JPS5844131B2 - 鋼管の熱処理方法 - Google Patents
鋼管の熱処理方法Info
- Publication number
- JPS5844131B2 JPS5844131B2 JP1720578A JP1720578A JPS5844131B2 JP S5844131 B2 JPS5844131 B2 JP S5844131B2 JP 1720578 A JP1720578 A JP 1720578A JP 1720578 A JP1720578 A JP 1720578A JP S5844131 B2 JPS5844131 B2 JP S5844131B2
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- temperature
- heating
- coil
- steel pipe
- heat treatment
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired
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Classifications
-
- 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
Landscapes
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- Thermal Sciences (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Heat Treatment Of Articles (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
この発明は、鋼管を移送しながら加熱し、焼入れを行う
鋼管の熱処理方法の改良に関するものである。
鋼管の熱処理方法の改良に関するものである。
一般に大直径鋼管において、その直径ｄｗと肉厚ｔｗと
の比ｔｗ／ｄｗが小さく、特に焼入、規準等のＡＣ３点
以上に加熱する熱処理を行う場合、断面の偏平あるいは
長さ方向の曲り等の変形が発生しやすいことに既知の事
実である。
の比ｔｗ／ｄｗが小さく、特に焼入、規準等のＡＣ３点
以上に加熱する熱処理を行う場合、断面の偏平あるいは
長さ方向の曲り等の変形が発生しやすいことに既知の事
実である。
これらの変形を温度域別に分類すると第１図ａ。
ｂに示すように自重による変形域の領域Ａ、不均一加熱
による変形域の領域Ｂ及び不均一冷却による変形域の領
域Ｃがある。
による変形域の領域Ｂ及び不均一冷却による変形域の領
域Ｃがある。
領域Ａは、いわゆる材料の高温軟化による変形域で、金
属材料は材質によって決まる所定の温度を超えると、二
次再結晶による結晶粒の急速な成長等が原因で急速に軟
化することが知られている。
属材料は材質によって決まる所定の温度を超えると、二
次再結晶による結晶粒の急速な成長等が原因で急速に軟
化することが知られている。
領域Ｂは、鋼管の円周上の加熱温度に温度差、いわゆる
温度ムラがあると熱膨張の差により変形が発生する。
温度ムラがあると熱膨張の差により変形が発生する。
領域Ｃは、加熱後の急速な冷却により、まづ金属は収縮
し、さらに３００〜４００℃附近でのマルテンサイト変
態により逆に膨張するが、冷却が不均一となって温度ム
ラが生じると円周上において各点の収縮・膨張が異なり
変形が発生する。
し、さらに３００〜４００℃附近でのマルテンサイト変
態により逆に膨張するが、冷却が不均一となって温度ム
ラが生じると円周上において各点の収縮・膨張が異なり
変形が発生する。
これらの各領域に対する対策としては下記のようなこと
が考えられる。
が考えられる。
領域Ｂに対してはできるだけ均一加熱を得るようにする
。
。
すなわち、誘導加熱用の加熱コイル２と鋼管３の偏心、
いわゆるずれが発生しないように、例えば、鋼管３を回
転せずに移送する場合は、加熱コイル２と鋼管３との偏
心度を検出して、中心軸を自動調心する機構が必要Σな
る。
いわゆるずれが発生しないように、例えば、鋼管３を回
転せずに移送する場合は、加熱コイル２と鋼管３との偏
心度を検出して、中心軸を自動調心する機構が必要Σな
る。
しかし、これは、鋼管３を回転しながら移送すれ°ばか
なり改善される。
なり改善される。
また鋼管３に偏肉等がある場合は、加熱電源周波数を適
切に選ぶ等が考えられる。
切に選ぶ等が考えられる。
領域Ｃに対しては、鋼管３が回転しているか回転してい
ないかで異なる。
ないかで異なる。
回転がある場合は、（ａ）加熱コイル２との偏心に起因
する加熱ムラがなくなる。
する加熱ムラがなくなる。
（ｂ）自重による変形が小さくなる等種々の点で好まし
い。
い。
一方、回転のない場合は、鋼管３と環状冷却装置１５と
の芯ずれをなくす自動調心機構及び冷却開始点を揃える
ための冷却水噴射ノズルの精度よく加工すること等、冷
却装置１５に対する工夫が必要となる。
の芯ずれをなくす自動調心機構及び冷却開始点を揃える
ための冷却水噴射ノズルの精度よく加工すること等、冷
却装置１５に対する工夫が必要となる。
領域Ａに対しては、Ａｃ３点以上に加熱された域の長さ
ｌｏに依存する。
ｌｏに依存する。
もちろん、正確にはこれより多少長く、冷却開始後も若
干は変形域に入るゾーンがある。
干は変形域に入るゾーンがある。
したがって、この長さｌｏは、できるだけ短いことが望
ましいが、この長さｌｏは、下記の条件により制限され
る。
ましいが、この長さｌｏは、下記の条件により制限され
る。
すなわち、（イ）加熱コイル２の製作上、加熱コイル２
０単位大きさに投入し得る電力に制限ある。
０単位大きさに投入し得る電力に制限ある。
したがって、必要な処理トン数、すなわち処理速度が決
まれば最低必要なコイル長さ及び台数が決まることにな
る。
まれば最低必要なコイル長さ及び台数が決まることにな
る。
（ロ）鋼管３の肉厚が厚い場合は、管内外の温度差をで
きるだけ小さくするために加熱時間を比較的長くとる必
要がある。
きるだけ小さくするために加熱時間を比較的長くとる必
要がある。
（イ）の条件に対しては、加熱コイル２の製作技術との
関連があるのでやむを得ない点がある。
関連があるのでやむを得ない点がある。
（ロ）の条件に対しては、加熱電源の周波数の選択等で
対処して来たのが従来の対処法であった。
対処して来たのが従来の対処法であった。
このためＡ ｃ ３変態点での昇温速度が遅いので金属
の結晶粒が阻大化し、品質向上が困難であるという欠点
があった。
の結晶粒が阻大化し、品質向上が困難であるという欠点
があった。
この発明は上記欠点を解消するためになされたもので、
鋼材の強度が急激に低下する第１の温度まで所定の電力
密度で加熱した後、第１の温度まで加熱したときの電力
密度より大きい電力密度でＡｃ３変態点を超える第２の
温度まで加熱することによって、金属の結晶粒子の微細
化を図り品質を向上させることができる鋼管の熱処理方
法を提供することを目的とするものである。
鋼材の強度が急激に低下する第１の温度まで所定の電力
密度で加熱した後、第１の温度まで加熱したときの電力
密度より大きい電力密度でＡｃ３変態点を超える第２の
温度まで加熱することによって、金属の結晶粒子の微細
化を図り品質を向上させることができる鋼管の熱処理方
法を提供することを目的とするものである。
以下、この発明の一実施例を従来の方法と比較しながら
説明する。
説明する。
第２図は従来の大径管の誘導加熱による焼入工程をコイ
ル構成図として図示したものである。
ル構成図として図示したものである。
まづ、コイル１で室温から７５０℃まで加熱し、次いで
コイル２で最終加熱温度の９５０℃まで加熱するものと
する。
コイル２で最終加熱温度の９５０℃まで加熱するものと
する。
なお加熱電源周波数は一般には５０または６０Ｈｚが多
い。
い。
この場合、鋼管３のサイズは１０１６ｍｍφＸ１２．７
ｍｍ厚さとし、根管はＣ：０２０％、Ｍｎ：０．７５％
程度の炭素鋼管とすると、加熱速度が２〜ｂ Ａｃ３点は８６０〜８７０℃程度となる。
ｍｍ厚さとし、根管はＣ：０２０％、Ｍｎ：０．７５％
程度の炭素鋼管とすると、加熱速度が２〜ｂ Ａｃ３点は８６０〜８７０℃程度となる。
そして加熱に必要な電力は、加熱コイル１，２の効率等
を除き、鋼管３の加熱に必要な電力と、輻射による損失
分に相当する電力とを加えたものをＰｗｌ及びＰ ｗ２
（ＫＷ ）とすると、鋼管３の移送速度が６ｍｍ／ｓｅ
ｃの時、コイル１とコイル２の電力はそれぞれ１０９２
にＷ、８５３にＷとなり、Ａｃ３点を相当するコイル２
の平均加熱速度は２．２℃／ｓｅｅとなる。
を除き、鋼管３の加熱に必要な電力と、輻射による損失
分に相当する電力とを加えたものをＰｗｌ及びＰ ｗ２
（ＫＷ ）とすると、鋼管３の移送速度が６ｍｍ／ｓｅ
ｃの時、コイル１とコイル２の電力はそれぞれ１０９２
にＷ、８５３にＷとなり、Ａｃ３点を相当するコイル２
の平均加熱速度は２．２℃／ｓｅｅとなる。
なお、鋼材の強度が急激に低下する第１の温度までの加
熱を担当するコイル１の平均加熱速度ＵＨは２．００／
ｓｅｃ である。
熱を担当するコイル１の平均加熱速度ＵＨは２．００／
ｓｅｃ である。
ただし、図示のようにコイル長さは８００ｍｍ、コイル
間の間隙は１２００ｍｍとする。
間の間隙は１２００ｍｍとする。
なお、４は鋼管３を支持するローラである。
また、第３図は鋼管３のサイズ、材質、移送速度は第２
図のものと同様として、この発明の思想に基いてコイル
構成を行った焼入工程である。
図のものと同様として、この発明の思想に基いてコイル
構成を行った焼入工程である。
この構成ではコイル１が室温から４５０ ’Ｃまでを、
コイル５が７５０℃までをそれぞれ加熱範囲としており
、コイル２がＡ ｃ ３点を含んで最終加熱温度の９５
０℃までの加熱を担当することになる。
コイル５が７５０℃までをそれぞれ加熱範囲としており
、コイル２がＡ ｃ ３点を含んで最終加熱温度の９５
０℃までの加熱を担当することになる。
この場合は、コイル２の役割は、第２図におけるコイル
２の役割と同様である。
２の役割と同様である。
したがって、Ａ ｃ Ｂ 点を通過する加熱速度は２．
２℃／ｓｅｅと、これも第２図と同様であるが、前段に
おいて、鋼材の強度が急激に低下する第１の温度までの
加熱速度ＵＨは第２図での２．０℃／ ｓｅｅに対して
１．０℃／ ｓｅｃであって１／２となる。
２℃／ｓｅｅと、これも第２図と同様であるが、前段に
おいて、鋼材の強度が急激に低下する第１の温度までの
加熱速度ＵＨは第２図での２．０℃／ ｓｅｅに対して
１．０℃／ ｓｅｃであって１／２となる。
したがって、鋼管３の内外の温度分布も、もちろん各加
熱コイル１，２゜５間の放熱ゾーンにおける均熱作用等
も考慮する必要があるが、大ざっばに云って約１／２に
改善されることになる。
熱コイル１，２゜５間の放熱ゾーンにおける均熱作用等
も考慮する必要があるが、大ざっばに云って約１／２に
改善されることになる。
さらに、第４図はこの発明の一実施例で３台の加熱コイ
ルＬ２，５からなる焼入工程であるが、鋼材の強度が急
激に低下する第１の温度からＡｃ３変態点を超える最終
加熱温度の第２の温度までを担当するコイル２の長さを
４００１ｎｒＩｌとした場合である。
ルＬ２，５からなる焼入工程であるが、鋼材の強度が急
激に低下する第１の温度からＡｃ３変態点を超える最終
加熱温度の第２の温度までを担当するコイル２の長さを
４００１ｎｒＩｌとした場合である。
この場合は、Ａ ｃ ３点を通過する加熱速度ＵＨは４
．３℃／ ｓｅｅと早くなる。
．３℃／ ｓｅｅと早くなる。
したがって、焼入後の材料の結晶粒度が第２図の場合に
くらべて細かくなり、機械的特性が改善されるという特
長を有する。
くらべて細かくなり、機械的特性が改善されるという特
長を有する。
なお第２図〜第４図において矢印６は鋼管３の移送方向
を示す。
を示す。
上記の３つの実施例（第２図〜第４図）について、平均
加熱速度ＵＨ１加熱コイルの電力密度Ｐｄ、第２図の場
合を１００とした管内外の温度差等を第１表に示す。
加熱速度ＵＨ１加熱コイルの電力密度Ｐｄ、第２図の場
合を１００とした管内外の温度差等を第１表に示す。
ただし、第１表は鋼管の移送速度は６ ｙｎｍ／ ｓｅ
ｅ ｓ鋼管サイズは１０１６φｘ１２．７ｔ、加熱コイ
ルの長さ８００ｍｍ（第４図におけるコイル２は４００
ｍｍ）、各コイル間隔は１２００１ｍ、加熱電源の周波
数は６０〜１８０Ｈ２、材質はＡｌ５１１０２０相当品
の条件とした場合である。
ｅ ｓ鋼管サイズは１０１６φｘ１２．７ｔ、加熱コイ
ルの長さ８００ｍｍ（第４図におけるコイル２は４００
ｍｍ）、各コイル間隔は１２００１ｍ、加熱電源の周波
数は６０〜１８０Ｈ２、材質はＡｌ５１１０２０相当品
の条件とした場合である。
第１表かられかるように、従来の方法である第２図の工
程では第１の温度から最終加熱温度の第２の温度までを
担当する加熱コイル２の電力密度が比較的低いが、この
発明の実施例を示す第３図及び第４図についてはその値
が比較的高いのが特長である。
程では第１の温度から最終加熱温度の第２の温度までを
担当する加熱コイル２の電力密度が比較的低いが、この
発明の実施例を示す第３図及び第４図についてはその値
が比較的高いのが特長である。
第５図は鋼管３の長手方向の位置りと、この位置りの各
点における鋼管３の温度Ｔを示すものである。
点における鋼管３の温度Ｔを示すものである。
７は第２図に示す従来の方法で、第１の温度点８までを
コイル１で加熱し、第２の温度点９までをコイル２で加
熱することを示して（、・る。
コイル１で加熱し、第２の温度点９までをコイル２で加
熱することを示して（、・る。
１０は第８図の方法で、コイル１，５によって第１の温
度点８まで、さらにコイル２によって第２の温度点９で
加熱する。
度点８まで、さらにコイル２によって第２の温度点９で
加熱する。
１１はこの発明の他の実施例である第４図の方法であっ
て、第１の温度点８までは第３図の方法と同様にコイル
１，５で加熱し電力密度を低下させることによって、第
１の温度点８までの加熱域を比較的長くして、鋼管３の
内外温度差を小さくする。
て、第１の温度点８までは第３図の方法と同様にコイル
１，５で加熱し電力密度を低下させることによって、第
１の温度点８までの加熱域を比較的長くして、鋼管３の
内外温度差を小さくする。
さらに、第１の温度点８まで加熱したときの電力密度よ
り大きい電力密度でコイル２によって第２の温度点１２
まで加熱する。
り大きい電力密度でコイル２によって第２の温度点１２
まで加熱する。
１３は第２図及び第３図の方法によるときの鋼管３の自
重による変形域、１４は第４図の方法によるときの鋼管
３の自重による変形域であって、従来のものに比較して
領域が狭（なっている。
重による変形域、１４は第４図の方法によるときの鋼管
３の自重による変形域であって、従来のものに比較して
領域が狭（なっている。
この発明によると、鋼材の強度が急激に低下する第１の
温度まで所定の電力密度で加熱した後、第１の温度まで
加熱したときの電力密度より大きい電力密度でＡｃ諜態
点を超える第２の温度まで加熱することによって、第１
の温度までは低い電力密度で比較的長い時間加熱して鋼
管の内外の温度差を小さくし、第１の温度から第２の温
度までは高い電力密度で短時間に加熱してＡ、ｃ３変態
点を超える加熱速度を早め結晶粒子の微細化を図ること
ができる。
温度まで所定の電力密度で加熱した後、第１の温度まで
加熱したときの電力密度より大きい電力密度でＡｃ諜態
点を超える第２の温度まで加熱することによって、第１
の温度までは低い電力密度で比較的長い時間加熱して鋼
管の内外の温度差を小さくし、第１の温度から第２の温
度までは高い電力密度で短時間に加熱してＡ、ｃ３変態
点を超える加熱速度を早め結晶粒子の微細化を図ること
ができる。
従って鋼管の誘導加熱後の品質を大巾に改善することが
できる。
できる。
第１図は誘導加熱をｙＦＩＪ用した鋼管の焼入を行う熱
処理装置の構成図、第２図は従来の熱処理装置を示す構
成図、第３図はこの発明の一実施例を示す構成図、第４
図はこの発明の他の実施例を示す構成図、第５図は第２
図〜第４図において、鋼管の長手方向の位置りと、鋼管
の各位置の温度ｔとの関係を示す昇温特性図である。 図において、３は鋼管、８は第１の温度点、９，１２は
第２の温度点である。 なお各図中同一符号は夫々間−又は相当部分を示す。
処理装置の構成図、第２図は従来の熱処理装置を示す構
成図、第３図はこの発明の一実施例を示す構成図、第４
図はこの発明の他の実施例を示す構成図、第５図は第２
図〜第４図において、鋼管の長手方向の位置りと、鋼管
の各位置の温度ｔとの関係を示す昇温特性図である。 図において、３は鋼管、８は第１の温度点、９，１２は
第２の温度点である。 なお各図中同一符号は夫々間−又は相当部分を示す。
Claims (1)
- １ 鋼管を長手方向に移送しながら誘導加熱によって順
次所定の温度まで加熱し、焼入れを行う鋼管の熱処理方
法において、鋼材の強度が急激に低下する６００℃〜８
００℃まで所定の電力密度で加熱した後、上記電力密度
より大きい電力密度でＡＣ３変態点を超える８６０℃〜
８７０℃まで加熱することを特徴とする鋼管の熱処理方
法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1720578A JPS5844131B2 (ja) | 1978-02-16 | 1978-02-16 | 鋼管の熱処理方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1720578A JPS5844131B2 (ja) | 1978-02-16 | 1978-02-16 | 鋼管の熱処理方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS54110113A JPS54110113A (en) | 1979-08-29 |
| JPS5844131B2 true JPS5844131B2 (ja) | 1983-10-01 |
Family
ID=11937425
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1720578A Expired JPS5844131B2 (ja) | 1978-02-16 | 1978-02-16 | 鋼管の熱処理方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5844131B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US10947723B2 (en) * | 2015-11-11 | 2021-03-16 | Knauf Gips Kg | Multilayered layered body comprising a thermal insulation body |
-
1978
- 1978-02-16 JP JP1720578A patent/JPS5844131B2/ja not_active Expired
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS54110113A (en) | 1979-08-29 |
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