JPS609572B2 - 線材熱処理における冷媒吹付方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は線村コイルの熱処理における冷却媒体の吹付方
法に関し、詳しくは熱間圧延線材を重合コイル状に形成
して移送しつつ圧延熱を利用して直接熱処理を施す際に
、層厚コイルの移送中に該コイルをほぐして冷嬢を吹付
ける方法に係るものである。

熱間圧延された鋼線材を港取機のレイングヘッドからコ
イル状にして直後に設けた移送コンベア上に載遣し、該
移送コンベアにて線材コイルを−定間隔づつずらせて互
いに重なり合う状態で移送しつつ冷却する方法および装
置は公知である。

しかしながら、従来の冷却方法および装置は、線村コイ
ルの重合密度の相違に基づくコイル外表面と重合中心部
との温度偏差を充分満足し得る程度に解消することがで
きず、冷却の均一性を計ることは困難であった。そこで
本発明者等は、従来の鋼線材の冷却方法および装置を改
良するものとして、線材コイルの移送に複数の段差部を
有するコンベアを用い、かつその移送単位長さ当りの線
材リング重合数を多くした層厚コイルの状態で線材を移
送しながら冷却する方法および装置を開発し、均一冷却
に極めて有効であることを確認し、その技術思想を特開
昭５６一４１３２４号公報で提案している。

ここで、層厚コイルとは、移送コンベア（段差部を有す
るコンベア）上に教壇される線材が、一定間隔ずらし互
いに相重なり合う状態で、線材コイル移送方向１机当り
５０〜５５０リング数が存在するものを意味する。次に
この持開昭５６一４１３２４号公報の冷却方式の概要を
第１図に基づいて説明する。第１図に示すように、熱間
圧延機および冷却ゾーンを経て送られてくる線材は捲取
機のレイングヘッド１によりコイル状に捲取られて次の
移送コンベア（ローラコンベァ）２上に落下される。

該ローラコンベア２上に戦層される線材コイル３はコン
ベァの移送に従って各リングが一定間隔ずらした重合状
態で移送されてゆき、保熱カバー４で包囲しかつ複数に
区分された保熱ゾーンに入り、段階的に所望の冷却曲線
に沿って緩速冷却される。またこの保熱ゾーン内では線
材コイル３は重合密度の高い層厚コイル状８（第３図イ
，口、第６図参照）に移送されると共に、ローラコンベ
ア２に設けた１以上の段差部５でほぐされ、冷煤を吹き
付けられる。保熱ゾーンを出た層厚コイルは適宜急冷さ
れ、集東装置６によって集東される。しかして、重合密
度の高い層厚コイル８においては、その移送方向両側が
コイル重なり密度が最も高いことから、この両側層密部
中心（第３図口のＣ参照）の温度が冷却し難く〜 この
個所とコイル外表面（第３図口のＳ参照）との温度偏差
が最高となる。このため上記冷却方式においては前述の
如く層厚コイル８の移送中にコンベァ段差部５でコイル
はぐしを行ないかつほぐし部に冷煤吹付を行なって層密
部中心Ｃの抜熱を計っており、これによって温度偏差の
縮小に多大の効果のあることを知見している。しかしも
実際のところ線材の均一冷却をほぼ完全に達成するには
「 このコイルほぐし部における冷煤吹付をより一層効
果的ならしめることが要求される。すなわち、具体的に
言えば冷煤吹付の方向および吹付個所「 さらには冷煤
温度、流速および風量等の条件を厳密にコントロールす
ることが必要とされるのであり、本発明はこれら各種条
件をコントロールできる、線材熱処理における冷煤吹付
方法である。本発明の目的とするところは、線材コイル
を移送しつつ冷却するに当たり層厚コイル層密部の抜熱
を最大限に発揮し「 コイル温度偏差を可及的に小さく
することができる冷煤吹付方法を提供することにある。

また、本発明の他の目的は、層厚コイル層密部のみを選
択的に冷却せしめると共にコイル外表面部への袷煤吹付
影響を最小にすることができる袷媒吹付方法を提供する
ことにある。さらに、本発明の別の目的は、線材コイル
のほぐし部における周方向の位置変動に対処できる如く
吹付位置を任意に調整し得る冷媒吹付け方法を提供する
ことにあり、その要旨とするところは次の通りである。
熱間圧延された捲取機よりコイル状に捲取られて引続き
層厚コイル状態で移送しつつ線材を均一に冷却するに際
し、次の■，■の組合せ条件で袷煤を層厚コイルの層密
部を狙って吹付けることを特徴とする線材の熱処理にお
ける冷煤吹付方法。

＠ 層厚コイルの移送中に該コイルにコンベアの段差で
ほぐしを与えると共に、このほぐし位置にてコイル進行
方向背面中心部近傍から横向き方向にコイル層密部Ｌを
指向して冷媒を吹付けること、■ 上記横向き方向にコ
イル層密部Ｌを指向する冷媒吹付けの冷煤吹付角度（ノ
ズルの横向き角度）を１５〜４５ｏ、冷煤吹付け位置で
の袷煤の流速を５〜２０仇／ｓｅｃ、冷煤吹付け量を冷
煤吹付けノズル１個当り１００〜４００Ｎでノ日、冷媒
温度を１００〜３５０ｏｏとすること。

以下本発明の詳細を図面にしたがって説明する。

第２図は第１図に示す冷却方式にてＳＣＭ４３５の鋼線
材を冷却する場合の目標冷却線図であるが、図示の如く
保熱カバー４入口から出口に至るまでの冷却速度は遅く
かつその範囲も狭いことから「極めて繊密な温度管理が
要求される。

しかし、層厚コイル８の温度分布は一般的に第３図イ，
口に示す如く「両側層密部中心Ｃが高温となり、層厚
コイル表層部Ｓが低温かつ中央部Ｍが中温という状態に
あるため、保熱カバー４内で一定冷却速度で冷却しよう
とした場合「表層部Ｓの冷却が早く〜層厚コイル層密部
中心Ｃの冷却が遅くなる傾向にありも第富図に示す目標
冷却線の範囲内で冷却することは困難となる。そこでも
本発明では層厚コイル８をその移送途中で一たんはぐし
を付与し、該ほぐし個所で層厚コイルに冷却媒体を吹付
けて高温部（例えば、層密部中心Ｃ）からの抜熱を計ろ
うとするものである。

第＆図はこの冷煤吹付手段の具体的構成を示すもので、
移送コンベア２の適宜位置に形成した段差部５にて層厚
コイル３をほぐすと同時に、段差部５に設けた袷媒吹付
ノズル７により冷煤を落下してくるコイルに向って吹付
けるように構成している。冷媒吹付ノズル７は層厚コイ
ルの進行方向よりみて該コイル８の背面中心部近傍より
袷蝶を吹付けるように配置することが好ましい。

この場合冷媒吹付方向は下向きに維持すると共に、第５
図に示す如く平面的にみて吹付ノズル７を横向きに設置
すれば、層密部（高温部）の抜熱効果は著しく上昇する
。その理由を第６図および第７図を用いて説明する。第
６図はローラコンベァの任意の段差位置におけるコイル
断面を示しており、８は層厚コイルを一つの層状流れと
して表わしている。

図示の如く吹付ノズル７よりほぐされて落下するコイル
８ａに対して進行方向背面から冷媒を吹付ける場合、層
密部以外のコイル低温部（コイル後端のノズルに近接し
た部分）は落下速度が最も早く吹付冷媒の風束Ｗを最小
の時間で通過するため、コイル外表面部（低温部）への
影響が少ない。また、吹付ノズル７を下向きにすると吹
付冷嬢と線材（高温部）との接触時間が長く、しかも面
状吹付けの状態となることから、コイル層密部（高温部
）の抜熱効果が大きく、外表面部への影響が小さい。水
平吹付けでは吹付時間が短かく、また上向吹付けでは外
表面部への影響が見られ、好ましくない。なお、ノズル
７の上下角度は段差５の高さもこより変化するが、落下
する層厚コイル８ａの尾端から５５０〜７５０側方向の
層密部コイル高さの中心位置に袷煤噴出中心が当たる角
度とする。次の第７図は平面的にみたノズル７とコイル
とを示し、８ａはコイル、９はローラテーブルを構成す
るローラである。

○内の数値はノズル７から吐出した冷媒の風速分布を示
す。本発明ではコイル進行方向背面の中心部近傍から図
示の如く横向き方向にコイル層密部（第７図参照）を指
向して冷煤を吹付ければ層密部（第７図参照）には流速
の早い冷媒が作用し、その抜熱効果を良好に発揮するこ
とになる。しかもコイル層密部以外の部分への流速は遅
くかつ前記したように風東を短時間のうちに通過するの
で、過冷するおそれはない。このノズルの横向角度につ
いては１５〜４５０の範囲とすることが望ましい。また
、冷媒をコイルの所望位置に吹付ける場合、必要十分な
吹付風量をもって吹付けないと吹付効果が小さくなると
共に吹付位置での冷嬢流速も遅くなり、十分な抜熱効果
が期待できない。

吹付位置での流速は大体５〜２０ｍ／ｓの範囲とするこ
とが必要で、このための吹付風量はノズル１個当り１０
０〜４０側め／日とすることが好ましい。一方、冷媒吹
付温度は線材温度、特にコイル高温部より低い温度とな
ることは当然であるが、吹付温度が低過ぎると層密部に
隣接するコイル表層部への影響（過冷）が大となり、ま
たこの温度が高過ぎてもコイル高温部（層密部中心Ｃ）
の抜熱量が小さくなる問題点があるので、適正範囲に維
持しなければならない。第８図は５．５肌０の鋼線材を
例にし吹付風量１００〜４００Ｎで／日の場合のコイル
高温部における冷煤吹付効果を示すものである。本発明
においては高温部の抜熱量として４〜２００Ｃ／回を目
標としているので、第８図からみて１００〜３５０００
の温度範囲とすることが好適であることがわかる。この
吹付温度範囲はノズル部位置での温度値である。なお、
第１図に示す冷却方式においては保熱カバー内では複数
回コイルほぐしを行う例を拳げているが、冷煤吹付操作
はいずれの位置においても上記各条件範囲内であれば、
所望の抜熱効果を奏することができる。

本発明の如く層厚コイル８に冷煤を吹付けた場合、ノズ
ル吐出口から噴出した冷煤は保熱カバー４内の高温雰囲
気（コイル外表面温度に近い温度）の影響を受けて昇温
してから線材に接触する。

冷線が昇温してもコイル層密部Ｃ．との温度差はかなり
あるため、層密部Ｃ，の抜熱には有効である。他方コイ
ル表層部Ｓに接触する冷煤は温度差がそれ程ないので若
干の冷却効果は認められるものの、過冷に至るまでには
冷却しない。本発明において用いる冷媒は例えば第４図
に示すように、コイル進行方向の後方部位から保熱カバ
ー４内の雰囲気を吸引し、これに配管１０から冷風を混
合して所望の温度に調整してから、フロワー１１を経て
ノズル７から吐出せしめるようにしている。１２はカバ
ー内の容量バランスを行うための排気管である。

勿論、図示の例に限らず別配管で独立して袷媒を吐出さ
せてもよい。冷煤としては空気、不活性ガス、蒸気等を
用いることができる。また、冷煤吹付ノズル７は常に一
定位置を狙うように固定式としてもよいが、できれば線
材のサィズおよびコンベア段差高さの変更に対して細か
く対応可能な可動構造としておくことが好ましい。

例えば、第４図および第５図に示すように、ノズル７に
蓮設する水平へッダー管１３に回転ジョイント１４を、
また縦供給管１５に別の回転ジョイント１６をそれぞれ
介在させ、一方の回転ジョイント１４によってノズル７
の下向角度を適宜調節し、場合によってはノズル７を水
平もしくは上向きにも可変可能とすると同時に、他方の
回転ジョイント１６によってノズル７の横向角度を任意
に調節し得るように構成する。本発明の冷媒吹付方法を
実際の線材コイル３（カバー４の内部において、ローラ
テーブル９の搬送速度によって、該テーブル９に戦贋さ
れる線材が、一定間隔ずらし互いに相重なり合う状態で
、線材コイル移送方向１肌当り５０〜５５０リング数に
なるようにして「層厚コイル８となる）の冷却に適用す
る場合には、保熱ゾーンにおける線材装入温度および目
標とする保熱ゾーン内の冷却速度等から、コイルほぐし
と袷媒吹付回数、１回当りの降下温度、冷煤温度「吹付
風量等を決定すればよい。

以上説明した如く本発明の冷嬢吹付方法によれば、層厚
コイルの抜熱したい部位の抜熱効果を最大としかつコイ
ル低温部位への冷却吹付影響を最小とすることができる
ので、層厚コイルの温度偏差縮小に極めて有効であって
、線材の均一冷却達成に寄与すること大である。

また、冷煤吹付方向を縦方向および横方向いずれにでも
調節可能にしたことから、線材コイルのサイズおよび段
差（ほぐし）高さの変更に対応して常にコイル最適位置
に冷媒を吹付けることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は熱間圧延線材の冷却ラインの概要を示す全体配
置図、第２図は線村の目標冷却曲線の一例を示す図表、
第３図は層厚コイルを示しイは側面図、口はそのＡ−Ａ
線断面図、第４図は本発明を実施するための冷煤吹付装
置の具体例を示す側面図、第５図は第４図の平面図、第
６図は線材コイルに対する玲嬢吹付時の状況をノズル下
向角度との関係で示す漠式図、第７図はノズル横向角度
と冷煤吹付状況との関係を示す平面説明図、第８図は冷
煤吹付効果を冷煤温度および風量との関係を示す図表で
ある。 ２…・・・移送コンベア、３・・・・・・線村コイル「
７・・。 …冷煤吹付ノズル、８…・・・層厚コイル、９・・・・
・・ローラ、１３，１５……へッダー管、ｉ４，１６・
・・・・・回転ジョイント、Ｃ．…・・・層密部。第１
図第２図 第３図 第４図 第５図 第６図 第７図 第８図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 熱間圧延され捲取機よりコイル状に捲取られて引続
   き層厚コイル状態で移送しつつ線材を均一に冷却するに
   際し、 次の（ａ），（ｂ）の組合せ条件で冷媒を層厚
   コイルの層密部を狽つて吹付けることを特徴とする線材
   の熱処理における冷媒吹付方法。 （ａ） 層厚コイルの移送中に該コイルにコンベアの段
   差でほぐしを与えると共に、このほぐし位置にてコイル
   進行方向背面中心部近傍から横向きにコイル層密部Ｌを
   指向して冷媒を吹付けること、（ｂ） 上記横向き方向
   にコイル層密部Ｌを指向する冷媒吹付けの冷媒吹付角度
   （ノズルの横向き角度）を１５〜４５℃冷媒吹付け位置
   での冷媒の流速を５〜２０ｍ／ｓｅｃ、冷媒吹付け量を
   冷媒吹付けノズル１個当り１００〜４００Ｎｍ＾３／Ｈ
   、冷媒温度を１００〜３５０℃とすること。