JP2024018913A - Method for manufacturing mandrel bar and apparatus for manufacturing mandrel bar - Google Patents
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Abstract
Description
本開示は、マンドレルバーの製造方法及びマンドレルバーの製造装置に関する。 The present disclosure relates to a mandrel bar manufacturing method and a mandrel bar manufacturing apparatus.
管の肉厚圧下プロセスの1つにマンドレル圧延がある。このプロセスは、肉厚を管の内面から圧延するマンドレルバーを素管に挿入し、素管とマンドレルバーの両方を孔型ロール間に引き込み、減肉、延伸する。孔型ロールは複数スタンドであることが多く、管の外周長を均一に圧下できるように管周方向に位相差を設けて設置される。製造する管長及びスタンド数に応じて、内面工具であるマンドレルバーは数メートルから数十メートルの長尺形状となる。マンドレル圧延では、孔型ロールのロールギャップと管を内面から圧下するマンドレルバーの径で肉厚を決定するため、全長にわたって寸法精度の高いマンドレルバーが必要となる。また、管の内表面はマンドレルバーの表面が転写されるため、良好なマンドレルバーの表面品質が必要である。マンドレル圧延後のマンドレルバーは、引き抜き装置によって端部のつかみ部がつかまれて、管から抜き取られ、再びマンドレル圧延に循環使用される。 One of the processes for reducing the thickness of pipes is mandrel rolling. In this process, a mandrel bar that rolls the wall thickness from the inner surface of the tube is inserted into the raw tube, and both the raw tube and the mandrel bar are drawn between grooved rolls to reduce the thickness and stretch the tube. The grooved rolls often have multiple stands, and are installed with a phase difference in the circumferential direction of the pipe so that the outer circumferential length of the pipe can be rolled down uniformly. Depending on the length of the pipe to be manufactured and the number of stands, the mandrel bar, which is an internal tool, has an elongated shape ranging from several meters to several tens of meters. In mandrel rolling, the wall thickness is determined by the roll gap of the grooved rolls and the diameter of the mandrel bar that rolls down the tube from the inside, so a mandrel bar with high dimensional accuracy is required over the entire length. Also, since the surface of the mandrel bar is transferred to the inner surface of the tube, good surface quality of the mandrel bar is required. After mandrel rolling, the mandrel bar is grabbed by the gripping portion at the end by a pulling device, extracted from the tube, and recycled for mandrel rolling again.
マンドレルバーは圧延する管内面との高い接触圧力を生じる。熱間の場合、マンドレルバーは高温にさらされ、管内面に挿入された後に潤滑剤を供給することも難しい。このような厳しい使用条件により、マンドレルバーは圧延での利用回数に応じて縮径及び表面に焼き付きが発生する。縮径及び焼き付きが発生すると、製造する管の肉厚及び内表面品質に悪影響を与える。そのため、縮径量及び焼き付き状況が管理され、製品品質に悪影響を与えるマンドレルバーは廃却される。 The mandrel bar creates high contact pressure with the inner surface of the tube being rolled. In the hot case, the mandrel bar is exposed to high temperatures and it is also difficult to supply lubricant after it is inserted into the inner surface of the tube. Due to such severe usage conditions, the diameter of the mandrel bar decreases depending on the number of times it is used for rolling, and the surface of the mandrel bar gets burned. When diameter shrinkage and seizure occur, the wall thickness and inner surface quality of the manufactured tube are adversely affected. Therefore, the amount of diameter reduction and seizure status are controlled, and mandrel bars that adversely affect product quality are discarded.
ここで、マンドレルバーは長尺であり、製造する管の肉厚に応じて様々なマンドレルバーの外径サイズを持つ必要があるため、工具コストが高い。工具コストの低減のために、圧延に使用した後のマンドレルバーは、焼き付きが発生した部分などを除去し、表面硬度を得るための熱処理などを再度施した上で、圧延に再度使用されることがある。 Here, the mandrel bar is long and needs to have various outer diameter sizes depending on the wall thickness of the pipe to be manufactured, so the tool cost is high. In order to reduce tool costs, mandrel bars that have been used for rolling are removed from areas where seizures have occurred, and heat treated to obtain surface hardness before being used again for rolling. There is.
工具コストの低減の他の方法として、例えば特許文献1は、マンドレルバーのうち圧延時に材料と接触する部分を取り外して交換できる構造とする方法を提案する。
As another method for reducing tool costs, for example,
ここで、特許文献1の方法は使用するマンドレルバーの構造自体を変える必要がある。そのため、実際には、圧延に使用した後のマンドレルバーの表面を切削して再利用する方法が広く用いられる。マンドレルバーは、圧延に使用される場合に表面疵が起きにくいように、焼き入れ及び焼き戻しの熱処理を施されて製造される。マンドレルバーは表面の硬度が高いため、切削の前に焼鈍熱処理を施し、表面硬度を下げてから切削する必要がある。ただし、マンドレルバーのような長尺物を雰囲気炉で熱処理するには、非常に大きな雰囲気炉が必要になる。
Here, in the method of
雰囲気炉において、マンドレルバーを炉床又はスキッドに置いた状態で加熱すると、炉床又はスキッドに触れている部分と、触れていない部分で温度差が生じる。この場合に、マンドレルバーの周方向及び長手方向に硬度差が生じて、切削時に切削装置にかかる負荷が一定とならず、切削後の表面性状にムラが生じることがある。また、大型の雰囲気炉においてマンドレルバーの内部まで十分に加熱すると、エネルギーコストが上昇する。 In an atmospheric furnace, when a mandrel bar is heated while placed on the hearth or skid, a temperature difference occurs between the part that touches the hearth or skid and the part that does not. In this case, a hardness difference occurs in the circumferential direction and the longitudinal direction of the mandrel bar, and the load applied to the cutting device during cutting is not constant, which may result in uneven surface texture after cutting. Furthermore, if the inside of the mandrel bar is sufficiently heated in a large atmospheric furnace, energy costs will increase.
例えば特許文献2及び特許文献3は、管材又は棒材のような長尺物を誘導加熱(IH:Induction Heating)によって焼鈍する方法を提案する。しかし、誘導加熱では表面が優先的に加熱されるため、マンドレルバーのように中実で径の太い対象物については、内部での径方向温度偏差が大きくなる。また、内部まで十分に加熱するために炉全体を高温にすると、表面の最高到達温度が上限温度を超えるおそれがある。そのため、特許文献2及び特許文献3のような従来技術をそのまま適用するだけでは、切削する範囲を十分に加熱して、硬度を下げることが難しい。
For example,
本開示は、上記実情に鑑みてなされたものであり、雰囲気炉を用いずにマンドレルバーの焼鈍熱処理を実施可能なマンドレルバーの製造方法及びマンドレルバーの製造装置を提供することを目的とする。 The present disclosure has been made in view of the above circumstances, and aims to provide a mandrel bar manufacturing method and a mandrel bar manufacturing apparatus that can perform annealing heat treatment of the mandrel bar without using an atmosphere furnace.
発明者らは鋭意検討した結果、誘導加熱を用いて、表面の最高到達温度を抑えながら、切削する最も内側の部分が十分に加熱されるような加熱パターンを設定可能であることを見出した。本開示は、このような知見に基づきなされたものである。その要旨は次のとおりである。 As a result of extensive research, the inventors found that it is possible to set a heating pattern that sufficiently heats the innermost part to be cut while suppressing the maximum temperature of the surface using induction heating. The present disclosure has been made based on such knowledge. The summary is as follows.
(1)本開示の一実施形態に係るマンドレルバーの製造方法は、
使用済みのマンドレルバーに焼鈍熱処理及び切削処理をした後に、焼き入れ熱処理と焼き戻し熱処理を施して製造を行う、マンドレルバーの製造方法であって、
前記マンドレルバーの達成すべき前記焼鈍熱処理の後の硬度を決定し、
決定した硬度を達成するための加熱温度、保持時間及び上限温度を決定し、
前記マンドレルバーの切削する範囲を決定し、
決定された前記切削する範囲において、前記加熱温度及び保持時間を達成し、かつ、上限温度を超えないようにする誘導加熱の熱処理条件を決定し、
決定された前記熱処理条件で、前記マンドレルバーを焼鈍熱処理した後に、前記切削処理を行い、
前記切削処理を行った後に、焼き入れ熱処理と焼き戻し熱処理を行う。
(1) A method for manufacturing a mandrel bar according to an embodiment of the present disclosure includes:
A method for manufacturing a mandrel bar, which manufactures a used mandrel bar by subjecting it to annealing heat treatment and cutting treatment, and then subjecting it to quenching heat treatment and tempering heat treatment, the method comprising:
determining the hardness of the mandrel bar to be achieved after the annealing heat treatment;
Determine the heating temperature, holding time and upper limit temperature to achieve the determined hardness,
determining the cutting range of the mandrel bar;
In the determined cutting range, determine heat treatment conditions for induction heating that achieve the heating temperature and holding time and do not exceed the upper limit temperature,
Performing the cutting treatment after annealing the mandrel bar under the determined heat treatment conditions,
After performing the cutting treatment, quenching heat treatment and tempering heat treatment are performed.
(2)本開示の一実施形態として、(1)において、
前記誘導加熱は1つのコイルを用いて前記マンドレルバーを加熱する。
(2) As an embodiment of the present disclosure, in (1),
The induction heating uses one coil to heat the mandrel bar.
(3)本開示の一実施形態として、(1)において、
前記誘導加熱は複数のコイルを用いて前記マンドレルバーを加熱する。
(3) As an embodiment of the present disclosure, in (1),
The induction heating uses a plurality of coils to heat the mandrel bar.
(4)本開示の一実施形態として、(1)から(3)のいずれかにおいて、
前記加熱温度、前記保持時間及び前記上限温度は、前記マンドレルバーと同様の化学成分を有する鋼片を用いた実験のデータに基づいて決定される。
(4) As an embodiment of the present disclosure, in any one of (1) to (3),
The heating temperature, the holding time, and the upper limit temperature are determined based on experimental data using a steel piece having the same chemical composition as the mandrel bar.
(5)本開示の一実施形態として、(1)から(4)のいずれかにおいて、
前記熱処理条件は、電磁界-熱伝導解析を連成させたFEMによる温度計算に基づいて決定される。
(5) As an embodiment of the present disclosure, in any one of (1) to (4),
The heat treatment conditions are determined based on temperature calculation by FEM coupled with electromagnetic field-thermal conduction analysis.
(6)本開示の一実施形態に係るマンドレルバーの製造装置は、
マンドレルバーに焼鈍熱処理及び切削処理を施して製造を行う、マンドレルバーの製造装置であって、
前記マンドレルバーの達成すべき前記焼鈍熱処理の後の硬度を決定する第1の決定部と、
決定した硬度を達成するための加熱温度、保持時間及び上限温度を決定する第2の決定部と、
前記マンドレルバーの切削する範囲を決定する第3の決定部と、
決定された前記切削する範囲において、前記加熱温度及び保持時間を達成し、かつ、上限温度を超えないようにする誘導加熱の熱処理条件を決定する第4の決定部と、
決定された前記熱処理条件で、前記マンドレルバーを焼鈍熱処理した後に、前記切削処理を行い、前記切削処理を行った後に、焼き入れ熱処理と焼き戻し熱処理を行う焼鈍熱処理実行部と、を備える。
(6) A mandrel bar manufacturing apparatus according to an embodiment of the present disclosure includes:
A mandrel bar manufacturing device that performs manufacturing by subjecting a mandrel bar to annealing heat treatment and cutting treatment,
a first determining unit that determines the hardness of the mandrel bar to be achieved after the annealing heat treatment;
a second determining unit that determines the heating temperature, holding time, and upper limit temperature to achieve the determined hardness;
a third determining unit that determines a cutting range of the mandrel bar;
a fourth determining unit that determines heat treatment conditions for induction heating that achieve the heating temperature and holding time and do not exceed an upper limit temperature in the determined cutting range;
An annealing heat treatment execution unit that performs the cutting treatment after annealing the mandrel bar under the determined heat treatment conditions, and performs the quenching heat treatment and the tempering heat treatment after the cutting treatment.
本開示によれば、雰囲気炉を用いずにマンドレルバーの焼鈍熱処理を実施可能なマンドレルバーの製造方法及びマンドレルバーの製造装置が提供される。 According to the present disclosure, there are provided a mandrel bar manufacturing method and a mandrel bar manufacturing apparatus that can perform annealing heat treatment on a mandrel bar without using an atmospheric furnace.
以下、図面を参照して本開示の一実施形態に係るマンドレルバーの製造方法及びマンドレルバーの製造装置が説明される。 Hereinafter, a method for manufacturing a mandrel bar and an apparatus for manufacturing a mandrel bar according to an embodiment of the present disclosure will be described with reference to the drawings.
本実施形態に係るマンドレルバーの製造方法及びマンドレルバーの製造装置の製造対象であるマンドレルバーは、マンドレル圧延法で使用される内面工具である。マンドレルバーを製造するための材料の鋼種として、一般的にJISに規定するSKD6又はSKD61などの熱間工具鋼が使用される。マンドレルバーは所定の寸法に加工された後に、焼き入れ及び焼き戻しの熱処理を経て製造される(初期製造)。マンドレルバーは、鋼管などの製造においてマンドレル圧延プロセスで使用され、使用後に焼鈍熱処理が施されて、切削が行われ、焼き入れ熱処理及び焼き戻し熱処理が施されて、再び製造される(再製造)。つまり、再製造では使用済みのマンドレルバーを対象に処理が行われる。再製造されたマンドレルバーは、再びマンドレル圧延プロセスで使用される。本実施形態に係るマンドレルバーの製造方法及びマンドレルバーの製造装置は、上記の初期製造を含んでよいが、主として上記の再製造を行う。以下、マンドレル圧延法で使用されたマンドレルバーを「圧延後の」マンドレルバーと称することがある。また、マンドレル圧延法で使用される前及び使用されているマンドレルバーを、それぞれ「圧延前の」マンドレルバー、「圧延中の」マンドレルバーと称することがある。 The mandrel bar to be manufactured by the mandrel bar manufacturing method and mandrel bar manufacturing apparatus according to the present embodiment is an internal tool used in the mandrel rolling method. As the steel type of material for manufacturing the mandrel bar, hot work tool steel such as SKD6 or SKD61 specified in JIS is generally used. After the mandrel bar is processed to a predetermined size, it is manufactured through heat treatment of quenching and tempering (initial manufacturing). Mandrel bars are used in the mandrel rolling process in the manufacture of steel pipes, etc. After use, they are subjected to annealing heat treatment, cutting, quenching heat treatment and tempering heat treatment, and then manufactured again (remanufacturing). . In other words, remanufacturing involves processing used mandrel bars. The remanufactured mandrel bar is again used in the mandrel rolling process. The mandrel bar manufacturing method and mandrel bar manufacturing apparatus according to the present embodiment may include the above-mentioned initial manufacturing, but mainly perform the above-mentioned remanufacturing. Hereinafter, the mandrel bar used in the mandrel rolling method may be referred to as a "rolled" mandrel bar. Further, the mandrel bar before and during use in the mandrel rolling method may be referred to as a "before rolling" mandrel bar and a "during rolling" mandrel bar, respectively.
ここで、焼き入れ熱処理後のマンドレルバーの表面硬度は、ビッカース硬度でHV550~850程度である。焼き戻し熱処理後のマンドレルバーの表面硬度は、ビッカース硬度でHV350~550程度である。圧延中及び圧延後も、表面硬度は焼き戻し熱処理後と同等である。表面硬度は、マンドレルバーの表面(外表面)から径方向に0~25mm程度の範囲での硬度である。一般に工具鋼の焼き入れは誘導加熱により行われ、初期製造におけるマンドレルバーの焼き入れも誘導加熱により行われる。誘導加熱において表面が主に加熱される。そのため、焼き入れの熱処理によって硬度が上昇するのは表面近傍である。上記のHV400~550程度の表面硬度は、焼き入れの熱処理によって硬度が上昇した、外表面から径方向に0~25mm程度の範囲での硬度である。 Here, the surface hardness of the mandrel bar after the quenching heat treatment is approximately HV550 to 850 in terms of Vickers hardness. The surface hardness of the mandrel bar after the tempering heat treatment is approximately HV350 to 550 in terms of Vickers hardness. The surface hardness during and after rolling is the same as that after tempering heat treatment. The surface hardness is the hardness in the range of about 0 to 25 mm in the radial direction from the surface (outer surface) of the mandrel bar. Generally, hardening of tool steel is performed by induction heating, and hardening of mandrel bars during initial manufacturing is also performed by induction heating. In induction heating, the surface is mainly heated. Therefore, hardening increases the hardness near the surface. The above-mentioned surface hardness of about HV400 to 550 is the hardness increased by the heat treatment of quenching, and is the hardness in the range of about 0 to 25 mm in the radial direction from the outer surface.
<焼鈍熱処理>
本実施形態に係るマンドレルバーの製造装置は、圧延後のマンドレルバーに、誘導加熱により焼鈍熱処理を施す。図1は、誘導加熱による焼鈍熱処理について、コイル2が1つの場合の形態について説明するための図である。コイル2は、マンドレルバー1を加熱する誘導加熱用の加熱コイルである。マンドレルバー1の寸法は特に限定されないが、一例として径が50mm~400mm程度、長さが0.4m~100.0m程度であってよい。コイル2の寸法も特に限定されないが、コイル2内をマンドレルバー1が通るため、コイル2の内径がマンドレルバー1の外径より大きいように設定される。誘導加熱の加熱周波数は特に限定されないが、マンドレルバー1の表面を効率的に加熱するために、200Hz以上であることが望ましく、400Hz以上であることがさらに好ましい。
<Annealing heat treatment>
The mandrel bar manufacturing apparatus according to the present embodiment performs an annealing heat treatment on the rolled mandrel bar by induction heating. FIG. 1 is a diagram for explaining an example of annealing heat treatment by induction heating in which there is only one
<搬送>
マンドレルバー1の全長にわたり焼鈍熱処理を施すために、搬送装置3は、コイル2内を通るように、マンドレルバー1を通過させる。搬送の形式は限定されない。搬送装置3は、例えばマンドレルバー1をピンチロールで挟んでピンチロールを回転させることで搬送してよい。また、搬送装置3は、マンドレルバー1を搬送せずに、コイル2の方をマンドレルバー1の長手方向に沿って移動させてよい。
<Transportation>
In order to perform the annealing heat treatment over the entire length of the
図2は、熱処理条件(焼鈍熱処理における誘導加熱の条件)を決定する方法について説明するための図である。まず、達成すべき焼鈍熱処理後の硬度が決定されて、実験に基づいて必要な温度条件及び時間条件が求められる。次に、この温度条件及び時間条件をマンドレルバー1の切削する範囲で達成するための熱処理条件が計算で求められる。次に、決定した熱処理条件でマンドレルバー1に焼鈍熱処理が施される。以下、各項目の詳細が説明される。
FIG. 2 is a diagram for explaining a method for determining heat treatment conditions (induction heating conditions in annealing heat treatment). First, the hardness to be achieved after annealing heat treatment is determined, and the necessary temperature and time conditions are determined based on experiments. Next, heat treatment conditions for achieving these temperature and time conditions within the cutting range of the
<硬度の決定>
まず、上記のように、達成すべき焼鈍熱処理の後の硬度が決定される。達成すべき焼鈍熱処理後の硬度は、例えば切削処理で使用される切削装置の能力によって、切削可能な硬度を目標値として設定される。
<Determination of hardness>
First, as described above, the hardness after the annealing heat treatment to be achieved is determined. The hardness to be achieved after the annealing heat treatment is set as a target value of hardness that can be cut, for example, depending on the ability of the cutting device used in the cutting process.
<温度、時間及び上限値の決定>
決定した焼鈍熱処理後の硬度(又は、それ以下の硬度)を達成するために必要な温度条件及び時間条件が実験で求められる。実験は、切削するマンドレルバー1と同じ材料を焼鈍熱処理して、硬度を調査するものであってよい。
<Determination of temperature, time and upper limit value>
The temperature and time conditions required to achieve the determined hardness (or lower hardness) after the annealing heat treatment are determined through experiments. In the experiment, the same material as the
ここで、発明者らが鋭意検討したところ、硬度を下げるために一定以上のテンパリングパラメータ(焼き戻しパラメータ)での加熱が必要であることがわかった。また、一定以上の温度に加熱すると、材料が焼入れされた状態になり、硬度が上がることがわかった。実験により、決定した硬度を達成するための加熱温度及び保持時間が決定され、材料が焼き入れされた状態にならない上限温度(焼鈍熱処理の温度の上限値)が決定される。 As a result of intensive study by the inventors, it was found that heating with a tempering parameter (tempering parameter) above a certain level is necessary in order to lower the hardness. It was also found that heating the material above a certain temperature causes the material to become hardened, increasing its hardness. Through experiments, the heating temperature and holding time to achieve the determined hardness are determined, and the upper limit temperature at which the material does not become hardened (the upper limit of the temperature of annealing heat treatment) is determined.
図3は実験の結果の例を示す図である。縦軸は加熱温度(℃)を示す。横軸は保持時間(秒)を示す。「〇」はビッカース硬度でHV350以下であることを示す。また、「×」はビッカース硬度でHV350より大きいことを示す。図3の例では、硬度を下げるために17200以上のテンパリングパラメータでの加熱が効果的であることが示されている。また、材料が焼入れされた状態にならないように、上限温度を900℃とする事が効果的であることが示されている。テンパリングパラメータ(TP)は下記式により求められる。 FIG. 3 is a diagram showing an example of the results of the experiment. The vertical axis indicates the heating temperature (°C). The horizontal axis shows the retention time (seconds). “〇” indicates a Vickers hardness of HV350 or less. Further, "x" indicates a Vickers hardness greater than HV350. The example in FIG. 3 shows that heating with a tempering parameter of 17,200 or more is effective for lowering the hardness. Further, it has been shown that it is effective to set the upper limit temperature to 900°C so that the material does not become hardened. The tempering parameter (TP) is determined by the following formula.
TP=(Temp+273)×(20+log(Time/3600)) TP=(Temp+273)×(20+log(Time/3600))
ここで、Tempは加熱温度[℃]である。また、Timeは保持時間[秒]である。 Here, Temp is the heating temperature [° C.]. Moreover, Time is the holding time [seconds].
<切削する範囲の決定>
マンドレルバー1を再利用するために切削する範囲、すなわち、表面から径方向に何mm切削するかが決定される。この範囲について、焼鈍熱処理によって硬度を下げる必要がある。
<Determining the cutting range>
The range to be cut in order to reuse the
<熱処理条件の決定>
決定された切削する範囲の全体において、加熱温度及び保持時間を達成し、かつ、上限温度を超えないようにする誘導加熱の熱処理条件が決定される。
<Determination of heat treatment conditions>
Heat treatment conditions for induction heating are determined so that the heating temperature and holding time are achieved over the entire determined cutting range, and the upper limit temperature is not exceeded.
誘導加熱の特性上、表面が優先的に加熱される。そのため、切削する範囲のうち最も内側の位置が、決定された加熱温度及び保持時間を達成するように誘導加熱の熱処理条件が決定される。ここで、最も内側の位置で決定された加熱温度が達成されれば、それより径方向に外側の位置ではより高い温度となる。そのため、最も温度が高くなる表面の位置での最高到達温度が上限温度を超えないように、誘導加熱の熱処理条件が決定される。 Due to the characteristics of induction heating, the surface is heated preferentially. Therefore, the heat treatment conditions for induction heating are determined so that the innermost position of the cutting range achieves the determined heating temperature and holding time. Here, if the heating temperature determined at the innermost position is achieved, the temperature will be higher at the radially outer positions. Therefore, the heat treatment conditions for induction heating are determined so that the maximum temperature at the surface position where the temperature is highest does not exceed the upper limit temperature.
ここで、上記の加熱温度及び保持時間などが達成されるように、熱処理条件として、誘導加熱の出力に加えてマンドレルバー1の搬送速度が決定されてよい。誘導加熱の出力の決定では、マンドレルバー1の温度履歴などに基づいて、伝熱計算などが行われてよい。例えば電磁界-熱伝導解析を連成させたFEM(Finite Element Method)などを用いて計算が行われてよい。計算により、事前に決定した加熱温度及び保持時間を達成し、かつ、上限温度を超えないように、誘導加熱の出力及びマンドレルバー1の搬送速度が決定される。そして、決定された熱処理条件で、マンドレルバー1の焼鈍熱処理が実行される。
Here, in addition to the output of induction heating, the conveyance speed of the
再び図1を参照すると、コイル2の出側にマンドレルバー1の温度を測定する出側温度計4が設置されてよい。マンドレルバー1の焼鈍熱処理において、コイル2の出側でのマンドレルバー1での表面温度が、熱処理条件の決定の際の計算に従うようにコイル2の出力が調整されてよい。また、コイル2の入側にマンドレルバー1の温度を測定する入側温度計5が設置されてよい。コイル2の入側でのマンドレルバー1での表面温度が、熱処理条件の決定の際の計算に従うようにコイル2の出力が調整されてよい。ここで、出側温度計4及び入側温度計5は、放射温度計などの非接触の測定装置であってよいし、接触式の温度計であってよい。
Referring again to FIG. 1, an
<複数コイルの構成>
図4は、誘導加熱による焼鈍熱処理について、コイル2が複数の場合の形態について説明するための図である。図4のように複数のコイル2を、距離(コイル間距離)をとって並べて、加熱を行うことによって、中実で径の太い対象物であるマンドレルバー1の径方向温度偏差を小さくすることができる。1つ目のコイル2(搬送方向上流側のコイル2)で加熱された後、2つ目のコイル2(搬送方向下流側のコイル2)で加熱されるまでの間に、マンドレルバー1の径方向の伝熱により温度分布が小さくなるからである。コイル2は3つ以上であってよい。
<Multiple coil configuration>
FIG. 4 is a diagram for explaining an embodiment in which there are a plurality of
2つ目のコイル2の出側にマンドレルバー1の温度を測定する出側温度計4が設置されてよい。マンドレルバー1の焼鈍熱処理において、2つ目のコイル2の出側でのマンドレルバー1の表面温度が、熱処理条件の決定の際の計算に従うようにコイル2の出力が調整されてよい。また、1つ目のコイル2の入側にマンドレルバー1の温度を測定する入側温度計5が設置されてよい。1つ目のコイル2の入側でのマンドレルバー1での表面温度が、熱処理条件の決定の際の計算に従うようにコイル2の出力が調整されてよい。また、2つのコイル2の間にマンドレルバー1の温度を測定する中間温度計6が設置されてよい。2つのコイル2の間でのマンドレルバー1の表面温度が、熱処理条件の決定の際の計算に従うようにコイル2の出力が調整されてよい。
An
本実施形態に係るマンドレルバー1の製造装置は、図1及び図4の焼鈍熱処理装置を含む又は焼鈍熱処理装置を制御する装置であってよく、例えばコンピュータを含んで構成されてよい。マンドレルバー1の製造装置は、例えばコンピュータによって上記のマンドレルバー1の製造方法を実行してよい。コンピュータは、例えばマンドレルバー1の製造及びマンドレルバー1を使用したマンドレル圧延プロセスなどを管理するコンピュータであってよい。コンピュータの構成は、特に限定されるものでなく、例えばメモリ(記憶装置)、CPU(処理装置)、ハードディスクドライブ(HDD)、ネットワークに接続するための通信制御部、表示装置及び入力装置を備えるものであってよい。ここで、図2の熱処理条件を決定する方法は、コンピュータのCPUで実施されてよい。熱処理条件で使用されるデータ(実験のデータを含む)は、コンピュータの入力装置から又はネットワーク経由で入力されて、メモリ又はハードディスクドライブに記憶されてよい。また、上記の「硬度の決定」の処理は第1の決定部で実行されてよい。上記の「温度、時間及び上限値の決定」の処理は第2の決定部で実行されてよい。上記の「切削する範囲の決定」の処理は第3の決定部で実行されてよい。上記の「熱処理条件の決定」の処理は第4の決定部で実行されてよい。また、マンドレルバー1の焼鈍熱処理、切削処理、焼き入れ熱処理及び焼き戻し熱処理の実行は焼鈍熱処理実行部によって実行されてよい。メモリに記憶された1つ以上のプログラムがコンピュータのCPUによって読み込まれると、CPUを第1の決定部、第2の決定部、第3の決定部、第4の決定部及び焼鈍熱処理実行部として機能させてよい。このように、本実施形態に係るマンドレルバー1の製造装置は、第1の決定部、第2の決定部、第3の決定部、第4の決定部及び焼鈍熱処理実行部を備え、マンドレルバー1の製造方法を実行する。ここで、マンドレルバー1を焼鈍熱処理した後の切削処理の実行が切削処理実行部によって実行されてよく、マンドレルバー1の製造装置はさらに切削処理実行部を備えてよい。このとき、他の機能部と同様に、メモリに記憶されたプログラムがコンピュータのCPUによって読み込まれると、CPUを切削処理実行部として機能させてよい。
The manufacturing apparatus for the
以上のように、本実施形態に係るマンドレルバー1の製造方法及びマンドレルバー1の製造装置は、上記の構成又は工程によって、雰囲気炉を用いずにマンドレルバー1の焼鈍熱処理を実施可能である。すなわち、本開示によれば、大型の雰囲気炉を必要とせずマンドレルバー1の焼鈍熱処理が実現できる。そのため、炉床又はスキッドに触れている部分と触れていない部分で温度差が生じる問題が発生しない。本開示によれば、切削時に切削装置にかかる負荷が一定となり、切削後の表面性状にムラが生じない。また、本開示によれば、誘導加熱によって切削する部分を集中的に加熱するため、雰囲気炉と比較してエネルギーコストを抑えることができる。また、本開示によれば、熱処理条件を最適化することにより、マンドレルバー1のような中実品であっても、表面の最高到達温度が上限温度を超えないようにする。その結果、切削装置の刃の破損などの問題が解消される。
As described above, the method for manufacturing the
(実施例)
以下、本開示の効果を実施例に基づいて具体的に説明するが、本開示は実施例の内容に限定されるものではない。
(Example)
Hereinafter, the effects of the present disclosure will be specifically explained based on Examples, but the present disclosure is not limited to the contents of the Examples.
本実施例では、継目無鋼管の製造において、熱間マンドレル圧延プロセスが行われた。 In this example, a hot mandrel rolling process was performed in manufacturing a seamless steel pipe.
(実施例1:コイルが1つの場合)
表1に示す化学成分を有する熱間工具鋼(SKD6)を材料とするマンドレルバーに対して、上記の実施形態で説明した誘導加熱による焼鈍熱処理が行われた。表1に示されていない残部はFe及び不可避的不純物である。対象となるマンドレルバーは熱間マンドレル圧延に使用されたものである。マンドレルバーの直径は120mmである。マンドレルバーの長さは20000mmである。このマンドレルバーを再利用するために径方向に10mmの切削が行われる。マンドレルバーの端部を切断し外表面から径方向に0~10mmの範囲のビッカース硬度を測定したところ、硬度はHV495~529の範囲であった。
(Example 1: When there is one coil)
A mandrel bar made of hot work tool steel (SKD6) having the chemical composition shown in Table 1 was subjected to annealing heat treatment by induction heating as described in the above embodiment. The remainder not shown in Table 1 is Fe and unavoidable impurities. The mandrel bar in question is one used for hot mandrel rolling. The diameter of the mandrel bar is 120 mm. The length of the mandrel bar is 20000 mm. In order to reuse this mandrel bar, a 10 mm cut is made in the radial direction. When the end of the mandrel bar was cut and the Vickers hardness was measured in the range of 0 to 10 mm in the radial direction from the outer surface, the hardness was in the range of HV495 to 529.
焼鈍熱処理後に実施する切削工程で使用する切削装置はHV350以下であれば切削可能であったため、目標硬度がHV350以下に設定された。 The target hardness was set to HV350 or less because the cutting device used in the cutting process performed after the annealing heat treatment was capable of cutting as long as the hardness was HV350 or less.
マンドレルバーと同様の化学成分を有するSKD6の鋼片を用いて事前に実験が行われた。マンドレルバーの初期製造で実施された焼き入れ及び焼き戻しと同様の温度パターンで焼鈍熱処理後に、700℃で80秒保持すると硬度がHV341となった。この結果から、加熱温度を700℃、保持時間を80秒(テンパリングパラメータ17851)とすることが決定された。また、加熱温度を900℃より大きくすると硬度が急増することが分かった。この結果から上限温度を900℃とすることが決定された。 Preliminary experiments were conducted using a SKD6 steel billet with a similar chemical composition to the mandrel bar. After annealing heat treatment using the same temperature pattern as the quenching and tempering performed in the initial manufacture of the mandrel bar, the hardness was HV341 when held at 700° C. for 80 seconds. From this result, it was decided to set the heating temperature to 700°C and the holding time to 80 seconds (tempering parameter 17851). Furthermore, it was found that when the heating temperature was increased above 900°C, the hardness increased rapidly. Based on this result, it was decided to set the upper limit temperature to 900°C.
図1のような焼鈍熱処理装置を用いて焼鈍熱処理が行われた。コイルの内径は140mmである。コイルの外径は180mmである。長さ(コイル長さ)は200mmである。誘導加熱の加熱周波数は3000Hzである。コイルの出側に放射温度計である出側温度計が設置されており、マンドレルバーの温度が測定される。コイルの位置は固定である。マンドレルバーはコイルの入出側に設置されたピンチロールにより一定速度で搬送される。 Annealing heat treatment was performed using an annealing heat treatment apparatus as shown in FIG. The inner diameter of the coil is 140 mm. The outer diameter of the coil is 180 mm. The length (coil length) is 200 mm. The heating frequency of induction heating is 3000Hz. An exit thermometer, which is a radiation thermometer, is installed on the exit side of the coil to measure the temperature of the mandrel bar. The position of the coil is fixed. The mandrel bar is conveyed at a constant speed by pinch rolls installed on the input and output sides of the coil.
焼鈍熱処理に先立ち、電磁界-熱伝導解析を連成させたFEMによる温度計算が行われた。図5は表面と表面から10mmの箇所(2つの評価点)の温度の時間変化を計算した結果を示す。マンドレルバーの搬送速度を1.0mm/sとし、コイル出側のマンドレルバーの温度が814℃であれば、表面から10mmの位置が700℃以上に保持される時間が82秒となり、表面の最高到達温度が816℃と上限温度以下となる。ここで、表面から10mmの位置は、硬度を下げる必要のある範囲のうち最も内側の位置に対応する。そのため、マンドレルバーの搬送速度を1.0mm/sとし、出側温度計の測定値が814℃となるように誘導加熱の出力が調整された。 Prior to annealing heat treatment, temperature calculations were performed using FEM coupled with electromagnetic field and thermal conduction analysis. FIG. 5 shows the results of calculating the temporal change in temperature at the surface and at a location 10 mm from the surface (two evaluation points). If the conveyance speed of the mandrel bar is 1.0 mm/s and the temperature of the mandrel bar on the coil exit side is 814°C, the time that the position 10mm from the surface is maintained at 700°C or higher is 82 seconds, and the maximum temperature on the surface is The reached temperature is 816°C, which is below the upper limit temperature. Here, the position 10 mm from the surface corresponds to the innermost position within the range where hardness needs to be lowered. Therefore, the conveyance speed of the mandrel bar was set to 1.0 mm/s, and the output of induction heating was adjusted so that the measured value of the exit side thermometer was 814°C.
上記の設定により、マンドレルバー全長に焼鈍熱処理が実施された。焼鈍熱処理後のマンドレルバーについて径方向に10mmの切削を実施したところ、全長について切削に成功し、切削装置の刃が破損するなどの問題は発生しなかった。また、切削後のマンドレルバーの表面を目視で確認したところ、表面性状のムラは見られなかった。切削処理を行った後に、マンドレルバーに焼き入れ熱処理と焼き戻し熱処理が行われた。焼き入れ熱処理と焼き戻し熱処理が行われたマンドレルバーを熱間マンドレル圧延プロセスに用いたが、圧延されたパイプにも表面性状のムラは見られなかった。 With the above settings, annealing heat treatment was performed on the entire length of the mandrel bar. When the mandrel bar after the annealing heat treatment was cut by 10 mm in the radial direction, the entire length was successfully cut, and no problems such as damage to the blade of the cutting device occurred. Further, when the surface of the mandrel bar after cutting was visually checked, no unevenness in surface quality was observed. After the cutting process, the mandrel bar was subjected to quenching heat treatment and tempering heat treatment. A mandrel bar that had undergone quenching heat treatment and tempering heat treatment was used in a hot mandrel rolling process, and no unevenness in surface texture was observed in the rolled pipe.
(実施例2:コイルが複数の場合)
上記の表1に示す化学成分を有する熱間工具鋼(SKD6)を材料とするマンドレルバーに対して、上記の実施形態で説明した誘導加熱による焼鈍熱処理が行われた。対象となるマンドレルバーは熱間マンドレル圧延に使用されたものである。マンドレルバーの直径は170mmである。マンドレルバーの長さは20000mmである。このマンドレルバーを再利用するために径方向に10mmの切削が行われる。マンドレルバーの端部を切断し外表面から径方向に0~10mmの範囲のビッカース硬度を測定したところ、硬度はHV496~531の範囲であった。
(Example 2: When there are multiple coils)
Annealing heat treatment by induction heating as described in the above embodiment was performed on a mandrel bar made of hot work tool steel (SKD6) having the chemical composition shown in Table 1 above. The mandrel bar in question is one used for hot mandrel rolling. The diameter of the mandrel bar is 170 mm. The length of the mandrel bar is 20000 mm. In order to reuse this mandrel bar, a 10 mm cut is made in the radial direction. When the end of the mandrel bar was cut and the Vickers hardness was measured in the range of 0 to 10 mm in the radial direction from the outer surface, the hardness was in the range of HV496 to 531.
焼鈍熱処理後に実施する切削工程で使用する切削装置はHV350以下であれば切削可能であったため、目標硬度がHV350以下に設定された。 The target hardness was set to HV350 or less because the cutting device used in the cutting process performed after the annealing heat treatment was capable of cutting as long as the hardness was HV350 or less.
マンドレルバーと同様の化学成分を有するSKD6の鋼片を用いて事前に実験が行われた。マンドレルバーの初期製造で実施された焼き入れ及び焼き戻しと同様の温度パターンで焼鈍熱処理後に、700℃で80秒保持すると硬度がHV338となった。この結果から、加熱温度を700℃、保持時間を80秒(テンパリングパラメータ17851)とすることが決定された。また、加熱温度を900℃より大きくすると硬度が急増することが分かった。この結果から上限温度を900℃とすることが決定された。 Preliminary experiments were conducted using a SKD6 steel billet with a similar chemical composition to the mandrel bar. After annealing heat treatment with the same temperature pattern as the quenching and tempering performed in the initial manufacture of the mandrel bar, the hardness was HV338 when held at 700° C. for 80 seconds. From this result, it was decided to set the heating temperature to 700°C and the holding time to 80 seconds (tempering parameter 17851). Furthermore, it was found that when the heating temperature was increased above 900°C, the hardness increased rapidly. Based on this result, it was decided to set the upper limit temperature to 900°C.
図4のような焼鈍熱処理装置を用いて焼鈍熱処理が行われた。コイル寸法は2つとも同じである。コイルの内径は190mmである。コイルの外径は230mmである。長さ(コイル長さ)は200mmである。誘導加熱の加熱周波数は3000Hzである。コイルの出側に放射温度計である出側温度計が設置されており、マンドレルバーの温度が測定される。コイルの位置は固定である。マンドレルバーはコイルの入出側に設置されたピンチロールにより一定速度で搬送される。 Annealing heat treatment was performed using an annealing heat treatment apparatus as shown in FIG. Both coil dimensions are the same. The inner diameter of the coil is 190 mm. The outer diameter of the coil is 230 mm. The length (coil length) is 200 mm. The heating frequency of induction heating is 3000Hz. An exit thermometer, which is a radiation thermometer, is installed on the exit side of the coil to measure the temperature of the mandrel bar. The position of the coil is fixed. The mandrel bar is conveyed at a constant speed by pinch rolls installed on the input and output sides of the coil.
焼鈍熱処理に先立ち、電磁界-熱伝導解析を連成させたFEMによる温度計算が行われた。図6は表面と表面から10mmの箇所(2つの評価点)の温度の時間変化を計算した結果を示す。コイル間の距離は80mmとした。マンドレルバーの搬送速度を1.0mm/sとし、コイル出側のマンドレルバーの温度が813℃であれば、表面から10mmの位置が700℃以上に保持される時間が83秒となり、表面の最高到達温度が816℃と上限温度以下となる。ここで、表面から10mmの位置は、硬度を下げる必要のある範囲のうち最も内側の位置に対応する。そのため、コイル間の距離を80mmとし、マンドレルバーの搬送速度を1.0mm/sとし、出側温度計の測定値が813℃となるように誘導加熱の出力が調整された。 Prior to annealing heat treatment, temperature calculations were performed using FEM coupled with electromagnetic field and thermal conduction analysis. FIG. 6 shows the results of calculating the temporal change in temperature at the surface and at a location 10 mm from the surface (two evaluation points). The distance between the coils was 80 mm. If the conveyance speed of the mandrel bar is 1.0 mm/s and the temperature of the mandrel bar on the coil exit side is 813°C, the time that a position 10 mm from the surface is maintained at 700°C or higher will be 83 seconds, and the maximum temperature on the surface will be The reached temperature is 816°C, which is below the upper limit temperature. Here, the position 10 mm from the surface corresponds to the innermost position within the range where hardness needs to be lowered. Therefore, the distance between the coils was set to 80 mm, the conveyance speed of the mandrel bar was set to 1.0 mm/s, and the output of induction heating was adjusted so that the measured value of the outlet thermometer was 813°C.
上記の設定により、マンドレルバー全長に焼鈍熱処理が実施された。焼鈍熱処理後のマンドレルバーについて径方向に10mmの切削を実施したところ、全長について切削に成功し、切削装置の刃が破損するなどの問題は発生しなかった。また、切削後のマンドレルバーの表面を目視で確認したところ、表面性状のムラは見られなかった。切削処理を行った後に、マンドレルバーに焼き入れ熱処理と焼き戻し熱処理が行われた。焼き入れ熱処理と焼き戻し熱処理が行われたマンドレルバーを熱間マンドレル圧延プロセスに用いたが、圧延されたパイプにも表面性状のムラは見られなかった。 With the above settings, annealing heat treatment was performed on the entire length of the mandrel bar. When the mandrel bar after the annealing heat treatment was cut by 10 mm in the radial direction, the entire length was successfully cut, and no problems such as damage to the blade of the cutting device occurred. Further, when the surface of the mandrel bar after cutting was visually checked, no unevenness in surface quality was observed. After the cutting process, the mandrel bar was subjected to quenching heat treatment and tempering heat treatment. A mandrel bar that had undergone quenching heat treatment and tempering heat treatment was used in a hot mandrel rolling process, and no unevenness in surface texture was observed in the rolled pipe.
(比較例1:焼鈍熱処理がない場合)
比較例1として、圧延後のマンドレルバーに焼鈍熱処理を実施せずに、切削が実施された。焼鈍熱処理を実施しないことを除いて、条件は実施例1と同様である。その結果、切削装置の刃が破損するなどの問題が発生し、マンドレルバーのいずれの位置においても径方向に10mmの切削を実施できなかった。
(Comparative example 1: without annealing heat treatment)
As Comparative Example 1, cutting was performed without annealing the rolled mandrel bar. The conditions are the same as in Example 1 except that annealing heat treatment is not performed. As a result, problems such as damage to the blade of the cutting device occurred, and cutting of 10 mm in the radial direction could not be performed at any position on the mandrel bar.
(比較例2:表面を高温にしすぎた場合)
上記の表1に示す化学成分を有する熱間工具鋼(SKD6)を材料とするマンドレルバーに対して、焼鈍熱処理が行われた。対象となるマンドレルバーは熱間マンドレル圧延に使用されたものである。マンドレルバーの直径は120mmである。マンドレルバーの長さは20000mmである。このマンドレルバーを再利用するために径方向に10mmの切削が行われる。マンドレルバーの端部を切断し外表面から径方向に0~10mmの範囲のビッカース硬度を測定したところ、硬度はHV494~529の範囲であった。
(Comparative Example 2: When the surface temperature is too high)
Annealing heat treatment was performed on a mandrel bar made of hot work tool steel (SKD6) having the chemical composition shown in Table 1 above. The mandrel bar in question is one used for hot mandrel rolling. The diameter of the mandrel bar is 120 mm. The length of the mandrel bar is 20000 mm. In order to reuse this mandrel bar, a 10 mm cut is made in the radial direction. When the end of the mandrel bar was cut and the Vickers hardness was measured in the range of 0 to 10 mm in the radial direction from the outer surface, the hardness was in the range of HV494 to 529.
図1のような焼鈍熱処理装置を用いて焼鈍熱処理が行われた。コイルの内径は140mmである。コイルの外径は180mmである。長さ(コイル長さ)は200mmである。誘導加熱の加熱周波数は3000Hzである。コイルの出側に放射温度計である出側温度計が設置されており、マンドレルバーの温度が測定される。コイルの位置は固定である。マンドレルバーはコイルの入出側に設置されたピンチロールにより一定速度で搬送される。 Annealing heat treatment was performed using an annealing heat treatment apparatus as shown in FIG. The inner diameter of the coil is 140 mm. The outer diameter of the coil is 180 mm. The length (coil length) is 200 mm. The heating frequency of induction heating is 3000Hz. An exit thermometer, which is a radiation thermometer, is installed on the exit side of the coil to measure the temperature of the mandrel bar. The position of the coil is fixed. The mandrel bar is conveyed at a constant speed by pinch rolls installed on the input and output sides of the coil.
マンドレルバーの搬送速度を1.0mm/sとし、出側温度計の測定値が950℃となるように誘導加熱の出力が調整された。 The conveyance speed of the mandrel bar was 1.0 mm/s, and the output of induction heating was adjusted so that the measured value of the exit thermometer was 950°C.
上記の設定により、マンドレルバー全長に焼鈍熱処理が実施された。焼鈍熱処理後のマンドレルバーについて径方向に10mmの切削を実施したところ、切削装置の刃が破損するなどの問題が発生し、マンドレルバーのいずれの位置においても径方向に10mmの切削を実施できなかった。これは、マンドレルバー表面の温度が高くなりすぎたために、焼き入れされた状態となり、硬度が高くなったためと考えられる。 With the above settings, annealing heat treatment was performed on the entire length of the mandrel bar. When cutting 10 mm in the radial direction on the mandrel bar after annealing heat treatment, problems such as damage to the blade of the cutting device occurred, making it impossible to cut 10 mm in the radial direction at any position on the mandrel bar. Ta. This is thought to be because the surface temperature of the mandrel bar became too high, resulting in a hardened state and increased hardness.
(比較例3:表面を低温にしすぎた場合)
実施例2と同様の圧延後のマンドレルバーに、実施例2と同様のコイルで焼鈍熱処理が行われた。
(Comparative Example 3: When the surface temperature is too low)
The same rolled mandrel bar as in Example 2 was subjected to annealing heat treatment using the same coil as in Example 2.
マンドレルバーの搬送速度を1.0mm/sとし、出側温度計の測定値が750℃となるように誘導加熱の出力が調整された。 The conveyance speed of the mandrel bar was 1.0 mm/s, and the output of induction heating was adjusted so that the measured value of the exit thermometer was 750°C.
上記の設定により、マンドレルバー全長に焼鈍熱処理が実施された。焼鈍熱処理後のマンドレルバーについて径方向に10mmの切削を実施したところ、切削装置の刃が破損するなどの問題が発生し、マンドレルバーのいずれの位置においても径方向に10mmの切削を実施できなかった。これは、加熱温度が低かったために、切削範囲の中心に近い部分で、十分な加熱温度及び保持時間が確保されず、硬度が十分に下がらなかったためと考えられる。 With the above settings, annealing heat treatment was performed on the entire length of the mandrel bar. When cutting 10 mm in the radial direction on the mandrel bar after annealing heat treatment, problems such as damage to the blade of the cutting device occurred, making it impossible to cut 10 mm in the radial direction at any position on the mandrel bar. Ta. This is considered to be because the heating temperature was low, so that sufficient heating temperature and holding time were not ensured in the part near the center of the cutting range, and the hardness was not lowered sufficiently.
(比較例4:雰囲気炉を用いた場合)
実施例2と同様の圧延後のマンドレルバーに、雰囲気炉で焼鈍熱処理が実施され、切削が実施された。焼鈍熱処理は炉温700℃の雰囲気炉にマンドレルバーが挿入されて、120分後に抽出、空冷された。
(Comparative Example 4: When using an atmosphere furnace)
The same rolled mandrel bar as in Example 2 was subjected to annealing heat treatment in an atmospheric furnace and then cut. For the annealing heat treatment, a mandrel bar was inserted into an atmosphere furnace with a furnace temperature of 700°C, and after 120 minutes, extraction was performed and air cooling was performed.
焼鈍熱処理後のマンドレルバーについて径方向に10mmの切削を実施したところ、全長において切削は成功した。しかし、実施例1と比較して、1.4倍のエネルギーコストが必要であった。雰囲気炉の場合に、大型の炉の全体を高温とする必要があり、加熱のためのエネルギーコストが多大となるためである。 When the mandrel bar after the annealing heat treatment was cut by 10 mm in the radial direction, the cutting was successful over the entire length. However, compared to Example 1, the energy cost was 1.4 times higher. This is because, in the case of an atmospheric furnace, it is necessary to heat the entire large furnace to a high temperature, which increases the energy cost for heating.
また、切削後のマンドレルバーの表面を目視で確認したところ、表面性状に周方向及び長手方向のムラがあった。雰囲気炉での加熱であるため、マンドレルバーがスキッドに触れている部分とそうでない部分で温度差が生じ、焼鈍熱処理後の硬度に差が生じたためである。切削処理を行った後に、マンドレルバーに焼き入れ熱処理と焼き戻し熱処理が行われた。焼き入れ熱処理と焼き戻し熱処理が行われたマンドレルバーが熱間マンドレル圧延プロセスに用いられた。圧延されたパイプ表面を目視で確認したところ、表面性状に周方向及び長手方向のムラがあった。マンドレルバー表面のムラが転写されたためである。 Further, when the surface of the mandrel bar after cutting was visually checked, there was unevenness in the surface texture in the circumferential direction and the longitudinal direction. This is because heating was performed in an atmospheric furnace, so there was a temperature difference between the part of the mandrel bar that was in contact with the skid and the part that was not, resulting in a difference in hardness after the annealing heat treatment. After the cutting process, the mandrel bar was subjected to quenching heat treatment and tempering heat treatment. A mandrel bar that had undergone quenching heat treatment and tempering heat treatment was used in the hot mandrel rolling process. When the surface of the rolled pipe was visually inspected, it was found that the surface texture was uneven in the circumferential direction and in the longitudinal direction. This is because the unevenness on the mandrel bar surface was transferred.
本開示の実施形態について、諸図面及び実施例に基づき説明してきたが、当業者であれば本開示に基づき種々の変形又は修正を行うことが容易であることに注意されたい。従って、これらの変形又は修正は本開示の範囲に含まれることに留意されたい。例えば、各構成部又は各ステップなどに含まれる機能などは論理的に矛盾しないように再配置可能であり、複数の構成部又はステップなどを1つに組み合わせたり、或いは分割したりすることが可能である。本開示に係る実施形態は装置が備えるプロセッサにより実行されるプログラムを記録した記憶媒体としても実現し得るものである。本開示の範囲にはこれらも包含されるものと理解されたい。 Although the embodiments of the present disclosure have been described based on the drawings and examples, it should be noted that those skilled in the art can easily make various changes or modifications based on the present disclosure. It should therefore be noted that these variations or modifications are included within the scope of this disclosure. For example, the functions included in each component or each step can be rearranged to avoid logical contradictions, and multiple components or steps can be combined or divided into one. It is. Embodiments according to the present disclosure can also be realized as a storage medium recording a program executed by a processor included in the device. It is to be understood that these are also encompassed within the scope of the present disclosure.
1 マンドレルバー
2 コイル
3 搬送装置
4 出側温度計
5 入側温度計
6 中間温度計
1
Claims (6)
前記マンドレルバーの達成すべき前記焼鈍熱処理の後の硬度を決定し、
決定した硬度を達成するための加熱温度、保持時間及び上限温度を決定し、
前記マンドレルバーの切削する範囲を決定し、
決定された前記切削する範囲において、前記加熱温度及び保持時間を達成し、かつ、上限温度を超えないようにする誘導加熱の熱処理条件を決定し、
決定された前記熱処理条件で、前記マンドレルバーを焼鈍熱処理した後に、前記切削処理を行い、
前記切削処理を行った後に、焼き入れ熱処理と焼き戻し熱処理を行う、マンドレルバーの製造方法。 A method for manufacturing a mandrel bar, which manufactures a used mandrel bar by subjecting it to annealing heat treatment and cutting treatment, and then subjecting it to quenching heat treatment and tempering heat treatment, the method comprising:
determining the hardness of the mandrel bar to be achieved after the annealing heat treatment;
Determine the heating temperature, holding time and upper limit temperature to achieve the determined hardness,
determining the cutting range of the mandrel bar;
In the determined cutting range, determine heat treatment conditions for induction heating that achieve the heating temperature and holding time and do not exceed the upper limit temperature,
Performing the cutting treatment after annealing the mandrel bar under the determined heat treatment conditions,
A method for manufacturing a mandrel bar, comprising performing quenching heat treatment and tempering heat treatment after performing the cutting process.
前記マンドレルバーの達成すべき前記焼鈍熱処理の後の硬度を決定する第1の決定部と、
決定した硬度を達成するための加熱温度、保持時間及び上限温度を決定する第2の決定部と、
前記マンドレルバーの切削する範囲を決定する第3の決定部と、
決定された前記切削する範囲において、前記加熱温度及び保持時間を達成し、かつ、上限温度を超えないようにする誘導加熱の熱処理条件を決定する第4の決定部と、
決定された前記熱処理条件で、前記マンドレルバーを焼鈍熱処理した後に、前記切削処理を行い、前記切削処理を行った後に、焼き入れ熱処理と焼き戻し熱処理を行う焼鈍熱処理実行部と、を備える、マンドレルバーの製造装置。 A mandrel bar manufacturing device that performs manufacturing by subjecting a mandrel bar to annealing heat treatment and cutting treatment,
a first determining unit that determines the hardness of the mandrel bar to be achieved after the annealing heat treatment;
a second determining unit that determines the heating temperature, holding time, and upper limit temperature to achieve the determined hardness;
a third determining unit that determines a cutting range of the mandrel bar;
a fourth determining unit that determines heat treatment conditions for induction heating that achieve the heating temperature and holding time and do not exceed an upper limit temperature in the determined cutting range;
A mandrel comprising: an annealing heat treatment execution unit that performs the cutting treatment after annealing the mandrel bar under the determined heat treatment conditions, and performs a quenching heat treatment and a tempering heat treatment after the cutting treatment. Bar manufacturing equipment.
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