JPS6358895B2 - - Google Patents

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開昭59−218948号をもつ
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巻
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ある。 図において７は細長い熱処理槽であり、その一
端上部にピツチローラー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
端は下方傾斜チエインコンベア６と連接する。チ
エインコンベア６の傾斜角度は30゜以下とする。
このチエインコンベア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エインコンベ
ア９が配置され、複数の上方傾斜チエインコンベ
ア９が同様に熱処理槽７の長手方向に段差をもつ
てカスケード状に配置され、最終段の上方傾斜チ
エインコンベア１１の端部は熱処理槽７の外とな
る。チエインコンベア６より上方傾斜チエインコ
ンベア１１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１８が配置される。 前記下方傾斜チエインコンベア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エインコンベ
ア９のチエイン条１０の幅員は第５図に示すよう
に前後異なつたものとなつており、各チエインコ
ンベア９はそれぞれ独立して、コンベア速度を変
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つ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４３，４４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。 ３１は冷却塔であり、３２は冷水槽であり、３
３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４２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
手方向底面にわたつ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、プロペラ式の撹拌機を槽底面に
取付ける。 温水冷水混合器４２により65℃〜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４１
でガスをチヨツプして約１mm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によつてループレイヤー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エイン
コンベア６にある時間によつて、線材４に適当な
予備酸化の状態が得られる。 線材４は、ほ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、上方傾斜チエインコンベア９
は、一つのチエインコンベア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
たるチエインコンベア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
チエインコンベア９の端部でリング状線材４はほ
ぐされ、次のチエインコンベア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
度差を作つており、前後のチエインコンベア９の
チエイン条１０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、チエインコンベア９よ
り次のチエインコンベア９に移行する際、ほぐさ
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
エイン条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
１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10Kg／mm²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、必要なくなつた場合、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
制御冷却のための装置として構成されたものであ
り、特に冷媒温度が95℃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
処理中に、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
構成をとつ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
は免がれず、95℃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95℃以上の熱水をポ
ンプＰにより熱処理槽７に急速充満させることが
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、下方傾斜チエインコンベア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つてい
る。下方傾斜チエインコンンベア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１６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１６上に
搬出される。 徐冷コンベア１６の終端に連接して終端コンベ
ア１３が配置される。この終端コンベア１３は、
上方傾斜チエインコンベア１１の上方に配置して
おり、終端コンベア１３は徐冷コンベア１６の端
部に連接する側、すなわち上流側を支点として矢
印で示すように上方に回動できるように構成して
おり、図示のように上部に回動保持させた状態
（下部ライン使用の状態）で上方傾斜チエインコ
ンベア１１を順次上つてくる線材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１２
はその下流側を支点として、その上流側が終端コ
ンベア１３および上方傾斜チエインコンベア１１
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１６上にＡ―A′方向断面として示す第３
図の保温トンネル１５が取付けられる。保温トン
ネル１５は側板２３とこれに支持される着脱自在
のカバー２４よりなり、徐冷コンベア１６をおお
つて、徐冷コンベア１６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アン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
知のリングピツチの調節の他に、カバー２４の着
脱、対流促進フアン２１および加熱源２２の操作
により行われる。特に対流促進フアン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］ 以上説明した設備においては、徐冷コンベア１
６と上方傾斜チエインコンベア１１のいずれかを
共通な搬出コンベア１２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
回動保持できる終端コンベア１３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
方傾斜チエインコンベア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１３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１６または上方傾斜チエインコンベ
ア１１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。 本設備によつても、終端コンベア１３および上
方傾斜チエインコンベア１１に対する搬出コンベ
ア１２の速度変化によつ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も回動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によつて線材を巻き落
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はライン方向に
移動する構成を採り、同時に下方傾斜チエインコ
ンベア６も下方端部を支点とした回動型のものと
なつているが、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
ベアを下流側を支点として回動できるようにし、
この搬出コンベアの上流側端部を下部急冷ライン
の上方傾斜チエインコンベアによる線材引上げコ
ンベアの端部および上部徐冷ラインの徐冷コンベ
アの端部のいずれかより下方に位置させて前記両
端部間に段差を設け得るように構成したものであ
り、これによつ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エイ
ンコンベアの上流側を支点として回動できるよう
に構成して、下流側の搬出コンベアの切換えと相
まつてラインの切換えを比較的簡単にするもので
あり、更に前記搬出コンベア上に保温トンネルを
設けて多機能熱処理を果たすように構成したもの
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
に連接して傾斜チエインコンベア６が上流側を支
点として回動し、一定回動位置で保持されるよう
に配置される。傾斜チエインコンベア６は熱処理
槽７内の正常位置で傾斜は30度以内である。この
位置で下方傾斜チエインコンベア６はその端部で
段差をもつて、冷媒中で上方傾斜チエインコンベ
ア９と連接する。 下方傾斜チエインコンベア６は回動によつて、
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
エインコンベアの配置、有する機能、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エインコン
ベア１１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１９および鋼線材引上げ用の上方
傾斜チエインコンベア１１に対して共用となるよ
うにこれらの集合位置に搬出コンベア１２は、そ
の下流側を支点として図に点線で示すように、そ
の上流側端部がローラーコンベア１９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１１の端部下方となる位置まで回動でき、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有するもの
である。 搬出コンベア１２が上方傾斜コンベア１１の端
部下方となる位置で両端部間に段差ができ、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。また、搬
出コンベア１２の端部とローラーコンベア１９と
の間にできる段差及び速度差により同様稠密に線
材４を移すことができる。 搬出コンベア１２およびローラーコンベア１９
にはＡ―Ａ断面で示す第３図と同様な保温トンネ
ル１５が設けられる。 前述のように、線材引上げ用上方傾斜チエイン
コンベア１１と搬出コンベア１２の間、およびロ
ーラコンベア１９と搬出コンベアの間に段差（落
差）をもたせ、例えば搬出コンベア１２の速度を
引上げ用のチエインコンベア速度の1/3〜1/20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、この搬出コンベア１２上に保温ト
ンネルを設けることにより、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、下方傾斜チエイ
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
度の水と酸化性気泡含有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つて
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
ンベアチエ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、上方傾斜チエインコンベア１１で引
上げられ、搬出コンベア１２を経て集束機１８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℃に下がつたとき、上方傾斜
コンベア１１で引き上げられ、搬出コンベア１２
に送られる。搬出コンベア１２はその上流側（線
材受入れ側）端部を上方傾斜コンベア１１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1/3〜1/20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
アン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１５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。従つて均質な焼入焼も
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15〜20℃／秒が
適切である。 従つて、そのため(i)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）。(ii)80〜95℃の所定温度の酸化性気泡含有の
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３
２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
線用パ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10℃／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。 水中の上方傾斜チエインコンベア９に段差、速
度差、チエイン幅差を設けているので、リング状
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一な線材が得られる。 (5) 直接焼鈍 この場合、下方傾斜チエインコンベア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１９に搬出コンベア１２上の保温
トンネル１５と同様な着脱自在な保温カバー２
４、対流促進フアン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の回転数と水平コンベア
５の速度で決まるリングピツチとカバー２４の着
脱、対流促進フアン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１９に接続される。 以上説明したように、本発明によれば、各種鋼
0.5〜100℃／秒の冷却速度を得ることができ、上
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】

【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エインコンベアと移送さ
れるリング状鋼線材を示す。 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、１１…上方傾斜コンベア、１２…
搬出コンベア、１３…終端コンベア、１５…保温
トンネル、１６…徐冷コンベア、１８…集束機、
１９…ローラーコンベア、２１…対流促進フア
ン、２２…加熱源、２３…側板、２４…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、４１…気泡切断機、４２…温水冷水混合
器。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 熱間圧延され、ループレイヤーにより巻き落
   された鋼線材をコンベアで移送しながら熱処理を
   行う設備であつて、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、前記ループ
   レイヤー下方に位置する水平コンベアの端部と連
   接して設けた下方傾斜チエインコンベアの回動に
   よつて前記いずれかのラインに切換えるように
   し、前記下方傾斜チエインコンベアと連接できる
   前記徐冷ラインの水平コンベアと、前記下方傾斜
   チエインコンベアに急冷ランンの熱処理槽冷媒中
   において段差をもつて連接できる上方傾斜チエイ
   ンコンベアの終端に段差をもつて連接して配置さ
   れた前記冷媒中よりの鋼線材引上げ用上方傾斜チ
   エインコンベアとの集合する位置に、下流側を支
   点とし、回動により前記水平コンベア又は前記上
   方傾斜チエインコンベアの終端と段差をもつて連
   接する搬出コンベアを設置したことを特徴とする
   熱間線材の多機能熱処理設備。 ２ 熱間圧延され、ループレイヤーにより巻き落
   された鋼線材をコンベアで移送しながら熱処理を
   行う設備であつて、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、前記ループ
   レイヤー下方に位置する水平コンベアの端部と連
   接して設けた下方傾斜チエインコンベアの回動に
   よつて前記いずれかのラインに切換えるように
   し、前記下方傾斜チエインコンベアと連接できる
   前記徐冷ラインの水平コンベアと、前記下方傾斜
   チエインコンベアに急冷ラインの熱処理槽冷媒中
   において段差をもつて連接できる上方傾斜チエイ
   ンコンベアの終端に段差をもつて連接して配置さ
   れた前記冷媒中よりの鋼線材引上げ用上方傾斜チ
   エインコンベアとの集合する位置に、下流側を支
   点とし、回動により前記水平コンベア又は前記上
   方傾斜チエインコンベアの終端と段差をもつて連
   接する搬出コンベアを設置し、すくなくとも該搬
   出コンベア上に保温トンネルを設けたことを特徴
   とする熱間線材の多機能熱処理設備。