JPH0774390B2 - 熱間圧延線材の直接熱処理方法およびその装置 - Google Patents

熱間圧延線材の直接熱処理方法およびその装置

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JPH0774390B2
JPH0774390B2 JP27968487A JP27968487A JPH0774390B2 JP H0774390 B2 JPH0774390 B2 JP H0774390B2 JP 27968487 A JP27968487 A JP 27968487A JP 27968487 A JP27968487 A JP 27968487A JP H0774390 B2 JPH0774390 B2 JP H0774390B2
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    • C21METALLURGY OF IRON
    • C21DMODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D9/00Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor
    • C21D9/52Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor for wires; for strips ; for rods of unlimited length
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Description

【発明の詳細な説明】 <発明の目的> 産業上の利用分野 本発明は熱間圧延線材の直接熱処理方法およびその装置
に係り、詳しくは、各種線材の熱間圧延終了後の工程の
簡略化及び省エネルギー化をはかった熱間圧延線材の直
接熱処理方法ならびにその装置に係る。
従来の技術 線材を冷間加工によって高級ボルトおよび各種パーツ類
に成形するためには、熱間圧延による成形終了後の2次
加工工程(冷間加工)に先立って、その強度、硬度を下
げるため焼鈍を行なう必要がある。この焼鈍工程は例え
ば750℃程度まで加熱した後、Ar1変態点以下まで20℃/h
r程度の冷却速度で徐冷するため、多くの熱エネルギ
ー、設備、労力および時間を必要とする。
そこで、この焼鈍工程を省略するため、熱間圧延におい
て、最終圧延スタンドを通過した後、高温状態の線材を
コイル状に巻取って、カバーで覆い、Ar1変態点以下ま
で徐冷する直接熱処理方法が特開昭51−54814号公報に
提示されている。
しかし、この方法では、圧延中の線材間および線材内の
温度バラツキによる強度、硬度のバラツキは解消できな
い。更に、Ar1変態点以下まで徐冷する専用の徐冷設備
として、搬送コンベヤ、昇降ならびに走行可能なカバー
装置、制御システム等が必要で、高価な投資を必要とす
る。このため、このような徐冷設備を、既設の線材製造
ラインに設置することは容易でない。
また、他の方法としては、特開昭60−230939号、特開昭
61−223132号等の各公報に複数または単一コイルを直接
保熱炉で巻取り、コイル状にして炉内を搬送しつつ徐冷
する方法が提示されている。しかし、何れも高価な設備
であり、既設の線材製造ラインに設置することは容易で
ない。さらに、特開昭51−64416号公報の提案では必要
な冷却速度が得られず、初期の目的を達することができ
ない。
発明が解決しようとする問題点 本発明はこれらの問題点の解決を目的とし、具体的に
は、1)線材間、線材内及び線材断面内の温度差をコイ
ル状に巻取る前に無くし、2)目的とする徐冷が安定的
に得られ、3)既設の線材製造ラインに簡単に設置で
き、4)安価な投資で設置することができる熱間圧延線
材の直接熱処理方法およびその装置を提供する。
<発明の構成> 問題点を解決するための手段ならびにその作用 すなわち、本発明方法は、線材の熱間圧延機の最終スタ
ンドから出て圧延加工熱を保有する線材を、水冷後、リ
ング状に成形してから、コイル状に集束して徐冷して直
接熱処理する際に、線材のリング状成形後、線材をリン
グ状のままで搬送コンベヤで搬送しながら、空冷して線
材の断面内温度を均一化する一方、この搬送コンベヤの
出口の線材温度と最終スタンド通過後の線材温度とにも
とずいて、水冷時の冷却水量を調整すること、徐冷時に
は、リング状に成形した線材を徐冷ポット内に落として
コイル状に積層する一方、このコイル状の線材を徐冷ポ
ットならびにその上蓋で包囲して、750〜900℃の温度域
から少なくとも500℃まで0.1〜0.01℃/sの冷却速度で徐
冷することを特徴とする。
また、この方法を実施する装置は、線材熱間圧延機の最
終スタンドの出側に、順次に、この最終スタンドを出た
線材の線材温度を検出する第1温度計と、この第1温度
計による温度検出後の線材を水冷する水冷装置と、この
水冷装置による水冷後の線材をリング状に成形するレー
イングヘッドと、このレーイングヘッドでリング状に成
形された線材を搬送間に空冷する搬送コンベヤと、この
搬送コンベヤの出口でリング状に成形された線材の温度
を測温する第2温度計とが配置され、しかも、水冷装置
を、第2ならびに第1温度計で測温される線材温度にも
とずいて、冷却量を調整できるよう、構成すること、搬
送コンベヤの出口において、搬送コンベヤからのリング
状の線材が順次落し込まれてコイル状に集束されるとと
もに徐冷される複数個の徐冷ポットをターンテーブル上
に載置し、このターンテーブルには着脱可能な上蓋を具
える一方、ターンテーブルは断熱材により保温され、更
に、ターンテーブルを、線材の流れ方向に直交する方向
に所定シフト量シフトするシフト台車上に、配設するこ
とを特徴とする。
以下、図面によって本発明の手段たる構成ならびにその
作用を説明すると、次の通りである。
なお、第1図(a)は本発明方法を実施する際に使用す
る直接熱処理装置の平面図であり、第1図(b)は第1
図(a)に示す装置の正面図であり、第2図は徐冷ポッ
ト内にコイルを充填した状況を示す縦断面図であり、第
3図は徐冷ポットでのコイル冷却状況を示す徐冷ポット
の縦断面図であり、第4図は徐冷時のコイルの冷却速度
と引張り強度の関係を示すグラフであり、第5図は冷却
時の温度と時間の関係を示すグラフである。
まず、第1図(a)および(b)において、最終圧延ス
タンド2を通過して圧延された線材1は、製品の品質、
表面性状に応じて差はあるが、圧延加工熱を保有し、80
0〜1000℃の温度を有している。しかし、素材の加熱状
況、炉抽出後最終圧延スタンド通過までの各プロセスに
おいて線材1の長手方向で温度差が生じ、実績では線材
1内で30〜60℃の温度差があり、線材1間で10〜30℃の
温度差(平均温度)がある。
そこで、線材1内および線材1間の温度差を無くすた
め、最終スタンド2を通過した直後の線材1を第1温度
計3により測温するとともに、後記の水冷装置4による
冷却後搬送コンベヤ6で搬送されるときに第2温度計5
により測温し、このような第1、第2両温度計3ならび
に5の測温結果にもとずいて、所望の仕上げ温度、例え
ば、750〜900℃になるよう、水冷装置4でで冷却水量な
どを変化させて冷却する。
その後は、レーイングヘッド7でリング状に成形され、
リング状に成形された線材1′は、搬送コンベヤ6で送
られ、復熱が完了した点に設けた温度計5でリング状線
材1′の測温を行なう。
すなわち、両温度計3、5で最終スタンド通過直後や、
搬送コンベヤ6を通り復熱完了直後の線材1、1′の温
度を測温し、これに応じて、水冷装置4は水量を変化さ
せて、温度計の指示に応じ、冷却速度をコントロール
し、線材1の長手方向の温度を均一にする。
このように搬送コンベヤ6の出側で長手方向の温度を均
一化してから、リング状に成型された線材は徐冷ポット
10に落し込まれ、徐冷ポット10内で積層されてコイル8
を形成する。
すなわち、徐冷ポット10では、落し込まれてコイル8を
なす線材1′を、即刻目標とする平均冷却速度(0.1〜
0.01℃/sの徐冷)で徐冷する必要がある。このため、徐
冷ポット10の外壁からの放熱を最少とするため、内面は
断熱材から構成し、中心部の円筒状セール11はターンテ
ーブル25に取付けられている。円筒状セール11の周囲に
は、昇降自在の底板12を設けるほか、底板12はサポート
バー21で支持し、サポートバー21を昇降装置20によって
昇降させる。また、徐冷ポット10の下部には、座板13が
設けられ、定板12は下降したとき、最下降以置で、座板
13の上にのせられる。
また、このように構成される徐冷スポット10はターンテ
ーブル25の上に取外し自在に配置され、徐冷ポット10内
に落し込まれたリング状の線材1′は積層されコイル8
になる。
なお、リング状の線材1′が徐冷ポット10内に落し込む
時、底板12は第1図(b)の如く上昇しており、線材
1′先端が落し込まれる。積層されたリング数が増加す
るに従い、昇降装置20の作動により底板12を支えている
サポートバー21が徐々に下降し、落差を常にほぼ一定と
なるようにしている。
このようにして1コイル分の線材がコイル8となって徐
冷ポット10に充填され、コイル8が充填し終ると、底板
12は第2図に示すように、最下点まで下降し、徐冷ポッ
トの座板13に載置されるが、サポートバー21のみはさら
に下降を続け、座板13とターンテーブル25を貫通する貫
通穴13′、25′を通りぬけて停止し第2図の状態とな
る。
その後、徐冷ポット10を複数個載置したターンテーブル
25は、駆動装置(図示せず)を回動することにより、シ
フト台車35上に設けたガイドローラ26にガイドされつ
つ、90゜回転し、内面に断熱材を装着した上部カバー28
を徐冷ポット10上に載置する。この状態で徐冷ポット10
全体はハンドリング装置(例えば天井クレーン)で徐冷
ポットの仮置場まで運ばれて架台30上に置かれ、そこ
で、所定の温度まで徐冷される(第3図参照)。コイル
の徐冷速度、徐冷時間、徐冷温度範囲は目的、線材サイ
ズ、鋼種に応じて異なるため、予め設定された冷却パタ
ーン、例えば、第5図に示されたコントロールパターン
に従って管理し、第4図に示した冷却速度と引張速度
(TS)の関係をベースとして、目的とする強度のものを
得る。
ここで、目的とする最大の強度は約70kg/mm2である、こ
の強度を得るのには、冷却速度を速くできる鋼種の線材
でも、徐冷速度が0.1℃/sをこえると、この範囲の引張
強度が得られない。
これに反し、冷却速度を遅くする必要のある鋼種のもの
でも、0.01℃/s以下にすると、いたずらに徐冷時間が延
び、徐冷ポットの使用個数も増加し、設備費はもちろ
ん、徐冷ポットの仮置場も余分に必要となる。このた
め、本発明においては、徐冷速度を0.1〜0.01℃/sの範
囲とし、この範囲で必要な冷却速度を選び徐冷を行な
う。
また、徐冷時の線材の温度の上限を750〜900℃としたの
は、コイル状に形成するためであり、下限の少なくとも
500℃は、徐冷をするのにはこれを下限とする必要があ
るからである。
このように簡単な設備により熱処理できるので、本発明
に係る装置を既設のエアーパテンティングライン(一般
にステルモアラインと称す。)に容易に設置できる。
すなわち、第1図(a)において、既設のステルモアラ
インの一部である下部に送風設備を有したローラコンベ
ア31が、徐冷ポット10を載せたターンテーブル25ととも
にシフト台車35上に取付けられ、このシフト台車35は、
線材搬送方向と直角方向にシフト可能である。この台車
35はレール36上に車輪37を介して載置されており、シフ
トすることにより徐冷ラインとステルモア処理ラインと
の切換えを行なうことができ、ターンテーブル25とロー
ラコンベア31を必要に応じて入替えて使用することがで
きる。
本発明の実施例として既設のステルモアラインに徐冷ラ
インを設置した場合について示したが、本発明による徐
冷ラインを単独に設置してもよく、他のラインとの関係
は問わない。
以上のようにオンラインで直接熱処理することにより省
エネルギーや省力化等が達成でき、また、本発明の徐冷
設備は他の同様の目的のため設けた設備に比し安価に設
置できる。
また、第1図(a)および(b)に示すシフト台車35、
ターンテーブル25を重複して設ける必要はなく、いずれ
か一方にして、受取り用のポットと払出し用のポットが
順次入れ替る構成のみでも良い。
<発明の効果> 以上説明したように、本発明は、熱間圧延機の最終スタ
ンドを通過した線材水冷し、その後、リング状に成型後
に空冷し、この水冷の条件は、最終スタンド通過後の線
材温度ならびに空冷後の線材温度にもとずいて調整す
る。このため、線材間や、線材内の温度差を無くすこと
ができ、リング状成形後の空冷により、線材の断面内温
度を均一化をはかることができる。
更に、このように線材の温度差をなくしてから、これを
徐冷ポットに落し込み、リングを積層しコイル状とする
と共に、750〜900℃の温度域から少なくとも500℃まで
0.1〜0.01℃/sの冷却速度で徐冷する。
このため、徐冷ラインにより線材内、線材間の均質性の
すぐれ、引張強度70kg/mm2程度の成品を得ることができ
る。
更に、既設のエアーパテンティングラインに容易に設置
できる。
また、安価な投資で設置でき、経済効果が大きい。
【図面の簡単な説明】
第1図(a)は本発明方法を実施する際に使用する直接
熱処理装置の平面図、第1図(b)は第1図(a)に示
す装置の正面図、第2図は徐冷ポット内にコイルを充填
した状況を示す縦断面図、第3図は徐冷ポットでのコイ
ル冷却状況を示す徐冷ポットの縦断面図、第4図は徐冷
時のコイルの冷却速度と引張り強度の関係を示すグラ
フ、第5図は冷却時の温度と時間の関係を示すグラフで
ある。 符号1……線材 1′……リング状の線材 2……圧延スタンド 3、5……温度計 4……水冷装置 6……搬送コンベヤ 7……レーイングヘッド 8……コイル 10……徐冷ポット 12……底板 20……昇降装置 21……サポートバー 25……ターンテーブル 28……上蓋 35……シフト台車 31……ローラコンベア
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭61−183412(JP,A) 特開 昭56−98428(JP,A) 特公 昭62−30245(JP,B2) 特公 昭59−39486(JP,B2)

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】線材の熱間圧延機の最終スタンドから出て
    圧延加工熱を保有する線材を、水冷後、リング状に成形
    してから、コイル状に集束して徐冷して直接熱処理する
    際に、 前記線材のリング状成形後、前記線材をリング状のまま
    で搬送コンベヤで搬送しながら、空冷して前記線材の断
    面内温度を均一化する一方、この搬送コンベヤの出口の
    線材温度と最終スタンド通過後の線材温度とにもとずい
    て、前記水冷時の冷却水量を調整すること、 前記徐冷時には、リング状に成形した前記線材を徐冷ポ
    ット内に落としてコイル状に積層する一方、このコイル
    状の前記線材を前記徐冷ポットならびにその上蓋で包囲
    して、750〜900℃の温度域から少なくとも500℃まで0.1
    〜0.01℃/sの冷却速度で徐冷することを特徴とする熱間
    圧延線材の直接熱処理方法。
  2. 【請求項2】線材熱間圧延機の最終スタンドの出側に、
    順次に、この最終スタンドを出た線材の線材温度を検出
    する第1温度計と、この第1温度計による温度検出後の
    線材を水冷する水冷装置と、この水冷装置による水冷後
    の線材をリング状に成形するレーイングヘッドと、この
    レーイングヘッドでリング状に成形された線材を搬送間
    に空冷する搬送コンベヤと、この搬送コンベヤの出口で
    リング状に成形された線材の温度を測温する第2温度計
    とが配置され、しかも、前記水冷装置を、前記第2なら
    びに第1温度計で測温される線材温度にもとずいて、冷
    却水量を調整できるよう、構成すること、 前記搬送コンベヤの出口において、前記搬送コンベヤか
    らのリング状の線材が順次落し込まれてコイル状に集束
    されるとともに徐冷される複数個の徐冷ポットをターン
    テーブル上に載置し、このターンテーブルには着脱可能
    な上蓋を具える一方、前記ターンテーブルは断熱材によ
    り保温され、更に、前記ターンテーブルを、線材の流れ
    方向に直交する方向に所定シフト量シフトするシフト台
    車上に、配設することを特徴とする熱間圧延線材の直接
    熱処理装置。
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