JPH1017943A

JPH1017943A - 熱間圧延鋼線材の直接急冷方法

Info

Publication number: JPH1017943A
Application number: JP9070914A
Authority: JP
Inventors: Toyoaki Eguchi; 豊明江口; Noriyoshi Oowada; 能由大和田; Yutaka Sakae; 裕寒河江; Katsumi Ito; 克巳伊藤
Original assignee: Toa Steel Co Ltd
Current assignee: Toa Steel Co Ltd
Priority date: 1988-09-16
Filing date: 1997-03-10
Publication date: 1998-01-20
Anticipated expiration: 2015-10-23
Also published as: JP3101980B2

Abstract

(57)【要約】【構成】熱間圧延鋼線材を非同心リング状態で搬送す
る途中において、前記線材の上方からノズルを用いて、
0.５〜１０m³/minの水を気水比２００Ｎm³/m³以下で微
小粒子とした気水ミストを発生させ、上方からの該気水
ミストと下方からの衝風または／および衝風ミストによ
りそれぞれ吹付け、１９℃／sec 以上の冷却速度で冷却
を行う。【効果】従来のステルモア法の設備を若干改造し、気
水ミストと衝風または衝風ミストを効率的に用い、硬鋼
線材のＤＰ性向上、非調質ＰＣ用の直接焼入れ、二相組
織線材の直接焼入れの如きが可能となり、炭素鋼におい
て高強度線材を、又ステンレス鋼においては軟質な線材
を製造することができる。更に押し込み機構の如きを用
い非同心リング状態の搬送線材を蛇行せしめることによ
り線材の重なり接触点をずらして移送し、この状態で上
方からの気水スプレイを用い、下からの衝風と併せて効
率的な熱処理を行なうことによって本発明を好ましい条
件で実施せしめ、少ない水量で物理的特性にバラツキの
少ない好ましい鋼線材を得ることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、熱間圧延鋼線材の
製造方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】熱間圧延鋼線材の調整冷却方法として
は、ステルモア法が代表的なものであり、広く業界に普
及している。該方法は８５０〜９００℃程度の熱間圧延
鋼線材を巻き取り機によりリング状に形成せしめた後コ
ンベア上に落下させて、非同心リング状態で搬送する過
程でコンベアの下方から１０〜５０ｍ／sec の衝風を吹
き付けて強制冷却を行ない鋼線材の高強度化を図るもの
である。

【０００３】然し乍ら、このような衝風単味の冷却能力
には、自ずから限界があり、例えば、１１mmφ線材にお
ける冷却速度は５〜１０℃／sec 程度であって、そのた
め高炭素鋼についてはオフラインの鉛パテンティング線
材と比較すると、強度、延性とも相当に劣るのが現状で
ある。又、低、中炭素鋼においても、ベイナイトあるい
はマルテンサイト等の所謂、過冷組織を得ようとする際
には、Mn，Cr，Mo等の焼き入れ性を向上せしめる元素の
添加は避けられず、コスト高を招くという欠点があり、
ステンレス鋼の直接焼き入れについても、冷却速度が小
さいため冷却中に炭化物が析出して軟質な線材を得るこ
とができない。

【０００４】そこで前述したような欠点を克服する方法
として直接パテンティング方法として温水もしくは塩浴
を用いる方法、直接焼き入れ方法として水槽へ投入する
方法等が提案されたが、温水では鉛浴に匹敵する冷却速
度は得られず、塩浴の使用は塩の溶融に時間を要するこ
とになりランニングコストが上昇し、水槽の場合には多
目的には使用できないという欠点がある。

【０００５】一方、ステルモア法の設備を改善し冷却能
力を高める方法として、衝風１m³当り0.０１〜0.０５l
の水を噴霧した衝風を用いる特開昭５１−１１２７２
１号、衝風に0.０６〜0.２７ｌ／Ｎm³の水をミスト状に
混合することを特徴とする特開昭５３−１３８９１７
号、スプレイ水を用いて線材を急冷して後、熱風で水分
を吹き飛ばす特開昭６２−２１４１３３号、搬送ロー
ラの上方に水冷ノズル群を設け空冷チャンバーの上面を
線材搬送方向を稜線として傾斜させ水冷せしめ線材の搬
送方向両側に排水せしめるようにした特開昭５９−３
１８３１号、冷却の方法装置についてその概念を開示し
たものとして特開昭６２−２１４１３３、特開昭５
９−３１８３１号等が提案されている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】前述したように、ステ
ルモア法自体にも多くの改善案が提案されているが、
，について云えば重なったままの線材を単に下方か
ら急冷するだけであり、冷却速度のバラツキを解決した
ことにはならない。又、についても同様であって、重
なったままの線材を上方から急冷したものに過ぎず、冷
却速度のバラツキを解消したものではない。而もこの発
明では急冷後の線材を熱風で吹き飛ばしているが、線材
に吹き飛ばす程の水滴が残るような過冷却では、ベイナ
イトもしくはマルテンサイト組織の形成は避け難く、製
品は延性に乏しいものにならざるを得ない。の方法で
は、上方から水冷するのみで排水は系外へ排出されるか
ら、下方からの冷却に関しては従来と変らないことにな
り、，について云えば、抽象的概念の開示に過ぎ
ず、実操業における冷却速度の均一化を示唆するところ
はない。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明はこのような現状
に鑑み創案されたものであり、搬送の途中において、押
し込み機構により、リング状鋼線の重なり接触点の位置
をずらすように蛇行せしめながら、効率的な均一冷却を
行なう方法を提供することを目的とするものである。

【０００８】前述の目的を達成するために本発明者等
は、熱間圧延鋼線材を非同心リング状態で搬送する途中
において、前記線材の上方からノズルを用いて、0.５〜
１０m³/minの水を気水比２００Ｎm³/m³以下で微小粒子
とした気水ミストを発生させ、上方からの該気水ミスト
と下方からの衝風または（および衝風ミスト）によりそ
れぞれ吹付け、１９℃／sec 以上の冷却速度で冷却を行
うことを特徴とする熱間圧延鋼線材の直接急冷方法、を
提案する。

【０００９】

【発明の実施の形態】本発明の基本的特徴はステルモア
法の設備を改装し、熱延線材の搬送途中、コンベヤの上
方に気水ミスト発生用のミストノズルを設けて、所定の
水量と定められた気水比で加圧噴霧することにより微細
な気水ミストを発生せしめ、該気水ミストと下方からの
衝風の双方により線材を急冷するものである。

【００１０】次に本発明の構成要件となる冷却条件の数
値限定の理由を述べる。

【００１１】上方から吹き付ける水量：0.５〜１０m³/min。冷却に用いるミストとしての水量が0.５m³/min未満では
充分な冷却速度が得られず、期待する組織（マルテンサ
イトもしくはベイナイトもしくは微細なフェライト＋パ
ーライト）も得られない。又、一方１０m³/minでは充分
な冷却速度が得られ、それ以上は無駄となるので１０m³
/minを上限とした。

【００１２】気水比（空気量／水）：２００Ｎm³／m³以下。気水比が２００Ｎm³／m³を超えると、単位体積中の水粒
子の数が不足して冷却能力が劣るので２００Ｎm³／m³を
上限とした。

【００１３】冷却速度：１９℃／sec 以上。線材の冷却速度が１９℃／sec 未満では、炭素鋼におけ
る高強度化、ステンレス鋼における軟質化は何れも達成
されない。少なくとも１９℃／sec 以上で冷却せしめる
必要がある。尚、コンベヤ下部からの衝風は通常１０〜
６０ｍ／sec の範囲内であり、１０ｍ／sec 以下では均
一冷却の効果が発揮されず、６０ｍ／sec 以上では動力
費も大きくなり、気水ミストの均質な分散を妨げること
になるので好ましくない。なお本発明においてはできる
だけ水冷に近い冷却速度を得ることを目的としているの
で冷却速度の上限については特に制限がないが、実地的
には１９〜１００℃／sec 程度である。

【００１４】図２は、0.２wt％Ｃ−1.３wt％（以降wtは
省略する）Mn−Ｂ鋼の変態曲線に冷却曲線を重ねたもの
で、曲線１０は従来のステルモア法を、曲線１１は本発
明の冷却曲線を示すものである。ステルモア法では冷却
速度が小さく、変態後の組織はフェライト＋パーライト
であるのに対して、本発明ではマルテンサイトが得ら
れ、このために高強度の線材ができることが判る。尚、
図中Ｆはフェライト、Ｐはパーライト、Ｂはベイナイ
ト、Ｍはマルテンサイトを夫々示すものである。

【００１５】図３は熱延後の線材１の搬送途中における
重なり状態を示す平面図である。コンベヤ２の端部にお
いては重なりが多く層厚になっており、リング状中央部
においては重なりが薄くなっていることが図示されてい
る。

【００１６】即ち比較的重なりの少ないリング中央部に
おいては、上下何れかから強制冷却を施しても冷却速度
のバラツキはさほど大きくないが、コンベヤ両端側の層
厚部に対して単に上面あるいは下面だけの片面冷却では
その反対面に位置する線材は殆ど冷却を受けず、冷却速
度の大幅な不均一を招き、この結果組織、強度が大幅に
ばらつくことになる。このバラツキを防止するには上下
両面からの強制冷却が不可欠となる。本発明においては
上面からは気水ミストを用い、しかも下面から衝風を吹
きつけるものであるが、上面からの気水ミスト中の水分
は下面からの衝風中に混入し、実際には衝風はミストを
含んだ衝風ミストとなっており、上下両面からミスト冷
却を行っていることになるのである。即ち衝風はミスト
を含んでいることが重要なのであり、この目的のために
ミストノズルを線材の下面側に設置して衝風中に混合し
ても良い。また層厚部の冷却を強化するために層厚部に
対して横方向からミストを吹きつけても良い。

【００１７】また一般に下から衝風を吹きつけると上面
からのミストが吹き飛ばされてその効果が失われると考
えがちであるが、上面からの気水ミストは線材から４０
０mm程度の至近距離から吹きつけるため、その流速は充
分衝風の速度を上回るものであり、これに負ける事はな
い。

【００１８】本発明によるものは、必要に応じて供給水
の温度を１０〜３０℃の間に調節して用いるか、線材の
第３冷却帯入り側の温度を規定する。

【００１９】冷却水槽が屋外に設置の場合には、一般的
には０℃以下から４０℃程度の幅をもってバラツクの
で、散水の量により規制する場合には季節により強度、
延性値がばらつく原因となる。１０〜３０℃の範囲とす
るのは、この温度範囲の場合、調整に余分のエネルギー
を消費しないですむからである（尚、水温をこの範囲と
しても、気温等の影響も避けられないから、直接線材を
測温して冷却率を調整することが望ましい）。

【００２０】図１６は後述する図５ｅの条件において水
温が変化した時の引張り強さにおよぼす影響を示すもの
であり、水温が１０℃未満では放冷の場合は過冷ぎみと
なり、強度のバラツキが大きくなり、一方３０℃を超え
ると冷却速度が小さくなり強度が低下することが示され
ている。

【００２１】図１７は急冷後の線材の温度を測定して制
御した例を示すもので、図８に示すような第１〜第４の
各冷却帯よりなる冷却過程において第３冷却帯入り側の
温度を４３０〜４６０℃になるように水量を変化せしめ
て、引張り強さにバラツキを生じないようにした例を示
すものである。

【００２２】本発明においては上記のように使用する水
温を予め調節するか、もしくは第３冷却帯入り側の線材
の温度を測定し水量の増減を図ることができる。設定す
る線材の温度範囲は大きさ、材質により適宜基準を変更
して実施することは云うまでもない。又本発明において
好ましい操業をなすには上記のように、通常は非同心的
に数条の鋼線が重なったそのままの状態で、第１冷却帯
から第４冷却帯まで搬送されるのを、線材リング間の接
触点をずらして均一冷却を行うために、コンベア側壁に
交互に設けた線材の押し込み機構を利用する。即ちこの
ような押し込み機構については、図１０(a) 平面図に示
すように、垂直に複数個の細径ローラー２９を取り付け
たアングル３１をコンベア側壁２６に取り付けて、直進
してくるリング状鋼線を、前記細径ローラーで反対側に
押しやるようにして、蛇行せしめるものである。細径ロ
ーラーを使用したのは、接触抵抗を少なくすることと、
鋼線を傷つけないためであり、蛇行するうねりの大きさ
は離間調節穴３３，ピン３４により、自由に変えられる
ようにした（詳細は実施例に記載する）。

【００２３】図１１(a) は蛇行装置により最初重なって
いたＰ点が次第にＱ₁〜Ｑ₅へと位置を変えていること
を示す模式図である。このように本発明における線材の
押し込み機構は接触抵抗を小さくし、離間角度の調節も
極めて簡単にできるように配慮してある。

【００２４】図１４(a) は後述する実施例No. ４におい
て押し込み機構を行なった場合の層厚部の冷却床の位置
別線材の硬度分布を示すものであり、(b) の実施例No.
５における押し込み機構を用いない場合に比較して、そ
の均一冷却の効果の極めて大きいことが対比して示され
ている。図１５は蛇行させるための押し込み量と引張強
さのバラツキの関係を示す。冷却条件は後述する表５の
ｄ, ｅに準ずる。押し込み４０mmでバラツキは約半分に
なり、８０mmで最も小さくなり、１００mmではまたやや
大きくなる。これは搬送抵抗が大きくなってリングピッ
チが小さくなり、重厚部が十分ばらけなくなるからであ
る。３０〜１００mmの間で利用することが好ましい。

【００２５】尚、本発明の好ましい操業をなす場合にお
ける押し込み機構は、リング状線材の重なり接触点を刻
々ずらすようにすることが目的であるから、細径ローラ
ーの代りに細線で編んだベルトを線材の進行速度に合せ
て回転せしめて押し込んでもよく、電磁石を用いるかも
しくは搬送用ロールの軸線を傾斜せしめる等して線材の
重なり接触点をずらす機構を採用することができる。

【００２６】更に本発明のものは、その具体的設備にお
いて前記した第３〜４冷却帯に必要に応じて保熱カバー
を用いることにより−２℃／sec 〜＋３℃／sec の徐冷
もしくは復熱処理を行なう。

【００２７】細径の直接パテンティング等の場合、夏季
は問題はないが、冬気は過冷マルテンサイトの発生の危
険がある場合にかぎり、保熱カバーを用いる。２℃／se
c を超える冷却速度では過冷組織発生の危険があり、一
方３℃／sec を超える復熱処理を行なうことは、余分の
時間とエネルギーを必要とする。

【００２８】直接パテンティングにおいては第３冷却帯
入り側の温度が４５０℃とすると最終冷却帯出側におい
て５００℃程度まで温めるだけで充分目的は達成され
る。

【００２９】線材はリフォーミングタブで集めて徐冷さ
れるから第３冷却帯からリフォーミングタブまでの間で
過冷組織が発生しない限り未変態オーステナイトが若干
残っていても差し支えはない。又、この帯域における加
熱機構は線材の焼戻しにも利用することができる。

【００３０】本発明によるものの具体的実施例では後述
するように衝風ブロワーは４機使用しているが適宜増減
しうることは勿論である。

【００３１】冷却に使用する水量は1.６ｍ×9.０ｍの冷
却床の例では３０〜３００m³／ｈrを必要とする。又、
上述の冷却床の場合、気水ノズルの数は５０〜３００個
の間が好ましく５０個以下では冷却能力が不足する。１
冷却帯当りの送気管と送水管の対は１０〜４０本所定の
間隔で配置し線材層厚部が中央部より1.５〜4.０倍繰り
返し冷却を受けるように配置する必要がある。

【００３２】

【実施例】

押し込み機構を有しない一般的な場合図１は本発明方法を実施するための装置を示す。(a) は
正面図, (b) は平面図, (c) は側面図であり、１は線
材，３はコンベア，５は衝風，７は衝風ミスト，１３は
水ヘッダー管，１４は空気ヘッダー管，１５は送気管，
１６は送水管，１７は気水スプレーノズル，１８は気水
スプレー，１９は衝風ミストの流れ，２０は衝風調節用
プレート，２１は側面ミスト飛散防止カバー，２２は衝
風チャンバー，２３は水溜め，２４は電動シリンダー，
２５は回転軸を示す。即ち送気管、送水管により送られ
た空気と水は、ノズルにより混合されて気水ミストとな
り、線材を上面から冷却する。下方からは衝風を吹きつ
け、線材を上下から同時に強制冷却する。線材の重なり
程度に応じて、リング中央部では気水ミストの量を少な
くし、端部では多くした。又、上面においては、リング
中央部よりも端部にミストノズルの設置個数を多くし
て、均一な冷却速度が得られるようにした。上方からの
気水ミストは衝風の上昇流に巻き込まれて、上下からの
気水ミストにより線材は急冷される結果となっている。

【００３３】更に図８は上記したような装置を線材１の
移送ライン方向にそって示した全般的な断面図が示さ
れ、この図においてＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄとして示されている
のは下方からの衝風ブロワー４であり、巻き取り機２の
下部から温度計１０の設けられている所の間が冷却帯で
あり、これは４つの帯域に区分されており、上流の方か
ら第１冷却帯〜第４冷却帯まであるが、図面では第３〜
第４冷却帯においては保熱カバー８が使用されている。
ここでは徐冷もしくは復熱処理（加熱も含む）が行なわ
れる。

【００３４】図面には第１冷却帯において上面気水スプ
レー装置６が示されている。上面からの気水ミストの噴
射を下方からの衝風５により衝風は実際には衝風ミスト
７となっている。線材の搬送用コンベア３はこの図８で
は簡単化して線で記載してあるが、実際には図１におい
て同じ符号３で示すようにローラーコンベアである。

【００３５】図１(a) のように送気管１５, 送水管１６
が、気水スプレイノズル１７に連結されており、回転軸
２５により気水スプレイ装置を反転せしめることができ
るようになっている。このように装置を回転させるのに
代えて、これを横方向にスライドさせてもよい。

【００３６】図９は１２mmφ線材をパテンティングする
際の気水スプレイノズルの配置例を示すものであり、搬
送方向に直角な方向には１列１３個、搬送方向に平行な
方向には１列１６個のノズルを取り付けてあるが、鋼線
材の重なりに応じた配置としてあり、過疎になっている
ことが示されている。又、使用する線材の太さ、冷却水
の温度等に応じてノズルの開閉が自在にできるようにな
っている。

【００３７】次に図１の装置により急冷した例について
説明する。表１は供試材の化学成分を示す。Mn−Ｂ鋼、
Mn−Cr−Ｂ鋼はプレストレスコンクリート鋼線用。低Ｃ
−Si−Mn鋼はチェーンピンやボルト用の鋼であり、ＳＵ
Ｓ３０４はオーステナイト系ステンレスである。表２に
は試験条件を示す。なお、この試験におけるミスト冷却
帯の面積は１２５０mm×１８００mmである。

【００３７】

【表１】

【００３８】

【表２】

【００３９】即ち表２におけるａは従来のステルモア
法、ｂは衝風を停止して上部気水ミストのみによる冷却
の場合、ｃはミストの水量が不足している場合、ｄは気
水ミストと衝風を適正に吹きつけた本発明、ｅはやや水
量が多すぎる場合、ｆは水スプレーのみの場合の比較例
である。次の表３にその結果を試験No. 毎に示す。線材
の温度測定は放射温度計を使用した。引張試験は１トン
の線材の先端、中央、後端の３個所の各３リングについ
て、１リングを２４当分して行った。また組織の観察は
２％ナイタルか１０％シュウ酸により腐食して光学顕微
鏡を使用した。

【００４０】

【表３】

【００４１】前記した表３について説明すると、プレス
トレスコンクリート用鋼線材の製造においてステルモア
法ではMn−Ｂ鋼を用いるとNo. １に示す如く全く強度が
低く、このためNo. ６に示す如くMn−Cr−Ｂ鋼を用いて
１５０kgf/mm²級の強度とする必要があった。しかしN
o. ４に示す如く本発明によればMn−Ｂ鋼で充分な強度
を得るとともにバラツキもNo. ６より小さくなる。低Ｃ
−Si−Mn鋼においてもNo. ７のステルモア法のものより
No. １０の本発明は充分強化されている。また、ＳＵＳ
３０４においてはNo. １２のステルモア法では冷却速度
が小さいため冷却途中で炭化物を析出し、強度が高い。
このため従来はオフラインで溶体化処理を行わねばなら
なかったが、本発明によればNo. １５に示す如く炭化物
の析出もなく軟質な直接溶体化処理線材を得ることがで
きる。

【００４２】No. ２, ８, １３は下から衝風を吹きつけ
ていないので層厚部の片面のみが急冷されたため強度の
バラツキが極めて大きい。No. ３, ９, １４は水量が不
足し、また気水比も大きいため、冷却能力が不足で充分
な高強度化、または軟質化が達成されていない。No.
５, １１, １６は不必要に水量が多い場合の例である
が、効果はそれぞれNo. ４, １０, １５と同じである。
また炭素鋼において必要以上に速く冷却すると割れを発
生し易くなり、好ましくない。No. １７〜２１は何れも
本発明例であって、何れも好ましい品質となっている。

【００４３】図４にはNo. ７, ８, １０の例について半
リング内の位置別バラツキを示す。０°, １８０°はコ
ンベヤ中央の位置であり、９０°はコンベヤ端の最も重
なりの大きい位置である。No. ７のステルモア法におい
ては強度が低い、No. ８の上面ミスト冷却だけでは層厚
部が均一に冷却されないため９０°の位置を中心に大き
くばらついている。これに対して上面からノズルによる
気水ミスト冷却、下面から衝風による冷却を施した本発
明No. １０は全体が均一に高強度化されている。

【００４４】尚、本発明者等は線材の下方から上向きに
ミストノズルを設けて気水ミストを噴霧することについ
ても検討したが、前述の本発明の実施例と差のない結果
が得られている。

【００４５】又、図５には９mmφ線材における衝風速度
−水と、冷却速度の関係を示し、さらに図６には衝風２
０ｍ／sec における線材の冷却速度と水量の関係を示す
が、本発明範囲内の条件を採用することにより１０℃／
sec 以上の冷却速度を適切に得ることができる。

【００４６】又、上記したところは１５〜３０℃の水を
用いた場合であるが、本発明によるものは熱水を採用す
ることができ、あるいは１５℃以下の冷水を用いること
ができる。即ちこのような冷却水の水温と冷却速度の関
係を、ミスト冷却およびスプレー水冷却の場合について
要約して示しているのが図７であるが、水の温度が３０
℃を超えた温水ないし熱水を用いることにより、それ以
下の冷水の場合より冷却能力はそれなりに劣るとして
も、よりソフトな衝突力が得られ、均一冷却が得られ
る。スプレー水冷却、ミスト水冷却の何れの場合におい
ても一般的に0.５m³／min 以上の量とすることにより１
０℃／sec 以上の冷却速度が得られ、本発明の目的を達
することができる。１５℃以下の冷却水であれば冷却速
度がより高いものとなる。

【００４６】図１０以下に示した押し込み機構を用いて
実施した場合（但し押し込み機構なしの場合を適宜に示
す）

【００４７】即ち図１０に示した押し込み機構の押し込
み量を８０mmとし、図９に示した第１冷却帯における最
大使用時２４７個の気水ノズルにおいて４１個のノズル
をこの図示のように閉じて実施した。図１０において
(a) は平面図, (b) は正面図,(c) は(b) 図におけるＸ
−Ｘ´部でみた側面図であるが、(a) 図についてはすで
に説明したので、省略する。(b) 図にはコンベア側壁２
６に固定されたアングル３１に、ボルト３０を介して細
径ローラー２９が軸止されていることが示されている。
板３２はローラ間を塞いでいるものである。

【００４８】図１１(a) は接触点が図１０の蛇行装置に
より刻々と移動していく本発明の態様を示したものであ
る。(b) は従来の線材の重なり接触点が不変のまま移行
することを示した図、図１２は従来の設備における縦ロ
ーラ２７による線材の移動状況(b) と本発明方法におけ
る押し込み機構を採用した場合(a) を対比して示した模
式図であり、押し込み機構２８により、リング状線材が
蛇行しつつ搬送されることは明らかである。

【００４９】又このような機構を用いて実施した具体的
な冷却条件は以下の如くである。

【００５０】空気圧：3.０kgf/cm²G, 水圧：2.２kgf/cm
², 空気量：３6.３Ｎm³/hr, 水量：１4.1 ｌ/min, 気
水比（空気量／水量）：４2.９, 衝風速度：３０ｍ／se
c

【００５１】次の表４には上記のような条件下で本発明
者等が採用した供試材の種類とそれらの化学組成を示す
が、鋼Ａはピアノ線ＳＷＲＨ８２Ｂ、鋼Ｂはプレストレ
ス用Mn−Cr−Ｂ鋼、鋼Ｃはオーステナイト系ステンレス
鋼ＳＵＳ３０４である。

【００５１】

【表４】

【００５２】又上記のように処理したものについてその
処理条件とは表５に示す如くである。即ち先ず冷却条件
の夫々の特徴を述べると、ａは通常の衝風冷却、ｂはノ
ズル個数が３０個と少ない場合、ｃは１１９個のノズル
を使用しているが衝風を併用していない例、ｄは気水ノ
ズル、衝風は用いたが押し込み機構を利用しなかった
例、ｅはｄと同一条件の他に押し込み機構により８０mm
の蛇行を行なった例、ｆはｅよりも冷却を強化し蛇行せ
しめ急冷後加熱処理を行なった例である。ｇ，ｈは第２
冷却帯にも１６０個のノズルを配置して焼入れをした時
の例であり、衝風は第１，第２冷却帯で使用した。ｇは
蛇行なし、ｈは蛇行を行ったものである。ｉ，ｊは気水
比０、即ちスプレー水を吹き付けた例で、ｉは蛇行な
し、ｊは蛇行ありである。ｋは３０m³／hrの水をスプレ
ー水として吹き付けた例、またｌからｐまでは順次気水
比を２５０から０まで下げていった例であり、ｋからｐ
まではいずれも蛇行を行っている。尚、条理時の水温は
１５℃である。

【００５３】

【表５】

【００５４】次の表６にはそのような処理によって得ら
れた結果を要約して示すが、本発明によるものは何れに
しても好ましい結果を得ている。

【００５５】

【表６】

【００５６】即ち、No. １〜６はＳＷＲＨ８２Ｂのもの
であるが、No. １は衝風冷却のみのため冷却速度が小さ
く、このため組織は粗大なパーライトであり、強度、延
性は何れも乏しい。

【００５７】No. ２は、気水スプレーされているが、ノ
ズル数、水量の不足で充分な強度が得られていない。

【００５８】No. ３は、上面からの気水スプレイのみで
下方からの衝風がないため冷却速度が小さくこれも充分
な強度は得られていない。

【００５９】No. ４は、本発明の基本的条件を満足した
もので、全体の冷却速度は大きく、引張り強度の最大
値、平均値は大きいが押し込み機構を用いていないため
層厚部の局部的な軟質点が解消されておらず、最小値が
小で強度にバラツキが認められる。

【００６０】No. ５は、本発明の基本的条件を満足する
と共に押し込み機構を活用し充分な冷却条件を備えてい
るので高強度、高延性で、しかもバラツキも少なくオフ
ラインのＬＰ材に充分匹敵する特性を有している。

【００６１】No. ６は、充分な冷却がなされており、強
度、延性ともＬＰ材の水準以上となっている本発明の実
施例である。但し急冷後過冷組織が発生し易いので、加
熱処理をしてその発生を防止するのが望ましい。

【００６２】尚、通常のＬＰ処理で得られる強度は１２
３kgf/cm²、絞り４０％程度であり、オーステナイト粒
は直接パテンティング材よりは大きくなるので絞りは低
い。

【００６３】No. ７，No. ８はMn−Cr−Ｂ鋼の例である
が、No. ７は第２冷却帯において気水スプレイ冷却を行
なっておらず、このため線材がＭs 点以下に冷却されて
いないと共に押し込み機構も使用されていないので本発
明の好ましい実施例となっていないから強度にはそれな
りのバラツキが残っている。

【００６４】No. ８は、この点が全て改善されており、
バラツキの少ない高強度、高延性の線材が得られてい
る。

【００６５】No. ９は、ステンレスの溶体化処理に利用
した例であるが炭化物の析出もなく低強度、高延性の線
材が得られていて、本発明の好ましい実施例である。

【００６６】No. １０、１１においてはMn−Cr−Ｂ鋼を
同じ条件で冷却している。蛇行ありのNo. １１の方が強
度バラツキが小さいが、蛇行がなくてもNo. １程度のバ
ラツキはこの場合差しつかえない。

【００６７】No. １２〜１７は径の異なるＳＷＲＨ８２
Ｂを試験した例である。

【００６８】スプレー水を用いたNo. １２においても良
好な機械的性質を得ている。

【００６９】気水比の大きい条件ｌで試験したNo. １３
は冷却能力がやや小さいのと、冷却にムラが出たため強
度が低く、組織も粗大Ｐが混在している。

【００７０】No. １４〜１７は各線径に適した条件で冷
却しているため、何れも良好な機械的性質となってい
る。

【００７１】図１３には前記したNo. １の衝風冷却と、
No. ５の本発明の冷却を行った場合の線材温度推移を示
す。衝風冷却においては８２０℃から６２０℃まで冷却
するのに３４秒必要としている。即ち平均冷却速度は約
６℃／sec しかない。これに対しNo. ５の第１冷却帯で
は１７秒で４８０℃まで急冷されている。即ち冷却速度
は２０℃／sec と衝風の３倍以上の大きさであることが
明示されている。

【００７2 】

【発明の効果】以上詳細したように、本発明方法による
場合には、従来のステルモア法の設備を若干改造し、気
水ミストと衝風または衝風ミストを効率的に用い、硬鋼
線材のＤＰ性向上、非調質ＰＣ用の直接焼入れ、二相組
織線材の直接焼入れの如きが可能となり、炭素鋼におい
て高強度線材を、又ステンレス鋼においては軟質な線材
を製造することができる。更に押し込み機構の如きを用
い非同心リング状態の搬送線材を蛇行せしめることによ
り線材の重なり接触点をずらして移送し、この状態で上
方からの気水スプレイを用い、下からの衝風と併せて効
率的な熱処理を行なうことによって本発明を好ましい条
件で実施せしめ、少ない水量で物理的特性にバラツキの
少ない好ましい鋼線材を得ることができ、業界に益する
ところは頗る大きいものであるから工業的にその効果の
大きい発明である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明方法の実施される装置の説明図で、(a)
は正面図, (b) は平面図, (c)は側面図である。

【図２】鋼の連続変態曲線に従来のステルモア法と本発
明の冷却曲線を重ねて示した図表である。

【図３】非同心リング状線材の搬送手段上における重な
り状態を示した平面図である。

【図４】本発明法と比較例による線材半リング内の強度
位置別バラツキを示した図表である。

【図５】衝風速度−水量と冷却速度の関係を示した図表
である。

【図６】衝風（２０ｍ／sec)における線材の冷却速度と
水量の関係を示した図表である。

【図７】水温による冷却速度の如何をミスト冷却とスプ
レー水冷却について示した図表である。

【図８】本発明を実施する装置の１例を示す全般的な断
面図である。

【図９】気水スプレイノズルの配置例を示すものであ
る。

【図１０】押し込み機構に関する図面で、(a) は平面
図, (b) は正面図, (c) は(b) 図におけるＸ−Ｘ´断面
を示す。

【図１１】線材の重なりを示すもので、(a) は本発明
法, (b) は従来方法の例である。

【図１２】線材の移送形態を模式的に示したもので、
(a) は本発明例, (b) は従来例を示す。

【図１３】冷却方法の相違による冷却帯における線材の
温度推移を示したものである。

【図１４】重なり接触部の線材の硬度を示した図表であ
る。

【図１５】押し込み機構による押し込み量と引張り強さ
のバラツキの関係を示した図表である。

【図１６】冷却水温と引張り強さの関係を示す図表であ
る。

【図１７】第３冷却帯入り側温度を一定としたときの冷
却水量と温度の関係を示したものである。

【符号の説明】

１線材２巻き取り機３ローラコンベヤ４衝風発生装置５衝風６上面気水スプレー装置７衝風ミスト８保熱カバー９リフォーミングタブ１０温度計１１水入口１２空気入口１３水ヘッダー管１４空気ヘッダー管１５送気管１６送水管１７気水スプレーノズル１８気水スプレー１８衝風ミストの流れ２０衝風調整用プレート２１側面ミスト飛散防止カバー２２衝風チャンバー２３水溜め２４電動シリンダー２５回転軸２６コンベア側壁２７太径縦ローラー２８押し込み機構２９細径ローラー３０ボルト３１アングル３２板３３離間距離調節穴３４ピン

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】熱間圧延鋼線材を非同心リング状態で搬
送する途中において、前記線材の上方からノズルを用い
て、0.５〜１０m³/minの水を気水比２００Ｎm³/m³以下
で微小粒子とした気水ミストを発生させ、上方からの該
気水ミストと下方からの衝風または（および衝風ミス
ト）によりそれぞれ吹付け、１９℃／sec 以上の冷却速
度で冷却を行うことを特徴とする熱間圧延鋼線材の直接
急冷方法。