JPS644830Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は鋼鉄薄板の連続熱処理設備に関するも
のであり、その目的は特にエンボシング用の鋼鉄
薄板または耐久性の鋼鉄薄板を製造することであ
る。

本出願者は75℃以上の温度の水浴中に浸漬する
ことによる急速冷却工程とそれに続く過時効工程
よりなる鋼鉄薄板の連続熱処理方法を既に称讃し
た。

この方法は鋼鉄の性質の良好な均一性を確実に
する利点を示し、エンボシング用と中程度の強力
を有する薄板を製造することを可能にする。

他方では、この方法は実施された冷却を厳密に
制御することを可能にし、また過時効温度まで薄
板を再加熱するエネルギーを節約するため必要に
応じてそれを過時効温度で止めることを可能にす
る。

その上、冷却浴中へこの薄板を浸漬するとき薄
板中に含まれた熱は蒸気に変形され、そしてこの
蒸気は容易に再利用でき、更にこの蒸気の潜在熱
は回収されることができる。

また、ベルギー特許第835666号によれば、水の
噴射下で冷却する他の方法が提案されている。こ
の方法は同一品質の鋼鉄の製造を可能にするがエ
ネルギーの回収はできず、また急速冷却を過時効
温度で止めることもできない。

しかし、この方法は非常に高強度の鋼鉄の製造
を可能にすると共に室温まで非常に急速な冷却に
よつて合金元素の費用が非常に低い。

本考案は上記の品質の鋼鉄、即ちエンボシング
用、中程度および非常に高い強度の鋼鉄の製造を
可能にする熱処理設備を特に目的とすると共に、
回収により、または再加熱費を減少することによ
りエネルギーの最大量を節約することを目的とす
る。

(1) 再結晶温度以上のある温度での加熱区域、 (2) 30秒以上の間この温度で維持する区域、 (3) 急速冷却の区域 を含む本考案の目的たるこの設備の本質的特徴
は、急速冷却の区域が一方では薄鋼板の表面に冷
却流体を発射し得る装置と、他方では75℃以上の
温度の水浴を含有し得る槽を含むことである。

本考案によれば、急速冷却の区域の次に過時効
区域があり、また過時効区域の後には最終の冷却
区域がある。

本考案の特に有利な態様によれば、冷却流体を
発射するために利用される装置は、水または水性
流体のような流体を射出するために設備され、該
流体は室温であつてもよく、あるいは熱くてもよ
く、沸点に持つて来られたものでもよく、または
過熱されたものでもよい。

特に、該装置は本考案によれば、該冷却流体を
噴霧する噴霧器であつてもよい。

本考案の他の態様によれば、冷却流体を発射す
るために利用される装置はガス剤、例えば好まし
くは非酸化性のガスまたは中性のガス（窒素など
…）、および好ましくは還元性のガス（H₂を主体
とする）のようなものを吹き込むように考案され
ている。本考案の好ましい一つの変形において
は、該装置は水のような液体を前記ガス剤のたす
けにより噴霧し、このようにして冷却霧を射出す
る手段を更に備えている。

本考案によれば、該装置は射出された冷却流体
を必要により凝縮した後、これを75℃以上の温度
の水浴を含有する槽内に回収するように常に配置
されていてもよい。

同様に、本考案を実施するときは常に該設備
は、噴霧ガス剤を回収し、これを精製し、これを
再び圧縮し、そしてこれを噴霧器へ再び導入する
ための手段を含んでいる。

本考案の一つの態様によれば、急速冷却区域
は、槽内の水の水準を変化させ、薄鋼板の輪送ロ
ーラを移動させ、このようにして75℃以上の温度
の水浴中の薄鋼板の走行の長さを変化させる手
段、および／またはこの区域の出口における鋼板
の帯の温度を調節するように射出装置の作用を変
化させる手段を含有する。

本考案の他の態様によれば、急速冷却区域の前
には例えば大気の吹き込みのような徐冷区域があ
る。

本考案によれば、最終冷却区域は次の三つの連
続単位を含有する。第一の単位は鋼板を350℃以
下の温度まで冷却し得る大気の吹き込み手段を包
含する。第二の単位は鋼板を75℃以上の温度の水
浴中へ浸漬する手段を含み、この浴は鋼板の表面
を処理するに適した組成を持つている。第三の単
位は冷水で鋼板を冷す手段を含み、この水は好ま
しくは濯ぎ水として役立つ。

鋼鉄の表面を処理するに適した浴の組成は酸洗
いの場合次の条件に合致する。即ち、少なくとも
一つの有機酸の溶液であつてそのPHが1.5の最小
値と４の最大値の間に保たれ、その温度が次式：
Tm＝20＋（PH−1.5）×32（PHは酸洗い液のPHが保
たれている値）によつて与えられる最小値Tm以
上に保たれ、更に該溶液はリツトル当り50ミリグ
ラム以上の量の鉄を含有する。

本考案の他の態様によれば、該設備は処理すべ
き鋼板の全体または一部分を加熱するための非酸
化性の裸炎による好ましくは一つの垂直炉を含有
する。

本考案の更に別の態様によれば、該設備は前記
装置によつて射出された冷却流体の蒸発によつて
生じた蒸気中に存在するエネルギーおよび／また
は鋼板を75℃以上の温度の水浴に浸漬したとき、
または急速冷却区域中へまたは場合によつては最
終冷却区域へ導入したときに生じた蒸気中のエネ
ルギーを回収する手段を含む。

第１図と第２図は非限定的実例として本考案の
熱処理設備を示す。

第１図は鋼板が再加熱炉の区域へはいる入口か
ら最終の乾燥炉から出る出口までの全設備に関す
る。入口部署（巻きもどし、止め合わせ、脱脂、
集積）および出口部署（集積、スキンバス、平滑
化、検査、剪断、巻き取り、積み重ね）はよく知
られているから図面を明瞭にするため示されてい
ない。

第２図は第１図を拡大した詳細図である、即
ち、急速冷却区域に特有な設備を示す。

第１図によれば、鋼板は回収区域１に導入され
る。この区域の炉は加熱炉２と３からの煙を供給
される。

区域１の出口において、鋼板は200゜から250℃
程度の温度を持つており、そして加熱炉２の中へ
はいる。この炉は裸の非酸化性雰囲気の垂直炉で
ある。この炉は鋼板を約600℃まで加熱する。

炉２から、鋼板は放射管４を有する加熱炉の中
へはいり、ここで鋼板は600℃から鋼鉄の品質に
より、700℃またはそれ以上に熱せられる。番号
４は前記放射管の一つを示す。これの供給は天燃
ガスによつて行なわれる。

それから、鋼板は区域５にはいる。ここで鋼板
は炉３の中での加熱の終りに到達した温度に維持
される。

この温度維持操作後、鋼板は大気の噴射による
徐冷区域６に導入される。この噴射は送風器７に
よつて起され、ガスは閉鎖回路によつて連続的に
再循環される。

区域６の出口において、鋼板は急速冷却区域に
特有の設備１０の中へ導入される。この設備は沸
謄水を含有する高い槽８′によつて特に構成され
ている。この槽の底にある輪送ローラ８の水準
は、冷却浴中の鋼板の走行の長さを変えるように
変更されることができる。この設備は鋼板の両側
に対称的に配置されたスプレイ装置１２を備えた
箱によつて構成された冷却勾配１１をも含む。こ
れらの装置は鋼板上に冷却流体、好ましくは微細
に霧状化された流体を射出する。この設備１０の
入口と出口には、この設備内で発生した蒸気が隣
の炉の中へ導入されるのを妨げる閘室９が配置さ
れている。

この設備１０の出口には過時効炉１３があり、
ここで鋼板は450℃に再加熱される。次いで鋼板
は炉１４の中を通過し、ここでそれは過時効温度
に保たれる。

それから鋼板は次の三つの段階よりなる冷却区
域を横切る： (1) 最初に、通風機１６を備えた区域１５の中で
のガスの噴射による冷却段階、 (2) 次いで、沸謄水を含有する槽１７の中への浸
漬による冷却段階。この浴は100℃の温度に保
たれ、蟻酸を２ｇ／含有する、 (3) 最後に第三段階は濯ぎ槽１８の中で行なわれ
る。ここでは水性の流体がスプレイ装置１９に
よつて鋼板上に射出される。

鋼板は乾燥勾配２０の中を通過した後、出口の
スタンド（スキンパス、検査、剪断、巻き取り）
を横切る。これらスタンドは既に前に述べたよう
に図示されていない。

第２図には急速冷却設備１０が一層詳しく見ら
れる。この設備は次のものを含有する： (1) 沸謄水と輪送ローラ８を含有する高い槽８′ (2) 箱から供給される射出装置１２を備えた冷却
欄干１１、 (3) 入口と出口の閘室９、 以下の実施例も同様に説明のための非限定の例
として記載されたものである。

実施例 １ 商業的品質の不鎮静鋼よりなる鋼板を処理し
た。その組成は次のようである。：Ｃ＝0.08％、
Mn＝0.3％，Ｐ＝0.015％，Ｓ＝0.018％その厚さ
は0.8mmである。

上記の設備を通過する間に鋼板は順次に次の温
度へ持つて来られた。

区域１の出口では240℃ 区域２の出口では580℃ 区域３の出口では705℃ 区域５の出口では705℃で40秒間維持 区域６の中での冷却は電気エネルギーを節約す
るように緩慢に行なわれた。しかし、この緩慢さ
は通風機が過熱しないようにする程度の緩慢さで
ある。設備１０の入口において鋼板は680℃であ
り、装置１２の作用ならびに沸謄水を含有する槽
８′の中の輪送ローラ８の位置は、鋼板が槽を出
るとき鋼板の温度が400℃になるように調節され
た。

過時効炉の出口では鋼板は450℃であつた。そ
れから鋼板は45秒の間に450℃から425℃になるよ
うに緩慢に冷却された。

次いで鋼板は三つの区域１５−１７−１８を有
する冷却区域を次の条件で横切つた： (1) 区域１５では、鋼板はガスの噴流で450℃か
ら300℃まで冷却される、 (2) 区域１７では、鋼板は２ｇ／の蟻酸を含む
100℃の溶液中で焼入れされそこから100℃で出
る、 (3) 区域１８では鋼板は30℃の炉過水で濯がれ
る。

最後に鋼板は乾燥欄干２０を横切り、そこから
40℃の温度で出た。

このようにして処理された鋼板の機械的性質は
次のようであつた： 弾性限界(E)：230メガパスカル（MPa） 引張り強度（Ｒ）：340メガパスカル（MPa） 伸度(A)：40％ エリクセン圧痕値：11mm 鋼板が通過する過程で、急速冷却によつて槽
８′中に生じた蒸気および最終冷却によつて槽１
７中に生じた蒸気は回収され、電気タービンに供
給するボイラーの水を温めるのに役立つた。この
ようにして鋼板１トン当り72.10⁶Jの熱を回収す
ることができ、その上、送風による冷却区域中で
最小のエネルギー消費量を得た。再加熱炉１３は
鋼板１トンにつき30.10⁶Jしか消費しなかつた。

実施例 ２ 経済的品質の高強度鋼板を処理した。鋼板は次
の組成を有する鎮静鋼であつた：Ｃ＝0.06％，
Mn＝0.8％，Si＝0.15％，Al＝0.04％，Ｓ＝0.015
％，Ｐ＝0.02％。この鋼板は0.8mmの厚さを持つ
ていた。

区域１，２，３および５の出口における鋼板の
温度は次のようであつた。

区域１：250℃ 区域２：640℃ 区域３：800℃ 区域５：800℃、40秒間維持 冷却区域６は鋼板が設備１０の中へ740℃では
いるように調節された。このようにして鋼板はそ
れが冷却区域へはいるときオーステナイト15％を
含有した。槽８′は空であり、装置１２は微細な
水の霧を鋼板へ射出した。鋼板の温度は１秒で
300℃まで急激に低下した。

炉１３は加熱しなかつた。そして区域１４では
鋼板の温度は250℃に低下した。

最終冷却では鋼板は以下に記載する条件を受け
た： (1) 区域１５では温度はガスの噴射によつて150
℃へ低下される、 (2) 区域１７では鋼板は２ｇ／の蟻酸を含む
100℃の溶液中へ浸漬される、 (3) 区域１８では鋼板は30℃の過水の射出によ
つて濯がれる。

最後に鋼板は乾燥勾配２０を横切り、40℃の温
度でそこから出た。

このようにして処理された鋼板の機械的性質は
次のようであつた： 弾性限界(E)：320メガパスカル（MPa） 引張り強度（Ｒ）：510メガパスカル（MPa） 伸度(A)：29％ エリクセン圧痕値：9.8mm 本考案は上に記載された設備を使用する方法を
も同様に目的としている。

上記設備を用いて鋼板を連続的に熱処理するた
めに適した本考案の目的たるこの方法の本質的特
徴は次のようである： (1) 鋼板を鋼鉄の再結晶温度以上の温度に加熱
し、 (2) 鋼板を30秒以上の期間この温度に維持し、 (3) 鋼板の表面に冷却流体を射出する工程を含む
急速冷却操作を鋼板に受けさせ、次いで75℃以
上の温度の水浴中に鋼板を浸漬する工程を受け
させ、 (4) 必要に応じて、20秒以上の間、過時効操作を
鋼板に受けさせ、 (5) 鋼板の最終冷却を確実に行なうこと。

本考案の方法の有利な一つの態様によれば、 (1) 再結晶温度以上の温度に鋼板を加熱し、 (2) 30秒以上の期間この温度に鋼板を維持し、 (3) 熱水、沸謄水または過熱水を鋼板表面に射出
することによる急速冷却操作をこれに受けさ
せ、 (4) 必要に応じて、急速冷却区域の後で過時効操
作を鋼板に受けさせ、 (5) 鋼板の最終冷却を確実に行なう。

本考案の方法の有利な別の態様によれば、 (1) 鋼板を再結晶温度以上の温度に加熱し、 (2) 鋼板を30秒以上の期間この温度に維持し、 (3) 少なくとも一つのガス剤および／またはガス
剤を用いて液体を微細化することによつて得ら
れた霧によつて構成せられた冷却流体を鋼板表
面に射出する急速冷却操作を鋼板に受けさせ、 (4) 必要に応じて急速冷却区域の後で、鋼板に過
時効操作を受けさせ、 (5) 鋼板の最終冷却を確実に行なう。

本考案の範囲内において、本出願者は特に有利
な後者の一変形に従つて、75℃以上の温度に持つ
て来られた水浴中へ浸漬することによる連続熱処
理方法によつて作られた鋼板の性質（そして特に
この鋼板の平面性）と、操作開始のとき鋼板表面
に形成される蒸気のフイルムまたは温熱層が消失
する境界の位置との間に存在する思いがけない関
係を明らかにした。

この変法によれば、水浴中に浸漬される前に鋼
板に射出される冷却流体の温度を調節することに
よつて急速冷却工程の条件が変更される。

この後者の変法の有利な種々な態様は以下に記
載される。

第一の有利な態様によれば、水と蒸気からなる
霧によつて構成された冷却流体が鋼板上に射出さ
れ、構成要素のいずれか一つまたは両方の温度、
好ましくは霧の形成装置中へ導入された水の温度
を変更することによつてこの霧の温度が調節され
る。

第二の好ましい態様によれば、鋼板上へ射出さ
れる冷却流体は例えば鋼板が浸漬される槽内で先
取された熱水であり、この水の温度は槽と射出装
置の間に配置された付属設備中で変更される。

この後者の変法の特殊な実施方法においては、
先取された水を冷水と混合することによつて槽内
で先取された水の温度が変更される。また別の実
施方法では、熱水は調節可能な熱交換器の中を通
過させられる。

この変法の非常に有利な別の態様は、例えば鋼
板の浸漬槽中で先取された熱水と外部から持つて
来られた冷水の混合物を微細化する加圧水蒸気に
よつて作られた水の霧を鋼板の両面上に射出する
ことにより急速冷却区域中の鋼板の温度を調節す
ることよりなる。水の混合物の温度は、鋼板の熱
処理方法によつて要求される冷却条件、特に温熱
層の消失する区域を浴中の鋼板の進路の下降部分
に位置させるための冷却条件に適合される。

この後者の変法の場合においては、上記設備は
既に述べた構成要素のほかに、鋼板上に射出され
る冷却流体の温度を変更するための手段を含んで
いる。例として次の実施例を説明しよう。

厚さ0.5mm、幅１ｍの鋼板が沸謄水浴中の浸漬
によつて連続処理された。浴中の進行速度は180
米／分であつた。

鋼板は浸漬に先立つて、窒素（圧力0.3MPa）
と熱水（圧力0.09MPa）を供給される「霧型」の
注入器の作用を受けた。噴霧器による冷却区域の
入口では鋼板の温度は700℃であつた。

１ 98℃の水（浸漬槽中で先取された）を供給さ
れる噴霧器による冷却の場合、 浴の入口における鋼板の温度：650℃、 浴の出口における温度：150℃、 平面性：不良、 ２ 60℃の水（槽の中で先取された水と冷水の混
合物）を供給される噴霧器による冷却の場合、 浴の入口における鋼板の温度：450℃、 出口の温度：150℃（浴の高さを調節する必
要あり）、 平面性：優秀

【図面の簡単な説明】

第１図は鋼板が再加熱炉の区域へはいる入口か
ら最終の乾燥炉から出る出口までの全設備を示
し、第２図は第１図の急速冷却区域に特有な設備
の拡大された詳細図である。 なお、３は加熱炉、５は維持区域、８は輸送ロ
ーラ、８′は槽、１０は急速冷却区域に特有の設
備、１２は射出装置を示す。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 １ 鋼板を鋼鉄の再結晶温度以上の温度に加熱す
   る装置、30秒以上の期間この温度に前記鋼板を
   維持する装置、および急速冷却区域からなり、
   この急速冷却区域は鋼板の表面に冷却流体を射
   出する装置と槽とを含み、この槽は水性浴とこ
   の水性浴を75℃以上の温度に維持する装置とこ
   の水性浴中を通る鋼板の走行の長さを調節する
   手段とを収容するための槽であることを特徴と
   する鋼板の連続熱処理設備。 ２ 該設備は急速冷却区域の後に過時効区域を含
   有し、過時効区域それ自体の次には最終冷却区
   域があることを特徴とする実用新案登録請求の
   範囲第１項に記載された設備。 ３ 急速冷却区域は、槽内の水の水準を変化させ
   および／または鋼板の輸送のローラを移動さ
   せ、このようにして75℃以上の温度の水浴中の
   鋼板の走行の長さを変化させる手段、および／
   またはこの区域の出口における鋼板の帯の温度
   を調節するように射出装置の作用を変化させる
   手段を含有することを特徴とする実用新案登録
   請求の範囲第１項と第２項のいずれかに記載さ
   れた設備。 ４ 冷却流体を射出するために利用される装置
   は、水または水性流体のような流体を射出する
   ために設備され、該流体は室温であつてもよ
   く、あるいは熱くてもよく、沸点に持つて来ら
   れたものでもよく、または過熱されたものであ
   つてもよいことを特徴とする実用新案登録請求
   の範囲第１項から第３項までのいずれかに記載
   された設備。 ５ 該装置は噴霧器であることを特徴とする実用
   新案登録請求の範囲第１項から第４項までのい
   ずれかに記載された設備。 ６ 冷却流体を射出するために利用される装置は
   ガス剤、たとえば好ましくは非酸化性のまたは
   中性のもの、特に窒素を吹き込むように考案さ
   れていることを特徴とする実用新案登録請求の
   範囲第１項から第３項までのいずれかに記載さ
   れた設備。 ７ ガス剤は還元剤、好ましくは水素を主体とす
   る還元剤であることを特徴とする実用新案登録
   請求の範囲第６項に記載された設備。 ８ 該装置は室温の水、熱水、沸点に持つて来ら
   れた水または過熱された水のような流体を、前
   記ガス剤の助けにより、微細化し、このように
   して冷却霧を射出する手段を更に備えているこ
   とを特徴とする実用新案登録請求の範囲第６項
   または第７項に記載された設備。 ９ 該設備は、前記装置によつて射出された冷却
   流体を必要に応じて凝縮した後、これを前記槽
   内へ戻し得る手段を含有することを特徴とする
   実用新案登録請求の範囲第１項から第８項まで
   のいずれかに記載された設備。 10 該設備は、噴霧ガス剤を回収し、精製し、再
   利用し得る手段を含有することを特徴とする特
   許請求の範囲第６項から第８項までのいずれか
   に記載された設備。 11 急速冷却区域の前には例えば大気の吹き込み
   のような徐冷区域があることを特徴とする実用
   新案登録請求の範囲第１項から第10項までのい
   ずれかに記載された設備。 12 最終冷却区域は次の三つの連続単位、即ち、
   鋼板を350℃以下の温度まで冷却し得る大気の
   吹き込み手段を含有する第１単位、75℃以上の
   温度の水浴中へ鋼板を浸漬する手段を含有する
   第２単位（この浴は鋼鉄の表面を処理するに適
   した組成を有す）、冷水で鋼板を冷却する手段
   を含有する第３単位（この水は好ましくは濯ぎ
   水として役立つ）を包含することを特徴とする
   実用新案登録請求の範囲第１項から第11項まで
   のいずれかに記載された設備。 13 該設備は、処理すべき鋼板の全体または一部
   分を加熱するための非酸化性の裸炎による、好
   ましくは一つの垂直炉を含有することを特徴と
   する実用新案登録請求の範囲第１項から第12項
   までのいずれかに記載された設備。 14 該設備は、該装置によつて射出された冷却流
   体の蒸発によつて生じた蒸気中に存在するエネ
   ルギーおよび／または鋼板を75℃以上の温度の
   水浴中へ浸漬したとき、または急速冷却区域中
   へまたは場合によつては最終冷却区域へ導入し
   たときに生じた蒸気中のエネルギーを回収する
   手段を含有し、更に該装置はそのほかに鋼板上
   へ射出された冷却流体の温度を変更する手段を
   好ましくは含有することを特徴とする実用新案
   登録請求の範囲第１項から第13項までのいずれ
   かに記載された設備。