JPS6411089B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 発明の分野 この発明は、一般的に、所望の冶金特性を達成
するための、圧延動作に直ぐ続くロツド又はその
類似品のような高温の圧延鋼製品の冷却制御に関
し、特に、これらの製品を空冷する速度を増大す
るための改良された装置及び方法に関する。

従来技術の説明 高温圧延鋼ロツドの圧延動作の直後に空冷制御
を行なうことは約20年前に始まつた。この方法は
マクリーン（Mc Lean）他への米国特許第
3231432号に記載されている。この方法は、ロツ
ドを高温圧延し、その後それを直接巻きコンベア
上にリング状に拡げた状態に載せるものである。
この間その鋼の微細構造は、依然としてオーステ
ナイト粒が非常に一様で比較的小さい状態にあ
る。コンベアに沿つて移動している間、リングは
同素体（allotropic）変換により空冷される。こ
れにより空気または鉛のパテンテイングにより達
成される構造に充分等価な微細構造が生じてロツ
ドを続いて最終製品に更に熱処理をせずに、例え
ば引き抜きにより線材に処理することができる。

この処理をする以前の装置では、チエン型のコ
ンベアが使用された。しかしながら、チエン間に
位置づけた静止支持レールを越えて引きずられる
結果リングが引つ掻き傷を被る傾向があり、そし
て、これらのレールとの面接触が引き伸ばされて
冷却ムラが起こるため、チエン型のコンベアの使
用は結局中止され、大部分、例えば、ウイルソン
（Wilson）への米国特許第3930900号に示した型
のローラ・コンベアに代わつた。この特許では、
リングは駆動ローラの上を移送され、リングを通
して冷却空気を上方へ吹きつけるためにローラ間
に空気ノズルが配列されている。この種の装置で
処理されるロツドの大きさは一般的に直径が約５
ないし19mmであり、約７〜10インチの間の静水圧
で達成される代表的な冷却速度は第１図の曲線
X₁とX₂である。曲線X₁は部分的に重なるリング
が密に詰まつたコンベアの側面での冷却速度を表
し、これと比較されるコンベアの中央はリング密
度がより小さく冷却速度はより大で曲線X₂で表
される。曲線X₁，X₂間の隔りは特定サイズのロ
ツドの非一様冷却に対応する。ロツドのサイズが
増大すると冷却速度の減少が見られる。これはよ
り大きなロツド・サイズを特徴づける表面積対体
積の比の減少のためである。例えばAISI 1085の
ような高炭素鋼の場合、曲線X₁，X₂の冷却速度
は第２図の曲線Ｘにより描かれた平均引つ張り強
さを与える。従来の鉛パテンテイングで達成可能
な引つ張り強さを描く第２図の曲線Ｚに比較する
と、曲線Ｘにより描かれた結果はロツドの全ての
サイズに対し一様に低い。

冷却の一様性及び動作の融通性の改良は例えば
ジヤリル（Jalil）他への米国特許第4448401号に
示されているように、コンベア・ローラ下に直接
空冷ノズルを配置することにより達成された。し
かしながら、静止空気圧が実質的に増大され（こ
れにより、勿論、電力消費及び操作費用が増大さ
れる）なければ、これらの装置はリング冷却速度
を増大させ得ない。

冷却媒体として水を使用することにより冷却速
度の増大を達成する試みがなされた。例えばポー
ラス（Paulus）他の米国特許第4395022号を見る
と、水浴に浸すことにより、ロツドを含む高温圧
延鋼の製品を冷却するための装置が記載されてい
る。伝えられるところによると、水漬け冷却によ
り幾分冷却速度の加速が達成され多いロツド・サ
イズについて引つ張り力が改良されたと言うこと
である。しかしながら、一様な結果を得ることは
難しかつた。このことは、水浴から、汚れ、スケ
ール等にような汚染物質を継続的に除去する必要
により増大した問題である。水の化学的性質を最
適に維持することが難かしいためである。又実験
が水の噴射により行われたが、この場合も一様性
は得られないことが分かつた。

かくして、第１図の冷却曲線X₁，X₂と、この
結果生じる第２図の平均的引つ張り強さは、圧延
動作に直ぐ続く高温の圧延鋼ロツドを迅速に冷却
する為の現在の商業的に実施されている方法の特
性を示すと考えて良い。

これによりロツド生産者の側では次のような妥
協が必要になつた。詳述すると、約９mmに満たな
い大きさのロツド製造時に曲線Ｘの平均引つ張り
強さは、鉛のパテンテイング（曲線Ｚ）のような
オフライン方法により達成可能な平均引つ張り強
さよりは実質的に低いが、大部分の商業目的で容
認できると考えられていた。しかしながら、９mm
以上のロツド・サイズの製造の際、曲線Ｘの引つ
張り強度は容認できないと考えられる。従つて、
大部分の工場では、線を引き抜いてより小径にす
るか、合成要素を使用して鋼の硬化性を増すか、
または、オフラインの鉛または塩パテンテイング
による熱処理をしている。これらの代換え手段の
うちの第１のものは雑多な結果を生じ、そして、
第２、第３の代換え手段はトン当たりの価格を実
質的に増大させてしまう。

かくして、従来技術では、直径９mmから19mmま
でのより大きなロツド・サイズを処理する時、現
場の要求を満足させることができなかつた。

発明が解決しようとする問題点 本発明の主目的は、高温の圧延鋼ロツドよりな
る部分的に重なり、かつ、ずれたリングをロー
ラ・コンベア上で空冷する速度を実質的に増大
し、それにより、容認可能な高張力をより大きな
直径のロツドに加え得るようにするための方法及
び装置を提供することである。

問題点を解決するための手段、作用及び効果 本発明によれば、部分的に重畳してずれたリン
グがコンベア・ローラ上を移動する時、そのリン
グに連続的に加えられる空気流の分布を拡大し、
そして、これらの空気流の平均速度を増大するこ
とにより、ずれたリングがローラ・コンベア上で
空冷される速度が、増大できる。このことは、コ
ンベア・ローラに当たつて該ローラの軸方向両側
を上昇するように第１の冷却空気ジエツト流を上
方へ向けると共に、それらのコンベア・ローラの
間において第２冷却空気ジエツト流を上方へ向け
ることにより達成される。この第１と第２のジエ
ツト流はそれぞれ第１と第２の速度分布を有し、
これらの速度分布の各々はそれ自体の平均速度を
有している。この第１と第２の速度分布の一方は
他方に重畳されて第１または第２の速度分布のい
ずれかの平均速度に比較して実質的に高い平均速
度を有する合成速度分布を生じる。この合成速度
分布はリングの移動路より実質的に大なる長さに
わたつて延び、それにより、そのより高い平均速
度の空気流にリングを曝す時間を実質的に長くす
る。この結果、従来技術の空冷装置に比較して、
冷却速度が実質的に増大される。

実施例 第３図ないし第６図には、本発明によるコンベ
アが示されている。このコンベアはその両側壁１
２を貫通して延びる相互に離れたローラ１０を有
し、これらのローラは軸１４により側壁１２で回
転可能に支持されている。各ローラは従来のチエ
ン駆動部（図示せず）と係合した側方スプロケツ
ト１６を有している。ローラ１０は、第３図及び
第５図に矢印２０で示した方向に、互に部分的に
重なり、かつ、ずれた高温圧延鋼ロツドよりなる
リングを移動させるに適した移送面を形成する。

ローラ１０は高圧室２４の屋根を形成するデツ
キ２２の上に設けられている。高圧室２４は、例
えば、モータ駆動フアン（図示せず）のような従
来手段により冷却空気を供給される。第６図で最
もよく見られるように、デツキ２２は相互に離れ
たチヤンネル部材２６よりなる。これらのチヤン
ネル部材は相対向する半円筒形のスリーブ２８を
有し、これらのスリーブ間に回転可能なバー３０
が取り付けられている。スリーブ２８の外面とチ
ヤンネル部材の内面との間の空間は注型耐火材３
２で充填されている。チヤンネル部材２６どうし
の間の空間は第１のノズル３４を形成している。
これらのノズルはローラ１０直下の場所において
コンベアの幅方向に延びている。第１のノズル３
４は、高圧室２４から第１の冷却空気の第１のジ
エツト流を上方に向けて噴出しローラ１０に当
て、そして、このローラの周りを流れるように、
即ち該ローラの軸方向両側を上昇するようになつ
ている。バー３０は第２のノズル３６が設けら
れ、第２のノズル３６は第６図に実線で示した
「開放」位置で、ローラ１０間下方で、チヤンネ
ル部材の底面の“ウエブ”で下方スロツト３８と
連通している。開放位置にある時、ノズル３６は
高圧室からローラ１０間で上方へ第２の冷却空気
ジエツト流を噴出するようになつている。後に述
べる理由で、バー３０は一点鎖線３６^-で示した
「閉塞」位置へ回転可能に調節されるようにして
もよい。この調節は、例えば、高圧室２４の外部
に位置づけたクランク・アーム４０のような任意
の従来手段により行うことができる。

コンベア・カバー４２は例えば４４の点に回動
可能に取り付けられていて、第４図に実線で示し
た開放位置と、同図に破線で示した閉塞位置との
間でピストン・シリンダ・ユニツト４６より調節
されるようになつている。高速冷却動作モード
で、コンベア・カバー４２は開放位置に維持され
る。

第７Ａ図には、前述の米国特許第3930900号に
開示した種類の従来のノズル装置に関する空気ジ
エツト流の速度分布の速度分布曲線が示されてい
る。この速度分布は、ローラ１０どうしの間の空
間から上方へ延びる際だつた高速度突出部（高速
度領域）Paと、ローラ１０の上に存在する比較
的広く深い落ち込み部（低速度領域）Daにより
特徴づけられる。この速度分布は平均速度Vaを
与える。この速度面を横切るロツド・リングの移
動路は斜線区域Aaにより示されている。斜線区
域Aaは高速度領域Paを横切つて延びるが、高速
空気流にリングを曝す期間は、介在する落ち込み
部をリングが横切るのにかかる時間に比較して比
較的短い。

第７Ｂ図には、前述の米国特許第4448401号に
示したノズル装置に関する空気ジエツト流の速度
分布曲線が示されている。ここで、速度分布はロ
ーラ１０の両側に、比較的低い二重の高速度突出
部（高速度領域）Pbを有し、また落ち込み部
（低速度領域）Dbはローラ１０の上ばかりでな
く、その間の空間の上にも存在している。速度面
を横切るリングの移動路は斜線区域Abで示され
ている。斜線区域Ab内でリングを曝す回数は第
７Ａ図に示した構成の斜線区域Aaより大である。
しかしながら、斜線区域Abでの空気流の速度は
より低い。かくして、第７Ｂ図に示した構成の平
均速度Vbは第７図に示した構成の平均速度Vaと
ほぼ同じになる。前述のように、これらの構成
は、より大きなロツド・サイズを有効に冷却する
に必要な高冷却速度を発生することができる。

第７Ｃ図は本発明の速度分布Pcを示す。第１
のノズル３４（第１手段）は、速度分布曲線Pb
（第１速度分布）により示される前述の二重の突
出部（第１高速度領域）を生ぜしめ、第２のノズ
ル３６（第２手段）は、各ローラ間において、速
度分布曲線Pa（第２速度分布）により示される単
一の突出部（第２高速度領域）生ぜしめる。個々
に考慮すると、両速度分布曲線PaとPbにおける
速度分布は、ほぼ同一の平均速度Vabを生ぜしめ
ることになる。しかしながら、第１と第２のノズ
ル３４，３６を同時に動作させた場合、両速度分
布曲線PaとPbにより示される第１及び第２高速
度領域が重畳され、結果として合成される速度分
布曲線Pcで示される速度分布は、ローラ１０間
の空間全体に渡り、かなり高い平均速度Vcを有
することになる。斜線区域Acは、リングがロー
ラ１０間の空間を越えて移動する時、より高速の
空気流に連続的に曝される領域を示す。第１図の
曲線Y₁，Y₂により示されている様に、実験デー
タは、この現象により、実質的により高い冷却速
度を得ることができるということを示す。第２図
の曲線Ｙにより示されるように、冷却速度の増大
により、平均引張り強さを、鉛パテンテイングで
達成可能レベルに極めて近いレベルまで実質的に
増大できるようにすることができる。かくして、
次に９mmから19mmまでのより大きい直径のロツド
が空冷でき、それにより、以前使用されていたあ
まり効果のない高価な代換え装置を使用すること
が不必要になる。

この利点は、減速された速度で生産物を冷却す
る場合にも、装置の能力を損なわずに達成され
る。この減速冷却は、コンベア・カバー４２を閉
じ、第２のノズル３６を閉塞位置へ調節し、そし
て、高圧室２４への冷却空気の供給を抑えること
により達成できる。即ち、第２のノズル３６が閉
じられている場合、第１のノズル３４は上に存在
するローラ１０により覆われるので、ロツド・リ
ングは下に存在するほぼ連続状態の熱反射面に曝
される。この熱反射面はコンベアの絶縁された側
壁１２とカバー４２と共に放射熱損失を減少し、
かくして、ロツド・リングの冷却可能速度を実質
的に減少させる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、種々のロツド・サイズに対する本発
明の冷却速度を従来の空冷装置の冷却速度と比較
するグラフであり、第２図は、鉛パテンテイング
により製造された引つ張り強さを第１図の冷却速
度で達成可能な引つ張り強さと比較するグラフで
あり、第３図は、本発明のよるコンベアの一部を
通る長手方向断面図であり、第４図は第３図の４
―４線に沿つて得た断面図であり、第５図は、カ
バーを取り外した、第３図と第４図に示したコン
ベア部分の平面図であり、第６図はコンベア・デ
ツキの拡大断面詳細図であり、第７Ａ図は、コン
ベア・ローラ間に位置づけられたノズルを有する
種類のコンベアに対する空気ジエツト流の速度分
布の略図であり、第７Ｂ図は、コンベア・ローラ
の下に位置づけられたノズルを有する種類のコン
ベアに対する空気ジエツト流の速度分布の略図で
あり、そして、第７Ｃ図は、本発明によるコンベ
アの空気ジエツト流の速度分布の略図である。 １０…ローラ、１２…コンベア側壁、１４…軸
受、１６…スプロケツト、１８…高温圧延鋼ロツ
ドのリング、２２…デツキ、２４…高圧室、２６
…チヤンネル部材、２８…スリーブ、３０…回転
可能なバー、３２…耐火材３、３４…第１のノズ
ル、３６…第２のノズル、３８…スロツト、４０
…クランク・アーム、４２…コンベア・カバー、
４６…ピストン・シリンダ・ユニツト、Ｘ…コン
ベア側面の冷却曲線、Ｘ…コンベア中央の冷却曲
線、Ｙ，Ｙ…より高速な冷却曲線、Ｘ…AISI
1085の平均引張り強さ、Ｙ…本発明による引つ張
り強さ、Ｚ…従来処理による引つ張り強さ、ａ，
ｂ…ジエツト流の速度分布、Pa，Pb，Pc…速度
突出部、Da，Db…落ち込み部、Va，Vb，Vc…
平均速度、Aa，Ab，Ac…ロツド・リングの移
動路。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ ずれた状態で互いに部分的に重なり合つたリ
   ング状の高温圧延鋼ロツドを乗せて移送する互い
   に離して配設された複数の駆動ローラを備えたコ
   ンベアに使用される、前記リング状のロツドを迅
   速に空冷するための装置において、 第一の冷却空気ジエツト流を上方へ向けて噴出
   して前記駆動ローラに当てると共に該ローラの軸
   方向両側を上昇せしめる第１の手段と、 第２の冷却空気ジエツト流を前記駆動ローラ間
   において上方へ向けて噴出させる第２手段と、を
   有することを特徴とする前記装置。 ２ 前記第１と前記第２の冷却空気ジエツト流が
   それぞれ平均速度を有する第１と第２の速度分布
   を有し、前記第１及び第２手段は、相互に且つ前
   記ローラに対して、前記第１と前記第２のジエツ
   ト流の速度分布が相互に重畳され前記第１又は前
   記第２の速度分布のいずれか一方における平均速
   度より大きい平均速度を有する合成速度分布を生
   ぜしめるように配置されていることを特徴とする
   特許請求の範囲第１項記載の装置。 ３ 前記第１のジエツト流による速度分布は、前
   記各駆動ローラの軸方向の両側において第１の高
   速度領域を形成すると共に該駆動ローラ上部及び
   駆動ローラの間において低速度領域を形成するこ
   とを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の装
   置。 ４ 前記第２のジエツト流の速度分布は、前記駆
   動ローラ間に位置する前記第１のジエツト流の速
   度分布における低速度領域を補填するために、前
   記駆動ローラの間において第２の高速度領域を有
   することを特徴とする特許請求の範囲第３項記載
   の装置。 ５ 前記第２の高速度領域における最大速度が前
   記第１の高速度領域の最大速度より大であること
   を特徴とする特許請求の範囲第４項記載の装置。 ６ 前記第１と前記第２の手段が、それぞれ、前
   記コンベアの幅方向に延びる第１と第２のスロツ
   トを有し、これらのスロツトは圧縮された冷却空
   気の共通空気源と連通しており、前記第１のスロ
   ツトが前記駆動ローラの下側に設けられ、そし
   て、前記第２のスロツトが前記駆動ローラ間に設
   けられていることを特徴とする特許請求の範囲第
   １項ないし第５項のいずれかに記載の装置。 ７ 前記第２のスロツトを開閉するための手段を
   更に有することを特徴とする特許請求の範囲第６
   項記載の装置。 ８ 相互に離れた複数の駆動ローラを備えたコン
   ベア上を移送される互いにずれて部分的に重つた
   リング状の高温圧延鋼ロツドを迅速に空冷するた
   めの装置において、 前記各駆動ローラの軸方向の両側に位置する第
   １の高速度領域と、前記駆動ローラ上及び該ロー
   ラ間に存在する低速度領域とを有する第１の速度
   分布を有する第１の冷却空気ジエツト流を形成す
   べく、冷却空気を上方に噴出させて前記駆動ロー
   ラに当て該冷却空気を該ロツドの軸方向両側を上
   昇させる第１の手段と、 前記駆動ローラ間に存在する前記第１の速度分
   布における低速度領域において第２の高速度領域
   を持つ第２の速度分布を有する第２の冷却空気ジ
   エツト流を形成すべく、冷却空気流を前記駆動ロ
   ーラ間で上方へ噴出させる第２の手段とを有し、 前記第１と前記第２の速度分布が各々平均速度
   を有し、 前記第１と第２の手段が、前記第１と前記第２
   の速度分布が相互に重畳されて、前記第１または
   前記第２の速度分布のいずれか一方の平均速度よ
   り大なる平均速度を有する合成速度分布を生ぜし
   めるように、相互に且つ前記駆動ローラに対して
   配置されていることを特徴とする装置。 ９ 相互に間隔を置いて配設された駆動ローラを
   備えたコンベア上を輸送され、互いにずれて部分
   的に重なつた高温圧延鋼ロツド・リングを迅速に
   空冷する方法において、前記駆動ローラに当たつ
   て該ロツドの軸方向両側を上昇する第１のジエツ
   ト流を形成すべく冷却空気を上方に噴出させると
   共に、同時に、第２のジエツト流を形成すべく前
   記駆動ローラ間において上方に冷却空気を射出さ
   せることを特徴とする前記方法。 １０ 前記第１及び前記第２のジエツト流により
   それぞれ生じた第１と第２の速度分布の一方が他
   方に重畳されて、前記第１または前記第２の速度
   分布のいずれか一方の平均速度より大なる平均速
   度を有する合成速度分布を生じるようにしたこと
   を特徴とする特許請求の範囲第９項記載の方法。