JPS604882B2 - ステンレス鋼材固溶化熱処理における冷却装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、ステンレス鋼材の固溶化熱処理の冷却工程に
おいて、より少ない冷却水量においてかつ変形を小さく
おさえる冷却装置に関するものである。

ステンレス鋼材固溶化熱処理の冷却工程においては、金
属組織・変形の点から冷却速度を一定値以上にする必要
がある。

一般に、連続的な固溶化熱処理の冷却工程においては冷
蝶としては水が用いられているが、通例の水の自然落下
に近いシャワー冷却においては、シャワー水の衝突部で
は十分な冷却速度が得られるが、温度分布にむらを生じ
一様に冷却するためには、多量の水をシャワー噴射しな
ければならない。シャワー噴射において水量を節約する
ことは、種々の制約があり、例えば、アングル材の場合
には、スカート部に滞留する流下水によりスカート部の
みが冷却されて温度分布が不均一化したり、シャワー噴
射帯の鋼材移動方向幅を短くすると表面のみは温度降下
しても内部が高温のままに残り、冷却帯を通過後再び表
面温度が上昇する。他方、ここで冷却装置に水を霧状に
吹きつける頃霧冷却だけを用いるとより少ない冷却水量
で金属組織上は満足する冷却温度（２４℃／砂以上）が
得られるが、しかし、一般的に冷却速度はシャワ一冷却
よりも遅くなり長手方向の冷却域における温度勾配をゆ
るくし、また変形を満足する値以内におさえることが困
難であった。

本発明は、以上の如き従来法における、シャワー冷却と
噴霧冷却との夫々の欠点を除去したステンレス鋼材の固
溶化熱処理のための冷却装置を提供することを目的とす
る。

即ち、本発明は、ステンレス鋼材団溶化熱処理における
冷却装置において、ステンレス鋼材の移動方向順に冷却
水のジェット噴射冷却帯と冷却水の贋霧冷却帯とを隣接
して配したことを特徴とするステンレス鋼材固溶化熱処
理における冷却装置である。

以下、本発明において詳述する。

赤熱した鋼材を水の頃霧により冷却する場合には水滴は
鋼材表面において瞬間的に蒸発して表面に蒸気膜を形成
しそのため鋼材表面から冷却水への移動熱量が少なくな
る、つまり冷却温度が遅くなり鋼材の長手方向の温度勾
配を緩やかにする。

またこの蒸気膜によって一部の贋霧液滴は加熱炉側へも
流れ、加えて、アングル材の場合には、流下水がアング
ル材のスカート部に滞留してスカート部のみが冷却され
て不均一な温度分布を生ずる。これらの原因により、通
常の頃霧冷却ではステンレス鋼材の変形量を大きくする
ことが明らかとなった。本発明においては、このため初
期の急激な冷却を比較的短い幅の水のジェット噴射冷却
帯により行うと共に、次いで噴霧冷却帯を設けることに
より、冷却水量を節減すると共に鋼材の変形量をも所望
値内に抑止するものである。

ここでジェット噴射とは初速１の／秒以上の水を噴射す
ることを言う。まず、加熱炉から赤熱状態にて供給され
移動して出て来るステンレス鋼材の初期冷却（鋼材表面
で９５０〜１０ぴ０以下の間）はジェット噴射冷却帯に
おいて行い急激に温度降下せしめる。

このジェット噴射冷却帯においては、表面は急激に温度
降下しうるが、内部は熱が残留しており、冷却水の供給
が止まれば、再び表面温度は上昇する。即ち、表面温度
と内部温度との間の時間的な遅れ（差）により、表面温
度の鯛方向におけるむらが生じ、これが、鋼材の曲がり
の原因ともなる。本発明においては、そこで、この表面
温度の再上昇を防止し、かつ以後の鋼材の温度分布をで
きるだけ均一化することが必要であるとの観点から、こ
の部分に頃霧冷却帯を配設する。この部分の冷却は、均
一に冷却することが重要であり、そのためには贋霧冷却
が最良であり、かつ水の節減にも好都合である。以下実
施例を示す図面を基に説明する。

図１は本発明の冷却装置の概略を対応する鋼材表面温度
グラフと共に示すが、鋼材１は送りローラ５１，５２に
より支持され、加熱炉２により赤熱されて出て来て×鼠
上を矢印の方向に移動する。

加熱炉２の出口から出た直後の鋼材は赤熱状にあり、ま
ず送りローラ５１に支持され、次いで上下両面から予備
空冷及び水滴の加熱炉側への飛散防止のためのェアカー
テンを形成するためのェアノズル４１（上部）、４２（
下部）から冷却ェアが吹付けられる。次いで、ジェット
噴射ノズル列を成す冷却水管２１，２２（上部）及び３
１，３２（下部）が所定間隔を置いて、夫々鋼材移動方
向と直角に並列され、ジェット噴射冷却帯１３を形成す
る。この際各ノズル列は、一般に冷却水管２１，２２，
３１，３２等にノズルチップを固定するか、或いは、直
接／ズル口を穿って形成される。

第１のノズル列２１，３１は、赤熱鋼材表面を１００℃
以下に急冷しうるに十分な水量とジェット噴射の分布を
もって配され、好ましくは、鋼材移動方向に鏡斜を成し
て噴射される。この斜めの噴射はまた、鋼材の冷却帯側
へ噴射水の反射水流を形成するのに有用である。第２の
、ジェット噴射ノズル列は、第１のジェット噴射の衝突
・冷却帯の直後において、鋼材表面温度が１００ｑｏを
越えることのないような位置に、所定冷却に十分な水量
とノズル分布をもって配される。

この関係は一例として図１の下部グラフに示す通りであ
る。かくて、第２のジェット噴射を受けた後、鋼材の表
面温度は１００℃以下に保持されて、以降後続する咳霧
冷却帯へ移動する。贋霧ノズル１０（図２）の列は、贋
霧冷却水管２３，２４（上部），３３，３４（下部）に
夫々一様な墳霧かつ所定冷却水量を確保できる態様にて
鋼材の上、下両面に対向して、かつ鋼材の移動方向と直
交して並列されている。この頃霧冷却帯１４は、ジェッ
ト噴射冷却帯に後続隣接して形成されるようノズル配置
され、鋼材表面温度をジェット噴射冷却帯１３の終端温
度以下（１００ｑｏ）にさらに保持冷却すると共に、そ
の間に鋼材内部の熱が十分に放出され鋼材全体が所定温
度に冷却されるに十分の幅をもって形成される。この噴
霧は、冷却水の圧送系路として、図３に示す同一のポン
プ９により弁による流量及び圧力調節を介して、ジェッ
ト噴射と同じ圧送系路によって行うこともできる。

また図４の如く、各冷却水管毎に各別のポンプ９１〜９
４を用いて行うこともできる。図４の実施例の場合、鋼
材の種類、所要冷却速度、熱容量等に応じて夫々の冷却
水管への送水量と圧力とをより容易に制御でき、また不
要の場合適宜数のポンプを止めることもできるので、固
溶化熱処理のための対応能力を増大せしめると共に、節
水及びエネルギー節減のためにも有益である。この贋霧
ノズルとしては各種の公知の水噴霧用ノズルを用いるこ
とができるが、全体としてできるだけ一様にカーテン状
に噴射可能なものが好ましい。なお、通常のステンレス
鋼材（帯鋼又はアングル等辺山形鋼、溝形鋼、Ｈ形鋼等
）の場合、ジェット噴射圧力は０．５〜２ｋ９／地、ノ
ズル口径０．５〜３柵、ノズル列のピッチ１．５〜１仇
肋、第１及び第２のジェット噴射冷却水管の間隔０〜３
０肌、ノズルと鋼材表面との距離５〜５０地とすること
ができ、噴霧冷却帯としては、ノズルと鋼材表面との距
離５〜５０仇、曙霧圧力１〜５ｋ９／の程度において実
施可能である。

実施例 ＳＵＳ３０４ステンレスアングル鋼材（５０×５０×厚
さ３肋×長さ８ｍ）を１１００ｑｏに加熱した後、１．
７机／分の速度でとり出し、冷却装置にかけた。

図１及び図２に概略を示す冷却装置により、ジェット噴
射圧力１．０ｋ９／地、（１個のノズルからの噴射水量
０．５５〆／分、ノズル口径１．２肋、ノズルピッチ０
．２５伽、ノズルと鋼材との距離１０肌、ノズル列間の
間隔６伽）として噴射し、さらに第２の噴射ノズル列か
ら２０仇後方に相互に１２伽間隔に配した噴霧ノズル（
１個のノズルからの頃霧水量３〆／分、ノズルピッチ１
比ネ、ノズルと鋼材との間隔３０伽）により頃霧冷却し
て固溶化熱処理を行った。長手方向（最軸）の変形（曲
がり量）は３仇吻以下となり、かつ、冷却水の使用量は
５００夕／ｍｉｎであった。この使用量は、噴霧冷却を
従来通りシャワー水冷によった場合に比べて２０％の減
少となつた。

【図面の簡単な説明】

図１は本発明の実施例の鋼材表面温度（Ｘ軸上）との関
係を示すグラフを含めた概念図、図２は本発明の冷却装
置の斜視図、図３，４は冷却水の配管系図詳細図を、夫
々示す。 第１図 第２図 第３図 第４図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 加熱されたステンレス鋼材を長手方向に移動させつ
   つ冷却しステンレス鋼材の固溶化熱処理を行うための、
   冷媒噴射手段を有する冷却装置において、ステンレス鋼
   材の移動方向に沿って順次冷却水のジエツト噴射冷却帯
   に後続する冷却水の噴霧冷却帯とを隣接して配したこと
   を特徴とする鋼材固溶化熱処理における冷却装置。 ２ 前記噴霧冷却帯は鋼材の表面温度１００℃以下の範
   囲に少なくとも配する特許請求の範囲第１項記載の冷却
   装置。 ３ 前記ジエツト噴射冷却帯は、少なくとも鋼材の表面
   温度を１００℃以下とするに足る幅をもって形成される
   特許請求の範囲第１項記載の冷却装置。