JPH0362771B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

イ 産業上の利用分野 この発明は中高炭素鋼線材を温水に浸漬して行
う直接パテンチング方法及び其の装置に関するも
のである。 ロ 従来技術 鋼片を熱間圧延して製造した中高炭素鋼線材は
冷間加工性を改善し抗張力を上げるため通常伸線
加工する前に線材を微細なパーライト組織とする
パテンチング処理が行われる。この熱処理は線材
を850℃以上に加工して約450〜650℃の溶融鉛浴
に連続的に浸漬するという冷却条件で処理するい
わゆる鉛パテンチング法によつて行われるのが普
通であり、この方法で得られた線材の加工性と機
械的性能は良好である。又線材を再加熱してそれ
に冷空気を吹き付けるなどして調整冷却によりパ
テンチングするいわゆる空気パテンチング法も簡
便なため広く行われている。然しこれらの方法は
常温になつた線材を再加熱して行うのでいずれの
方法も再加熱やその作業のため別の設備、人員を
必要としコスト高である。 これに対し熱間圧延された高温の線材を直接制
御冷却することによつて再加熱してパテンチング
した線材と同等の性質を有する線材とする直接パ
テンチング方法が開発され再加熱工程を省略でき
工程を低コスト化できるので大いに用いられてい
る。 この直接パテンチング法には各種の方法がある
が、その中で圧延された線材を温水中で冷却する
方法はその設備の簡便さ、操業の低コストから高
く評価されている。温水を用いて冷却すると冷水
の場合と異なり高温の線材の表面に水蒸気の膜を
生じていわゆる膜沸騰現象となり鋼材と温水との
直接接触が避けられ冷却速度が緩和され、湯温が
適切であればパテンチング処理に適した冷却速度
が得られ微細パーライト組織の線材がえられるの
である。その公知の応用例として、中高炭素鋼線
材を沸騰水中に浸漬するパテンチング処理があ
る。 その具体的な装置の一例は第１図に示すように
仕上げ圧延機１３で圧延された線材１をレイング
式巻取機２でコイル状に成形したのち、直接これ
を温水槽４の中の温水３に螺旋状になるように落
下させて温水中に浸漬し、巻取機２の直下にもう
けた水平コンベイヤー１０の上にコイルの中心を
少しづつずらした連続的非同心リング状コイルと
して温水中を冷却しながら移送し、傾斜コンベイ
ヤー１１、搬出コンベイヤー１２によつて温水槽
外に取り出すようにしたものである。 この場合には温水の温度は浸漬される高温の線
材からの入熱によつて実際的には常にほぼ冷却液
の沸点に維持されている。 ハ 発明が解決しようとする問題点 この沸騰水を用いる直接パテンチング処理方法
は、空冷による他の処理方法より冷却速度が大き
いので、それだけ得られた線材の抗張力が高いと
いう特徴があるものの鉛パテンチング処理品には
劣り、それをカバーするために他方式のものと同
様に圧延された線材の直径を大きくし、製品線径
までの全伸線加工度を高めるという手段がとられ
ている。しかし沸騰水を用いる冷却では熱伝達率
がほぼ一定であるため、5.5mmφのような細い線
材では大きな冷却速度となるが８mmφ以上の線材
では全体としての冷却速度が小さくなり、抗張力
が低下してもはや加工度の増加では製品の性能や
コストの面からカバーし切れなくなるという問題
を抱えている。 そのためより高い抗張力ができれば鉛パテンチ
ング程度の抗張力を得るように温水パテンチング
法を改良する努力が払われている。これ迄に提案
された方式に次ぎの通りのものがある。 (a) 沸騰水に浸漬する前に材料を予備冷却する
（特公昭55−16217） (b) 温水を流動循環するようにして温水と線材と
の間に相対速度を持たせて冷却速度を高める
（特公昭54−68718） (c) 大気圧より高い圧力下で処理する（特公開54
−98915） (d) 温水温度を沸点より下の温度（サブクール状
態）で処理する。 ところがこれらの方式の中(a)は予備冷却条件の
安定化が困難で、マルテンサイトやベイナイトを
生成する危険が大きく、(b)では大きな流速を与え
ることが不可能で高い抗張力は得られない。又(c)
は設備的に問題点が多く実用化されていない。(d)
において温水の温度を１℃下げると略0.25Kg／mm²
程度の抗張力の増加があることが認められ、45℃
迄の処理は公知であるが、90℃以下では実際には
局部的にマルテンサイトやベイナイトの生成とい
う致命的現象が起こる危険性が大きくなるので、
90℃以上に保持するという提案（特願昭56−
64894号、特開昭57−177933号）に示されるよう
に実際には実用化されていない。又若し仮にマル
テンサイト等の過冷組織の発生を抑え得たとして
も、この(d)方法を直接パテンチング法に適用する
には温水の温度を沸点以下の低温に保持する必要
があるが、熱間圧延の直後に直接パテンチングす
る時には線材が単位時間に膨大な熱量を温水に持
ち込むので、著しく大量の冷水（常温或いは温水
槽内の湯温より低い温度の）を供給するか、大規
模な熱交換器によつて湯温の上昇を止める必要が
あり実用化のためにはこれらの未解決の問題を解
決せねばならない。又冷却液として温水を用いる
と水はその温度変化による熱伝達率の変化が油等
よりも著しく大きいために湯温を狭い範囲に厳格
に管理する必要があり、温水槽内の湯温を直接熱
処理の条件下で均一に保ことは困難である。 従つて現在の温水を用いる直後パテンチング法
においては実際に温水の温度（湯温）を沸点に保
ち線材が持ち込む熱量をすべて水の蒸発熱によつ
て取り除く方式で実施されている。これでも８mm
φ以下の細い線材の場合は充分な抗張力が得ら
れ、且つ湯温が沸点の近くで一定に保たれ冷却条
件が安定であり、そのため線材の抗張力のバラツ
キが小さくなるという利点があるからである。そ
して作業のスタート時には温水を沸点近く迄加熱
し、その後は温度制御することなく線材の浸漬に
よる沸騰に任せており、従つて自然冷却及び補給
水による温度低下を含めて湯温は常に95〜100℃
の範囲にあるのが実状であり、従つて沸点以下の
サブクール状態での直接パテンチングは実施され
ていない。 又本願人は特開昭55−83642号（特開昭57−
9826号）として温液体中に大量の気体を吹き込
み、強い撹拌状態とした液中に高温の金属材料を
浸漬する熱処理法を提案した。この場合には従来
の方法に比した金属物体と液体の間に大きな相対
速度を与えることができ、冷却速度を大にできる
ので、この意味では(b)の方法の改良と言えるもの
である。この発明を一般の金属材料に適用する場
合にはサブクール状態で処理しても支障はない
が、この発明を中高炭素鋼線材のパテンチングに
応用する場合、単に空気を大量に吹き込むと沸点
近くに保たれている温水槽の湯温が急速に沸点よ
り遥かに低下し線材の表面にマルテンサイトやベ
イナイトが発生すると予測され、従つてなんらか
の他の方法で温水を加熱して湯温を沸点近くに保
持して且つ20／m²秒以上の空気を吹き込みパテ
ンチングとすると約５Kg／mm²の抗張力の向上が認
められたのであり、これが特願昭−5583642号の
発明の実施例である。 以上に説明したようにこれ迄の公知の工業的な
方法ではマルテンサイトやベイナイトの発生の危
険性及び温度コントロールの困難性の面からサブ
クール状態の処理は行われず、又そのパテンチン
グ熱処理による抗張力の向上はせいぜい５Kg／mm²
程度であり、これでは未だ鉛パテンチングのレベ
ルまで達していない。 ニ 発明の開示 本発明は中高炭素鋼線材を温水中に投入する直
接パテンチング法において、高温の線材が持ち込
む熱量と平衡する熱を主として温水中に多量の空
気を吹き込むことによつて取り出し、温水の温度
を95℃以下且つ空気吹き込みによる強い撹拌によ
つて槽内の湯温を均一に保持しつつ線材をパテン
チング処理するもので、これによつて特に８mmφ
以上の太い線材においても鉛パテンチング処理と
同じ抗張力を安定して得ることができる温水直接
パテンチング方法及びその装置である。 本発明者らは前述の発明（特願昭55−83642号）
に引続き、改めて沸点に近い温水に加熱手段を用
いることなく、唯単に空気を吹き込みつつ線材を
パテンチング処理する新しい試みを中高炭素鋼線
材について実験し種々研究の結果、投入される線
材による加熱量を越える熱量を取り去りうるだけ
の空気を温水中に吹き込むと、空気量の増加にと
もなつて湯温は容易に95℃以下まで低下するこ
と、一方湯温が従来の常識ではマルテンサイトや
ベイナイトを発生する危険があつた90℃以下にな
つてもこの場合は全く過冷組織の生成が無く、更
にそれよりはるかに低い70℃近くの湯温迄安全に
パテンチング処理ができ、しかも得られた直接パ
テンチング線材の抗張力が鉛パテンチングと同レ
ベルの値となりうることを発見して本発明をなし
たものである。 本発明者らの実験によると温度が同じでも温水
中に空気を吹き込んだ場合と吹き込まない場合で
は処理した線材の表面の酸化スケールの状態が明
らかに異なつており、空気吹き込みにより線材の
表面状態が該沸騰の発生を抑制するに好都合とな
つたと考えられる。即ち空気泡によつて膜沸騰が
安定化するか、或いは局部的に発生する核沸騰を
気泡が破壊するか等の現象によつて膜沸騰が安定
すると推定され、従つて著しいサブクール状態の
温水中でもマルテンサイト、ベイナイトの発生が
無く、即ち焼きが入り難くなるものと思われる。
この発見が本発明の重要な基礎となつている。 一般に沸点に近い温水に空気を吹き込んだ場合
の温水の温度低下速度は湯温、単位時間に単位体
積当たりの温水に吹き込む空気量、その空気の温
度や湿度、気泡の大きさ等に関係する。 これらの点について以下に詳述する。 第２図の曲線ａに示すように水蒸気の飽和圧は
温度によつて急激に上昇する。そこで常温で水蒸
気が飽和した空気（常温では水蒸気の蒸気圧は低
く、含まれる水蒸気は殆ど零とみなして良い。）
を吹き込んだ場合温水の底部に生じた空気泡の中
の空気は温水中を上昇するとき周囲の温水からの
水の蒸発によつて急速に温水温度の飽和圧まで水
蒸気を含んだ空気となり、その体積が急速に膨張
する。第２図の曲線ｂに示すようにその体積は湯
温60℃では約1.2倍程度であるが、80℃では2.4
倍、90℃で4.3倍、95℃では約7.3倍になる。即ち
この現象はそれだけ温水中から蒸発熱を奪うこと
であり温水の温度が高く沸点に近くなると急激に
空気吹き込みによる奪熱、冷却効果が増加する。
例えば30℃、相対湿度60％の空気を90℃の温水中
に吹き込むと空気１当たり最大約0.9Kcalの奪
熱がある。勿論この場合に空気泡が小さい程、蒸
発比表面積が大きくなり、泡が温水表面に浮上す
る迄に急速に気泡中の空気が水蒸気で飽和するの
で、単位空気吹き込み量での奪熱が大きい。従つ
て実際には空気泡を細かくする装置をもうけると
奪熱効率が良くなる。そのため吹き込みノツズル
の孔径、孔形を変化し、あるいは気泡の上昇径路
に回転プロペラをもうけて気泡を細核になるよう
に裁断すると良い。 又空気泡は温水中を垂直に上昇し、且つその上
昇径路において奪熱及び撹拌が行われるので、温
水の空気泡の上昇部分のみが局部的に冷却され撹
拌される利点がある。 第３図はビーカーによる実験の結果であるが温
水の低部から空気を吹き込むと100℃から80℃程
度までは急速に冷却するが湯温の低下と共に冷却
速度が減少し70℃以下では空気吹き込みの影響が
少なくなることが分かる。第４図は約100℃の温
水に常温（20℃）で水蒸気で飽和した空気（この
場合は含有水蒸気は非常に少なく問題にならない
量である）を吹き込んだ時の空気量と湯温による
温水の冷却速度の関係を示したものである。この
グラフから空気量を制御することによつて、ある
温水温度での温水の冷却速度（奪熱量）を制御す
ることが出来ることがわかる。 従つて例えば線材の入熱によつて温水が0.15
℃／秒の速度で温度上昇する場合には第４図の曲
線４の通り、湯量１当たり0.076／秒の空気
を吹き込むと湯温は95℃で安定し、その温度でパ
テンチング処理ができる。更に湯量１当たり
0.17／秒の空気量では90℃、0.44／秒では80
℃、0.89／秒では70℃に温水温度を保ちつつパ
テンチング処理をすることができる。 一方ボイラー等からの100℃以上の水蒸気と空
気を適当に混合して任意の温度ならびに湿度の空
気をつくり温水中に吹き込むことによつて容易に
温水の冷却速度、即ち温水からの奪熱量を調整す
ることができる。例えば90℃で飽和水蒸気を含む
空気を吹き込んだ場合には温水の温度が95℃でも
気泡は殆ど膨張せず温水の冷却速度は非常に小さ
い。更に温水の温度が95℃の場合は気泡は膨張せ
ず、水蒸気の蒸発も無く、従つて奪熱効果は殆ど
無く撹拌効果のみとなる。更に90℃以下の温水に
吹き込むと温水は加熱されるのである。 温水中に空気を吹き込んだ場合に上昇する空気
泡によつて温水は非常に撹拌される。この撹拌の
大きさはその場所における温水の水平断面積に対
しての空気泡の大きさ、即ち温水の表面積に対し
て吹き込み空気量を湯温と同じ温度での水蒸気飽
和空気の体積に換算した価で示される。 本発明者らの実験によれば高温の11mmφ線材を
95℃〜70℃の温水中に浸漬してパテンチング処理
を施したところ通常の温水ではマルテンサイト組
織が発生したが、上記の換算量で30／m²秒以上
の空気を温水槽の下部より吹き込んだ場合にはマ
ルテンサイト組織の発生が無く而も鉛パテンチン
グと同等の抗張力を有する線材が得られた。 直接パテンチング装置において、例えば第１図
に示すように、線材を螺旋状にリングに成形し、
これを略水平に非同心円状の状態でコンベイヤー
上に載置して温水中を移送する場合、或いは緩い
螺旋状のコイルが略垂直なリング状となるように
進行方向に螺旋を引き伸ばした形状で吊り下げな
がら温水槽中を移送する場合等において、移送さ
れる線材の進行方向と気泡の上昇方向とのなす平
面でリングを巾方向で等分割すると、線材の分割
される量は縁部で大きく、中央部で最小となるよ
うに分布する。従つて線材による入熱は縁部で最
大となり中央部では少なく、この比は実際には線
材が蛇行したりして理論通りではないが３〜４倍
に達する。従つて本発明の装置では線材の縁部に
多くの気泡が集中する構造が望ましい。 また螺旋状の線材リングが温水中を横方向に移
動しつつ冷却される場合には、その移送する長さ
方向に於いて吹き込む空気の条件を適当に変化せ
しめることができる。又移送途中の一部分に空気
を吹き込まない区間をもうけることもできる。こ
のようにして長さ方向の線材の冷却の任意の温度
勾配や温水の撹拌強度の勾配や変化を与えること
ができる。 また本発明は温水からの奪熱を主として空気の
吹き込みによつて行うものであるが、これとは別
に補助的な冷却手段或いは必要に応じて加熱手段
を併用しても良い。 即ち湯温が70℃付近となると水の飽和蒸気圧が
低くなり、従つてこの温度以下に冷却するには著
しく大量の空気を吹き込む必要がある。又湯温が
70℃以上の場合でも温水槽で処理する線材の量が
多くなると線材による入熱による温水の温度上昇
が大きくなるので吹き込む空気量が大量に必要と
なる。この場合補助的な温水冷却法を併用する方
が有利となることがある。その場合でも湯温が高
いので熱交換装置は小規模のものでよい利点があ
る。 又逆に線材による入熱が少なく、一方必要な撹
拌強さを得る為の空気吹き込みをすると湯温が所
定の温度以下になる場合には補助的な加熱方法例
えば過熱水蒸気を吹き込む等を併用するか、或い
は吹き込み空気の温度と湿度を調節して、必要な
奪熱効果と必要な撹拌効果を得るようにする。 以下に本発明を実施例を用いて更に詳しく説明
する。 ホ 実施例 実施例 １ 湯槽を用いて、0.8C、0.68Mnの11mmφの高炭
素鋼線材の試験片を温水中に浸漬してパテンチン
グ処理を行い、その際湯温を変化させると共に空
気吹き込みをした場合としない場合を比較した。
その結果は第５図に示す通りであつた。即ち空気
吹き込みの無い場合でも湯温が低下するにつれ抗
張力の増加が認められるが、湯温が約90℃以下と
なると図中の×印に示すように過冷組織（マルテ
ンサイト等）が生成することがあり、その場合は
抗張力が非常に低下する。即ち湯温が90℃以下で
は過冷組織の発生の危険がある。ところが空気吹
き込み撹拌を行うと湯温の低下と共に抗張力が上
昇し、その上昇率は空気吹き込みの無い場合の略
２倍となり、湯温が80℃付近で抗張力は鉛パテン
チングと同等となる。更に湯温を70℃近く迄低下
させても過冷組織の発生が全く無く安定したパテ
ンチング処理ができた。 実施例 ２ 実施例１と同様の装置により同じ線材を空気を
吹き込み湯温を78±２℃に保ち、空気の吹き込み
量を変化させた場合の結果は第６図に示す通りで
あつた。 即ち空気の吹き込み量を増加すると抗張力も増
加し、湯槽の表面積１m²当たり15／秒（換算33
／秒）附近より上昇が顕著となり20／秒（換
算44／秒）以上となると鉛パテンチングと同等
レベルの抗張力が得られることが判る。 実施例 ３ 後述する第７図の装置を用いて、0.8℃、
0.68Mnの高炭素鋼を10mmφ、単量400Kgの線材に
圧延して直接パテンチング処理した。 その時の条件は次ぎの通りである。 (イ) 湯温83℃、空気吹き込み量６m³／分m³（湯）、
空気による撹拌強さ80／秒．m²（換算220
／秒．m²湯面） (ロ) 湯温90℃、空気吹き込み量3.6m³／分m³
（湯）、空気による撹拌強さ48／秒m²（換算
200／秒．m²湯面） いずれの場合も補助的冷却は行わなかつたが、
処理期間中湯温の実質的変化は認められなかつ
た。又温水中での浸漬時間は50秒であつた。 比較の為空気吹き込み無しで次の条件で同じ成
分の線材を次の条件で処理した。 (ハ) 湯温83℃の温水中に浸漬した。その場合１束
の線材を処理した後には湯温は87℃となつた。 (ニ) 湯温を略100℃、即ち沸点の近くで浸漬処理
した。勿論湯温の変化は無い。 以上の条件で処理した10mmφの線材をノンスリ
ツプ型８段の連続伸線機を用いて仕上げ速度145
ｍ／分で4.0φまで（加工度84％）伸線する伸線試
験を行つた。 その結果は次の通りであつた。

【表】 即ち(イ)、(ロ)の本発明方法による線材による線は
(ニ)の従来の線材からの線に比し抗張力が約５乃至
10Kg／mm²上昇し且つ問題なく伸線できた。ところ
が(ハ)の空気吹き込みなしで且つ83℃の温水に浸漬
した線材は一部に焼きが入り、そのため伸線中に
断線し線に加工することができなかつた。 実施例 ４ 第７図は本発明を実施する装置の一例を示すも
のである。図に示すように仕上げ圧延スタンド１
３で仕上げ圧延された高温の線材１はレイング式
の巻取機２によつてリング状に成形され巻取られ
る。巻取機２の下には温水槽４がもうけられ、そ
の内部には温水３が満たされている。巻取機２の
直下には温水中に水平コンベイヤー１０があり、
コンベイヤー１０に続き傾斜コンベイヤー１１が
もうけられ温水の上面より上に線材を導き、更に
水平の搬出コンベイヤー１２によつて線材を搬出
するようになつている。水平コンベイヤー１０の
下に空気室５がもうけられ、空気室５には圧力計
７、バルブ６をもうけた配管８があり、その外部
から圧縮空気がコントロールされながら空気室に
導入される。空気室５の上面には空気吹出孔９が
もうけられており、空気が温水中に吹き出すよう
になつている。高温の線材は巻取機によつてリン
グ状に成形されて螺旋状になつて温水中に落下
し、水平コンベイヤー１０の上にリングが少しづ
つずれた形に整列した線材１４となつて移送さ
れ、傾斜コンベイヤー１１から搬出コンベイヤー
１２によつて搬出される。温水中を落下し、又は
水平コンベイヤー１０及び傾斜コンベイヤー１１
を移動中に線材は空気吹出孔９からの吹き出し空
気によつて撹拌されている温水によつて冷却され
る。このようにして本発明の方法が実施されるの
である。 実施例 ５ 第８図は他の実施例を示すものである。基本的
には実施例４の場合と同様の装置であるが、巻取
機２によつてリング状となつた線材は水平な予備
コンベイヤー１５の上に落下し、大気中で予備冷
却された後温水槽４の中にもうけられた水平コン
ベイヤー１０の上に落下する。一方水平コンベイ
ヤー１０の下には４組の空気配管８，８′，…が
もうけられバルブ６，６′…によつて各々空気量
を制御できるようになつている。空気は配管８を
通り吹き出し口１６から温水中に吹き出すように
なつている。更に各空気配管８，８′…にはボイ
ラーからの水蒸気配管２１がコントロールバルブ
２２を通つて接続されている。 更に本装置では第９図にＡ−Ａ断面図を示すよ
うに、温水中の水平コンベイヤー１０の上に少し
づつずれたリング状の線材１４が乗せられて移送
されるので水平コンベイヤーの移送方向と直角方
向即ち横方向に空気配管８から支管を出し、それ
にリングの縁部に密に中心部に疎になるように空
気吹き出し口１６を有する空気支管１７をもうけ
てある。これによりリングの中心部より縁部に大
きな撹拌を与えるようになつている。又縁部に気
泡が集中するように気泡の安内板１８を取り付け
るとこの効果を増大することができる。又これに
より線材からの入熱が大きな温水の部分から大き
な奪熱を行わせることができる。この場合縁部と
中央部の配管を別系統としても良い。 この装置によればコントロールバルブ２２を調
整するとによつて吹き込み空気に水蒸気を適量に
混合して奪熱量を制御して温水の温度を制御する
ことができる。一般に温水の温度及び撹拌強さの
制御はバルブ６による空気量の制御か、コントロ
ールバルブ２２による水蒸気量の制御か、或いは
両者の併用によつて行うことができる。しかし実
際には温度制御は水蒸気量によるのが便利であ
り、又温水の温度をコントロールバルブ２２を用
いて自動制御することもできる。例えば圧延機の
故障により線材の連続浸漬が中断した場合等では
水蒸気を大量に供給して温水の温度を所定の温度
に維持することができる。 この装置では移送中の線材に縁部により強い撹
拌をあたえ、又移送方向に冷却速度に適当な気泡
の強度分布や温度分布を与えることができ、本発
明の方法を的確に実施することができる。 実施例 ６ 第１０図は本発明の更に他の実施例を示すもの
である。 この場合は第８図に示すものと同様の空気配管
を有する温水槽４がもうけられており、仕上げ圧
延機１３で圧延された高温の線材１はレイング式
巻取機２によりリング状に成形され、螺旋状とな
つて温水３中に落下する。温水中に略水平の移送
部を有するフツクコンベイヤー１９がもうけら
れ、落下する螺旋状の線材はリング毎に該コンベ
イヤー１９のフツク２０に逐次吊り下げられて、
温水中を水平に移動して冷却されるようになつて
いる。このようにすると線材のリングが重なるこ
となく温水中を均一に冷却されながら水平に移送
するようにすることができる。冷却された線材は
傾斜コンベイヤー１１、搬出コンベイヤー１２に
よつて搬出される。本装置によつても鋼線材を有
効に熱処理することができる。 以上に実施例を用いて本発明を説明したが上記
の説明から明らかなように本発明は温水が溶液、
懸濁液などでも良く、又空気の代わりに他の気体
を用いても良い。又温水槽に補助的な温水の加熱
或いは冷却装置を付属し或いは新して冷水を補充
して温水の温度調節を補助しても良い。更に本発
明の装置で線材を処理する前に例えば予備冷却を
施したり、あるいは温水槽を出た線材を目的に応
じて後処理する装置を付属することもできる。 ヘ 発明の効果 以上に詳しく説明したように本発明は温水中に
高温の線材を浸漬して熱処理する中高炭素鋼線材
の直接パテンチング方法において温水中に空気あ
るいは空気と水蒸気の混合気体を吹き込み、該気
体の量と混合比を調節することによつて湯温を任
意のサブクール（沸騰点以下の温度）状態で而も
空気吹き込みによる強い撹拌状態とした温水中に
圧延直後の高温の中高炭素鋼線材を浸漬して冷却
することを特徴とする直接パテンチング方法及び
装置であつて、設備のコスト、運転経費が安く、
而も太い線材で過冷組織を生ぜしめず抗張力の高
い良好な直接パテンチング線材を製造することが
できる有効な中高炭素鋼線材の直接パテンチング
方法及び装置である。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の温水による直接パテンチング装
置の断面図、第２図は水蒸気の飽和圧と気泡の膨
張率の温度との関係を示すグラフ、第３図、第４
図は温水中に空気を吹き込んだ場合の冷却曲線及
び冷却速度を示すグラフである。第５図、第６図
は本発明の方法を実施した結果を示す図表であ
り、第７図は空気吹き込み直接パテンチング装置
の一例を示し、第８図、第１０図は本発明を実施
する装置の実施例を示す断面図であり、第９図は
第８図の装置Ａ−Ａ断面図である。 １，１４：線材、２：レイング式巻取機、３：
温水、４：温水槽、５：空気室、６，６′，６″，
６：バルブ、７：圧力計、８，８′，８″，８
：空気配管、９：空気吹出孔、１０：水平コン
ベイヤー、１１：傾斜コンベイヤー、１２：搬出
コンベイヤー、１３：仕上げ圧延機、１４：リン
グ状線材、１５：予備冷却コンベイヤー、１６：
空気吹き出し口、１７：空気支管、１８：案内
板、１９：フツクコンベイヤー、２０：フツク、
２１，２１′，２１″，２１：水蒸気配管、２
２，２２′，２２″，２２：コントロールバル
ブ、２３，２３′，２３″，２３：圧縮空気配
管。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 熱間圧延された高温の中高炭素鋼線材を連続
   的にリング状に成形し、該リングを螺旋状に温水
   中に落下して展開された連続リング状として温水
   中を通過させてパーライト組織へと変態するよう
   に冷却する熱処理方法において、温水による全冷
   却区間もしくはその一部の区間で浸漬中の線材リ
   ングの下方から温水中に空気を吹き込み、且つ、
   吹き込まれた空気の微細気泡の密度が該鋼線材連
   続リングの縁部に於いて中央部の３〜４倍となる
   ように調節し、空気量全体としては温水を60〜95
   ℃の所定の温度に調節することを特徴とする中高
   炭素鋼線材の直接パテンテイング方法。 ２ 温水槽に熱交換器を附属し温水を循環するか
   或は冷水を補充して補助的に温水温度の制御を行
   うことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の
   中高炭素鋼線材の直接パテンテイング方法。 ３ 温水に浸漬した線材の部分において、温水槽
   の平面積１m²当たり30／秒以上の空気量を吹き
   込むことを特徴とする特許請求の範囲第１項もし
   くは第２項記載の中高炭素鋼線材の直接パテンテ
   イング方法。 ４ 直径８mmφ以上の太い線材を熱処理すること
   を特徴とする特許請求の範囲第１項乃至第３項い
   ずれかに記載の中高炭素鋼線材の直接パテンテイ
   ング方法。 ５ 圧延された高温の中高炭素鋼線材をリング状
   に形成する装置、線材冷却用の温水槽、該リング
   状に成形した線材を温水中を移送し且温水槽より
   搬出する単数もしくは複数の装置を有し、温水中
   を移送される線材の下方に空気吹き込み装置をも
   うけるとともに空気吹き込み量が温水槽中を移送
   される線材の進行方向と直角方向に線材の縁部に
   多く、中央部に少なく供給されるように疎密の分
   布をした吹き込み孔又は吹き込み口をもうけ、温
   水中を移送される線材の進行方向を区分し、各区
   分毎に空気の吹き込み量と条件を制御する装置を
   もうけ、該制御された空気を吹き込むようにした
   ことを特徴とする中高炭素鋼線材の直接パテンテ
   イング装置。 ６ 吹き込み空気による気泡が槽内の所定の場所
   に集中して上昇するように温水槽内に案内板をも
   うけたことを特徴とする特許請求の範囲第５項記
   載の中高炭素鋼線材の直接パテンテイング装置。 ７ 温水を冷却又は加熱する補助的手段を付加し
   て温水の温度を制御しつつ線材を冷却することを
   特徴とする特許請求の範囲第５項乃至第６項いず
   れかに記載の中高炭素鋼線材の直接パテンテイン
   グ装置。 ８ 温水槽に補助冷却水を外部あるいは循環水と
   して供給し、特に線材の縁部の温水を冷却するよ
   うに配管したことを特徴とする特許請求の範囲第
   ５項乃至第７項いずれかに記載の中高炭素鋼線材
   の直接パテンテイング装置。 ９ 捲取機と温水槽の間に線材の予備冷却装置を
   もうけたことを特徴とする特許請求の範囲第５項
   乃至第８項いずれかに記載の中高炭素鋼線材の直
   接パテンテイング装置。