JPS61143525A - 鋼線材の多機能熱処理設備 - 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】 ［産業上の利用分野］ 本発明は多種鋼線材に対する種々の熱処理に使用できる
多機能熱処理設備に係わる。

［背景技術］ 本発明者等はさきに特願昭５９−２１８９４８号をもっ
て鋼線材の多機能熱処理設備を提案した。

前記装置は第２図に示すような設備である。

図に示すように、前記設備は、概略的に下段の急冷ライ
ンと上段の徐冷ラインからなり、熱間圧延され、運転中
にあるコンベア上に非同心状にｉき落された鋼線材の熱
処理ラインを切換により下段の急冷ラインにするか、上
段の徐冷ラインにし、前記両ラインの下流側でも、両ラ
インに共通な搬出コンベアに対し、切換によりいずれか
のラインを連接させるように構成したもので蘂る。

図において７は細長い熱処理槽であり、その一端１上部
にピッチローラー２およびループレイヤー３が取付けら
れる。前記ループレイヤー３に対し水平コンベア５が設
置され、水平コンベア５の先端は下方傾斜チェインコン
ベア６と連接する。チェインコンベア８の傾斜角度は３
０°以下とする。

このチェインコンベア６の他端は熱処理槽７の中にあり
、他端の直下より上方傾斜チェインコンベア９が配置さ
れ、複数の上方傾斜チェインコンベア９が同様に熱処理
槽７の長手方向に段差をもってカスケード状に配置され
、最終段の上方傾斜チェインコンベア１１の端部は熱処
理槽７の外となる。

チェインコンベア８より上方傾斜チェインコンヘアＨの
部分が急冷ラインに当る。

これに搬出コンベア１２が連接され、終端には集束機１
８が配置される。

前記下方傾斜チェインコンベア６はその傾斜角度を３０
’以下としているが、ループレイヤー３により巻き落さ
れたリング状線材４のリング形状をくずすことなく、冷
媒中に浸漬させるためのものである。

またカスケード状に配置されるチェインコンベア８のチ
ェモノ条１０の幅員は第５図に示すように前後異なった
ものとなっており、各チェインコンベア９はそれぞれ独
立して、；ンペア速度を変更できるようにしたものが使
用され、運転中は、前後で一定の速度差をもって運転す
ることができる。

熱処理槽７の線材搬入側（上流側）の一端と線材搬出側
（下流側）の一端に、冷媒供給および排出用のパイプ４
３．４４が接続され、また熱処理槽７の長手方向の線材
搬出側に近い位置で、前記槽底面にパイプ４５が接続さ
れる。

３Ｉは冷却塔であり、３２は冷水槽であり、３３は温水
貯槽であり、３４は熱水貯槽である。

冷水槽３２と温水貯槽３３はそれぞれポンプＰを介して
温水冷水混合器４２と接続され、温水冷水混合゛　器４
２は前記冷媒供給用パイプ４３と接続され、排出用パイ
プ４４は温水貯槽３３と接続される。

また、熱水貯槽３４はバルブ、ポンプＰを介してパイプ
４５と接続され、ポンプＰは可逆運転できる機能を備え
るものを用いる。

３９は酸化性ガス配管であるが、熱処理槽の長手方向底
面にわたって取付けた複数のノズル４０と接続される。

４１は気泡切断機である。なお図示していないが、プロ
ペラ式の攪拌機を槽底面に取付ける。

温水冷水混合器４２により８５℃〜９５℃で所定の適温
に調節された温水が供給パイプ４３より熱処理槽７中に
供給され、通常は排出用パイプ４４より温水貯槽３３に
もどり、循環する。この間、、酸化性ガス配管３９によ
り、各ノズル４０より酸化性ガスを前記温水中に吹き込
み、気泡切断機４Ｉでガスをチロツブして約１−ｗ程度
のガス気泡にしてこれを温水中に混合し、気水混相流体
冷媒として、熱処理槽７を流動させる。

これに対し、熱間圧延された中、高炭素線材１はピンチ
ローラ−２によってループレイヤー３に送られ、リング
状に巻落された線材４は水平コンベア５上に非同心リン
グ状に配列される。水平コンベア５上から、これに連接
する下方傾斜チェインコンベア６にある時間によって、
線材４に適当な予備酸化の状態が得られる。

線材４は、はぼ非同心リング状に配列された状態で順次
前記流体冷媒中に浸漬され、急冷却処理が開始される。

この際、流体冷媒８は、線材４が移動する方向に流動さ
せる。

冷媒８中にある、上方傾斜チェインコンベア９は、一つ
のチェインコンベア９の上に線材４の所定部分があるう
ちに、変態が完了せず、多段にわたるチェインコンベア
９を渡る間に、変態を完了するように多段に設けている
のである。上方傾斜チェインコンベア９の端部でリング
状線材４ははぐされ、次のチェインコンベア９に移るが
、コンベア間には段差があり、また各コンベア間では速
度差を作っており、前後のチェインコンベア８のチェイ
ン条１Ｇの幅員を変え、冷却条件の均等化が図られる。

この構成は第５図に示されるが、リング状線材４の両側
部は線材４の重なり密度が高いので冷却が弱くなるが、
チェインコンベア９より次ノチェインコンベア９に移行
する際、はぐされて新しい冷媒８が接触するので、冷却
条件の均等化が進み、線材４同志の接触位置、線材４と
チェイン条１０の接触位置もかわる。

冷媒８は、すでに触れたが、温水貯槽３３と冷水槽３２
からの水を温水冷水混合器４２により所定の温度を得、
これを熱処理槽７の線材搬入側より槽内流速がコンベア
速度とほぼ同じになるように流し、槽全域に酸化性ガス
を吹き込み、これを微細気泡化して、気水混相の冷媒と
して前記線材の制御冷却に対応させるものである。

なお、温水貯槽３３より温水の一部が冷却塔３！に流さ
れ、冷却されて冷水槽３２に入る。鉛パテンチングと同
等ないし、これに近い抗張力を得ようとする場合には、
冷媒温度を下げるため、前記冷水と温水の混合循環系が
使用されるのであるが、鉛パテンチングより凡そＩ　Ｏ
ｋｇ／■■１低い強度を得るような場合には、冷媒を循
環させることなく、９５℃以上に保温された熱水槽３４
により、ポンプＰを介し、熱処理槽７に迅速に熱水３５
を送り込み、必要な（なった場合、これを熱水槽３４に
もどすことができる。熱水中には表面活性剤を混入する
場合がある。

以上説明のように、この部分は気水混相流体冷媒による
中、高炭素鋼線材の伸線加工性向上、抗張力増強のため
、６５℃〜９５℃の冷媒温度における制御冷却のための
ａ置として構成されたものであり、特に冷媒温度が８５
℃以下に下降した状態で熱処理が行われると、処理され
た線材に不均一を生じやすいところ、不均一発生を防止
するため、熱逃理中に、移動中にある線材に対し、微細
な酸化性ガスを含む気水混相流体冷媒によるのはいうま
でもなく、線材を運ぶコンベアにすでに詳述した構成を
とって冷却条件の均等化をはかるように構成したもので
あるが、このような熱処理のみに用いることは、設備コ
ストの面から不経済のそしりは免かれず、３５℃以上の
温水を貯える熱水貯槽を併設し、必要に応じ、従来の９
５℃以上の熱水をポンプＰにより熱処理槽７に急速充清
させることができ、迅速な冷媒切換をなし得るようにし
ている。

以上は急冷ラインおよびこれに供給される冷媒系の説明
であるが、冷媒温度を適当にすることにより焼入れを行
うこともできる。

水平コンベア５は矢印で示すように、ラインの進行方向
で、前後方向に摺動できるように構成され、下方傾斜チ
ェインコンベア６は、下方側を支点−として、図に示す
ように水平コンベア５に連接した位置より下方に旋回で
きる構成を採っている。

下方傾斜チェインコンベア６を下方に旋回待避させた状
態で、水平コンベア５をライン進行方向に前進させ、徐
冷コンベア１Ｂの端部に連接させれば、ループレイヤー
３によりリング状に巻き落された線材４は、非同心リン
グ状をなして連続的に水平コンベア５より徐冷コンベア
速度上に搬出される。

徐冷コンベア１Ｂの終端に連接して終端コンベア＋３が
配置される。この終端コンベア１３は、上方傾斜チェイ
ンコンベアＨの上方に配置しており、終端コンベア１３
は徐冷コンベア１Ｂの端部に連接スる側、すなわち上流
側を支点として矢印で示すように上方に旋回できるよう
に構成しており、図示のように上部に旋回保持させた状
態（下部ライン使用の状態）で上方傾斜チェインコンベ
アｒ１を順次上うてくる線材４の通過に支障のない位置
に待避させることになる。水平コンベア５より終端コン
ベア１３までが徐冷ラインである。

１２は終端コンベア１３に隣接し、両ラインに共通な搬
出コンベアであるが、搬出コンベアＩ２はその下流側を
支点として、その上流側が終端コンベアＩ３および上方
傾斜チェインコンベアＨのいずれかに連接できるように
、レベル調節機構を備えている。

第２図には具体的に図示していないが、徐冷コンベア＋
８上にＡ　−Ａ’方向断面として示す第３図の保温トン
ネル＋５が取付けられる。保温トンネル＋５は側板２３
とこれに支持される４脱自在のカバーｉ４よりなり、徐
冷コンベア＋６をおおって、徐冷コンベア１Ｂの長さ方
向に設置される。カバー２４の適当位置および側板２３
の適当位置に複数個所で対流促進ファン２１が取付けら
れ、カバー２４には加熱源２２が設置される。なお図で
２５はローラーを示している。また終端コンベア１３、
搬出コンベア１２上にも必要に応じ、前記説明と同様な
カバーが着脱自在の保温トンネルが設置される。

この徐冷ラインにおいて、冷却速度の調節は公知のリン
グピッチの調節の他に、カバー２４の着脱、対流促進フ
ァン２１および加熱源２２の操作により行われる。特に
対流促進ファン２１は、非同心リング状線材の両側部と
中央部の冷却速度の差異を小さくするのに必要不可欠で
ある。

この徐冷ラインは低炭素鋼、低合金鋼等の焼鈍に使用さ
れる。

［問題点コ 以上説明した設備においては、徐冷コンベア１６と上方
傾斜チェインコンベアＨのいずれかを共通な搬出コンベ
ア＋２と連接させるため、徐冷コンベア１６に、その上
流側を支点として上方に旋回保持テ＊ル終端コンベア＋
３を接続し、これに対応して搬出コンベア１２もその下
流側を支点として、その上流側が終端コンベア１３およ
び上方傾斜チェインコンベア１６のいずれかに連接する
ような構成としているが、終端コンベアＩ３および搬出
コンベア１２上に保温トンネルが構成され、特に搬出コ
ンベア１２上では熱処理のため、徐冷コンベアＩＧまた
は上方傾斜チェインコンベアＨにより移送されてきた非
同心状リング線材４を稠密に配列する必要がある。

本設備によう、でも、終端コンベア１３および上方傾斜
チェイン：＋７ベアＨに対する搬出コンベア＋２の速度
変化によって稠密な配列を行うことができるが、必ずし
も正確には配列できず、また、終端コンベア１３も旋回
型のものとしなければならず、設備はこの部分において
複雑なものとなる。

また、ループレイヤー３によって線材を巻き落す下側は
、上側の徐冷ラインと下側の急冷ラインを切換えるため
、水平コンベア５はライン方向ニ移動する構成を採り、
同時に下方傾斜チェインコンベア６も下方端部を支点と
した回動型のものとなっているが、この部分の構成も複
雑である。

［問題を解決するための手段］ 本発明は上述の問題を解決するため、搬出コンベアのみ
を下流側を支点として旋回できるようにし、この搬出コ
ンベアの上流側端部を下部急冷ラインの上方傾斜チェイ
ンコンベアによる線材引上げコンベアの端部より下方に
位置させて前記両端部間に段差を設は得るように構成し
たものであり、これによって移送されてきた非同心リン
グ状鋼線材の重ね合せ間隔をつめて、正確、且つ稠密に
配列させ、搬出コンベア上で均質な徐冷処理を行うよう
にするものである。

また本発明は前述のように搬出コンベアを改善するとと
もに鋼線材巻き落しより、徐冷ラインと急冷ラインのい
ずれかへの切換を下方傾斜チェインコンベアの上流側を
支点として旋回できるように構成して、下流側の搬出コ
ンベアの切換えと相まってラインの切換えを比較的間車
にするものである。

［実施例］ 第１図は本発明の実施例である。第２図と同一部分は同
一符号で示す。

線材４が巻き落しされる水平コンベア５の端部に連接し
て傾斜チェインコンベア６が上流側を支点として旋回し
、一定旋回位置で保持されるように配置される。傾斜チ
ェインコンベア８は熱処理槽７内の正常位置で傾斜は３
０度以内である。この位置で下方傾斜チェインコンベア
６は段差をもつ上方傾斜チェインコンベア９と連接する
。

下方傾斜チェインコンベア６は旋回によって、ローラー
コンベア１９と同レベルを保つことができる。

急冷ラインを構成する熱処理槽７内におけるチェインコ
ンベアの配置、をする機能、熱処理槽７に対する各種冷
媒の供給系についてはすでに第２図により説明したもの
と変るところはない。徐冷ラインを構成するローラーコ
ンベア１９および急冷ラインの線材引上げ用の上方傾斜
チェインコンベアＩＩの端部はその間に線材４の通過で
きる空間をあけ、端部を揃えて固定配置される。前記ロ
ーラーコンベア１３および鋼線材引上げ用の上方傾斜チ
ェインコンベアＩｔに対して共用となるように、搬出コ
ンベア１２はその下流側を支点として図に点線で示すよ
うに、その上流側端部はローラーコンベア！９の端部に
連接する位置から、鋼線材引上げ用の上方傾斜コンベア
Ｈの端部下方となる位置まで旋回でき、各所定の位置で
固定保持される機構を備えるものであり、任意の速度で
運転できる機能を何するものである。

上方傾斜コンベアＨの端部下方となる位置で前記両端部
に段差ができ、これと上方傾斜コンベア１１と搬出コン
ベア１２との速度差により、搬出コンベア１２上にみだ
れなく稠密に線材４を配置することができる。

搬出コンベア１２およびローラーコンベア＋３にはＡ−
Ａ断面で示す第３図と同様な保温トンネル＋５が設けら
れる。

以上のように本発明設備は構成されるが、ループレイヤ
ー３の下にある水平コンベア５に連接する上下切換え構
成は第１図に示す構成によってもよい。

前述のように、線材引上げ用上方傾斜チェインコンベア
ｌｌとｍ出コンベア１２の間に段差（落差）をもたせ、
搬出コンベア！２の速度を引上げ用のチェインコンベア
速度の置／３〜１１２０の速度にし、リング状線材４を
稠密に重ねて配置することができ、後述のように均一な
徐冷を行うことができる。

［作用、効果］ 以上説明したように、本発明の設備はすでに提案した同
種設備の一部を改善し、より設備の簡潔化をはかり、経
済的な構成とするとともに、後述のように、新たに焼入
、焼もどしをできるように構成し、より高度の各種熱処
理を多種の線材について実施できるように構成したもの
である。

以下本発明設備による各種熱処理について簡単に説明す
る。

（１）直接焼入 熱間圧延された線材１はピンチロール２とループレイヤ
ー３により水平コンベア５に巻き落されて非同心リング
状線材４となり、下方傾斜チェインコンベア６により熱
処理槽７に連続的に送られ、冷媒に浸漬される。冷媒は
９５℃以下の所定温度の気水混相流体からなり、熱処理
槽７の線材入口側より出口側に向ってコンベア速度とほ
ぼ同等の速度で循環させる。

熱処理槽７中に−あるコンベア９は多段のカスケード状
コンベアをなし、段差を設け、且つ速度差をもたせてお
り、さらに、第５図に示すようにコンベア°チェインの
幅員差を設けているので均一に冷却することができる。

線材４は熱処理槽７内でマルテンサイト変態温度（Ｍｓ
）以下まで冷却されるように、冷媒温度とコンベア速度
を設定しておき、マルテンサイト変態完了後、上方傾斜
チェインコンベア■で引上げられ、搬出コンベア１２を
経て集束機Ｉ８で巻き取られる。

（２）直接焼入焼きもどし まず、（１）と同様に処理するが、線材温度が熱処理槽
７で約４００〜５５０℃に下がったとき、上方傾斜コン
ベア■で引き上げられ、搬出コンベア＋２に送られる。

搬出コンベアＩ２はその上流側（線材受入れ側）端部を
上方傾斜コンベアＨの端部より下にして段差を保持し、
リング状線材４を順次落下させつつ、且つ搬出コンベア
速度を引上げ用の上方傾斜コンベア速度の１／３〜ｌ７
２０に下げ、第４図に示すように、重ね合わせ密度をあ
げ、自から保温、徐冷効果を生む。この搬出コンベア１
２は保温徐冷コンベアとして供されるわけである。

保温、徐冷コンベア上でマルテンサイト変態が生じ、直
ちに同コンベア上で自己熱により焼もどしが行なわれる
。

搬出コンベア１２には第３図に示す対流促進ファン２１
．加熱源２２、着脱自在のカバー２４等を備える保温ト
ンネルＩ５を設け、加熱、冷却条件を調整して鋼線材の
カバー通過中に線材全長均一な熱処理条件を受ける。従
って均質な焼入焼もどし組織が得られ、強度靭性のバラ
ツキが小さい鋼線材が得られる。

（３）直接パテンチング （１）と同様に処理するが、極めて厳密な冷却条件を制
御する必要があるので、熱処理槽７内において安定に膜
沸騰で冷却しつつ、パーライト変態を完了させ、しかも
その冷却速度は１５〜ｂ適切である。

従って、そのため（Ｏ熱間圧延鋼線材は水平コンベア５
で適切時間空気酸化させる（通常は３〜２０秒）。（Ｉ
Ｉ）８０〜９５℃の所定温度の酸化性気泡含をの気水混
相流体冷媒８に連続的に浸漬させ、前記冷媒８はコンベ
ア速度と同方向にほぼ同一速度で循環させる。

冷媒８の温度制御は、温水槽３３と冷水貯槽３２からの
湯、水を温水冷水混合器４２により所定の温度となるよ
うに混合する。

この熱処理により高抗張力で且つ均質なピアノ線用バテ
ンチング線材が得られる。

（４）直接軽パテンチング 中・高炭素鋼線材で主に伸線加工性と組織の均一性を得
るには、冷却速度が約り０℃／秒が適切で、この場合、
熱処理槽７の冷媒は９５℃以上の温水に入れ換えて実施
する。

水中の上方傾斜チェインコンベア９に段差、速度差、チ
ェイン増幅差を設けているので、りング杖鋼線材４の両
側部と中央部との冷却速度差が極めて小さくなり一層均
−な線材が得られる。

（５）直接焼鈍 この場合、下方傾斜チェインコンベア６を水平に動かし
、ローラーコンベア１９に接続する。ローラーコンベア
＋９に搬出コンベア速度上の保温トンネル１５と・同様
な着脱自在な保温カバー２４、対流促進ファン２１．加
熱□源２２、ローラー２５を備える保温カバーが設けら
れ、冷却速度の調整はループレイヤー３と水平コンベア
５の速度で決まるリングピッチとカバー２４の着脱、対
流促進ファン２１．加熱源２２のオン−オフなどで行わ
れる。

この場合、搬出コンベア１２はローラーコンベア１３に
接続される。

以上説明したように、本発明のよれば、各種鋼０．５〜
ｂ 述のような鋼線材に対する多種の熱処理を一つの設備で
実施することができる。

表１に各熱処理における試験例を示す。

表　　１

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例を示す。 第２図は既提案の多機能熱処理設備の一例を示す。 第３図は保温トンネルを断面で示す。 第４図は搬出コンベア入口におけるリング状鋼線材の配
列を示す。 第５図は熱処理槽におけるチェインコンベアと移送され
るりング吠鋼線材を示す。 ４・・・非同心リング状線材、５・・・水平コンベア、
６・・・下方傾斜コンベア、７・・・熱処理槽、９・・
・上方傾斜コンベア、■・・・上方傾斜コンベア、１２
・・・搬出コンベア、　１３・・・終端コンベア、＋５
・・・保温トンネル、１６・・・徐冷コンベア、１８・
・・８束１ｍ、１ト・・ローラーコンベア、２ト・・対
流促進ファン、２２・・・加熱源、２３・・・側板、２
４・・・カバー、３１・・・冷却塔、３２・・・冷水槽
、３３・・・温水貯槽、３４・・・熱水貯槽、３９・・
・酸化性ガス配管、４０・・・ノズル、４Ｉ・・・気泡
切断機、４２・・・温水冷水混合器。 才４図

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）熱間圧延され、巻き落された鋼線材をコンベアで
   移送しながら熱処理を行う設備であって、下部に前記鋼
   線材に対する急冷ライン、上部に徐冷ラインを備え、、
   ループレイヤー下方に位置する水平コンベアの端部に連
   接して、前記いずれかのラインに切換える切換え機構を
   備え、前記上部徐冷ラインのコンベア終端と下部急冷ラ
   インの鋼線材引上げ用コンベア終端を揃え、前記両終端
   に対し、線材移送下流側を支持点として搬出コンベアを
   旋回できるように支持して、その上流側端部が前記両終
   端のいずれかと段部をもち、またはもたずに連接できる
   ように構成したことを特徴とする鋼線材の多機能熱処理
   設備。
2. （２）徐冷ラインと急冷ラインの切換え機構が、ループ
   レイヤー下方に位置する水平コンベアの端部に連接して
   下方傾斜チェインコンベアの一端を旋回できるように支
   持し、前記下方傾斜チェインコンベアの旋回により、前
   記徐冷ラインのコンベアまたは急冷ラインのコンベアと
   連接できる機構であることを特徴とする特許請求の範囲
   第１項記載の鋼線材の多機能熱処理設備。
3. （３）搬出コンベア上に保温トンネルを設けたことを特
   徴とする特許請求の範囲第１項または第２項記載の鋼線
   材の多機能熱処理設備。
4. （４）上部徐冷ラインのコンベア上に保温トンネルを設
   けたことを特徴とする特許請求の範囲第１項、第２項ま
   たは第３項記載の鋼線材の多機能熱処理設備。