JPS58141332A - 管状体の浸漬冷却における形状変化防止方法 - Google Patents

管状体の浸漬冷却における形状変化防止方法

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JPS58141332A
JPS58141332A JP2277382A JP2277382A JPS58141332A JP S58141332 A JPS58141332 A JP S58141332A JP 2277382 A JP2277382 A JP 2277382A JP 2277382 A JP2277382 A JP 2277382A JP S58141332 A JPS58141332 A JP S58141332A
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cooling
tubular body
tube
steel tube
cooled
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Sadao Hasuno
貞夫 蓮野
Takeo Ueno
上野 雄夫
Keiichiro Takitani
滝谷 敬一郎
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JFE Steel Corp
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Kawasaki Steel Corp
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    • C21METALLURGY OF IRON
    • C21DMODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D9/00Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor
    • C21D9/08Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor for tubular bodies or pipes
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  • Heat Treatments In General, Especially Conveying And Cooling (AREA)
  • Heat Treatment Of Articles (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は高温加熱状態にある管状体を冷却媒体(以下冷
却液と称す)を満たした冷却槽に浸漬することによって
、管状体の内外面から強制冷却を行なうが法に関し、特
に冷却能に優れしかも冷却後に生じる管状体の形状変化
を低減させるような均一冷却方法の提案を目的とする。
鋼管をはじめ、多くの管状体lI造分舒において、高l
111度、高品質化と装置生産化が図られている現状で
、その撫造工程中における造管後の熱処理などのために
、高温に加熱された管状体を冷却することを必要とする
場合が多くなりつつある。この管状体の製造中の加熱・
冷却において、加熱条件は目的によって条件も異なるが
、その加熱物体の冷却に際しては、冷却後の管状体に曲
がりなどの形状変化または不均一な材質分布などを生じ
させないようにすることが、すべての場合極めて重要な
条件である。そのために、管状体を冷却するための実施
方法として、従来から歇多くの方法が開発、提案ざn実
用化されて来た。
これらの方法は、管状体に対する冷却部につ′いてみる
と、第1図に示すように、8種類に大別することが出来
る。
管状体外面だけを冷却するTyP6 (a)は最も広く
使用さnている方法であって、通常管状体を取巻くよう
に配置された冷却用ノズル群から噴出された高圧スプレ
ー流の内を、管状体を通過ぎせることによって冷却する
が管状体のサイズ、すなわち外径、内径およびそれらの
管状体位置での変化などに応じて、ノズル群の方向w!
441I、液圧液置調盛が必要とEnるなど、多くのメ
インテナンスが要求さnる。また、この方法では外面側
からだけ冷却されるため、実際の冷却能が太き(制約さ
れ、大量に処理Tる場合に、大規模な冷却設備が必要と
なりスペース、コストの両面から不利となる。
一方、TyPE(C1)は内面からだけ冷却する方法で
あって、その実施方法の開発が不充分で、単独でこの方
法が採用されることは少ない。
T:YPe(0)は内外面から冷却を行なうため冷却能
に優れ、自時間での処理が可能で大置生産向きであるO このtype (0)の冷却を実施する方法としては、
TYI)6 (a)の外面冷却を主体とし、かつ補助的
な内1冷却を行なう方法が、主として大径管材を中心と
して利用されている。し・か′□11□しこの場合、冷
却特性が外面冷却に大きく依存しているため% Typ
e (IL)で述べた間一点か依然解消されていない。
しかし、小中径の管状体に対しては、加熱された管状体
を冷mm内に浸漬し、外内面から冷却するこのT、’/
I)8 (0)の方法が、多く採用される傾向にある。
この場合は浸漬冷却であるために冷却が不均一になり易
く、前書の方法に比較して、冷却にともなう曲がりの変
化が大になる欠点がある。しかし設備が簡易で、占有ス
ペースも小ざくで済み、かつメンテナンスも容易である
などの利点がある。
本発明は、冷却槽で前記TyPE(03の冷却によって
管状体の冷却な実施する際における、上記従来の欠点1
4一点を解消するためになされたものであって、加熱さ
nた管状体を冷却槽に浸漬し、冷却液中で適切な駆動条
件のもとで回転冷却することによって、形状間化の発生
を防止するものであ・る。
以下、本発明の詳細について説明Tる。冷却槽を利用T
る管状体の冷却装置は、一般に第2図にボ丁ように、加
熱された被冷却管状体8が、投入用スキッドl上から冷
却液で崗たされた冷却槽2の中に投入され、槽内の管状
棒受は台ilに静止した後、その管状体8を取り巻くよ
うに冷却槽2内に設置された崖数個の攪拌用ヘッダー5
から供給される冷却液流により、管状体外−から冷却ざ
nる。またIQ1時に冷却槽@嫌に設置され(図示なく
、第8図参照)、管状体軸心と一致したノズル軸を有す
る内面冷却#1ノズルからの冷却液噴流を管状体内部に
供給することにより、該管状体内に残留する空気の排出
と管内面の冷却を行なう。
攪拌用ノズルと内面冷却用ノズルにより冷却さnた管状
体は、チェーンリフター6により冷却槽から取り出され
、後−テーブル7へ搬送される。
こうした従来の冷却方法で生じる管状体の形状変化を誘
発Tる原因としては、に)管状体自体の形状、材實に起
因するもの、(il)加熱方法、(−)加熱状−1tし
てOV)冷却装置の構造、使用法に起因するものなどさ
まざまで、その中で冷却装置に大きく依存するものには
、管状体内外−の長手方向、周方向位置での冷却開始時
期、冷却速度の変動があるO 従って、管状体外−の均一冷却を実現するために、一般
に冷却槽内での冷却液の充分な攪拌を行なうための冷却
槽構造に陶して、多くの開発が行なわれている。また本
発明番らの発明例(41?開昭66− stsg会号)
のように、管状体の冷却槽への投入を自由落下にするこ
とにより管状体外面の冷却を均一化するなど、外面冷却
の均一化は冷却後の形状変化の低減に大きく寄与する・
一方、管状体内面の冷却に関しては、冷却槽内に管状体
を浸aさせる際に、管状体内の空気ならびに冷却時に発
生Tる蒸シ(の管外への排出の目的で、管状体を軸方向
に傾斜させる方法が提案されている。
また、内面冷却用ノズルの構造改良により、管状体内向
の冷却を均一化するための試みが数多くなされてきた。
しかしながら、上記いずれの方法を採用しても、冷却後
の形状変化を完全に防止することは不可能であり、特に
管状体の端部近傍での曲がりを低減することは困銀であ
った。
本発明書らは、管状体の端部における曲がりの発a&因
について多くの実験的検討を重ねた結果、その主たるも
のは第8図に示すように、管状体内部を流れる冷却液流
に起因することを見出したOすなわち、内面冷却用ノズ
ルリから供給された冷却液流は、被冷却管状体8の内部
を通過する際に、管状体内面で熱の授受を行ない、蒸気
を発生しつつ管状体の下流端から排出される。従っ、て
管状体内部の上流側では、蒸気の発生も少なく冷却液温
度も低く、かつ内面冷却用ノズル9からの冷却液流の影
響で攪拌が充分なされ均一な冷却をうることが出来るが
、下流側になるほど蒸気発生と液温上昇が大になり、か
つ冷却液の攪拌効果が低減し、冷却の均一性が失なわれ
、冷却時に曲がりを生じる。
尚、従来より試みられている内面冷却用ノズルの構造改
良は、上流側での内面冷却流の攪拌に効果があるものの
下流になるほど効果は低減し、実用上管状体の上流端よ
り5日以上の下流域では、どのような内面ノズルを使用
しても、流体および管材形状の諸定教から決まる流れの
平衡状態に到達してしまい、不均一冷却を解消すること
が出来ない。
本先明番らは内面冷却液流に関する上記の知晃に基づい
て、冷却後の管状体端部の曲がり発生を防止Tるための
僧討を行なった結果、管状体端部の内面冷却を均一化す
るためのTぐnた冷却方法を開発するに至った。
すなわち、被冷却管状体を冷却槽内で毎分10回転以上
の回転速度で、管状体の岐大肉厚85tsIIに対して
、o、vxt秒以上継続して回転しつつ冷却を行なうこ
とによって、管状体端部の曲がりを低減することが出来
、同時に被冷却管状体を回転1゛るための駆動ロールの
適正荷重域を明らかにすることにより真円度の悪化を生
じることなく該管状体に所定の回転を付与Tることに成
功した。・以下本発明の実施態様を、図面を参照しつつ
説明Tる。
第1図は本発明を具体的に示す冷却方法の実施列の説明
図であって、、、900℃に加熱された1148m1a
lφX 6.88w1t X 9.7mjおよび114
.8wφX 18.Oamt X !j、tW11の2
種類サイズの鋼管li枦、それぞれ投入用ス午ツドlか
ら冷却水で膚たぎれた冷却4112へ投入された後、被
冷却管状体回転用駆動ローラ18と昇降機構を有Tる上
部負荷ローラl鳴によりO−%−tt o rpmの回
転速度で回転を与えられ攪拌用ヘッダーbと、冷却槽の
1壁1に設置された内面冷却用ノズル((2)示なし、
・第8&!l参1!@(&#))からの冷却水により冷
却される。鋼管14の回転は、被冷却管状体が回転用駆
動ローラIs上に静置した後ただちに行ない、実験では
回転時間を6〜20秒のiR囲で変化させた。冷却路r
後、鉤蕾端の曲がりの良否を判定した。
曲かりの判定方法としては、9フ、鳴鴎φX IQ(%
7asおよび79.l■φ×lθ67■のマンドレルを
管内に挿入するドリフトテストを採用し、マンドレルの
全長が神式可能な場合を曲がり良と判定した。
ll会、73amφX 6.88 sat X 9.1
m1CD実験管材ニツいて得られた回転速度、(ロ)転
時間と曲がりとの関係を第1S図に示した。この結果か
ら、10 rpm以上の回転速度が曲がり防止のために
必要であることが判かった。肉厚fi、88m5’l;
、と16.0■tとの夫々の上記管材を代*f4として
、回転時間と曲がりとの関係を求めた結果を第6図に示
した。ただしこの場合の回転速度はいずれも1 g r
pmであった。
被冷却管材の肉厚に応じて冷却に必要な時間が変化する
ため、肉厚が厚くなるほど回転時間を長くしなければな
らない。第6図における管材の曲がり良否分岐@41(
傾斜角度Q)が示しているように、曲がり防止のために
必要とされる最小時間は、管材肉厚を閣に対して0.7
を秒であり、こfしより短時間の回転では曲がり低減の
効果が得られないことが判かる。
一方、被?I?!却管状体は液槽内において回転を与え
られていた状態であっても1肉、I!!面スケスケール
状況度分布など管状体自体に内在する要因′のため冷却
途上で曲がりを生じる。
ざらに液槽内では管状体外表面に蒸気摸が形成ざnるた
め管状体の強制回転が困鑓となる。そのため回転冷開を
実施するためには第4図に示す上部11IIL荷ローラ
が必要で1(10に9以上の鎗真をかけなくてはならな
い。しかしながら1000”9をこえる荷重では被冷却
管状体の変形を生じるため100憧以上1000’9以
下の荷重のもとて回転蒙与えなくてはならない。
この条件下で回転冷却を行なうことにより、管状体自体
に内在するl!因から生じるーがりをも防止することが
可能となる。
なお、本発明方法は、E記実施例で示したような管材の
熱処理の場合に有効であるばかりでなく、一般に高温加
熱された管状体を均一に冷却する場合に適用することが
可能で、管状体のIl1面寸法が変化する場合でも、蝋
大肉厚部の肉厚を対象とすることにより、冷却槽内での
被冷却体の回転必要時間が算出され、回転条件を策定す
ることが出来るO 以上説明したように、本発明の方法によって、高温加熱
された管状体の冷却に醸し、均一な冷却の実施が可能で
、冷却後の管状体の曲がりなどの形状変化防止の効果は
、従来の如何なる冷却方法よりも優nた効果を挙げ得る
ものである。
【図面の簡単な説明】 第1図は管状体冷却方法の種類別説明図、第2図は通常
の管状体冷却!#璽の概念図、第8図は冷却債内での冷
却液流の説明図、第4図は本発明実施例の概念図、 第5図は冷却後の曲がりと回転速度一回転時間との関係
を示す図面、 第6図は冷却後の曲がりと管状体肉厚一回転時間との関
係を示す図面である。 l・・・投入用スキッド、 2・・・冷却−18・・・
被冷却管状体、  鳴・・・受は台、5・・・ヘッダ、
     6・・・千エンリフタ、7・・・後面テーブ
ル、   B・・・ノズル。 9・・・内面冷却用ノズル、IO・・・内面冷却液流、
11・・・外面攪拌流、  12・・・(ロ)転用駆動
ロー′う、L[・・上部負荷ローラ、14・・・被冷却
鋼管。 第;(図 第5図 回転時間(秒)

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. L 加熱された管状体を冷却槽の冷却液内に浸漬して該
    管状体の内外面から強制冷却を行なうに際し、F紀冷却
    槽の冷却液内で上記管状体を長手万同l!故鐘所に設−
    置され100JII以上1.000’llt下のロール
    荷重に調Sされた回転駆動ローラにより毎分10回転以
    上の回転速度で、該管状体の最大肉厚tlに対応して0
    .7Xt秒間以上、−統して回転を行なって冷却するこ
    とを特赦とTる管状体の均一冷却方法。
JP2277382A 1982-02-17 1982-02-17 管状体の浸漬冷却における形状変化防止方法 Granted JPS58141332A (ja)

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