JPS6365026A - 鋼管の焼入れ方法及び焼入れ装置 - Google Patents

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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、所定温度に加熱された鋼管の外周面に対して
、一定の長さ領域に冷却水を噴射させることにより安定
した焼入れ硬度をもつ鋼管を製造する焼入れ方法及び装
置に関する。

（従来の技術〕 所定温度に加熱された鋼管を管軸方向に送りながら、こ
の鋼管を包囲するように配置された冷却リングから冷却
水を噴出させることにより、焼入れを行うことが、従来
から行われている。

たとえば、特公昭５９−５２２０８号公報においては、
このよろな焼入れにおいて鋼管内部に冷却水が侵入する
ことを防止するため、鋼管の進行状態に応じて冷却リン
グに設けた冷却水噴出ノズルの向きを変えることが４Ｊ
１案されている。これにより、内面から鋼管が焼入れさ
れること、特に管端部において過剰に焼きが入ること或
いは焼きむらが発生することが防止され、鋼管の肉厚方
向に沿って目標値に近い硬度分布をもつ鋼管が得られる
。

また、特公昭５３−３８２４５号公報に示された冷却方
法にあっては、一対の冷却リングのそれぞれに互いに向
かい合うような状態で冷却水噴出ノズルを設け、これら
のノズルから噴射された冷却水を相互に衝突させること
により、鋼管の外周面に冷却水の盛上りを形成している
。これによって、鋼管の円周方向に冷却水が均等に行き
渡り、鋼管の断面における冷却速度の均一化を図ってい
る。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかし、特公昭５９−５２２０８号公報で示された鋼管
焼入れ装置にあっては、冷却水が鋼管の外周面に接触す
る領域を規制するを効な手段がない、そのため、鋼管の
外周面に噴射された冷却水が、冷却水の噴射圧、鋼管の
搬送速度等に応じて広範囲に渡って変化する面積で鋼管
の外周面に接触することになり、一定した焼入れ効果を
得ることができない、そのため、ある場合には鋼管の外
周面に冷却水がかなりの長期間存在し、ある場合には短
時間で鋼管の外周面から冷却水が離脱することにもなる
。その結果、１本の鋼管においても、その部分部分で焼
きむらが生じることにもなる。また、冷却水噴射ノズル
の傾斜角度を変える形式のものであることから、その傾
動を鋼管の進行に併せて行おうとするとき、冷却水噴射
ノズル用の傾動及び制御装置が複雑なものとなる。

これに対して、特公昭５３−３８２４５号公報で示され
た冷却方法にあっては、鋼管の外周面に対して冷却水を
均等に行き渡らせることができるが、この場合には特に
管端から鋼管の内部に冷却水が侵入する欠点がある。そ
のため、管端が過度に焼き入れされることになり、管軸
方向に沿った鋼管性状が不均一なものとなる。

そこで、本発明は、冷却水の噴射形態に改良を加えるこ
とにより、簡単な手段により冷却水と鋼管の外周面とが
接触する領域及び時間を規制し、且つその領域において
鋼管の外周面のみに均等に冷却水を行き渡らせることに
より、目標とする焼入れ効果を精度良く得ることを目的
とする。

ｃ問題点を解決するための手段〕 本発明の焼入れ方法は、その目的を連成するため、加熱
器から搬出される鋼管の進行方向に沿って一対の冷却リ
ングを直列に配置した冷却ゾーンを設け、加熱器側の冷
却リングからの冷却水を鋼管の進行方向と順方向で噴射
させ、他方の冷却リングからの冷却水を鋼管の進行方向
に対して逆方向で噴射させ、且つ鋼管の先端部が前記冷
却ゾーンに侵入するときには、前記他方の冷却リングか
らの冷却水の噴射を停止させ、鋼管の後端部が前記冷却
ゾーンを通過するときには、前記加熱器側の冷却リング
からの冷却水の噴射を停止させることを特徴とする。

また、そのための焼入れ装置は、加熱器から搬出される
鋼管の進行方向に沿つて一対の冷却リングを直列に配置
した冷却ゾーンを設け、加熱器側の冷却リングに鋼管の
進行方向と順方向に冷却水を噴射させるノズルを設け、
他方の冷却リングに鋼管の進行方向とは逆向きに冷却水
を噴射させるノズルを設け、鋼管の進行状態を検出し、
その検出値に基づきこれらの冷却リングの作動及びその
停止を行う検出器を鋼管の進行方向に沿って設けたこと
を特徴とする。

〔実施例〕

以下、図面に示した実施例により、本発明の特徴を具体
的に説明する。

第１図は、本実施例の焼入れ装置の作動状態を、水冷工
程の順に説明した図である。

被熱処理材料である鋼管１は、誘導加熱コイル等の加熱
器２により所定の温度に加熱される。この鋼管１の先端
は、加熱器２を通過した後、水遮断シャッター３の扉３
ａを押し開けて冷却ゾーン４に侵入する。この扉３ａは
、蝶番により水遮断シャンク−３に対して開閉自在に取
り付けている。

冷却ゾーン４においては、鋼管１の進行方向５と同一方
向に冷却水を噴射する第１の冷却リング４ａと、進行方
向５とは逆の方向に冷却水を噴射する第２の冷却リング
４ｂが設けられている。

ｆ！Ａ管１の先端が冷却ゾーン４に侵入する過程では、
第１図ｉ８１〜（ｂ）に示すように第１の冷却リング４
ａのみから冷却水が噴射される。この状態は、鋼管１の
先端が冷却ゾーン４を通過してしまうまでｍ続する。こ
れにより、鋼管ｌ内部に冷却水が侵入することが防止さ
れる。

鋼管１の先端が冷却ゾーン４を通過した後、すなわち鋼
管１の先端位置が第１図ｆｃ）に示すように第２の冷却
リング４ｂより左側にきたとき、第２の冷却リング４ｂ
からも冷却水を噴射させる。このとき、第１及び第２の
冷却リング４ａ、　４ｂからの冷却水が互いに衝突する
方向に噴射されているので、鋼管１外周面において冷却
水が必要以上に広がることがない。

すなわち、原理的には第１図（Ｃ１において、第１の冷
却リング４ａの右端ノズルから噴射された冷却水が鋼管
１外周面に当たる個所を起点とし、第２の冷却リング４
ｂの左端ノズルから噴射された冷却水が鋼管１外周面に
当たる個所を終点とする領域に、冷却水の噴射が規制さ
れることになる。そして、第１の冷却リング４ａ及び第
２の冷却リング４ｂのそれぞれから噴射された冷却水が
相互に衝突することにより、その領域における鋼管１の
外周面に均等に冷却水が分散される。このようにして、
冷却水噴射圧によって水切りを行いながら鋼管１表面に
冷却水を吹きつけるので、所定量の冷却水による鋼管ｌ
外周面の一定範囲に対する焼入れが可能となり、安定し
た焼入れ効果が得られる。

次いで、鋼管ｌの後端が加熱器２を経て水遮断シャンタ
ー３を通過し終わると、第１図＋ｄ）において点線で示
すように、扉３ａは自動的に閉まる。

その後、鋼管１の後端が冷却ゾーン４に侵入すると、第
１図（ｅ）に示すように第１の冷却リング４ａからの冷
却水の噴射を停止させる。これにより、後端側から鋼管
１内部に冷却水が侵入することが防がれる。このとき、
第２の冷却リング４ｂからの冷却水は、第１の冷却リン
グ４ａからの冷却水の噴射圧に邪魔されずに、矢印で示
したように水遮断シャッター３方向に流れる。しかし、
水遮断シャ７ター３の扉３ａが閉められているので、加
熱器２まで冷却水が至ることはない。

以上に述べた冷却水の供給、停止は、鋼管１６進行方向
に沿った適宜の位置に光センサ−、光電管、渦流センサ
ー等の検出器を配置し、その検出器で検出した鋼管１の
進行状態に応じて冷却水供給系を制御することにより、
自動的に行われる。

第１図（ａｌにおいて、６ａ〜６ｃがこの検出器を示す
。

検出器６ａで、鋼管１の先端部により開けられ、後端部
が通過した後で閉まる扉３ａの開閉動作を検出する。そ
して、５ｉｉ３ａの開動作を検出したあと、この検出結
果を適宜の制御装置に送り、鋼管１の進行速度を考慮し
た所定時間が経過したときに、第１の冷却リング４ａか
らの冷却水の噴射を開始させる。このとき、第２の冷却
リング４ｂからは冷却水を噴射しない。

次いで、検出器６ｃにより鋼管１の先端部が冷却ゾーン
４から送り出されたことを検出すると、その検出結果が
制？ｉｌ装置に送られ、第２の冷却リング４ｂからの冷
却水の噴射を開始する。そして、鋼管ｌの後端が冷却ゾ
ーン４近傍に至ったことを、検出器６ｂにより検出した
ときには、その検出結果を＋ａｑｍ装置に送り、第１の
冷却リング４ａからの冷却水の噴射を停止させる。

なお、検出器６ａ〜６ｃは、第１　ＷＪ　（ｂｌ　〜（
ｅｌにおいては図示を省略している。また、このように
複数個の検出器を設けることなく、鋼管１の進行速度か
らその現在位置を算出する方式を採用することができる
のは勿論である。この場合においても、扉３ａの開閉を
検出する検出器６ａを設けておき、その検出器６ａによ
る検出結果を基準として鋼管１の現在位置を算出するこ
とが、算出精度向上の上で好ましい、また、第２の冷却
リング４ｂの外方にエアスプレーを配置するとき、焼入
れ終了後の鋼管１表面の水切りが一層確実に行われる。

このような焼入れ装置により、ＣＯ，０８１％、Ｍｎ１
．２９％及びＶ　Ｏ，６４％を含有する鋼材で作られた
外径２１９．１ｕ、肉厚１２．７ｍの鋼管を焼入れした
ときの硬度分布を、第２図に示す。

第２図ｆａｌ〜（ｃｌは、それぞれ鋼管の先端部、中央
部及び後端部の鋼管厚み方向に沿った硬度変化を示す、
また、第３図は、従来法により焼入れされた鋼管の硬度
変化を、第２図（４）〜ｔｅｌに対応させた比較例とし
て示すものである。なお、従来法としては、鋼管の進行
方向に沿って４個の冷却リングを直列に配置し、その進
行方向と同一な方向に冷却水を噴射させることにより、
先端部から鋼管内面に冷却水が侵入すること及び加熱器
内部に冷却水が侵入することを防いだ方式を採用した。

第２図及び第３図における○、・、△及びム印は、第４
図で鋼管の断面図として示したように、鋼管の周方向に
沿った等間隔の４点における硬度である。

第２図及び第３図を対比するとき、本実施例により次の
ような効果が得られていることが判る。

まず第１に、比較例においては表面近傍の硬度が非常に
高くなっているのに対して、本実施例により得られた硬
度分布は鋼管厚み方向に沿って滑らかな傾斜で変化して
いる。これは、互いに向き合う方向から冷却水を噴射さ
せることにより、水切りが確実となり、急冷される温度
範囲が定められた範囲に限定され、必要以上の焼きが入
らなかったことを示しているものである。

このように、本発明は表面層の焼入れ硬度を低く抑える
ことに効果があるため、従来行われているような高温度
（＞６００℃）での焼戻しは必要としない、したがって
、本発明による焼入れ鋼管は、通常の焼戻し温度より著
しく低い温度域（＜５００℃）での焼戻しを追加したり
、焼戻しなしで直接製品とすることができるためにを効
である。なかでも、最高硬さと降伏比の低いことが要求
される高級ラインパイプ用鋼管の製造には、特に好適で
ある。

また、従来法による場合、第３図（Ｃ）に示すように、
後端部の硬度分布は、鋼管の内周面においても高い値と
なっている。これは、後端側から鋼管内面に冷却水が侵
入したことに起因するものと考えられる。他方、本実施
例による場合、後端部における硬度の上昇はなく、良好
な硬度分布となっている。

更に、従来法による場合、第３図でＯ８・、Δ及びムが
縦軸方向に広がっていることから判るように、周方向に
関する硬度のばらつきが大きい。

これに対して、本実施例の場合、Ｏ９・、Δ及びムは縦
軸方向に関し極めて相互に接近した値となっており、周
方向に関する硬度のばらつきが小さい、これは、第１の
冷却リング４ａ及び第２の冷却リング４ｂのそれぞれか
ら噴射される冷却水が、相互に干渉しあい、鋼管１の外
周面に万遍なく行き渡った結果であると考えられる。こ
のように、焼入れ後の硬度分布がばらつきのない均一な
ものとなっていることから、焼戻し等の後処理を省略す
ることも可能となる。

〔発明の効果〕

以上に説明したように、本発明においては、互いに衝突
する方向に冷却水を噴射させることにより、鋼管の外周
面への冷却水の吹付は範囲が規制され、また鋼管の外周
面のみに対して万遍な（冷却水を行き渡らせることが可
能となった。また、鋼管の進行状況に応じて所定噴射方
向の冷却水の供給及び停止を行うことにより、冷却水噴
射ノズルの傾きを変える必要なく、鋼管内面に冷却水が
侵入することを防止し、鋼管の長手方向、肉厚方向の全
体に渡ってばらつきのない良好な硬度分布が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の焼入れ装置の作動を冷却工程の順に説
明するものであり、第２図は本発明により得られた硬度
分布を示し、第３図は従来法により得られた硬度分布を
示し、第４図は硬度測定個所を示す鋼管断面図である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、加熱器から搬出される鋼管の進行方向に沿って一対
   の冷却リングを直列に配置した冷却ゾーンを設け、加熱
   器側の冷却リングからの冷却水を鋼管の進行方向と順方
   向で噴射させ、他方の冷却リングからの冷却水を鋼管の
   進行方向に対して逆方向で噴射させ、且つ鋼管の先端部
   が前記冷却ゾーンに侵入するときには、前記他方の冷却
   リングからの冷却水の噴射を停止させ、鋼管の後端部が
   前記冷却ゾーンを通過するときには、前記加熱器側の冷
   却リングからの冷却水の噴射を停止させることを特徴と
   する鋼管の焼入れ方法。 ２、加熱器から搬出される鋼管の進行方向に沿って一対
   の冷却リングを直列に配置した冷却ゾーンを設け、加熱
   器側の冷却リングに鋼管の進行方向と順方向に冷却水を
   噴射させるノズルを設け、他方の冷却リングに鋼管の進
   行方向とは逆向きに冷却水を噴射させるノズルを設け、
   鋼管の進行状態を検出し、その検出値に基づきこれらの
   冷却リングの作動及びその停止を行う検出器を鋼管の進
   行方向に沿って設けたことを特徴とする鋼管焼入れ装置
   。