JPS60125327A - 管材の回転焼入方法 - 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、管材の回転焼入方法に係り、特に、！ 鋼管を浸漬焼入れする際に用いるのに好適な、高温状態
の管材を、その軸心まわりに回転させながら冷却液と接
触させて急冷し、焼入れを行う管材の回転焼入方法の改
良に関する。

鋼管を高張力、高靭性化するべく、他の鋼材製品と同様
に、焼入れや焼戻しの処理が取られることがある。鋼管
の焼入れ方法としては、高温状態の鋼管を水槽内に浸漬
して、内外面に焼入れを行う方法、鋼管の外面に冷却水
を噴射して外面を焼入れする方法、鋼管の内面に冷却水
を注入して内面を焼入れする方法等があるが、いずれの
方法においても、被焼入れ材が停止しているか、又は搬
送に伴った動きをしているのみであると、冷却水と被焼
入れ材の心出し精度の不良に起因した不均一冷却が光生
し、この結果、！ＩＩＩ管の曲りや真円度の悪化等の焼
入れ後の寸法不良をきたすという問題点があった。

このような問題点を解消するべく、例えば特開昭５８−
８７２２６において、鋼管に焼入れ処理を施すに際して
、鋼管を毎分３０〜１５０回転位の速度で回転すること
によって、鋼管円周方向の偏冷却を小さくすることが提
案されている。

この特開昭５８−８７２２６に提案されているような、
回転焼入れによれば、焼入れ後の寸法不良を軽減するこ
とが可能となるものであるが、特開昭５８−８７２２６
に提案された回転速度節回では、鋼管の支持位置や鋼管
サイズによっては、充分な効果が上げられない場合があ
った。

又出願人は既に、加熱状態にある管材を冷却流体の噴射
下で冷却する管材の冷却方法において、管材を押えロー
ルによって駆動ロール上に保持すると共に、駆動ロール
の駆動によって６０回回転弁以上の回転速度で回転させ
つつ、管材に平行配置した冷却ノズル群から噴射する冷
却流体によって冷却することを特徴とする管材の冷却方
法を提案しているが、この冷却方法は、焼入れ、焼戻し
のいずれにも属さない、いわゆる焼ならしに好適なもの
であり、これをそのまま焼入れに用いた場合には、やは
り充分な効果を得られない場合があった。

本発明は、前記従来の問題点を解消するべくなされたも
ので、管材の支持位置即ち管端オーバーハング量やサイ
ズに拘わらず、確実に冷却液と管材の心出し精度の不良
に起因する不均一冷却を防止することができ、従って、
焼入れ時の寸法変化を著しく低減することができる管材
の回転焼入方法を提供することを目的とする。

本発明は、高温状態の管材を、その軸心まわりに回転さ
せながら冷却液と接触させて急冷し、焼入れをＩテう管
材の回転焼入方法において、焼入れ時の管材の回転速度
を、周速で１１／′秒以上とすることにより、前記目的
を達成したものである。

本発明によれば、焼入れ時の管材の回転速度を、周速で
１　ｔａ　ｙ″秒以上としたので、冷却水と被焼入れ材
の心出し精度の不良に拘わらず、はぼ均一な冷却条件を
得ることができ、従って、管材の支持位置やサイズに拘
わらず、焼入れ時の寸法変化を著しく低減することがで
きる。

以下、本発明の詳細な説明する。

発明者が、水槽内浸漬・内面軸流方法による鋼管の回転
焼入れに際して、その軸心まわりの回転速度（鋼管外表
面の周速）と、第１図に示す如く、鋼管１０の両管端部
と最大曲り部との距離で表されるいわゆる大曲りＡとの
関係を調査したところ、第２図及び第３図に示すような
結果が得られた。

第２図は、直径１３９．７ｎ、肉厚７．７２＋ｍの鋼管
の場合、第３図は、直径６０．３ｉｍ、肉厚４゜８３ｎ
の鋼管の場合である。第２図及び第３図から明らかな如
く、いずれのサイズにおいても、回転速度を増す程、大
曲り量Ａは減少しており、この傾向は、断面２次モーメ
ントが小さい直径６０゜３鰭の鋼管の方が顕著である。

第２図及び第３図から、特に小さいサイズの鋼管におけ
る大曲りを小さく押えるためには、鋼管の回転速度を、
周速で１１／′秒以上とする必要があることが分る。

又、前記直径１３９．７龍の鋼管について、第４図に示
す如く、大サドルゲージによる管端部の曲り量を測定し
たところ、第５図及び第６図に示すような結果が得られ
た。第５図は、内面ノズルが設けられた先端側、第６図
は反対の後端側の測定結果を示すものである。更に、前
記６０．３ｎの鋼管について、同様の測定を行った結果
を、第７図（先端側）、及び第８図（後端側）に示す。

第５図乃至第８図から明らかな如く、水槽内浸漬・内面
軸流方法による焼入れにおいて、内面の不均一冷却の発
生しゃすい後端側（反内面ノズル側）の管端部りは、回
転速度を増すことによって大幅に改善されている。これ
に対して、先端側（内面ノズル側）は、管内面空気の影
響が少なく、管端部の鋼管支持位置からのオーバーハン
グ量が少ないことから、管端部り最が小さくなっている
。第５図乃至第８図から、管端オーバーハング量が大き
い後端側においても、管端部り量を低く押えるためには
、鋼管の回転速度を、周速でＩｍ／秒以上とする必要が
あることが分る。

更に、発明者が、前記直径６０．３ｍｍの鋼管について
、回転速度と真円度の関係を調査したところ、第９図に
示すような結果が得られた。図から明らかな如り、鋼管
に回転を与えなかった場合には、鋼管の真円度が、ピン
チロール接触部で３〜５％、非接触部で１．５〜２％と
極めて悪いのに対し、回転を与えることにより真円度が
著しく向上し、周速１−７秒の場合には、平均０．２〜
０゜３％まで向上することが分る。

なお、特開昭５８−８７２２６で提案された適切な鋼管
回転数範囲３０〜１５０　ｒｐｇ＋は、外径６０．３ｎ
の鋼管の場合には、周速的０．１〜０゜５ｍ＋／秒とな
り、特に小サイズ鋼管の大曲り饋、後端側の管端部り量
に関して、充分な効果が得られないことが明らかである
。

本発明は、上記のような知見に基づいてなされたもので
ある。

本発明は、例えば、第１−０図に示すような浸漬焼入れ
装置によって実施される。この浸漬焼入れ装置においで
、高温状態に加熱された鋼管１０は、Ｖ字型の搬送ロー
ラ１２により、搬送ライン上を長手方向く紙面に垂直な
方向）に搬送されてきて、浸漬焼入れ装置２０の側方で
停止する。該浸漬焼入れ装置２０と搬送ライン１２の間
には、跳出しアーム１４及び搬入スキッド１６が設けら
れており、搬送ローラ１２上の１１０は、跳出しアーム
１４で搬入スキット１６上へすくい出され、この上を転
勤して浸漬焼入れ装［２０の回転駆動ローラ２２上へ載
置される。

浸漬焼入れ装置２０の鋼管保持装置２１は、１組の互い
に近接した回転駆動ローラ２２と、１組の互いに近接し
た押えローラ２４と、前記回転駆動ローラ２２の駆動装
置（図示省略）と、押えローラ２４を押圧駆動するシリ
ンダ装置１２６とを有する。前記回転駆動ローラ２２は
、傾転装置２７の下アーム２８の先端に軸支され、前記
駆動装置により、所定の周期で、正転、停止、逆転動作
を繰返して、鋼管１０の焼入れ時の回転速度を周速で１
ｇ＋／秒以上とする。前記押えローラ２４は、シリンダ
装置２６のピストンロッド２６Ａの先端に回転自在に軸
支されている。前記シリンダ装置２６は、傾転装置２７
の上アーム３０の先端に固着されており、傾転装置２７
の上下のアーム２８．３０は、回転軸３２に固着されて
いる。この回転軸３２は、架台３４に軸支され、且つ、
水槽３６外に設けた電動ＩＪ（図示省略）により、所定
の角度範囲で可逆回転（往復回転）されるようになって
いる。又、前記下アーム２８には、跳出しアーム３８が
取付けられている。このような鋼管保持装置２１及び傾
転装［２７は、鋼管１０の長子方向に沿って適当な間隔
で複数個設けられている。

前記鋼管保持装置２１及び傾転装置２７の下方には水槽
３６が配置されており、この水槽３６内には、略Ｕ字型
の鋼管受取り部を備えた受けアーム４０が所定の角度範
囲で回動するように軸支されている。又、下半部全体が
水槽３６の水中に漬り、その上部のみが水面３６Ａから
斜め上方へ突出した循環式のコンベヤ装［４１が設けら
れている。このコンベヤ装置４１においては、例えば両
端のスプロケット４２にチェーン４３が巻掛けされると
共に、該チェーン４３の外面に、所定間隔で鋼管受取り
フック４４が複数個取付けられている。チェーン４３は
、前記スプロケツ］・４２の回転により矢印Ｃ方向に回
動しており、コンベヤ装置４１の上端付近には、焼入れ
の終った帽１０の空中搬送装置（図示省略）が設けられ
ている。

前記量はアーム４０とコンベヤ装置４１の間には、受は
アーム４０から排出された鋼管１０を転勤させてコンベ
ヤ装置４１に渡すための水中スキッド４６が設けられて
いる。前記傾転装置２７の下アーム２８に軸支された回
転駆動ローラ２２は、搬入スキッド１６を転勤してきた
鋼管１０を受取った時は図示の空中位置にあり、この位
置から、回転軸３２の回転により、該回転軸３２を中心
として矢印Ｂ方向に回動して水中に漬り、受はアーム４
０の上限位置付近で停止し、回転軸３２の正逆回転によ
り、この間を往復するようになっている。

以下、前記８！漬焼入れ装置！２０による鋼管１０の焼
入れ動作を説明する。上記の如く、搬入スキッド１６上
を転勤してきた鋼管１０が、′１組の回転駆動ローラ２
２の間に担持されると、シリンダ装置２６によって押え
ローラ２４が上方から鋼管１０を押付け、これらのロー
ラ２２．２４により、鋼管１０をある押圧力（通常１０
０ｋｇ程度）で挾み付ける。次いで、回転駆動ローラ２
２の軸心まわりの回転により、鋼管１０が、その軸心ま
わりに回転する。この回転速度は、本発明により、周速
で１１／秒以上どなるように設定されている。

次いで回転軸３２が回転し、鋼管１０は自身の軸心まわ
りに回転しながら、上下アーム２８．３０と共に、回転
軸３２のまわりを回動し、水槽３６内の冷却水に浸漬さ
れる。鋼管１０が水中に浸ると同時に高圧水噴射ノズル
（図示省略）から冷却水が鋼管１０の内面に向かって噴
射されると共に、外面ヘッダ４８から鋼管１０の外面に
向けて水が噴射される。このｗＩ管１０が水中に漬って
焼入れされた時には、水中における押えローラ２４の押
圧力は、空中の時よりも強く、例えば５００ｋｇ程度と
なるようにされる。回転駆動ローラ２２が受けアーム４
０の近傍に到達すると、押えローラ２４が上昇して押圧
力が解除され、下アーム２８に設けられた跳出しアーム
３８が作動して、回転駆動ローラ２２上の鋼管１０を下
方から蹴り出して、受はアーム４０の凹部に受け渡す。

鋼管１０を受けアーム４０へ渡した後、回転軸３２は逆
回転し、上下アーム２８．３０は元の鋼管受取り位置に
戻る。その後、受はアーム４０が図の破線位置まで回転
し、これによって鋼管１０は自重で水中スキッド４６上
へ落ち、この上を転勤して、コンベヤ装置４１の鋼管受
取りフック４４に受取られる。

その後置はアーム４０は、元の上限位置へ戻り、コンベ
ヤ装置４１に保持された焼入れ済み鋼管は、該コンベヤ
装置４１の上端から水槽３６内へ搬出される。

このような浸漬焼入れ装置２０を用いた場合には、Ｗ４
管１０の長手方向の複数個所を、各個所上下２組４個の
ローラで挾み付けて保持したまま。

回転状−態で空中から水中へ投入し、しかも、鋼管保持
装置１２１から受けアーム４０．水中スキッド４６、コ
ンベヤ装置４１へと、それぞれ至近位置で綱ｌ１１０の
受け渡しを行うので、鋼管が水中の高い位置から落下し
て傷が付くことがない。

なお、本発明が適用される鋼管の浸漬焼入れ装置は、前
記実施例に限定されず、他の方式の浸漬焼入れ装置を用
いることも可能である。

又、前記説明においては、本発明が、水槽内浸漬・内面
軸流方法による焼入れを例にとって説明されていたが、
本発明の適用範囲はこれに限定されず、外面焼入れや内
面焼入れ等、他の方法による回転焼入れにも同様に適用
できることは明らかである。

以上説明した通り、本発明によれば、管材の支持位置即
ち管端オーバーハング量やサイズに拘わらず、略均−な
冷却条件を得ることができ、従って、焼入れ時の寸法変
化を著しく少なくすることができるという優れた効果を
有する。

発明者の実験によると、従来、冷却時間を短縮すること
ができないと考えられていた、直径６０．３關の１４筐
のサイクルタイムを、大幅に短縮することができた。

【図面の簡単な説明】

第１図は、鋼管における大曲りの測定方法を示す斜視図
、第２図及び第３図は、本発明の詳細な説明するための
、鋼管の回転速度と大曲り量の関係の例を示す線図、第
４区は、鋼管における管端面り量の測定方法を示す斜視
図、第５図及び第６図は、本発明の詳細な説明するため
の、直径１３９．７陥の鋼管における、回転速度と先端
側及び後端側の管端面り量の関係の例を示す線図、第７
図及び第８図は、同じく、直径６０．３ｍｍの鋼管にお
ける、回転速度と先端側及び後端側の管端面り量の関係
の例を示す線図、第９図は、同じく、鋼管の回転速度と
真円度の関係の例を示す線図、第１０図は、本発明に係
る鋼管の回転焼入方法が適用される浸漬焼入れ装置の実
施例を示す断面図である。 １０・・・鋼管、　２ｏ・・・浸漬焼入れ装置、２１・
・・鋼管保持装置、２２・・・回転駆動ローラ、２４・
・・押えローラ、　２６・・・シリンタ装置、３６・・
・水槽。 代理人　高　矢　論 （ばか１名） １１１１図 第２図 回Ｈ４ｔ度（ｍ／５ｅｃｔ １３図 回転速度（ｍ／５ｅｃｌ 第４図 第７図 第８図 ｏ！１ｇ遼贋ｉｍ／５ｅｃｌ 第９図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）高温状態の管材を、その軸心まわりに回転させな
   がら冷却液と接触させて急冷し、焼入れを行う管材の回
   転焼入方法において、焼入れ時の管材の回転速度を、周
   速で１ｍ／秒以上とすることを特徴とする管材の回転焼
   入方法。