JPS5852426A - 金属管の焼入方法 - 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】 本発明は鋼管等金属管の焼入方法に関するもので、熱間
圧延後高温にある、または所定温度に再加熱した比較的
長尺の金属管を低温域での冷却停止（１ｎｔｅｒｒｕｐ
ｔｅｄ　Ｑｕｅｎｃｈ）も含む条件で焼入するにらたり
、金属管全体を均一にかつ短時間で冷却する方法を提供
するものである。

従来、金属管の焼入方法の代表的なものとしては、（１
）ラインパイプ材として用いられる大径鋼管のそれにお
いて採用されているが如きリングノズルによる外面焼入
、（２）金属管の端から管内面へ通水する内面焼入、（
３）金属管を水タンクに入れ、かつ端部に近接したノズ
ルよシ内面へ水を噴き込む方法（例えば特開昭５１−６
９４１５公報）などがある。

これらの場合、（１）においては、厚肉金属管で冷却速
度が十分得られないうえに高能率化を目指すと設備が長
くなり、かつ多量の冷却水が必要である。（２）におい
ては、冷却水量は（１）よりも少ないが厚肉金属管では
十分な冷却速度が得られず、また冷却速度は入側で速く
出側で遅くなるため長手方向で不均一冷却となり、長尺
物の焼入れは困難である。

（３）は上記（１）　、　（２）の欠点を緩和するもの
ではあるが、十分な解決とはなっていない。すなわち、
水タンク内に設けたノズルが金属管端部から離れている
ため、タンク内の水の抵抗によって金属管内で実現する
冷却水速度が不十分でらる；外面側は攪拌水中の浸漬冷
却となるが、管上部及び下部で熱伝達係数が異なるなど
円周方向不均一のため曲りがでやすい；内面噴流は出側
で水温上昇と圧力低下があり出側の冷却能力が劣下する
ため、例え−ば、焼入途中の所定温度で冷却停止し、水
素性欠陥の改善あるいは次工程の焼戻しにおける省エネ
ルギーを図る場合に均一温度停止が困難である；などの
問題点がある。

以上のように従来の焼入方法では冷却能力がそれほど大
きくとれば、かつ均一冷却も難しい。そして、このよう
な欠点は長尺厚肉金属管になるほど顕著になる。

本発明は、比較的長尺の金属管を均一にかつ短時間で焼
入する冷却方法を提供するものであるー。

すなわち本願に係る金属管の焼入方法は、はぼ水平に置
かれた（位置する）被焼入金属管上方から冷却水を層流
状態（以下ラミナーフローという）で当該管のほぼ全長
にわたり一斉に落下せしめると共に、肢管をその軸を中
心として所定の回転数で回転せしめることを特徴ｊ′：
する。以下本発明の詳細な説明する。

ラミナーフロー冷却はストリップ熱間圧延ラインにおけ
るランナウトテーブル上での冷却など板状の金属材料で
用いられている冷却技術であるが、板に使用した時は上
方から落下・衝突した冷却水が鋼返上面に滞留・流動し
、部厚い水膜を形成してしまう。ラミナーフローはこの
水膜が存在するため冷却水がもともと有する冷却能を発
揮するためにはとの水膜を貫通せねばならず、そのため
ラミナーフロ一本来の高冷却能力は十分発揮されている
とは云えない状態にある。

一方、ｔｌは水平に置かれた金属管上にラミナーフロー
冷却水を落した場合は第１図に示したごとく落下、衝突
後の冷却水は層流を維持しながら円筒面上をある角度沿
って流れ、排水される。従って排水性が板の場合よシ格
段に良く、従って、ラミナーフロー落下部まわりでは板
の場合に見られたような滞留・流動する水膜はない。す
なわち、ノズルから落下してきたラミナーフローは金属
管１１ 上へ直接衝突し、さらに円筒面上をスムーズに流れ、排
出される。また、スプレー冷却では冷却水は被冷却体と
衝突した後はとんど反射して飛散してしまい、水流の衝
突点以外は冷却が進行しないのに対し、ラミナーフロー
冷却では被冷却体と水流とが衝突した後も、水流は被冷
却体表層に沿って流れるため一定水量のもとての冷却能
はラミナーフローの方が著しく犬である。仁のため金属
管の焼入にラミナーフロー外面冷却を適用すると冷却能
力が極めて向上する。この現象は鋼管のような形状に対
して特異的に生じるものである。

ラミナーフロー冷却水を噴射するノズルは、略水平に置
かれた金属管の上方に位置し、管軸方向へ直線的に配列
される。噴射ノズルの断面は円管状のものでもあるいは
スリット状のものでも良く、いずれの場合も冷却水の金
属管面からの排水性が優れているため極めて強い冷却が
できる。

本発明で金属管のほぼ全長にわたりラミナー７０−を落
下せしめるのは、均一かつ短時間に焼入れを行うためで
あるが、はぼ全長にわたりというのは、管軸全長にわた
シきれ目なく連続してラミナーフローが形成されている
場合のみでなく、既に説明したごとく、管軸上に所定間
隔をおいて円筒状ノズルからのラミナーフローが衝突す
るような場合であっても本発明の目的を達成できるもの
を含むことを意味するものである。

上方から落下するラミナーフローのみでは鋼管の上半分
が強冷、下半分は空冷などの弱冷となるので円周方向に
均一な冷却を行うためには金属管をその軸を中心として
回転させる必要がある。このような上半分のみのラミナ
ーフロー冷却でも外面の平均冷却能力は浸漬、スプレー
などの他の冷却法よりも高い。また、金属管はその軸を
中心として所定の回転数で回転させるため水タンク浸漬
外面冷却などの従来法よりも周方向均一性がかえって改
善され、金属管の曲り、断面の不円などの熱的変形が格
段に少なくなる。

さらに、本発明はほぼ水平におかれた金属管の下半分の
冷却を積極的に行われぬ場合のみに限定されるものでは
ない。金属管の下半分をスプレーなどの他の方法で水冷
しても良く、かような併用冷却によって一層の強冷却か
えられる。この場合は、曲り、不円のような冷却ひずみ
を防止しうる管回転数は上半分ラミナーフロー冷却のみ
よシも少なくてすむことは云うまでもない。

本発明を比較的長尺の金属管を焼入する場合に適用する
には前記の如く金属管のほぼ全長にわたって同時−斉に
冷却するとともに、金属管内面には一方の端から高速の
冷却水噴流を投入することが合理的である。この時、内
面噴流は管内を流れるにつれ次第に水温が上昇し、かつ
圧力が低下する。従って、長尺細径厚肉サイズになるほ
ど内面噴流の投入側端と排出側端で冷却能力に大きな差
を生じる。

金属管の外面冷却にラミナーフロー冷却を適用し、金属
管の長手方向につき流量分布を適度に調整すると、内面
噴流で形成された長手方向の冷却不均一性を相殺する操
作が比較的容易に行々われる。これは、ラミナーフロー
の冷却能力が前述のごとく高いこと及び最大・最小流量
比が大きいことなど制御性に優れていることによる。こ
のように、金属管外面の冷却にラミナーフロー冷却を適
用し、管を回転させつつ全長にわたってほぼ同時−斉に
冷却させる焼入方法は、長尺金属管を均一にかつ短時間
に焼入するのに適合した方法である。

次に、本発明の一実施例を図面に基づいて説明する。第
１図において被焼入れ鋼管１を回転支持ロール５により
ほぼ水平に位置させるとともにその軸を中心とする回転
を加える。ラミナーフロー噴流水４は冷却ヘッダー２を
へてノズル６から噴射される。鋼管の頂上Ａに落下した
ラミナー７０−水は、鋼管断面の左右方向へ分流し、鋼
管面上に沿って流れた後側部Ｂから排水される。このよ
うな鋼管外面の冷却を実施した結果の例を従来の焼入方
法による結果と共に表−１に示す。なお、表−１におけ
る実施条件は次のとおりである。

鋼管の寸法　：　２４４．５φｘ　１３．５　ｔ　ｘ　
１０，０００ｔｗ（表−１のＢ、Ｃ，Ｄにおいて共通） 浸漬冷却　：攪拌なし 内面通水冷却：噴流速　６ｍ鷹 スプレー外面冷却：パイプ衝突水量：６００ｚ／ｓ＊・
町全周均−噴射、パイプ回転なし 分は空冷 表　　　−１ 表−１の実施例の冷却効果から明らかなように、本発明
による金属管焼入方法によれば極めて優れた冷却能力か
えられ、短時間高能率な焼入ができるほか鋼管の適正回
転によって均一な冷却が可能となり、冷却ひずみも極め
て小さくなるという優れた効果が得られている。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の一実施例の説明図である。 １・・・鋼管、２・・・冷却へラダー、６・・・ノズル
、４・・・ラミナーフロー噴流水、５・・・回転支持ロ
ール。 代理人　弁理士　　佐　藤　正　年

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. はぼ水平に置かれた被焼入金属管の上方から冷却水を層
   流状態で当該管のほぼ全長にわたり一斉に落下せしめる
   と共に、鎖管をその軸を中心として所定の回転数で回転
   せしめることを特徴とする金属管の焼入方法。