JPH11269548A - 鋼管の内外面の冷却方法および内外面冷却装置 - Google Patents
鋼管の内外面の冷却方法および内外面冷却装置Info
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- JPH11269548A JPH11269548A JP7605098A JP7605098A JPH11269548A JP H11269548 A JPH11269548 A JP H11269548A JP 7605098 A JP7605098 A JP 7605098A JP 7605098 A JP7605098 A JP 7605098A JP H11269548 A JPH11269548 A JP H11269548A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 鋼管端部付近に発生する焼入れ後の鋼管外径
の不均一を抑制する鋼管の内外面の冷却方法および冷却
装置を提供する。 【解決手段】 (1) 鋼管の内外面冷却において、外面冷
却を内面冷却より先に開始する。(2) 全長にわたって内
外面を冷却するのに先立ち、端部分の鋼管外面を鋼管の
全長の１００分の５から１００分の１５の長さの範囲で
冷却する。
の不均一を抑制する鋼管の内外面の冷却方法および冷却
装置を提供する。 【解決手段】 (1) 鋼管の内外面冷却において、外面冷
却を内面冷却より先に開始する。(2) 全長にわたって内
外面を冷却するのに先立ち、端部分の鋼管外面を鋼管の
全長の１００分の５から１００分の１５の長さの範囲で
冷却する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、鋼管を熱処理する
に際し、鋼管の軸方向に生ずる外径の不均一性を抑制す
るための鋼管の内外面の冷却方法および内外面冷却装置
に関する。
に際し、鋼管の軸方向に生ずる外径の不均一性を抑制す
るための鋼管の内外面の冷却方法および内外面冷却装置
に関する。
【０００２】
【従来の技術】鋼管の内外面冷却方法として、特開昭５
８−１４１３３２号公報に、水槽に鋼管を浸漬して回転
させながら水槽内に設けたノズルから冷却水を供給する
ことによって鋼管の内外面を同時に強制冷却する方法が
開示されている。
８−１４１３３２号公報に、水槽に鋼管を浸漬して回転
させながら水槽内に設けたノズルから冷却水を供給する
ことによって鋼管の内外面を同時に強制冷却する方法が
開示されている。
【０００３】しかし、この方法は、鋼管の内外面を同時
に冷却するに際し、水槽等の装置が大規模になり、長尺
管の冷却には適さない。また浸漬して回転冷却すること
で外面冷却は鋼管の軸方向でほぼ同時にできても、内面
冷却は冷却水の貫通時間の差により鋼管の軸方向で不均
一となり、この影響は長尺管ほど大きいという問題があ
る。
に冷却するに際し、水槽等の装置が大規模になり、長尺
管の冷却には適さない。また浸漬して回転冷却すること
で外面冷却は鋼管の軸方向でほぼ同時にできても、内面
冷却は冷却水の貫通時間の差により鋼管の軸方向で不均
一となり、この影響は長尺管ほど大きいという問題があ
る。
【０００４】しかも、同公報の開示内容は、焼き曲がり
の改善が目的であり、鋼管外径の不均一性を改善すると
いうさらに高い目標を達成するものではない。
の改善が目的であり、鋼管外径の不均一性を改善すると
いうさらに高い目標を達成するものではない。
【０００５】また、特開昭５８−５２４２６号公報に、
鋼管の冷却方法として板状のラミナー冷却水を回転する
鋼管の全長にわたって流下させる外面冷却の方法が開示
され、特公平２−８００８号公報に、鋼管を回転させな
がら内外面から同時に冷却し、更に鋼管を軸方向に往復
運動させる方法が開示されているが、いずれも鋼管の焼
き曲がり防止を目的に開発された方法であり、本発明が
解決しようとする焼入れ後の鋼管の軸方向の鋼管外径の
不均一性を改善するという目標を達成するものではな
い。
鋼管の冷却方法として板状のラミナー冷却水を回転する
鋼管の全長にわたって流下させる外面冷却の方法が開示
され、特公平２−８００８号公報に、鋼管を回転させな
がら内外面から同時に冷却し、更に鋼管を軸方向に往復
運動させる方法が開示されているが、いずれも鋼管の焼
き曲がり防止を目的に開発された方法であり、本発明が
解決しようとする焼入れ後の鋼管の軸方向の鋼管外径の
不均一性を改善するという目標を達成するものではな
い。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】鋼管の製造プロセスで
は、通常焼き入れ装置の後にサイザーやストレートナー
といった外径矯正装置を有しており、これらにより前記
外径の不均一をある程度除去できるが、過度の矯正は加
工の影響による製品性能の低下が免れず、焼入れ後の鋼
管外径の不均一を極力抑制する必要がある。
は、通常焼き入れ装置の後にサイザーやストレートナー
といった外径矯正装置を有しており、これらにより前記
外径の不均一をある程度除去できるが、過度の矯正は加
工の影響による製品性能の低下が免れず、焼入れ後の鋼
管外径の不均一を極力抑制する必要がある。
【０００７】本発明の目的は、炭素鋼や低合金鋼からな
る種々の径および肉厚の長尺の鋼管の焼入れに際し、内
面冷却水を供給するのと反対側（内面冷却水の出側）の
鋼管端部付近に発生する焼入れ後の鋼管外径の不均一を
抑制する鋼管の内外面の冷却方法および冷却装置を提供
することにある。
る種々の径および肉厚の長尺の鋼管の焼入れに際し、内
面冷却水を供給するのと反対側（内面冷却水の出側）の
鋼管端部付近に発生する焼入れ後の鋼管外径の不均一を
抑制する鋼管の内外面の冷却方法および冷却装置を提供
することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】加熱された鋼管を中心軸
の回りに回転させながら鋼管の軸方向に平行に設けた単
一または複数の板状水幕で鋼管外面を同時に冷却し、該
鋼管の端に設置した内面冷却装置から冷却水を供給して
管内面を冷却する冷却方法では、外面冷却の鋼管周方向
の不均一性により発生する管の曲がりを抑制する観点か
ら、通常は冷却の周方向不均一が小さい内面冷却を外面
冷却の開始時期と同じ、もしくはそれより先に開始す
る。ここに、外面冷却の開始時期とは板状水幕が鋼管に
衝突する時期を言い、内面冷却の開始時期とは冷却装置
から供給された冷却水が該冷却装置のある管端から管内
に進入した時期をいう。この場合、冷却の周方向の不均
一性を抑制することが期待できる反面、内面の冷却能力
の鋼管の軸方向の不均一性とこれに起因する鋼管の軸方
向の外径の不均一性が問題となる。
の回りに回転させながら鋼管の軸方向に平行に設けた単
一または複数の板状水幕で鋼管外面を同時に冷却し、該
鋼管の端に設置した内面冷却装置から冷却水を供給して
管内面を冷却する冷却方法では、外面冷却の鋼管周方向
の不均一性により発生する管の曲がりを抑制する観点か
ら、通常は冷却の周方向不均一が小さい内面冷却を外面
冷却の開始時期と同じ、もしくはそれより先に開始す
る。ここに、外面冷却の開始時期とは板状水幕が鋼管に
衝突する時期を言い、内面冷却の開始時期とは冷却装置
から供給された冷却水が該冷却装置のある管端から管内
に進入した時期をいう。この場合、冷却の周方向の不均
一性を抑制することが期待できる反面、内面の冷却能力
の鋼管の軸方向の不均一性とこれに起因する鋼管の軸方
向の外径の不均一性が問題となる。
【０００９】以下に、内面の冷却能力の鋼管の軸方向の
不均一性と、これに起因する鋼管の軸方向の外径の不均
一性について述べる。加熱した鋼管の内面を、鋼管の端
（鋼管入側）に設置した冷却装置より冷却水を供給して
冷却する場合、冷却水の温度は冷却水が鋼管内に進行す
るとともに上昇し、冷却水を供給するのと反対の管端
（鋼管出側）では内面冷却水の温度の上昇に加えて鋼管
の端が開放されているために冷却水の圧力が低下し、こ
れに伴い冷却能力が鋼管の軸方向に低下する。この冷却
能力の低下は、鋼管が長尺になるほど顕著となる。
不均一性と、これに起因する鋼管の軸方向の外径の不均
一性について述べる。加熱した鋼管の内面を、鋼管の端
（鋼管入側）に設置した冷却装置より冷却水を供給して
冷却する場合、冷却水の温度は冷却水が鋼管内に進行す
るとともに上昇し、冷却水を供給するのと反対の管端
（鋼管出側）では内面冷却水の温度の上昇に加えて鋼管
の端が開放されているために冷却水の圧力が低下し、こ
れに伴い冷却能力が鋼管の軸方向に低下する。この冷却
能力の低下は、鋼管が長尺になるほど顕著となる。
【００１０】図２は、鋼管出側の内面の冷却水温度の冷
却開始からの時間変化である。同図に示すように、内面
の冷却水の出側では、内面の冷却水の温度は最大６０℃
程度にまで上昇している。この時の入側の冷却水の温度
は２２℃である。
却開始からの時間変化である。同図に示すように、内面
の冷却水の出側では、内面の冷却水の温度は最大６０℃
程度にまで上昇している。この時の入側の冷却水の温度
は２２℃である。
【００１１】図３は、鋼管入側、中間部、出側での鋼管
内面における熱伝達率を測定した結果である。同図に示
すように、これより前記の内面の冷却水の温度上昇によ
り鋼管出側ほど冷却能力が低下する。この冷却能力の低
下により冷却後の鋼管外径は内面の冷却水の進行方向に
従い、徐々に小さくなり、冷却能力の低下の著しい前述
の開放端では特に外径が小さくなる。通常、これらの外
径の不均一は、焼入れ後もしくは焼戻し後にホットスト
レートナー等の外径矯正装置にて除去されるが、鋼管の
鋼種や外径、肉厚によっては充分除去されず外径公差内
に収まらない場合や、公差内に収まる程度まで外径の不
均一を除去できても矯正時に受けた機械的加工により製
品の性能が低下する場合とがあり問題である。
内面における熱伝達率を測定した結果である。同図に示
すように、これより前記の内面の冷却水の温度上昇によ
り鋼管出側ほど冷却能力が低下する。この冷却能力の低
下により冷却後の鋼管外径は内面の冷却水の進行方向に
従い、徐々に小さくなり、冷却能力の低下の著しい前述
の開放端では特に外径が小さくなる。通常、これらの外
径の不均一は、焼入れ後もしくは焼戻し後にホットスト
レートナー等の外径矯正装置にて除去されるが、鋼管の
鋼種や外径、肉厚によっては充分除去されず外径公差内
に収まらない場合や、公差内に収まる程度まで外径の不
均一を除去できても矯正時に受けた機械的加工により製
品の性能が低下する場合とがあり問題である。
【００１２】図４は、外径２４４．５mm、肉厚１１mm、
長さ２４０００mmの鋼管を内面冷却を３秒先行させて内
外面冷却したときの外径分布である。同図に示すよう
に、製管後の外径に対して、出側部分で焼入れ後の外径
がかなり小さくなっている。この程度の外径の不均一が
生じた場合には、出側端部の２、３m を焼入れ後に切断
しなければならず、歩留まり向上の観点からも解決しな
ければならない問題である。
長さ２４０００mmの鋼管を内面冷却を３秒先行させて内
外面冷却したときの外径分布である。同図に示すよう
に、製管後の外径に対して、出側部分で焼入れ後の外径
がかなり小さくなっている。この程度の外径の不均一が
生じた場合には、出側端部の２、３m を焼入れ後に切断
しなければならず、歩留まり向上の観点からも解決しな
ければならない問題である。
【００１３】この問題に対して本発明者は、２０m から
３０m の長尺の鋼管を内外面冷却する場合について実験
および理論解析を繰り返した結果、下記の知見を得た。 (A) 内面冷却を開始する時期と外面冷却を開始する時期
とを制御し、外面冷却を内面冷却に先行させることで前
述の鋼管の軸方向の外径の不均一性を抑制でき、この外
面冷却を内面冷却に先行させる時間差は、冷却する鋼管
の外径や肉厚に応じて最適値が存在する。
３０m の長尺の鋼管を内外面冷却する場合について実験
および理論解析を繰り返した結果、下記の知見を得た。 (A) 内面冷却を開始する時期と外面冷却を開始する時期
とを制御し、外面冷却を内面冷却に先行させることで前
述の鋼管の軸方向の外径の不均一性を抑制でき、この外
面冷却を内面冷却に先行させる時間差は、冷却する鋼管
の外径や肉厚に応じて最適値が存在する。
【００１４】(B) 鋼管の材質にもよるが、概ね外径が２
００mm以上で肉厚が１０mm以上の鋼管に対しては外面冷
却を内面冷却に先行させた場合でも、懸念される曲がり
は従来の冷却条件に対してほとんど大きくならない。
００mm以上で肉厚が１０mm以上の鋼管に対しては外面冷
却を内面冷却に先行させた場合でも、懸念される曲がり
は従来の冷却条件に対してほとんど大きくならない。
【００１５】(C) 図５は、外径２４４．５mm、肉厚１１
mm、長さ２４０００mmの鋼管を８５０℃から回転させな
がら、内外面を冷却した場合の鋼管の軸方向の焼入れ後
の外径分布である。ここで、外面は２列の板状水幕流で
流量１．５m3/(m・min)で、内面は管入側から冷却水供
給ノズルにより流量３０００T/H 以上でそれぞれ冷却
し、内面冷却開始は外面冷却開始より０、１、３、５秒
先行している。また鋼管回転数は８０rpm である。
mm、長さ２４０００mmの鋼管を８５０℃から回転させな
がら、内外面を冷却した場合の鋼管の軸方向の焼入れ後
の外径分布である。ここで、外面は２列の板状水幕流で
流量１．５m3/(m・min)で、内面は管入側から冷却水供
給ノズルにより流量３０００T/H 以上でそれぞれ冷却
し、内面冷却開始は外面冷却開始より０、１、３、５秒
先行している。また鋼管回転数は８０rpm である。
【００１６】図６は、外面の冷却開始を内面の冷却より
１、２、３、４秒それぞれ先行させ、それ以外の冷却条
件は図５と同一とした場合の冷却後の外径分布である。
図５、図６に示すように、外面冷却を１秒から２秒程度
内面冷却より先行して開始することで鋼管の軸方向の外
径の不均一性が大幅に抑制されることが分かる。
１、２、３、４秒それぞれ先行させ、それ以外の冷却条
件は図５と同一とした場合の冷却後の外径分布である。
図５、図６に示すように、外面冷却を１秒から２秒程度
内面冷却より先行して開始することで鋼管の軸方向の外
径の不均一性が大幅に抑制されることが分かる。
【００１７】図７は、図５、図６の結果を整理し直した
グラフを示し、冷却開始時間と径小率Ｋとの関係示すグ
ラフであり、内外面の冷却の開始時間差に最適な時間差
が存在する。なお、横軸のマイナスは、内面冷却を先行
させる時間（秒）を示す ここで、径小率Ｋは、鋼管の軸方向の外径の不均一性を
表す指標であり、下記の（１）式のように定義される。 Ｋ（％）＝（最大外径−最小外径）／（最大外径）×１００ （１） (D) 図８は、図５で示した内外面同時冷却処理に先立
ち、鋼管出側から２m の範囲の鋼管外面を０．５秒から
２秒先行させて冷却し、その後内面と外面全長を同時に
冷却した場合の焼入れ後の鋼管の軸方向の外径分布であ
る。
グラフを示し、冷却開始時間と径小率Ｋとの関係示すグ
ラフであり、内外面の冷却の開始時間差に最適な時間差
が存在する。なお、横軸のマイナスは、内面冷却を先行
させる時間（秒）を示す ここで、径小率Ｋは、鋼管の軸方向の外径の不均一性を
表す指標であり、下記の（１）式のように定義される。 Ｋ（％）＝（最大外径−最小外径）／（最大外径）×１００ （１） (D) 図８は、図５で示した内外面同時冷却処理に先立
ち、鋼管出側から２m の範囲の鋼管外面を０．５秒から
２秒先行させて冷却し、その後内面と外面全長を同時に
冷却した場合の焼入れ後の鋼管の軸方向の外径分布であ
る。
【００１８】同図に示すように、出側外面を０．５から
２秒程度先行させて冷却することで鋼管の軸方向の外径
の不均一性は大幅に抑制され、その効果は前記の外面全
長を先行冷却する場合よりも大きくなる。
２秒程度先行させて冷却することで鋼管の軸方向の外径
の不均一性は大幅に抑制され、その効果は前記の外面全
長を先行冷却する場合よりも大きくなる。
【００１９】(E) 図９は、各種の寸法の鋼管に対して、
内面冷却を外面冷却より３秒先行させた場合の径小率Ｋ
を調べたものである。同図に示すように、冷却する鋼管
の外径が異なっても、それぞれある肉厚で径小率Ｋが大
きくなる場合があり、各外径で径小率Ｋが大きくなる肉
厚の鋼管寸法について、外面全長の冷却の開始時期を内
面冷却の開始時期より１から２秒先行させた場合の径小
率Ｋへの影響を調査した。
内面冷却を外面冷却より３秒先行させた場合の径小率Ｋ
を調べたものである。同図に示すように、冷却する鋼管
の外径が異なっても、それぞれある肉厚で径小率Ｋが大
きくなる場合があり、各外径で径小率Ｋが大きくなる肉
厚の鋼管寸法について、外面全長の冷却の開始時期を内
面冷却の開始時期より１から２秒先行させた場合の径小
率Ｋへの影響を調査した。
【００２０】図１０は、従来冷却法である内面冷却を３
秒先行させた場合と上記外面全長の冷却の開始時期を内
面冷却の開始時期より１から２秒先行させた場合の径小
率Ｋへの影響を比較したものである。
秒先行させた場合と上記外面全長の冷却の開始時期を内
面冷却の開始時期より１から２秒先行させた場合の径小
率Ｋへの影響を比較したものである。
【００２１】同図に示すように、外径２５０mm程度の鋼
管では外面冷却を１秒先行させた場合に、それより大き
い外径を持つ鋼管では外面冷却を２秒先行させた場合に
径小率Ｋを小さくでき、鋼管の軸方向の外径の不均一性
を抑制できることが分かる。また、外径が１５０mm以下
で肉厚が１０mm程度の鋼管では内面冷却を先行しても元
々径小率は小さく、外面冷却を先行する必要はない。
管では外面冷却を１秒先行させた場合に、それより大き
い外径を持つ鋼管では外面冷却を２秒先行させた場合に
径小率Ｋを小さくでき、鋼管の軸方向の外径の不均一性
を抑制できることが分かる。また、外径が１５０mm以下
で肉厚が１０mm程度の鋼管では内面冷却を先行しても元
々径小率は小さく、外面冷却を先行する必要はない。
【００２２】(F) さらに、この５種の寸法の鋼管で、外
面先行冷却の必要がない外径φ１３９．７mm×肉厚ｔ１
０mmを除外した４種の寸法の内、最も焼き曲がりが懸念
される外径１７７．８mm、肉厚１０mmのものについて内
面冷却を３秒先行した場合と外面冷却を１秒先行した場
合の鋼管１０m あたりの冷却後曲がり量を調査した。
面先行冷却の必要がない外径φ１３９．７mm×肉厚ｔ１
０mmを除外した４種の寸法の内、最も焼き曲がりが懸念
される外径１７７．８mm、肉厚１０mmのものについて内
面冷却を３秒先行した場合と外面冷却を１秒先行した場
合の鋼管１０m あたりの冷却後曲がり量を調査した。
【００２３】図１１は、上記の調査結果を示す。同図に
示すように、外面冷却を先行させても曲がり量は許容さ
れる範囲に収めることができる。ここで、許容される曲
がり量は、鋼管の搬送上問題がない１０m あたり１０mm
以下としている。
示すように、外面冷却を先行させても曲がり量は許容さ
れる範囲に収めることができる。ここで、許容される曲
がり量は、鋼管の搬送上問題がない１０m あたり１０mm
以下としている。
【００２４】本発明は、以上の知見に基づいてなされた
ものであり、その要旨は、下記の(1) 〜(3) に示すとお
りである。 (1) 加熱された鋼管を中心軸の回りに回転させながら鋼
管の軸方向に平行に設けた外面冷却装置から冷却水を供
給して鋼管の外面を軸方向に同時に冷却し、該鋼管の端
に設置した内面冷却装置から鋼管内面に冷却水を供給し
て内面を冷却する鋼管の内外面の冷却方法において、外
面冷却を内面冷却より先に開始することを特徴とする鋼
管の内外面の冷却方法。
ものであり、その要旨は、下記の(1) 〜(3) に示すとお
りである。 (1) 加熱された鋼管を中心軸の回りに回転させながら鋼
管の軸方向に平行に設けた外面冷却装置から冷却水を供
給して鋼管の外面を軸方向に同時に冷却し、該鋼管の端
に設置した内面冷却装置から鋼管内面に冷却水を供給し
て内面を冷却する鋼管の内外面の冷却方法において、外
面冷却を内面冷却より先に開始することを特徴とする鋼
管の内外面の冷却方法。
【００２５】(2) 加熱された鋼管を中心軸の回りに回転
させながら鋼管の軸方向に平行に設けた外面冷却装置か
ら冷却水を供給して鋼管の外面を軸方向に同時に冷却
し、該鋼管の端に設置した内面冷却装置から鋼管内面に
冷却水を供給して内面を冷却する鋼管の内外面の冷却方
法において、全長にわたって同時に内外面を冷却するの
に先立ち、鋼管の外面を内面冷却水が供給されるのと反
対側の端から該鋼管の全長の１００分の５から１００分
の１５の長さの範囲で冷却することを特徴とする鋼管の
内外面の冷却方法。
させながら鋼管の軸方向に平行に設けた外面冷却装置か
ら冷却水を供給して鋼管の外面を軸方向に同時に冷却
し、該鋼管の端に設置した内面冷却装置から鋼管内面に
冷却水を供給して内面を冷却する鋼管の内外面の冷却方
法において、全長にわたって同時に内外面を冷却するの
に先立ち、鋼管の外面を内面冷却水が供給されるのと反
対側の端から該鋼管の全長の１００分の５から１００分
の１５の長さの範囲で冷却することを特徴とする鋼管の
内外面の冷却方法。
【００２６】(3) 鋼管を中心軸の回りに回転させる装置
と、鋼管の軸方向に平行に設けた外面冷却装置と、鋼管
の端から鋼管内面に向けて設置された内面冷却装置、お
よび鋼管の軸方向に平行な方向に移動可能で複数の冷却
装置を有する鋼管出側端部の外面冷却装置からなること
を特徴とする鋼管の内外面冷却装置。
と、鋼管の軸方向に平行に設けた外面冷却装置と、鋼管
の端から鋼管内面に向けて設置された内面冷却装置、お
よび鋼管の軸方向に平行な方向に移動可能で複数の冷却
装置を有する鋼管出側端部の外面冷却装置からなること
を特徴とする鋼管の内外面冷却装置。
【００２７】
【発明の実施の形態】本発明の構成を図１（ａ）、
（ｂ）に示す。図１（ａ）は、処理工程の基本フローを
示し、図１（ｂ）は、冷却装置２の概要を示す。
（ｂ）に示す。図１（ａ）は、処理工程の基本フローを
示し、図１（ｂ）は、冷却装置２の概要を示す。
【００２８】(1) 請求項１に記載する発明は、加熱炉１
から搬出された加熱された鋼管１２を回転装置７を使用
して中心軸の回りに回転させながら鋼管の軸方向に平行
に設けた外面冷却装置４から冷却水を供給して鋼管の外
面を軸方向に同時に冷却し、該鋼管の端に設置した内面
冷却装置５から鋼管内面に冷却水を供給して内面を冷却
する鋼管の内外面の冷却方法において、外面冷却を内面
冷却より先に開始する方法である。
から搬出された加熱された鋼管１２を回転装置７を使用
して中心軸の回りに回転させながら鋼管の軸方向に平行
に設けた外面冷却装置４から冷却水を供給して鋼管の外
面を軸方向に同時に冷却し、該鋼管の端に設置した内面
冷却装置５から鋼管内面に冷却水を供給して内面を冷却
する鋼管の内外面の冷却方法において、外面冷却を内面
冷却より先に開始する方法である。
【００２９】(2) 請求項２に記載する発明は、加熱炉１
から搬出された加熱された鋼管１２を鋼管回転装置７を
使用して中心軸の回りに回転させながら鋼管の軸方向に
平行に設けた外面冷却装置４から冷却水を供給して鋼管
の外面を同時に冷却し、該鋼管の端に設置した内面冷却
装置５から鋼管内面に冷却水を供給して内面を冷却する
鋼管の内外面の冷却方法において、全長にわたって内外
面を冷却するに先立ち、鋼管の外面を内面冷却水が供給
されるのと反対側の端から該鋼管の全長の１００分の５
から１００分の１５の長さの範囲で鋼管出側の端部外面
冷却装置８を使用して冷却する方法である。
から搬出された加熱された鋼管１２を鋼管回転装置７を
使用して中心軸の回りに回転させながら鋼管の軸方向に
平行に設けた外面冷却装置４から冷却水を供給して鋼管
の外面を同時に冷却し、該鋼管の端に設置した内面冷却
装置５から鋼管内面に冷却水を供給して内面を冷却する
鋼管の内外面の冷却方法において、全長にわたって内外
面を冷却するに先立ち、鋼管の外面を内面冷却水が供給
されるのと反対側の端から該鋼管の全長の１００分の５
から１００分の１５の長さの範囲で鋼管出側の端部外面
冷却装置８を使用して冷却する方法である。
【００３０】(3) 請求項３に記載する発明は、鋼管を中
心軸の回りに回転させる鋼管の回転装置７と、鋼管の軸
方向に平行に設けた外面冷却装置４と、鋼管の端から鋼
管内面に向けて設置された内面冷却装置５、および鋼管
の軸方向に平行な方向に移動可能で複数の冷却装置を有
する鋼管出側の端部外部冷却装置８からなる冷却装置で
ある。
心軸の回りに回転させる鋼管の回転装置７と、鋼管の軸
方向に平行に設けた外面冷却装置４と、鋼管の端から鋼
管内面に向けて設置された内面冷却装置５、および鋼管
の軸方向に平行な方向に移動可能で複数の冷却装置を有
する鋼管出側の端部外部冷却装置８からなる冷却装置で
ある。
【００３１】外面冷却装置４は、鋼管の外面に対して鋼
管の軸方向に均一に同時に冷却水を供給できる装置であ
ればよく、内面冷却装置５も鋼管の内面に対して鋼管の
端から鋼管内面に冷却水を供給できる装置であればよ
い。
管の軸方向に均一に同時に冷却水を供給できる装置であ
ればよく、内面冷却装置５も鋼管の内面に対して鋼管の
端から鋼管内面に冷却水を供給できる装置であればよ
い。
【００３２】たとえば、外面冷却装置としては鋼管上方
から板状の冷却水が管軸を含む平面に沿って供給される
装置であればよく、板状の冷却水を供給するノズルとし
てはスリットノズルが好適である。内面冷却装置として
は、安定した流れを確保するため、可能な限り長い直線
管路をもつノズルを備えたものが好ましく、ノズル先端
に整流板などを設けてもよい。更に、管内の水圧を確保
するために、鋼管を外周から掴み、該鋼管の端を密閉状
態にできる内面冷却装置が好適である。鋼管の回転速度
は、曲がり量抑制の点からは８０rpm 以上が望ましく、
装置コストを考慮すると１１０rpm 以下とするのが好ま
しい。
から板状の冷却水が管軸を含む平面に沿って供給される
装置であればよく、板状の冷却水を供給するノズルとし
てはスリットノズルが好適である。内面冷却装置として
は、安定した流れを確保するため、可能な限り長い直線
管路をもつノズルを備えたものが好ましく、ノズル先端
に整流板などを設けてもよい。更に、管内の水圧を確保
するために、鋼管を外周から掴み、該鋼管の端を密閉状
態にできる内面冷却装置が好適である。鋼管の回転速度
は、曲がり量抑制の点からは８０rpm 以上が望ましく、
装置コストを考慮すると１１０rpm 以下とするのが好ま
しい。
【００３３】前記装置に加えて、任意の鋼管長さの内面
冷却水出側の鋼管の端部分の鋼管の全長の１００分の５
から１００分の１５の範囲を単独で冷却可能な鋼管出側
の端部外部冷却装置８が必要である。鋼管の全長の１０
０分の５から１００分の１５の範囲とした理由は、１０
０分の５未満であれば、内面冷却能力の低下している範
囲の冷却を補助するという本来の目的を十分達成でき
ず、１００分の１５を超えると、内面冷却能力の低下し
ていない範囲まで冷却を補助することになり、冷却過大
となり、外径が大きくなり外径不均一性が問題となるか
らである。好ましい範囲は、１００分の８から１００分
の１２の範囲である。
冷却水出側の鋼管の端部分の鋼管の全長の１００分の５
から１００分の１５の範囲を単独で冷却可能な鋼管出側
の端部外部冷却装置８が必要である。鋼管の全長の１０
０分の５から１００分の１５の範囲とした理由は、１０
０分の５未満であれば、内面冷却能力の低下している範
囲の冷却を補助するという本来の目的を十分達成でき
ず、１００分の１５を超えると、内面冷却能力の低下し
ていない範囲まで冷却を補助することになり、冷却過大
となり、外径が大きくなり外径不均一性が問題となるか
らである。好ましい範囲は、１００分の８から１００分
の１２の範囲である。
【００３４】鋼管出側の端部外面冷却装置８は、鋼管の
軸方向に平行に移動可能な搬送ローラ９の上に複数個の
スプレーノズル１７を数十センチの間隔で設置し、冷却
する鋼管１２の長さに応じてそれを移動して該鋼管の全
長の１００分の５から１００分の１５の範囲を冷却でき
るようにしたものであればよく、鋼管の両側から冷却で
きるように装置２台を一対とした装置が好適である。
軸方向に平行に移動可能な搬送ローラ９の上に複数個の
スプレーノズル１７を数十センチの間隔で設置し、冷却
する鋼管１２の長さに応じてそれを移動して該鋼管の全
長の１００分の５から１００分の１５の範囲を冷却でき
るようにしたものであればよく、鋼管の両側から冷却で
きるように装置２台を一対とした装置が好適である。
【００３５】図１２は、鋼管出側端冷却装置８の構成を
さらに詳しく示す概念図である。図１２に示すように、
鋼管出側の端部外面冷却の操作方法は、鋼管１２が冷却
装置に搬送される前に給水口１５から貯水タンク１４に
水を必要量注入しておき、鋼管が冷却装置内に搬送され
ると同時に冷却装置架台１３を搬送ローラ９により移動
させ、スプレーノズル１７が鋼管長さの１００分の５か
ら１００分の１５程度を冷却できる位置で停止させ、鋼
管の回転装置７によって回転された鋼管の回転が定常に
達した時点でポンプ１６により加圧された水を流調弁１
１を開放してスプレーノズル１７に供給し、冷却水を噴
射して鋼管１２を１から２秒程度冷却すればよく、続い
て、スプレーノズル１７からの供給停止と同時に外面冷
却と内面冷却を開始する。
さらに詳しく示す概念図である。図１２に示すように、
鋼管出側の端部外面冷却の操作方法は、鋼管１２が冷却
装置に搬送される前に給水口１５から貯水タンク１４に
水を必要量注入しておき、鋼管が冷却装置内に搬送され
ると同時に冷却装置架台１３を搬送ローラ９により移動
させ、スプレーノズル１７が鋼管長さの１００分の５か
ら１００分の１５程度を冷却できる位置で停止させ、鋼
管の回転装置７によって回転された鋼管の回転が定常に
達した時点でポンプ１６により加圧された水を流調弁１
１を開放してスプレーノズル１７に供給し、冷却水を噴
射して鋼管１２を１から２秒程度冷却すればよく、続い
て、スプレーノズル１７からの供給停止と同時に外面冷
却と内面冷却を開始する。
【００３６】内面冷却および外面冷却は、図１（ｂ）に
示す冷却水制御装置１０にプリセットされた設定時期に
従って、それぞれ流下水遮断樋６および流調弁１１を開
閉することにより行われる。
示す冷却水制御装置１０にプリセットされた設定時期に
従って、それぞれ流下水遮断樋６および流調弁１１を開
閉することにより行われる。
【００３７】外面冷却の先行時間について以下に述べ
る。外面冷却の先行時間は、内面冷却水の流量が３００
０T/H 以上の流量で、鋼管外径が２５０mm以下のもので
１秒程度、鋼管外径がそれ以上のものでは２秒程度が好
ましい。
る。外面冷却の先行時間は、内面冷却水の流量が３００
０T/H 以上の流量で、鋼管外径が２５０mm以下のもので
１秒程度、鋼管外径がそれ以上のものでは２秒程度が好
ましい。
【００３８】なお、内面冷却を適正に行うには、３００
０T/H 以上の流量が必要である。鋼管出側端における外
面冷却の先行時間は、上記に示した鋼管出側端冷却装置
８のように、通常の外面冷却と同程度の冷却能力を持つ
ものであれば上記と同様の条件でよく、０．５秒から２
秒程度が好ましい。
０T/H 以上の流量が必要である。鋼管出側端における外
面冷却の先行時間は、上記に示した鋼管出側端冷却装置
８のように、通常の外面冷却と同程度の冷却能力を持つ
ものであれば上記と同様の条件でよく、０．５秒から２
秒程度が好ましい。
【００３９】
【実施例】加熱炉で９５０℃に加熱された鋼管を冷却装
置へ搬送し、鋼管が冷却装置内の所定の位置に定置され
た後、鋼管の回転装置によって回転数８０rpm にて鋼管
を回転させ、数秒後に鋼管の回転が定常に達した時点で
冷却を開始した。
置へ搬送し、鋼管が冷却装置内の所定の位置に定置され
た後、鋼管の回転装置によって回転数８０rpm にて鋼管
を回転させ、数秒後に鋼管の回転が定常に達した時点で
冷却を開始した。
【００４０】このとき外面冷却はスリットノズルからの
流下水により行ない、内面冷却は噴射ノズルからの通水
によって行った。内面冷却水量は３３００〜４４００T/
H 、外面冷却水量は１．５m3/(m・min)に設定した。
流下水により行ない、内面冷却は噴射ノズルからの通水
によって行った。内面冷却水量は３３００〜４４００T/
H 、外面冷却水量は１．５m3/(m・min)に設定した。
【００４１】同様に加熱、搬送された鋼管が８０rpm で
定常回転に達したのち、すでに鋼管出側端に移動された
鋼管出側端外面冷却装置により鋼管長さの１０分の１の
範囲で０．５秒から２秒出側端外面を冷却し、出側端外
面の冷却停止と同時に内面冷却と外面冷却が開始される
ようにした。出側端外面冷却装置としては、図１２に示
した装置を使用した。
定常回転に達したのち、すでに鋼管出側端に移動された
鋼管出側端外面冷却装置により鋼管長さの１０分の１の
範囲で０．５秒から２秒出側端外面を冷却し、出側端外
面の冷却停止と同時に内面冷却と外面冷却が開始される
ようにした。出側端外面冷却装置としては、図１２に示
した装置を使用した。
【００４２】表１に、冷却条件と評価結果を示す。な
お、外面冷却水量の単位は、m3/(m ・min)であり、鋼管
の長さ１m 当り、１min.当りの冷却水量m3であり、外面
冷却の先行時間がマイナスの場合は内面冷却の先行時間
を示す。
お、外面冷却水量の単位は、m3/(m ・min)であり、鋼管
の長さ１m 当り、１min.当りの冷却水量m3であり、外面
冷却の先行時間がマイナスの場合は内面冷却の先行時間
を示す。
【００４３】表１に結果を示すように、外面冷却を先行
させると径小率は、０．３０％以下になるが、鋼管出側
端部の冷却を先行させると０．１０％以下となり、さら
に良くなった。内面冷却を先行させると、径小率は、
０．３０％を超えて悪化した。
させると径小率は、０．３０％以下になるが、鋼管出側
端部の冷却を先行させると０．１０％以下となり、さら
に良くなった。内面冷却を先行させると、径小率は、
０．３０％を超えて悪化した。
【００４４】
【表１】
【００４５】
【発明の効果】本発明にれば、鋼管出側端部付近に発生
する焼入れ後の鋼管外径の不均一を抑制することができ
る。
する焼入れ後の鋼管外径の不均一を抑制することができ
る。
【図１】本発明の方法および装置を示す図であり、図１
（ａ）は、処理工程を示すブロック図であり、図１
（ｂ）は、方法および装置の概要を示す概念図である。
（ａ）は、処理工程を示すブロック図であり、図１
（ｂ）は、方法および装置の概要を示す概念図である。
【図２】内面冷却水の出側における水温と経過時間との
関係を示すグラフである。
関係を示すグラフである。
【図３】内面冷却水の鋼管入側、中間部および出側にお
ける鋼管内面温度と鋼管内面熱伝達率との関係を示すグ
ラフである。
ける鋼管内面温度と鋼管内面熱伝達率との関係を示すグ
ラフである。
【図４】内面冷却を３秒先行して焼き入れた場合と焼き
入れない場合における鋼管入側端からの距離と外径との
関係を示すグラフである。
入れない場合における鋼管入側端からの距離と外径との
関係を示すグラフである。
【図５】内面冷却の先行時間を変化させたときの鋼管入
側端からの距離と外径との関係を示すグラフである。
側端からの距離と外径との関係を示すグラフである。
【図６】外面冷却の先行時間を変化させたときの鋼管入
側端からの距離と外径との関係を示すグラフである。
側端からの距離と外径との関係を示すグラフである。
【図７】冷却開始時間と径小率Ｋとの関係示すグラフで
ある。
ある。
【図８】出側鋼管端から２m の範囲で、外面冷却を先行
させたときの鋼管入側端からの距離と外径との関係を示
すグラフである。
させたときの鋼管入側端からの距離と外径との関係を示
すグラフである。
【図９】内面冷却を３秒先行させたときの鋼管寸法（肉
厚、外径）と焼入れ後の径小率Ｋとの関係を示すグラフ
である。
厚、外径）と焼入れ後の径小率Ｋとの関係を示すグラフ
である。
【図１０】内面３秒先行冷却、外面１秒先行冷却および
外面２秒先行冷却時の鋼管寸法（肉厚×外径）と径小率
Ｋとの関係を示すグラフである。
外面２秒先行冷却時の鋼管寸法（肉厚×外径）と径小率
Ｋとの関係を示すグラフである。
【図１１】外径１７７．８mm、肉厚１０mmの鋼管につい
て内面３秒先行冷却および外面１秒先行冷却における径
小率Ｋと焼き曲がり量との関係を比較したグラフであ
る。
て内面３秒先行冷却および外面１秒先行冷却における径
小率Ｋと焼き曲がり量との関係を比較したグラフであ
る。
【図１２】鋼管出側端部の外面冷却装置の構成を示す概
念図である。
念図である。
１：加熱炉、 ２：冷却装置、３：高架
水槽 ４：外面冷却装置、５：内面冷却
装置、 ６：流下水遮断樋、７：回転装置、
８：鋼管出側端部の外面冷却装置、９：搬
送ローラ、 １０：冷却水制御装置、１１：流
調弁、 １２：鋼管、１３：冷却装置架
台、 １４：貯水タンク１５：給水口、
１６：ポンプ、１７：スプレーノズル
水槽 ４：外面冷却装置、５：内面冷却
装置、 ６：流下水遮断樋、７：回転装置、
８：鋼管出側端部の外面冷却装置、９：搬
送ローラ、 １０：冷却水制御装置、１１：流
調弁、 １２：鋼管、１３：冷却装置架
台、 １４：貯水タンク１５：給水口、
１６：ポンプ、１７：スプレーノズル
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 谷本 征司 和歌山市湊1850番地 住友金属工業株式会 社和歌山製鉄所内
Claims (3)
- 【請求項１】 加熱された鋼管を中心軸の回りに回転さ
せながら鋼管の軸方向に平行に設けた外面冷却装置から
冷却水を供給して鋼管の外面を軸方向に同時に冷却し、
該鋼管の端に設置した内面冷却装置から鋼管内面に冷却
水を供給して内面を冷却する鋼管の内外面の冷却方法に
おいて、外面冷却を内面冷却より先に開始することを特
徴とする鋼管の内外面の冷却方法。 - 【請求項２】 加熱された鋼管を中心軸の回りに回転さ
せながら鋼管の軸方向に平行に設けた外面冷却装置から
冷却水を供給して鋼管の外面を軸方向に同時に冷却し、
該鋼管の端に設置した内面冷却装置から鋼管内面に冷却
水を供給して内面を冷却する鋼管の内外面の冷却方法に
おいて、全長にわたって同時に内外面を冷却するのに先
立ち、鋼管の外面を内面冷却水が供給されるのと反対側
の端から該鋼管の全長の１００分の５から１００分の１
５の長さの範囲で冷却することを特徴とする鋼管の内外
面の冷却方法。 - 【請求項３】 鋼管を中心軸の回りに回転させる装置
と、鋼管の軸方向に平行に設けた外面冷却装置と、鋼管
の端から鋼管内面に向けて設置された内面冷却装置、お
よび鋼管の軸方向に平行な方向に移動可能で複数の冷却
装置を有する鋼管出側端部の外面冷却装置からなること
を特徴とする鋼管の内外面冷却装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP07605098A JP3624680B2 (ja) | 1998-03-24 | 1998-03-24 | 鋼管の内外面の冷却方法および内外面冷却装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP07605098A JP3624680B2 (ja) | 1998-03-24 | 1998-03-24 | 鋼管の内外面の冷却方法および内外面冷却装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11269548A true JPH11269548A (ja) | 1999-10-05 |
| JP3624680B2 JP3624680B2 (ja) | 2005-03-02 |
Family
ID=13593967
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP07605098A Expired - Fee Related JP3624680B2 (ja) | 1998-03-24 | 1998-03-24 | 鋼管の内外面の冷却方法および内外面冷却装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3624680B2 (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2007139158A1 (ja) * | 2006-05-30 | 2007-12-06 | Sumitomo Metal Industries, Ltd. | 鋼管の冷却方法 |
| CN103146901A (zh) * | 2013-03-27 | 2013-06-12 | 湖北新冶钢有限公司 | 钢管水淬方法 |
| CN106040758A (zh) * | 2016-05-26 | 2016-10-26 | 马鞍山市安工大工业技术研究院有限公司 | 一种用于热轧无缝钢管生产的在线加速冷却方法 |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP6098773B2 (ja) | 2015-02-06 | 2017-03-22 | Ｊｆｅスチール株式会社 | 鋼管の焼入れ方法、鋼管の焼入れ装置、鋼管の製造方法および鋼管の製造設備 |
-
1998
- 1998-03-24 JP JP07605098A patent/JP3624680B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2007139158A1 (ja) * | 2006-05-30 | 2007-12-06 | Sumitomo Metal Industries, Ltd. | 鋼管の冷却方法 |
| JP2007321178A (ja) * | 2006-05-30 | 2007-12-13 | Sumitomo Metal Ind Ltd | 鋼管の冷却方法 |
| EP2039786A1 (en) * | 2006-05-30 | 2009-03-25 | Sumitomo Metal Industries Limited | Cooling method of steel pipe |
| EP2039786A4 (en) * | 2006-05-30 | 2010-04-07 | Sumitomo Metal Ind | METHOD FOR COOLING A STEEL TUBE |
| CN103146901A (zh) * | 2013-03-27 | 2013-06-12 | 湖北新冶钢有限公司 | 钢管水淬方法 |
| CN106040758A (zh) * | 2016-05-26 | 2016-10-26 | 马鞍山市安工大工业技术研究院有限公司 | 一种用于热轧无缝钢管生产的在线加速冷却方法 |
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3624680B2 (ja) | 2005-03-02 |
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