JPS6045253B2 - 熱間圧延線材の冷却制御方法 - Google Patents

熱間圧延線材の冷却制御方法

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JPS6045253B2
JPS6045253B2 JP16162179A JP16162179A JPS6045253B2 JP S6045253 B2 JPS6045253 B2 JP S6045253B2 JP 16162179 A JP16162179 A JP 16162179A JP 16162179 A JP16162179 A JP 16162179A JP S6045253 B2 JPS6045253 B2 JP S6045253B2
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JP
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temperature
coil
cooling
refrigerant
wire
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JP16162179A
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浩 金田
洋 佐藤
勝宣 梨本
忠士 松井
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Nippon Steel Corp
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Nippon Steel Corp
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • 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
    • C21D9/54Furnaces for treating strips or wire
    • C21D9/56Continuous furnaces for strip or wire
    • C21D9/573Continuous furnaces for strip or wire with cooling
    • C21D9/5732Continuous furnaces for strip or wire with cooling of wires; of rods

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、熱間圧延された鋼線材を圧延後引き続きコ
ンベア上に非同心の相重なり合つたリングの状態に載置
された線材コイルを略均一に冷却制御する方法に関する
ものである。
換言すれば、自動車用などの厳しい品質用途に使用さ
れる機械構造用炭素鋼線材、Ni、Cr、Mo等の特殊
元素を含む合金鋼線材、ばね用線材等は二次加工前ある
いは加工途中で各種の熱処理を施すのが普通である。
本発明は、これら熱処理の一つ、例えは線材に施される
軟質化焼鈍を省略することを目的として、熱間圧延工程
に引き続くオンラインで、軟質化線材を製造する方法を
提供せんとするものである。 熱間圧延された鋼線材を
圧延後引き続きコンベア上に非同心の互いに相重なり合
つたリング状の 状態に載置し、その移送中に衝風によ
つて急冷し集束する方法は従来からよく知られている。
この鋼線材の急冷方法は中炭および高炭素の普通炭素鋼
線材については種々適用され、その後の熱処理 を必要
とすることなく最終成品に加工されてい る。しかし、
合金鋼および低炭素鋼についてはこの急冷方式には適さ
ないものがあり、より遅い冷却速度で徐冷しなければ所
望の品質が得られない場合がある。特に、高級品種鋼線
材の軟質化を目的にする場合には、より一層の緩速冷却
が要求されると共に厳格な冷却コントロールが必須で所
要の冷却曲線に沿つた冷却を行なわなければ、所望の品
質目標値を達成することはできない。 第1図および第
2図は本発明者等が行なつた実験結果を示すもので図示
するようローラーコンベア上に非同心で互いに重なり合
つた状態で載置し移送される線材コイルの外表面(第1
図0、Δ、口、●、A、lの記号で示す部分)および中
心部(第1図。
、Δ、回の記号で示す部分)の温度Jを、線材コイルお
よびローラコンベアを包囲環境(冷却室)においてそれ
ぞれ測定したところ、第2図に示すような結果を得た。
この場合線材コイルは実際の熱間圧延を施され捲取機か
ら抽出される温度程度に加熱した後に、包囲環境(冷却
室)門内の上部の雰囲気温度は650℃であつて対流を
生じさせない状態にしている。第2図から明らかな如く
、上記コイルの巾w方向における各部位においては、該
コイルの質量分布に対応して中央部より両側部の方が高
温となるが、コイル全体から見ると最高の温度となる部
位は質量(密度)の大きいコイル両側部における中心部
(0,A)であり、最小の温度となる部位はローラテー
ブルに接するコイル下面の両側部(●,?)であること
がわかる。つまりコイルの質量分布の最大となる両側部
の中心部と下面部との温度偏差が最も大きく、100℃
以上にもなつている。これは質量分布の高い両側部の中
・!部(0,A)は最も放熱し難く、かえつてコイノし
・李形成するリングの圧延から持ち来たされる保有熱に
よつて高温に保持され、他方コイル下面(●,A,?)
はローラ周面に接し、該ローラの軸受部は熱損耗の点か
ら冷却室外部に設ける関係から、この軸受部に近いコイ
ル下面の両側部(●,?)が最も熱放散し易く低温とな
るためと考えられる。以上の問題点を要約すると、次の
とおりである。(1)線材コイルはコイル形成上層密度
の大・小部分が発生する。
この層密度の大・小部分では、冷却速度に差があり、冷
却過程においては、線材コイルを形成するリング各部位
に温度偏差を生じる。(2)冷却速度の比較的遅い線材
コイルの両側層密部の中心近傍は外表面から見えない部
分であり、オン・ラインて温度を測定することができず
、線材コイルの温度管理又は冷却制御ができない。
本発明は上記に鑑み熱間圧延後の線材をコイルに形成し
つつ、コンベアに載置し、コンベアで移送しながら、該
線材コイルの両側層密部の中心近傍の温度を測定し、該
温度に応じて冷媒の温度並びに量の調節を行ない、冷却
すべき線材コイルの!高温部位に冷媒を吹付け線材コイ
ルを形成するリング各部の温度偏差を小さくし、線材コ
イルを略均一に冷却するものである。
換言すれば本発明は上記緩速冷却を効果的に実施するに
際し、上記先行技術の難点である第2図に示すコイル中
心部とt下面部との温度偏差を、合理的に改善できる冷
却制御方法を提供することにある。すなわち本発明を実
施するための冷却制御設備は、線材コイルを移送するラ
イン中に設けた線材コイルほぐし部と、線材コイル温度
を測定する非接触式走査形温度計と、その信号を演算処
理する信号処理回路と、冷媒の温度並びに量を調節する
調節器と、冷媒を線材コイルの各部位に吹付ける吹付ノ
ズルから構成される。
移送された線材コイルは、ほぐし部にて該線材コイルを
形成するリングを順次ほぐし、該リングの温度を非接触
式走査形温度計で測定し、その信号を信号処理装置に導
びきピーク温度値並びに必要に応じピーク温度のノリン
グ部位位置信号を得る。そしてピーク温度値に対応して
冷媒の温度並びに量を調節し、又、ピーク温度のリング
部位位置信号から冷媒吹付ノズルを可動もしくは選択し
、該リングのピーク温度位置に冷媒吹付を行ない放冷を
促進し、線材コイ・ルを形成するリング各部位の温度偏
差を小さくすることを特徴とする。本発明において、層
厚コイルの外表面温度とは、該層厚コイルの移送方向に
対して直角な断面内の該コイルを形成する線材リング群
の外表面を意味し、この明細書において最も理解し易い
態様は、第1図に示す先行技術の記号Δ,口,?,A,
●,0の部分に相当する所謂、外表面を言う。
また、、コイルの両側層密部とは、上記線材リング群に
よつて形成される層厚コイルの移送方向に対して直角な
断面内の両側近傍で、上記リングの密度が多い部分を意
味し、該層密部の中心近傍とは、この密度の最も多い部
位を含む部分を意味する。
例えばこの明細書において最も理解し易い態様は、第1
図記号回,Oに相当する部分を言う。而して、冷媒とは
工業的に使用できる流体をいい、例えば空気、不活性ガ
ス、蒸気等を意味する。
この冷媒において、最も好ましいものは、層厚コイルを
通過させる包囲環境内の雰囲気ガスをそのまま、または
温度調整してほぐし中の層厚コイルを形成する線材コイ
ルへ吹き付けノズルより吹き付ける。冷媒の温度は、上
記線材コイル層密部の温度以下であればよい。而して、
包囲環境とは、上記層厚コイルを最適な冷却曲線に沿つ
た冷却を実施できる装置構成要素を具備した保熱カバー
を意味をし、本発明の該包囲環境は、対流現象を積極的
に活用するので、例えば、特開昭51−64416号公
報、特開昭51一7391咥公報のように対流現象を活
用しないものは包含しない。
またこの包囲環境とは、これまでに知られるものに比較
して層厚コイルの上記した外表面温度を略均一に保持さ
せると同時に該コイルの両側層密部の中心近傍の放熱を
促進し、該コイルを形成するリング群各部位の温度偏差
を小さくする手段を設けていることが相違し、新規な包
囲環境である。
また本発明の装置を用いて線材を緩速冷却するには、J
ISで規定される鋼種を用いて得る品質設定目標により
、最適冷却態様(冷却パターン)が選択されるが、本発
明者等が推奨する冷却態様は、次に要約する通りである
すなわち、鋼線材の熱間圧延時に、最終圧延スタンドを
通過した後冷却するに際し、冷却手段(水冷ゾーン)に
よつて最終圧延温度から略Ar′1変態点温度より高い
温度まで急冷する段階と、層厚コイルに形成しつつコン
ベア上に載置し、該層厚コイルをコンベアにて移送しな
がら層厚コイルの全部分について、Arl変態点温度、
またはその近傍温度まて冷却する段階と、上記コイルを
移送コンベアにて移送しながら包囲環境を通過させる時
間内に該コイルの全部分についてパーライト変態終了温
度とそれより50℃低い温度の範囲まで毎秒0.05〜
1.0℃以下の冷却速度で徐冷する段階と、該徐冷段階
を終えた層厚コイルを段差付コンベアを利用し、後続コ
ンベアの速度より早くすることにより移送密度を小さく
しながら衝風冷却により急冷する段階を一元的に組合せ
熱処理することである。
斯かる最適冷却態様に基づき、特許請求の範囲で特定す
る条件で冷却すると、JISで規定される例えばS45
C,SCM435,SUP6の品質は、次のような抗張
力が工業的に安定生産によつて得られ−る。
鋼 種(JIS) 抗張力(K9/i) S
45C<.68SCM435く80 SUP6く100 而して、第2図に対応する層厚コイルの温度偏差も大巾
に改善することができる。
以下本発明方法を図面に示す実施例にしたがつて説明す
る。
第3図において熱間圧延後の線材をコイルに形成しつつ
コンベア5上に載置し、該コンベア5で移送された線材
コイル1はほぐし部、即ちコンベアの段差個所で順次ほ
ぐされる。
このほぐし部で落下しながらほぐされた線材コイル1の
リング各部位の温度は非接触走査形温度計2で測定され
、その信号は信号処理装置16で演算処理され線材コイ
ル1のピーク温度を取り出し、次の冷媒温度演算器17
に入力する。冷媒温度演算器17では・予め設定された
線材コイル温度と冷媒温度との関係に基いて入力された
ピーク温度に対応する最適な冷媒吹付温度値が演算され
、その信号が温度調節器12に入力される。この冷媒吹
付温度に保たれた冷媒がほぐし部に設けた冷媒吹付ノズ
ル3からピーク温度位置に吹き付けられることになるが
、図示の例ではこの冷媒として保熱カバー4の後方部位
から吸引した雰囲気を用いため、この吸引した雰囲気温
度を目標温度に調節する必要がある。そこで図の例では
温度調節器12において演算器17から入力された冷媒
吹付温度値と吹付ノズル3の直前位置に設けた温度計6
から温度変換器13を経て送られて来る温度値が一致す
るように、冷気吸入用の流量調節弁8を操作し、所定量
の冷気と雰囲気とを混合して所望温度の冷媒温度を得る
。この冷媒を吹付ノズル3から線材コイル1の吹付けす
べき部位(目標温度より高温の部位)に吹付け、線材コ
イルを形成するリング各部位の温度偏差を小さくする。
一方、図示した実施例における冷媒は、保熱カバー4の
内部の高温雰囲気と保熱カバー外の冷気とを混合して生
成しているが、この場合は保熱カバー内の容量を一定に
保つため、保熱カバーからの放出冷媒量18と、吹付冷
媒量19のバランス調節を考慮することが必要とされる
この制御の一例を第3図にて説明する。まず、雰囲気ガ
ス吸引側に設けた流量計7″でオリフィス前後の圧力を
測定して開平演算機14″で流量を演算し、その信号を
次の流量補正演算器15″へ入力すると共に、温度計6
″からの温度を温度変換器13″を介して前記演算器1
5″へ入力し、ここで温度変化による流量補正を行なつ
た後その信号を流量調節器1「へ入力する。
該流量調節器1「からの指令によつて吸引側の流量調節
弁8″を操作し、適正流量に維持する。また、冷媒吹付
側においても温度計6、流量計7、温度変換器13、開
平演算器14および流量補正演算器15によつて前記と
同様吹付側の流量を得て流量調節器11に入力する。そ
して該流量調節器11に前記吸引側の調節器1「からの
信号を入力し、吹付側および吸引側の各々の流量をバラ
ンスさせるべく分岐管20に設けた流量調節弁8″を調
節し、所定量の冷媒を放出させる。なお、第3図におい
て、9は冷媒供給用のヘッダー管、10は冷媒循環ブロ
ワーである。また、冷媒吹付ノズル3は線材コイル1の
巾方向いずれの位置をも狙うことができるように可動構
造にしておくか、又は線材コイル巾方向に複数個配置し
、リング各部位の温度に加えて位置をも検出し、これに
基いて目標温度以上のリング高温部位を狙うようにノズ
ルを可動させるか又は必要な吹付ノズルのみを動作させ
るようにしておけばよい。本発明によるものは、処理目
標に応じた冷却曲線に沿つて冷却することは、既述の通
りであるが、例えば従来法に比較して、層厚コイルの外
表面部と層密部の温度偏差は大巾に改善されていること
がわかる。
この温度偏差の改善例として、温度偏差を第4図に示す
が、第2図と比較すると大巾に縮少されていることがわ
かる。斯様な温度偏差の改善により、抗張力は従来法に
比較してバラツキが小さくおさえられ十分な軟質化が図
られていることがわかる。以上の如く、本発明は、先行
技術の難点であつた緩速冷却のときのコイル外表面部と
層密部の温度偏差を大巾に改善することができ、またこ
れによつて軟質化を安定して図れるなど工業的価値の高
い効果がある。
特にこれらの効果は、保熱カバー内の雰囲気を均一に保
持した状態で、1回以上層厚コイルをほぐし、そのほぐ
し部位に冷媒を吹き付けることにより得られるもので、
これを実現した本発明は、新規で有益な効果をもたらす
。例えば、短い距離で緩速冷却を実施できる。設備面積
をとらない、コイル各部位の温度偏差を改善できる、省
エネルギーを図れる、などの工業的価値の高い効果があ
る。
【図面の簡単な説明】
第1図は層厚コイル長手方向に直角な断面を示し、測温
部位を示す説明図、第2図は先行技術により緩速冷却た
ときの第1図に対応するコイル部位の温度偏差を示すグ
ラフ、第3図は本発明に係る一実施例を示す一つの冷却
室内の拡大側面図、第4図は本発明によつて得られたコ
イルの温度偏差を示すグラフである。 1・・・・・・線材コイル、2・・・・・・走査形温度
計、3・・・・・・冷媒吹付ノズル、4・・・・・・保
熱カバー、5・・・・・・ローラー、6・・・・・・温
度計、7・・・・・・流量計、8・・・・・・流量調節
弁、9・・・・・・ヘッダー管、10・・・・・冷媒循
環ブロワー、11・・・・・・流量調節器、12・・・
・・・温度調節器、13・・・・・・温度変換器、14
・・・・・・開平演算器、15・・・・・・流量補正演
算器、16・・・・・・信号処理装置、17・・・・・
冷媒温度演算器、18・・・・・・放出冷媒量、19・
・・・・・吹付冷媒量。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1 熱間圧延に引き続いて線材を略均一に冷却する方
    法において、熱間圧延後の線材をコイルに形成しつつコ
    ンベア上に載置し、コンベアで移送しながら該線材コイ
    ルの両側層密部の中心近傍の温度を測定し、該温度に応
    じて冷媒の温度並びに量の調節を行ない冷却すべき線材
    コイル部位に冷媒を吹付け、線材コイルを形成するリン
    グ各部位の温度偏差を小さくすることを特徴とした熱間
    圧延線材の冷却制御方法。
JP16162179A 1979-09-13 1979-12-14 熱間圧延線材の冷却制御方法 Expired JPS6045253B2 (ja)

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DE3034528A DE3034528C2 (de) 1979-09-13 1980-09-12 Verfahren und Vorrichtung zum Abkühlen von warmgewalztem Draht
SE8006383A SE8006383L (sv) 1979-09-13 1980-09-12 Sett och anordning for kylning av en streng, som successivt utmatas fran ett varmvalsverk
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