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    公开号:WO1988001652A1
    申请号:PCT/JP1987/000660
    申请日:1987-09-04
    公开日:1988-03-10
    发明作者:Norio Anzawa；Hisashi Yazaki；Kozi Adachi；Naoki Watanabe；Shuichi Miyabe；Kozo Kitazawa
    申请人:Nippon Steel Corporation；Kao Corporation；
    IPC主号:C21D1-00
    专利说明:
    [0001] 明 柳 圧延鋼材の熱処理方法 技術分野
    [0002] 本発明は圧延鋼材の熱処理方法に係り、 特に熱間圧延工程 に引き続き熱間鐧材、 特に線材に界面活性剤等の冷媒を供給 して該熱間鐧材を冷却する方法に関するものである。
    [0003] この発明は、 線材、 棒鐧、 形鐧、 薄板、 厚板、 パイ プ、 な どの熱間圧延において熱間鐧材を冷却する際に有効に応用さ れる。
    [0004] - 背景技術
    [0005] 熱間圧延に引き続いて高温鐧材を急冷あるいは徐冷して熱 処理する方法として、 たとえば線材の場合、 空気、 ミ ス ト 、 水などを吹き付ける方法、 ソル トゃ鉛などの金属浴への浸瀆 法、 温水、 冷水、 油などの液体への浸漬法、 あるいは特開昭 57 - 9826号に示されるような流動攪拌状態の温液体中への浸 瀆法等が知られている。 これらの方法はそれぞれ用途に応じ て用いられ、 その大部分が単一機能ながら優れた特徴を持つ ている。 しかし、 近年の鉄鐧製造技術の一傾向である多品種 小口 ッ ト生産に対応するには、 複数の冷却装置を設置しなけ ればならず、 製造プロセスの複雑化や設備コス トの上昇を招
    [0006] <
    [0007] これらの対策として、 日本金属学会会報第 2 5巻第 6号 ( 1986 ) P . 559 に紹介されているような多機能熱処理システ ムが開発された。 このシステムの特徴は 1- 0 でノ s以下の冷 却速度では空冷方式、 それ以上の冷却速度でば浸漬方式を採 用するものであり、 その設備は上下 2 ラィ ン構造とし、 下ラ 'ィ ンの浸漬ライ ンには流動攪拌状態で冷却するための冷媒循 璦装置等を持っている。 また、 上ライ ンの空冷ライ ンには保 温カバ—、 ブロワ一を附設し、 所望の冷却速度 2〜 100でノ sが得られるように設計されている。
    [0008] しかし、 ばね鋼や高炭素鋼線材の調整冷却、 特にばね鐧に おいては沸点近傍の熱水で浸漬冷却すれば、 冷却速度が速す ぎて過冷組織を発生するし、 単なる大気中での自然放冷であ れば冷却速度の不均一を生じ、 冷却速度が遅く なる部位でフ ヱライ ト脱炭が発生する問題を生じる。 この^め、 熱水での 浸瀆冷却で.の冷却速度と、 大気中での自然放冷の中間の冷却 速度を得る手段として一般に風をかける衝風冷却方式がとら れている。 しかし、 レーイ ングヘッ ドでコィ リ ングされ、 連 続的に非同心丹伏の線材リ ングが、 コンベアに乗せられて冷 却される時の各リ ングの重なり程度 （密度） は、 リ ング中心 から雨側部にわたって変化するので、 衝風量をリ ングの重な り程度に応じて変化させる等の対策を講じている。 しかし、 リ ングの重なり部位は下方から風を供給する従来法でば冷却 が不十分で均一冷却は難しく、 1 リ ング内の冷却速度のバラ ッキば熱水での浸漬冷却処理材の冷却速度のパラツキに比べ て大き くなる。 従って、 引張り強さ等の機械的性貧のバラッ キが大き くなり、 二次加工時の工具摩耗、 寸法精度に悪影響 をおよぼす他矯直時の曲り発生等の原因となる問題がある。 また、 均質パテ ンテ ィ ングのための冷却方法と して、 気体 と温水との強攬拌状態の流体冷媒中での浸瀆冷却法が知られ ている。 しかし冷媒が強攪拌状態にあるので 5. 5 « ø付近の 細径線材はコ ンベアによる供給過程で揺動し、 搬送時の ト ラ ブルを招いたり、 部分的にスケール剝離を起し、 二次加工前 のメ 力二カルデスケー リ ングゃ酸洗時の肌荒れの原因となる 他、 多量の空気を吹込むため、 ブロ ワ—等のラ ンニングコ ス トおよびそれらの冷媒循環装置を必要とし、 設備の大型化、 複雑化につながるほか、 設備コス ト も非常に高く なる問題が あつ こ o " 発明の開示 '
    [0009] 本発明は上記欠点を改善するための新しい冷却方法を提供 するこ とを目的とする。 すなわち、 風冷の範囲での冷却状態 と、 冷媒を強攪拌状態で浸漬冷却する範囲での冷却状態を、 本発明では水に発泡剤を添加して得られる含水量 0. 01 g 〜80 g / 100 m の泡沫に供給する こ とにより得る ものであり、 本 方法により安定な状態で鋼材冷却が可能となる。 更に、 その 泡沫を界面活性剤や水溶性ボリ マーから作る こ とにより、 所 望の冷却速度はもとより、 冷却速度のバラツキも従来の冷却 方法に比べ改善される ものである。 図面の簡単な説明
    [0010] 第 1 図は本発明を実施するための設備例を示す断面図であ り、 - 第 2図は本発明によつて熱処理した時の冷却速度を示す図 であり、
    [0011] 第 3図は本発明に係る泡沬供給量と冷却速度との関係の一 例を示す図であり、
    [0012] 第 4図は本発明に係る冷却速度の制御性を示す図であり、 第 5図は従来法 （E D C、 ステルモア） と本発明との均一 冷却性能を示す図であり、
    [0013] 第 6図は本発明によつて熱処理した時の冷却曲線を示す図 であり、 '
    [0014] 第 7図はコ ンベア上を線材リ ング群が搬送されている状態 を示す平面図で り、 ， ,
    [0015] 第 8図はこの凳明を実施する'ための冷 ¾1設備例を示す縦断 面図であり、
    [0016] 第 9図、 第 1 0図および第 1 1図はそれぞれ冷却設備の他 の例を示す縦断面図である。 発明を実施するための最良の ¾態 以下、 本発明について図面にもとづいて詳細に説明する。 第 1図に示す本発明に係る設備においては、 細孔 3を多数 設けた床板 4を冷却槽 1 の底部側内部に設置し、 該床板 4 と 冷却槽 1 の底板 2 との間に、 界面活性剤や水溶性ボリマーを 含む水溶液 5を貯留し、 その中にフ ィルター 6を浸漬してい る。
    [0017] このフィルター 6に気体 （空気） を吹き込むことにより、 水溶液 5 は発泡し、 床板 4の細孔 3から冷却槽 1 内に泡沫 8 が吹出し、 槽内は泡沫で充満する。 この泡沫中に線材 7を供 袷して冷却するこ とによ り次の結果を得た。
    [0018] すなわち、 常温の水 1 に陰ィ ォン界面活性剤 0. 5 w t ¾と 高級アルコ ール 0 . 06w t %を添加した水溶液 5 にフ ィ ルタ ー 6 を介して空気約 7 ノ分を吹込んで発生させた泡沫 8に、 0. 4 %の Cを含有する直径 9. 5 ra 0の線材 7を 900で に加熱 して浸漬冷却し、 その冷却速度を測定した。 その結果、 第 2 図に示すとおり泡沫中の水分量が増すにしたがって冷却速度 は増加する。 また、 発泡剤 （界面活性剤や水溶性ポリ マー） - を舍む水溶液温度の低い程、 冷却速度は増加することがわか る （図中、 ·印の実線は 4 0 で 、 △印の破線は 9 5 'Cの水溶 ■ 液温度） 。 こ のよ う な効果は、 泡沫'中水分の蒸発潜熱による 冷却すなわち沸騰伝熱によるものが大部分であると考えられ る。
    [0019] したがって、 泡沫中の水分量や発泡剤を含む水溶液の温度 を調整することにより、 冷却速度を自在に制御するこ とがで き、 線材の引張り強さ等の機械的性質のコ ン ト ロ ールが可能 となる。
    [0020] 泡沫の生成は送気法、 攪拌法、 振とう法、 沸騰法、 減圧法、 瑢解度減少法等によりなされる。 送気法では発泡剤を舍む水 溶液中に空気、 N 2 などの不活性ガス、 あるいは還元性ガス などをノズル等から吹き込む。 線材リ ングへ泡沫を供給する 'には、 たとえば噴射ノ ズルが用いられる 泡沫噴射ノ ズルは 線材リ ングに対して上、 下あるいは水平方向いずれの側に配 置してもよ く 、 また焼入用冷水供耠ノ ズルを兼用してもよい < 線材リ ングの重なり密度の大きい部位に他の部位より も泡沫 を多く供給するには、 たとえば線材リ ングの重なり密度の大 きい部位に集中配置した泡沫噴射ノ ズルから泡沫を供給する のが好ましい。 また、 線材リ ングの重なり密度の大きい部分 に他の部分より も水分の多い泡沫を供給するよう にしてもよ い 0
    [0021] 泡沫中の水分量 （発泡倍率） ば、 発泡剤を含む水溶液中に おける発泡剤と水分との割合、 発泡剤の種類や濃度、 あるい は発泡剤を含む水溶液に吹き込む空気量などによつてコ ン ト 口 一 ゾレされる。
    [0022] 本発明に.おいて、 泡沫中の下限含水量を 0 . 01 g / 100 m£と 限定したのは、 泡の中に高温線材を浸漬して連繞冷却できる 限界の水分量である。 いいかえれば、 泡中水分量が 0 . 01 g / 100 m£未満になると、 冷却.速度に与える泡沫としての役割が ほとんどなくなる水分量となるからである。 また、 泡沬中の 上限舍水量 80 g / 100 は従来の多機能システムにおいて、 強攪拌伏態の冷媒に浸漬して得られる冷却速度 10〜 30て / s ecをクリァ一するのに必要な含水量に若干の余裕をもつて 選んだ水分量である。 ここで、 泡沫中の水分量は、 発泡剤の 種類や濃度、 発泡剤を含む水溶液表面から被冷却材までの距 離、 更には泡高や送気量、 フィルターの種類等によつてコ ン トローノレされる。
    [0023] 線扰冷却に使用する泡沫は界面活性剤や水溶性ボリマーか らつく られ、 安定した連続冷却を可能とする。 すなわち、 泡 沫の耐熱性、 粒子径、 含水量等のコ ン ト ロールが容易にでき る他、 冷却速度のバラツキが熱水での浸漬冷却より改良され る。 これは発泡剤として、 界面活性剤や水溶性ボ リ マ—でつ く られる泡沫が、 線材リ ング重なり密度の高い部位でも、 泡 沫がコ イ ル周囲を完全に包囲しているので、 線材の放散熱量 に対応して泡中水分の蒸発速度を変化させる こ とができるた めである。 すなわち、 線材リ ングの重なり密度の高い所は、 泡沫中水分の蒸発速度が早く なり抜熱量が多 く なる。
    [0024] 次に、 界面活性剤及び水溶性ポリ マ —の必要性について説 明する。
    [0025] 発泡剤と して界面活性剤を使用する と、 界面活性剤が気液 表面、に吸着し、 表面張力を低下させる と共に表面粘度を増加 させ、 泡沫形成時の発泡性、 ¾径の大小あるいは均一性、 安 定性等を改善し、 又、 水溶性ポリ マーを使用する と、 そのポ リ マ -が主に気液表面の表面粘性あるいは表面粘弾性を向上 させ、 安定な泡沫を形成する。
    [0026] このように、 界面活性剤や水溶性ポリ マ ーを起泡剤と して 使用する と、 生成した泡沫が均一化、 安定化し、 舍水量が 0. 01〜 80 gノ lOO m の均一な泡沫の層を任意に作る ことが出 来る。 この泡沫を高温線材の冷却に用いる と、 冷却雰囲気が 制御しやすく なり、 良好な品質の線材を安定して製造する こ とが出来る。
    [0027] 一方、 これら発泡剤を使用せず強制攪拌等の機械力のみに より泡沫を形成させる方法も考えられるが、 このよう にして 形成された泡沫は表面エネルギーが高く 、 表面粘性も低い為、 、泡沫も不均一で、 安定性が悪い。 このため、 線材の冷却雰囲 気は一定せず、 口 ッ ト振れ、 品質振れが生じ、 目標とする良 好な品質の線材を安定に製造することは困難である。
    [0028] 本発明において用いられる発泡剤は界面活性剤及び/又は 水溶性ボリマ一であるが、 それらについて以下に詳しく述べ る。
    [0029] ここに言う界面活性剤とは、 気液表面に吸着して表面活性 を低下させる水可溶性の有機系化合物のことであり、 ァニォ ン活性剤、 カチオ ン活性剤、 非イ オ ン活性剤および両性活性 荊が挙げられ、 これらの活性剤は安定した泡沫を得るために 用いられる。 より具体的にばァニォン活性剤としては脂肪酸 塩類、 高級アルコ ール硫酸エステル塩類、 液体脂肪油硫酸ェ ステル塩類、 脂肪族ァ ミ ンおよび脂,肪族ァマイ ドの硫酸塩续 脂肪アルコ—ルリ ン酸エステル塩類、 二塩基性脂肪酸エステ ルのスルホ ン酸塩類、 脂肪酸ア ミ ドスルホ ン酸塩類、 アルキ ルァ リ ノレスルホ ン酸塩類、 ホルマリ ン縮合のナフタ リ ンスル ホン酸塩類が挙げられる。 これらのァニォン活性剤は発泡性 が大きいという特性を持つ。 またカチォン活性剤としては脂 肪族アミ ン塩類、 第 4級アンモニゥム塩類、 アルキルピリ ジ ニゥム塩類等が使用可能である。 更に非イオン活性剤として は、 ポ リ オキシエチ レ ンアルキルエーテル類、 ポ リオキ シェ チ レ ンアルキルフエノ ールエーテル類、 ポ リ オキ シエチ レ ン アルキルエステル類、 ソルビタ ンアルキルエステル類、 ボ リ ォキ シソルビタ ンアルキルエステル類、 等が挙げられる。 非 ィォン系活性剤はィォンの影響を受けずに塩の溶解した水に おいても発泡を生ぜしめる。 最後に両性活性剤と してはアル キノレ べタ イ ン、 アルキルジメ チルア ミ ンォキサイ ド、 ァノレキ ルァ ラニ ン等が挙げられる。 これらの両性活性剤はイ オ ンの 影響を受けず、 安定な泡沫を生ぜしめる特性を示す。 以上四 種類の活性剤が主だつた物と して上げられるがこれに限定さ れる ものではない。 '
    [0030] 泡沫生成に際しては、 これら界面活性剤の 1 種あるいは 2 種以上の混合物を水に対し 0 . 00 1 〜40 %になるよう加え使用 する ことが好ま しい。
    [0031] 又、 水溶性ボリ マーと しては天然、 合成、 半合成の水可溶 性ボリ マーが有り、 具体的にはコ ー ンスターチ、 デンプン類、 ふのり 、 寒天、 ァノレギ ン酸ソ ーダ； ァ ラ .ビアゴム、 ト ラガ ン ト ゴム ト ロ ロア ロ イ 、 こんにゃ く 、 にかわ、 カゼ-イ ン、' ゼ ラ チ ン、 卵白、 血し ょ う タ ンパク 、 プルラ ン、 デキス ト リ ン、 カルボキ シデンプン、 ブ リ テ シュ ゴム、 ジァルデヒ ドデンプ ン、 カチオ ンデ ンフ 'ン、 ビス コ ース、 メ チノレセノレロ ース、 ェ チノレセノレロ ース、 カノレボキ シメ チノレセノレロ ース、 ヒ ド ロ キ シ ェチルセルロ ース、 ポリ ビニノレアルコ ーノレ 、 ポ リ エチ レ ング リ コ 一ノレ、 ポ リ アノレキ レ ングリ コ ーノレ、 ポ リ ア ク リ ノレア ミ ド、 ポ リ ア ク リ ル酸、 ボ リ ビ二ルビロ リ ド ン、 水よ う 性アルキ ッ ドポ リ ビュルエーテル、 ポ リ マ レイ ン酸共重合体、 ポ リ エチ レ ンィ ミ ン、 サボニ ン等が主だった物として上げられるがこ れに限定される ものではない。
    [0032] 泡沫生成に際しては、 これら水溶性ボ リ マーの 1 種あるい は 2種以上を水に対し 0 . 0 1〜 30 %に成るよ う加え使用する こ とが好ましい。
    [0033] 以上述べた界面活性剤と水溶性ポリマ一は任意の割合で混 合して使用してもよい。 又泡沫の性状や安定性を改善するた め、 界面活性剤水溶液あるいは界面活性剤と水溶性ポリマー, の混合液に適量のキレー ト剤、 ビルダー、 高級アルコ ール等 を加えてもよい。
    [0034] キ レー ト剤と しては例えばジヒ ドロキ シェチルグリ シ ン、 ヒ ドロキシェチルイ ミノ 2酢酸、 二 ト リ 口 3酢酸、 ヒ ドロキ シェチルエチ レ ンジァ ミ ン 3酢酸、 エチ レ ンジア ミ ンテ ト ラ 酢酸、 ジエチレ ン ト リ ア ミ ン 5酢酸、 等のア ミ ノ カルボン酸 塩、 クェン酸ソーダ、 ダルコ ン酸ソーダ、 酒石酸ソーダ、 等 のォキ シカルボン酸、 ポ リ カルボン酸,、 ヒ ドロキ シェタ ンジ ^ ホスホ ン酸、 二 ト リ ロ ト リ スメ チ レ ン'ホスホ ン酸、 エチ レ ン ジア ミ ンテ ト ラメ チ レンホスホ ン酸、 等のホスホ ン酸類ある いは ト リ ポリ リ ン酸ソ一ダ、 ピ口 リ ン酸ソ一ダ等の縮合リ ン 酸塩等が有り、 1種又は 2種以上を 0 , 001 〜20 %使用するの が好ましい。
    [0035] 又、 高級アルコ—ルは炭素数が 6〜36の 1級及び 2級のァ ルコ ールが好ましく、 へキサノ ール、 ォク タノ ール、 ラウ リ ブレアノレコ ール、 ミ リ スチルァノレコ ースレ、 セチノレアノレコ ール、 ステア リ ルアルコ ール、 ォ レイ ルアルコ ール、 炭素数が 18 , 24 , 36等のゲルべアルコ ール等の 1種又は 2種以上を界面活 性剤に対し 0 * 5〜 3 0 %加えてもよい。
    [0036] その他、 ビルダー例えば珪酸ソーダ、 硫酸ソーダ、 炭酸ソ 一ダ等を上記配合物に対し Θ . 1〜 3 0 %加-えてもよい。 通常、 発泡剤を含む水溶液の温度は 0 'c 〜 100ての間まで で使用されるが、 常蘊で使用して泡沫中の水分量をコ ン ト 口 ールして所望の冷却速度を得る方法が省エネルギー上望ま し い。 また、 吹込気体の温度を予熱して使用する こ とも可能で ある。
    [0037] ' 本発明に係る発泡剤を用いる冷却方法は既設設備に容易に 取付け可能である。 すなわち、 従来法である衝風吹き （ステ ルモア） の場合、 既設の衝風の供給ダク 卜に発泡ノ ズルをつ なぎブロ ワ一側に泡沫の逆流を防ぐためのダンパーを取付け て衝風ノ ズルから泡沫を供給して冷却する こ とができる。
    [0038] また従来法の熱水浸漬 （ E D C ) の場合、 サイ ドガイ ドと 槽底板の に泡沫供給用へッダ一管を取付けて泡沫を供袷す るこ とによ 'り-泡沫'冷却を行なう こ と できる。 '
    [0039] 圧延翻材に供給された泡沫は、 鋼材表面を完全に包囲する。 鋼材表面を包囲した泡沫薄膜の水溶液は鋼材の保有熱により 蒸発し、 鋼材は大部分が沸騰伝熱により冷却される。
    [0040] 泡沫中の界面活性剤は、 気液表面に吸着して表面張力を低 下させる とともに、 表面粘度を増加して泡沫形成時の発泡性、 泡沫径の大小あるいは均一性、 安定性などを改善する。 また、 泡沫中の水溶性ポ リ マ ーは気液表面の表面粘性あるいは表面 粘弾性を向上させ、 安定な泡沫を形成する。
    [0041] 泡沫中の水溶液量により泡沫の流動性および単位体積当り の蒸発熱量が変化するので、 水溶液量が変わると冷却速度も 変化する。 また、 熱間鋼材からの抜熱量は、 熱閭鐧材の表面 を包囲する泡沫の量によっても変化する。 一方、 熱間鋼材に 接触した泡沫は熱間鋼材の保有熱により蒸発、 消滅する。 し たがって、 熱間鋼材の表面への泡沫の補給量すなわち泡沫供 給量が変化すると、 これによつても冷却速度が変化する。
    [0042] 上記のように、 泡沫中の水溶液量あるいは泡沫供給量を変 化させることにより冷却速度は調整されるが、 両者を共に調 螯すると冷却速度は更に広い範囲にわたって調整することが できる。
    [0043] この冷却速度の調整範囲について、 さらに詳逮する。
    [0044] すなわち、 泡沬浸漬冷却で冷却速度 1 0 'cノ s以上を得よ う とすれば、 泡沫の温度を下げて舍水量を上げる必要がある < この場合の冷却速度は、 泡中の含水量の影響を大き く受け、 、冷却速度 1 0 で Z s以上の一定の冷速で冷却する場合には、 '高度な舍水量制御が必要になる。 また、 得られる冷却速度も' 線材径 1 0 « øで、 上限約 5 0 'c / s と限定される。
    [0045] これに対して、 第 3図に示すように泡沫噴射冷却法は、 発 泡倍率 （泡容積ノ水溶液容積） 17〜50 (泡中の水分量 6 〜 2 gr / 100 πι ) で、 泡沫供給量によって変化するが、 浸漬法に 比べて約 7 〜 2 5倍の冷速を容易に得ることができる。
    [0046] 従って、 冷速 1 0 で 以上を必要とする冷却法は、 泡沬 噴射冷却法が、 その制御法も容易で、 .得られる上限値も大き い。 また、 水冷却に比べて、 直接衝突部の過冷却される割合 が非常に小さいので、 その後の浸漬冷却等で表面温度の低下 した衝突部が選択的に冷却能が大き く なり、 過冷却の割合が ' 助長される心配もなく、 容易に均一冷却できる。 このことは 鋼板の冷却、 たとえば、 熱延のホッ トラ ンテーブル上での冷 却で生じる板.上への水のり もないこ とから、 この分野でも容 易に均一冷却できる。
    [0047] 泡沫冷却による冷却能は、 大気での自然放冷から水噴射冷 却までの範囲を発泡倍率を変えたり、 ノ ズルからの噴射量 (噴射速度） を制御する ことにより 自在に得る こ とができ る , すなわち、 大気放冷に近い冷速を得よう とする場合は、 発 泡倍率を大き く して、 噴射速度を小さ く し、 泡沫中で浸瀆冷 却する こ とで達成する し、 逆に水噴射冷却に近い冷速を得よ う とする場合には泡沫中の水分量および泡沫の供給量噴射速 度を増加する ことで達成できる。
    [0048] こ こで、 泡沫浸瀆冷却と噴射冷却の好ま しい適用範囲は、 第 4図に示すよう に従来法の大気放冷から熱水浸漬の範囲を 浸漬冷却で また、 それ以上の冷却速度を必要とする場合に は噴射冷却とするのが望ま しい。
    [0049] また、 泡沫は、 その流動性に非常に優れる こ とから、 線材 リ ングをコ ンベアで搬送しながら冷却するよう な方法におい て、 線材の重なり密度の大きい部分すなわち放熱量の多い部 分での泡沫の消滅は他の部分より多 く なる。 このよう な状況 にある時、 冷却槽に満たされている泡沫は、 自然に消滅の多 い部分に余計に流動していき、 結果と して、 泡沫冷却は第 5 図に示すよう に、 線材の重なり部 （ b ) と単線部 （ a ) の冷 却速度比がほぼ 1 となり、 従来法の空気吹付冷却や、 熱水浸 漬冷却の均一冷却性を大幅に改善する方法でもある。
    [0050] 従って、 本発明法は従来の冷却方法である大気での自然放 冷、 空気吹付冷却、 熱水浸漬冷却、 気体と温水の強攪拌状態 の流体媒体での冷却、 ソル ト冷却、 冷水浸漬冷却および水噴 射冷却で得られる-冷速を、 ただ一つの冷却媒体 （泡沬) で得 ることができると共に、 均一冷却性も従来法を大幅に改善す ることが可能である。
    [0051] なお、 本発明は鉄鋼材料について有効であることを述べた ものであるが、 同様の問題を含む他の金属材料においても有 効である。
    [0052] (実施例 1 )
    [0053] 次に第 1図の冷却装置で冷却した時の第 1の実施例につい て詳しく説明する。
    [0054] 冷却槽 1 の床板 4 と底扳 と-の間に陰ィォン界面活性剤
    [0055] 0. 5 w t %と高級-ァルコ ール 0 . 06w t %添加した約 9 5 での水溶 液 5を貯留し、 その Φに約 1〜 5 のフィ ルタ一 Sが浸漬して ある。 このフィルター 6に 7 ノ m i ηの空気を送り、 冷却槽 内を粒径 1〜 3 «程度の泡沫 8で高さ約 .250 «まで充満させ る。 この準備の後、 約 900 'cに加熱した 9. 5 の線材 7を 浸漬冷却した。 ここで、 冷却速度のバラッキを小さ くするた め、 線材が常に一定の水分量約 10 gノ 100 の泡で冷却され るように、 発泡剤を含む水溶液の表面から線材までの距離を ·約 5 O nに調整すると共に、 泡が完全に高温線材を浸漬した 状態に保っためにフィルタ一に送る空気も一定量連繞的に送 つた。
    [0056] その結果、 本発明の泡沫で冷却することにより第 6図に示 す (Dの冷却曲線となり、 熱水での浸漬冷却で得る⑤の冷却曲 線と大気での自然放冷で得る ©の冷却曲線の中間に容易にコ ン ト ロ ールできる。 - また、 以上の説明において、 吹き込む気体は一般に空気を 使用するが、 冷却線材の表面酸化防止の観点から N 2 ガス等 の不活性ガスあるいは還元性ガスも使用できる。 また、 本実 験では一定の径の穴を有するフ ィ ルターに空気を送入するい わゆる送気法により泡沫を生成させたが、 他に攪拌法、 振と う法、 沸騰法、 減圧法、 溶解度減少法あるいはそれらを組合 せた方法があり、 本発明は泡沫の生成方法を限定するもので ない。 又、 冷却槽の外で所望の泡沫を生成した後、 冷却槽に 送入することもできる。 '
    [0057] (実施例 2 )
    [0058] m 7.図および第 8図はそれぞれ本発明の第 2 の実施例を示 すもので、 特に第 7図はコ ンベア上を線材リ ング群が搬送さ れている状態を示す平面図および第 8図は冷却設備の縦断面 図である。
    [0059] 熱間圧延された線材は、 巻取機のレイ ングへッ ド （図示し ない） からコ ンベア 1 0上にリ ング状に送り出され、 コ ンペ ァ 1 0上に線材リ ング群 Sが形成される。 線材リ ング群 Sは 側端寄り Aにおいて線材リ ングが他の部分 Bより も密に重な り合っている。
    [0060] コ ンベア 1 0 はチャ ンネル 1 2内に収容されており、 両側 方にサイ ドガイ ド 1 3が設けられている。 コ ンベア 1 0 の直 下にはヘッダ 1 5が配置されており、 ヘッダ 1 5 の両端寄り にはそれぞれ泡沫噴射ノ ズル 1 6が取り付けられている。 泡 沫噴射ノ ズル 1 6 は線材リ ング群 Sの両端部 Aを指向してい る。 また、 ヘッダ 1 5 には発泡剤を含む水溶液を貯えた水溶 液タ ンク 1 8およびエアタ ンク 1 9が発泡器 2 0 に接続され て供給管 1 7を介して接繞されている。
    [0061] 水溶液タンク 1 8 と発泡器の間に止め弁 2 1、 流量調節弁 2 2が接続され、 一方エアタンク 1 9 と発泡器 2 0 との間に 止め弁 2 3、 圧力調節弁 2 4が接続されている。
    [0062] 上記のように構成された冷却設備において、 水溶液を発泡 器 2 0内に空気と一緒に吹き込むと水溶液は発泡し、 泡沫 8 が線材 ング群 Sの両端部 Aに向かって泡沫噴射ノズル 1 6 から噴出する。 噴出した泡沬 8 は線材リ ング群 S.の両端部 A だけではなく チャ ンネル 1 2いつばいに広がり、 チャ ンネル 内は泡沫 8で充潢する。'線材リ ング群 Sはこの泡沫 8中に浸 漬された状.態となり、 冷却'される。 · ' .
    [0063] 線材冷却の具体例を挙げると、 水 1 £に陰ィォン界面活性 荊 2. 5 wt%を添加した水溶液約 1 0 Z minに空気約 200 &. /min 発泡器に導いて泡沫を発生させた。 このよう な泡沫 中に、 0. 4 %の Cを含有する直径 9. 5 « øの線材を 900でに 加熱して浸漬冷却した。 その結果、 線材は一様に冷却され、 品質振れ、 ロ ッ ト振れの少ない、 目標とする品質の線材を安 定に製遣することができた。
    [0064] また水 1 に陰ィォン界面活性剤 1. 0 Wt%を添加した水溶 液を流量約 100 ί / minで送りながら、 圧力 l kg/αίの空気 を約 3000 Z minで吹き込んで泡沬を発生させた。 このよう な泡沬中に、 直径 9. 5 « 5のばね鋼線材を仕上温度 850で、 コ ンベア速度 1 5 m/ minで浸漬冷却した。 その結果、 所要 の冷却速度 8 'C Z s ecで一様に冷却され過冷組織やフユ ライ ト脱炭を発生する こ とな く 目標とする品質の線材を安定に製 造する こ とができた。
    [0065] 第 9 図および第 1 0図のそれぞれは第 2 の実施例を実施す る冷却設備の他の例を示している。 なお、 以下の実施例では 第 8図に示す部材と同様な部材には同一の参照符号をつけ、 その詳細な説明は省略している。 また、 第 8図に示した水溶 液タ ンク、 エアタ ンクおよび発泡器等は省略し、 図示してい ない。
    [0066] 第 9図に示すよ う に、 ヘッダ 1 5 がチャ ンネル 1 2 の直上 に配置されており、 泡沫噴射ノ ズル 1 6 は線材リ ング群 Sの 側端部 Aを指向する う にして傾斜している。 .泡沫 8 はサイ ドガイ ド 1 3'内だけに供給されるようになっている。 第 1 0 図では第 9図の冷却設備と同様にヘッ 1 5 がチャ ンネル 1 2 の直上に配置されている。 泡沫噴射ノ ズル 1 6 は線材リ ング群 Sの側端部 Aとサイ ドガイ ド 1 3 との間を指向してい る。
    [0067] 第 2 の実施例は上記方法に限られる ものではない。 たとえ ば、 泡沫を生成する際、 空気の代わり に、 冷却線材の表面酸 化防止の観点から N 2 ガス等の不活性ガスあるいは還元性ガ スを使用してもよい。
    [0068] (実施例 3 )
    [0069] 第 1 1 図は、 圧延スタ ン ド間あるいは仕上圧延後において 従来から用いられている冷却装置に、 泡沫を冷媒と して用い た場合の実施例である。 冷却装置は內管 2 5 と外管 2 Sからなり、 内管 2 5にば噴 射孔 1 6が配置されている。 前記と同様にして発泡器 2 0で 生成された泡沫 8 は、 内管 2 5 と外管 2 6 の環状部に導入さ れ、 環状部を充満する。 そして、 環状部の泡沫 8 は、 噴射孔 1 6 により内管 2 5へ噴射される。 丙管 2 5内は泡沬 8で充 潢されるとともに噴射される泡沬 8により常に攪拌状態とな つている。 線材 7 はこの泡沫 8中を通過し冷却され 。
    [0070] 具体例を挙げると、 常温の水 1 に陰ィォン界面活性剤 2. 5 wt%を添加した水溶液を流量約 1 0 & / miriで送りなが ら、 圧力 0. 5 〜 3 k^Zoiの空気を約 200〜 500 £ miriで吹 き込んで泡沫を発生させた。 このよう な泡沫を冷媒に用いた 冷却装置に 0, 4 %の Cを含有する直径 9. 5 Λ øの圧延鋼材を 仕上.温度' 950で、 通板速度 3 0 mメ s で冷却した。 その結,果、 線材は所要の冷却速度 20〜 100'c Zsec で均一安定冷却され、 目標とする品質の線材を安定に製造することができた。
    [0071] この発明ば上記実施例に限られるものではない。 たとえぼ、 線材の代わりに棒鐧、 形鋼あるいは鋼板を、 圧延スタン ド間 にあるいは最終仕上圧延後にこの発明の方法により冷却する よう にしてもよい。 また、 前逮のように泡沬生成には水溶液 に空気を吹き込む代わりに、 冷却鋼材の表面酸化防止の観点 から Nz ガス等の不活性ガスあるいは還元性ガスを使用して もよい。
    [0072] 以下本発明と 2つの比較例、 衝風吹付け （ステルモア） 、 熱水浸漬 （ E D C ) 、 について直径 1 0Ό ø中の硬鐧線材 (0. 8 ¾ C ) の引^り強さ （ T s ) のロ ッ トのバラツキ （ び） について調査した結果を第 1 表に示す 第 1 表
    [0073]
    [0074] 本発明に係る泡沫供給条件として 1 0 /s e cで界面活性剤 を常温の水 1 に 1. 0 (^ %添加したものである。
    [0075] 第 1 表から本発明の方法により.冷却された材料は均一冷却 性に優れている こ とがわかる。 '
    [0076] ' 以上説明したよう に本発明では、 冷媒として界面活性剤や 水溶性ポ リ マーを含む水溶液からつ く られた泡沫を用いてい る ので、 生成した泡沫が均一、 安定化し、 所要の舍水量の均 一な泡沫の層を任意に作る ことができる。 これより、 冷却雰 囲気が制御しやすく なり、 品質振れ、 ロ ッ ト振れの少ない、 目標とする品質の鐧材を安定に製造する ことができる。
    [0077] すなわち、 従来の風をかけて冷却する方法に比べて均一冷 却が可能である。 また、 強攪拌状態の温液体に浸瀆して冷却 する方法に比べて、 通材抵抗が小さ く 5, 5 «I ø のよう な細径 線材であっても通材性は良好であり、 さ らにスケールの剝離 もな く 、 酸洗による肌荒れ等の問題もない。 更に、 本発明は 冷媒処理ゃ排蒸設備、 冷媒循璟装置等を必要とせず、 構造簡 単で設備費も非常に安価とな！)。
    [0078] また、 この発明では凳泡倍率および泡沫供給量の少な く と も一つを調整できるようにしているので、 広い範囲にわたり 冷却速度をコ ン トロ一ルすることができる。 すなわち、 一つ の冷却媒体 （泡沫） で、 自然放冷、 空気吹付冷却、 水冷却、 気体と温水の強攪拌状態の流体冷媒等で得られる冷却速度の 範囲を達成す.ることができる。 したがって、 従来の方法に比 ベて、 鋼材の'抗張力等の機械的性質を 1基の冷却設 _備あるい は一つの冷却媒体により広範囲にわたつて調整することがで きる。
    [0079] な'お、 この発明では、 熱間鐧材を全体にわたり一様に冷却 する場合だけではなく、 鋼材の場所 （たとえば、 中央部と端 によって発泡倍率あるいは泡沫供袷量を変化させる.こと により局部的に冷却速度を調整することもできる。 業上の利用可能性
    [0080] 以上説明したように本発明は圧延鋼材の熱処理、 特に熱間 鋼材の冷却に広く、 有効に利用される。
    权利要求:
    Claims請 求 の 範 囲
    1. 水に発泡剤を添加して得られる、 含水量 0. 01〜80 g Z lOO m の泡沫中に熱間圧延鋼材を供給し冷却することを特徴
    5. とする圧延鋼材の冷却方法。
    2. 前記圧延鋼材がリ ング状高温線材であることを特徴と する請求の範囲第 1項記載の方法。
    3. 前記リ ング状高温線材の重なり密度が大きい部位に重 なり密度が小さい部位より も泡沫を多量に供給することを特 徴とする請求の範囲第 2項記載の方法。
    4. 前記発泡剤が界面活性剤および水溶性ボリ マーの少な く とも一つを含むことを特徴とする請求の範囲第 1項記載の 方法。 '
    5. 前記泡沫を圧延スタ ン ド間、 あるいは最終仕上圧延機 処理後の熱間圧延鋼材に供給することを特徴とする請求の範 囲第 1項記載の方法。
    6. 前記泡沫の温度、 泡沫の水溶液容積に対する泡沫容積 の比率および前記鋼材の単位面積 · 単位時間当りの泡沫供給 暈の少なく とも一つを調整して前記圧延鐧材を冷却すること を特徴とする請求の範囲第 1 項記載の方法。
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    同族专利:
    公开号 | 公开日
    DE3790510C2|1990-12-06|
    DE3790510T|1988-08-25|
    US4931108A|1990-06-05|
    引用文献:
    公开号 | 申请日 | 公开日 | 申请人 | 专利标题
    法律状态:
    1988-03-10| AK| Designated states|Kind code of ref document: A1 Designated state(s): DE US |
    1988-08-25| RET| De translation (de og part 6b)|Ref document number: 3790510 Country of ref document: DE Date of ref document: 19880825 |
    1988-08-25| WWE| Wipo information: entry into national phase|Ref document number: 3790510 Country of ref document: DE |
    优先权:
    申请号 | 申请日 | 专利标题
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