JPH064893B2

JPH064893B2 - 線材、棒鋼の冷却方法

Info

Publication number: JPH064893B2
Application number: JP1193585A
Authority: JP
Inventors: 晶大西; 道春播木
Original assignee: Sumitomo Metal Industries Ltd
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 1989-07-26
Filing date: 1989-07-26
Publication date: 1994-01-19
Anticipated expiration: 2009-01-19
Also published as: JPH0356623A

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明は、線材や棒鋼をオンラインで冷却する方法に関
するものである。

（従来の技術）線材・棒鋼の高品質化及びコスト低減を目的をして、熱
間圧延直後に急速冷却を行い、組織の微細化による強度
や靱性の向上を図っている。

また、上記目的に加え、更に生産性の向上を図るため、
粗圧延直後に急冷を行ってフェライトとオーステナイト
の二相域で仕上圧延を行い、焼鈍時間の半減化さらには
完全省略を行っている。

こうした冷却装置には均一冷却性、高冷却能が必要とさ
れるが、従来の冷却装置では、第９図に示すように、パ
イプ状の冷却管１１内面に多数のノズル１２が設けられ
た構造であり、この冷却管１１の内部を走行する材料に
冷却水が噴射され、冷却管１１の出口に設置されている
水切ノイズ１３によって走行方向と逆向きに噴射された
水と圧空により、材料表面に付着した冷却水が取り除か
れるようになっている。なお、第９図中１４は搬送ロー
ラを示す。

ところが、第９図に示すような冷却装置では次のような
問題がある。

急速冷却を行うためには大量の冷却水が必要である。

冷却装置出口における水切りが不十分で、復熱バラツ
キが大きくなって重大な品質バラツキが発生する。

冷却水量を多くすると冷却装置内を走行する線材や棒
鋼の搬送抵抗が大きくなる。

従って、その対策として次のような冷却装置が提案され
ている。

(1)第１０図に示すように、冷却ゾーン１５の内径を、
入口及び出口の径よりも大きくして、内面に設けられた
ノズル１２から材料に噴射された冷却水が冷却ゾーン１
５内を充満可能な如く成し、浸漬冷却により冷却能の向
上を図るもの。

(2)特開昭５９−２２６１２１号公報に開示されている
ように、出側の冷却ノズル内側（材料搬送方向と逆向
き）に向けて配置することにより該ノズルより噴射する
冷却水に水切り能力を持たせると共に、更に冷却装置の
中央部の上部に排水孔を設けて積極的に排水を行って冷
却装置出口からの流出水量を少なくし、水切り効果を高
めるもの。

(3)特開昭５３−１２７３１４号公報に開示されている
ように、材料に冷却媒体として水と空気の混合物を噴射
することにより搬送抵抗を低下させるもの。

（発明が解決しようとする課題）しかしながら上記した冷却装置にあってもまだ次のよう
な問題があった。

(1)冷却ゾーンの内径を、入口及び出口の径より大きく
し、冷却ゾーンの内部に冷却水を充満させて浸漬冷却を
行う場合、冷却装置の内部に空気が残留して冷却能の低
下、不均一冷却が発生する。更に従来のキリ穴ノズルや
スリットノズルでは、噴射された冷却水が充満した冷却
装置の内部を貫通する力や冷却水を攪拌する力が小さ
く、冷却能が低下する。

(2)出側冷却ノズルに水切り能力をもたせても、十分に
排水を行わないと、走行する材料に引張られて出口より
乗り水となって材料の表面を走り、冷却ムラが発生す
る。

中央部下部に排水孔を設けた冷却装置も提案されている
が、冷却装置内冷却水の流れが下部に偏り、鋼材の上部
と下部で冷却ムラが発生する。

(3)冷却媒体として冷却水と空気の混合物を使用した場
合には、空気の残留により、冷却能の低下が大きく、品
質向上、生産性向上が十分ではない。

本発明は上記した問題点を解決すべく成されたものであ
り、冷却能力の向上、均一冷却性の向上、冷却装置出口
における水切り性能の向上、及びそれに起因する諸問題
を解決できる冷却方法を提供することを目的としてい
る。

（課題を解決するための手段）上記目的を達成するために本発明の冷却方法は、走行す
る高温状態の線材・棒鋼をオンラインで冷熱する方法に
おいて、入口・中間・出口の三つのゾーンで形成すると
共に、中間ゾーンには対向する位置に排水量の調整可能
な排水管を２個以上設け、入口及び出口ゾーンには給水
量の調整可能なノズルを円周方向及び線材・棒鋼の走行
方向に多数配設した管状冷却装置を用い、前記入口ゾー
ンでの冷却を高圧・高水量で、一方前記出口ゾーンでの
冷却は流量を絞って行うと共に、これら総冷却水量に合
わせて前記した各排出管からの流出流量を均一とすべく
調整することとしているのである。

すなわち、本発明に係る冷却方法は中間ゾーンの対向す
る位置に流量調整可能な２個以上の排水管を設けた装置
を用いたため、総冷却水量に合わせて各排水管からの排
出流量を均一化することにより、冷却装置内の流れも上
下・左右に均一化し、線材、棒鋼を円周方向に均一に冷
却できる。

また、総冷却水量に合わせて使用する排水管の数及び排
出流量を調整することにより、冷却装置内の空気がすば
やく抜ける。

また、出口側では線材、棒鋼表面温度が500℃以下まで
下っているため、低圧でも熱伝達率が高く強冷却が可能
であるので、入口冷却ゾーンでは高圧、高水量で強冷却
を行い、出口冷却ゾーンでは流量を絞ることにより効率
よく強冷却が行なえる。さらに、こうすることにより出
口からの冷却水の流出量を絞り、流出圧を低下させるこ
とができるので、線材、棒鋼への水乗りがほとんどなく
なり、水切り効率を大幅に向上できる。

また、入口、出口の冷却ゾーンに設ける多数のノズル
に、本出願人が先に実願昭６３−３２１１６号明細書で
提案したノズルを採用すれば更に大幅に冷却能力が向上
する。

（作用）本発明冷却方法に用いる装置の入口冷却ゾーンでは、高
水量密度で、搬送されて来た線材、棒鋼を急速冷却す
る。また、本発明では、総冷却水量に合わせて、排水管
の流量調整弁を調整し、各排水管より均一流量で排出す
るので、冷却装置内に残留していた空気は容易に、完全
に流出させられる。また冷却ゾーン内面に設けられた多
数の冷却ノズルより噴出された冷却水は、上下左右均一
な流れを形成し、中間ゾーンの排水管から流出する。従
って線材、棒鋼は円周方向に均一に冷却される。

入口冷却ゾーンでは、膜沸騰状態なので蒸気膜を破るだ
けの水圧が必要だから高水量密度強冷却が行われるが、
出口冷却ゾーンでは、被冷却材である線材、棒鋼の表面
温度が下がっているため、その表面は核沸騰状態なの
で、低水量密度でも、大きな熱伝達率（5000kcal/m²・
ｈ・℃）が与えられ、強冷却が可能である。従って、出
口冷却ゾーンの給水量を入口冷却ゾーンよりかなり小さ
く絞って冷却を行うことで、冷却出口より流出し、走行
中の線材、棒鋼に付着し、冷却ムラ発生原因となる冷却
水流出量を低下させることができる。またこれは、線
材、棒鋼の径、材質、速度、水温、目標冷却停止温度に
よって給水量、排水量は電磁流量バルブ等流量調整機構
により制御する必要がある。

さらに、入口及び出口の冷却ゾーンに設置するノズルに
本出願人が実願昭６３−３２１１６号明細書で提案した
ノズルを採用すればキリ穴ノズルやスリットノズルに比
べて大きな冷却能力が得られ、また、２〜３mmのスリッ
トノズルや、フルコーンノズル（異物通過径約５mm）に
比べてノズル径が大きいためノズルつまりが少なく（同
じ水量密度を得るノズルで約７mm）、有利である。

（実施例）以下本発明を第１図〜第３図に示す実施例図面及び第４
図〜第８図に示す実験結果を示す図面に基づいて説明す
る。

第１図は本発明方法に用いる第１の装置の一実施例を断
面で示す概略説明図、第２図は同じく第２の装置の一実
施例を断面で示す概略説明図、第３図は第２図のIII−I
II断面図である。

これら図面において、１は本発明方法に用いる管状冷却
装置であり、軸方向に入口・中間・出口の三つのゾーン
２〜４を形成している。

このうち中間ゾーン３には、対向する位置に例えば４つ
の排水管５を設け、入口ゾーン２及び出口ゾーン４に多
数設けられたノズル６から例えば線材７に向けて噴射さ
れ、該線材７に付着して流出する水を少なくして水切り
効率を向上させるとともに、線材７を冷却した後の排水
を排水管５から効率よく排出できるようになっている。
そして、前記排水管５には夫々排出量を調整可能なよう
に流量調整弁８が介設されている。

また入口ゾーン２及び出口ゾーン４に設けられた多数の
ノズル６に冷却水を供給する給水管９にも前記排水管５
と同様流量調整可能な弁１０が介設され、ノズル６から
の冷却水の噴射量を調整できるようになっている。

ところで、第１図に示す実施例では、冷却装置１の入口
及び出口と入口・中間・出口の三つのゾーン２〜４の内
径は同一であるが、出口が長くなっている。これは通水
抵抗を増加させ、冷却装置出口より冷却水が流出し、線
材表面での冷却ムラの発生を防止するためである。ま
た、第２図に示す実施例では、入口・中間・出口の三つ
のゾーン２〜４の内径を入口及び出口の径より大径とな
し、内部に冷却水を充満させて浸漬強攪拌冷却により冷
却速度を向上させるようになっている。

また、第１図及び第２図に示す実施例では入口及び出口
のゾーン２、４に設置されたノズル６の向きを、夫々そ
の噴射角が中間ゾーン３に向かうようになされている。

そして、第２図に示す実施例では、入口及び出口のゾー
ン２、４のうち、入口及び出口側のノズル６を本出願人
が実願昭６３−３２１１６号明細書で提案したノズル
６′とし、中間ゾーン３側のノズル６をキリ穴ノズルと
している。

次にかかる上記した構成の冷却装置１を用いて本発明方
法により線材を冷却する方法について説明する。

線材は図面における左側より搬入され、入口冷却ゾーン
２で、進行方向に向かう（内向き）多数のノズル６′と
キリ穴ノズル６から噴出される冷却水により強冷却され
る。中間ゾーン３では浸漬強攪拌冷却され、さらに出口
冷却ゾーン４では、進行方向とは反対向きの（内向き）
多数のノズル６′とキリ穴ノズル６から噴出される冷却
水により冷却される。

このようにして強冷却された線材は図面の右側の出口よ
り搬出されるが、この時多少の冷却水が表面に付着して
流出して来る。しかし、出口冷却ゾーン４に設置したノ
ズル６、６′が内側を向いており、かつ出口冷却ゾーン
４の給水量は少ないので（約65％程度）、少しの水切り
補助ノズル（図示せず。一般的な水ジェエットや圧空ノ
ズル）で十分水切り可能となっている。

また、本発明方法では上下左右に設けた４本の排水管よ
り冷却水を均一に流出するため、2.5kg/cm²の水圧の場
合、下記表のケースｂのように下側排水管５の流量調整
弁８を約10°絞り込んだ。なお、下記表のケースａ〜ｃ
に示す流量調整弁８の開度の場合の排水量を第４図に示
す。

この時出入口の径約50mmに対して、入口及び出口の冷却
ゾーン２、４の内径は約90mmと大きくする事で内部に冷
却水が充満し、冷却能が向上した。さらに多数のノズル
６の一部を本出願人が提案したノズル６′とする事で第
５図に示すように貫通力が増大し、さらに第６図に示す
ように冷却能が大幅に向上した。

また冷却ゾーン２、４の内面に取付けた多数のノズル
６、６′は、冷却能を下げずに排気効率、水切り効率を
上げるため、夫々約45°に内側へ傾けた。

実機において上記した構成の冷却装置を用いて本発明方
法を実施した結果、第７図及び第８図に示すように、水
切り効率が改善され、圧空コストの低下、又冷却水の有
効活用ができるようになった。そして、均一強冷却が可
能となり、鋼材の品質不良、形状不良等が大幅に減少し
た。

（発明の効果）以上説明したように、本発明によって棒鋼・線材の均一
・強冷却が可能となり、品質向上、生産性向上が可能と
なった。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の方法に用いる第１の装置の一実施例を
断面で示す概略説明図、第２図は同じく第２の装置の一
実施例を断面で示す概略説明図、第３図は第２図のIII
−III断面図、第４図は各流量調整弁の開度を変えたと
きの排出量を示す図、第５図は各種ノズルの衝突圧と流
水量の関係を示す図、第６図は各種ノズルの平均熱伝達
率と鋼材温度の関係を示す図、第７図の本発明方法に用
いる装置と従来装置を用いた場合の圧空使用率及び冷却
水使用率を示す図、第８図は同じ不良品発生率を示す
図、第９図及び第１０図は従来の冷却装置の説明図であ
る。１は冷却装置、２は入口ゾーン、３は中間ゾーン、４は
出口ゾーン、５は排水管、６、６′はノズル、７は線
材、８は流量調整弁、９は給水管、１０は弁。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】走行する高温状態の線材・棒鋼をオンライ
ンで冷却する方法において、入口・中間・出口の三つの
ゾーンで形成すると共に、中間ゾーンには対向する位置
に排水量の調整可能な排水管を２個以上設け、入口及び
出口ゾーンには給水量の調整可能なノズルを円周方向及
び線材・棒鋼の走行方向に多数配設した管状冷却装置を
用い、前記入口ゾーンでの冷却を高圧・高水量で、一方
前記出口ゾーンでの冷却は流量を絞って行うと共に、こ
れら総冷却水量に合わせて前記した各排出管からの流出
流量を均一とすべく調整することを特徴とする線材・棒
鋼の冷却方法。