JPH05295444A

JPH05295444A - 軌条熱処理装置

Info

Publication number: JPH05295444A
Application number: JP4126834A
Authority: JP
Inventors: Tomoo Hotta; 知夫堀田; Tetsushige Ide; 哲成井出; Yuzuru Kataoka; 譲片岡; Kenichi Sakai; 謙一酒井
Original assignee: NKK Corp; Nippon Kokan Ltd
Current assignee: JFE Engineering Corp
Priority date: 1992-04-20
Filing date: 1992-04-20
Publication date: 1993-11-09
Anticipated expiration: 2013-10-27
Also published as: JP2814835B2

Abstract

(57)【要約】【目的】非冷却ロスタイムが短縮された効率的な熱処
理を行うことができる装置を提供すること【構成】熱延後の軌条の全長を同時に冷却できる冷却
装置と、軌条をその延伸方向に搬送する装置であって、
前記冷却装置の両側に冷却装置と平行に配される軌条搬
入装置および軌条搬出装置と、軌条を軌条搬入装置から
冷却装置に転回させながら搬入する転回・搬入装置と、
軌条を冷却装置から軌条搬出装置に転回させながら搬出
する転回・搬出装置とからなり、冷却装置での軌条の冷
却中、次冷却軌条が冷却装置装入位置に待機し、既冷却
軌条の冷却装置からの搬出と、次冷却軌条の冷却装置へ
の搬入とをほぼ同時に行うことができるようにした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は軌条熱処理装置の改良
に関する。

【０００２】

【従来技術】一般に、国内向けの熱延軌条は、一本の熱
延材から２５ｍ定尺軌条が３切り若しくは４切り確保で
きる。このような軌条の熱延材は、通常１時間に２０〜
２５本、つまり２分３０秒〜３分ピッチで製造される。
一方、熱延された軌条には熱処理（冷却処理）が施され
るが、この熱処理において所望組織および硬度を得よう
とすると、７５０℃〜５００℃の間を１〜３℃／ｓｅｃ
の冷却速度で冷却する必要があり、このため冷却には最
低９０秒、安定的な冷却を行うには１５０秒程度の冷却
時間が必要となる。また、これ以外に冷却ラインでの軌
条の搬入と搬出、圧延姿勢（横倒姿勢）から冷却姿勢
（正立姿勢）への軌条の転回、さらには軌条と冷却ヘッ
ダーとの相対位置設定等に要する非冷却ロスタイムもあ
る。したがって、１素材分の冷却装置だけで熱延材を冷
却しようとすると、熱処理が熱延材の供給に間にあわ
ず、結局、大幅な熱延能率ダウンとならざるを得ない。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】熱間圧延直後の軌条を
急冷するため熱処理装置として、特公平２−１３０１２
号公報に記載の軌条熱処理装置が知られている。この装
置は、軌条の延伸方向と直角方向に移動するチェーント
ランスファ等の積載式搬送装置を有し、この搬送装置の
途中に軌条長さ分の冷却帯を複数並列的に配置したもの
で、正立状態の複数本の軌条を積載式搬送装置により軌
条延伸方向と直角方向に搬送し、この搬送途中の複数本
の軌条を、冷却帯位置で停止且つ拘束・位置決めし、各
軌条の頭部及び足部を噴射ヘッダから冷却気体を噴射す
ることにより冷却するものである。

【０００４】しかし、この装置でも数列分の軌条を装置
内に搬入するタイムロスが多すぎ、上記のような大幅な
熱延能率ダウンは避けられない。本発明はこのような従
来の問題に鑑みなされたもので、非冷却所要時間を最小
限に抑えることができる軌条熱処理装置を提供しようと
するものである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】このような目的を達成す
るため、本発明の軌条熱処理装置は、熱延後の軌条の全
長を同時に冷却できる冷却装置と、軌条をその延伸方向
に搬送する装置であって、前記冷却装置の両側に冷却装
置と平行に配される軌条搬入装置および軌条搬出装置
と、軌条を軌条搬入装置から冷却装置に転回させながら
搬入する転回・搬入装置と、軌条を冷却装置から軌条搬
出装置に転回させながら搬出する転回・搬出装置とから
なることをその特徴とする。

【０００６】

【作用】本発明装置の作用を図１に基づき説明する。熱
延された軌条Ａ₁は軌条搬入装置２ａによりその延伸方
向で搬送され、図１の（ａ）の実線で示すように、横倒
状態で冷却装置１の側方に搬入される。次いで軌条Ａ₁
は、同図の仮想線で示すように転回・搬入装置３ａによ
り正立状態に転回されつつ、冷却装置１内に搬入され
る。冷却装置１内に正立状態で搬入された軌条Ａ₁は、
図１の（ｂ）に示すように足部が軌条足部支持・拘束装
置４で拘束されるとともに、冷媒噴射ヘッダー５がセッ
ト（軌条頭頂部冷却用および軌条頭側部冷却用の冷媒噴
射ヘッダーの下降）され、この冷媒噴射ヘッダー５と軌
条足裏部冷却用の冷媒噴射ヘッダー５´とにより９０秒
〜１５０秒間程度冷却される。

【０００７】この軌条Ａ₁の冷却が終了するまでの間
に、図１の（ｃ）に示すように次冷却軌条Ａ₂が軌条搬
入装置２ａで搬入され、冷却装置１の側方に待機してい
る。軌条Ａ₁の冷却終了後、図１の（ｄ）に示すように
冷媒噴射ヘッダー５が外される（軌条頭頂部冷却用と軌
条頭側部冷却用の冷媒噴射ヘッダーの上昇）とともに軌
条足部支持・拘束装置４による拘束が解除され、しかる
後、軌条Ａ₁は転回・搬出装置３ｂにより横倒状態に転
回されつつ軌条搬出装置２ｂ側に搬出され、これとほぼ
同時に、軌条搬入装置２ａ上に待機していた軌条Ａ₂が
転回・搬入装置３ａにより横倒状態から正立状態に転回
されつつ冷却装置４内に搬入され、軌条Ａ₂の冷却が行
われる。以上のサイクルにより軌条Ａの冷却とその搬出
入が順次行われる。

【０００８】図１０は、本発明装置による軌条冷却のタ
イムサイクルを、比較例の装置、すなわち冷却装置に対
する軌条の搬出入を片側の搬送装置および転回・搬送装
置（図１の例で言えば、軌条搬入装置２ａと転回・搬入
装置３ａ）のみで行う装置と比較して示したもので、こ
れによれば、比較例の装置の冷却ピッチをｔｐ、本発明
装置の冷却ピッチをｔ´ｐとした場合、比較例の装置で
はｔｐ＝２×（ｔｍ＋ｔｓ）＋ｔｃであるのに対し、本
発明装置ではｔ´ｐ＝ｔｍ＋ｔｓ＋（ｔｃ−ｔｍ）＝ｔ
ｓ＋ｔｃであり、したがって、本発明装置の冷却ピッチ
は比較例の装置の冷却ピッチに対して以下の（ｔｐ−ｔ
´ｐ）だけ時間が短縮されることになる。ｔｐ−ｔ´ｐ＝｛２×（ｔｍ＋ｔｓ）＋ｔｃ｝−（ｔｓ
＋ｔｃ）＝２ｔｍ＋ｔｓ

【０００９】

【実施例】図２ないし図４は本発明装置の一実施例を示
すものである。本発明装置は、熱延後の軌条の全長を同
時に冷却できる冷却装置１と、この冷却装置１の両側に
これと平行に配される軌条搬入装置２ａおよび軌条搬出
装置２ｂと、軌条を軌条搬入装置２ａから冷却装置１に
転回させながら搬入する転回・搬入装置３ａと、軌条を
冷却装置１から軌条搬出装置２ｂに転回させながら搬出
する転回・搬出装置３ｂとから構成されている。

【００１０】前記冷却装置１は、上下昇降可能な軌条頭
頂部冷却用および軌条頭側部冷却用の各冷媒噴射ヘッダ
ー５ａおよび５ｂと、装置の長手方向で適宜間隔をおい
て設けられる複数の軌条足部支持・拘束装置４と、この
装置による軌条支持位置の下方に配される軌条足裏部冷
却用の冷媒噴射ヘッダー５ｃ等から構成されている。前
記各冷媒噴射ヘッダー５ａ，５ｂ，５ｃはそれぞれ冷媒
噴射ノズルを備えている。

【００１１】冷却装置１の上部には架台１６が設けら
れ、この架台１６に昇降装置１７（シリンダ装置）を介
して昇降枠１８が上下昇降可能に保持されている。前記
軌条頭頂部冷却用および軌条頭側部冷却用の各冷媒噴射
ヘッダー５ａおよび５ｂは、前記昇降枠１８に取付け固
定されている。

【００１２】前記軌条足部支持・拘束装置４は、軌条足
部の両側部を挾持する一対の爪１５を有している。この
軌条足部支持・拘束装置４は、装置長手方向の４箇所
（通常、１．５〜５ｍ程度の間隔）に配置されるととも
に、装置下部に配置された支持枠１９に固定されてい
る。この支持枠１９は後述するオシレーション機構６を
構成するもので、基台２２上を転動する走行ローラ２１
により装置長手方向で進退できるように構成されてい
る。前記軌条足裏部冷却用の冷媒噴射ヘッダー５ｃは、
軌条足部支持・拘束装置４による軌条支持位置の下方に
配置され、各転回・搬入装置３ａおよび転回・搬出装置
３ｂの配置部において不連続部を有している。

【００１３】前記軌条搬入装置２ａおよび軌条搬出装置
２ｂは、軌条をその延伸方向に搬送する装置であって、
前記冷却装置１の両側にこれと平行に配されている。こ
れら軌条搬入装置２ａおよび軌条搬出装置２ｂは、それ
ぞれ複数のテーブルローラ２３を有している。前記転回
・搬入装置３ａおよび転回・搬入装置３ｂは、軌条を保
持すべき断面Ｌ字状の受面７０を備えた保持体７を有し
ており、本実施例では軌条搬入装置２ａと冷却装置１
間、軌条搬出装置２ｂと冷却装置１間のそれぞれ３ヵ所
に適当な間隔をおいて設けられている。

【００１４】図４は転回・搬入装置３ａと転回・搬出装
置３ｂの具体的な構造を示すもので、各装置は、リフタ
ー９により昇降自在な昇降台８と、この昇降台８に対し
て軌条搬入装置２ａまたは軌条搬出装置２ｂと冷却装置
２間で移動可能に設けられた台車１０と、この台車１０
を駆動させるためのシリンダ装置１２と、前記台車１０
の先端部に回動可能に枢着１４された前記保持体７と、
この保持体７を回動駆動させるシリンダ装置１３とから
構成されている。なお、図において１１は前記台車の走
行ローラ、１２０は前記シリンダ装置１２の作動ロッ
ド、１３０は前記シリンダ装置１３の作動ロッドを示し
ている。

【００１５】このような装置によれば、保持体７の受面
７０により軌条を保持した状態で台車１０を移動させる
ことにより軌条の搬送が可能であり、また、シリンダ装
置１３を作動させ保持体７を略９０°回動させることに
より、受面７０に保持された軌条を略９０°、すなわち
正立状態と横倒状態間で自在に転回させることができ
る。前記保持体７は、テーブルローラ２３や軌条足部支
持・拘束装置４との干渉を避けるため、リフター９によ
る昇降台８の昇降と台車１０の移動とにより、図２中の
破線ｘで示される軌跡に沿って移動し、軌条の搬出入を
行う。

【００１６】また、本実施例では前記軌条足部支持・拘
束装置４を軌条長手方向にオシレーションさせるための
オシレーション機構６を有している。特公平１−１３０
１２号公報に示されるような従来の熱処理装置では、積
載式搬送装置であるトランスファ等により軌条足裏部の
一部が常にカバーされるため、この部分に冷却用の気体
が当らず、所定の冷却速度が得られないという問題があ
る。そして、このような冷却速度の小さい部分が生じる
結果、軌条足裏部の品質が不均一化してしまうという欠
点があった。

【００１７】このため本実施例では、軌条足部支持・拘
束装置４をオシレーション機構６により軌条長手方向に
オシレーション（往復移動）させ、軌条足裏部を均一な
冷却速度で冷却し、軌条足部長手方向の均一な品質を確
保することができるようにしたものである。前記オシレ
ーション機構６は、装置長手方向進退可能な前記支持枠
１９と、作動ロッドが支持枠１９の一端側に連結された
シリンダ装置２０とからなり、シリンダ装置２０により
支持枠１９を装置長手方向で往復動させ、前記軌条足部
支持・拘束装置４を軌条長手方向にオシレーションさせ
ることができるようにしている。

【００１８】なお、この実施例は軌条を拘束する軌条足
部支持・拘束装置４を軌条長手方向にオシレーションさ
せる構造としたが、場合によっては軌条足裏部冷却用の
冷媒噴射ヘッダー５ｃを軌条長手方向にオシレーション
させるような構造としてもよい。その他図面において、
２４は各冷媒噴射ヘッダーに空気等の冷媒を供給するた
めの供給管、２５はこれら供給管に設けられる流量調整
弁、２９は前記各供給管２４が冷媒の供給を受ける冷媒
導管である。なお、冷媒噴射ヘッダー５ａ，５ｂの各供
給管２４は、これら冷媒噴射ヘッダーの昇降を可能とす
るため、その途中に伸縮管部或いは可撓管部（図示せ
ず）を有している。

【００１９】また、上記実施例では、軌条頭頂部冷却用
の冷媒噴射ヘッダー５ａと軌条頭側部冷却用の冷媒噴射
ヘッダー５ｂを昇降枠１８を介して一体的に昇降させる
ようにしているが、場合によっては、両冷媒噴射ヘッダ
ーを別々の昇降枠に取付け、それぞれ別個に昇降させ得
るような構造とすることも可能である。

【００２０】また、図５および図６は軌条足部支持・拘
束装置４の好ましい実施例を示すもので、爪１５が当接
する軌条足部の被拘束部分の冷却を確保するため、爪１
５の内側に冷媒を供給できるような構造としたものであ
る。すなわち、軌条足部を拘束する爪１５の部分には、
爪１５の軌条当接面１５１に開口する複数の冷媒供給孔
３０が形成され、さらに、爪１５の前記軌条当接面１５
１には、前記各冷媒供給孔３０から複数方向に延びる溝
３１が形成されている。この実施例では、軌条当接面１
５１に溝３１が格子状に形成され、各溝３１の交差部に
冷媒供給孔３０の開口が位置している。そして、各冷媒
供給孔３０には図示しない供給管を通じて冷媒が供給さ
れ、この冷媒は溝３１に沿って流れることにより、爪１
５が当接する軌条足部の被拘束部を冷却する。

【００２１】次に、本発明装置による軌条の冷却処理例
を図２ないし図４に示す装置を例に説明する。図７ない
し図９は、図２ないし図４に示される装置による軌条冷
却処理の手順を段階的に示したものである。

【００２２】図７の（ａ）は、軌条搬入装置２ａにより
軌条Ａ₁が圧延ラインから搬送されてきた状態を示して
いる。この状態から図７の（ｂ），（ｃ）に示すように
転回・搬入装置３ａの保持体７を横倒状態にある軌条Ａ
₁の下部に移動させ、これを上方に持ち上げるととも
に、冷却装置１方向に搬送する。図７の（ｄ）に示され
るように、この搬送途中において保持体７を約９０°回
動させ、軌条Ａ₁を正立状態に転回させる。図８の
（ｅ）および（ｆ）に示されるように軌条Ａ₁を冷媒噴
射ヘッダー５ｃの真上まで搬送し、次いで軌条支持位置
まで下降させる。この状態で、図８の（ｇ）に示される
ように軌条足部支持・拘束装置４の開放状態にあった爪
１５を作動させ、この爪１５により軌条足部の両側部を
支持、拘束する。

【００２３】次いで図８の（ｈ）に示されるように、保
持体７を冷却装置外方に退避させるとともに、昇降装置
１７により軌条頭頂部冷却用および軌条頭側部冷却用の
冷媒噴射ヘッダー５ａおよび５ｂを下降させ、冷却処理
位置に位置させる。この状態で各冷媒噴射ヘッダー５
ａ，５ｂおよび５ｃのノズルから空気等の冷媒を軌条Ａ
₁の各部に噴射し、軌条Ａ₁の冷却処理を行う。この冷却
処理は通常９０秒〜１５０秒間程度行われる。この軌条
Ａ₁の冷却が終了するまでの間に、図９の（ｉ）に示す
ように次冷却軌条Ａ₂が軌条搬入装置２ａで搬入され、
冷却装置１の側方に待機している。

【００２４】軌条Ａ₁の冷却終了後、図９の（ｊ）およ
び（ｋ）に示すように冷媒噴射ヘッダー５ａ，５ｂが上
昇するとともに、軌条足部支持・拘束装置４による軌条
の拘束が解かれ、軌条Ａ₁が転回・搬出装置３ｂにより
横倒状態に転回されつつ軌条搬出装置２ｂ側に搬出さ
れ、これと同期して、軌条搬入装置２ａ上に待機してい
る軌条Ａ₂が転回・搬入装置３ａにより横倒状態から正
立状態に転回されつつ冷却装置４内に搬入され、次の冷
却が行われる。以上のサイクルにより軌条Ａの冷却とそ
の搬出入が順次行われる。

【００２５】なお、本実施例の装置では、軌条の冷却
中、シリンダ装置２０により支持枠１９を軌条長手方向
で往復動させることにより、軌条足部支持・拘束装置４
およびこれに拘束された軌条Ａをその長手方向でオシレ
ーションさせる。このようなオシレーションにより、図
１１に示されるような軌条足裏部全体を均一な冷却速度
で冷却することができる。

【００２６】すなわち、冷却により付与される軌条硬度
の軌条長手方向における品質むらについて考察すると、
図１１に示すように軌条足裏部冷却用の冷媒噴射ヘッダ
ー５ｃ（５ａは軌条頭頂部冷却用の冷媒噴射ヘッダー）
の不連続部が距離ａ分だけある場合、従来装置ではヘッ
ダーにより冷却される部分と冷却されない部分とが軌条
Ａの長手方向に混在し、冷却により硬度が高い部分と低
い部分が存在し、これが品質むらとなる。これに対して
本実施例の装置では、図１１に示すように軌条Ａ（或い
は冷媒噴射ヘッダー５ｃ）を長手方向に一定距離ｂだけ
オシレーションさせながら冷却するため、冷媒噴射ヘッ
ダー５ｃの不連続部があっても軌条全長に均一に冷媒が
当り、軌条長手方向の品質むらが生じることを回避でき
る。

【００２７】実際に、圧延を終えオーステナイト域温度
の熱を保有する５０Ｎ軌条（Ｃ：０．７７ｗｔ％，Ｓ
ｉ：０．２５ｗｔ％，Ｍｎ：０．８９ｗｔ％，Ｐ：０．
０１７ｗｔ％，Ｓ：０．００７ｗｔ％）を、図１１のよ
うに冷媒噴射ヘッダーの不連続部が存在する状態にて冷
却した場合の足裏部の硬度は、近似的に次の関係式にて
表すことができる。ＨＶ（ｈ）≒０．５×ｔ＋ＨＶ（ｎ）ｔ＝Ｔ×（１−ａ／ｂ）但し、ＨＶ（ｈ）：冷媒噴射ヘッダー不連続部のＨＶ硬
度ＨＶ（ｎ）：無冷却（自然冷却）による軌条のＨＶ硬度ｔ：冷媒噴射ヘッダー不連続部の冷却時間Ｔ：冷媒噴射ヘッダー連続部の冷却時間ａ：冷媒噴射ヘッダー不連続部の長さｂ：オシレーションの長さ

【００２８】これによれば、冷媒噴射ヘッダーの不連続
部の長さａ：２００ｍｍ、冷却時間Ｔ：１２０秒の時、
オシレーションなしの場合、冷媒噴射ヘッダーの連続部
と不連続部ではＨＶ６０の硬度差が発生するが、オシレ
ーションを例えばｂ：１０００ｍｍで行うことにより、
冷媒噴射ヘッダーの連続部と不連続部の硬度差をＨＶ１
２まで小さくすることが可能である。

【００２９】なお、軌条頭部の熱処理に必要な所定の冷
却速度の設定は、軌条頭部と各冷媒噴射ヘッダー５ａ，
５ｂとの間隔、および各冷媒噴射ヘッダーから噴射され
る冷媒量の調整により行われる。軌条頭部と各冷媒噴射
ヘッダーとの間隔は、昇降枠１８の高さ調整等により行
い、また、冷媒噴射量の調整は各供給管２４に設けられ
た流量調整弁２５で行う。また、軌条足裏部冷却用の冷
媒噴射ヘッダー５ｃについても、供給管２４の流量調整
弁２５により冷媒噴射量の調整がなされる。軌条足裏部
の冷却は、軌条の曲り量を最小にするため、軌条頭部冷
却とのバランスを考慮してなされる。また、軌条の冷却
中、軌条上方に設けられた温度検出器（図示せず）によ
り軌条頭頂部の温度が検出され、この温度検出に基づき
所定の温度まで冷却した時点で流量調整弁２５を閉じて
冷却を停止する。

【００３０】

【発明の効果】以上述べたように本発明装置によれば、
冷却装置での軌条の冷却中、次冷却軌条が冷却装置装入
位置に待機し、既冷却軌条の冷却装置からの搬出と、次
冷却軌条の冷却装置への搬入とをほぼ同時に行うことが
できるため、非冷却ロスタイムが短縮された効率的な熱
処理を行うことができ、従来のような熱処理装置の処理
能力不足による熱延能率の低下を極力抑えることができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明装置の基本構成とその使用状態を示す説
明図

【図２】本発明装置の一実施例を示す正面図

【図３】図１に示す装置の平面図

【図４】図２および図３の本発明装置における転回・搬
入装置および転回・搬出装置の詳細を示す側面図

【図５】軌条足部支持・拘束装置の好ましい実施例であ
って、爪で軌条足部を拘束した状態を示す部分側面図

【図６】図５のＶＩーＶＩ線に沿う矢視図

【図７】本発明装置による軌条冷却処理の手順を段階的
に示す説明図

【図８】本発明装置による軌条冷却処理の手順を段階的
に示す説明図

【図９】本発明装置による軌条冷却処理の手順を段階的
に示す説明図

【図１０】本発明装置による軌条冷却のタイムサイクル
を示す図面

【図１１】図２の装置によるオシレーションの範囲を示
す説明図

【符号の簡単な説明】

１…冷却装置、２ａ…軌条搬入装置、２ｂ…軌条搬出装
置、３ａ…転回・搬入装置、３ｂ…転回・搬出装置、４
…軌条足部支持・拘束装置、５、５´、５ａ、５ｂ、５
ｃ…冷媒噴射ヘッダー

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者酒井謙一東京都千代田区丸の内一丁目１番２号日本鋼管株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】熱延後の軌条の全長を同時に冷却できる
冷却装置と、軌条をその延伸方向に搬送する装置であっ
て、前記冷却装置の両側に冷却装置と平行に配される軌
条搬入装置および軌条搬出装置と、軌条を軌条搬入装置
から冷却装置に転回させながら搬入する転回・搬入装置
と、軌条を冷却装置から軌条搬出装置に転回させながら
搬出する転回・搬出装置とから構成される軌条熱処理装
置。