JPS61106727A - 熱間圧延条鋼等の表面強化のための冷却装置 - Google Patents

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】 ［発明の技術分野］ この発明は、熱間圧延条鋼等の表面強化のための冷却装
置に係り熱間圧延条鋼等の表面の組織を変化させて強化
するために、この熱間圧延条鋼等を、冷却水内を適宜速
度で通過させる装置において、冷却水の効率の良い利用
と効率の良い冷却を行なわしめることにより、省エネル
ギー、低コスト化を図れるようにした熱間圧延条鋼等の
表面強化のための冷却装置に関するものである。

［発明の技術的青用とその問題点］ 従来、熱間圧延棒鋼等の圧延物の表面の組織を変化させ
て強化するための方法及び装置として、特公昭５７−１
３３６７号公報にて圧延物特に棒材の冷部を制御するた
めの方法及び装置が提案されている。

これによる装置は、第２図に示す如く、熱圧延物の最後
の圧延スタンドに直接冷却管３２が設けてあり、熱圧延
物は冷却管３２内の冷却区間を通って太矢印の方向に移
仙するように形成されている。

そして、冷却管３２は圧延物の入口及び出口側にノズル
ヘッド３１を有し、これらノズルヘッド３１から冷却水
が互いに向き合う方向へ供給され、供給された冷却水は
その合流する点で、冷却管３２に上向きに接続しである
中央排水管３３より取除かれ、その多くは絞り弁４０及
び排水管３９を、　　　　ＩＩ　ｒ　Ｉ　ｆＵ″；ｎ；
ｂ、に９１０１°゛６・又、中央排水管３３に流入した
冷却水の一部はｉｌ、ＩＪ　御弁３６及び枝配管３７を
経て入口及び出口側のノズルヘッド３１の前段の水室３
４へ導かれ、それぞれ溢流路３８を経て再び流出するよ
うに形成され、水室３４内には隔壁３５が設けてあり、
これら圧延物の通過は許すが冷却水をせきとめて溢流路
３８へ流出させるようになっている。

そして、冷却区間内の冷却水圧力も制御弁３６及び絞り
弁４０の調整により、同時に中央排水管３３から取除か
れた冷却水の一部を枝配管３７へ分岐させる分量も弁３
６及び４０により調整できるようになっており、又、水
室３４内の隔壁３５の取付けによって、これらが水掻取
器として作用し、圧延物によって冷却管３２へ随伴する
圧力水を掻取るように形成されているものである。

しかして、このように形成された装置によって圧延物は
次の如く処理されるものである。

すなわち、最終温度がおおよそ８５０℃〜１０００℃で
１０履〜３２．程度の径の圧延物を、冷却管３２内に冷
却水を２５ｍ／ｈ　〜１００ｆｆｌ／ｈの流石で流して
おいて、その中を通過させることで短時間に表面温度を
５００℃〜７００℃程度まで冷却するものである。

その結果、圧延物の表面は組織がオーステナイトからマ
ルテンサイトに変化し非常に高い硬度となる。そして、
その後、冷却されていない内部の熱が余熱となって表面
を再度加熱し焼戻し状態となり、高硬度で且つじん性に
優れ、しかもスケールの集積がない圧延物が得られるも
のである。

ところが、このｖＲ置によれば、前述の如く高硬度且つ
じん性に優れた圧延物が非常に短時間で得られるものの
、その反面、冷部に使用する冷却水の量も非常に多く、
圧延物が通過した部分の近傍の冷却水のみが熱を吸収し
て他の部分の冷却水に熱が伝わりきれない状態で排出し
てしまうので、冷却水の無駄が多く、使用する冷却水の
量が多い割にはそれほど冷却効率が優れているものとは
言えなかった。

［発明の目的１ そこで、この発明は、上述した点に鑑み、前述した高硬
度で且つじん性に浸れ、しかもスケールの集積がない圧
延物である圧延条鋼を、受像の冷却水で且つ冷却効率良
く、しかも短時間で得られるようにすることで、省エネ
ルギーと条鋼製造のコストダウンとを図ることを目的と
して創出されたものである。

［発明の概要］ 如上の目的を達成するため、この発明は、熱間圧延条鋼
を挿入する水封機能付入口室と、前記圧延条鋼を送出す
る水封機能付出口室と、この入口室と出口室との間を連
結し入口室からの圧延条鋼を出口室へと挿通させる冷却
管とからなり、この冷却管には、前記入口室近傍と出口
室近傍との間を連通ずる迂回連通管を取付け、冷却管に
おける冷却管と迂回連通管との両分岐口間には冷却管内
に冷却水を供給する給水装置を設けると共に、冷却管の
適位置には冷却水を排出する排水装置を設けたことに存
するものである。

［発明の実施例］ 以下、図面を参照してこの発明の一実施例を説明すると
次の通りである。

すなわち、図に示す符号１は水１４１能を有する入口室
１であり、符号２は同じく水封機能を有する出口室２で
あり、入口室１と出口室２とは同様の構造を有するもの
である。

入口室１及び出口室２の構造は、その後端面略中央に、
先端部分３外周がテーパー状に細くなり、且つ後端にフ
ランジ４を設けしかも内径が先端部分３において若干細
くなってゆき圧延条ｍ（図示せず）が通過するだけの径
としたテーパー管５を、先端部分３側から挿入しである
。

そして、入口室１及び出口室２は、その後部内を側面か
らの空気供給管６を有する空気室７とし、二の空気室７
にテーパー管５が挿入するように形成してあり、又、入
口室１及び出口室２の前端面略中央から空気室７までは
条鋼通過孔８を開穿し、挿入したテーパー管５の先端と
同心となるように形成しである。しかも、条鋼通過孔８
の空気室７側開ロ端をテーパー管５の先端部分３外周の
テーパーと略同傾斜の漏斗状に拡開形成しておき、挿１
　　　　人されたテーパー管５の先端部分３外周との間
にパ１　　　若−’ｖ、）ｔｑａやあ、よう、ヶー７、
−管、□い環状ノズル口９としである。この場合に、テ
ーパー管５の後端は入口室１及び出口室２の外部に突出
させておき、フランジ４と入口室１の後端面及び出口室
２の後端面との間で調節ネジ１０により離隔接近を行な
わしめ環状ノズル口９のすき間の間隔を調整するように
形成してあり、又、入口室１及び出口室２の側面からは
条鋼通過孔８まで排水口１１を開穿しておき、後記冷却
管１２からの冷却水を排出可能に形成しであるものであ
る。

そして、入口室１と出口室２とは、その前端面同士を対
峙させ、条鋼通過孔８同士を冷却管１２にて連結するも
のである。

冷却管１２には、この冷却管１２における入口室１近傍
と出口室２近傍との間を連通ずる迂回連通管１３を取付
け、又、冷却管１２における冷却管１２と迂回連通管１
３との両分岐口１４の間の略中央には給水装置として給
水室１５を設け、この給水室１５には給水パルプ１６を
介して給水管−１７より冷却水を供給するように形成さ
れている。

そして、冷却管１２における給水室１５の両側で　　　
　６前記分岐ロ１４近傍には、排水装置としてそれぞれ
排水室１８を設け、この排水室１８から排出される冷却
水は排水バルブ１９を介して排水管２０より排出するよ
うに形成されている。

又、前記給水室１５における給水管１７からの給水口２
１は、給水室１５の下方に設けた方が供給される冷却水
とそれまでに使用されている熱を奪い高温となっている
冷却水とが混合せず冷却用としては低温の冷却水を使用
することができるので望ましく、排水室１８における冷
却水の排水口２２は、排水室１８の上方に設けた方が冷
却することで熱を奪った高温の冷却水から先に排出する
ことができるので望ましい。

一方、冷却管１２の上方には、冷却管１２全体にわたっ
て散水可能な散水設備２３を付設しておき、前記冷却水
を使用しないで圧延条鋼を冷却管１２内へ送り通過させ
て冷却する際に、散水することてで冷゛却管１２の高温
による歪みを発生させないようにするものである。

次に、これが使用を説明すると、次の通りである。

すなわち、先ず最初に、給水管１７から冷却水を冷却管
１２内に供給すると同時に、それぞれの空気供給管６か
ら圧縮空気を空気室７に送り込み環状ノズル口９より内
部に噴出させることで入口室１と出口室２との内部にお
いて冷却管１２からの冷却水を水封する。この場合に、
調節ネジ１０によってテーパー管５を適宜移動させて環
状ノズル口９のすき問を調節することで圧縮空気の噴出
速度を調節し、入口室１と出口室２との内部におけろ水
封機能を確実なものとする。

そこで、圧延条鋼の入口である入口室１のテーパー管５
の後方から圧延条鋼を高速で入口室１内に送り込み冷却
管１２を通過させ、出口室２におけるテーパー管５から
送り出すものである。

そうすると、冷却管１２内に送り込まれた圧延条鋼は、
冷却水によって急冷されながら冷却管１２内の冷却水を
出口室２方向に押圧してゆく。押圧されていった冷却水
は出口室２における水封機能により一部は出口室２の排
水口１１から排出されるが大部分は出口室２の手前、す
なわち、出口室２近傍の前記分岐口１４の周辺に高圧の
状態で存在することとなる。一方、入口室１近傍の前記
分岐口１４周辺の冷却水は、圧延条鋼によって冷却水が
出口室２方向に押圧されてゆくので、低圧の状態となる
。そのため、大部分の冷却水は、出口室２近傍の分岐口
１４から迂回連通管１３を通って入口室１近傍の分岐口
１４へと移動し、圧延条鋼が冷却管１２内を通過するた
びに迂回連通管１３を介して循環するものである。

その結果、冷却水は循環して再使用されるので、冷却水
の使用量は非常に少なくなり、実際に実験を行なった結
果、９００℃〜１０００℃程度の温度の圧延条鋼を、そ
の表面温度を６００℃程度まで急冷するために必要な冷
却水は５Ｔｄ／ｈ〜１５Ｔｄ／ｈで、その水圧は０．５
気圧〜１気圧で十分であった。従って、冷却水の量が少
なくなったことでコストが非常に低くなり、それに加え
水圧が０．５気圧〜１気圧で↓・１１．　　　＋９Ｔ　
ｉｊｖ　６７’）’　６　、ｑ　＊　ｔ　ａ　ｔ：　ａ
ｂ　（７）！　ｉ　＊　ｓ　＄　＊　１．：少なくて済
むものである。

又、ＩＥＩ状ノズルロ９から水封のための圧縮空気を噴
出させているから、冷却水の中に小さな気泡として噴出
混入し、そのことにより冷却水を攪拌することができる
ので非常に熱効率が良好となるものである。

そして、給水装置を冷却管１２と迂回連通管１３との分
岐口１４同士の間の略中央に設けたことで、冷却水の給
水を均等に且つ大きな動力を必要とせず行なうことがで
きる。

このようにして急冷された圧延条鋼は、表面がオーステ
ナイトからマルテンサイトに組織の変化をきたし高硬度
となるものである。その後、冷却管１２から送り出され
た圧延条鋼は、内部はまだ９００℃前後の高温であるか
ら、その余熱で表面が再び加熱され、焼もどしの状態と
なって圧延条鋼の表面は高硬度、且つじん性を有する優
れた材料となる。

一方、圧延条鋼を冷却した冷却水の一部は、出口室２の
排水口１１、入口室１の排水口１１から若干量排水バル
ブ１９を開くことにより排水室１８を介して排水管２０
より適量排出するものである。

又、冷却水を使用しないで圧延条鋼を徐冷する場合には
、給水バルブ１６を閏じて冷却管１２内の冷却水を排出
させておいて、圧延条鋼を冷却管１２内に送り込み通過
させ自然冷却するものである。その時に、圧延条鋼が９
００℃〜１０００℃の高温であるから、その熱により冷
却管１２が歪むことがありその歪んだ冷却管１２は全く
使いものにならなくなってしまう危険があるが、散水設
備２３を付設して冷却管１２を冷却することができるの
で、前述した冷却水による急冷の場合と、自然冷Ｎ１と
の両方に使用が可能で汎用性に富むものである。

しかも、前述の如く形成した装置を直列に配しておけば
、その使用する装置の台数を適宜設定することで、表面
積が大きく冷却され難い圧延条鋼から表面積が小さく容
易に冷却される圧延条鋼まであらゆる圧延条鋼に対応し
て適合することができる。

更に、圧延の際に発生するスケールは、約８００℃程度
の温度にて形成されるが、急冷して圧延条鋼の表面を６
（ｔｏ℃程度にするのでスケールの集積は無く、圧延条
鋼の後処理である防錆処理、コーティング等を行なう際
にスケールを剥離する必要がないので後処理工程が容易
となるものである。

尚、圧延条鋼としては、丸棒、異形棒、各種型１等があ
るが、冷却管１２はそれらに適した内周断面形状のもの
を使用するものである。

［発明の効果］ この発明は上述の如く構成したから、高温の圧延条鋼の
表面を急冷して焼入れを行ない、その圧延条鋼の内部の
余熱を利用して焼もどしを行なうべく冷却する際に、使
用する冷却水の量を非常に少なくすることができ、しか
も動力費も少なくて済み、又、あらゆる圧延条鋼に対応
させることができるようにすることで省エネルギー及び
コストダウンを図ることができるものである。

すなわち、水封機能付入口室１と水封機能付出口室２と
の間を連結し入口室１からの圧延条鋼を出口室２へと挿
通させ且つ冷却水を供給可能な冷１１１１管１２に、冷
却管１２における入口室１近傍と出口苗２近傍との間を
連通する迂回連通管１３を取付け、冷却管１２と迂回連
通管１３との両分岐口１４間には給水装置と排水装置と
を設け、入口室１から出口室２へ冷却管１２を介して圧
延条鋼を通過させるように形成したから、冷却管１２内
において、圧延条鋼が通過するときに、圧延条鋼の前方
においては冷却水が押圧されて高圧となると共に、圧延
条鋼の後方においては冷却水が低圧となり、冷却水の一
部は迂回連通管１３を介して再び入口室１側の冷却管１
２内に戻されて循環する。そのため、従来においては、
圧延条鋼が９００℃〜１０００℃と高温であるのに対し
冷却水は最高温度が１００℃までしか上昇しないので、
まだまだ冷却するために使用可能な冷却水を直接排出さ
せていたが、その無駄を、冷却効率との関係において最
小限に押えるようにすべく冷却水の再利用を可１．５　
１−ゞ・ しかも、圧延条鋼の移動を利用して冷却水を循環させる
のでその分の動力を全く必要とせず、しかも、冷却水も
０．５気圧〜１気圧という低い圧力で給水装置から供給
すれば良いので、そのための動力費も非常に少ないもの
で済むのである。そして、その冷却効率は、冷却水の一
部を循環させ、そこに新しい冷却水を供給してゆくので
、少量の冷却水と少ない動力費で従来のものの冷却効率
とほとんど同じものが得られた。

以上説明したように、この発明によれば、非常に簡単な
構造のもので、省エネルギー、コストダウンを図った圧
延を行なうことができ、得られた圧延条鋼は、その表面
が高硬度且つじん性に富んだ材料となると共に、その表
面にスケールが集積しないので後処理である防錆処理、
コーティング等が容易となるものであり、複数台直列に
配すれば、あらゆる圧延条鋼に対応して適正な冷却を可
能にする等の種々の優れた効果を奏するものである。

４、。。、）□□１　　　　　　　　　　　　；第１図
はこの発明の一実施例を示す正断面概略図、第２図は従
来の圧延物特に棒材の冷却を制御するための装置の正面
概略図である。

１・・・入口室、２・・・出口室、３・・・先端部分、
４・・・７ランジ、５・・・テーパー管、６・・・空気
供給管、７・・・空気室、８・・・条鋼通過孔、９・・
・環状ノズル口、１０・・・調節ネジ、１１・・・排水
口、１２・・・冷却管、１３・・・迂回連通管、１４・
・・分岐口、１５・・・給水室、１６・・・給水バルブ
、１７・・・給水管、１８・・・排水室、１９・・・排
水バルブ、２０・・・排水管、２１・・・給水口、２２
・・・排水口、２３・・・散水設備、３１・・・ノズル
ヘッド、３２・・・冷部管、３３・・・中央排水管、３
４・・・水室、３５・・・隔壁、３６・・・制御弁、３
７・・・枝配管、３８・・・溢流路、３９・・・排水管
、４０・・・絞り弁。

特　許　出　願　人　株式会社　伊藤製鉄所手続祁１正
書（自発） 昭和６０年２月２７日 罷職８　志賀　学　　ｉ　　　　　　　智１１１、事件
の表示 昭和５９年特許願第２２８６００号 ２、発明の名称 熱間圧延条鋼等の表面強化のための冷却装置３、補正を
する者 事件との関係　特許出願人 住　所　東京都江戸川区平井５−１４−１０名　称　株
式会社　伊藤製鉄所 代表者　伊　藤　三　好 ・ｌ・’　　　　　　　　　　ＦＡＸ　Ｇ　Ｉｔ　ＩＩ
［０３ｆ６１６）５７０８６、補正の内容 明細１中の特許請求の範囲を、別紙のように補正する。

以上 特許請求の範囲 １、熱間圧延条鋼を挿入する水封機能付入口室と、前記
圧延条鋼を送出する水封機能付入口室と、この入口室と
出口室との間を連結し入口室からの圧延条鋼を出口室へ
と挿通させる冷却管とからなり、この冷却管には、前記
入口室近傍と出口室近傍との間を連通ずる迂回連通管を
取付け、冷却管における冷却管と迂回連通管との両分岐
口間には冷却管内に冷却水を供給する給水装置を設ける
と共に、冷却管の適位置には冷却水を排出する排水装置
を設けたことを特徴とする熱間圧延条鋼等の表面強化の
ための冷却装置。

２、冷却管の外部には、冷却管を冷却するための散水設
備の如き冷却装置を付設した特許請求の範囲第１項記載
の熱間圧延条鋼等の表面強化のための冷却装置。

３、給水装置は、冷却管における冷却管と迂回連通管と
の両分岐口間の略中央に設けた特許請求の範囲第１項入
昆第２項記載の熱間圧延条鋼等の表面強化のための冷却
装置。

４、水封機能は、空気を内部に噴出させることによって
行う特許請求の範囲第１項ｘ旦第２項区艮第３項記載の
熱間圧延条鋼等の表面強化のための冷却装置。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、熱間圧延条鋼を挿入する水封機能付入口室と、前記
   圧延条鋼を送出する水封機能付出口室と、この入口室と
   出口室との間を連結し入口室からの圧延条鋼を出口室へ
   と挿通させる冷却管とからなり、この冷却管には、前記
   入口室近傍と出口室近傍との間を連通する迂回連通管を
   取付け、冷却管における冷却管と迂回連通管との両分岐
   口間には冷却管内に冷却水を供給する給水装置を設ける
   と共に、冷却管の適位置には冷却水を排出する排水装置
   を設けたことを特徴とする熱間圧延条鋼等の表面強化の
   ための冷却装置。 ２、冷却管の外部には、冷却管を冷却するための散水設
   備の如き冷却装置を付設した特許請求の範囲第１項記載
   の熱間圧延条鋼等の表面強化のための冷却装置。 ３、給水装置は、冷却管における冷却管と迂回連通管と
   の両分岐口間の略中央に設けた特許請求の範囲第１項及
   び第２項記載の熱間圧延条鋼等の表面強化のための冷却
   装置。 ４、水封機能は、空気を内部に噴出させることによつて
   行う特許請求の範囲第１項及び第２項及び第３項記載の
   熱間圧延条鋼等の表面強化のための冷却装置。