JPH0533058A - 鋼管の熱処理方法 - Google Patents

鋼管の熱処理方法

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JPH0533058A
JPH0533058A JP21583491A JP21583491A JPH0533058A JP H0533058 A JPH0533058 A JP H0533058A JP 21583491 A JP21583491 A JP 21583491A JP 21583491 A JP21583491 A JP 21583491A JP H0533058 A JPH0533058 A JP H0533058A
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JP
Japan
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steel pipe
heat treatment
cooling
pipe
water
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JP21583491A
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English (en)
Inventor
Tetsuya Koshikawa
哲哉 越川
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Nippon Steel Corp
Original Assignee
Sumitomo Metal Industries Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 熱処理炉で加熱された鋼管の焼入れ冷却速度
を自在にコントロールすること。 【構成】 熱処理炉1の出側に円環状ヘッダー2を所定
間隔で複数台配設し、各円環状ヘッダー2の直前に設け
た温度検出器による鋼管9表面の実測温度と、予め定め
た目標温度を比較演算し、その差に基いて各円環状ヘッ
ダー2への冷却水流量を制御する。 【効果】 焼く割れ感受性の高い鋼管あるいは高靭性仕
様鋼管の水焼入れが可能となり、熱処理効率を向上でき
ると共に、熱処理鋼管の機械的性質が安定する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、鋼管の熱処理におい
て冷却速度を自在にコントロールできる熱処理方法に関
する。
【0002】
【従来の技術】各種の製管法により製管された鋼管は、
焼入れ、焼戻し、焼ならし等の種々の熱処理が施される
ことが多い。この鋼管の熱処理は、その処理目的や鋼種
等に応じて熱処理パターン(ヒートパターン)が異なる
のが通常である。すなわち、熱処理の目的や鋼種等によ
って加熱速度(昇温速度)や冷却速度が異なり、また、
最高加熱温度における保持の有無等の相違もある。従来
の一般的な鋼管の製造工程における熱処理を類別すれ
ば、単調な加熱・冷却か、加熱→保持→冷却の2種類に
大別され、熱処理設備としては、バッチ式炉や誘導加熱
装置などがそれぞれの鋼管製造ラインに対応して個別に
設置されている。
【0003】上記鋼管の熱処理において、加熱後の水冷
却速度を厳密に制御する必要があるのは、大きく分けて
2つあり、一つは、高炭素鋼管で、放冷では所定の強度
が得られず、通常の水焼入れでは焼割れが発生する可能
性がある場合、もう一つは、高靭性仕様付鋼管の需要家
から熱処理方法を指定されている場合である。前者は通
常油焼入れが用いられており、冷却速度は水冷却の約1
/2である。後者の場合は、繰返し焼鈍または水噴霧冷
却が指定されている。
【0004】上記鋼管の熱処理における冷却方法として
は、管軸方向に移動する鋼管の外周から冷却ノズルで冷
却する鋼管の連続加熱熱処理方法において、実質的な冷
却を鋼管トップ部の冷却乱れ距離部直近の位置から開始
し、鋼管ボトム部の冷却乱れ距離部直近の位置まで前記
冷却を継続したのち、鋼管ボトム部の冷却乱れ距離部直
近の位置で鋼管と冷却ノズルの相対速度を零とする方法
(特開昭51−103810号公報)、鋼管の焼戻し熱
処理炉の後工程に、多数の冷却水噴射ノズルを前・後列
で互いに千鳥状となるように取付けた円環状ヘッダーを
1段または複数段配置した外面冷却装置を設置し、軸方
向に搬送されつつある加熱された鋼管を400℃ないし
700℃の温度から冷却を開始し、300℃ないし常温
まで、平均水量密度2m3/min・m2以下で冷却する
方法(特開昭56−108829号公報)、A3点以上
の加熱状態にある鋼管を、冷却ノズルから噴射される冷
却流体によって冷却し、熱処理する鋼管熱処理方法にお
いて、上記冷却流体による冷却時に、鋼管を回転し、か
つその軸方向に揺動させる方法(特開昭59−2382
0号公報)等の提案が行われている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】上記水焼入れの水の代
りに油を使用する油焼入れは、油の種類を変えることに
より冷却速度を変えることは可能であるが、冷却速度を
コントロールすることはできない。また、水焼入れと併
用する場合は、焼入れ設備を2台持つか、あるいは1台
の場合水と油の入替等が必要で、油のコストも高いとい
う欠点がある。水焼入れのノズルを変更し、水を霧状に
噴霧して徐冷する水噴霧冷却は、水を止めて鋼管表面温
度を検出し、放冷と徐冷を繰返して冷却速度をコントロ
ールするもので、鋼管全長に亘って温度測定し、自動的
に冷却水流量をコントロールするものではない。
【0006】また、特開昭51−103810号公報、
特開昭56−108829号公報および特開昭59−2
3820号公報に開示の鋼管の冷却方法は、いずれも鋼
管を均一に冷却することを目的とするもので、冷却速度
をコントロールするものではない。
【0007】この発明の目的は、鋼管の熱処理方法にお
いて、熱処理炉で所定温度に加熱保持された鋼管の焼入
れ冷却速度を自在に制御できる熱処理方法を提供するこ
とにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記目的
を達成すべく種々検討を行った。その結果、鋼管の熱処
理炉の出側に多数の冷却水噴射ノズルを取り付けた円環
状ヘッダーを複数台所定間隔で配設し、各円管状ヘッダ
ーの前部に設けた温度検出器により鋼管の表面温度を検
出し、予め定めた目標温度と実測温度を比較演算して各
円環状ヘッダーの冷却水流量を調整することにより、冷
却速度を制御できるとの結論に達し、この発明に到達し
た。
【0009】すなわちこの発明は、鋼管の熱処理による
焼入れにおいて、熱処理炉の出側に冷却水噴射ノズルを
多数取り付けた円環状ヘッダーを所定間隔で複数台配設
し、各円環状ヘッダーの直前に設けた温度検出器により
検出した管軸方向に搬送されつつある鋼管表面の実測温
度と、予め定めた目標温度を比較演算し、その差に基い
て各円環状ヘッダーへの冷却水流量を制御するのであ
る。
【0010】
【作用】この発明においては、熱処理炉の出側に配設し
た多数の冷却水噴射ノズルを取り付けた複数台の円環状
ヘッダーの直前で測定した鋼管表面温度と、予め定めた
目標冷却曲線上の当該円環状ヘッダー前の温度を比較演
算し、その演算結果に基いて当該円環状ヘッダーへの冷
却水流量を制御するから、多段で冷却制御が行われ、加
熱後の冷却速度コントロールが可能となり、焼割れ感受
性の高い材質の鋼管の水焼入れが可能となり、焼入れ能
率の向上を図ることができる。
【0011】この発明で使用する円環状ヘッダーとして
は、管軸方向に搬送されつつある鋼管の周囲全面から水
噴射ができるよう、図2に示す構造の円環状ヘッダーに
所定間隔で噴射ノズルを多数配設し、水噴霧および圧空
と水の噴霧の双方を使い分けできるものが推奨される。
また、鋼管の表面温度を検出する温度検出器としては、
放射温度計、二色高温計等の光学式温度計を使用し、各
円環状ヘッダーの直前に設置する。
【0012】鋼管の表面温度の測定は、送管速度に応じ
たサンプリングタイムで行われ、測定結果は演算装置に
入力し、予め設定された目標冷却曲線上の所定位置での
温度と比較演算され、その結果に基いて各円環状ヘッダ
ーへの冷却水供給管の流量調節弁に制御信号を出力し、
各円環状ヘッダーへの冷却水流量が制御される。
【0013】
【実施例】
実施例1 以下にこの発明方法の詳細を実施の一例を示す図1ない
し図3に基いて説明する。図1はこの発明方法を実施す
る装置の制御系統図、図2は同じく円環状ヘッダーの正
面図、図3はこの発明方法の冷却温度制御の概要を示す
グラフである。図1において、1は熱処理炉、2−1、
2−2、2−3、2−4および2−nは円環状ヘッダー
である。各円環状ヘッダー2−1、2−2、2−3、2
−4および2−nは、図2に示すとおり、多数の冷却水
噴射ノズル3を取り付けた円環状管4からなる。各円環
状ヘッダー2−1、2−2、2−3、2−4および2−
nは、水配管5と流量調節弁6および水供給管7を介し
て連結されている。8−1、8−2、8−3、8−4、
8−5および8−mは、各円環状ヘッダー2−1、2−
2、2−3、2−4および2−nの直前に配設した放射
温度計で、熱処理炉1で所定の温度に加熱・保持された
鋼管9の送管速度に応じたサンプリングタイムで鋼管9
の表面温度を検出し、冷却水量制御装置10に入力す
る。冷却水量制御装置10は、図3に示すとおり、各放
射温度計8−1、8−2、8−3、8−4および8−m
から入力される鋼管9の表面温度と、予め備えられた目
標冷却曲線上の温度を比較演算し、各円環状ヘッダー2
−1、2−2、2−3、2−4および2−nの流量調節
弁6を制御し、鋼管9の冷却速度が冷却水量制御装置1
0に予め備えられた目標冷却曲線に追従するよう構成す
る。
【0014】上記のとおり構成したから、熱処理炉1で
所定の温度に加熱・保持された鋼管9は、所定の送管速
度で熱処理炉1から排出され、冷却設備において各円環
状ヘッダー2−1、2−2、2−3、2−4および2−
nの冷却水噴射ノズル3から噴射される冷却水によって
冷却される。各円環状ヘッダー2−1、2−2、2−
3、2−4および2−nの直前に配設した各放射温度計
8−1、8−2、8−3、8−4、8−5および8−m
によって測定された鋼管9の表面温度は、冷却水量制御
装置10に入力され、予め備えられた熱処理条件に対応
する目標冷却曲線上の目標温度と比較演算され、冷却速
度が予め備えられた熱処理条件に対応する目標冷却曲線
に追従するよう各円環状ヘッダー2−1、2−2、2−
3、2−4および2−nへの冷却水流量調節弁6が制御
される。
【0015】したがって、冷却装置を通過した鋼管9
は、予め定めた熱処理条件に対応する目標冷却曲線に追
従して所定の冷却速度で冷却されるから、焼き割れ感受
性の高い高炭素鋼からなる鋼管、あるいは高靭性仕様鋼
管の水焼入れが可能となり、厳寒地向けラインパイプの
熱処理効率が向上し、かつ、機械的性質も安定する。
【0016】実施例2 厳寒地向けの外径406.4mm、肉厚30.96mm
のラインパイプを熱処理炉で920℃に加熱・保持した
のち、円環状ヘッダー3台を直列に配列した冷却装置に
よって、送管速度0.5〜3m/minで搬送しつつ冷
却した。その場合の各円環状ヘッダー直前のラインパイ
プの表面温度と各円環状ヘッダーの冷却水流量を表1に
示す。冷却装置通過後のラインパイプは、そのまま放冷
したのち、機械試験を実施し、JIS Z 2202に
規定のシャルピー衝撃試験による吸収エネルギーを測定
した。その結果、シャルピー吸収エネルギーの平均値
は、408.6J、また、延性破面率の平均値は、10
0%であった。
【0017】
【表1】
【0018】
【発明の効果】以上述べたとおり、この発明方法によれ
ば、鋼管の熱処理における加熱後の冷却速度をコントロ
ールできるから、焼き割れ感受性の高い高炭素鋼からな
る鋼管、あるいは高靭性仕様鋼管の水焼入れが可能とな
り、熱処理効率を向上できると共に、熱処理鋼管の機械
的性質も安定する。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明方法を実施する装置の一例を示す制御
系統図である。
【図2】この発明方法の円環状ヘッダーの正面図であ
る。
【図3】この発明方法の冷却温度制御の概要を示すグラ
フである。
【符号の説明】
1 熱処理炉 2−1、2−2、2−3、2−4、2−n 円環状ヘッ
ダー 3 噴射ノズル 4 円環状管 5 水配管 6 流量調節弁 7 水供給管 8−1、8−2、8−3、8−4、8−5、8−m 放
射温度計 9 鋼管 10 冷却水量制御装置

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 【請求項1】 鋼管の熱処理による焼入れにおいて、熱
    処理炉の出側に冷却水噴射ノズルを多数取り付けた円環
    状ヘッダーを所定間隔で複数台配設し、各円環状ヘッダ
    ーの直前に設けた温度検出器により検出した管軸方向に
    搬送されつつある鋼管表面の実測温度と、予め定めた目
    標温度を比較演算し、その差に基いて各円環状ヘッダー
    への冷却水流量を制御することを特徴とする鋼管の熱処
    理方法。
JP21583491A 1991-07-31 1991-07-31 鋼管の熱処理方法 Pending JPH0533058A (ja)

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