JPS6345450B2 - - Google Patents
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- Publication number
- JPS6345450B2 JPS6345450B2 JP24286685A JP24286685A JPS6345450B2 JP S6345450 B2 JPS6345450 B2 JP S6345450B2 JP 24286685 A JP24286685 A JP 24286685A JP 24286685 A JP24286685 A JP 24286685A JP S6345450 B2 JPS6345450 B2 JP S6345450B2
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- rod
- cooling
- wire
- cooling water
- water
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Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C21—METALLURGY OF IRON
- C21D—MODIFYING 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
- C21D8/00—Modifying the physical properties of ferrous metals or ferrous alloys by deformation combined with, or followed by, heat treatment
- C21D8/06—Modifying the physical properties of ferrous metals or ferrous alloys by deformation combined with, or followed by, heat treatment during manufacturing of rods or wires
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
- B21B—ROLLING OF METAL
- B21B45/00—Devices for surface or other treatment of work, specially combined with or arranged in, or specially adapted for use in connection with, metal-rolling mills
- B21B45/02—Devices for surface or other treatment of work, specially combined with or arranged in, or specially adapted for use in connection with, metal-rolling mills for lubricating, cooling, or cleaning
- B21B45/0203—Cooling
- B21B45/0209—Cooling devices, e.g. using gaseous coolants
- B21B45/0215—Cooling devices, e.g. using gaseous coolants using liquid coolants, e.g. for sections, for tubes
- B21B45/0224—Cooling devices, e.g. using gaseous coolants using liquid coolants, e.g. for sections, for tubes for wire, rods, rounds, bars
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C21—METALLURGY OF IRON
- C21D—MODIFYING 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
- C21D9/00—Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor
- C21D9/52—Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor for wires; for strips ; for rods of unlimited length
- C21D9/54—Furnaces for treating strips or wire
- C21D9/56—Continuous furnaces for strip or wire
- C21D9/573—Continuous furnaces for strip or wire with cooling
- C21D9/5732—Continuous furnaces for strip or wire with cooling of wires; of rods
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
- B21B—ROLLING OF METAL
- B21B37/00—Control devices or methods specially adapted for metal-rolling mills or the work produced thereby
- B21B37/74—Temperature control, e.g. by cooling or heating the rolls or the product
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- Materials Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Heat Treatment Of Strip Materials And Filament Materials (AREA)
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の冷却方法に関する。
（従来の技術）
棒線鋼材の直接表層部組織改善（表面焼入）
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Ar1変態温度以上からベイナイト
変態温度以下まで、望ましくは、Ar3変態温度以
上からマルテンサイト変態温度以下まで冷却パタ
ーンを制御（急冷）する。すなわち、棒線材表面
の熱伝達率を大きくして棒線材の半径方向熱伝導
率が律速となるように冷却する。
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Ar1変態温度以上からベイナイト
変態温度以下まで、望ましくは、Ar3変態温度以
上からマルテンサイト変態温度以下まで冷却パタ
ーンを制御（急冷）する。すなわち、棒線材表面
の熱伝達率を大きくして棒線材の半径方向熱伝導
率が律速となるように冷却する。
ここで、熱伝導率律速とは、棒線材表面におけ
る熱伝導率αkcal／m2ｈ℃が大きくなると棒線材
半径方向の熱伝導（熱拡散）が追ついていけなく
なる状況をいい、数式であらわすと棒線材の熱伝
導率をλkcal／m2ｈ℃、棒線材の半径をｒとし
て、λ／ｒ＜αとなる状態をいう。
る熱伝導率αkcal／m2ｈ℃が大きくなると棒線材
半径方向の熱伝導（熱拡散）が追ついていけなく
なる状況をいい、数式であらわすと棒線材の熱伝
導率をλkcal／m2ｈ℃、棒線材の半径をｒとし
て、λ／ｒ＜αとなる状態をいう。
熱伝導率律速となるよう急冷後、棒線材に高圧
空気を吹き付けて水切りする。大径の棒線材は水
切りに引き続いて水噴射冷却される。冷却された
棒線材は、水冷装置と冷却床あるいは巻取機との
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ことが知られている。
（特開昭49−134513号、特開昭51−90912号、特開
昭51−99619号） 水冷装置はタンデムに配置された複数の冷却ユ
ニツト（冷却箱）からなつている。各冷却箱は環
状の順噴射ノズルまたは逆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噴射す
る。また、冷却箱列の途中に上記水切り装置が配
置されている。
空気を吹き付けて水切りする。大径の棒線材は水
切りに引き続いて水噴射冷却される。冷却された
棒線材は、水冷装置と冷却床あるいは巻取機との
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ことが知られている。
（特開昭49−134513号、特開昭51−90912号、特開
昭51−99619号） 水冷装置はタンデムに配置された複数の冷却ユ
ニツト（冷却箱）からなつている。各冷却箱は環
状の順噴射ノズルまたは逆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噴射す
る。また、冷却箱列の途中に上記水切り装置が配
置されている。
（発明が解決しようとする問題点）
従来では、各冷却箱においてほぼ同一の大水量
密度で棒線材を冷却するように冷却水を供給して
いた。しかし、棒線材を圧延温度から急冷するた
めには大量の冷却水を棒線材に噴射しなければな
らないので、冷却途中で完全に水切りするには水
切り装置を連続して複数個設置しなければならな
かつた。したがつて、水切りにより復熱を助け、
所要の冷却速度に従つて棒線材を冷却するには冷
却ゾーンが長くなる欠点があつた。また、急冷開
始後、棒線材表面温度が低下しても大量の冷却水
を供給して熱伝達率を増加していたが、既に棒線
材の半径方向熱伝導率が律速となつている状態で
大量の冷却水を供給してもほとんど有効に使用さ
れない欠点があつた。
密度で棒線材を冷却するように冷却水を供給して
いた。しかし、棒線材を圧延温度から急冷するた
めには大量の冷却水を棒線材に噴射しなければな
らないので、冷却途中で完全に水切りするには水
切り装置を連続して複数個設置しなければならな
かつた。したがつて、水切りにより復熱を助け、
所要の冷却速度に従つて棒線材を冷却するには冷
却ゾーンが長くなる欠点があつた。また、急冷開
始後、棒線材表面温度が低下しても大量の冷却水
を供給して熱伝達率を増加していたが、既に棒線
材の半径方向熱伝導率が律速となつている状態で
大量の冷却水を供給してもほとんど有効に使用さ
れない欠点があつた。
（問題点を解決するための手段）
この発明の棒線材の冷却方法は、棒線材の半径
方向熱伝導率律速を保ちながら、棒線材表面温度
の低下にしたがつて熱伝達率が増加することを考
慮して、棒線材の進行に従つて冷却水量を減少し
ながら棒線材を冷却する。棒線材の進行に従つて
冷却水量を減少するには、上流側の冷却箱から順
次冷却水の供給量を少なくする。つぎに、水切り
位置で棒線材に冷却水を逆噴射し、引き続き空気
を吹き付けて水切りする。
方向熱伝導率律速を保ちながら、棒線材表面温度
の低下にしたがつて熱伝達率が増加することを考
慮して、棒線材の進行に従つて冷却水量を減少し
ながら棒線材を冷却する。棒線材の進行に従つて
冷却水量を減少するには、上流側の冷却箱から順
次冷却水の供給量を少なくする。つぎに、水切り
位置で棒線材に冷却水を逆噴射し、引き続き空気
を吹き付けて水切りする。
（作用）
棒線材の進行に従つて冷却水量は減少するの
で、水切り装置入側では棒線材に付着している冷
却水は従来法に比べて少い。また、棒線材に冷却
水を逆噴射することにより冷却水は上流側に向か
い、冷却水が棒線材に付着して空気吹付け位置に
持ち込まれるのが防がれる。したがつて、空気吹
付けにより除去する冷却水は少量となり、十分に
水切りされる。また、棒線材表面における熱伝達
率は冷却水量を減少させるので従来より低下する
が、棒線材半径方向の熱伝導率律速下で冷却する
に必要な熱伝達率２×104kcal／m2ｈ℃以上は確
保されるので、棒線材の表層部の組織改善にはほ
とんど影響をおよぼさない。
で、水切り装置入側では棒線材に付着している冷
却水は従来法に比べて少い。また、棒線材に冷却
水を逆噴射することにより冷却水は上流側に向か
い、冷却水が棒線材に付着して空気吹付け位置に
持ち込まれるのが防がれる。したがつて、空気吹
付けにより除去する冷却水は少量となり、十分に
水切りされる。また、棒線材表面における熱伝達
率は冷却水量を減少させるので従来より低下する
が、棒線材半径方向の熱伝導率律速下で冷却する
に必要な熱伝達率２×104kcal／m2ｈ℃以上は確
保されるので、棒線材の表層部の組織改善にはほ
とんど影響をおよぼさない。
（実施例）
第１図はこの発明の方法を実施する冷却装置の
概略を示している。図面に示すように、仕上圧延
機１に続いて冷却装置３および巻取機２１が配置
されている。
概略を示している。図面に示すように、仕上圧延
機１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１は焼入ゾーン４と焼入れおよび復熱
の兼用ゾーン５とに分かれており、一列に並ぶ複
数の冷却箱７よりなつている。各冷却箱７は環状
の順噴射ノズルまたは逆噴射ノズル（いずれも図
示しない）を備えている。冷却箱７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
噴射され、冷却される。
の兼用ゾーン５とに分かれており、一列に並ぶ複
数の冷却箱７よりなつている。各冷却箱７は環状
の順噴射ノズルまたは逆噴射ノズル（いずれも図
示しない）を備えている。冷却箱７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
噴射され、冷却される。
冷却箱７列のほぼ中央、すなわち焼入ゾーン４
と焼入れおよび復熱兼用ゾーン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
気吹付け装置１３とからなつている。焼入ゾーン
４で冷却され、水切り装置１１に入つた棒線材Ｍ
は、まず冷却水逆噴射装置１２において棒線材Ｍ
に付着した冷却水が冷却水の逆噴射で吹き払われ
る。引き続き、空気吹付け装置１３において残留
付着水が高圧空気で吹き飛ばされる。
と焼入れおよび復熱兼用ゾーン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
気吹付け装置１３とからなつている。焼入ゾーン
４で冷却され、水切り装置１１に入つた棒線材Ｍ
は、まず冷却水逆噴射装置１２において棒線材Ｍ
に付着した冷却水が冷却水の逆噴射で吹き払われ
る。引き続き、空気吹付け装置１３において残留
付着水が高圧空気で吹き飛ばされる。
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。これら両
温度検出器１５，１７の測定結果に基づき、各冷
却箱７の供給する冷却水量を調節し、棒線材Ｍの
所要の冷却速度で冷却する。
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。これら両
温度検出器１５，１７の測定結果に基づき、各冷
却箱７の供給する冷却水量を調節し、棒線材Ｍの
所要の冷却速度で冷却する。
棒線材に冷却水を噴射すると、棒線材から冷却
水への熱伝達により棒線材は冷却されるが、この
場合の熱伝達による冷却は半径方向熱伝導率律速
である。したがつて、第２図に示すように表面温
度は冷却開始から急激に低下する。第２図に示す
例では、冷却開始から約0.7sec経過すると250℃
以下となる。また、棒線材表面における熱伝達率
は棒線材表面温度の関数で温度低下と共に大きく
なる。これは、冷却水の沸騰伝熱により棒線材が
冷却され、冷却中に膜沸騰伝熱から核沸騰伝熱に
変るからである。式(1)は棒線材表面温度Tsによ
る熱伝達率の影響係数ｋの一例を示している。
水への熱伝達により棒線材は冷却されるが、この
場合の熱伝達による冷却は半径方向熱伝導率律速
である。したがつて、第２図に示すように表面温
度は冷却開始から急激に低下する。第２図に示す
例では、冷却開始から約0.7sec経過すると250℃
以下となる。また、棒線材表面における熱伝達率
は棒線材表面温度の関数で温度低下と共に大きく
なる。これは、冷却水の沸騰伝熱により棒線材が
冷却され、冷却中に膜沸騰伝熱から核沸騰伝熱に
変るからである。式(1)は棒線材表面温度Tsによ
る熱伝達率の影響係数ｋの一例を示している。
影響係数ｋ＝exp（3.28−0.0049・Ts） ……(1)
式(1)から明らかなように、棒線材表面温度Ts
の低下に従い熱伝達率は指数関数的に大きくな
る。したがつて、棒線材温度の低下に従つて、す
なわち式(1)で得られた影響係数ｋに反比例して冷
却水量を低減しても、表面直接焼入冷却で必要と
される熱伝達率約20000kcal／m2ｈ℃を得ること
ができる。第３図は式(1)に基づき棒線材表面温度
Tsの低下に従つて冷却水量を低減した一例を示
している。第３図によれば、棒線材表面温度が
500℃のときの冷却水量は、800℃のときの冷却水
量の約1/5でよい。
の低下に従い熱伝達率は指数関数的に大きくな
る。したがつて、棒線材温度の低下に従つて、す
なわち式(1)で得られた影響係数ｋに反比例して冷
却水量を低減しても、表面直接焼入冷却で必要と
される熱伝達率約20000kcal／m2ｈ℃を得ること
ができる。第３図は式(1)に基づき棒線材表面温度
Tsの低下に従つて冷却水量を低減した一例を示
している。第３図によれば、棒線材表面温度が
500℃のときの冷却水量は、800℃のときの冷却水
量の約1/5でよい。
上記のことから、冷却装置の前段では大量の冷
却水を冷却箱に供給し、表面温度の低下に従い、
すなわち第３図の直線に従つて後段の冷却箱には
少量の冷却水を供給する。棒線材の表面温度が約
250℃以下となる冷却箱には、棒線材中心からの
熱伝導による表面復熱を抑える程度の水量で冷却
水を供給する。
却水を冷却箱に供給し、表面温度の低下に従い、
すなわち第３図の直線に従つて後段の冷却箱には
少量の冷却水を供給する。棒線材の表面温度が約
250℃以下となる冷却箱には、棒線材中心からの
熱伝導による表面復熱を抑える程度の水量で冷却
水を供給する。
上記のように順次冷却水量を少なくすると、水
切装置に導入される棒線材の水ぬれ縁長さは極端
に短かくなる。この結果、水切装置の負荷は小さ
くてすみ、十分に水切りすることができる。
切装置に導入される棒線材の水ぬれ縁長さは極端
に短かくなる。この結果、水切装置の負荷は小さ
くてすみ、十分に水切りすることができる。
なお、冷却水量（水量密度）が少なくなると、
棒線材周方向に均一に冷却水を供給するのが難し
くなるので、直接噴射水を棒線材に衝突させる方
式は好ましくない。したがつて、後段の冷却箱は
内管に旋回流れを有する冷却方式、浸漬冷却方
式、あるいはミスト冷却方式であることが望まし
い。
棒線材周方向に均一に冷却水を供給するのが難し
くなるので、直接噴射水を棒線材に衝突させる方
式は好ましくない。したがつて、後段の冷却箱は
内管に旋回流れを有する冷却方式、浸漬冷却方
式、あるいはミスト冷却方式であることが望まし
い。
（発明の効果）
冷却の途中で十分に水切りすることができるの
で、棒線材を所要の冷却速度に従つて高い精度で
冷却することができると共に冷却水量を減少させ
ることができる。
で、棒線材を所要の冷却速度に従つて高い精度で
冷却することができると共に冷却水量を減少させ
ることができる。
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図は棒線材の冷却曲線の一例を示す
線図、および第３図は棒線材の表面温度と冷却水
量低減比と関係を示す線図である。 １……仕上圧延機、３……冷却装置、７……冷
却箱、１１……水切り装置、１２……冷却水逆噴
射装置、１３……空気吹付け装置、２１……巻取
機。
概略図、第２図は棒線材の冷却曲線の一例を示す
線図、および第３図は棒線材の表面温度と冷却水
量低減比と関係を示す線図である。 １……仕上圧延機、３……冷却装置、７……冷
却箱、１１……水切り装置、１２……冷却水逆噴
射装置、１３……空気吹付け装置、２１……巻取
機。
Claims (1)
- １ 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Ar1変態温度以上からベイナイト
変態温度以下までの冷却パターンを制御し、大気
中で搬送しながら高温中心部からの熱伝導で表層
部を復熱して表層部の組織を改善する方法におい
て、棒線材の進行に従つて冷却水量を減少しなが
ら棒線材を冷却すること、および、棒線材に冷却
水を逆噴射し、引き続き空気を吹き付けて水切り
することを特徴とする鋼棒線材の冷却方法。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24286685A JPS62103324A (ja) | 1985-10-31 | 1985-10-31 | 鋼棒線材の冷却方法 |
| 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 |
| AU64661/86A AU587652B2 (en) | 1985-10-31 | 1986-10-31 | Method and apparatus for cooling rolled steels |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24286685A JPS62103324A (ja) | 1985-10-31 | 1985-10-31 | 鋼棒線材の冷却方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62103324A JPS62103324A (ja) | 1987-05-13 |
| JPS6345450B2 true JPS6345450B2 (ja) | 1988-09-09 |
Family
ID=17095412
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP24286685A Granted JPS62103324A (ja) | 1985-10-31 | 1985-10-31 | 鋼棒線材の冷却方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS62103324A (ja) |
-
1985
- 1985-10-31 JP JP24286685A patent/JPS62103324A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS62103324A (ja) | 1987-05-13 |
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