JP3686549B2

JP3686549B2 - 熱間圧延線材の温度調整装置

Info

Publication number: JP3686549B2
Application number: JP15228299A
Authority: JP
Inventors: 鋼治安達; 孝治田邉; 隆一関; 喜一朗土田
Original assignee: Nippon Steel Corp
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 1999-05-31
Filing date: 1999-05-31
Publication date: 2005-08-24
Anticipated expiration: 2019-05-31
Also published as: JP2000345244A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、熱間圧延線材の温度調整装置、詳しくは一つのラインで熱間圧延後の線材の材質・用途に応じた種々の冷却・保熱及び線材コイルの熱処理のうち任意の処理パターンを選択可能とした温度調整装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
熱間圧延された鋼線材をレイングヘッドを有する巻取機を経てリング状に展開してコンベア上にて搬送しながら衝風冷却もしくは放冷したり（以下、これを単に風冷・放冷、または、衝風・放冷ということがある）、或いは積極的に水冷して急冷したり、更には搬送ラインを保熱カバーで被覆して徐冷・保熱したりする調整冷却が行われている。また、一旦冷却してコイル状に線材を集束した後、これを別ラインの熱処理装置に装入して焼鈍や徐冷処理を施すことも知られている。
【０００３】
例えば、特公昭６０−５５５７２号公報においては、熱間圧延後にリング状にコンベア上に展開した線材に向かって、空気を吹き付けるか又は冷却水を噴射して冷却した後、パレット上に束状に集束してから分岐したコンベアにより適宜焼鈍炉に入れて連続的に熱処理を施す技術が開示されている。しかしながら、このスプレー方式の冷却は均一な冷却が望めず材質にばらつきが生じる欠点がある。しかも、この従来技術は平面的な広がりをもつ長大な設備とならざるを得ず、設備スペースの面での不利が大きい。また、コイル状にしてからの水冷についても提案しているが、この方法では冷却ムラが大きい。
【０００４】
また、熱間圧延後にリング状にコンベア上に展開した線材を直接冷却槽に浸漬して急冷してコイル状に集束した後、焼戻し炉内に入れて熱処理（焼入れ・焼戻し）する技術が、特開平６−３３６６２０号公報に開示されている。しかし、この従来例においては、線材コイルをフックコンベアにて懸架して加熱する形式が採用されており、該フックコンベア上では雰囲気温度の上限がせいぜい６５０℃程度であり、それ以上にするとコイルが変形する問題があり、高温短時間の処理には適さない。
【０００５】
さらに、熱間圧延後の線材を種々の熱処理に選択的に供給するための装置として、特開平８−１９３２２２号公報が提案されている。この従来技術では、巻取り後のリング状線材をコンベア上で搬送する場合に熱処理を行って集束する場合、巻取り後に一旦集束してからこれを別ラインに送って浸漬型の冷却装置にて冷却したり、或いは集束した線材の束を熱絶縁フードにて覆った状態でピット内に複数個集め、ピットにカバーをかけて加熱処理する、等が任意にラインが選択できるように配置した例が示されている。
しかしながら、この特開平８−１９３２２２号公報に開示された熱処理装置においては、各処理ラインが平面的に配置されているため、各ラインが錯綜して作業性が悪くかつ設置スペースの点での不利益が大きい。しかも、コイル状で水中に浸漬してもコイル内に水が浸透しないので、冷却ムラが大きい。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上述した従来技術の問題点を解決するためになされたものであり、水冷から徐冷までの幅広いリング状線材の調整冷却部とコイル状線材の熱処理部を連続させ、熱間圧延線材のインラインでの処理形態の自由度を格段に拡大すると共に、従来オフラインで行っていた熱処理をもライン内に取り込むことを可能とすることを課題とする。また、本発明は、浸漬冷却手段を含む調整冷却帯を縦方向に合理的に配置すると共に、各処理ラインから払い出されたコイルの精整・結束ラインの共有化を達成して可及的に設備スペースの低減を図ることも別の課題とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記した課題を解決するための本発明請求項１に係る熱間圧延線材の温度調整装置は、熱間圧延された線材をレイングヘッドでリング状に巻取る巻取装置の後面に、水冷ライン、風冷または放冷ライン、保熱カバーまたは熱源付き保熱カバーを有する徐冷または保熱ラインの３ラインのいずれかのラインに切替え自在に選択可能な第１調整冷却帯を設け、該第１調整冷却帯に後続して、風冷または放冷ライン、徐冷または保熱ラインの２ラインのいずれかのラインに切替え自在に選択可能な第２調整冷却帯を配置し、これら第１調整冷却帯と第２調整冷却帯との境界部位置に、第１及び第２調整冷却帯間の線材リング搬送を行う搬送手段と線材リングの集束を行う第１集束手段とを切替え配置が可能な如く設け、前記第２調整冷却帯の後部には第２集束手段を設け、前記第１集束手段にて集束した線材コイルを徐冷又は加熱するための熱処理手段を、該第１集束手段の設置位置に連設して構成されており、線材の所望の材質を得る温度パターンに応じて調整冷却帯及び熱処理手段を任意に選択して使用することを特徴とする。
【０００８】
本発明では上述のように、線材リングの調整冷却部を第１及び第２の調整冷却帯に分離し、一方の第１調整冷却帯では水冷、風冷・放冷、徐冷・保熱の選択可能な３ラインとし、第２調整冷却帯では風冷・放冷、徐冷・保熱の選択可能な２ラインとすると共に、第１と第２調整冷却帯との境界部に、退避自在な搬送手段と、線材リングを集束する第１集束手段を設けると共にこの集束装置を熱処理炉に連設したことにより、通常の線材リングの風冷・放冷処理を選択する他に、例えば、リング状態での水冷（浸漬冷却）を経てコイル状態での加熱処理、リング状態での風冷・放冷処理を経てコイル状態での保定処理、リング状態での徐冷・保熱処理を経てコイル状態での徐冷処理、というような従来ではオフラインで行っていた処理をオンラインで取り込むことが可能となる。
【０００９】
また、本発明請求項２では、上記請求項１の温度調整装置において、第１調整冷却帯の水冷手段として、線材を直接浸漬する冷却槽を有し、冷水または温水を切り替え使用可能としたことを特徴とする。浸漬冷却槽は、風冷・放冷、徐冷・保熱用の搬送ラインの下方に設置して、効率的な配置とすることが好ましい。
【００１０】
上記の本発明の温度調整装置において、第１調整冷却帯及び第２調整冷却帯の徐冷手段として、保熱カバーまたは熱源付き保熱カバーを採用するが、保熱カバーは内部を通過する線材リングの非常に緩速な冷却を保障するもので、圧延熱の活用にも役立つ。また、必要に応じて熱源にて積極的に加熱することもできる。
【００１１】
さらに、本発明請求項３では、請求項１または２において、コイル状線材を徐冷又は加熱する熱処理手段としては、集束した線材コイルを装入して搬送するトンネル型、もしくは線材コイルに被せるポット型の構造のものとする。トンネル型或いはポット型のいずれかを選択するのは、作業性、他の設備との兼ね合い、経済性等を考慮して決めればよい。
【００１２】
次に、本発明請求項４に係る熱間圧延線材の製造装置では、請求項１〜３のいずれかの温度調整装置は、少なくとも仕上圧延機としてミル剛性４０トン／mm以上の高剛性のブロックミルを有する線材圧延ラインの後面に連続的に配置されることを特徴とする。この製造設備によって、制御圧延と冷却設備が合理的に組み合わされ、２次加工性に優れた線材を効率よく得ることができる。
【００１３】
また、請求項５では、請求項４の製造装置において、第２集束手段からの線材コイルと熱処理手段からの線材コイルは共通の精整・結束手段に移動供給されることを特徴とする。これにより、全体の設備ラインを合理的に集約でき、設備スペースや作業能率の面でメリットが大きい。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、図面に基づいて本発明に係る温度調整装置の実施形態例を説明する。図１は、鋼線材の圧延から精整・結束までの一連の製造工程に本発明を適用した場合を示す基本ブロック図であり、次の▲１▼〜▲８▼の設備から構成される。即ち、
▲１▼ビレット素材を加熱して所定径まで熱間圧延する圧延設備、
▲２▼圧延された線材をレイングヘッドでリング状にする巻取装置、
▲３▼巻取装置の後面に設けた、水冷、風冷・放冷、徐冷・保熱のいずれかのラインに切替え自在に選択可能な第１調整冷却帯（ルーズコイル状態）、
▲４▼該第１調整冷却帯と後述する第２調整冷却帯との境界部位置に切替え可能設けた、第１及び第２調整冷却帯間の線材リング搬送を行う搬送手段と線材リングの集束を行う第１集束手段、
▲５▼第１調整冷却帯に後続するラインとして配置した、風冷・放冷、徐冷・保熱のいずれかのラインに切替え自在に選択可能な第２調整冷却帯（ルーズコイル状態）、
▲６▼前記第２調整冷却帯の後部に設けた第２集束手段、
▲７▼前記第１集束手段に連設してそこで集束した線材コイルを徐冷又は加熱するための熱処理手段（集束コイル状態）、
▲８▼前記第２集束手段と熱処理手段とが共有する精整・結束手段
から成る。
【００１５】
図２は図１に示す工程設備の主要部を具体的に示した全体概略図であり、便宜上、巻取後のコンベアラインを覆う保熱カバーを取り去りかつインライン熱処理炉を透視状態にして示している。また、図３は逆に保熱カバー及び熱処理炉を設置した状態の概略図、図４は巻取以降の第１調整冷却帯及び第１集束手段を側面から示した断面説明図である。
【００１６】
図２において、１は線材を最終径まで減面するための高剛性の仕上ブロックミルであり、該ブロックミル１の前面には図示はしていないが、通常のビレット加熱炉、粗圧延機、中間圧延機、仕上前ブロックミル及び水冷帯等が配置されている。また、該ブロックミル１は、例えば４ロールスタンド以下のもので総減面率は２５〜６５％の範囲で温度上昇を６０℃以下に抑えることができるコンパクトな構造のものが好ましく、これらの条件と共に入側温度を水冷・復熱によって規定することで、できるだけ低温の線材を次工程へ供給することが可能な形式のものとする。このためには、最小減面率２５％で４０トン／mm以上のミル剛性が必要となる。
【００１７】
また、２はブロックミル１の出側に設けた水冷帯、３は熱間仕上圧延されてきた線材をレイングヘッドで所定の径のリングにするための巻取装置、４は巻取装置３によって非同心円のリング状に展開された線材１０を搬送するための衝風・放冷コンベア、５は該衝風・放冷コンベア４の前半部分の下方にほぼ平行して設けた浸漬冷却装置、６は前記衝風・放冷コンベア４の中間位置に設けた第１集束装置、７は衝風・放冷コンベア４の終端位置に設けた第２集束装置、８は第１集束装置６の設置位置にて該第１集束装置６と切替え可能に設置したライン切替えコンベア、９は第１集束装置６の設置位置から形成されて延びるトンネル型のインライン熱処理炉である。さらに、１１は線材リングを集束するため集束位置に送り込まれる集束ステム、１２はインライン熱処理炉９内にて集束ステム１１に集束されてコンベアなどにより搬送される線材コイルを示している。
【００１８】
なお、前記衝風・放冷コンベア４は、巻取装置３の下方位置から第１集束装置６及びライン切替えコンベア８を中継して第２集束装置７の位置まで配設されるが、図３に示す如く、この衝風・放冷コンベア４は、第１集束装置６の位置を境界部として、前後二つの保熱カバー１３ａ及び１３ｂにて全周を被覆されている。該保熱カバー１３ａ、１３ｂは、断熱性材料で形成されると共に、その内部に必要に応じてカバー内を加熱するための熱源、例えば、ラジアントチューブ或いはヒータ等を配置し、線材リングを徐冷・保熱することができる。また、衝風・放冷コンベア４の下方近傍には、図示しないが線材リングを風冷するための衝風手段が設けられる。
【００１９】
本発明においては、上記した巻取装置以降から第１集束装置までの保熱カバー付きの衝風・放冷コンベア４の前半部及びその下方の浸漬冷却装置５を第１調整冷却帯と、第１集束装置以降から第２集束装置までの保熱カバー付きの衝風・放冷コンベア４の後半部を第２調整冷却帯という（図１及び図２参照）。
【００２０】
次に、図４にて第１調整冷却帯における各種冷却・保熱態様の切替え選択の例を説明する。まず、図４（ａ）では、巻取装置３から送られてきた線材リング１０を、下方の浸漬冷却装置５に導入して急冷し、これを第１集束装置６で集束してコイルとし、熱処理炉９へ送って適宜の熱処理を施す場合を示す。この場合、予め衝風・放冷コンベア４の入側及び第１集束装置６の位置におけるライン切替えコンベア（図２では第１集束装置６の位置のみの切替えコンベア８を示したが、実際には衝風・放冷コンベア４の入側にも同様な切替えコンベア１４を設けておく）を退避状態にしておく。退避方式としては、図示の如く上下方向の移動、或いは水平方向の移動、回動方式等任意でよい。巻取装置３からリング状に落とされた線材リング１０は、直ちに落下して浸漬冷却装置５の浸漬槽１５内に浸漬され、槽中の移送コンベア１６にて搬送された後、前記衝風・放冷コンベア４のラインまで持ち上げられて集束装置６にて落下して集束ステムに一定量集束される。図４（ａ）のラインでは、例えば、線材リング１０を浸漬冷却装置５で急冷して焼入れし、次にコイル状態で熱処理炉９で焼戻す熱処理例が考えられる。なお、この水冷手段としては、冷水或いは温水を適宜切替えて使用可能とし、鋼種、目標処理形態に応じて使い分ければよい。
【００２１】
一方、図４（ｂ）では、切替えコンベア１４及び８を予め衝風・放冷コンベア４のラインと同一にしておき、線材リング１０をそのまま第２集束装置７まで搬送して集束する例を示している。この場合には、線材リング１０をコンベア４上で搬送しながら放冷したり、リングに適宜の流体を吹き付けて衝風冷却をしたり、もしくは保熱カバー１３ａ、１３ｂを利用して徐冷・保熱してもよい。なお、保熱カバーは開閉自在にすることもできる。また、図４（ｂ）において、切替えコンベア８をライン上から退避させ、第１集束装置６で集束した線材コイルをインライン熱処理炉９に送って徐冷或いは加熱処理を施すことも可能である。例えば、保熱カバー１３ａ内でＡｒ₁変態点を下回ることなく徐冷してから、第１集束装置６で集束した線材コイルをインライン熱処理炉９で０．１℃/sec以下の冷却速度で徐冷して冷間加工性に優れた鋼線材を得ることができる。この場合には、巻取装置３前の仕上ブロックミル１にて線材をできるだけ低温で仕上圧延することが要求され、この仕上ブロックミル１と本発明の温度調整装置を組み合わせることで、好適な熱間圧延線材の製造装置が得られる。
【００２２】
なお、図２及び図３ではインライン熱処理炉９としてトンネル型の連続炉を示したが、図５に示すように、個々の集束した線材コイル１２をそれぞれ独立したポット型の炉１７で覆って徐冷もしくは加熱することも可能である。ポット炉１７の内部には熱源を設けることもでき、これらを一定間隔をあけてコンベア上を所定速度で搬送すればよい。
【００２３】
【発明の効果】
以上説明した本発明の温度調整装置によれば、下記の効果を奏する。
（１）熱間圧延後の線材のインライン処理手段の自由度が格段に拡大し、従前ではオフラインで行わざるを得なかった各種熱処理（加熱、保定、徐冷等）をオンラインで行うことが可能となった。
（２）第１調整冷却帯の後面に、シフト可能な第１集束手段とそれに連設したインラインのコイル熱処理手段を配置して、コイル状態で遅い移動速度で処理できることから、第２調整冷却帯ではなし得ないような長時間の熱処理が可能となった。
（３）線材リングの調整冷却部を縦方向のコンパクトなライン構成にまとめることができるため、設備的に有利となると共に、作業性の面からも利点が多い。
（４）本発明の設備構成の採用により、線材の圧延から精整・結束までを効率よく配置でき、しかも既設ラインを大幅に改造することなく組み込めるため、コスト面で有利である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る温度調整装置の設備例を線材製造ライン内に組み込んだ場合のブロック図。
【図２】本発明に係る線材の温度調整装置の一実施形態を示す全体概略図で、保熱カバーを取り去った例を示す。
【図３】図２に示す実施形態において保熱カバーを付けた状態を示す概略図。
【図４】本発明装置構成の一部である第１調整冷却帯の実施態様を示す側面説明図。
【図５】本発明にて採用するポット型熱処理炉の例を示す説明図。
【符号の説明】
１仕上ブロックミル２水冷帯
３巻取装置４衝風・放冷コンベア
５浸漬冷却装置６第１集束装置
７第２集束装置８、１４ライン切替えコンベア
９インライン熱処理炉１０線材リング
１１集束ステム１２線材コイル
１３ａ、１３ｂ保熱カバー１５浸漬槽
１６槽内コンベア１７ポット型炉

Claims

熱間圧延された線材をレイングヘッドでリング状に巻取る巻取装置の後面に、水冷ライン、風冷または放冷ライン、保熱カバーまたは熱源付き保熱カバーを有する徐冷または保熱ラインの３ラインのいずれかのラインに切替え自在に選択可能な第１調整冷却帯を設け、該第１調整冷却帯に後続して、風冷または放冷ライン、徐冷または保熱ラインの２ラインのいずれかのラインに切替え自在に選択可能な第２調整冷却帯を配置し、これら第１調整冷却帯と第２調整冷却帯との境界部位置に、第１及び第２調整冷却帯間の線材リング搬送を行う搬送手段と線材リングの集束を行う第１集束手段とを切替え配置が可能な如く設け、前記第２調整冷却帯の後部には第２集束手段を設け、前記第１集束手段にて集束した線材コイルを徐冷又は加熱するための熱処理手段を、該第１集束手段の設置位置に連設して構成されており、線材の所望の材質を得る温度パターンに応じて調整冷却帯及び熱処理手段を任意に選択して使用することを特徴とする熱間圧延線材の温度調整装置。
第１調整冷却帯の水冷手段は、線材を直接浸漬する冷却槽を有し、冷水または温水を切り替え使用可能とした請求項１記載の熱間圧延線材の温度調整装置。
コイル状線材を徐冷又は加熱する熱処理手段は、集束した線材コイルを装入して搬送するトンネル型、もしくは線材コイルに被せるポット型の構造を有する請求項１または２記載の熱間圧延線材の温度調整装置。
請求項１〜３のいずれか１項記載の温度調整装置は、仕上圧延機としてミル剛性４０トン／mm以上の高剛性のブロックミルを有する線材圧延ラインの後面に連続的に配置されることを特徴とする熱間圧延線材の製造装置。
第２集束手段からの線材コイルと熱処理手段からの線材コイルは共通の精整・結束手段に移動供給されることを特徴とする請求項４記載の熱間圧延線材の製造装置。