JPS6031886B2 - 大径鋼管の焼戻方法 - Google Patents
大径鋼管の焼戻方法Info
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- JPS6031886B2 JPS6031886B2 JP1356978A JP1356978A JPS6031886B2 JP S6031886 B2 JPS6031886 B2 JP S6031886B2 JP 1356978 A JP1356978 A JP 1356978A JP 1356978 A JP1356978 A JP 1356978A JP S6031886 B2 JPS6031886 B2 JP S6031886B2
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- Japan
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- cooling
- temperature
- residual stress
- nozzle
- steel pipes
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-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C21—METALLURGY OF IRON
- C21D—MODIFYING 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
- C21D9/00—Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor
- C21D9/08—Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor for tubular bodies or pipes
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- Heat Treatment Of Articles (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は例えばＵＯ鋼管の如き大蓬鋼管の暁房方法、特
に鋼管外面からの強制冷却による焼戻方法に関するもの
である。
に鋼管外面からの強制冷却による焼戻方法に関するもの
である。
大径鋼管の熱処理、例えば焼入・暁戻処理を行う場合、
焼入工程では十分な焼入を行うために水冷が行われる。
焼入工程では十分な焼入を行うために水冷が行われる。
引続いて行われる鱗房工程では、その目的である‘１｝
強度の調整、‘２｝鞠性の向上、【３’焼入に伴う残留
応力の緩和、などを十分満足させるために通常は空気中
で放冷される。しかしながら、この焼房処理では次のよ
うな欠点を有している。【ａ｝ 焼房工程における鋼管
の搬送設備等は耐熱構造が強いられるために設備費が高
価になる。
強度の調整、‘２｝鞠性の向上、【３’焼入に伴う残留
応力の緩和、などを十分満足させるために通常は空気中
で放冷される。しかしながら、この焼房処理では次のよ
うな欠点を有している。【ａ｝ 焼房工程における鋼管
の搬送設備等は耐熱構造が強いられるために設備費が高
価になる。
‘ｂ｝ 焼房処理の後面に放冷のための広大な冷却スべ
−スを必要とすることから、前記と同様設備費が鶴価と
なる。また生産性が冷却スペースの大きさに左右され、
、狭いスペースでは生産性を低下させることになる。さ
らに高温の大蓬鋼管が冷却場に放置されるために高熱雰
囲気となり労働衛生上も好ましくない。【ｃ）鋼管の軸
方向および円周方向の冷却むらが生じ、熱歪による変形
のために鋼管形状が著しく劣化する。
−スを必要とすることから、前記と同様設備費が鶴価と
なる。また生産性が冷却スペースの大きさに左右され、
、狭いスペースでは生産性を低下させることになる。さ
らに高温の大蓬鋼管が冷却場に放置されるために高熱雰
囲気となり労働衛生上も好ましくない。【ｃ）鋼管の軸
方向および円周方向の冷却むらが生じ、熱歪による変形
のために鋼管形状が著しく劣化する。
これらの欠点を解決するため例え焼戻後冷却を水冷にす
れば前述の欠点は解決されるが、新たに発生する問題と
して片面冷却の場合に管表裏面の冷却不均一により大き
な残留応力が発生する。
れば前述の欠点は解決されるが、新たに発生する問題と
して片面冷却の場合に管表裏面の冷却不均一により大き
な残留応力が発生する。
この残留応力のもたらす悪影響については周知のことで
あるが、構造物等の形状の経年変化を起こすと共に、脆
性破壊に関しては抵抗を小さくし、使用温度によっては
脆性破壊発生の危険が生ずる。まなた応力腐食割れが発
生し易くなり、さらに疲労強度の低下等を引き起こし、
いわゆる使用性能を劣化する。このように従釆の焼房方
法にはそれぞれ一長一短がある。一方この残留応力は構
造物としては零であることが好ましいが、実際上は冷間
成形や溶接等により残留応力が発生する。
あるが、構造物等の形状の経年変化を起こすと共に、脆
性破壊に関しては抵抗を小さくし、使用温度によっては
脆性破壊発生の危険が生ずる。まなた応力腐食割れが発
生し易くなり、さらに疲労強度の低下等を引き起こし、
いわゆる使用性能を劣化する。このように従釆の焼房方
法にはそれぞれ一長一短がある。一方この残留応力は構
造物としては零であることが好ましいが、実際上は冷間
成形や溶接等により残留応力が発生する。
従って使用条件が非常に厳しい物や容易に応力除去出来
る物については、製造後残留応力除去焼純等がなされて
いる。しかし一般的には構造物等では１０ｋ９／桝程度
の残留応力は許容されると言われている。本発明はこれ
らの欠点を解決するべく開発された大蚤鋼管の暁房処理
法であり、空中放冷の場合の欠点である設備費の増加お
よび生産性の低下等を防止し、しかも水冷法において問
題となる残留応力を実用的に許容できる１０ｋ９／桝以
下に抑えることができる隣戻方法を提供するることを目
的とする。
る物については、製造後残留応力除去焼純等がなされて
いる。しかし一般的には構造物等では１０ｋ９／桝程度
の残留応力は許容されると言われている。本発明はこれ
らの欠点を解決するべく開発された大蚤鋼管の暁房処理
法であり、空中放冷の場合の欠点である設備費の増加お
よび生産性の低下等を防止し、しかも水冷法において問
題となる残留応力を実用的に許容できる１０ｋ９／桝以
下に抑えることができる隣戻方法を提供するることを目
的とする。
しかして上記目的を達成するための本発明焼戻方法は、
大蓬鋼管の焼戻処理において、暁房温度から３００ｑＣ
までの冷却時間を６の砂以上とし、３００℃から常温ま
でを水袷により急冷することを特徴とする。
大蓬鋼管の焼戻処理において、暁房温度から３００ｑＣ
までの冷却時間を６の砂以上とし、３００℃から常温ま
でを水袷により急冷することを特徴とする。
以下本発明を詳細に説明する。
まず、本発明においては焼入された大蓬鋼管を競房温度
まで加熱した後、、焼房温度（通常５５０〜６５０ｑｏ
）から常温（５０００以下）までの冷却過程において、
残留応力は暁房温度から３００ｑｏまでの冷却時間によ
りほぼ決まることを見し、出し、この間を制御冷却（空
冷も含む）するものである。
まで加熱した後、、焼房温度（通常５５０〜６５０ｑｏ
）から常温（５０００以下）までの冷却過程において、
残留応力は暁房温度から３００ｑｏまでの冷却時間によ
りほぼ決まることを見し、出し、この間を制御冷却（空
冷も含む）するものである。
しかして第１図は焼房温度から３００ｏｏまでの冷却時
間と残留応力の関係を示したもので、この図から明らか
なように残留応力が１０ｋ９／桝以下になるには冷却時
間をほぼ６の砂以上とすることが必要であることがわか
る。また冷却時間の上限値については競房温度から３０
０００までの空冷（空中放冷）時間となり、この空冷時
間は鋼管の外径や板厚によって大きく変化するため特に
規定はしないが、第１図や実施例に示すサイズの鋼管で
は３０〜４０分程度である。第１図に示すごとく残留応
力は冷却時間が長くなるにつれて小さくなるが、使用条
件の特に厳しいものを除く残留応力の許容値が１０ｋ９
／磯程度のものについては冷却時間は６０〜１０鼠妙程
度と短い方が生産性向上の面で好ましい。第１図〜第２
図において鋼管外表面と内表面の残留応力の方向が異な
るのは、外表面からの片面冷却を行っているために板厚
方向の冷却速度が異なるために発生する熱応力によるも
のと推定される。
間と残留応力の関係を示したもので、この図から明らか
なように残留応力が１０ｋ９／桝以下になるには冷却時
間をほぼ６の砂以上とすることが必要であることがわか
る。また冷却時間の上限値については競房温度から３０
０００までの空冷（空中放冷）時間となり、この空冷時
間は鋼管の外径や板厚によって大きく変化するため特に
規定はしないが、第１図や実施例に示すサイズの鋼管で
は３０〜４０分程度である。第１図に示すごとく残留応
力は冷却時間が長くなるにつれて小さくなるが、使用条
件の特に厳しいものを除く残留応力の許容値が１０ｋ９
／磯程度のものについては冷却時間は６０〜１０鼠妙程
度と短い方が生産性向上の面で好ましい。第１図〜第２
図において鋼管外表面と内表面の残留応力の方向が異な
るのは、外表面からの片面冷却を行っているために板厚
方向の冷却速度が異なるために発生する熱応力によるも
のと推定される。
例えば脆性破壊の発生等に影響するのは引張方向の残留
応力であって、圧縮方向の残留応力は問題ない。従って
実用性能から考える場合は内表面の、引張応力を考慮す
れば十分である。さらに本発明者の研究結果から見し、
出した本発明の重要なポイントは、制御冷却（空冷も含
む）終了温度を３００ｑｏ以下にすれば、その後の冷却
は水冷等により急冷しても残留応力は増加しないという
点である。
応力であって、圧縮方向の残留応力は問題ない。従って
実用性能から考える場合は内表面の、引張応力を考慮す
れば十分である。さらに本発明者の研究結果から見し、
出した本発明の重要なポイントは、制御冷却（空冷も含
む）終了温度を３００ｑｏ以下にすれば、その後の冷却
は水冷等により急冷しても残留応力は増加しないという
点である。
このために暁房温度から３０ぴ０までの冷却時間を６の
抄以上に制御することにより、その後水袷等の急冷を行
っても残留応力は１０ｋ９／松以下に保つことができる
。これは第２図の水冷開始温度と残留応力の関係を示す
図表からも暁らかであり、水冷開始温度が３００℃超え
ると急激に残留応力が増大している。なお第１図〜第２
図における鋼管は外径７６２肋ｘ板厚１仇吻で９３０ｑ
ｏから水競入れしたものである。第３図は本発明の暁房
方法を実施するための装置例を示すもので、冷却時間を
制御する空気噴射ノズルおよび噂霧ノズルを組合せて加
熱装置の直近後面に配置し、さらにその後面に３００℃
以下で水冷を行うための水冷／ズルを処理される鋼管の
管轄方向に移動可能に配置したものである。
抄以上に制御することにより、その後水袷等の急冷を行
っても残留応力は１０ｋ９／松以下に保つことができる
。これは第２図の水冷開始温度と残留応力の関係を示す
図表からも暁らかであり、水冷開始温度が３００℃超え
ると急激に残留応力が増大している。なお第１図〜第２
図における鋼管は外径７６２肋ｘ板厚１仇吻で９３０ｑ
ｏから水競入れしたものである。第３図は本発明の暁房
方法を実施するための装置例を示すもので、冷却時間を
制御する空気噴射ノズルおよび噂霧ノズルを組合せて加
熱装置の直近後面に配置し、さらにその後面に３００℃
以下で水冷を行うための水冷／ズルを処理される鋼管の
管轄方向に移動可能に配置したものである。
図において１は通過する大径鋼管８を競戻温度まで加熱
するための加熱コイル、２は加熱コイル１後面に配置さ
れた環状の空気噴射ノズル、３は環状の階霧ノズル、４
は譲導管、５は誘導管４を冷却するための散水ノズル、
６は水冷ノズル、７は大蚤鋼管８の温度を検出するため
の温度検出器である。これら空気ノズル２、曙霧ノズル
３、謎導管４、散水ノズル５、水冷ノズル６、温度検出
器７によって制御冷却装置が構成される。上記空気噴射
ノズル２および贋霧ノズル３は相互にその位置を置換し
てもよいし、あるいは徐袷のみ必要な場合は空気噴射／
ズルのみ、急冷のみ必要な場合は頃霧ノズルのみとして
もよい。
するための加熱コイル、２は加熱コイル１後面に配置さ
れた環状の空気噴射ノズル、３は環状の階霧ノズル、４
は譲導管、５は誘導管４を冷却するための散水ノズル、
６は水冷ノズル、７は大蚤鋼管８の温度を検出するため
の温度検出器である。これら空気ノズル２、曙霧ノズル
３、謎導管４、散水ノズル５、水冷ノズル６、温度検出
器７によって制御冷却装置が構成される。上記空気噴射
ノズル２および贋霧ノズル３は相互にその位置を置換し
てもよいし、あるいは徐袷のみ必要な場合は空気噴射／
ズルのみ、急冷のみ必要な場合は頃霧ノズルのみとして
もよい。
また空気噴射ノズルは処理される鋼管の進行方向に向け
られ、一方項霧ノズルも同じく鋼管の進行方向に向けら
れると共に鋼管円周方向にらせん状に噴霧が形成される
ようにした方が均一冷却の面で優れた効果が得られる。
さらに誘導管４は頃霧の拡散を抑制し、冷却を高めるた
めのガイドの役目を果たし、処理鋼管の径の１．５倍以
下の径とすることが好ましい。このような装置において
、大径鋼管８は加熱コイル１によって鱗房温度まで加熱
された後、制御冷却装置によって冷却されて凝房処理さ
れるが、この制御冷却装置によれば種々の条件に応じて
冷却することが可能である。
られ、一方項霧ノズルも同じく鋼管の進行方向に向けら
れると共に鋼管円周方向にらせん状に噴霧が形成される
ようにした方が均一冷却の面で優れた効果が得られる。
さらに誘導管４は頃霧の拡散を抑制し、冷却を高めるた
めのガイドの役目を果たし、処理鋼管の径の１．５倍以
下の径とすることが好ましい。このような装置において
、大径鋼管８は加熱コイル１によって鱗房温度まで加熱
された後、制御冷却装置によって冷却されて凝房処理さ
れるが、この制御冷却装置によれば種々の条件に応じて
冷却することが可能である。
例えば残留応力が１０ｋ９／娩以下であれば問題になら
ないものについては、暁房温度に加熱された大径鋼管を
空気噴射ノズル２によって強制空冷し、贋霧ノズル３に
よって急冷し、次いで３００ｑｏ以下の温度から常温ま
でを水冷ノズル６によって急冷することにより短時間で
処理を行うことができる。また空中放冷なみの残留応力
の小さいものを得たい場合は、空気噴射ノズル２および
噴霧ノズル３からの噂霧を停止し、かつ水冷ノズル６を
図にない移動装置により大蓬鋼管の進行方向に所定の距
離だけ移動させて、この状態で焼戻温度に加熱された大
径鋼管を空中放冷し、３００ｏｏ以下の温度から常温ま
でを水冷ノズル６によって急冷することにより空中放冷
によるものと同程度の残留応力のものが空中放冷の１／
３以下の処理時間で得られる。この中間程度の残留応力
のもので急冷側で処理したい場合は、競戻温度に加熱さ
れた大径鋼管を空気噴射／ズル２からの噴射を停止し、
頃霧ノズル３のみによって急冷し、３００ｑｏ以下の温
度から常温までを水袷ノズル６によって急冷する。また
徐冷側で処理したい場合は、凝房温度に加熱された大径
鋼管を噴霧ノズル３からの曙霧を停止し、空気噴射ノズ
ル２のみによって強制空冷し、３０ぴ０以下の温度から
常温までを水冷ノズル６によって急冷を行う。いずれの
場合においても許容される残留応力の範囲内においては
急冷側で処理することが生産性向上の面で好ましい。実
施例 第１表に示す化学成分および形状寸法を有する鋼管を次
の隣入条件にて競入れした。
ないものについては、暁房温度に加熱された大径鋼管を
空気噴射ノズル２によって強制空冷し、贋霧ノズル３に
よって急冷し、次いで３００ｑｏ以下の温度から常温ま
でを水冷ノズル６によって急冷することにより短時間で
処理を行うことができる。また空中放冷なみの残留応力
の小さいものを得たい場合は、空気噴射ノズル２および
噴霧ノズル３からの噂霧を停止し、かつ水冷ノズル６を
図にない移動装置により大蓬鋼管の進行方向に所定の距
離だけ移動させて、この状態で焼戻温度に加熱された大
径鋼管を空中放冷し、３００ｏｏ以下の温度から常温ま
でを水冷ノズル６によって急冷することにより空中放冷
によるものと同程度の残留応力のものが空中放冷の１／
３以下の処理時間で得られる。この中間程度の残留応力
のもので急冷側で処理したい場合は、競戻温度に加熱さ
れた大径鋼管を空気噴射／ズル２からの噴射を停止し、
頃霧ノズル３のみによって急冷し、３００ｑｏ以下の温
度から常温までを水袷ノズル６によって急冷する。また
徐冷側で処理したい場合は、凝房温度に加熱された大径
鋼管を噴霧ノズル３からの曙霧を停止し、空気噴射ノズ
ル２のみによって強制空冷し、３０ぴ０以下の温度から
常温までを水冷ノズル６によって急冷を行う。いずれの
場合においても許容される残留応力の範囲内においては
急冷側で処理することが生産性向上の面で好ましい。実
施例 第１表に示す化学成分および形状寸法を有する鋼管を次
の隣入条件にて競入れした。
第２表に競戻条件と結果を示すが、併せて従釆法による
処理及び結果を比較のために示す。競入条件 加熱温度：９３０午○ 保定時間：４伍ｅｃ冷
却：水冷第１表 第２表 第２表から明らかなように従来の空冷法では暁房温度か
ら常温まで冷却するに必要な時間は１００〜１２０分も
かかり前述のような欠点がある。
処理及び結果を比較のために示す。競入条件 加熱温度：９３０午○ 保定時間：４伍ｅｃ冷
却：水冷第１表 第２表 第２表から明らかなように従来の空冷法では暁房温度か
ら常温まで冷却するに必要な時間は１００〜１２０分も
かかり前述のような欠点がある。
また従釆の水冷法では冷却時間は短縮できるが残留応力
が非常に大きく問題がある。これに対し本発明法では競
戻温度から常温まで冷却するに必要な時間は６の砂程度
で処理でき、しかも実用上問題のない１０ｋ９／娩以下
の残留応力の大径鋼管を得ることができる。また、従来
法における空冷（空中放袷）なみの残留応力の小さい大
蓬鋼管を得たい場合においても本発明方法によれば従来
の空冷における冷却時間の１／３以下で処理することが
できる。
が非常に大きく問題がある。これに対し本発明法では競
戻温度から常温まで冷却するに必要な時間は６の砂程度
で処理でき、しかも実用上問題のない１０ｋ９／娩以下
の残留応力の大径鋼管を得ることができる。また、従来
法における空冷（空中放袷）なみの残留応力の小さい大
蓬鋼管を得たい場合においても本発明方法によれば従来
の空冷における冷却時間の１／３以下で処理することが
できる。
第１図は焼房温度から３００ｑ０までの冷却時間と残留
応力の関係を示す図表、第２図焼房後の水冷開始温度と
残留応力の関係を示す図表、第３図は本発明法を実施す
るための制御冷却装置を示す説明図である。 １・・・加熱コイル、２・・・空気噴射ノズル、３・・
・頃霧ノズル、４・・・誘導管、５・・・散水ノズル、
６・・・水冷ノズル、７・・・温度検出器、８・・・大
径鑓管。 第１図第３図 第２図
応力の関係を示す図表、第２図焼房後の水冷開始温度と
残留応力の関係を示す図表、第３図は本発明法を実施す
るための制御冷却装置を示す説明図である。 １・・・加熱コイル、２・・・空気噴射ノズル、３・・
・頃霧ノズル、４・・・誘導管、５・・・散水ノズル、
６・・・水冷ノズル、７・・・温度検出器、８・・・大
径鑓管。 第１図第３図 第２図
Claims (1)
- １ 大径鋼管の焼戻処理において、焼戻温度から３００
℃までの冷却時間を６秒以上とし、３００℃以下から常
温までを水冷により急冷することを特徴とする大径鋼管
の焼戻方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1356978A JPS6031886B2 (ja) | 1978-02-10 | 1978-02-10 | 大径鋼管の焼戻方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1356978A JPS6031886B2 (ja) | 1978-02-10 | 1978-02-10 | 大径鋼管の焼戻方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS54107411A JPS54107411A (en) | 1979-08-23 |
| JPS6031886B2 true JPS6031886B2 (ja) | 1985-07-25 |
Family
ID=11836787
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1356978A Expired JPS6031886B2 (ja) | 1978-02-10 | 1978-02-10 | 大径鋼管の焼戻方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6031886B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS62177384U (ja) * | 1986-04-30 | 1987-11-11 |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4495106B2 (ja) * | 2006-03-28 | 2010-06-30 | 新日本製鐵株式会社 | 切削性に優れた機械構造用鋼管およびその製造方法 |
| JP5631026B2 (ja) * | 2010-03-11 | 2014-11-26 | 山陽特殊製鋼株式会社 | 長尺鋼材の焼戻し後の連続冷却方法およびその装置 |
-
1978
- 1978-02-10 JP JP1356978A patent/JPS6031886B2/ja not_active Expired
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS62177384U (ja) * | 1986-04-30 | 1987-11-11 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS54107411A (en) | 1979-08-23 |
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