JPH0243325A - 均一オーステナイト構造を得る方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、均一オーステナイト構造を得るように炭素＃
＠線を熱処理し、つぎにこの鋼線に他の熱処理を加えて
微細パーライト構造を得る方法および装置に関するもの
である。

［従来技術と問題点コ 押しだし加工される鋼線の公知のオーステナイト化加工
工程は特に下記の段階から成る。

鋼線に対して周波数５０００〜２００　、０ＯＯＨｚの
磁界を加える誘導加熱法。この方法は、キュリー点以丁
の温度において直径３ｍｍ以上の鋼線についてのみ良好
な条件で適用可能である。

電気抵抗によるマツフル炉加熱法。この方法は誘導加熱
法の欠点を避ける事ができるが、鋼線直径ｍｍあたり１
０〜１５秒のオーダの長い加熱時間を必要とする。

ガス炉加熱法。この方法は適当な熱効率を得ようとする
ならば炉の出［コにおけるガス温度が低くなければなら
ないので、マンフル類と同程度の長い加熱時間を必要と
する。また燃焼ガスの伝熱率がマンフル類において使用
されるガス（水素、水素−窒素混合物、ヘリウム）より
低い。ガス炉中においては燃焼ガスの脱酸力を制御する
事か可能であるが、そのためにはバーナの制御のため非
常に注意深く監視する必要がある。

］、０ ［発明の目的および効果コ 本発明の目的は、オーステナイト化処理に際して鋼線直
径ｍｍあたり４秒以下の加熱時間を得るにある。これに
よって、公知プラントにおけるよりも高い生産ピッチが
得られ、またプラントの長さを短縮する事ができる。

従って、均一オーステナイト構造を得るように少なくと
も１本の炭素鋼線を熱処理する本発明による方法は、ａ
）実際上強制通気されないガスを含む少なくとも１本の
管の中に鋼線を通過させながら加熱し、ガスが鋼線に直
接に接触し、鋼線の加熱時間は鋼線の直径ｍｍあたり４
秒以下とする段階と、 ｂ）管と、鋼線と、ガスの特性は下記の式が満たされる
ように選定され、 １．０５≦Ｒ≦７　　　　（１） ０．６≦Ｋ≦８　　　　（２） ここに、 Ｒ＝　Ｄｔｉ／　Ｏｆ Ｋ　＝　　［Ｌｏｇ（Ｄｔｉ／Ｄｆ）］　×Ｄｆ２／λ
またここに、 Ｄｔｉはｍｍで表示された管の内径、Ｄｆはｍｍで表示
された鋼線の直径、λは８００℃で測定されＷ−ｍ−’
・゜Ｋ−１で表示されたガスの導電率、またＬｏｇは自
然対数とする段階とを含む。

また本発明は、ａ）少なくとも１本の管とこの管の中に
鋼線を通過させる手段とを含み、前記管は前記鋼線と直
接に接触し実際上強制通気されないガスを収容し、ガス
加熱手段を含み、前記管の中に鋼線を通過させる手段は
鋼線とガスとの接触時間が鋼線直径ｍｍあたり４秒以下
となるように鋼線を通過させ、 ｂ）管と、鋼線と、ガスの特性は前記の式（１゜２）が
満たされるように選定され、Ｄｔｉ、　Ｄｆ、λおよび
Ｌｏｇは前記と同様の意味を有する均一オーステナイト
構造を得るように少なくとも１本の炭素鋼線を熱処理す
る装置に関するものである。

「実際上強制通気されない」とは、管中のガスが不動で
あるか、または実際上鋼線とガス間の熱交換を変更しな
い程度の弱い通気作用を受ける事を意味し、この弱い通
気作用は例えば鋼線そのものの移動による。

また本発明は、前記の方法および／または装置を使用し
て炭素鋼線を熱処理する方法およびプラント全体に関す
るものである。

また本発明は、本発明による方法および／またはプラン
トによって得られた鋼線に関するものである。

以下、本発明を図面に示す実施例について詳細に説明す
るが、下記の実施例は本発明を説明するためのものであ
って、本発明はこれに限定されるものではない。

［実施例コ 第１図と第２図は本発明の方法を実施するための本発明
による装置を示す。第１図はこの装置の軸線ｘｘ’に沿
ってとられた装置１００の断面図、第２図はこの軸線に
対して直角に、第１図のＩＩ−ＩＩ線に沿って取られた
断面図である。装置１００は例えばセラミックス、耐火
性鋼、炭化タングステンの管２を含み、その中に矢印Ｆ
方向に軸線ｘｘ’に沿って炭素鋼線１が繰り出される。

鋼線１の駆動手段は公知の手段であって簡略化のため第
１図と第２図には図示されず、この手段は例えば処理後
に鋼線を巻取るためモータによって駆動されるローラと
する事ができる。

鋼線１と管２の内側面２０との間のスペース３がガス４
によって充填される。このガスは鋼線１と内側面２０と
に直接に接触している。ガス４は鋼線１の処理中にスペ
ース３の中に残存し、装置１００はガスの強制通気手段
を有しない。すなわちガス４は強制通気される事なく、
矢印Ｆ方向の鋼線１の移動によってのみスペース３の中
を移動させられる。このガスは例えば水素、水素−窒素
混合物、水素−メタン混合物、水素−窒素−メタン混合
物、ヘリウム、ヘリウム−メタン混合物とする事ができ
る。

鋼線１は、管２の中への鋼線１の出入口に配置された例
えばセラミックスまたは炭化タングステンの２個の鋼線
案内部材５によって案内される。

この管２は、その外側面２１に巻き付けられた電気抵抗
６によって外部から加熱される。また管２は、これを包
囲する断熱スリーブ７と、管２の両端に配置された２枚
のプレート８とによって外部から断熱されている。また
管２はこれが金属の場合、電気的に絶縁されている。プ
レート８とスリーブ７は例えばフリッテイングされた耐
火性繊維によって構成される。前記の管２、加熱抵抗６
、スリブ７およびプレート８は金属管９の中に配置され
、この金属管９はその周囲に巻き付けられた中空管１０
によって冷却され、この中空管１０の中を冷却液１１、
例えば水を循環させる。

装置１００はその両端において円形プレート１２によっ
て閉鎖され、これらの円形プレート１２は管９のフラン
ジ９０に対して気密継手１３によって固着される。気密
通路１４を通して電気抵抗６に給電する事ができる。こ
の通路１４を２本の電線１５が通り、これらの電線１５
はそれぞれ抵抗６の各端部に接続されている（この接続
は図面において簡略のため省略される）。この気密通路
１４は一方の円形プレート１２に対して気密継手１６に
よって固着されている。

装置１００は膨張遊隙１７を有し、バネ１８がこのプレ
ート１９に作用して応力を分散させ、これにより管２０
はその温度のいかんに関わらずスリーブ７の中央に保持
される。

第２図において、Ｄｆは鋼線１の直径、Ｄｊｉは管２の
内径（内側面２０の直径）、Ｄｔｅは管２の外径（外側
面２１の直径）である。λは８００℃で測定されたガス
の導電率であって、この導電率はワットｍ−’・゜Ｋ〜
１で表示される。

本発明によれば、Ｄｔｉ、　Ｄｆおよびλは下記の式を
満たすように選定される。

１．０５≦Ｒ≦７　　　　（１） ０．６≦Ｋ≦８　　　　（２） ここに、 Ｒ＝　Ｄｔｉ／　Ｄｆ Ｋ　＝　　［Ｌｏｇ（Ｄｔｉ／Ｄｆ）］　ＸＤｆ２／λ
ＤｔｉとＤｆはミリメートルで表示され、Ｌｏｇは自然
対数である。

本発明によれば、予想外に、鋼線１を変態温度ＡＣ３以
下の温度から、例えば常温から、変態温度へ０３以上の
温度まで加熱して均一なオーステナイト構造が得られ、
しかもこれは鋼線直径Ｄｆのミリメートルあたり４秒以
下の短時間で達成される。また他方、所望ならば、鋼線
表面に対して化学作用、例えば脱酸作用、炭化作用また
は脱炭作用を実施するためにガスの性質を選定する事が
できる。

従って本発明は下記の利点を有する。

構造簡単で、投資コストおよび運転コストが低い。ガス
の強制循環に必要な圧縮器とタービンを使用しなくてす
むからである。

一正確な再熱法則を得る事ができる。

再熱が急速であるから、製造テンポを高め、プラントの
長さを短縮する事ができる。

−直径Ｄｆが大幅に変動する鋼線に急速再熱を実施する
事ができ、同一装置において変動比１〜５の直径Ｄｆを
有する鋼線を処理する事ができる。

直径Ｄｆが人であって４ｍｍ以上の鋼線の場合、前記の
比Ｒは１に近く、この場合には伝熱性の非常に高いガス
、例えば水素を使用する必要がある。

好ましくは、鋼線の直径Ｄｆは少なくとも０．４ｍｍ、
最大６ｍｍに等しい。

第３図と第４図は本発明による他の装置２００を示し、
この装置は複数の鋼線１、例えば６本の鋼線を同時に処
理する事ができ、第３図はこの装置の軸線ｙｙ’に沿っ
た断面図であり、第４図は軸線ｙｙに垂直な断面図であ
って、軸線ｙｙ’は第４図において「ｙコで表示されて
いる。

この装置２００の構造は装置１００の構造と類似である
が、その相違点は鋼管から成るケーシング９の中に、そ
の軸線ｙｙ’回りに６本の鋼管２が配置されている事で
ある。各銅管２の中に１本の鋼線１が挿通され、各鋼管
２の内部にガス４が充填されて前記の装置１００と同様
にそれぞれ電気抵抗６によって加熱され、６本の鋼管の
周囲に断熱スリーブ７が配置されている。

以下において本発明を実施例について説明する。

実】（例」二：」ユ 前記の装置１００を使用して炭素鋼１の４回の処理テス
トを実施した。鋼線１と装置１００の特性を添付の表１
に示す。

（表　１） これらの実施例においてガス４の性質は下記の通りであ
る。

実施例１．　２．　３：分解アンモニア（水素７５％、
窒素２５％、これらの％は体積％とする）一実施例４：
水素７８％、メタン２％（体積％）。

加熱時間Ｔｃは、鋼線が管の入り口における常温（約２
０℃）から、管の出口における温度（９８０℃）まで加
熱される時間に対応し、出口温度は炭化物を溶融状態に
するのに十分な温度である。

炎施廻玉 この実施例においては、鋼線１の直径Ｄｆと、ガス４の
性質を変更し、ガスを水素と窒素の混合物とし、従って
値λ、ＲとＫとを変動させる。鋼線１と装置１００の特
性は下記である。＝Ｓ線１の鋼の炭素含有量：０．８５
％：アルミナ管２、Ｄｔｉ＝　２．５ｍｍ。

Ｄｔｅ＝６ｍｍ；管２の外側面２１は出力３３ｋＷの電
気抵抗６によって１１００℃に加熱さ托る：鋼線１の繰
り出し速度：　２．３５ｍ／秒；管２の長さ６ｍ：加熱
時間＝２．５５秒；鋼線１の温度：管２の入口において
＝２０℃、管２の出口において２９８０℃。

下記の表２はＤｆ、ガス４の体積％、λ、Ｒ，Ｋおよび
鋼線１の生産率を示す。

この実施例に対応するすべてのテス１〜において、鋼線
の直径ｍｍ当りの加熱時間（Ｔｃ／Ｄｆ）は１．４６〜
３．１秒／ｍｍの範囲内にある。

表２ 前記の装置２００と類似の、しかし１０本の管２を有す
る多管式装置を使用する。この実施例の特性は下記であ
る。

鋼ＩＱ　１　（７）　１ｊｌｌ　ノ炭素含有ｆｆｉ　：
　０．７０％Ｊｌｌ線Ｄｆ　：　１．．７５ｍｍ；アル
ミナの同等の管２、Ｄｊｉ＝２．５ｍｍ、　ＤＬｃ＝６
ｍｍ；管の外側面２１を１０個の抵抗６（管２による抵
抗）によって１１００℃に加熱し、各抵抗は２７　ｋＷ
の単位出方を有する（全出力２７０Ｋｗ）　；ガス４：
分解アンモニア：鋼線の繰り出し速度：　２．０２ｍ／
秒；各管２の長さ６ｍ；加熱時間２．９７秒；鋼線１の
生産率＝１３６０ｋｇ／時；各管２の入り口における温
度：　２０℃、各管２の出口温度：９８０℃；　λ＝０
．３２８；　Ｒ＝１．４３；に＝３．３３゜鋼線の直径
ｍｍ当り加熱時間（Ｔｃ／Ｄｆ）は１．７０秒／ｍｍに
等しい。

爽厳孤ユ この実施例は実施例２と同様条件で実施され、同様の結
果を得たが分解アンモニアの代わりに、８００℃で鋼線
の炭素と熱力学平衡を保持するガス４を使用し、このガ
ス４は下記の組成を有する（体積％）：水素７４％；窒
素２４％；メタン２％。

爽厳孤１ 実施例２と同様条件で実施されるが、分解アンモニアの
代わりに、先行操作において生しだ脱炭作用を補正する
ための炭化性ガスを使用する。このガス４の組成は下記
の通り（体積％）：水素８５％、メタン１５％。他の条
件および結果は実施例２と同様であるが、下記の点が相
違する：加熱時間は２．９７秒から２．７５秒に変更、
この場合Ｔｃ／Ｄｆ比は１．５７秒／ｍｍ、鋼線の繰り
出し速度２．１．８ｍ／秒。２μｍのオーダの表面再炭
化厚さが得られる。鋼線１上には黒鉛の堆積は見られな
い。

本発明は処理出口において非常に正確な鋼線温度を得る
事ができ、この温度は実施例１〜８の場合指示された出
口温度から±１，５℃１上変動する事なく、これによっ
て鋼線の品質の安定性を保証する事ができる。

実施例９〜１２は前記の装置１００と同様の装置の中で
実施されたが、これらの実施例は本発明によるものでは
ない。鋼線１とその装置の特性を下記の添付の表３に示
す。これらの実施例においては、Ｔｃ／Ｄｆ比が鋼線の
直径のｍｍ当り４秒よりはるかに高く、また比率ＲとＫ
の値が前記の式（１）および（２）に対応せず、オース
テナイト化は前記のような利点をもって実施されない。

（表　３） こ抗らの実施例９〜１２のガス４の組成は下記であった
。

実施例９　純粋Ｎ２ 実施例１０　　Ｎ２＝５０％　Ｈ２−５０％実施例１．
１．　　Ｎ２＝６５％、Ｈ□＝３５％実施例１．２　　
Ｎ２＝５０％、ｌ−１２＝５０％（体積％） 本発明によるすべての実施例において、均一なオーステ
ナイト構造が得られた。

第５図は微細パーライト構造を得るために炭素鋼の鋼線
１を熱処理するプラント全体を示す。このプラント３０
０は区域ｚ１、ｚ２、Ｚ３．　　Ｚ４、ｚ５を有し、鋼
線１はこれらの区域を出発ロール３０から、処理鋼線を
巻取ロール３１まで矢印Ｆの方向に通過し、巻取ロール
３１はモータ３１０によって回転駆動されて、鋼線１を
矢印Ｆの方向に繰り出す事ができる。鋼線１は区域ｚ１
〜ｚ５を順次にこの順序で通過する。

区域Ｚ１は均一オーステナイト構造を得るために鋼ＭＡ
１を加熱する段階に対応する。

区域Ｚ２は準安定オーステナイトを得るように鋼線１を
５００〜６００℃まで冷却する段階に対応する。

区域ｚ３は準安定オーステナイトをバーライ１〜に変態
させる段階に対応する。

区域Ｚ４はパーライト化後に鋼線を例えば３００℃の温
度まで冷却する段階に対応する。

区域ｚ５は常温に近い温度、例えば２０〜５０℃まで鋼
線を最終的に冷却する段階に対応する。

第６図は区域Ｚ２から７５まで通過する際の鋼線の温度
の変化を時間関数として示す曲線φのグラフを含む。ま
たこの図は、鋼線１゜の鋼の準安定オーステナイトから
パーライトへの変態の開始に対応する曲線Ｘ１と、この
変態の終了に対応する曲線Ｘ２とを示す。この第６図に
おいて、横座標は時間Ｔに対応し、縦座標は温度Ｏに対
応し、時間の原点はＡに対応する。

パーライト処理に先だって、均一オーステナイトを得る
ため、変態温度以」二の温度ＡＣ３に鋼線を加熱する。

この温度ＯＡは例えば９００〜１０００℃の範囲内にあ
り、第６図の点Ａに対応する。いわゆる「パーライトの
鼻」点は曲線ｘ１の最小時間Ｔｍに対応し、このパーラ
イトの鼻の温度はＯｐで示される。

つぎに鋼線１は変態温度ＡＣ１以下の温度に達するまで
冷却され、この冷却後の鋼線の状態は点Ｂに対応し、時
間Ｔｂ後にこの点Ｂにおいて得られた温度はθＢで示さ
れる。第６図においてこの温度Ｏｂはパーライトの鼻の
温度ｏｐより高く示されているが、これは実際上もっと
も頻繁に見られる場合である。しかしこれは絶対的に必
要なものではない。

これらの点ＡとＢとの間における＠線の冷却中に鋼線温
度が変態点ＡＣ３以下に下降すると同時に、安定オース
テナイトから準安定オーステナイトへの変態が生じ、準
安定オーステナイトの粒界に「核」か出現する。曲線ｘ
ｌとＸ２との間に含まれる区域はωて示される。パーラ
イト化は、鋼線をこの区域ωの左側の点Ｂの状態から区
域ωの右側の点Ｃの状態まで移行させるにある。＃１線
のこの変態は曲線Ｘ１を８ｘにおいて切り曲線χ２をＣ
ｘにおいて切る線分ＢＣによって示されているか、本発
明は点ＢとＣの間の鋼線温度の変動が直線的でない場合
にも適用される。

核の形成は区域ωの左側にある線分ＢＣの部分において
、すなわち線分ＢＢｘにおいて生じる。区域ωを横断す
る線分ＢＣの部分、すなわち線分ＢｘＣｘにおいては、
準安定オーステナイトからパーライトへの変態、すなわ
ちパーライト化が生じる。パーライト化時間は鋼ごとに
相違し、また線分ＣｘＣにおける処理の目的は、パーラ
イト化が完了していない場合に鋼線を過早に冷却する事
を防止するにある。

実際に、残留準安定オーステナイトが急速に冷却された
場合、ベイナイト化され、これは熱処理後の線引効率に
とっても、最終製品の使用価値についても、機械特性に
ついても好ましくない構造である。

点ＡとＢの間の急速冷却に続いて、準安定オーステナイ
ト区域での、すなわち点ＢとＢｘとの間の等温保持によ
って、核数な増太しそのサイズを縮小する事ができる。

これらの核はその後に準安定オーステナイトからパーラ
イトへの変態の出発点となり、これらの核が多数で小さ
いほど、鋼線の使用価値が高くなる事は公知である。

パーライト化処理後に、鋼線を例えば常温まで冷却する
。この冷却は好ましくは急冷とし、例えば線分ＣＤによ
って示され、温度りはｅＤで示される。

プラント３００において、区域Ｚ１は鋼線を点Ａ状態に
もたらすための加熱段階に対応し、区域Ｚ２は曲線φの
部分ＡＢに対応し区域ｚ３は曲線φの部分ＢＣに対応し
、区域Ｚ４とＺ５は曲線φの部分ＣＤの冷却段階に対応
する。

区域ｚ１は例えば前記の本発明による装置１００によっ
て実施する事ができる。

区域Ｚ２は例えばフランス特願第８８１００９０４号に
よって実施する事ができる。この区域Ｚ２に対応する装
置３２を第７図と第８図に図示する。

この装置３２は、内径Ｄ’ｔｉと外径Ｄ’ｔ、ｅの管状
のケーシング３３を含む熱交換器であって、このケーシ
ングの中を矢印方向Ｆに直径Ｄｆの処理される鋼線が繰
り出される。

第７図は鋼線１の軸線、すなわち装置３２の軸線ｘｘ’
に沿って取られた断面図であり、第８図はこの軸線に対
して直角に取られた断面図であって、第８図は第７図の
ＶＩＩＩ　−ＶＩＩＩ線に沿って取られ、第８図におい
てこの軸線ｘｘ’はｒｘＪで表示されている。鋼線１と
管３３との間のスペース３４はガス３５で満たされ、こ
のガスは鋼線１と管３３の内側面３３０に直接に接触す
る。ガス３５は鋼線１の処理中、スペース３４の中に留
まり、装置３２はガス３５の強制循環手段を有せず、す
なわちガス３５は実際上強制循環なしで矢印Ｆ方向の鋼
線１の移動のみによってスペース３４の中を移動させら
れる。鋼線１の加熱処理に際して、鋼線１からガス３５
に伝熱が生じる。

λ’は６００℃で測定されたガス３５の導電率である。

この導電率はＷ−＋１−１・゜Ｋ−１で示される。鋼線
１は、例えばセラミックスまたは炭化タングステンから
成る２個の案内部材３６によって案内され、これらの案
内部材３６の一方は管３３の鋼線入口に、他方は鋼線出
口に配置される。管３３は、これを包囲する環状スリー
ブ３８の中を循環する伝熱性流体、例えば水によって外
部から冷却される。このスリーブ３８は長さＬ’ｍと、
内径Ｄ’ｍｉと、外径Ｄ’ｍｅとを有する。

スリーブ３８はマニホルド３９から水を供給され、水は
スリーブからマニホルド４０を通して出る。従って管３
３に沿った水３７の流れは矢印Ｆと逆方向になる。水３
７を収容する区域４１（スリーブ３８の内部スペース）
とガス３５を収容するスペース３４との間の密封は、例
えばエラストマーから成る継手４２によって得られる。

水３７と接触した管３３の長さは第７図においてＬ’ｔ
で表示される。

熱交換器３２は単独で区域Ｚ、２に対応する装置を成す
事ができる。しかしまたスリーブ３８の末端のフランジ
４３によって複数の熱交換器３２を軸線ｘｘ’に沿って
組立てる事ができ、この場合に軸線ｘｘ’に沿って直列
に配置された複数の熱交換器３２を鋼線１が通過する。

管３３、鋼線１およびガス３５の特性は、パーライト化
に先立つ曲線φの部分ＡＢに対応する冷却時に下記の式
が満たされるように選定される。

１．０５≦Ｒ’≦１５　　　　（３） ５　≦Ｋ’≦１０　　　　（４） ここに、 Ｒ’　＝Ｄ’ｔｉ／Ｄｆ Ｋ’　　＝　　［Ｌｏｇ（Ｄ’ｔｉ／Ｄｆ）］　　×Ｄ
ｆ２／λ’Ｄ’ｔｉとＤｆはｍｍで表示され、λ’は６
００℃で測定されたガスの導電率であってｗ　−ｍ−”
・゜Ｋ−１で表示され、Ｌｏｇは自然対数である。

ガス３５は例えば水素、窒素、ヘリウム、水素窒素混合
物、水素−メタン混合物、窒素−メタン混合物、ヘリウ
ム−メタン混合物、水素−窒素−メタン混合物とする事
ができる。

大きな直径を有する鋼線１の場合、管の内径Ｄ′ｔｉと
鋼線の直径Ｄｆとの比λ’は１に近くなるので、非常に
導電性のガス、例えば水素を使用する必要がある。

プラント３００の区域Ｚ３が例えば前記のように直列に
配置された複数の熱交換器３２を使用して実現する事が
できる。

もつともよい条件でオーステナイトからパーライトへの
変換を実施するためには、第１図において線分ＢＣで示
された変態段階が、できるだけ変動の少ない温度で、例
えば曲線Ａ８の冷却後に得られた温度θＢから±１０℃
以上変動しない温度で実施される事が好ましい。このよ
うな温度変動の制限は、線分ＢｘＣｘに対応するパーラ
イト化時間以上の時間実施される。望ましくは、鋼線１
の温度は線分ＢＣにおいて温度ＯＢから±５℃以上変動
しないようにする。第６図は線分ＢＣの段階中に温度が
一定でＯＢに等しい理想的な場合を示し、従って線分Ｂ
Ｃは横座標軸に平行な線分である。

０区域で生じるオーステナイトからパーライトへの変態
は、約１００，０ＯＯＪ、Ｋｇ−１の多量の熱を発生し
、この区域において変態速度が時間関数として変動し、
この速度は点ＢｘとＣｘの近くで低く、線分ＢｘＣｘの
中央付近で最大となる。このような条件において、変態
温度を実質的に一定に保持しようとするならば、熱交換
の調整を実施する必要がある。すなわち鋼線１の単位長
さあたりの熱交換出力を変態区域に沿って変動させ、パ
ーライト化速度が最大の箇所でガス３５による冷却率を
最大とする。これはパーライト化に際しての鋼線１の過
度の温度上昇による再熱現象を避けるためである。

このような熱交換調整は前記のフランス特訓第８８１０
０９０４号に記載のように鋼線の通る管３３の内径Ｄ’
ｔｉまたは対応の管３３の長さ１．′Ｌを変動させる事
によって実施される。

区域Ｚ３？こおいて、もっとも高い冷却出力を有する熱
交換器３２がパーライト化速度のもっとも大きき区域に
対応する。このような条件において、管３３の内径Ｄ’
ｔｉを変動させて調整を実施する場合、この内径は区域
ｚ３の入口がら、パーライト化速度の最大となる熱交換
器３２まで減少し、つぎにこの内径は区域Ｚ３の出口に
向がって矢印Ｆ方向に増大する。

管３３の長さＬ’シを変動させて調整を実施する場合、
この長さは区域Ｚ３の入口から、パーライト化速度の最
大となる熱交換器３２まで増太し、つぎにこの内径は区
域Ｚ３の出口に向がって矢印Ｆ方向に減少する。

いずれの場合にも、矢印Ｆ方向において、冷却力は区域
Ｚ３の入口から、パーライト化速度が最大となる熱交換
器３２まで増大し、つぎに区域Ｚ３の出口に向かって減
少する。

パーライト化速度が最大の熱交換器３２において、下記
の式を満足させる事が好ましい。

１．０５≦Ｒ’≦８　　（５） ３　≦Ｋ’≦８　　（６） Ｒ′　とＫ’は前記と同様の意味を有する。

区域Ｚ４は例えば前記の式（３）と（４）とを満たす１
つの熱交換器３２によって構成される。

つぎに鋼線１は区域Ｚ５に入り、この区域において鋼線
１は水中に浸漬する事によって常温に近い温度、例えば
２０〜５０℃になされる。

プラント３００の中で処理された鋼線１は、公知の鉛パ
テンチングによって得られたものと同一の構造、すなわ
ち微細パーライト構造を含む。この構造はフェライト層
によって分離さ九たセメンタイト層を含む。−例として
、第９図はこのような微細パーライト構造の一部５０の
断面を示す。この部分５０は、フェライト層５２によっ
て分離された実質的に相互に平行な２枚のセメンタイト
層５１から成る。セメンタイト層５１の厚さは「１」、
フェライト層５２の厚さは「ｅ」で示される。パーライ
ト構造は微細であって、平均値ｊ−十ｅは１０００人に
等しく、標準偏差２５０人である。

このような鋼線は例えばプラスチック材料またはゴム材
料の製品、特にタイヤ外皮の補強に使用される。

また装置３００は下記の効果の少なくとも］、っを生じ
る事ができる。

熱処理後に、線引後に、鋼線は少なくとも１３００ＭＰ
ａに等しい引っ張り破断抵抗を示す。

鋼線は少なくとも４ｏの断面比を有するように線引され
る。

鋼線は線引後に少なくとも３０００ＭＰａに等しく弓つ
張り破断抵抗を示す。

断面比は定義上、下記の式に対応する。

プラント３００は下記の利点を有する。

構造簡単、投資コストと作動コストが低い。

すなわち、 ・金属または溶融塩の使用が避けられる、・ガスの強制
循環に必要な圧縮器またはタービンを必要としない。

一正確な冷却法則が得られ、再熱現象が避けられる。

同一プラントにおいて、広範囲の直径Ｄｆの鋼線のパー
ライト処理を実施する事ができる。

−金属または溶融塩を使用しないので衛生上の問題がな
く、＃１線の浄化処理が不必要である。

これらの利点は、曲線φの部分へＢ（第６図）に対応す
る冷却処理時に前記の式（３）と（４）が満足された場
合にのみ達成される。強制通気されないガスを含む管を
使用する場合、管を伝熱性流体によって包囲しても曲線
φのΔＢ部分に対応するパーライト化前の冷却段階にお
いて式（３，４）が満たされなければ、正確なパーライ
ト化を実施する事は不可能である。

本発明は前記の説明のみに限定されるものでなく、その
主旨の範囲内において任意に変更実施できる。

式し−Ｌ 表−旦

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による装置の軸線に沿った断面図、第２
図は第１図のＩＩ−ＩＩ線に沿った軸線に対して垂直の
断面図、第３図は本発明による他の装置の軸線に沿った
断面図、第４図は第３図のＩＶ−ＴＶ線に沿ってとられ
た軸線に対して垂直な断面図、第５図は本発明による装
置を含む鋼線熱処理プラント全体の概略図、第６図は第
５図のプラント中において処理される鋼線の時間に対す
る温度変化を示す曲線、第７図は第５図のプラントにお
いて使用される装置の軸線に沿った断面図、第８図は第
７図のＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ線に沿った軸線に垂直な断面
図、また第９図は第５図に図示のプラントにおいて処理
された鋼線の微細パーライト構造の一部の断面図である
。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、ａ）実際上強制通気されないガスを含む少なくとも
   １本の管の中に鋼線を通過させながら加熱し、ガスが鋼
   線に直接に接触し、鋼線の加熱時間は鋼線の直径ｍｍあ
   たり４秒以下とする段階と、ｂ）管と、鋼線と、ガスの
   特性は下記の式が満たされるように選定され、 １．０５≦Ｒ≦７（１） ０．６≦Ｋ≦８（２） ここに、 Ｒ＝Ｄｔｉ／Ｄｆ Ｋ＝［Ｌｏｇ（Ｄｔｉ／Ｄｆ）］×Ｄｆ＾２／λまたこ
   こに、 Ｄｔｉはｍｍで表示された管の内径、Ｄｆはｍｍで表示
   された鋼線の直径、λは８００℃で測定されＷ・ｍ＾−
   ＾１・Ｋ＾−＾１で表示されたガスの導電率、またＬｏ
   ｇは自然対数とする段階とを含む事を特徴とする均一オ
   ーステナイト構造を得るように少なくとも１本の炭素鋼
   線を熱処理する方法。 ２、管は外部から電気抵抗によって加熱される事を特徴
   とする請求項１に記載の方法。 ３、ガスは鋼線の鋼の炭素と熱力学平衡する事を特徴と
   する請求項１または２のいずれかに記載の方法。 ４、ガスは鋼線の鋼の表面再炭化を生じる事を特徴とす
   る請求項１または２のいずれかに記載の方法。 ５、ガスは鋼線の表面に対して脱酸作用を生じる事を特
   徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の方法。 ６、つぎに鋼線に対してパーライト化処理を実施する段
   階を含む事を特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記
   載の方法。 ７、ｃ）変態温度ＡＣ３より高い温度から変態温度ＡＣ
   ３より低い温度まで鋼線を冷却する段階と、ｄ）つぎに
   変態温度ＡＣ１以下の温度でパーライト化処理を実施す
   る段階と、 ｅ）前記冷却−パーライト化処理は、実際上強制通気さ
   れないガスを収容する少なくとも１本の管の中に鋼線を
   通過させ、前記管を伝熱性流体によつて包囲し、鋼線か
   らガスと管を経由して伝熱性流体への伝熱が生じる事に
   よって実施される段階と、 ｆ）少なくともパーライト化に先行する冷却時に、管と
   鋼線とガスの特性が下記の式を満たすように選定され、 １．０５≦Ｒ’≦１５（３） ５≦Ｋ’≦１０（４） ここに、 Ｒ’＝Ｄ’ｔｉ／Ｄｆ Ｋ’＝［Ｌｏｇ（Ｄ’ｔｉ／Ｄｆ）］×Ｄｆ＾２／λ’
   Ｄ’ｔｉはｍｍで表示された管の内径、Ｄｆはｍｍで表
   示された鋼線の直径、λ’は６００℃で測定されたガス
   の導電率であってＷ−ｍ＾−＾１・゜Ｋ＾−＾１で表示
   され、Ｌｏｇは自然対数とする段階とを含む事を特徴と
   する請求項６に記載の方法。 ８、鋼線を変態温度ＡＣ３以上の温度から変態温度ＡＣ
   １以下の所定温度まで冷却した後に、熱交換を調整しな
   がらパーライト化時間以上の時間、鋼線を前記所定温度
   から±１０℃以上相違しない温度に保持し、パーライト
   化速度のもつとも急速な単数または複数の区域または管
   において下記の式が満たされ、 １．０５≦Ｒ’≦８（５） ３≦Ｋ’≦８（６） ここにＲ’とＫ’は前記と同様の意味を有する事を特徴
   とする請求項７に記載の方法。 ９、前記鋼線を前記所定温度から±５℃以上相違しない
   温度に鋼線を保持する事を特徴とする請求項８に記載の
   方法。 １０、熱交換調整は単数または複数の管の内径を変動さ
   せる事によって実施される事を特徴とする請求項８また
   は９のいずれかに記載の方法。 １１、熱交換調整は長さの相違する複数の管を使用する
   事によって実施される事を特徴とする請求項８乃至１０
   のいずれかに記載の方法。 １２、つぎに鋼線を冷却する事を特徴とする請求項６乃
   至１１のいずれかに記載の方法。 １３、ａ）少なくとも１本の管とこの管の中に鋼線を通
   過させる手段とを含み、前記管は前記鋼線と直接に接触
   し実際上強制通気されないガスを収容し、ガス加熱手段
   を含み、前記管の中に鋼線を通過させる手段は鋼線とガ
   スとの接触時間が鋼線直径ｍｍあたり４秒以下となるよ
   うに鋼線を通過させ、ｂ）管と、鋼線と、ガスの特性は
   下記の式が満たされるように選定され、 １．０５≦Ｒ≦７（１） ０．６≦Ｋ≦８（２） ここに、 Ｒ＝Ｄｔｉ／Ｄｆ Ｋ＝［Ｌｏｇ（Ｄｔｉ／Ｄｆ）］×Ｄｆ＾２／λまたこ
   こに、 Ｄｔｉはｍｍで表示された管の内径、Ｄｆはｍｍで表示
   された鋼線の直径、λは８００℃で測定され Ｗ・ｍ＾−＾１・゜Ｋ＾−＾１で表示されたガスの導電
   率、またＬｏｇは自然対数とする事を特徴とする均一オ
   ーステナイト構造を得るように少なくとも１本の炭素鋼
   線を熱処理する装置。 １４、管を加熱するために管外部に配置された電気抵抗
   を含む事を特徴とする請求項１３に記載の装置。 １５、ガスは鋼線の鋼の炭素と熱力学平衡する事を特徴
   とする請求項１３または１４のいずれかに記載の装置。 １６、ガスは鋼線の鋼の表面再炭化を生じる事を特徴と
   する請求項１３または１４のいずれかに記載の装置。 １７、ガスは鋼線の表面に対して脱酸作用を生じうる事
   を特徴とする請求項１３乃至１６のいずれかに記載の装
   置。 １８、複数の管を内部に配置したケーシングを有する事
   を特徴とする請求項１３乃至１７のいずれかに記載の装
   置。 １９、鋼線の直径は０．４乃至６ｍｍの範囲内にある事
   を特徴とする請求項１３乃至１８のいずれかに記載の装
   置。 ２０、変動比１乃至５の直径Ｄｆの鋼線を処理できる事
   を特徴とする請求項１３乃至１９のいずれかに記載の装
   置。 ２１、請求項１３乃至２０のいずれかに記載の少なくと
   も１つの装置を含む少なくとも１本の炭素鋼線の熱処理
   を実施するプラント。 ２２、オーステナイト化装置の後に、鋼線を冷却し微細
   パーライト化構造を得る手段を有し、これらの手段は、 ｃ）実際上強制通気されないガスを収容する少なくとも
   １本の管を含み、前記管を伝熱性流体によって包囲され
   て、鋼線からガスと管を経由して伝熱性流体への伝熱が
   生じ、 ｄ）少なくともパーライト化に先行する冷却時に、管と
   鋼線とガスの特性が下記の式を満たすように選定され、 １．０５≦Ｒ’≦１５（３） ５≦Ｋ’≦１０（４） ここに、 Ｒ’＝Ｄ’ｔｉ／Ｄｆ Ｋ’＝［Ｌｏｇ（Ｄ’ｔｉ／Ｄｆ）］×Ｄｆ＾２／λ’
   Ｄ’ｔｉはｍｍで表示された管の内径、Ｄｆはｍｍで表
   示された鋼線の直径、λ’は６００℃で測定されたガス
   の導電率であってＷ・ｍ＾−＾１・゜Ｋ＾−＾１で表示
   され、Ｌｏｇは自然対数とする事を特徴とする請求項２
   １に記載の熱処理プラント。 ２３、鋼線を変態温度ＡＣ３以上の温度から変態温度Ａ
   Ｃ１以下の所定温度まで冷却した後に、単数または複数
   の管が熱交換を調整しながらパーライト化時間以上の時
   間、鋼線を前記所定温度から±１０℃以上相違しない温
   度に保持し、パーライト化速度のもつとも急速な単数ま
   たは複数の区域または管において下記の式が満たされ、 １．０５≦Ｒ’≦８（５） ３≦Ｋ’≦８（６） ここにＲ’とＫ’は前記と同様の意味を有する事を特徴
   とする請求項２２に記載のプラント。 ２４、前記単数または複数の管は、鋼線温度が前記所定
   温度から±５℃以上相違しないように構成される事を特
   徴とする請求項２３に記載のプラント。 ２５、パーライト化手段において、単一の管または複数
   の管の少なくとも１つの内径が変動する事を特徴とする
   請求項２３または２４のいずれかに記載のプラント。 ２６、パーライト化手段の中において長さの相違する複
   数の管を有する事を特徴とする請求項２３乃至２５のい
   ずれかに記載のプラント。 ２７、パーライト化後に鋼線を冷却する手段を有する事
   を特徴とする請求項２１乃至２６のいずれかに記載のプ
   ラント。 ２８、請求項１乃至１２のいずれかに記載の方法によっ
   て得られた鋼線。 ２９、請求項１３乃至２０のいずれかに記載の装置また
   は請求項２１乃至２７のいずれかに記載のプラントによ
   つて得られた鋼線。