JPS62139827A - 鋼棒線材の冷却装置 - Google Patents

鋼棒線材の冷却装置

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JPS62139827A
JPS62139827A JP28116785A JP28116785A JPS62139827A JP S62139827 A JPS62139827 A JP S62139827A JP 28116785 A JP28116785 A JP 28116785A JP 28116785 A JP28116785 A JP 28116785A JP S62139827 A JPS62139827 A JP S62139827A
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光一 長谷川
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    • B21BROLLING OF METAL
    • B21B45/00Devices for surface or other treatment of work, specially combined with or arranged in, or specially adapted for use in connection with, metal-rolling mills
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
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    • 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
    • C21D8/00Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment
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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) この発明は鋼棒線材を管状通路に通しながら冷却水を供
給して冷却し、焼入・焼戻する装置に関する。
(従来の技術) 棒線鋼材の直接表面焼入では、熱間圧延に引き続いて、
水噴射冷却により棒線材の表層部をAri変態温度以上
からマルテンサイト変態温度以下まで急冷する。すなわ
ち、棒線材表面の熱伝達率α、と棒線材内半径方向熱伝
達率αlの関係が、α5〉α1となるように冷却する。
最終圧延後、急冷開始までの時間は、オーステナイト結
晶粒度の粗大化等を防ぐために、極力短くする必要があ
るので、棒線材は急冷装置に入ると同時に冷却される。
従って、急冷開始位置はサイズに関係なく、いつも同じ
位置となる。一方、急冷終了位置は、棒線材表面から所
望の深さがマルテンサイト変態温度以下になるまでの時
間で決まるのでサイズによって変化する。
従って、急冷終了時点での水切りはサイズによって、変
わるのでその対応は作業が複雑になり困難であった。ま
た、急冷後水切りごれた棒線材は水冷装置と巻取機との
間を大気中で搬送されながら高温中心部からの熱伝導で
表層部を復熱する。
一方、溶接性および延性を改善するには、CおよびMn
の含有量を少なくしなげ、ればならない。また1合金元
素の含有は素材コスト高となるので。
必要最小限に留めなければならない。このような成分系
の合金鋼の焼入峙間すなわち急冷時間は短くしなければ
ならない。
上記のような棒線材の冷却に用いられる水冷装置は、タ
ンデムに配置された複数の冷却ユニット(冷却箱)から
なっている、各冷却ユニットは環状で、棒線材の搬送方
向に対して順向直接噴射ノズルまたは逆向直接噴射ノズ
ルを備えており、ノズルから冷却水を棒線材に高圧で直
接噴射する。
また、冷却ユニット列の途中に上記水切り装置が配置さ
れている・ なお、棒線材の外周を均一に冷却する装置として、実公
昭53−19122号公報に連続冷却用ジャケットが開
示されている。この装置では、棒線材を管状通路に通し
ながら、旋回流れを形成するように通路内周面に対して
接線方向にノズルから冷却水を供給して棒線材を冷却す
る。
(発明が解決しようとする問題点) 上記従来の冷却装置では、棒線材に冷却水を直接噴射し
、また管状通路内に冷却水を充満して棒線材を冷却する
。このため、次のような問題があった。
l)多量の冷却水を必要とする。
2)棒線材が冷却装置を出たのちの水切りが容易でない
3)水切りが十分でないため、復熱温度のバラツキが大
きい。
4)冷却装置内における棒線材の搬送抵抗が大きい。
(問題点を解決するための手段) この発明の鋼棒線材の冷却装置は、管状通路にノズルか
ら冷却水が供給される複数の冷却ユニットが、仕上圧延
機に続いてタンデムに配置されている。そして、棒線材
表面温度の高い上流側に配置された冷却ユニット列のノ
ズルが棒線材の表面に向う直接噴射ノズルよりなり、表
面温度が低下する残り下流側の冷却ユニット列のノズル
が通路内周面の接線方向に向っている旋回流ノズルより
なっている。
棒線材表面から所望の深さが所定温度以下(たとえば、
マルテンサイト変態温度)で急冷が終了する冷却ユニッ
トの少なくとも2段上流側の冷却ユニー/ トまでのノ
ズルは直接噴射ノズルとするのが望ましい。そして1残
りの冷却ユニット列のノズルは旋回流ノズルとする。棒
線材の表面温度が約600°C以下になれば、冷却ユニ
ットのノズルは旋回流ノズルを用いる。直接噴射ノズル
の冷却ユニットを何段用いるかは、棒線材の直径により
決める。なお、この発明の冷却装置により処理する棒線
材の直径は19〜120 mmである。
(作用) 上流側の冷却ユニットでは、冷却水が棒線材表面に直接
衝突するようにノズルから管状通路に大量の冷却水が供
給される。冷却水は棒線材の表面において広い面積でよ
どみ、棒線材表面に直接接して蒸気膜の形成を防ぐ、こ
の結果、棒線材表面と冷却水との間の熱伝達率は高くな
り、高い冷却能で棒線材は冷却される。
下流側の冷却ユニットでは、ノズルから噴射された冷却
水は、棒線材の周面を旋回しながら棒線材と共に冷却部
出側に向って移動する。この間、冷却水は棒線材表面に
沿って旋回しながら棒線材を冷却する。棒線材の表面温
度が約800℃以下になれば、核沸腸伝熱となって熱伝
達率は非常に大きくなる。したがって、浸漬旋回流によ
る冷却でも十分に急冷することができる。また、噴射さ
れた冷却水は棒線材表面に点状には衝突せず、旋回流れ
で包むので、棒線材は均一に冷却される。ノ女ルから噴
射された冷却水は環状になっており、中心部は空洞にな
っているので、冷却水は棒線材の表面に集中し、棒線材
の搬送抵抗、特に棒線材の先端の搬送抵抗は小さい。棒
線材が冷却ユニットを出ると、棒線材に随伴する冷却水
層は遠心力により棒線材の表面から離れ、冷却水は容易
に流出する。すなわち、サイズによって急冷終了位置が
変化しても、旋回流ノズルの使用領域なので、冷却と同
時に水切りも行なわれ、直ちに復熱する。
(実施例) 第1図はこの発明の冷却装置の概略を示している。図面
に示すように、仕上圧延lj!tlに続いて冷却装置3
および巻取機21が配置されている。
冷却装置3は急冷ゾーン4と焼入れ、復熱兼用ゾーン5
とに分かれており、−列に並ぶ複数の冷却ユニット23
および31よりなっている。急冷ゾーン4のうちの上流
側4段の冷却ユニット23は環状の直接噴射ノズルを、
また5段以降の冷却ユニット31は旋回流ノズルをそれ
ぞれ備えている。冷却ユニット23および31を貫通し
て走行する棒線材Mはノズルにより周囲から冷却水が供
給され、冷却される。
冷却ユニット23および31列のほぼ中央、すなわち急
冷ゾーン4と焼入れ、復熱兼用ゾーン5との間に水切り
装置11が配置されている。水切り装置11は冷却水逆
噴射装置12と、これの出側に隣接する空気吹付は装置
13とからなっている。急冷ゾーン4で冷却され、水切
り装置11に入った棒線材Mは、まず冷却水逆噴射装置
12において棒線材Mに付性した冷却水が冷却水の逆噴
射で吹き払われる。引き続き、空気吹付は装置13にお
いて残留付着水が高圧空気で吹き飛ばされて棒線材表面
は乾燥される。
なお、水切り装置11の出側および巻取機21の入側に
それぞれ焼入終了温度検出器15および復熱温度検出器
17が配置されている。これら温度検出器15.17の
測定結果に基づき、各冷却ユニット23および31の供
給する冷却水量を:Af!iL、棒線材Mを所要の冷却
速度で冷却する。
第2図は前記環状の直接噴射ノズルを備えた冷却ユニッ
ト23の詳細を示している0図面に示すように、冷却ユ
ニット23は噴射部24と冷却部29とからなっている
。噴射部23は、ケーシング25の内部に環状スリット
よりなる直接噴射ノズル2Bが形成されている。直接噴
射ノズル26は上流側に倒れるように傾斜して、棒線材
Mに向っている。ケーシング25の外周寄りは、噴射さ
れる冷却水の貯溜部となっており、給水口27につなが
っている。
冷却部29は円筒状をしており、上記ケーシング25か
ら水平に延び、先端は大気に開放されて−いる。
直接噴射ノズル23から噴射された冷却水は、冷却部2
9の通路30に充満し、棒線材Mは冷却水に浸漬した状
態で冷却される。
第3図および第4図は前記旋回流ノズルを備えた冷却ユ
ニットの詳細を示している。これら図面に示すように、
冷却ユニット31は噴射部32と冷却部39とからなっ
ている。
噴射部32は、ケーシング33の内部に環状のノズルブ
ロック34を備えている。ノズルブロック34には8木
の旋回流ノズル35が設けられており、各ノズル35は
ノズルブロック34の内周面に対して接線方向に開口し
ている。ケーシング33には冷却水供給管37が接続さ
れている。ケーシング33の外周寄りは、噴射される冷
却水の貯溜部となっている。
ノズルブロック34の肉厚は噴流方向を決めるのに3I
I11以上が望ましい。
冷却部39は円筒状をしており、上記ケーシング33か
ら水平に延び、先端は大気に開放されている。旋回流ノ
ズル35の数は一般に2〜8個であるが1通路40が細
い場合には数が少なくても十分である。旋回流ノズル3
5はスリット状でも礼状でも良い。
管状通路40の内径をり、棒線材Mの直径をdとすると
、棒線材がない状態を基準にして冷却水層の適正な厚み
δは、 δ≧(1,2〜1.8) (D−d)/2である。δ#
 (D−d)/2であると、円周方向の水量密度分布が
不均一となる。また、δ> (D−d)/2であると、
冷却水量が増加すると共に棒線材の搬送抵抗が大きくな
る。なお、一般にd/D 40.3〜0.8であるが、
水量を減少させるにはd/Dを大きくするとよい、冷却
水の供給量を調整して、旋回流速および水層の厚みを制
御する。
冷却水の供給圧力は1.2kg/cm2abs以上であ
ることが望ましい、供給圧力が1.2kg/cs+2 
abs未満であると、通路40内に一定の安定した冷却
水層を形成することができない、ノズル35から通路先
端の排水部までの距離が大きくなるほど、供給圧力を増
加する必要がある。
冷却水供給管37に設けた絞り弁(図示しない)により
流量を調節して厚みを調節する。、冷却水は棒線材Mの
周面を旋回しながら棒線材Mと共に冷却部40出側に向
って移動する。棒線材Mが冷却部40を出ると、棒線材
Mに随伴する冷却水は遠心力により棒線材Mの表面から
離れ、冷却水は冷却部40から流出する。
(発明の効果) この発明によれば、棒線材表面温度の低下する下流側で
棒線材の周りに冷却水層を形成するようにして冷却水を
供給するので、冷却水は少量ですむ。また、棒線材が冷
却装置を出たのちの水切りが容易であり、水切りが十分
に行なわれ、復熱温度のバラツキが小さい、さらに冷却
装置内における棒線材の搬送抵抗が小さい。
【図面の簡単な説明】
第1図はこの発明の方法を実施する冷却装置の概略図、
第2図は直接噴射ノズルを備えた冷却ユニットの断面図
、第3図は旋回流ノズルを備えた冷却ユニットの断面図
、および第4図は第3図のIV−IV線に沿う断面図で
ある。 1・・・仕上圧延機、3・・・冷却装置、4・・・急冷
ゾーン、5・・・焼入れ、復熱兼用ゾーン、7・・・冷
却二二ッ)、11・・・水切り装置、 +2・・・冷却
水逆噴射装置、13・・・空気吹付は装置、21・・・
巻取機、23.31・・・冷却ユニット、28.35・
・・ノズル。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 管状通路にノズルから冷却水が供給される複数の冷却ユ
    ニットが仕上圧延機に続いてタンデムに配置された冷却
    装置において、棒線材表面温度の高い上流側に配置され
    た冷却ユニット列のノズルが棒線材の表面に向う直接噴
    射ノズルよりなり、表面温度が低下する残り下流側の冷
    却ユニット列のノズルが通路内周面の接線方向に向って
    いる旋回流ノズルよりなることを特徴とする鋼棒線材の
    冷却装置。
JP28116785A 1985-10-31 1985-12-16 鋼棒線材の冷却装置 Granted JPS62139827A (ja)

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JP28116785A JPS62139827A (ja) 1985-12-16 1985-12-16 鋼棒線材の冷却装置
CA000521775A CA1265421A (en) 1985-10-31 1986-10-30 Method and apparatus for cooling rolled steels
US06/924,816 US4786338A (en) 1985-10-31 1986-10-30 Method for cooling rolled steels
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2010059516A (ja) * 2008-09-05 2010-03-18 Kobe Steel Ltd 丸棒用冷却装置
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JP2018123354A (ja) * 2017-01-30 2018-08-09 Jfeスチール株式会社 鋼材の冷却装置
CN112139265A (zh) * 2019-06-28 2020-12-29 杰富意钢铁株式会社 钢材冷却设备

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