JPH0533287B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明はUOE鋼管などの大径鋼管の製造ラ
インにおいて大径鋼管に種々の熱処理を施すため
の熱処理設備に関するものである。

一般に鋼管の製造ラインにおいては、造管後の
鋼管に対して焼入れ、焼もどし、焼ならし等の
種々の熱処理を施すことが多く、これらの熱処理
は、その処理目的や鋼種等に応じて熱処理パター
ン（ヒートパターン）が異なるのが通常である。
すなわち熱処理の目的や鋼種等によつて加熱速度
（昇温速度）や冷却速度が異なり、また最高加熱
温度における保持の有無等の相違もある。

従来の通常の鋼管の製造工程における熱処理を
類別すれば、単調な加熱・冷却か、加熱→保持→
冷却の２種類に大別され、熱処理設備としてはバ
ツチ式炉や誘導加熱装置などがそれぞれの鋼管製
造ラインに応じて個別に設けられていた。

ところで最近に至り、3.5％Ni鋼あるいは９％
Ni鋼等の名称で知られる含Ni低温用鋼のUOE鋼
管をサブマージアーク溶接によつて溶接造管する
にあたり、溶接材料（ワイヤ）として、母材の含
Ni鋼の成分組成に近い成分組成のいわゆる共金
系の溶接材料を使用する方法が開発されており、
この場合共金溶接部の低温靭性を改善するため
に、溶接後の熱処理として、焼入れ前の昇温過程
における特定の温度範囲で短時間保持し、焼いて
焼入れ温度まで昇温させて焼入れし、次いで焼も
どす方法が開発され、別の出願によつて特許出願
されている。この熱処理方法によれば、含Ni系
低温用鋼管の共金系溶接材料を用いてのサブマー
ジアーク溶接における最大の問題とされていた共
金溶接部の低温靭性を著しく向上させることがで
き、しかもいたずらに長時間の熱処理を行なうこ
となく、短時間の熱処理によつて低温靭性を改善
することができるため造管ライン速度を低下させ
ることもなく等、種々の効果を奏し得るため、実
操業への適用が期待される。

しかしながら上述の如く焼入れ前の昇温過程に
おいて一旦加熱保持するようなパターンの熱処理
は従来の鋼管の製造ラインにおいては行なわれて
おらず、そのため上述の熱処理を従来の鋼管製造
ラインにおける熱処理装置で行なおうとすれば
種々の問題が生じる。例えばバツチ式炉で行なう
ならば、鋼管を搬送させながらの連続的処理が困
難であり、また加熱速度も遅いため１回の処理時
間が長くなつて非能率であり、そのため短時間の
熱処理による低温靭性の改善という本来の目的が
損われる問題があり、また設備規模もパイプ全長
をカバーする必要があるため、通常の大径管の注
文長さである11〜18ｍのパイプを熱処理するため
には巨大な設備が必要となつてしまう。また誘導
加熱装置を使用した熱処理設備で上述の熱処理を
行なおうとしても、従来の設備では昇温過程での
保持については特に考慮されておらず、したがつ
て従来の設備のままでは上述の熱処理を実施する
ことは困難であつた。

一方上記の熱処理パターンは、サブマージアー
ク溶接による共金溶接材料を用いた含Ni低温用
鋼管という特殊な鋼管の製造に適用されるもので
あつて、適用鋼種が異なつたりすればそれに応じ
て異なる熱処理パターンとする必要が生じる可能
性が高いところから、上述の熱処理パターンに適
合した専門の熱処理設備を造管ラインに設置すれ
ば、ラインの融通性がなくなつて他の鋼種の造管
時においてその鋼管に適切な熱処理を行ない得な
くなる問題が新たに生じる。

ところで管材等の金属材料を誘導加熱処理する
ための加熱装置として、特開昭52−122207号公報
には、管材等を通して誘導加熱するための複数の
加熱コイルユニツトを直列状に配列しておき、管
材の必要とする加熱温度や加熱時間に応じて加熱
コイルユニツトを交換したりする際の交換作業や
各加熱コイルユニツトのレベル調整を容易にした
装置が提案されている。

この特開昭52−122207号公報の加熱装置は、も
つぱら材料に対する加熱のみを考慮したものであ
つて、加熱温度での保持や冷却についてまでは考
慮されていないから、保持や冷却までを含めた熱
処理パターンとして、任意の熱処理パターンに適
合させることはできない。但し、各加熱コイルユ
ニツトの交換は容易とされているから、加熱コイ
ルユニツトに準じて保熱装置（保熱ユニツト）や
冷却装置（冷却ユニツト）を交換可能に設けてお
けば、それらの各装置の配列を変えることによつ
て希望する熱処理パターンに適合させることが可
能となると考えられる。

しかしながら上記公報の加熱装置は、小径管を
対象としたものであり、仮にその加熱装置に保熱
装置や冷却装置を交換可能に付設したとしても、
UOE鋼管の如き500mmφあるいはそれ以上の径の
大径鋼管を任意の熱処理パターンで熱処理するに
は適当ではなかつた。

すなわち、500mmφあるいはそれ以上の大径管
を熱処理する場合、その管自体の熱容量が大きい
ため、加熱、保熱、冷却のための各装置（各ユニ
ツト）の設備長さが長くならざるを得ず、一般に
誘導加熱装置では一基当り１ｍ程度、保熱装置で
は一基当り３〜４ｍ程度、冷却装置では数ｍにも
及ぶと考えられる。したがつて加熱装置の入口か
ら冷却装置出口までの全長は５〜６ｍ程度以上に
及ぶと考えられる。なおこのようなUOE鋼管等
の大径鋼管を連続的に熱処理する場合、一般には
大径鋼管をスキユーローラによつて搬送・支持す
ることが多い。

一方UOE鋼管の標準長は12ｍであるが、輸送
手段の都合によつては、より短い６ｍ程度までに
短縮されることがある。管長が12ｍの管材をスキ
ユーローラによつて搬送する場合、スキユーロー
ラの間隔が６ｍ以下であれば管材が常に必ず２つ
以上のスキユーローラによつて支持されることに
なるが、スキユーローラの間隔が６ｍを越える場
合、管材が一つのスキユーローラのみによつて支
えられる状態（一点支持状態；片持支持状態）が
出現して、管材が傾いてしまい、円滑に搬送でき
なくなる事態が生じる。したがつて管長が12ｍで
あればスキユーローラの間隔を６ｍ以内とする必
要があり、またそれより管長が短い場合には、６
ｍよりもさらにスキユーローラの間隔を小さくす
る必要がある。

しかるに前述のように大径管の熱処理に適用す
る場合、加熱装置の入口から冷却装置の出口まで
が５〜６ｍ以上に及ぶことになるから、その間で
なんら支持しない場合には、前述のような一点支
持状態が生じて管材が傾き、円滑に搬送されなく
なる事態が生じるおそれがある。もちろん、各装
置の間にスキユーローラを配設して、上述のよう
な一点支持状態の発生を回避することも考えられ
ないではないが、各装置の間隔は熱損失等の点か
ら可及的に狭くすることが望ましく、そのため実
際上は各装置の間にスキユーローラを配設するこ
とは避けざるを得ないのが実情である。

この発明は以上の事情に鑑みてなされたもの
で、UOE鋼管の造管ラインなどにおいて大径鋼
管をスキユーローラにより移送させながら熱処理
を施すにあたつて、大径鋼管の一点支持状態が発
生することなく、前述の如く焼入れ前の昇温過程
で所定の温度域で保持するような熱処理パターン
を容易かつ効率良く実施でき、しかもそれ以外の
種々の異なる熱処理パターンをも容易かつ効率良
く実施できるようにした、汎用性に富む熱処理整
備を提供することを目的とするものである。

すなわちこの発明の熱処理設備は、大径鋼管を
スキユーローラによつて長手方向に移送する移送
ラインに沿つて、大径鋼管を急速加熱するための
２以上の誘導加熱装置と、所定温度に加熱された
大径鋼管をその温度に保持するための１以上の保
熱装置と、加熱された大径鋼管を冷却するための
冷却装置とが直列に配列され、かつそれらの各装
置のうち、少なくとも大径鋼管移送方向への長さ
が最も長い装置の内部にスキユーローラが配設さ
れ、しかも前記各装置が大径鋼管の移送方向に対
する配列順序を変更可能に設置されていることを
特徴とするものである。

このような熱処理設備においては、必要な熱処
理パターンに応じて誘導加熱装置を任意に並べ換
えることができ、また熱処理の速度や保持時間は
誘導加熱装置のコイル入力の調節や大径鋼管の搬
送速度の調節により種々変化させることができ、
したがつて焼入れ前の昇温過程で所定の温度域で
保持するような熱処理のほか、鋼種や目的に応じ
た種々のパターンの熱処理を効率良く行なうこと
が可能となる。そして２以上の誘導加熱装置と、
１以上の保熱装置と、冷却装置とのうち、大径鋼
管の移送方向への長さが最も長い装置（一般には
保熱装置）の内部にスキユーローラが設けられて
いるから、設備の前後のスキユーローラと併せて
装置内部のスキユーローラでも大径鋼管を支持す
ることになり、そのため設備の全長が長いにもか
かわらず大径鋼管の管長が短い場合でも、常に大
径鋼管を２点以上で支持して、一点支持状態の発
生を防止し、円滑に大径鋼管を移送することがで
きる。さらに、大径鋼管の長手方向の移送ライン
に沿つて誘導加熱装置や保熱装置を配列して、大
径鋼管をその長手方向へ移送しながら誘導加熱や
保熱を行なうようにした熱処理設備であるから、
バツチ式炉の場合の如く大径鋼管の全長を一度に
覆う必要がなく、したがつて全長が比較的短い装
置で済み、設備コストやスペースフアクタ等の点
からも有利となる。

以下にこの発明の実施例について図面を参照し
て詳細に説明する。

第１図は、急速加熱用の２台の誘導加熱装置
１，２と、１台の保熱装置３、および１台の冷却
装置４を用いた場合の配置例を示すものであり、
各装置１〜４はいずれも図示しないクレーンによ
る吊上げ移動、あるいはクレーンによる吊上げと
適宜の駆動装置を用いた移動などによつて、大径
鋼管５の移送方向Ａに対する配列順序を任意に変
更可能に設置されている。そして２台の誘導加熱
装置１，２、保熱装置３、冷却装置４のうち、大
径鋼管５の移送方向Ａへの長さが最も長い保熱装
置３の内部には、後に説明する第９図に示す場合
と同様にスキユーローラ１４（第１図では省略し
ている）が設けられている。なおまた、図示はし
ないが設備の前後（第１の誘導装置１の前方およ
び冷却装置４の後方）にも、第９図の例と同様に
大径鋼管５の搬送手段としてスキユーローラが設
けられる。

ここで第１図の配置例では、大径鋼管５の移送
方向Ａに沿つて、第１の誘導加熱装置１、保熱装
置３、第２の誘導加熱装置２、および冷却装置４
がその順に配列されている。このような配置例は
例えば第２図に示すように大径鋼管を常温から昇
温し、ある温度で一定時間保持し、さらに昇温し
てから冷却（例えば焼入れ）するような熱処理パ
ターンの場合に有効である。なお各装置１〜４の
間の〓間は、放熱損を少なくするために可及的に
小さくすることが望ましい。

さらに第１図に示す配置例について具体的に説
明すると、誘導加熱装置１，２の長さをそれぞれ
１ｍ、保熱装置３の長さを３ｍとし、大径鋼管５
の移送速度を１ｍ／minとして、誘導加熱装置
１，２に所定のコイル入力を与えれば、第２図に
示すように大径鋼管５を常温から例えば500℃ま
で第１の誘導加熱装置１により急速昇温させ、引
続いて保熱装置３によつて500℃で３分間保持し、
続いて第２の誘導加熱装置２によつて例えば1000
℃まで昇温させ、その温度から冷却させる熱処理
を行なうことができる。ここで、保持時間は（保
熱装置長さ）／（鋼管移送速度）で与えられるか
ら、移送速度を調節することによつて任意の保持
時間を得ることができる。

第３図は第１図に示される設備における各装置
の配列を変えて、最高加熱温度にて保持するよう
にした場合の配置例を示すものであり、この配置
例は、第１図に示される配列状態から、第１の誘
導加熱装置１と保熱装置３との間隔を拡げ、その
間に第２の誘導加熱装置２を挿入することによつ
て得られる。このような配置とすれば、大径鋼管
５を、第１および第２の誘導加熱装置１，２を通
過させる間に最高加熱温度まで昇温させ、引続い
て保熱装置３においてその最高加熱温度を保持
し、次いで冷却装置４によつて冷却することがで
き、したがつて第４図に示すようなパターンで熱
処理することができる。

この発明の大径鋼管の熱処理設備は、基本的に
は保熱装置３が必須であるが、この熱処理設備を
実際に使用するにあたつては、適用する熱処理パ
ターンによつては保持装置３を取外した状態で使
用することもできる。その場合の例を第５図〜第
８図に示す。

ここで、第５図は、所定温度での保持が不要で
あつて、最高加熱温度に到達後、直ちに冷却する
ような熱処理（すなわち第６図に示すようなパタ
ーン）を行なう場合の配置例を示すものであり、
この場合保熱装置３は取外され、第１の誘導加熱
装置１および第２の誘導加熱装置２を相互に近接
させた状態で冷却装置４に可及的に近接させさ配
置とされる。なおこのように急加熱後に直ちに冷
却する場合において、誘導加熱装置の容量が充分
であれば第７図に示すように一方の誘導加熱装置
１または２のみとし、また逆に誘導加熱装置の容
量が２台の加熱装置でも不充分であれば第８図に
示すように別の誘導加熱装置６を追加すれば良
い。なおここで保熱装置は取外されているから、
別の誘導加熱装置６を追加してもスペース的には
特に支障はない。

以上のような第１図、第３図、第５図、第７図
および第８図に示されるような各装置配置例のう
ち、大径鋼管の移送方向への装置長さの長い保熱
装置３を組込んだ配置例、すなわち第１図の場合
および第３図の場合には、熱処理設備の全長も５
〜６ｍあるいはそれ以上となつてしまう。そのた
めスキユーローラによる大径鋼管の移送において
は、熱処理設備の前後のスキユーローラの間隔も
５〜６ｍあるいはそれ以上となつてしまうから、
大径鋼管５の長さが短ければ、その大径鋼管５が
熱処理設備内を通過する際に、熱処理設備の前方
のスキユーローラ、後方のスキユーローラのうち
いずれかから外れてしまうことがある。しかるに
前述のように保熱装置３内には別途スキユーロー
ラが配設されて、その保熱装置３内においても大
径鋼管５がスキユーローラによつて支持されるた
め、大径鋼管５が短い場合でも、熱処理設備通過
中において大径鋼管が一点支持状態となつて傾い
てしまうおそれは極めて少ない。

この発明の熱処理設備のさらに具体的な例を第
９図に示す。

第９図に示される熱処理設備は、クレーンによ
つて各装置の配列変えを行なうようにした具体例
を示すものであり、この第９図では大径鋼管を昇
温途中で保持し、続いて最高加熱温度まで昇温
後、直ちに冷却するように、第１の誘導加熱装置
１、保熱装置３、第２の誘導加熱装置２、および
冷却装置４がその順に配列された状態、すなわち
第１図の例に対応する状態を示す。

第９図において、誘導加熱装置１，２および保
熱装置３の上部にはクレーンで吊上げる際にワイ
ヤを掛けるための吊りボルト等の吊り手７が取り
付けられており、これらの装置１，２，３は、架
台８上に載置されている。そして架台８の前方お
よび後方には、それぞれ鋼管を搬送するためのス
キユーローラ１１が設けられている。各スキユー
ローラ１１はユニバーサルジヨイント１２によつ
て連結され、駆動用モータ１３によつて回転駆動
されるように構成されている。そして保熱装置３
内にもスキユーローラ１４が設けられている。ま
た冷却装置４は、大径鋼管の周方向に均一に冷却
水を噴射するための冷却ヘツダー９を着脱自在な
カバー１０で覆つた構成とされている。

第９図に示される熱処理設備の配置例におい
て、保熱装置３の内側にはスキユーローラ１４が
設けられているから、設備の前後のスユーローラ
１１と併せて考慮すれば、スキユーローラ相互間
の間隔が狭くなつており、そのため比較的短い大
径鋼管の場合でも常に２点以上でスキユーローラ
により支持することができる。

なお第９図に示されるような熱処理設備も、そ
の配列を、例えば昇温途中で保持せずに最高加熱
温度まで急速加熱し、直ちに冷却（焼入れ）する
熱処理パターン（第６図のパターン）に適合した
配列に代えることができる。その場合の手順につ
いて説明すると、この場合には先ず第１０図Ａに
示すようにクレーン１５によつて第１の誘導加熱
装置１を吊りつつ、保熱装置３との間隔を拡大す
る方向へ移動させる。次いで第１０図Ｂに示すよ
うに保熱装置３をクレーンで吊上げてライン外へ
置き、さらに第１０図Ｃに示すように再びクレー
ン１５で第１の誘導加熱装置１を吊りつつ、第２
の誘導加熱装置２に近接させる。そしてその後第
１０図Ｄに示すように非常設型のスキユーローラ
１１Ａを第１の誘導加熱装置１の入口側に設置し
てジヨイント２Ａで連結し、適切なスキユーロー
ラ間隔を得る。

一方第１１図〜第１４図に示される熱処理設備
は、駆動方式によつて各装置を移動させるように
した例を示すものである。

第１１図および第１２図において、誘導加熱装
置１，２および保熱装置３の底部には、鋼管移送
方向に沿つたレール状の溝１５を有する溝付き治
具１６が取付けられており、それらの各装置１，
２，３は昇降架台１７の上に載置されている。こ
の昇降架台１７は図示しない昇降駆動手段によつ
て昇降せしめられるものであつて、通常運転時す
なわち熱処理時には第１１図、第１２図に示すよ
うに上昇位置を保持するようになつている。一
方、上昇位置にある昇降架台１７の下方には、前
記各装置１，２，３の溝１５に対応する位置に駆
動ローラ１８および非駆動ローラ１９が適宜の間
隔で配列されている。駆動ローラ１８は鋼管移送
方向に対し直交する軸線を中心としてモータ２０
により回転駆動せしめられるものであり、またこ
れらのローラ１８，１９と昇降架台１７とはその
昇降架台１７の下降時に干渉しないように位置決
めされている。なお各装置１，２，３の上面には
クレーンにても吊上げ可能となるように吊り手７
が取付けられている。なおまた、保熱装置３は、
特に図示はしないが、第９図の場合と同様に内側
にスキユーローラが設けられている。

上述のような熱処理設備について各装置の配列
変えをする場合には、第１３図および第１４図に
示すように昇降架台１７を下降させる。斯くすれ
ば各装置１，２，３の底部の溝１５にローラ１
８，１９が嵌まるから、駆動ローラ１８を駆動さ
せることによつて各装置１，２，３を鋼管移送方
向へ移動させることができる。なお並べ変えの際
には例えば第１３図の鎖線で示すように保熱装置
３を吊上げてライン外へ除去するなど、クレーン
７を併用しても良いことは勿論である。

以上の説明で明らかなように、この発明の熱処
理設備によれば、スキユーローラを用いて大径鋼
管を搬送しつつ熱処理するにあたり、比較的短尺
の大径鋼管を熱処理する場合でも、大径鋼管が熱
処理設備内で一点支持状態となつて傾いたりする
ような事態の発生を招くことなく、処理すべき大
径鋼管の鋼種や処理目的に応じて装置の配列を変
更して、種々のパターンの熱処理を効率良く行な
うことができ、また大径鋼管をその長手方向へ移
送しながら連続的に誘導加熱や保熱を行なう設備
であるから、各装置の全長も比較的短くて済み、
設備コストやスパースフアクタの面からも有利と
なる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の熱処理設備の第１の配置例
を示す模式図、第２図は第１図の配置例による熱
処理パターンを示す線図、第３図はこの発明の熱
処理設備の第２の配置例を示す模式図、第４図は
第３図の配置例による熱処理パターンを示す線
図、第５図はこの発明の熱処理設備の第３の配置
例を示す模式図、第６図は第５図の配置例による
熱処理パターンを示す線図、第７図および第８図
はそれぞれ第６図に示す熱処理パターンを実施す
るためのさらに他の配置例を示す模式図である。
第９図はこの発明の熱処理設備の具体的な一例を
示す側面図、第１０図Ａ〜Ｄは第９図の設備の配
列を代える場合の手順を段階的に示す側面図、第
１１図はこの発明の熱処理設備の具体的な他の例
を示す一部切欠側面図、第１２図は第１１図のＡ
−Ａ線矢視における正面図、第１３図は第１１図
および第１２図に示される設備における昇降架台
が下降した状態を第１１図に対応して示す側面
図、第１４図は第１３図の状態の正面図である。 １，２，６……誘導加熱装置、３……保熱装
置、４……冷却装置、１４……スキユーローラ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 大径鋼管をスキユーローラによつて長手方向
   に移送するための移送ラインに沿つて、前記大径
   鋼管を急速加熱するための２以上の誘導加熱装置
   と、所定温度に加熱された大径鋼管をその温度に
   保持するための１以上の保熱装置と、加熱された
   大径鋼管を冷却するための冷却装置とが直列に配
   列され、かつそれらの各装置のうち、少なくとも
   大径鋼管移送方向への長さが最も長い装置の内部
   にスキユーローラが配設され、しかも前記各装置
   が、大径鋼管の移送方向に対する配列順序を変更
   可能に設置されていることを特徴とする大径鋼管
   の熱処理設備。