(57)【要約】【課題】ビレットから線材を製造する線材の製造装置において、熱を有効活用して、エネルギーコストを抑える。【解決手段】ビレットｂを加熱する加熱炉１０の過熱防止に用いられる冷却水の排水を、補給管Ｌ６を通じて、線材ｗを浸漬する熱処理槽３０へ処理水として導入する。加熱炉を冷却した後の排水は比較的高温であるため、これを熱処理槽３０の処理水として用いる場合、常温の処理水を使用温度にまで加熱する場合に比べて、加熱に要するエネルギーが少なく済み、エネルギーコストの削減が図られる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ラインの上流側から供給されたビレットを圧延によって線材に加工してラインの下流側へと排出する圧延ローラ群と、
前記圧延ローラ群よりラインの上流側に配置されて前記ビレットを加熱する加熱炉と、
前記圧延ローラ群よりラインの下流側に配置されて前記線材を浸漬することで直接熱処理をおこなう熱処理槽と、を備え、
前記加熱炉と前記熱処理槽とは、前記加熱炉に過熱防止のために供給される冷却液の排液を前記熱処理槽へと導入するための補給管により接続されている、線材の製造装置。
【請求項２】
前記ラインは前記圧延ローラ群の中途で折り返され、
前記加熱炉と前記熱処理槽とは隣接して対向しており、
前記補給管は前記加熱炉と前記熱処理槽の対向面間に配置されている、請求項１に記載の線材の製造装置。
【請求項３】
前記熱処理槽は、槽内の液位を計測可能な液位センサを有し、
前記補給管は、前記液位センサの計測値に基づいて開閉可能なバルブを有する、請求項１または２に記載の線材の製造装置。
【請求項４】
加熱炉にビレットを供給して加熱しつつ、その加熱炉が過熱しないように冷却液により冷却する工程と、
熱処理槽に前記加熱炉から冷却液の排液を補給しつつ、その熱処理槽に線材を浸漬して直接熱処理をおこなう工程と、を含む線材の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、熱の有効活用を図った線材の製造装置および製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
線材の製造装置として、ラインの中間地点に圧延ローラ群を、ラインの圧延ローラ群より上流側に加熱炉を、ラインの圧延ローラ群より下流側に熱処理槽を、それぞれ配置したものが知られている。
加熱炉においては、線材の材料となるビレットを加熱し、加熱後のビレットは圧延ローラ群へと供給され、段階的に圧延されて線材として排出される。
こうしてできた線材は、さらに熱処理槽で温水などの処理液に浸漬されて直接熱処理（冷却処理）がおこなわれる。
【０００３】
このような線材の製造装置において、加熱炉としては、特許文献１に記載されているような、いわゆるウォーキングビーム方式のものが一般的である。
また熱処理槽としては、特許文献２に記載されているように、いったん巻き取った線材をルーズコイル状にずらしコンベア上を寝かせて搬送しつつ、槽内に浸漬させるものが一般的である。
【０００４】
ここで加熱炉においては、ビレットの加熱時に自身が過熱状態（過剰発熱状態）に陥らないように、水などの冷却液を用いて冷却をおこなっている。特に加熱されたビレットを加熱炉から搬出する搬出ローラは、そのビレットとの接触により過熱状態になりやすいため、冷却液により十分に冷却する必要がある。
冷却液は、ほぼ常温（２０〜３０℃）であったものが、加熱炉を冷却した後の排液になると、６０℃程度にまで温度が上昇する。排液は、そのままの温度では使いみちがないため、いったんクーリングタワーなどに移送されて冷却されたうえで、加熱炉に戻されて冷却液として再利用されていた。
【０００５】
いっぽう従来の熱処理槽においては、ほぼ常温（２０〜３０℃）の水などの処理液を高温の蒸気などの熱媒により、９０〜１００℃程度に加熱して用いていた。
このように、処理液を常温から使用温度にまで加熱するのは、６０〜８０℃程度温度を上昇させることになるため、大きなエネルギーを要し、エネルギーコストが嵩む問題があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１０‐２６５５２９号公報
【特許文献２】特許第３７６５４１２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
そこで、本発明の解決すべき課題は、ビレットから線材を製造する一連の過程において、熱を有効活用して、エネルギーコストを抑えることである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するため、本発明においては、ビレットを加熱する加熱炉の過熱防止に用いられる冷却液の排液を、線材を浸漬する処理液として熱処理槽へ導入することにしたのである。
【０００９】
より具体的には、本発明の線材の製造装置として、ラインの上流側から供給されたビレットを圧延によって線材に加工してラインの下流側へと排出する圧延ローラ群と、前記圧延ローラ群よりラインの上流側に配置されて前記ビレットを加熱する加熱炉と、前記圧延ローラ群よりラインの下流側に配置されて前記線材を浸漬することで直接熱処理をおこなう熱処理槽と、を備え、前記加熱炉と前記熱処理槽とは、前記加熱炉に過熱防止のために供給される冷却液の排液を前記熱処理槽へ導入するための補給管により接続されている構成を採用したのである。
【００１０】
また、本発明の線材の製造方法として、加熱炉にビレットを供給して加熱しつつ、その加熱炉が過熱しないように冷却液により冷却する工程と、熱処理槽に前記加熱炉から冷却液の排液を補給しつつ、その熱処理槽に線材を浸漬して直接熱処理をおこなう工程と、を含む構成を採用したのである。
【発明の効果】
【００１１】
加熱炉との熱交換により比較的高温になった排液を熱処理槽に処理液として導入することで、処理液を常温からではなくある程度高温の状態から熱媒により使用温度にまで加熱できるようになる。
そのため、処理液を常温から使用温度にまで加熱する場合に比べて、必要となるエネルギーが少なくなり、エネルギーコストを低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】線材の製造装置の概略図
【図２】線材の製造装置における加熱炉と熱処理槽との熱のやり取りを示す模式図
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、図面を参照しつつ本発明の実施形態について説明する。
【００１４】
図１に示すように、実施形態の線材の製造装置１は、ラインの上流側から下流側へと順に、加熱炉１０、圧延ローラ群２０、熱処理槽３０を備え、ビレットｂから線材ｗを圧延加工し、さらにその線材ｗを熱処理するものである。
この線材の製造装置１では、加熱炉１０と熱処理槽３０の間には、さらに補給管Ｌ６が配置されている。
【００１５】
図２に示すように、加熱炉１０は、ケーシングの一端に開口する搬入口には、ビレットｂを内部に搬入可能な搬入ローラ１１が、他端に開口する搬出口には、加熱されたビレットｂを外部に搬出可能な搬出ローラ１２が、それぞれ付属している。
加熱炉１０の内部には、ビレットｂを搬入口から搬出口へと移送するための移送機構１３が設けられている。
このような移送機構１３としては、移送方向と直交する方向に複数の固定ビームと可動ビームが並列し、可動ビームのループ運動によりビレットｂが順次移送されてゆく、いわゆるウォーキングビーム方式が例示できる。
【００１６】
また加熱炉１０の内部には、図示省略のバーナが設けられ、これにより移送機構１３上にあるビレットｂが加熱されることになる。
さらに加熱炉１０の内部には、ビレットｂの加熱時に発生するガスが外部に漏洩するのを防止するためのガスシール機構１４が設けられている。
ここでは、ガスシール機構１４として加熱炉１０の内部に設けたシール溝（空隙）に水を供給してガスの通過を防いだものが用いられている。
【００１７】
また図２に示すように、加熱炉１０には、貯水槽１５が付属しており、この貯水槽１５にはほぼ常温（２０〜３０℃程度）の水が貯められている。
貯水槽１５の水は、ポンプＰ１により供給管Ｌ１を通じて、搬入ローラ１１および搬出ローラ１２に冷却水として、またガスシール機構１４にシール水として、それぞれ供給される。
搬出ローラ１２には、加熱炉１０の内部から高温のビレットｂが連続的に運ばれてくるため、特に温度が上昇しやすいところ、冷却水の供給により過熱状態になるのが防止されている。
【００１８】
搬入ローラ１１、搬出ローラ１２、ガスシール機構１４で熱交換された比較的高温（６０℃程度）の水は、排出管Ｌ２を通じて排出され、貯水槽１５に戻される。
貯水槽１５の水は、ポンプＰ２により冷却管Ｌ３を通じてクーリングタワー１６へと送られ、空気等（冷媒）との熱交換により冷却されたうえで、貯水槽１５へと戻される。これにより、貯水槽１５の水温がほぼ常温に維持される。
加熱炉１０における蒸発等により、貯水槽１５の水量が減少した場合には、注水管Ｌ４を通じて適宜水が補給されるようになっている。注水管Ｌ４は、バルブＶ１により開閉可能となっている。
なお、貯水槽１５に水位センサを設け、その測定値に基づいてバルブＶ１を開閉することにより、水量調節を自動制御することも可能である。
【００１９】
図１に示す圧延ローラ群２０は、従来と同様の構造のものが採用されており、加熱炉１０から搬出ローラ１２により搬出された加熱済みのビレットｂを、段階的に熱間圧延してゆき、線材ｗへと加工するものである。
ここで、線材の製造装置１のラインは、圧延ローラ群２０の中途において折り返され、全体がほぼＵ字型の外観を呈している。
【００２０】
なお圧延ローラ群２０の中途には、センサ２１が付属し、このセンサ２１が圧延状態の良否を判定することで、線材の不良品はラインから外されて廃棄部２２へと移送されるようになっている。
また、圧延ローラ群２０の最下流には、ブロックミル２３（仕上げ圧延機）と水冷部２４が付属している。
【００２１】
図２に示すように、処理水が貯められた熱処理槽３０には、巻き取り機３１が付属しており、これにより圧延ローラ群２０により加工された線材ｗは、いったんリング状に巻き取られる。
また熱処理槽３０には、チェーンコンベアなどのコンベア３２が付属している。巻き取り機３１にリング状に巻き取られた線材ｗは、その複数のリングの中心が一定ピッチでずれて並列に寝かされた状態、すなわちいわゆるルーズコイル状になってコンベア３２の上を移送されるようになっている。
この状態で熱処理槽３０からポンプＰ３により処理水を供給することで、線材ｗが処理水と接触して直接熱処理がなされるようになっている。
【００２２】
さらに熱処理槽３０には、槽内の水位を計測するためのフロートなどからなる水位センサ３３と、槽内の水温を計測するための温度センサ３４が付属している。
温度センサ３４により測定された温度が設定温度より低い場合には、蒸気管Ｌ５を通じて高温（１５０℃程度）の水蒸気（熱媒）が槽内へと供給され、槽内の水温が一定温度（９０〜１００℃程度）に維持されるようになっている。
ここで蒸気管Ｌ５はバルブＶ２により開閉可能となっており、温度センサ３４の測定値（測定信号：図２では鎖線で示す）に基づいてそのバルブＶ２を開閉操作することにより、温度調節が自動制御されている。
【００２３】
図２に示すように、補給管Ｌ６は、加熱炉１０の排出管Ｌ２の中途にある接続点Ｃと熱処理槽３０とを接続している。
上述のように線材の製造装置１のラインがＵ字型に折り返されて、上流側の加熱炉１０と下流側の熱処理槽３０とが隣接して対向しているため、補給管Ｌ６による接続が容易となっている。
この補給管Ｌ６を通じて、加熱炉１０から排出される比較的高温の排水は、熱処理槽３０へ処理水として供給可能になっている。また補給管Ｌ６は、バルブＶ３により開閉可能となっている。
熱処理槽３０の水位センサ３３により測定された水位が設定値より低い場合には、バルブＶ３を開いて加熱炉１０の排水を熱処理槽３０に供給し、測定された水位が設定値内の場合には、バルブＶ３を閉じて排水の供給を停止することにより、熱処理槽３０の水位調節が自動制御されている。なお、図２では水位センサ３３からバルブＶ３への測定信号の送信を鎖線で示している。
【００２４】
実施形態の線材の製造装置１の構成は以上のようであり、いま実施形態の線材の製造方法として、ビレットｂから線材ｗを製造し熱処理する一連の工程の実施中に、熱処理槽３０の水位センサ３３が水位の減少を検知した場合、補給管Ｌ６のバルブＶ３が開かれて、加熱炉１０の排水が熱処理槽３０へ処理水として供給される。
排水は比較的高温であるため、熱処理槽３０の処理水を常温から使用温度に上昇させる場合に比べて、温度上昇に必要となるエネルギーが小さく、エネルギーコストを削減することができる。
【００２５】
また加熱炉１０から熱処理槽３０への排水の供給が自動制御されているため、効率化が図られている。
加熱炉１０と熱処理槽３０の間の距離が短いため、補給管Ｌ６を通じてすばやくスムーズに熱処理槽３０へと排液を送り込むことができ、これにより、熱処理槽３０の水位調整をすばやくスムーズにおこなうことができる。
【００２６】
今回開示された実施形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考慮されるべきである。
本発明の範囲は以上の実施形態ではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての修正と変形を含むものであることが意図される。
【００２７】
たとえば、実施形態では、加熱炉１０に冷却水を熱処理槽３０に処理水を、それぞれ用いているが、水以外の液体（冷媒）を冷却液および処理液として用いてもよい。
加熱炉１０は、ビレットｂを加熱できかつ過熱防止のための冷却液を用いていればよく、その構造はウォーキングビーム方式のものに限られない。
また熱処理槽３０も、線材ｗを処理液に浸漬して直接熱処理をおこなうものであればよく、その構造はルーズコイルをコンベア３２で搬送する方式のものに限られない。
補給管Ｌ６はバルブＶ３を省略し、加熱炉１０からの排水を熱処理槽３０に連続的に供給することもできる。
線材の製造装置１のライン全体は、折り返されていない、ストレートのものでもよいし、複数回折り返された、Ｓ字型、Ｗ字型のものでもよい。
【符号の説明】
【００２８】
１  線材の製造装置
１０  加熱炉
１１  搬入ローラ
１２  搬出ローラ
１３  移送機構
１４  ガスシール機構
１５  貯水槽
１６  クーリングタワー
２０  圧延ローラ群
２１  センサ
２２  廃棄部
２３  ブロックミル
２４  水冷部
３０  熱処理槽
３１  巻き取り機
３２  コンベア
３３  水位センサ
３４  温度センサ
Ｌ１  供給管
Ｌ２  排出管
Ｌ３  冷却管
Ｌ４  注水管
Ｌ５  蒸気管
Ｌ６  補給管
Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３  ポンプ
Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３  バルブ
Ｃ  接続点
ｗ  線材
ｂ  ビレット
【図１】
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【図２】
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