JP2003136122A - 熱間圧延線材の徐冷装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 簡単な制御及び安価な設備により、均一な徐
冷を実現し、合金鋼等の熱間圧延線材の均一な軟質化を
オンライン上において実現可能な熱間圧延線材の徐冷装
置を提供する。 【解決手段】 捲取装置５により非同心リング状に捲き
取りされたリング状線材１２は、第１搬送速度の第１コ
ンベア９の上に載置展開され、比較的高速に移動して疎
の重畳状態にされ所定温度まで冷却され、更に、コンベ
ア間段差１１において第２搬送速度の第２コンベア１０
に移載され、比較的低速に移動して密の重畳状態にさ
れ、徐冷速度を制御して均一な徐冷をされる。第２コン
ベア１０の上部空間を、内面上部に加熱ヒータを設けた
徐冷カバー１３により覆い、外部環境からの過冷却の防
止と徐冷速度の制御をするものとする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、熱間圧延徐冷装置
に係り、具体的には合金鋼等の熱間圧延線材の軟質化を
オンライン上において実現するために、２連のコンベア
を異なる搬送速度で運転し、上流側のコンベアでは徐冷
対象のリング状線材を比較的低密度の重畳状態で搬送
し、下流側のコンベアではリング状線材を比較的高密度
の重畳状態で搬送し、更に下流側のコンベアでは徐冷速
度を制御するための加熱ヒータを設けて所定の徐冷速度
での徐冷を可能とした熱間圧延線材の徐冷装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】熱間圧延した直線状の線材をコイル状に
して徐冷するための従来技術として特公昭６０−４５２
５２号公報に記載の技術（以下、従来例１とする。）が
知られている。従来例１は、リング状線材をその搬送方
向に段階的な温度勾配を持たせた搬送雰囲気内を搬送す
ると共に、この搬送雰囲気内での過加熱を防止する外気
吹込み制御、リング状線材の搬送方向に直交する幅方向
両端でのリング状線材密度の高い部分の冷却を促進する
冷媒吹付け制御、リング状線材の過冷部（リング状線材
中央部のリング状線材密度の低い部分、及び、搬送方向
の先端と後端におけるリング状線材密度の低い非定常
部）での熱補償をする熱補償制御をすることにより、リ
ング状線材の全長に亘り均一な徐冷を実現しようとする
技術である。

【０００３】又、従来例１の他に特開平１０−１５６４
１７号公報に記載の技術（以下、従来例２とする。）が
知られている。従来例２は、リング状線材を搬送する手
段であるコンベアの上部にカバーを設け、そのカバー内
面に加熱ヒータを装着して、周囲とは異なる搬送雰囲気
の領域を形成し、更にこの加熱ヒータを搬送方向の長さ
方向及び幅方向において複数に分割し、同様に搬送方向
の長さ方向及び幅方向において複数配置した温度計によ
りリング状線材の温度を測定して、その測定温度値に基
づいて必要な演算を行い、加熱ヒータの温度制御を行う
ことにより、リング状線材の全長に亘り均一な徐冷を実
現しようとする技術である。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、従来例１にお
ける熱間圧延線材の徐冷技術では、設備が大規模で複雑
になり、全体として高価な設備になる。リング状線材の
搬送方向に直交する幅方向両端でのリング状線材密度の
高い部分の冷却を促進する冷媒吹付けは、吹付け面側の
みを冷却することになり、逆に温度差を大きくしてしま
う。コンベア間の段差により、リング状線材をほぐすこ
とにより、冷媒をリング状線材の全体に均一に接触する
ようにしているが、十分ではない。リング状線材の過冷
部での熱補償をする熱補償制御をするためには、リング
状線材の位置を正確にトラッキングする必要があり、制
御が複雑になる。等々の多くの問題があった。

【０００５】又、従来例２における熱間圧延線材の徐冷
技術では、加熱ヒータを、搬送方向と直交する幅方向に
おいて、リング状線材のリング径に対し２５％乃至７５
％の範囲に限定していることから、カバーの搬送方向両
端での温度降下が大きく、特に細径サイズのリング状線
材に対しては、その搬送方向での先端部及び後端部での
非定常部分においては徐冷が十分できない。搬送手段と
してのコンベアが１台のみであり、徐冷時のリング状線
材密度は徐冷開始から徐冷終了まで固定されて搬送され
ることから、搬送方向におけるコイル中央部のリング状
線材密度の低い部分とコイル両端部のリング状線材密度
の高い部分との間での温度差が大きくなり、結果的にリ
ング状線材全長内での軟質化のばらつきが大きくなる。
加熱ヒータの長さ方向及び幅方向での制御分割数が多く
制御が複雑になり、高価な設備になる。等々の問題があ
った。

【０００６】本発明は斯かる事情に鑑みなされたもので
あり、その目的とするところは簡単な構成、即ち簡単な
制御及び安価な設備により、均一な徐冷を実現し、合金
鋼等の熱間圧延線材の均一な軟質化をオンライン上にお
いて実現可能な熱間圧延線材の徐冷装置を提供すること
にある。

【０００７】また、本発明の他の目的は、冷却速度の制
御が可能であり、又最適な徐冷速度の実現が可能な熱間
圧延線材の徐冷装置を提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】第１発明に係る熱間圧延
線材の徐冷装置は、熱間圧延されたリング状線材を第１
搬送速度により搬送する第１コンベアと、該第１コンベ
アの下流側に配置され前記リング状線材を第１搬送速度
より遅い第２搬送速度により搬送する第２コンベアと、
該第２コンベアの上部空間を覆う徐冷カバーと、該徐冷
カバーの内面上部に設けられた加熱ヒータとを備えたこ
とを特徴とする。

【０００９】第２発明に係る熱間圧延線材の徐冷装置
は、第１発明において、前記加熱ヒータは、搬送方向に
直交する幅方向において、リング状線材のリング径の８
０％乃至１３５％に対応する範囲に配置されたことを特
徴とする。

【００１０】第３発明に係る熱間圧延線材の徐冷装置
は、第１発明又は第２発明において、前記第１コンベア
は、前記リング状線材を第１重畳状態により搬送して第
１温度まで冷却し、前記第２コンベアは、前記リング状
線材を第１重畳状態より重畳密度の高い第２重畳状態に
より搬送して第１温度より低い第２温度の雰囲気中で徐
冷する構成としたことを特徴とする。

【００１１】第４発明に係る熱間圧延線材の徐冷装置
は、第３発明において、前記第２コンベアにおける徐冷
速度は、１０乃至５０℃／ｍｉｎであることを特徴とす
る。

【００１２】第１発明においては、搬送経路の上流側に
配置し搬送速度を比較的高速に設定した第１コンベアに
よりリング状線材を重畳密度の低い疎状態にして載置移
送できるので、搬送方向に直交する幅方向におけるリン
グ状線材の端部の重畳密度と中央部の重畳密度との差を
比較的小さくでき、リング状線材の全長に亘って均一に
所定温度まで冷却できることから、均一に冷却したリン
グ状線材を搬送経路の下流側に配置した第２コンベアに
移送でき、更に、第２コンベアにおいては搬送速度を比
較的低速に設定したことから、リング状線材を重畳密度
の比較的高い密状態にして載置移送でき、リング状線材
の熱容量を大きくした状態のもとで加熱ヒータにより加
熱しつつ徐冷することができるので、リング状線材の全
長に亘って均一で所望範囲内の徐冷速度に制御すること
が可能な熱間圧延線材の徐冷装置の提供ができる。

【００１３】第２発明においては、加熱ヒータの配置範
囲を、搬送方向に直交する幅方向において、リング状線
材のリング径の８０％乃至１３５％に対応する範囲に配
置したので、搬送方向に直交する幅方向における温度分
布の均一化ができ、より均一な徐冷とより正確な徐冷速
度の制御が可能な熱間圧延線材の徐冷装置の提供ができ
る。

【００１４】第３発明においては、リング状線材を第１
コンベアにより第１重畳状態で所定温度まで冷却し、第
２コンベアにおいては第１重畳状態より高密度の第２重
畳状態で更に低い温度で徐冷することにより、より確実
で均一な徐冷速度の実現が可能な熱間圧延線材の徐冷装
置の提供ができる。

【００１５】第４発明においては、徐冷速度を所定の範
囲内に制御することとしたので、熱間圧延線材の均一な
軟質化をより確実に実現することが可能な熱間圧延線材
の徐冷装置の提供ができる。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下本発明をその実施の形態を示
す図面に基づいて詳述する。図１は、熱間圧延線材の製
造設備の全体概略図である。図において、１は加熱炉で
あり、熱間圧延線材の搬送方向（矢印Ａ）に、更に、粗
列圧延機２、中間列圧延機３、仕上圧延機４が配置さ
れ、加熱炉１により加熱された鋼片は順次、粗列圧延機
２、中間列圧延機３、仕上圧延機４において圧延され所
定の径を有する直線状の熱間圧延線材Ｌが形成される。
この直線状の熱間圧延線材Ｌは捲取装置５により非同心
リング状に捲き取りされ、更に徐冷装置となるステルモ
アコンベア６により搬送徐冷され、搬送経路終端のリフ
ォームステーション７において集束される。尚、圧延列
数は１乃至４系列圧延が一般的であるが、ここでは２系
列の圧延設備を示している。

【００１７】図２は、本発明に係る熱間圧延線材の徐冷
装置を示す概略側面図である。図１と同一の部分は同一
の符号を付して、詳細な説明は省略する。第１コンベア
９及び第２コンベア１０は、図１において、ステルモア
コンベア６とした徐冷装置に相当する。第１コンベア９
及び第２コンベア１０は、各々ローラテーブル８により
構成されているが、これに限るものではなく、例えば、
チェーン方式のコンベアでも良い。第１コンベア９と第
２コンベア１０は、各々独立に駆動される構成にし、搬
送速度を各々自由に制御できるようにした。第１コンベ
ア９と第２コンベア１０との間には、コンベア間段差１
１が設けられている。コンベア間段差１１は、１カ所に
限る必要は無く、必要に応じ適宜他の場所に設けても良
い。更に、第２コンベア１０の上部空間を覆って徐冷カ
バーが設けられている。

【００１８】直線状の熱間圧延線材Ｌは、捲取装置５に
より、非同心リング状に捲き取りされ、第１搬送速度に
より搬送する第１コンベア９の上に非同心リング状にリ
ング状線材１２として載置展開される。第１搬送速度
は、熱間圧延線材の径等によりある程度定まるが、例え
ば、リング状線材１２の線材直径１２．３ｍｍで０．３
ｍ／ｓｅｃとした。この速度においては、リング状線材
１２の搬送方向における中心を比較的高速に移動させる
ことができ、第１重畳状態として比較的疎の状態に重畳
させることになり、搬送方向に直交する幅方向における
リング状線材１２の端部の重畳密度と中央部の重畳密度
との差を比較的小さくでき、リング状線材１２の全長に
亘って均一に所定温度（第１温度）まで冷却できること
から結果として全体的に均一な冷却ができる。尚、第１
温度は、例えば、約７２５℃±２５℃程度になるように
設定した。

【００１９】第１コンベア９の終端部に搬送されたリン
グ状線材１２は、コンベア間段差１１において、第１搬
送速度より遅い第２搬送速度により搬送する第２コンベ
ア１０に移載される。コンベア間段差１１は、リング状
線材１２のリング径その他の仕様等に応じて適宜調整す
ることができるように、可変方式とした。第２搬送速度
は、徐冷速度の設定値等により、ある程度定まるが、例
えば、リング状線材１２の線材直径１２．３ｍｍで０．
０５ｍ／ｓｅｃとした。この速度においては、リング状
線材１２の搬送方向における中心を比較的低速に移動さ
せることができ、第２重畳状態として比較的密の状態に
重畳させることになり、搬送方向におけるリング状線材
１２の重畳密度を比較的大きくできることから、リング
状線材１２の熱容量を大きくすることができ、結果とし
て全長に亘って徐冷速度を更に正確に制御でき全体的に
均一な冷却ができることになる。

【００２０】第２コンベア１０には、その上部空間を徐
冷カバー１３により覆い、外部環境からの過冷却を防止
する構成としている。又、徐冷カバー１３の内面上部に
は加熱ヒータ１４（図４参照）を設け、徐冷速度の調整
ができるようにした。

【００２１】図３は、リング状線材１２の搬送時の重畳
状態を示す平面図である。熱間圧延線材の搬送方向Ａに
おいて、リング状線材１２の先端部にはリング状線材非
定常部１６が、中央部にはリング状線材中央部１７が、
後端部にはリング状線材非定常部１８が形成される。
又、熱間圧延線材の搬送方向Ａに直交する幅方向におけ
るリング状線材１２の端部にはリング状線材パス端部１
９が、中央部にはリング状線材パス中央部２０が形成さ
れる。熱間圧延線材の搬送方向Ａにおいて、リング状線
材非定常部１６、１８の領域は、リング状線材１２の重
畳状態が疎であるのに対し、リング状線材中央部１７の
領域は密となる。又、熱間圧延線材の搬送方向Ａに直交
する幅方向において、リング状線材パス端部１９の領域
は、リング状線材１２の重畳状態が密であるのに対し、
リング状線材パス中央部２０の領域は疎となる。

【００２２】このようにリング状線材１２においては、
必然的に重畳密度の疎密が生じることから、徐冷時にお
いて均一な徐冷条件とすることができない。特に、リン
グ状線材１２の線材直径による影響は大きく、例えば、
線材直径が約１２ｍｍ以上では、リング状線材１２の熱
容量も大きくなることからリング状線材非定常部１６、
１８の領域を除いて必要な徐冷速度での均一な軟化が可
能であるが、線材直径が約１２ｍｍ未満では、リング状
線材１２の熱容量が小さくなり、リング状線材中央部１
７においても、リング状線材パス端部１９の領域に対
し、リング状線材パス中央部２０の領域での徐冷速度が
必要以上に速くなることから、徐冷速度の制御手段が必
要になる。

【００２３】図４は、図２の徐冷装置における第２コン
ベア１０の要部断面図である。図２と同一の部分は同一
の符号を付して、詳細な説明は省略する。徐冷カバー１
３は、断熱体により構成され、ローラテーブル８の上部
空間を覆うように配置されている。側部カバー１５は、
徐冷カバー１３と同様に断熱体により構成され、ローラ
テーブル８の軸方向両端の側面を保護するように配置さ
れている。徐冷カバー１３及び側部カバー１５は、外部
空間からリング状線材１２に与える熱的影響を遮断し、
徐冷カバー１３の内部空間における内部雰囲気温度の制
御性と安定性を向上させ、リング状線材１２の過冷却を
防止している。徐冷カバー１３及び側部カバー１５に用
いる断熱手段としては、例えば、粉末・粒子状断熱体、
繊維状断熱体、綿状断熱体、層状断熱体、構造断熱体、
複合断熱体等が可能である。徐冷カバー１３の内面上部
には、徐冷速度の制御手段としての加熱ヒータ１４を更
に設けている。

【００２４】加熱ヒータ１４は、電気抵抗加熱式のヒー
タを用いた。加熱ヒータ１４は、熱間圧延線材の搬送方
向に直交する幅方向において、つまり徐冷カバー１３の
幅方向において、リング状線材１２のリング径に対し、
約８０％乃至１３５％の範囲内にリング状線材１２に対
応して配置した。このように徐冷カバー１３に更に加熱
ヒータ１４を設けることにより、徐冷カバー１３により
覆われた内部空間における内部雰囲気温度を第１コンベ
ア９による冷却温度（第１温度）より低い第２温度に確
実に設定保持することができ、より確実な徐冷が可能と
なる。尚、第２温度は約４００℃に設定したが、これに
限るものでは無く、徐冷対象であるリング状線材１２の
線材直径、リング径等に応じて必要な徐冷速度を実現で
きる温度に、又、第１温度との平衡等を考慮して適宜設
定すれば良い。

【００２５】尚、加熱ヒータ１４の加熱力と第２コンベ
ア１０の搬送速度との間での熱平衡状態を制御して、第
２コンベア１０における徐冷速度を約１０乃至５０℃／
ｍｉｎの範囲内にすれば、リング状線材１２に対してよ
り良い徐冷条件となることを確認した。

【００２６】加熱ヒータ１４とリング状線材１２との間
隔は搬送可能な範囲で極力狭く設定することが、空間容
積の省スペース、加熱ヒータ１４の熱効率等の観点から
望ましい。

【００２７】

【発明の効果】以上詳述したように、第１発明において
は、第１コンベアによりリング状線材の全長に亘って均
一に所定温度まで冷却できることから、均一に冷却した
リング状線材を搬送経路の下流側に配置した第２コンベ
アに移送でき、更に、第２コンベアにおいてはリング状
線材を重畳密度の比較的高い密状態にして載置移送で
き、リング状線材の熱容量を大きくした状態のもとで加
熱ヒータにより加熱しつつ徐冷することができるので、
リング状線材の全長に亘って均一で所望範囲内の徐冷速
度に制御することが可能な熱間圧延線材の徐冷装置を実
現できる。

【００２８】第２発明においては、加熱ヒータの配置範
囲をリング状線材のリング径の８０％乃至１３５％に対
応する範囲に配置したので、搬送方向に直交する幅方向
における温度分布の均一化ができ、より均一な徐冷とよ
り正確な徐冷速度の制御が可能な熱間圧延線材の徐冷装
置を実現できる。

【００２９】第３発明においては、リング状線材を第１
コンベアにより第１重畳状態で所定温度まで冷却し、第
２コンベアにおいては第１重畳状態より高密度の第２重
畳状態で更に低い温度で徐冷することにより、徐冷カバ
ーにより覆われた範囲における内部雰囲気温度を第１コ
ンベアによる冷却温度（第１温度）より低い第２温度に
確実に設定保持することができ、より確実な徐冷が可能
な熱間圧延線材の徐冷装置を実現できる。

【００３０】第４発明においては、徐冷速度を所定の範
囲内に制御することとしたので、熱間圧延線材の均一な
軟質化をより確実に実現することが可能な熱間圧延線材
の徐冷装置を実現できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】熱間圧延線材の製造設備の全体概略図である。

【図２】本発明に係る熱間圧延線材の徐冷装置を示す概
略側面図である。

【図３】リング状線材の搬送時の重畳状態を示す平面図
である。

【図４】図２の徐冷装置における第２コンベアの要部断
面図である。

【符号の説明】

１ 加熱炉 ２ 粗列圧延機 ３ 中間列圧延機 ４ 仕上圧延機 ５ 捲取装置 ６ ステルモアコンベア ７ リフォームステーション ８ ローラテーブル ９ 第１コンベア １０ 第２コンベア １１ コンベア間段差 １２ リング状線材 １３ 徐冷カバー １４ 加熱ヒータ １５ 側部カバー １６ リング状線材非定常部 １７ リング状線材中央部 １８ リング状線材非定常部 １９ リング状線材パス端部 ２０ リング状線材パス中央部 Ａ 熱間圧延線材の搬送方向 Ｌ 直線状の熱間圧延線材

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 河添 健一 福岡県北九州市小倉北区許斐町１番地 株 式会社住友金属小倉内 (72)発明者 根石 豊 福岡県北九州市小倉北区許斐町１番地 株 式会社住友金属小倉内 (72)発明者 川崎 康浩 福岡県北九州市小倉北区許斐町１番地 株 式会社住友金属小倉内

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 熱間圧延されたリング状線材を第１搬送
   速度により搬送する第１コンベアと、該第１コンベアの
   下流側に配置され前記リング状線材を第１搬送速度より
   遅い第２搬送速度により搬送する第２コンベアと、該第
   ２コンベアの上部空間を覆う徐冷カバーと、該徐冷カバ
   ーの内面上部に設けられた加熱ヒータとを備えたことを
   特徴とする熱間圧延線材の徐冷装置。
2. 【請求項２】 前記加熱ヒータは、搬送方向に直交する
   幅方向において、リング状線材のリング径の８０％乃至
   １３５％に対応する範囲に配置されたことを特徴とする
   請求項１に記載の熱間圧延線材の徐冷装置。
3. 【請求項３】 前記第１コンベアは、前記リング状線材
   を第１重畳状態により搬送して第１温度まで冷却し、前
   記第２コンベアは、前記リング状線材を第１重畳状態よ
   り重畳密度の高い第２重畳状態により搬送して第１温度
   より低い第２温度の雰囲気中で徐冷する構成としたこと
   を特徴とする請求項１又は２に記載の熱間圧延線材の徐
   冷装置。
4. 【請求項４】 前記第２コンベアにおける徐冷速度は、
   １０乃至５０℃／ｍｉｎであることを特徴とする請求項
   ３に記載の熱間圧延線材の徐冷装置。