JPH0556948U - 電縫鋼管の熱処理装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 肉厚の電縫鋼管の溶接部の熱処理において、
内外面の温度差を十分に低減する。 【構成】 素材の帯鋼を一群の成形ロールによって円筒
状に連続成形したのち、その継目部を電気抵抗溶接法を
用いて接合し製造される電縫鋼管１の溶接部通過域に沿
って配設した電磁誘導子３と、該電磁誘導子３と対応し
て電縫鋼管１内に配設したガスバーナーからなる補助加
熱手段６とを具備した熱処理装置。 【効果】 溶接部内外面の温度差を小さくでき、溶接部
の組織の均一化できると共に、電縫鋼管仕様の高級化、
厚肉化あるいは製管速度の高速化に対応できる。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

この考案は、電縫鋼管製造ラインに備えられる電縫鋼管の溶接部の焼きなまし 、または焼ならしを行う熱処理装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】

電縫鋼管は、素材の帯鋼を一群の成形ロールによって円筒状に連続成形したの ち、その継目部を電気抵抗溶接法を用いて接合し製造される。この電縫鋼管の溶 接部は、内外のビード（余盛）を切削されたのち、ポストアニーラと称する局部 熱処理装置を用い、硬化した溶接部のみ２０〜３０ｍｍ程度の幅を外面より誘導 加熱法により局部的に再加熱し、残留応力の除去および組織の改善が実施される 。 図４は前記局部熱処理装置の要部である電磁誘導子２１を示している。この 電磁誘導子２１は、直方体状の積層鉄心２２と、その外周に配した導電部２３か らなっている。積層鉄心２２は、その長手方向を鋼管移送方向と一致させており 、珪素鋼板をその方向に多数枚積層してある。各珪素鋼板は、倒立Ｕ字状をなし 、積層鉄心２２の下面側に凹溝が形成されている。導電部２３は、この凹溝内に 嵌入配置された中央導体２４と平面視でコ字状をなし、積層鉄心２２の上流側、 下流側夫々の半分を抱持するように配置された外側導体２５、２６と、外側導体 ２５、２６夫々の両側辺部の端末に接続され、積層鉄心２２に跨がるように配置 されたターミナル部２７、２８とからなり、外側導体２５、２６は夫々の内奥面 下部において中央導体２４の各端末に接続されている。

【０００３】 図示しない高周波発電機またはサイリスタを用いた高周波電源は、図示しない 出力変圧器を介して上記ターミナル部２７、２８に接続され、導電部２３に高周 波電流が通電される。導電部２３中の矢印はあるサイクルにおける電流の方向を 示している。中央導体２４には、外側導体２５、２６に示された矢印方向とは逆 方向の電流が流れるから、この中央導体２４の電流による磁束２９はこのとき図 中に一点鎖線で示すとおり電縫鋼管３０に鎖交する。電縫鋼管３０には、この鎖 交磁束２９による渦電流が流れ、そのジュール熱によって溶接部３１が加熱され 、所期の目的が達成される。

【０００４】 しかるに最近では、電縫鋼管に要求される品質が高級化し、また肉厚管の需要 が増加しており、さらに生産性向上のために電縫鋼管移送速度を高速化する目的 で、上記電磁誘導子を３〜５基タンデムに設置している。 しかしながら、本方式では、電磁誘導子が大きく、電縫鋼管の外部からの加熱 であるため、特に厚い肉厚の電縫鋼管の熱処理を行うと、電縫鋼管の最外面の温 度が上り過ぎてベイナイト等が発生し、反って電縫鋼管の溶接部の品質を悪化さ せたり、誘導加熱装置設置費用が高くなる等の問題があった。 例えば、肉厚１４．６ｍｍの電縫鋼管を適正な熱処理条件（外面側≦１０００ ℃、内面側≧８５０℃）で熱処理するために、何台の誘導加熱装置が必要かシミ ュレーションしたところ、図３の（ａ）図に示すとおり、誘導加熱装置４台（７ ００ｋｗ、６００ｋｗ、３５０ｋｗ×２台）の出口では内面温度が８００℃にも 達しておらず、図３の（ｂ）図に示すとおり、誘導加熱装置５台（７００ｋｗ、 ６００ｋｗ、３５０ｋｗ×３台）の出口で内面温度がほぼ８５０℃となっており 、誘導加熱装置５台（７００ｋｗ、６００ｋｗ、３５０ｋｗ×３台）必要となり 、投資費用が高額となるばかりでなく、誘導加熱装置の制御も台数が多いために 複雑となる。

【０００５】 上記欠点を解消する方法としては、電縫鋼管の溶接部通過域に沿って配した電 磁誘導子と、該電磁誘導子の上流側において電縫鋼管に接触する摺動子２個を相 互に絶縁して近接配置してなる摺動子組を溶接部通過方向に所定間隔で複数並設 し、隣接する摺動子組の相対向する摺動子夫々に異極の電位を印加すべく電源に 接続し、相対向する摺動子を介しての通電により電縫鋼管の溶接部を抵抗加熱す る予熱手段とを具備したポストアニール装置（特公昭５８−５５２１６号公報） 、電縫鋼管の溶接部通過域に沿って延設した第１導体と、該第１導体への通電の ためにこれと平行的に配された第２導体と、該第２導体と平行的に配設され、こ れと電磁的に結合される第３導体と、該第３導体での誘起電流を前記電縫鋼管に 通電させる電極とを具備する装置（特公昭６２−５２１８号公報）等が提案され ている。

【０００６】

【考案が解決しようとする課題】

上記特公昭５８−５５２１６号公報に開示の技術は、電磁誘導子の上流側に電 縫鋼管に接する複数の電極を設け、この電極で電縫鋼管の溶接部を抵抗加熱して 予熱するもので、電磁誘導子に替えて多数の摺動子組を配設する必要があり、上 記問題点を解決するまでには至っていない。また、特公昭６２−５２１８号公報 に開示の技術は、加熱効率を著しく高める効果を有するが、外面からの熱伝導の みであるから、肉厚電縫鋼管の内外面の温度差を十分に低減することができない 。

【０００７】 この考案の目的は、肉厚の電縫鋼管の内外面の温度差を十分に低減することが できる電縫鋼管の熱処理装置を提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】

本考案者らは、上記目的を達成すべく鋭意検討を重ねた。その結果、外面から の誘導加熱では、電縫鋼管の製造ラインのような高速では通過時間が短く、内面 まで十分に加熱することは困難である。そこで内面への加熱に有利な内面から補 助的に加熱することによって、上記問題点を解消できるとの結論に至り、この考 案に到達した。

【０００９】 すなわちこの考案は、素材の帯鋼を一群の成形ロールによって円筒状に連続成 形したのち、その継目部を電気抵抗溶接法を用いて接合し製造される電縫鋼管の 溶接部通過域に沿って配設した電磁誘導子と、該電磁誘導子と対応して電縫鋼管 内に配設したガスバーナーからなる補助加熱手段とを具備するものである。

【００１０】

【作用】

この考案においては、電縫鋼管の溶接部通過域に沿って配設した電磁誘導子と 対応して電縫鋼管内にガスバーナーからなる補助加熱手段を配設したから、電縫 鋼管は、外面から電磁誘導子により、また内面からガスバーナーからなる補助加 熱手段により加熱されるから、内面からの補助入熱によって溶接部内外面の温度 差が小さくなり、電磁誘導子の数を減少しても同等の加熱性能を得ることができ る。 電縫鋼管内面に設置するガスバーナーからなる補助加熱手段は、電縫鋼管の溶 接部通過域に沿って配設した電磁誘導子と対応して電縫鋼管内に配設してもよい が、通常は最後尾の電磁誘導子に対応させて１台設置するのみで十分である。 電縫鋼管の製造工程における溶接熱処理部は、通常成形ラインのかなり下流に あるのが普通である。しかし補助加熱手段を構成するガスバーナーは、小さなガ スバーナーでよいので、簡単に電縫鋼管内部に延長・配置することが可能である 。

【００１１】

【実施例】

実施例１ 以下にこの考案の詳細を実施の一例を示す図１、図２に基いて説明する。図１ はこの考案の全体構成を示す模式図、図２は電磁誘導子と補助加熱手段の要部拡 大斜視図である。 図１および図２において、１は電縫鋼管、２はウエルダー、３は電縫鋼管１の 溶接部４の通過域に沿って配設した電磁誘導子、５は電縫鋼管１の内面に配設し たガス管で、電縫鋼管１の外面に配設した電磁誘導子３と対応する位置には、ガ スバーナー６が配設されている。 電磁誘導子３は、前記したとおり、下面に長手方向に延びる凹溝を形成してな る直方体状で、長手方向を電縫鋼管１の移送方向と一致させた積層鉄心７と、前 記凹溝内に嵌入配置した中央導体８、この中央導体８の両端末夫々に連なり、平 面視でコ字状をなし、積層鉄心７の上流側、下流側夫々の約半分を抱持するよう に配置された外側導体９、１０および外側導体９、１０夫々の両側辺部の端末に 接続され、積層鉄心７に跨がるように配置したターミナル部１１、１２からなる 導電部１３からなっている。ターミナル部１１、１２は、図示しない出力変圧器 を介して高周波電源に接続され、導電部１３に対する高周波通電によって電縫鋼 管１の溶接部４を加熱するよう構成されている。

【００１２】 上記のとおり構成したから、電縫鋼管１の製造開始と共に電磁誘導子３の導電 部１３への高周波電流の通電を開始する。また、電縫鋼管１の内面に電磁誘導子 ３と対応させて配設したガスバーナー６に点火する。そうすると電縫鋼管１の溶 接部４は、電磁誘導子３の配設域に達すると、外面から高周波加熱されると共に 、内面から補助的にガス加熱される。この結果、溶接部４は、焼なましまたは焼 ならしに必要な温度にまで昇温され、ポストアニールの所期の目的を達成するこ とができる。 そしてガスバーナー６からなる補助加熱手段は、１００℃加熱に相当する量の 微小入熱量を加えることによって、誘導加熱装置１台に相当する加熱性能を得る ことができ、電縫鋼管仕様の高級化、厚肉化、あるいは製管速度の高速化に対応 することができる。

【００１３】 実施例２ 外径４０６．４ｍｍ、肉厚１４．６ｍｍの電縫鋼管を、製管速度１３ｍ／ｍｉ ｎで製造している製管ラインにおいて、電縫鋼管の溶接部を外面側≦１０００℃ 、内面側≧８５０℃の熱処理条件で、誘導加熱装置のみと実施例１の誘導加熱装 置とガスバーナーを併用した場合のそれぞれについて熱処理した。 その結果、誘導加熱装置のみで加熱した従来例の場合は、誘導加熱装置５台（ ７００ｋｗ、６００ｋｗ、３５０ｋｗ×３台）の出口側で、ほぼ目標とする温度 を示している。 これに対し、実施例１のガスバーナーでの加熱を併用した本考案の場合は、内 面から１００℃昇温加熱に相当する微小入熱を加えたところ、ガス加熱誘導加熱 装置４台（７００ｋｗ、６００ｋｗ、３５０ｋｗ×２台）の出口側で、ほぼ目標 とする温度を示し、誘導加熱装置５台と同等の加熱性能を得ることができた。

【００１４】

【考案の効果】 以上述べたとおり、この考案によれば、電縫鋼管の内外両面から加熱するから 、誘導加熱装置の台数を減少しても、内面の温度上昇が促進され、溶接部内外面 の温度差が小さくなり、溶接部の組織を均一化することができると共に、電縫鋼 管仕様の高級化、厚肉化、あるいは製管速度の高速化に対応することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この考案の全体構成を示す模式図である。

【図２】電磁誘導子と補助加熱手段の要部拡大斜視図で
ある。

【図３】肉厚１４．６ｍｍの電縫鋼管を外面側≦１００
０℃、内面側≧８５０℃で熱処理するために、何台の誘
導加熱装置が必要かシミュレーションした結果を示すも
ので、（ａ）図は誘導加熱装置４台目（７００ｋｗ、６
００ｋｗ、３５０ｋｗ×２台）の出口での温度分布図、
（ｂ）図は誘導加熱装置４台目（７００ｋｗ、６００ｋ
ｗ、３５０ｋｗ×２台）の出口での温度分布図である。

【符号の説明】

１，３０ 電縫鋼管 ２ ウエルダー ３，２１ 電磁誘導子 ４，３１ 溶接部 ５ ガス管 ６ ガスバーナー ７，２２ 積層鉄心 ８，２４ 中央導体 ９，１０，２５，２６ 外側導体 １１，１２，２７，２８ ターミナル部 １３，２３ 導電部 ２９ 磁束

【手続補正書】

【提出日】平成４年１２月１０日

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】図面の簡単な説明

【補正方法】変更

【補正内容】

【図面の簡単な説明】

【図１】この考案の全体構成を示す模式図である。

【図２】電磁誘導子と補助加熱手段の要部拡大斜視図で
ある。

【図３】肉厚１４．６ｍｍの電縫鋼管を外面側≦１００
０℃、内面側≧８５０℃で熱処理するために、何台の誘
導加熱装置が必要かシミュレーションした結果を示すも
ので、（ａ）図は誘導加熱装置４台目（７００ｋｗ、６
００ｋｗ、３５０ｋｗ×２台）の出口での温度分布図、
（ｂ）図は誘導加熱装置４台目（７００ｋｗ、６００ｋ
ｗ、３５０ｋｗ×２台）の出口での温度分布図である。

【図４】電磁誘導子の要部拡大斜視図である。

【符号の説明】 １，３０ 電縫鋼管 ２ ウエルダー ３，２１ 電磁誘導子 ４，３１ 溶接部 ５ ガス管 ６ ガスバーナー ７，２２ 積層鉄心 ８，２４ 中央導体 ９，１０，２５，２６ 外側導体 １１，１２，２７，２８ ターミナル部 １３，２３ 導電部 ２９ 磁束

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 素材の帯鋼を一群の成形ロールによって
   円筒状に連続成形したのち、その継目部を電気抵抗溶接
   法を用いて接合し製造される電縫鋼管の溶接部通過域に
   沿って配設した電磁誘導子と、該電磁誘導子と対応して
   電縫鋼管内に配設したガスバーナーからなる補助加熱手
   段とを具備することを特徴とする電縫鋼管の熱処理装
   置。