JPS5923818A - 形鋼の熱処理方法およびその装置 - Google Patents

形鋼の熱処理方法およびその装置

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JPS5923818A
JPS5923818A JP13216682A JP13216682A JPS5923818A JP S5923818 A JPS5923818 A JP S5923818A JP 13216682 A JP13216682 A JP 13216682A JP 13216682 A JP13216682 A JP 13216682A JP S5923818 A JPS5923818 A JP S5923818A
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JP
Japan
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treated
cooling
steel
shape steel
section
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Pending
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JP13216682A
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English (en)
Inventor
Nobuo Fukushige
福重 信雄
Kozo Fukuda
耕三 福田
Hiroyuki Ichinose
市之瀬 弘之
Masahiro Ueda
上田 正博
Takao Gishi
義之 鷹雄
Toshiji Irie
入江 利治
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
JFE Engineering Corp
Original Assignee
NKK Corp
Nippon Kokan Ltd
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Publication date
Application filed by NKK Corp, Nippon Kokan Ltd filed Critical NKK Corp
Priority to JP13216682A priority Critical patent/JPS5923818A/ja
Publication of JPS5923818A publication Critical patent/JPS5923818A/ja
Pending legal-status Critical Current

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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • 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
    • C21D9/0068Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor for particular articles not mentioned below

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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
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  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Heat Treatment Of Articles (AREA)
  • Heat Treatments In General, Especially Conveying And Cooling (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】 本発明は形鋼の熱処理方法およびその装置の創案に係り
、調質型(焼入、焼戻処理)形鋼の焼入過程或いは焼入
後に生ずる形鋼断面内容部位での不均質性、焼割れ、曲
がり変形、残留応力増大などを積極的に防止して適切な
熱処理を行わしめようとするものである。
各種断面形状をもった長尺形鋼を焼入および焼戻しのよ
うな所謂調質圧延を行うには従来一般に熱間圧延後、熱
処理炉に装入し所定の焼入温度域まで加熱した後、ドブ
漬水冷、プレスクエンチ、ローラクエンチ等の冷却方法
により焼入処理17、次いで所定の焼戻処理を行ってい
る。しかし、各種断面形状の異る長尺形鋼を対象とした
場合には、上記のような従来の調質処理(特に焼入処理
)では次のような問題がある。
■ 形鋼断面は、不等辺、不等厚などのため、単純な冷
却方法では、形鋼断面内の各部位の冷却速度が異り、い
わゆる不均一冷却となる。
■ また長尺形鋼の場合には、長手方向の不均一冷却が
生ずるっ ■ 前部■、■の理由から調質処理後の材質は不均質な
ものとなる。
■ また利質面以外にも、曲がり変形、残留応力の増大
や、時には焼割れを起すことがあり、ローラ矯正を不可
能にしている。
ところで従来からこのような形鋼の調質を目的として積
極的な冷却方法の検討がなされていない理由は、厚鋼板
のように高いレベルの強靭性、高張力化の需要がなかっ
たこともあるが、−上記のような問題点の防止を保証で
きる効率的な冷却方法がなかったためである。
もちろんこれらの諸問題を解決するため従来においても
それなりの提案がなされており、即ち斯様な形鋼の冷却
方法は次の2つの方法に9約できる。
■ H形鋼等のフィレット部あるいはフランジ部等の局
部を集中的に冷却する方法。
@ 液媒体に熱間圧延形鋼材を直接導入浸漬する冷却方
法。
即ち■は梁用H形鋼を対象としたもので片側フランジを
局部的に調質処理により強化する方法であり、0は冷却
床の作業能率の向上を主たる目的とした緩和冷却(具体
的な冷却速度は5〜b あるが、冷却速度は焼入状態を起させない臨界冷却速度
以下の緩和冷却であって、何れも全体を適切に強化し得
す、又工業的に有利な処理をなし得ない不利がある。
一方、冷却装置に関しては、■形鋼を対象とした、熱処
理用スプレィS買と、各種形鋼を対象として曲がり変形
を抑制しながら冷却する装置であるが材質面において必
ずしも好ましい結果が得られない不利がある。
本発明は上記したような実情に鑑み検討を垣ねて創案さ
れたものである。即ちこの各種形鋼の調質(焼入れ後、
焼戻し処理)を目的として焼入処理をする場合には、冷
却開始温度は、各′A棟によって決まるAr3変態点以
上の温度を確保したコントロールが出来ること、冷却段
階で&;1 、各種寸法形状の異る形−の各部位間で不
均一冷却にならないよう冷却コントロールが可能なこと
、冷却速度は何れの鋼種でもマルテンサイト組織あるい
はマルテンサイトと下部ベイナイト組織の混合組織が4
41られるような適切な焼入れ速度で、急速冷却のコン
トロールが可能なこと、冷却停止温度は、変態が完全に
完了できるMf、Flf変態点以下であること、のよう
な各条件が必要とされるもので、本発明の焼入方法は、
これらの各安住を満たすものであると同時に、焼入れ処
理後の形鋼材の各部位間での材質的な不均質性がないこ
と、曲がり変形、焼割れ、残留応力増大がないことなど
を満足せしめようとするものである。
蓋し本発明においては、形鋼を連続熱処理するに当り、
被処理材の形状に対応せしめて該被処理材の周囲に向は
噴射する冷却媒体量をその断面方向又は長手方向におい
て変化さぜ熱処理することを提案し、又その連続熱処理
炉出(1111K被処理材の周囲に向けて冷却媒体を噴
射1−る冷却機構を連設すると共に出側テーブルを下り
傾斜とすることを提案するものであって、これにより上
述したような問題点を有効に解決することに成功した。
上記したような本発明について更に説明すると、本発明
における冷却開始温度確保のコントロールは第1図に示
すような均一加熱可能なローラーハース式連続加熱炉に
より得られる。即ちとの炉は装入テーブル1から炉体1
0内に被熱処理材を装入し、連続〃旧鴫処理するもので
連続炉のため、送り速度を変える事により、被熱処理材
の断面形状に応じた昇熱パターンが得られる。又、連続
炉にありがちな抽出側での温IW降下を防止するために
抽出側(炉尻部)1(lbK適宜補助ペーナーを取付け
、均熱帯温度を)゛−ンコントロールし得るようになっ
ており、抽出口10dへの空気の侵入を防ぐため侵入空
気防1」二装(〃11を設置し、焼入用の冷却水が被処
理4Aを通して、抽出口10dへ侵入するのを防I卜す
るだめの抽出テーブル2と耐却装置部3とを独立させ、
これらに5 c〜200の頌酬を採らせた1、1」1」
ち上記のような工夫をなすことにより、・142図に示
す昇温曲線が得られ、冷却開始温度を確保したコントロ
ールが6r fit:となるものであり、父上症したよ
うな本発明における冷却4A 1M部3の構成は、形鋼
断面内を所要の冷却速jWで均一冷却するため第3図と
第4図上千−ヘッダー4,4および両サイドヘッダー5
゜5の4方向からの冷却を行わしめ、ロール6上を移送
せしめられる被熱処理材の品種及びサイズに合わせ被熱
処理材との距離をl’lf変できるようにし、しかも長
手方向の均一冷却を図るため各々独立制御可能な第4図
の如き多段型配置とし、長手方向の各位置においても冷
却能を変え得るようになし、更に冷却媒体は水又はミス
トであるが、これらの冷却効果を上げるために、被熱処
理材との第4図に示すようなノズル角匿(θ)をコント
ロールすることにより冷却媒体の干渉及び逆流を防市せ
しめ、又第5図に示すような水流密度と板厚との関係か
ら、冷却速度を設定し、且つ規格に応じて均一冷却がで
きるように冷却速度コントロールを行い、曲がりや残留
応力の発生を極力抑制するものである9 これを具体的な炉(14成として2丁<シているのが、
第6図と第7図であって、前記した第1図のものにおけ
る炉尻部10b部分を示し、即しこの第67図のものに
おいては既設の炉における炉尻部10bを変更した場合
を示すもので、第7図に示すような既設側柱12を適宜
に取換え、メツシュベルト16及び生気侵入防上手段1
1を配設した抽出D 10 d部分を形成し、該炉尻部
10bにはローラ6を炉体10内におけると同様に配設
すると共に補助バーナ13,13を上下に設け、これら
補助のバーナ13,13には配管14を連結してJJu
熱を行わしめる。なおこのようなバーナ13,13の追
υ11部分に即応させて作業床15を炉体10の側方に
延長形成したものであって、このように改造することに
より既設熱処理炉を利用して本発明の上記したような)
゛−ノコントロールを的確に達成し、それによって前述
したような冷却装置部3による的イ1ilJ l冷却能
をイ1効を7件しめ、焼入効果などを適切に4!Iしゾ
)、又曲がりや残留応力の抑制を図る。
上記したような本発明における冷却開始温度のコントロ
ールについては冷却速11 %送り速度及び冷却ゾーン
長さく多段型配置)を適切に設定することにより有効に
得られ、なお焼入れまでンよマルテンサイト組織やベイ
ナイト組織を呈するので脆く、厚鋼史などと同様に焼戻
処理を実施する。即ち本発明では、焼入上(を+Q度ロ
ーラーノ・−ス式連続IJnl熱炉へ通し、焼戻処理を
実(施し、との焼戻処理では焼戻17+A度のコントロ
ールが良好な品Ihを得る必旭条件であるが、前述した
ような炉では、冷却開始温度がコントロール1汀能と同
様、焼戻温度のコントロールも充分可能である。史に焼
戻後の空冷では焼戻脆性を生ずる鋼種があることが一般
に知られているが、本発明の上記したような炉では焼戻
後1■ちに水又はミスト冷却することが1iJ能であり
、史に商品′tqな材′j゛(が俳られる。
本発明によるものの上記したような熱処理および冷却方
法に基いた一トし体的実taξ例を説明すると以下の如
くである。
本発明者等が実際に採用した鋼種及び形鋼のfilt類
は次の第1表と第2表に示すような任扁に選定した■〜
0の4種類のものである。
なお上記のような本発明のものに対する比較(詞として
ドブtit水冷材を本発明のものに比1咬(7て/Je
すと次の第3表の1由りである。
実施例1 ト記した第1表及び第2衣における鋼傭■の9%Nl、
−を用い、即ち;g 3図に示すよりな■(形鋼を処理
した結果・と、その酊却条件と川にその(幾械的性實を
要約して示−tと、次の第4表の]111りである。な
お焼入ど晶IWは900℃であり、焼戻温IWは575
℃である。
−1jちこの第8図に示すものにおいてはウェブ部の厚
みが12咽で、7ランジ部の厚みが19咽のものである
が、本発明によるものがy、s値ICら・いて741〜
75.0にり/−1T。
Sイ直Cま 7 7.8〜7 8.8  Ky / m
A、 Ell直も28.2〜29.3係であり、揮工撃
試験値ではVE−196が22.5−25.4 KV、
 mと各部とも均°dであり、IIZ犬曲がりも53咽
と少く、最大残1!胃jら力も+75〜−11.31<
p/−で少いものである。これVC材し比較材のもの!
dY、s1直 r  59.1 〜7 8.6に9/+
++J、 T 、  Sl直では(i 9.0〜82.
7 KV / mA、伸びは27.7〜:330係と回
れも本発明によるものの数倍ないし20培以トの広+l
i+χ囲においてばらつき人使j撃試験1直にL−いて
もこのことは同(子でVIE−196が98〜25. 
:3 l(y・7+1のi組曲で変動し、最大面がりは
l 、38 rttm、Qン大残留応力においても+2
6.9〜−:31. OKf/ mAであって、何れも
本発明のものの救倍以−ヒの範囲で変動しており、本発
明によるものが好ましい均質性を有することが確認され
た。
実施例2 上記した第1表及び第2表における綱A・11■)であ
るII ’I” 60 (P F C)鋼を用い、即ち
、′i)9図に示すような門形鋼について処理した結果
を、その冷却条件と共にその(、テ七械的性質を9約し
て示すものが次の・:1<5表である。なおここで・ム
(ヤ7人温[変は910℃、・焼戻γl’+71 !&
′、&:I:645℃でl−)つ−C1この場合H?C
おいても本発明によるものが実施例1の場合と同様に1
・v・れた均質性を有し、曲がりやター留応力の少いも
のであることが硝認された。
実施例 −に記した第1表及び第2表における鋼種■である)I
 T7 o (A B )鋼である第10図に7JCず
ような1!7さ25咽の山形鋼を処理した結果を、その
6却条件と共にその(幾械的性質を要約して示すものが
次の第6表である。なおここで焼入温度は910℃、焼
戻温度はに65℃である。
即ちこの嚇合においては形鋼自体が谷部のノ早さの等し
いものであるとは旨え、本兄明によるものが優れた拘置
性を治し、曲がりや残留応力の少いことは実施例1,2
のものと同じである。
実施例 ヒ、記した第1表及び第2表における消(Φ0による?
A11図に示すようなHT 8 (1(N AB) y
”++1 (′「!f辺部の厚さが18 In、nで、
艮辺irBの厚さが12陶のもの)を処理した結果を、
その冷j411 千Pi°と共にその+メを械的性ノν
]、を一妥約して小ずものが次の第7表である。なおこ
こで焼入温度j;i: 910℃、焼戻温度は645℃
である。
即ちこの場合においては形鋼自体において厚さの変動が
あるものであるに拘わらず、本発明によるものはY、S
値で79.5〜79.9Kf/ rIA、 T 、 S
値で85.5〜86.0 Kf / mA、E1値で2
4.5〜25.0%と何れもそのばらつき範囲が極限さ
れたものであり、その他の性能においても良好であって
好ましい特性を有することが確認された。
以上説明したような本発明によるときはこの種調質型形
鋼の製造をなすに当り、その熱処理過程における技術的
実態を解明し、焼入過程或いは焼入後に生ずる形銅断面
内容部位での不均質性、焼割れ、曲がり変形および残留
応力を有効に制σ11シて好ましい製品を的確に得しめ
るものであって、工業的にその効果の大きい発明である
【図面の簡単な説明】
図面は本発明の技術的内容を示すものであって、第1図
は本発明による連続熱処理炉の全般的な関係を断面的に
示した説明図、第2図はその昇温曲線および抽出口近傍
における温度関係を従来法によるものと比較して示した
図表、第3図は本発明による冷却装置部の正面図、第4
図はその側面図、第5図はその板厚と水流密度との関係
を示した図表、第(1図は本発明による炉尻部の具体的
構成の1例を示した断面図、第7図はその正面図、第8
図は本発明の実施例1における形鋼およびその各測定点
の説明図、第9図〜=Xtt図は実施例2〜4による各
形鋼およびその各測′lヒ点の説明図である。 然してこれらの図面において、1は装入テーブル、2は
抽出テーブル、3は冷却装置1を部、4は上下ヘッダー
、5はサイドヘッダー、10は熱処理炉、11は空気侵
入防IE手段、13は補助バーナを示すものである。 4    1翻 / i  2  周 両開(#) 琺 J 、4−4e O102030 薗 105− 淳 10 周 ijk 7/   鵬

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、形鋼を連続熱処理するに当り、被処理材の形状に対
    応せしめて該被処理材の周囲に向は噴射する冷却媒体量
    をそ−の断面方向又は/及び長手方向において変化させ
    熱処理することを特徴とする形鋼の熱処理方法。 2、 形鋼を熱処理するための連続熱処理炉出側に被処
    理材の周囲に向けて冷却媒体を噴射する冷却機構を連設
    すると共に出側テーブルを下り傾斜としたことを特徴と
    する形−〇熱処理装置。
JP13216682A 1982-07-30 1982-07-30 形鋼の熱処理方法およびその装置 Pending JPS5923818A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4913747A (en) * 1984-12-24 1990-04-03 Nippon Steel Corporation Method of and apparatus for heat-treating rails

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