(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
加熱された線材を層厚コイルとして載置移送するコンベアと、
該コンベア上の層厚コイルの疎部に対応して設けられた加熱装置と、
該加熱装置から前記コイルの密部への熱量供給を制限する規制装置とを有し、
前記規制装置は、前記加熱装置の左右両側に設けられた輻射熱遮蔽部材により構成されている線材の冷却装置。
【請求項２】
前記輻射熱遮蔽部材は、前記加熱装置からの輻射熱の一部を層厚コイルの疎部へ入熱させる反射材から構成されている請求項１記載の線材の冷却装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、線材の冷却装置に係わり、より詳しくは、熱間圧延に引続いて、非同心コイル状にされた線材を徐冷する装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
熱間圧延された線材を、圧延後引続きコンベア上に、非同心の互いに相重なり合ったリング状の状態（以下、「非同心コイル状」という）にして、載置移送しつつ徐冷する技術においては、図７に示すように、非同心コイル状線材のコンベア幅方向において線材の重なり具合いが相違するため、コンベア幅方向両側が密部となり、中央部が疎部となる。そして、密部と疎部とでは冷却速度が異なるため、線材の全長にわたって均一な冷却を行うことが困難であった。
【０００３】
そこで、非同心コイル状線材の全長にわたって均一な冷却を行うようにした冷却の技術が、例えば、特公昭５６ー２８９７３号公報に開示されている。
この従来技術は、線材の全長にわたって、均一な冷却を行うために、非同心コイル状線材のコンベア幅方向の線材質量分布に着目し、この質量分布に略逆比例する輻射熱を非同心コイル状線材に付与するか、または、質量分布に略対応して輻射エネルギーを放散且つ抑制せしめる輻射熱制御装置を設けて成るものであった。
【０００４】
また、特に細物線材の徐冷に際しては、移送コンベア上の線材リングの密度を高くした、いわゆる「層厚コイル」にすることが望ましいことも知られている（特公昭５９ー５２２１４号公報参照）。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記の特公昭５６ー２８９７３号公報に開示されている従来技術では、輻射熱制御装置をコンベアの幅方向全長にわたって設置ているため、装置が複雑になり、また、制御が非常に難しく、徐冷の均一度や操業性に不備な点を有していた。
【０００６】
そこで、装置や制御の簡単化を図るために、コンベヤの幅方向全長にわたって制御することなく、中央部の疎部のみを制御することが考えられる。
しかし、線径９ｍｍ以下の細物線材では、冷却速度を遅くした徐冷を行う場合、層厚コイル（リングピッチをＰとし、線径をｄとすると、（３／４）・ｄ≦Ｐ≦（５／４）・ｄの範囲の非同心コイル状線材を言うが、この範囲に限定されるものではない。）にして徐冷を行うが、この層厚コイルでは、疎部の上方にヒータを設置して徐冷しても、疎部の部位によっては、その冷却速度は目標冷却速度を上回る場合があった。
【０００７】
即ち、層厚コイルの疎部の上部（ヒータに近い側）と下部（コンベヤ面に近い側）とでは、ヒータからの輻射熱の受け方が異なるため、疎部下部の線材の冷却速度が局部的に早くなり、全疎部領域を必要徐冷速度範囲に納めるのは困難であると言う問題があった。
この問題を解決するために、ヒータ温度をより高く設定して疎部への輻射熱量を多くする方法が考えられるが、常用温度（最高８００℃程度）以上に設定すればヒータ寿命が著しく短くなり、経済的ではなくなる。また、ヒータ幅を広くして疎部への輻射熱量を増加させることも考えられるが、この方法では、密部への輻射熱量も増加されるので、密部の冷却速度が必要以上に遅くなり過ぎ、コンベア出側での徐冷終了時に、密部が所定の徐冷終了あるいは徐冷打ち切り温度に到達しないと言う問題を生じる。
【０００８】
そこで、本発明は、前記問題点を解決した線材の冷却装置を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するため、本発明は、次の手段を講じた。即ち、本発明の特徴とするところは、加熱された線材を層厚コイルとして載置移送するコンベアと、該コンベア上の層厚コイルの疎部に対応して設けられた加熱装置と、該加熱装置から前記コイルの密部への熱量供給を制限する規制装置とを有する点にある。
【００１０】
さらに、前記規制装置は、前記加熱装置の左右両側に設けられた輻射熱遮蔽部材により構成されている。
この規制装置により、加熱装置の熱量は層厚コイルの密部への供給が制限されるので、該密部の冷却速度が必要以上に遅くなることはなくなり、その結果、疎部の温度のみを考慮すればよいので、その温度制御が容易になる。即ち、従来のようにコンベヤの幅方向全域にわたって温度制御する必要がなくなる。
【００１１】
前記輻射熱遮蔽部材は、前記加熱装置からの輻射熱の一部を層厚コイルの疎部へ入熱させる反射材から構成するのが好ましい。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づき説明する。
図２は全体設備のレイアウトを示し、加熱炉１、保熱炉２、粗列圧延機３、第１・２中間列圧延機４，５および仕上圧延機６をそれぞれ経由して本発明の対象である熱間圧延線材の冷却装置７が備えられている。
【００１３】
図１（Ａ）（Ｂ）に、前記冷却装置７の詳細が示されている。該冷却装置７は、熱間圧延された線材をコイル状に成形する捲線機８と、該捲線機８から排出される線材を層厚コイルＬに形成して移動するコンベア９とを有する。このコンベア９の上方には、加熱装置１０を有していて前記層厚コイルＬの移送経路を包囲する、すなわち、冷却室１１Ａを形成している徐冷カバー１１が設けられている。そして、コンベア９の移送終端には軟質化された線材の集束装置１２が備えられている。
【００１４】
層厚コイルＬを載置移送するコンベア９は、本実施形態ではローラコンベアとされている。加熱装置１０は、徐冷カバー１１の幅方向中央部内面に設けられている。徐冷カバー１１の内で加熱装置１０の左右両側に、断熱材１３が設けられている。
加熱装置１０は、例えば電気抵抗加熱ヒータで構成され、コンベア９上の層厚コイルＬにおける疎部Ｌ１すなわち、コンベア９の幅方向中央部位と相対する位置に設置されている。加熱装置１０と断熱体１３は冷却室１１Ａに突出してなくて面一に形成されている。
【００１５】
更に、加熱装置１０を構成するヒータは、コンベア９の幅方向で個別に温度制御可能とすべく中央部位１０Ａ、左右両側部位１０Ｂ，１０Ｃに分割されており、６００℃〜９００℃の温度範囲で層疎部Ｌ１の冷却速度の調節が可能であり、層疎部Ｌ１を中心にしたコイル径の２５％〜８５％の範囲、好ましくは５０％〜８０％の範囲で徐冷カバー１１の内面に設置されている。
【００１６】
すなわち、加熱装置１０は、層厚コイルＬの全幅に亘って設置するのではなく、コイル中央部の最も層密度の低い疎部Ｌ１を中心として２５％〜８５％の範囲に設置することで６００℃〜９００℃の温度制御が容易でかつ無駄なエネルギーも少なくできるのであって、線径、コイルピッチ、目標冷却速度に応じての、つまり、必ずしも線材の質量分布に一義的に逆比例したかたちでの制御を必要としないのである。
【００１７】
ここで、加熱装置１０の温度範囲を６００℃〜９００℃としたのは、捲線機８によって、層厚コイルＬに形成されコンベア９上に載置された線材温度は７５０℃〜８００℃であり、コンベア９で移送中（例えば移送速度１０〜１５ｍ／分）の層厚コイルＬは保有熱の放熱があり、この放熱が疎部Ｌ１では激しいことから６００℃以下であると徐冷の効果はないし、９００℃以上では実用的でないからである。
【００１８】
また、加熱装置１０としては、電気抵抗加熱ヒータを採用することによって、ガスヒータ等に比べてメンテナンスが容易となるし、該ヒータ１０としての形式は、面状ヒータ（パネルヒータ）でもシーズヒータであっても構わない。
更に、断熱体１３としては、以下のような種類が採用できる。
粉末・粒子状断熱材（パーライト，珪藻土，アルミナ粉末，カーボンバルンなど），繊維・片状断熱材（石綿，裁断した紙など），固体断熱材（泡ガラス，発泡コンクリート，発泡スチレン，発泡ウレタンなど），綿状断熱材（ガラス繊維，シリカ・アルミナ繊維，綿など），層状断熱材（複層板ガラスなど），構造断熱材（蜂の巣構造，段ボール紙など），複合断熱材（断熱キャスタブルなど），粉末・粒子添加して成形したものが望ましい。
【００１９】
また、ガラスウールとステンレス板等のシールド板とを交互に積層したサンドイッチ構造の断熱体などを利用しても良い。
前記冷却装置７には、前記加熱装置１０から前記コイルの密部Ｌ２への熱量供給を制限する規制装置１４が設けられている。この規制装置１４は、前記加熱装置１０の左右両側に設けられた輻射熱遮蔽部材１５により構成されている。この輻射熱遮蔽部材１５は、前記加熱装置１０からの輻射熱の一部を層厚コイルの疎部Ｌ１へ入熱させる反射材から構成されている。
【００２０】
前記反射材からなる遮蔽部材１５は、板状に形成され、前記ヒータ１０の下面から下方に長さｌｓだけ突出するよう設けられている。この遮蔽部材１５は、ヒータ１０から層厚コイルＬの密部Ｌ２の方向への輻射熱量を反射して、疎部Ｌ１の方向へ方向転換し、疎部Ｌ１への輻射熱量を増加させ、その冷却速度を遅くするものである。
【００２１】
以下、前記遮蔽部材１５について詳細に説明する。
図３に於いて、遮蔽部材１５をヒータ１０の両側部に設置することにより、一般に、輻射熱エネルギーは、半球全空間へ放出されるため、ヒータ１０直下の疎部Ｌ１に到達すると共に、ヒータ１０からの輻射熱は矢印の如く遮蔽部材１５でその一部が反射されて方向を転換し、疎部Ｌ１の方へ到達する。また、ヒータ１０からの輻射熱で遮蔽部材１５の温度もある程度上昇してくるため、その内面からの疎部Ｌ１への二次輻射効果も期待できる。
【００２２】
一方、冷却速度の遅い密部Ｌ２に対して、図４に示すように、コイルＬの左右方向外端部Ｅへの入熱を一例にとり、ヒータ１０中央部に関し、対称領域を考えると、遮蔽部材１５により、外端部Ｅでは、ヒータ１０の中央部１０Ａからの輻射熱は到達するものの、同図左側部位Ｂからの輻射熱は遮られる。密部Ｌ２へは、ヒータの左部位Ｂの方が中央部Ａよりも距離が近く、また輻射熱の入射角度αが大きいため（α３＞α２＞α１）、密部Ｌ２とヒータ１０との形態係数が大きくなって、遮蔽部材１５がない場合、端部Ｅへの輻射熱量は、ヒータ中央部Ａよりも左部位Ｂからの方が大きい。図４に示すように、コイル端部Ｅでは遮蔽部材１５により、ヒータ側部Ｂからの輻射熱が遮られるため、冷却速度の小さい密部Ｌ２への遮蔽効果も大きい。
【００２３】
図５は、線材の線径が８ｍｍで、ヒータ１０の幅が８００ｍｍ（コイル径の約０．７倍）の場合について、図１に示す装置でのコイルＬ及び雰囲気温度の実測値に基づいた温度解析により算出したもので、遮蔽部材１５の長さがｌｓの場合の疎部Ｌ１の冷却速度を、遮蔽部材なしの場合の冷却速度に対するＲｓで示したものである。
【００２４】
図５から、遮蔽部材１５の長さｌｓが長いほど、ヒータ１０からの輻射熱の反射による疎部Ｌ１への入熱の割合が増加して、冷却速度が低下することが分かる。それとともに、密部Ｌ２へのヒータ１０からの輻射熱の遮蔽効果も大きくなる。しかし、遮蔽部材１５の長さｌｓが長すぎると、層厚コイルＬの走行の障害となって、好ましくない。一般に、巻取機８によってコンベア９上に載置されたコイルＬの先後端部は、巻取り開始及び終了時の跳ね上がりにより、局部的にコイル高さが高くなる場合があるため、通常、徐冷カバー１１は、コンベア９上面からある程度の距離Ｈをおいて設置され、Ｈの値として、４００〜５００ｍｍ程度が妥当である。目標徐冷条件に対応して、線径及び巻取り時のリングピッチＰ（隣接するコイルリング中心間の距離）によって層厚コイルＬ高さが異なり、従って、、層厚コイルＬ上面から徐冷カバー１１内面（ヒータ１０面）までの距離が異なる。しかし、図４から判るように、遮蔽部材１５の長さｌｓは１００ｍｍ程度で、細物線材の疎部Ｌ１の冷却速度を数％程度低下できる効果があることが判る。疎部Ｌ１についてのこの冷却速度の低下は、ヒータ１０の幅を両側に計２５％程度延長したのと同程度の効果に相当する。
【００２５】
上記装置によれば、細物線材では、疎部Ｌ１の冷却速度は目標速度の限界にかなり近いものとなるため、上記の冷却速度は目的とする強靭鋼の軟化に有効に作用する。
このように、徐冷装置７の内面において層厚コイルＬの疎部Ｌ１上部領域に設置した加熱装置１０の両端部に反射機能を有する遮蔽部材１５を取り付けることにより、実質上ヒータ幅を両側に延長したのと同等の効果が得られ、また、加熱装置１０からの層厚コイル密部Ｌ２への輻射熱量が抑制される効果がある。
【００２６】
なお、遮蔽部材１５は、加熱装置１０の両端部において必ずしも鉛直方向である必要はなく、図６に示すように、角度θだけ傾斜させてもよい。θは４５°よりも小さいことが望ましい。また遮蔽部材１５の材質としては、反射率が大きい方がよく、鋼合金あるいは銅合金等が望ましい。その構造としては、外面すなわち密部Ｌ２側の面に断熱材を取り付けて、該表面の温度を金属板単体の場合よりも低くなるようにして、外表面から密部Ｌ２への輻射をできるだけ防止しておく必要がある。
【００２７】
さらにメンテナンスを容易とする点から、遮蔽部材１５は冷却装置７の長手方向に複数分割しておくことが望ましい。
【００２８】
【実施例】
ＪＩＳ  ＳＣＭ４３５の１５５角ビレットを、線径８ｍｍφの線材に熱間圧延し、該線材を層厚コイルＬに形成しつつローラコンベア９上に載置し、幅８００ｍｍのヒータ１０の両端部に長さｌｓが１００ｍｍの金属板からなる遮蔽部材１５を有する冷却装置７で、加熱ヒータ１０の表面温度を制御することにより、コイル疎部Ｌ１及び密部Ｌ２の冷却速度が所定値になるように制御し、この緩速冷却された線材の機械的性質を測定した。
【００２９】
なお、比較材として、遮蔽部材１５を有する場合と同様のコンベヤ長さ方向における加熱ヒータの表面温度の制御で、遮蔽部材無しで緩速冷却を行い、機械的性質を測定した。
圧延材の機械的性質は、１リングを１６分割したサンプルを引張り試験を行うことで評価した。その結果は表１に示すとおりであり、遮蔽部材１５を有しない場合に比べて、本発明の遮蔽部材１５を有する場合には、引っ張り強度の最大値及び平均値ともに低くなった。
【００３０】
【表１】
0004044206.tif 000002
【００３１】
尚、本発明は、前記実施の形態や実施例に示されるものに限定されるものではない。例えば、規制装置を、加熱装置のヒータの両側部を幅方向中央部を指向するように傾斜配置させることにより構成してもよい。加熱装置のヒータは、幅方向に分割して独立制御されるものに限定されない。
【００３２】
【発明の効果】
本発明によれば、非同心コイル状線材の全長にわたって、所定の冷却速度で冷却することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本発明の実施の形態を示し、その（Ａ）は概略側面図、（Ｂ）は拡大断面図である。
【図２】図２は、本発明の実施の形態を示し、全体レイアウトを示す平面図である。
【図３】図３は、本発明の実施の形態の作用効果を説明する断面図である。
【図４】図４も、本発明の実施の形態の作用効果を説明する断面図である。
【図５】図５は、遮蔽部材の長さと冷却速度の比Ｒｓの関係を示すグラフである。
【図６】図６は、本発明の他の実施の形態を示す断面図である。
【図７】図７は、非同心コイルの疎部と密部を示す平面図である。
【符号の説明】
９  コンベア
１０  加熱装置
１４  規制装置
Ｌ  層厚コイル
【図１】
0004044206.tif 000003
【図２】
0004044206.tif 000004
【図３】
0004044206.tif 000005
【図４】
0004044206.tif 000006
【図５】
0004044206.tif 000007
【図６】
0004044206.tif 000008
【図７】
0004044206.tif 000009