(57)【要約】      （修正有）【課題】リング状熱間圧延線材の密部と疎部の各冷却速度が目標とする所定冷却速度に対して所定偏差内に収まるような徐冷が可能であり、かつ、急冷への対応力も有したリング状熱間圧延線材の冷却方法およびその装置を提供する。【解決手段】冷却用空気噴出孔を有したデッキ２０と、移送方向に所定ピッチでリング間のずれの存在するリング状熱間圧延線材１０を移送するためのデッキ２０上に設けられた右側、左側のチェーンコンベア３０ａ、３０ｂとを備えたリング状熱間圧延線材の冷却装置において、リング状熱間圧延線材１０の疎部とデッキ２０との間に取り外し可能な冷却用空気噴出孔を塞ぐヒータ付き断熱パネル４０が設けられている。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
冷却用空気噴出孔を有したデッキと、移送方向に所定ピッチでリング間のずれの存在するリング状熱間圧延線材を移送するための前記デッキ上に設けられたコンベアと、を備えたリング状熱間圧延線材の冷却装置におけるリング状熱間圧延線材の冷却方法であって、
前記リング状熱間圧延線材の疎部と前記デッキとの間には取り外し可能な前記冷却用空気噴出孔を塞ぐための封鎖部材と前記疎部を保温するためのヒータが設置され、
予め前記ヒータの表面温度が目標とする所定表面温度となるように前記ヒータの出力を調節する工程と、
前記リング状熱間圧延線材が前記コンベア上に通材された場合は、前記リング状熱間圧延線材の密部を放冷または、前記冷却用空気噴出孔から噴出される空気で目標とする所定冷却速度に対して所定偏差内に収まるように冷却するとともに、
前記リング状熱間圧延線材の疎部の冷却速度が前記目標とする所定冷却速度に対して所定偏差内に収まるように前記ヒータの出力を調節する工程と、
を有したことを特徴とするリング状熱間圧延線材の冷却方法。
【請求項２】
前記ヒータと前記封鎖部材とは、一体化したヒータ付き断熱パネルであることを特徴とする請求項１に記載のリング状熱間圧延線材の冷却方法。
【請求項３】
前記ヒータの出力を調節する工程は、
前記ヒータの表面温度を計測するための温度計と、
データ入力部、ヒータ温度設定部とヒータ制御部を有したヒータ制御装置とを用い、
前記データ入力部に入力された前記リング状熱間圧延線材の目標とする所定冷却速度、線径およびリング間のピッチに基づき前記ヒータ温度設定部で目標とする前記ヒータの所定表面温度を算出し、このヒータ温度設定部で算出された前記目標とするヒータの所定表面温度と前記温度計で計測された前記ヒータの表面温度との差に応じて前記ヒータ制御部で前記ヒータの出力を調節するように構成されたことを特徴とする請求項１または２に記載のリング状熱間圧延線材の冷却方法。
【請求項４】
冷却用空気噴出孔を有したデッキと、移送方向に所定ピッチでリング間のずれの存在するリング状熱間圧延線材を移送するための前記デッキ上に設けられたコンベアと、を備えたリング状熱間圧延線材の冷却装置において、
前記リング状熱間圧延線材の疎部と前記デッキとの間に取り外し可能な前記冷却用空気噴出孔を塞ぐための封鎖部材と前記疎部を保温するためのヒータが設置されたことを特徴とするリング状熱間圧延線材の冷却装置。
【請求項５】
前記ヒータと前記封鎖部材とは、一体化したヒータ付き断熱パネルであることを特徴とする請求項４に記載のリング状熱間圧延線材の冷却装置。
【請求項６】
前記ヒータの表面温度を計測するための温度計と、
前記リング状熱間圧延線材の目標とする所定冷却速度、線径およびリング間のピッチを入力するためのデータ入力部と、このデータ入力部に入力された各データに基づき目標とする前記ヒータの所定表面温度を算出するためのヒータ温度設定部と、このヒータ温度設定部で算出された前記目標とするヒータの所定表面温度と前記温度計で計測された前記ヒータの表面温度との差に応じて前記ヒータの出力を調節するためのヒータ制御部とを有したヒータ制御装置と、
を備えたことを特徴とする請求項４または５に記載のリング状熱間圧延線材の冷却装置。 
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、リング状熱間圧延線材の冷却方法およびその装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
熱間圧延後の移送方向に所定ピッチでリング間のずれの存在するリング状熱間圧延線材をステルモアタイプの冷却装置上をコンベアで移送しながら、このリング状熱間圧延線材の密部と疎部を均一に徐冷しようとする技術が開示されている（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平１１−３３５７４３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記特許文献１の図１および図４に開示された徐冷装置では、コンベア上に載置されたリング状熱間圧延線材を覆う長い保温カバーが設けられている。したがって、リング状熱間圧延線材の密部を冷却するための空気が供給された場合、上記保温カバーで覆われた内部は実質的に閉空間に近いため、多量の冷却用空気はその逃げ場を失う。よって、この多量の冷却用空気は、上記閉空間内を循環し、かつ、乱れた流れとなり、上記リング状熱間圧延線材の温度分布の正確な制御が不能となるばかりか、上記リング状熱間圧延線材の疎部を冷却してしまうという問題があった。
【０００５】
また、上記特許文献１の図７に開示された徐冷装置では、保温カバーに排気ダクトが設置され、この排気ダクトに排気ブロアを接続する構成になっている。このような構成を採用することで、上記問題は多少軽減するが、排気ダクトや排気ブロアのような大掛かりな設備を要するため、この設備を移動させるのは困難である。したがって、リング状熱間圧延線材の疎部を保温するためのヒータをコンベアから取り外すことが出来ないばかりか、この疎部を空気で冷却出来ない。すなわち、上記徐冷装置のままでは、リング状熱間圧延線材の急冷に対応させることが出来ないという問題点が生じた。
【０００６】
本発明の目的は、リング状熱間圧延線材の密部と疎部の各冷却速度を目標とする所定冷却速度に対して所定偏差内に収まるような徐冷が可能であり、かつ、急冷への対応力も有したリング状熱間圧延線材の冷却方法およびその装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この目的を達成するために、本発明の請求項１に記載の発明は、
冷却用空気噴出孔を有したデッキと、移送方向に所定ピッチでリング間のずれの存在するリング状熱間圧延線材を移送するための前記デッキ上に設けられたコンベアと、を備えたリング状熱間圧延線材の冷却装置におけるリング状熱間圧延線材の冷却方法であって、
前記リング状熱間圧延線材の疎部と前記デッキとの間には取り外し可能な前記冷却用空気噴出孔を塞ぐための封鎖部材と前記疎部を保温するためのヒータが設置され、
予め前記ヒータの表面温度が目標とする所定表面温度となるように前記ヒータの出力を調節する工程と、
前記リング状熱間圧延線材が前記コンベア上に通材された場合は、前記リング状熱間圧延線材の密部を放冷または、前記冷却用空気噴出孔から噴出される空気で目標とする所定冷却速度に対して所定偏差内に収まるように冷却するとともに、
前記リング状熱間圧延線材の疎部の冷却速度が前記目標とする所定冷却速度に対して所定偏差内に収まるように前記ヒータの出力を調節する工程と、
を有したことを特徴とするリング状熱間圧延線材の冷却方法である。
【０００８】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、
前記ヒータと前記封鎖部材とは、一体化したヒータ付き断熱パネルであることを特徴とする。
【０００９】
請求項３に記載の発明は、請求項１または２に記載の発明において、
前記ヒータの出力を調節する工程は、
前記ヒータの表面温度を計測するための温度計と、
データ入力部、ヒータ温度設定部とヒータ制御部を有したヒータ制御装置とを用い、
前記データ入力部に入力された前記リング状熱間圧延線材の目標とする所定冷却速度、線径およびリング間のピッチに基づき前記ヒータ温度設定部で目標とする前記ヒータの所定表面温度を算出し、このヒータ温度設定部で算出された前記目標とするヒータの所定表面温度と前記温度計で計測された前記ヒータの表面温度との差に応じて前記ヒータ制御部で前記ヒータの出力を調節するように構成されたことを特徴とする。
【００１０】
本発明の請求項４に記載の発明は、
冷却用空気噴出孔を有したデッキと、移送方向に所定ピッチでリング間のずれの存在するリング状熱間圧延線材を移送するための前記デッキ上に設けられたコンベアと、を備えたリング状熱間圧延線材の冷却装置において、
前記リング状熱間圧延線材の疎部と前記デッキとの間に取り外し可能な前記冷却用空気噴出孔を塞ぐための封鎖部材と前記疎部を保温するためのヒータが設置されたことを特徴とするリング状熱間圧延線材の冷却装置である。
【００１１】
請求項５に記載の発明は、請求項４に記載の発明において、
前記ヒータと前記封鎖部材とは、一体化したヒータ付き断熱パネルであることを特徴とする。
【００１２】
請求項６に記載の発明は、請求項４または５に記載の発明において、
前記ヒータの表面温度を計測するための温度計と、
前記リング状熱間圧延線材の目標とする所定冷却速度、線径およびリング間のピッチを入力するためのデータ入力部と、このデータ入力部に入力された各データに基づき目標とする前記ヒータの所定表面温度を算出するためのヒータ温度設定部と、このヒータ温度設定部で算出された前記目標とするヒータの所定表面温度と前記温度計で計測された前記ヒータの表面温度との差に応じて前記ヒータの出力を調節するためのヒータ制御部とを有したヒータ制御装置と、
を備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
以上のように、本発明に係るリング状熱間圧延線材の冷却方法によれば、
冷却用空気噴出孔を有したデッキと、移送方向に所定ピッチでリング間のずれの存在するリング状熱間圧延線材を移送するための前記デッキ上に設けられたコンベアと、を備えたリング状熱間圧延線材の冷却装置におけるリング状熱間圧延線材の冷却方法であって、
前記リング状熱間圧延線材の疎部と前記デッキとの間には取り外し可能な前記冷却用空気噴出孔を塞ぐための封鎖部材と前記疎部を保温するためのヒータが設置され、
予め前記ヒータの表面温度が目標とする所定表面温度となるように前記ヒータの出力を調節する工程と、
前記リング状熱間圧延線材が前記コンベア上に通材された場合は、前記リング状熱間圧延線材の密部を放冷または、前記冷却用空気噴出孔から噴出される空気で目標とする所定冷却速度に対して所定偏差内に収まるように冷却するとともに、
前記リング状熱間圧延線材の疎部の冷却速度が前記目標とする所定冷却速度に対して所定偏差内に収まるように前記ヒータの出力を調節する工程と、
を有しているため、以下のような作用効果を奏する。
１）リング状熱間圧延線材の密部と疎部の各冷却速度を目標とする。
所定冷却速度に対して所定偏差内に収まるような徐冷方法を実現可能である。すなわち、脱炭を起こす範囲を避けながら、強靭鋼の軟質化を実現させる組織変態線内の領域を通過させる冷却方法が提供可能になる。
２）また、リング状熱間圧延線材の疎部とデッキとの間に設置された冷却用空気噴出孔を塞ぐための封鎖部材とリング状熱間圧延線材の疎部を保温するためのヒータは、容易に取り外し可能であるため、徐冷時に使用した前記封鎖部材とヒータを取り外すだけで、リング状熱間圧延線材の密部と疎部を空気で冷却させる急冷方法が提供可能になる。
【００１４】
また、本発明に係るリング状熱間圧延線材の冷却装置によれば、
冷却用空気噴出孔を有したデッキと、移送方向に所定ピッチでリング間のずれの存在するリング状熱間圧延線材を移送するための前記デッキ上に設けられたコンベアと、を備えたリング状熱間圧延線材の冷却装置において、
前記リング状熱間圧延線材の疎部と前記デッキとの間に取り外し可能な前記冷却用空気噴出孔を塞ぐための封鎖部材と前記疎部を保温するためのヒータが設置されているため、以下のような作用効果を奏する。
１）リング状熱間圧延線材の密部と疎部の各冷却速度を目標とする。
所定冷却速度に対して所定偏差内に収まるような徐冷を実現可能な冷却装置が提供可能になる。すなわち、脱炭を起こす範囲を避けながら、強靭鋼の軟質化を実現させる組織変態線内の領域を通過させる冷却を実現可能な冷却装置が提供可能になる。
２）また、リング状熱間圧延線材の疎部とデッキとの間に設置された冷却用空気噴出孔を塞ぐための封鎖部材とリング状熱間圧延線材の疎部を保温するためのヒータは、容易に取り外し可能であるため、徐冷時に使用した前記封鎖部材とヒータを取り外すだけで、リング状熱間圧延線材の密部と疎部を空気で冷却させる急冷を実現可能な冷却装置とすることが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明に係るリング状熱間圧延線材の冷却装置を含めた全ライン構成を説明するための配置図である。
【図２】本発明に係るリング状熱間圧延線材の冷却装置の一実施形態を説明するための概略平面図である。
【図３】図２をＡ方向から見た模式正面図である。
【図４】図３に示すヒータ付き断熱パネル４０の模式断面図である。
【図５】図４に示すヒータ４０ａの制御系統を説明するためのブロック図である。
【図６】同実施形態におけるリング状熱間圧延線材の冷却曲線図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明の一実施形態について、添付図面を参照しながら説明する。図１は本発明に係るリング状熱間圧延線材の冷却装置を含めた全ライン構成を説明するための配置図、図２は本発明に係るリング状熱間圧延線材の冷却装置の一実施形態を説明するための概略平面図、図３は図２をＡ方向から見た模式正面図、図４は図３に示すヒータ付き断熱パネル４０の模式断面図、図５は図４に示すヒータ４０ａの制御系統を説明するためのブロック図である。
【００１７】
図１において、１は加熱炉、２は保熱炉、３は粗列圧延機、４、５はそれぞれ第１、第２中間列圧延機、６は仕上圧延機、７は徐冷するための冷却装置である。冷却装置７は、これまでの操業においてリング状熱間圧延線材を急冷し材料の組織制御を行っている設備に創意工夫を加えたものである（詳細は、後述する）。
【００１８】
次に、図２〜図４を用いて、冷却装置７について詳述する。図２〜図４おいて、１０は仕上圧延機６により仕上圧延された後、コイル状に巻き取られたリング状熱間圧延線材、２０は仕上圧延機６の下流側に設置された搬送方向に延びたデッキ、２０ａ、２０ｂはデッキ２０の両サイドに設けられた冷却用空気噴出孔、３０はデッキ２０上に設けられたリング状熱間圧延線材１０を搬送方向に移送するためのコンベア、３０ｂ、３０ａは図２においてＡ方向から見たそれぞれコンベア３０としての左側のチェーンコンベア、右側のチェーンコンベア、４０はデッキ２０上の左側のチェーンコンベア３０ｂと右側のチェーンコンベア３０ａの間に設けられた取り外し可能なヒータ付き断熱パネル、４０ａはヒータ、４０ｂはヒータ４０ａを覆うヒータカバー、４０ｃはヒータカバー４０ｂと一体化された断熱材である。
【００１９】
図２において、リング状熱間圧延線材１０の線径はφ１０ｍｍ〜φ２０ｍｍ程度である。また、仕上圧延機６により仕上圧延された後、コイル状に巻き取られたリング状熱間圧延線材１０は、デッキ２０上において移送方向（図２において矢印で示す搬送方向に同じ）に所定ピッチでリング間のずれが存在する。したがって、リング状熱間圧延線材１０のリング間を所定ピッチとなるように広げて、コンベア３０の上を搬送される。また、リング状熱間圧延線材１０の搬送方向の先端部と後端部は、線が１本であり、また、リング状熱間圧延線材１０の疎部（図３を参照）は、線が直接重ならないために冷却されやすい。ここで、疎部とは、デッキ２０の搬送方向の中心線を境に左右のリング状熱間圧延線材１０のリング径の約１/４相当の範囲を言う。また、リング状熱間圧延線材１０の密部（図３を参照）は、線が直接重なるために冷却され難い。
【００２０】
次に、リング状熱間圧延線材１０の冷却方法について、図２〜図４を用いながら以下に説明する。デッキ２０には、リング状熱間圧延線材１０の急冷にも対応可能とするために、冷却用空気噴出孔２０ａ、２０ｂ間（すなわち、右側のチェーンコンベア３０ａと左側のチェーンコンベア３０ｂとの隙間に対応する位置）に冷却用空気噴出孔（図示せず）が設けられている。ただし、この冷却用空気噴出孔は、ヒータ付き断熱パネル４０によって塞がれており、リング状熱間圧延線材１０の疎部に空気が当たらないようになっている。ヒータ付き断熱パネル４０は、直径がφ５ｍｍ以内のニクロム線や細いシーズヒータなどからなるヒータ４０ａと、１０〜２０ｍｍ程度の厚みを有した断熱材４０ｃと、ヒータ４０ａを覆うヒータカバー４０ｂと、を含めて全体の厚みが３０ｍｍ程度となるように構成されている。また、断熱材４０ｃは最近の熱伝導率の低い高性能の物を用いると（熱伝導率で０．０２ｋｃａｌ／ｈｍＫ）背面温度は２００℃程度まで低減できて、ヒータ４０ａの出力を小さくできる。また、断熱材４０ｃの搬送方向と直交する方向の幅は、リング状熱間圧延線材１０のリング径の１／４〜１／２程度で良い。一方、リング状熱間圧延線材１０の密部には、冷却用空気噴出孔２０ａ、２０ｂから空気が直接当たるようになっている（図３に示す矢印参照）。
【００２１】
また、リング状熱間圧延線材１０の疎部は、単に空気が当たらないようになっている（図３に示す矢印参照）だけでなく、この疎部をヒータ４０ａにより保温するように構成されている。よって、冷却用空気噴出孔２０ａ、２０ｂから噴出された空気は、リング状熱間圧延線材１０の密部を冷却しながらも、リング状熱間圧延線材１０全体を覆うような保温カバーがないため、前記空気がリング状熱間圧延線材１０の疎部近傍を循環し、かつ、乱れた流れとなるようなこともなく、リング状熱間圧延線材１０の温度分布の正確な制御が不能となることもないばかりか、リング状熱間圧延線材１０の疎部をいたずらに冷却してしまうという問題も発生しない。さらに、冷却用空気噴出孔２０ａ、２０ｂから噴出された空気の前記循環によるリング状熱間圧延線材１０の疎部をいたずらに冷却してしまうという問題も発生しないため、リング状熱間圧延線材１０の疎部をヒータ４０ａにより任意かつ適切に保温することが可能になる（詳細は、後述する）。したがって、本発明に係るリング状熱間圧延線材の冷却装置を用いたならば、以下のような作用効果を奏する。
１）リング状熱間圧延線材１０の密部と疎部の各冷却速度を目標とする所定冷却速度に対して所定偏差内に収まるような徐冷を実現可能な冷却方法および冷却装置が提供可能になる。すなわち、脱炭を起こす範囲を避けながら、強靭鋼の軟質化を実現させる組織変態線内の領域を通過させる冷却を実現可能な冷却方法および冷却装置が提供可能になる。
２）また、リング状熱間圧延線材１０の疎部とデッキとの間に設置された冷却用空気噴出孔（図示せず）を塞ぐための封鎖部材とリング状熱間圧延線材１０の疎部を保温するためのヒータとしてのヒータ付き断熱パネル４０は、容易に取り外し可能であるため、徐冷時に使用した前記ヒータ付き断熱パネル４０を取り外すだけで、リング状熱間圧延線材１０の密部と疎部を空気で冷却させる急冷を実現可能な冷却方法および冷却装置とすることも可能になる。
【００２２】
次に、リング状熱間圧延線材１０の疎部をヒータ４０ａにより任意かつ適切に保温させるための詳細な構成およびその制御方法について、以下に図５を用いて説明する。図５において、５０はリング状熱間圧延線材１０の目標とする所定冷却速度、線径およびリング間のピッチを入力するためのデータ入力部、６０はデータ入力部５０に入力された各データ（ａ）に基づき目標とするヒータ４０ａの所定表面温度（ｂ）を算出するためのヒータ温度設定部、７０は電源、８０はヒータ温度設定部６０で算出された前記目標とするヒータ４０ａの所定表面温度（ｂ）と温度計（図示せず）で計測されたヒータ４０ａの表面温度（ｃ）との差に応じてヒータ４０ａの出力（ｄ）を調節するためのヒータ制御部であり、１００はデータ入力部５０、ヒータ温度設定部６０とヒータ制御部８０から構成されたヒータ制御装置である。
【００２３】
リング状熱間圧延線材１０の疎部をヒータ４０ａにより任意かつ適切に保温させるための制御方法は、リング状熱間圧延線材１０がコンベア３０上に通材される前から予めヒータ４０ａの表面温度が目標とする所定表面温度となるようにヒータ４０ａの出力（ｄ）を調節する工程と、リング状熱間圧延線材１０がコンベア３０上に通材された場合は、リング状熱間圧延線材１０の密部を冷却用空気噴出孔（２０ａ、２０ｂ）から噴出される空気（図３に示す矢印）で目標とする所定冷却速度に対して所定偏差内に収まるように冷却するとともに、リング状熱間圧延線材１０の疎部の冷却速度が前記目標とする所定冷却速度に対して所定偏差内に収まるようにヒータ４０ａの出力（ｄ）を調節する工程と、に基づく構成からなる。また、必要な冷却速度に応じて通材方向に複数のヒータに分割し、それぞれの所定温度に制御することも可能である。
【実施例】
【００２４】
本発明に係る冷却方法の作用効果を確証するため、以下のラボ試験を実施した。本発明例の基本構成は、図１〜図５に示す通りであり、強靭鋼の組成からなるリング状熱間圧延線材１０の線径がφ１３ｍｍ、リング間のピッチが７０ｍｍ、通材させるリング状熱間圧延線材１０の総重量は２トンとした。また、比較例としては、上記同様なリング状熱間圧延線材１０を使用し、上記特許文献１の図４に示す冷却装置の構成と近似するように上述した図１〜図５に示すリング状熱間圧延線材１０全体を覆うような保温カバーを設置した構成とした。
【００２５】
上述したような各構成により試験した結果、図６に示すように、本発明例では、脱炭範囲を避けながら、強靭鋼の軟質化を実現させる組織変態線内の領域を通過させる冷却方法が実現可能となった。すなわち、本発明に係るリング状熱間圧延線材の冷却方法によれば、目標とする所定冷却速度に対して所定偏差内に収まるような徐冷方法が実現可能である。しかし、図６に示すように、比較例（疎部）においては、脱炭範囲を回避するものの、冷却用空気噴出孔（２０ａ、２０ｂ）から噴出される空気の循環によると思われるリング状熱間圧延線材１０の過冷却により、上記強靭鋼の軟質化を実現させる組織変態線内の領域を通過させることが出来ないことが判明した。なお、本実施形態においては、リング状熱間圧延線材１０の密部を冷却用空気噴出孔（２０ａ、２０ｂ）から空気を噴出させて、目標とする所定冷却速度に対して所定偏差内に収まるように冷却する例について説明したが、必ずしもこれに限定されるものではない。例えば、上記目標とする所定冷却速度が変更され、この変更後の目標とする所定冷却速度に対応させるために、冷却用空気噴出孔（２０ａ、２０ｂ）から空気を噴出させず、上記密部を放冷させることも考えられる。
【符号の説明】
【００２６】
１  加熱炉
２  保熱炉
３  粗列圧延機
４、５  第１、第２中間列圧延機
６  仕上圧延機
７  冷却装置
１０  リング状熱間圧延線材
２０  デッキ
２０ａ、２０ｂ  冷却用空気噴出孔
３０  コンベア
３０ａ、３０ｂ  右側、左側のチェーンコンベア
４０  ヒータ付き断熱パネル
４０ａ  ヒータ
４０ｂ  ヒータカバー
４０ｃ  断熱材
５０  データ入力部
６０  ヒータ温度設定部
７０  電源  
８０  ヒータ制御部
１００  ヒータ制御装置 
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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