JPS5939414A - 冷却床上鋼材の徐冷装置 - Google Patents

冷却床上鋼材の徐冷装置

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JPS5939414A
JPS5939414A JP57147098A JP14709882A JPS5939414A JP S5939414 A JPS5939414 A JP S5939414A JP 57147098 A JP57147098 A JP 57147098A JP 14709882 A JP14709882 A JP 14709882A JP S5939414 A JPS5939414 A JP S5939414A
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JP
Japan
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cooling
cover
temperature
steel
slow
Prior art date
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Pending
Application number
JP57147098A
Other languages
English (en)
Inventor
Toshihiro Oka
敏博 岡
Takashi Ueno
隆 上野
Norio Yasuzawa
安沢 典男
Tadao Abe
忠雄 阿部
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nippon Steel Corp
Original Assignee
Nippon Steel Corp
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Publication date
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Publication of JPS5939414A publication Critical patent/JPS5939414A/ja
Pending legal-status Critical Current

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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21BROLLING OF METAL
    • B21B43/00Cooling beds, whether stationary or moving; Means specially associated with cooling beds, e.g. for braking work or for transferring it to or from the bed
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P70/00Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
    • Y02P70/10Greenhouse gas [GHG] capture, material saving, heat recovery or other energy efficient measures, e.g. motor control, characterised by manufacturing processes, e.g. for rolling metal or metal working

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Heat Treatments In General, Especially Conveying And Cooling (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、冷却床上の鋼材を目標とする冷却ノ4ターン
で徐冷する装置に関するものである。
圧延工場には圧延設備と精整・払出設備の中間に冷却設
備を有しているのが一般的である。本発明の徐冷装置は
特に冷却床に設置されるものであり、対象となる圧延品
種は棒鋼、形鋼等の条材である。
冷却床はできるだけ冷却能率が高く々るように設計され
ており、冷却能率の高い冷却床はど性能のよい冷却床と
いえる。従来用いられている一般的な棒鋼工場の冷却能
力について述べれば、放冷で冷却開始から20分間の平
均冷却速度は100φで0.23監EC,50φで0.
35u/SEC、22φで0.49T://S圧程度で
ある。
一般的には後工程のために冷却速度の高いことは好まし
いことであるが、JIS規格のSCM 、 SNCM等
の合金鋼は焼入れ成分を含有しているため、規格、圧延
条件によって差があるものの、約0.3℃βEC以上の
冷速ではベーナイト組糺が生じ鋼材の硬度が高くなる。
棒鋼の実例ではφ75以下の合金鋼ではベーナイトが顕
著に析出しており、径が細くなるに従って全断面に対す
るベーナイトの析出率が高くなることがわかっている。
2次加工を実施する棒鋼の場合、ベーナイトの析出した
硬度の高い棒鋼は冷間剪断時に剪断面にシャー割れを発
生することや、切削工具の寿命が短かく、また冷間加工
性が悪い等の問題があシ、オフライン軟化熱処理を行う
必要が生ずる。
又冷却速度が条材の位置で不均一な場合1ベーナイトの
析出率に差が生じ、条材に内部応力が発生する場合もお
る。
本発明はベーナイトの析出に起因するこれらの問題点を
解決するための冷却床上鋼材の徐冷装置に関するもので
、本発明によればSCM 、 SNCM等の合金鋼につ
いてもベーナイトの析出し々い、フェライト+i?−ラ
イトだけの組繊1の条+1をオンラインでかつ熱源なし
に製造することが可能であ#)1従来実施のオフライン
軟化熱処理を省略できる装置を提供するものである。
以下図面により本発明の詳細な説明する。第1図は本発
明装置を備えた冷却床の一例を示すものである。
ンググレート、3は固定レッヘン、4は可動し。
ヘン、5t;j−ノやワーシリンダー、6,6′ハ偏心
カム、7は集材払出装置、8はランアウトテーブル、9
は通気用ダンノー、10は装入側鋼材温度計、11は抽
出側鋼材温度計、12は車輪、13は駆動モータ、14
は上部徐冷カバー、15はレール、16は片持ちビーム
、17はケーブルペア、18は下部徐冷カバー、19は
温度設定装置、20は冷速制御装置である。而して本発
明徐冷装置は、冷却床に張出した片持ぢビーム16のレ
ール15に沼りて被冷却材の進行方向に移動可能な上部
徐冷カバー14を設け、該上部徐冷カッ々−には複数の
通気用ダンパー9と、被冷却材10入側及び出側に鋼材
温度計10.11を設け、これら鋼材温度針からの入力
T1.Toと、鋼材の冷却温度を所望の値に設定する温
度設定装置19かもの入力4.4に基づいて通気用ダン
ノ4−9を操作する冷速制御装置20とを設け、更に被
冷却材1の下部には下部徐冷カバー18を設けたもので
おる。
本発明はこのように構成しておるので、圧延された被冷
却材である条*41は、ランインテーブル(図示せず)
を通りリフティングプレート2と可動レッへ74のサイ
クルによって固定レッヘン3に取り込まれ、固定レッヘ
ン3上を図の左から右へと移動する。下部徐冷カッ々−
18は可動レッヘン4のサポート部に固定されており、
固定レッヘンと干渉する部分には切欠きを設けである。
上部徐冷カバー14は鋼材進行方向に移動可能であり、
そのため本実施例では片持ちビーム16に敷設したレー
ル15七を回動する車輪12を設け、駆動モータ13を
搭載している。又上部徐冷力・マー14には冷却速度を
コントロールするための通気用ダンパー9が複数個設け
られており、ノセワーシリンダー5によって開閉される
。又上部徐冷カッ々−14の装入温度を測定するための
鋼材装入温度計10と、抽出温度を測定するための鋼材
抽出温度計11も設置されている。上部徐冷力□ −1
4に搭載した駆動モータl 3 、ノ4ワーシリンダー
5、鋼材装入温度計10、鋼材抽出温度計11への電源
供給や信号授受のため、片持ちビーム16にはケーブル
ベア17が敷設されでいる。
△ T%= Ar3   ・・・・・・・・・(1)合=合
一・・し・・・・・(2) 但しAr3は条材1のAr3変態温度、ヤは条材1がベ
ーナイト変態を生じない冷却速度の最大値に近い値であ
る。tは1部徐冷カッ4−14の通過時間で下記(3)
式より求める。
但しNは丘部徐冷カバー14下のレイク時数、Pは条材
のレイク積載ピッチ、Wは条材1本の重量、TはTon
 /1(ourである。
△  △ 温度設定装置19の出力するTi t Toは条材1に
ベーナイト変態を生じさせず、かつ条材1が1部徐冷カ
バー直下を通過する時の抽出温度が最も低い冷却・(タ
ーンを設定するものである。その理由は冷却床を出た条
材1は集材・払出装置7によりジンアウトテーブル8へ
払込出されたあと直ちに剪断されるためであり、剪断ダ
レ等の問題から条材1の剪断温度は徐冷装置を用いない
場合の剪断温度にできるだけ近い温度まで下がっている
必要がある。第2図は徐冷装置有シ、無しについて鋼材
の剪断壕での冷却カーブを棒鋼100φ、50φ。
20φについてシミュレーションしたもので+tit 
M 75E冷却時間、縦軸が棒鋼の温度である。
第2図において実線で示した冷却カーブが本発明装置を
用いた場合のものであり、破綜で示したものは従来の設
備による冷却カーブである。各サイズ22φ、50φ、
100φの夫々において本発明設備を用いた場合は、A
r3変態点以下の一定温度(T1゜Tl * Ts )
までの間は徐冷されることによりベーナイトの析出を防
止し、Tt e Tl m ’rsを通過後は冷却速度
をとげ材料剪断時のダレを発生しない温度゛まで冷却す
る。本発明装置によればこのよう忙ArB変態点温度以
下、6速を大きくとってもベーナイトを析出しない温度
(Ts t T2 e Ts )までを徐冷することか
できる。
冷速制御装置20は温度設定装置19よυ設定△ された上部徐冷カバー装入目標温度TIに装入条材の温
度が一致するように装入温度をスキャンして上部徐冷カ
バーの位置を制御すると共に、抽出口△ 標温度ToK抽出条材の温度が一致するように抽出温度
をスキャンして複数の通気用ダンパー9の開度を制御す
るものである。
又上部徐冷カバー14を被冷却材進行方向に移動可能に
構成するとと忙より、冷却床入側の被冷却材の温度が鋼
材サイズや圧延条件によって変化した際も最適冷却カー
ブを得ることができる。例えば鋼材サイズが大きい場合
は、他の条件を一定とすればサイズの小さいものより高
温の状態で冷却床に取り込まれるので、1部徐冷カバー
を被冷却材進行方向下流側に移動させ被冷却材が上部徐
冷カバー内に装入されるまで忙冷速の大きい放冷を行な
い、Ar3変態点近くまで温度を降下させてから徐冷す
ることかできる。七の他前工程での圧延ピッチの大小や
外気温の高低等による冷却床取込み時点の被冷却材の温
度変化及び鋼種によるArl変態点の違いにも、上部徐
冷カバーを移動して対処することにより最適な冷却カー
ブを得ることが可能となる。
但し、冷却床入側の被冷却材の形状、サイズ、材質、温
度等がほぼ揃っていて、冷却制御範囲が狭くてよい場合
には、1部徐冷カバー14を固定しダンノや−9の開度
t−調節することによって本発明の目的を達することも
できる。次に本発明の徐冷装置内での空気の流れ及び温
度の分布を推定すると、空気の流れは第3図のように予
想され、カバー人口と出口部付近は侵入空気の影響及び
開口放射による影響で冷却速度は早くなる。従って人出
側の通気用ダンノ等−の開度を中央部の通気用ダンパー
の開度より小さくして、人出側の侵入空気のショート・
母スを防ぎ冷却速度を一定とすることが望ましい。従っ
て常に一定の開口比率で中央部通気用ダンパーIA度が
人出側通気用ダン/?−開度より大きくなるような構造
としたり、各々の通気用ダンパーを独立に制御できるよ
うにすることが望ましい。よシ以1にカバー内の冷却速
度を均一にしようとすれば、第4図の如く下部徐冷カッ
々−にも通気用ダンパー9′を設けると良い。これはカ
バー内外の温度差による浮力を利用して力・々−の下部
から冷空気を取り込み、カバーの上部から放散すること
で冷却速度の制御を行うというものである。この方式に
よればカバー内の冷却速度を変化させることも可能であ
る。後述のようにL部徐冷カバー14の条材進行方向の
長さは条拐のサイズ、規格ごとに必要な長さの最大値を
もって設計される。そのため最大値となるただひとつの
条材サイズ、規格以外についてはカバー内で徐冷の必要
時間を経過する。後工程の剪断作業のためには必要時間
経過後は冷却速VLを上げ、できるだけ剪断時の条材温
度を低下させることが必要であり、この方式によれば必
要時間経過後に通過する上。
下部徐冷カバーの通気用ダンパーの開度合太きくし、冷
速を大きくさせることにより、そのような冷却ツクター
ンを生じさせることが可能である。
本発明の主たる効果は、ベーナイト変態を生じさせない
でかつ、後工程の剪断に於ける条材の温度をできるだけ
低下させるところにある。そのため温度設定装置19、
冷速制御装置20を設けている。又上部徐冷カバー14
の条材進行方向の長さが必要最低限であるということも
M要なポイントである。上部徐冷カバー14の長さLは
条材のサイズや規格ごとに(4)式で求めたL′の中の
最大値を用いればよい。
tmlo−P−T L’=       Xt   ・・・・・・・・・・
・・(4)但しtminはベーナイト変態を生じさせな
いだめの最小徐冷時間、tはレイクの溝間距離、P、T
Wは前述のとおシであシ、各々の変数の値は条材のサイ
ズ、規格ごとの固有の値である。又下部徐冷カバー18
は上部徐冷カバー14よシ長い適当な長さとし、適切な
位置に設置する必要があることはいうまでもない。
本発明の特徴の1つは冷却速度のコントロールを通気用
ダンツマ−9で実施するところにある。徐冷装置の熱収
支を入熱を(5)式、出熱ヲ(6)式で簡略化して表わ
した。
Q1=!伏見j9二組  ・・・・・・・・・・・・(
5)Qo = K(Tg−Ta)Ac+4.88・ε(
(273+Tg)400 273−Ta 4 −(−))・Ak   ・・・・・・・・・・・・(6
)00 但しWは玉部徐冷力・9−下の条材総重kr、、Cpは
条材カバー化での平均比熱、Kはカバー熱貫流率、Tg
はカバー内平均雰囲気温度、Taは外気温度、Cは開口
部放射率、ACはカバー表面積、Akは開口面積、その
他は前述のとおりで、開口面積は小さいため熱伝達はな
いものとした。ここで冷却速度をコントロールするもう
ひとつの方法として条材1のレイク積載ピッチを変える
方法がある◎すなわち入熱のコントロールによる方法で
あり(5)式のWを変化させる方法である。しかしなが
らこの方法の場合(5)式中のイアユリは一定のままと
するため、又ベーナイト変態を生じさせないため条材側
々の上部カバー通過時間は一定である必要がある。その
ためピッチを2倍にした時ル乍を1/2、ピッチを1/
2 K した時麹を2倍とする必要があるし、冷速の微
調整をし難い欠点を有する。通気用ダンパー9の開閉に
よる方法は出熱のコントロールによる方法であシ(6)
式のAkを変化させるもので、T/)Iを変化させる必
要性は全くない。
なお被冷却材の搬送手段としては前記レッヘンK 限う
fチェーンコンベア、ローラーコンベア等でもよく、ま
た連続搬送に限らずグルーピングして搬入し一括徐冷す
る場合にも本発明を適用し得る。
以上説明したように本発明によれば、オンラインでかつ
熱源なしでベーナイトの析出しないフェライト+パーラ
イトだけの合金鋼条材を製造することが可能であシ、棒
鋼のオフ2イン軟化熱処理の省略や形鋼の内部応力発生
防止等に特に有益である。
【図面の簡単な説明】
第1回は本発明装置の一例を示した説明図、第2図は徐
冷装置有シ、無しについて実施した剪断までの冷却カー
ブのシミュレーション結果を示す図、第3図は本発明の
徐冷装置内での空気の流れを示す図、第4図は下部徐冷
カバーに通気用ダンi4−を設けた例の説明図である。 1 二条側、        2:リフティングプレー
ト、3:固定レッヘン、  4:可動レッヘン、5:ノ
やワーシリンダー、6.6’:偏心カム、7:年月・払
出装置、  8:ランアウトテーブル、9.9’:通気
用ダンパー、10:調和装入温度計、11:銅相払出温
度計、12:車輪、 13:駆動モータ、   14:上部徐冷カバー、15
:レール、     16:片持ビーム、17:ケーブ
ルペア、  18:下部徐冷カバー、19:温度設定装
置、  20:冷速制御装置、21:サポート。 片部晴間 第3図 第4図

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 冷却床上に上部徐冷カバーを設け、該上部徐冷カバ
    ーには複数の通気用ダン・や−と被冷却材入側及び出側
    の近傍に鋼材温度計を設け、一方鋼材冷却温度を所望の
    値に設定する温度設定装置と該温度設定装置からの入力
    及び前記鋼材温度計からの入力によシ通気用ダンツヤ−
    を操作する冷速制御装置を設け、更に被冷却材の下部に
    下部徐冷カッ々−を設けたことを特徴とする冷却床上鋼
    材の徐冷装置。 2 上部徐冷カバーを被冷却材進行方向と同方向に移動
    可能にしたことを特徴とする特許請求の範囲第1項記載
    の冷却床上鋼材の徐冷装置。
JP57147098A 1982-08-25 1982-08-25 冷却床上鋼材の徐冷装置 Pending JPS5939414A (ja)

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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0822015A1 (en) * 1996-08-02 1998-02-04 DANIELI & C. OFFICINE MECCANICHE S.p.A. Method to manage an insulated cooling bed and relative insulated cooling bed
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