JPS6024324A - 異なる肉厚を有する金属条材の熱処理装置 - 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】 本発明は異なる肉厚を有する金属条材のうち特に大形で
肉厚差の大きいものを効率よく然も均質に熱処理するた
めの装置に関するものである。

近時、海洋開発などに使用されている金属製の構造物は
、それ自体が大型である上にそれが設置される周囲の自
然環境が厳しいため、風浪などによって破壊されること
がままある。

従来、このような破壊を防止するためには上記構造物の
強度の増大を図ることが必要であるとの観点から、高張
力厚肉の鋼材が構造材として使用されているが、なお前
記構造物の潜没等の事故が発生しているのは上記構造材
の低温靭性や溶接性などに問題点があるからと考えられ
ている。

従って、強度が充分で且つ靭性の優れた構造物を建設す
るには、ある程度構造乃至は形状を整えた状態の構造材
を調質することによって靭性の増大を図り、またこの構
造材における強度節の接続も欠点が顕在化しゃすい溶接
を避けてネジ継手にすることが望ましい。この点をｆｉ
ｉ　ａ　４’）ｒに鋼管を用いた場合についてみると、
該鋼管の端部にネジ絹；手のための厚肉部を形成し、ま
たこの肉厚の異なる鋼管の靭性を増大させるには、その
材料全体に均質な熱処理を施さなければならないことと
なる。

ところが、上記のような鋼管は構造材として用いるため
、全体の肉厚が大きい上にネジ継手に形成される管端部
が他の部分の、例えば３倍程度の肉厚に形成されるので
肉厚差も大きく、然も、全体の形状は直径が５０ｃｍ程
度から数ｍにも及び、更には長さが少なくとも１２ｍ以
上もあり重量が少なくとも７，８トン以上あるため、従
来公知の一般的な熱処理方法や装置によっては上記のよ
うな鋼管に効率よく均一に熱処理を施すことは事実上不
可能である。

本発明の発明者はさきに上記のような大形で全体の肉厚
が大きい上に端部に形成される厚肉部がさらに大きな肉
厚差で厚肉に形成されている鋼管のような金属条材に効
率よく且つ均質な熱処理を施すための方法として、両端
側が定常部より大きな肉厚に形成された異なる肉厚を有
する金属条材を垂直乃至は水平な向きで定置すると共に
、その肉厚の異なる部分の始端側にそれぞれ環状の誘導
子を配置し、該誘導子を前記条材の長手方向に移動させ
ることにより前記条材を連続的に加熱しつつ、加熱され
た部分に連続的に冷却水を供給する熱処理に於て、前記
条材の一方の厚肉部は厚肉用誘導子により該厚肉郡全体
を包囲した状態で所定温度になるまで加熱し、この後前
記誘導子に加熱された部分の放射対流損失分の補填をす
る電力を供給して該誘導子をその後端側か定常部との境
界部乃至はその近傍に至るまで移動させながらこの移動
と同期して上記加熱された部分に連続的に冷却水を供給
することにより前記厚肉部に対する熱処理を施し、この
処理に連続して該厚肉部に続く定常部の始端側に配置し
た定常部用誘導子に電力を供給して定常部の加熱を始め
ると共に該誘導子を定常部の他端側へ向は移動させなが
ら該移動と同期して該誘導子により加熱された部分に連
続的に冷却水を供給すること↓こよって定常部を連続的
に熱処理する一方、前記定常部の熱処理途中にある前記
誘導子がそこから定常部に終端に到達するのに要する時
間と他の厚肉郡全体を厚肉部用誘導子により所定温度ま
で加熱するのに要する時間とが一致するように、前記厚
肉用誘導子に電力を供給して該厚肉部に加熱を開始し、
前記定常部用誘導子が定常部の終端部乃至はその近傍に
到達したら該定常部用誘導子への給電を停止すると共に
前記厚肉部用誘導子にそれにより加熱された部分の放射
対流損失分を補填するに足りる電力を供給しつつ該誘導
子を定常部の境界側から他端側へ移動させつつこの移動
と同期して該誘導子により加熱された部分に連続的に冷
却水を供給する熱処理方法を発明している。

本発明は上記の熱処理方法を有効に実施することのでき
る装置を提供することを目的としてなされたもので、そ
の構成は、熱処理を施すべき異なる肉厚を有する金属条
材の両端部を支持する装置と、前記金属条材の厚肉部を
略包囲すると共に厚味方向に一部又は全部切欠いた欠所
を有する環状又は略環状の誘導子から成り前記金属条材
の長手方向に移動可能で前記厚肉部を加熱した直後にそ
の加熱された部分を冷却する冷却装置を一体に具えた厚
肉部用誘導子と、前記金属条材の定常部を包囲すると共
に前記厚肉部用誘導子の中に重合するか又はその中を通
過できる環状の誘導子から成り前記金属条材の長手方向
に移動可能で前記厚内部用誘導子と同様の冷却装置を一
体に具えた定常部用誘導子とから成ることを特徴とする
ものである。

次に本発明の実施例を図に拠り説明する。

■は両端部にネジ継手を形成するため、この部を厚肉部
１ａ、ｌｂに形成した構造材としての熱処理すべき鋼管
で、１ｃは前記両厚肉部間の定常部である。

而して、上記鋼管１には、例えば呼び径が５００胴、全
長１２ｍ、定常部１ｃの肉厚が２５　ｎｕｎ、両端の厚
肉部１ａ、ｌｂの肉厚が７５　ｎｎｎで、該厚肉部の長
さが７００ｍＩｎに形成されたものなどがあるが、本発
明が適用できる金属条材は上記鋼管に限られない。

Ｆは機枠、２は前記機枠Ｆの下部に設けた管端部支持部
材、３は同じく上部に設けた管端部支持部材で、支持部
材２は管１の下端部を、支持部材３は管の上端部を、該
管１が垂直になるようにセンタリングして、それぞれ支
持するようになっている。４は支持部材２を回転自在に
取付けた取付部材で、支持部材２の取付杆５の下端には
歯車６を定着し、この歯車６と、機枠Ｆの下部に配した
駆動源７の回転軸の先端に設けた歯車８とを噛合させ、
駆動源７を駆動すれば、支持部材２が管１を支持した状
態で該管１と一体に回転するようになっている。９は支
持部材３の取付杆、１０は機枠Ｆの上部に装着し、前記
取付杆９を回転自在且つ上下動自在に支持する取付部材
、１１は該取イ」部材１０上に配したウオーム歯車で、
この歯車１１と、機枠Ｆの上部に配した駆動源１２によ
り駆動されるウオーム１３とを噛合させ、駆動源１２を
駆動すれば、支持部材３が取付杆９と一体に上下動する
ようになっている。また、１４は取（＝Ｊ部材ＩＯと支
持部材３との間に介在させた発条で、管１の熱処理時に
該管１の伸縮に対応させるためのものであって、以上２
乃至１４により管Ｉの両端を支持する装置を構成する。

２１は管１の厚肉部］、ａ、ｌｂを熱処理するための厚
肉部用誘導子で、半円形状の囲焼誘導子の形状をなす誘
導子２１ａ、２１ａから成り、リード部側を変圧器２２
．２２に定着し、他側は適宜幅広（Ｅ隔して、全体が欠
所２３を有する略環状をなし、管１の厚肉部１ａ又は１
ｂを包囲できるようにしである。２４は変圧器２２、２
２を前後、左右に移動可能に取付けた移動台で、機枠Ｆ
の一側に設けた案内レール２５に関連させると共に機枠
Ｆの上部に配設したウィンチ２６のワイヤ２７の先端部
を定着し、駆動源２８を駆動すれば、ウィンチが駆動さ
オして厚肉部用誘導子２１と一体に上下動できるように
なっている。また、２９，２９．３０　、３０は変圧器
２２．２２に数句け、管１と誘導子２１ａ。

２１ａとのクリアランスを調整するための駆動源、３１
は誘導子２１ａ、　２１ａに一体に設けた冷却水ジャケ
ラ１〜．３２は該冷却水ジャケラ１へ３１に冷却水を供
給するホースである。

４１は管ｌの通常部１ｃを熱処理するための環状の定常
部用誘導子で、リード部側を変圧器４２に定着しである
。４３は変圧器４２を前後、左右に移動可能に取付けた
移動台で、前記移動台２４と同様に機枠Ｆの一側に設け
た案内レール４４に関連させると共に機枠Ｆの上部に配
設したウィンチ４５のワイヤ４６の先端部を定着し、駆
動源４７を駆動すれば、ウィンチ４５が駆動されて、定
常部用誘導子４１と一体に上下動できるようになってい
る。また、４８　、４９は変圧器４２に取付け、管１と
誘導子４１とのクリアランスを調整するための駆動源、
５０．５１は誘導子４１に一体に設けた冷却水ジャケラ
１−１５２．５３は該冷却水ジャケラ１−５０，５１に
冷却水を供給するホースである。

尚、厚肉部用誘導子２１と定常部用誘導子４１との関係
は、定常部用誘導子４１の環状部分が厚肉部用誘導子２
１の環状部分の中に遊挿でき、誘導子４１のリード部側
が誘導子２１の欠所２３を通過できるように、換言すれ
ば、両誘導子が相反する方向に〜すれ違って自由に移動
できるようになっている。

以上により本発明の一例の装置が構成されるのであるが
、この装置を用いて管１を熱処理する方法について説明
すれば、次の通りである。

第４図は厚肉部用誘導子２１を厚肉部１ａの外周、点線
図示の°部に位置させて該厚肉部１ａの熱処理を完了し
、誘導子２１を上方へ移動させて厚肉部１ｂの熱処理の
ため待機させる一方、定常部用誘導子４１を」駆動させ
乍ら定常部１ｃを熱処理している状態を示すもので、全
体の熱処理は第５図乃至第１０図に示す工程により行わ
れる。

まず、第５図々示のように、厚肉部用誘導子２１と定常
部用誘導子４１を駆動源２９，３０、／Ｉ８，４９によ
りそれぞれ管１とのクリアランスに調整し、それぞれの
誘導子２１．４１を定置した状態で、駆動源７を駆動し
管１を回転させ乍ら前記誘導子２１に電力を供給して厚
肉部１ａを加熱し始め、該部１ａが所定温度例えは９０
０°Ｃになるまで定置状態で加熱する。

このとき定常部用誘導子４１は作動されていない。

図中、１１は加熱された部分である。

上記厚肉部１８が所定温度に加熱されたら、誘導子２１
に供給される電力を、加熱された部分１−１の熱放射対
流損失分を補う程度のものに下げると同時に駆動源２８
を駆動して該誘導子２１を上方へ向は移動させ始め、且
つ、ジャケット３１のノズルから冷却水Ｃ２を噴出させ
る（第６図参照）。

上記により厚肉部１ａはその下方から上方へ向は順次連
続的に熱処理が施されると共に、誘導子２１の保温加熱
作用により後から冷却される厚肉部１ａの」三方が温度
降下することもないから、厚肉部］ａの均質な熱処理を
実現できる。尚、図中Ｃは加熱後冷却された部分である
。

上記誘導子２１が上動を続け、該誘導子２１により加熱
された部分■１の全域が熱処理されたら、該誘導子２１
への電力の供給、冷却水の噴出を止めると同時に、定常
部１ｃの下端部に設定されている定常部用の誘導子４１
に電力を供給すると共に駆動源４７を駆動して該誘導子
４１を上動させ始め、誘導子４１による定常部ＩＣの熱
処理に移行される（第７図参照）。尚、前記厚肉部用の
誘導子２１は更に上動させて上部の厚肉部１ｂの部位に
セラ１へする。

定常部１ｃの熱処理は、前記誘導子４１の加熱上動と共
に冷却水Ｃ３が冷却水ジャケット５０のノズルから噴出
されることにより連続的に行われるが、該誘導子４１が
定常部１ｃの所定位置に到達すると、」二部の厚肉部１
ｂ外周で待機している誘導子２１が該部１ｂの加熱を開
始するようにする（第８図参照）。

即ち、所定位置は定常部１ｃ加熱用の誘導子４１が移動
途中の適宜位置から定常部１ｃの終端に到達するまでに
要する時間と、上部の厚肉部１ｂを所定温度例えば誘導
子２１により９００℃に加熱するのに要する時間とが一
致するときで定まり、５＝Ｖｌ；（Ｓ：定常部用誘導子
４１の残り移動距離刷、■＝前記誘導子４１の移動速度
ｍｍ／ｓｅｃ、ｔ　：厚肉部ｌｂ＆所定温度に加熱する
のに要する時間５ｅｅ）の式からめるものである。

而して、上方の厚肉部１ｂがその誘導７−２１の定置加
熱により加熱され始めて所定温度例えば９００°Ｃに加
熱されるころ、定常部ｌｃ用の誘導子４１は該部１ｃの
路上端に到達する。ここで、定常部１ｃはその誘導子４
１の下方に配設した冷却水ジャケラ１−５０のノズルか
らの噴出冷却水ｃ３によって冷却されているため、該誘
導子４１がそれ以上移動できない位置に到達すると、そ
の誘導子直下を冷却することができなくなる。そこで、
該誘導子４１の上側に設けられている冷却水ジャケット
５１に通水してそのノズルから冷却水Ｃ３］を噴出させ
、定常部１ｃの上端部を冷却できるようにしである。（
第９図参照）。

一方、上記のようにして定常部１０全域に対する熱処理
が完了すると、これに引続き上部の厚肉部１ｂを加熱し
ていたその誘導子２１が熱の放射対流損失分を補う程度
の加熱出力で駆動されるようになると同時に駆動源２８
を駆動して該誘導子２１を上方へ移動させ始め、且つ、
その冷却水ジャケラ１−３１のノズルから冷却水Ｃ２を
噴出させて、この厚肉部１ｂを連続的に熱処理するので
ある（第１０図参照）。　面して、上記は上下の厚肉部
１ａ、］、ｂが同一の大きさの場合について述べたが、
厚肉部１ａ、１．ｂの大きさが異なるときは、Ｊ’Ｘ肉
部相部用誘導子て個々の厚肉部１ａ、Ｉｂの加熱に適し
たものを用意し、それぞれを移動可能に機枠Ｆに配設す
るものとする。

尚、第３図は厚肉用誘導子２１を二つ割れ環状に形成し
たもので、第６図々示のように、定常部用誘導子４１が
その中に重合できるように非リード部側に欠所２３を形
成し、定常部用誘導子４１のリード部が該欠所２３に遊
嵌できるようにしである。この厚肉部用誘導子２１はこ
れを管１のそれぞれのｎ内部１ａ、’ｌｂに個々に配す
るのに都合のよいもので、厚肉部１ｂに配するものは欠
所２３を前記とは逆に下側に形成するものとする。

また、上記実施例にあっては、熱処理する対象を鋼管と
し、これを垂直に支持し乍ら熱処理する例について述べ
たが、本発明はそれらに限られるものではない。

本発明は上述の通りであって、熱処理を施すべき異なる
肉厚を有する金屈条月の両端部を支持する装置と、前記
金属条材の厚肉部を略包囲すると共に厚味方向に一部又
は全部切欠いた欠所を有する環状又は略環状の誘導子か
ら成り前記金属条材の長手方向に移動可能で前記厚肉部
を加熱した直後にその加熱された部分を冷却する冷却装
置を一体に具えた厚肉部用誘導子と、前記金属条材の定
常部を包囲すると共に前記厚肉部用誘導子の中に重合す
るか又はその中を通過できる環状の誘導子から成り前記
金属条材の長手方向に移動可能で前記厚肉部用誘導子と
同様の冷却装置を一体に具えた定常部用誘導子とから成
るものであるから、第５図乃至第１０図に示した方法に
より異なる肉厚を有する金属条材の熱処理装置として好
適であり、特に、大形で全体の肉厚が大きい上に端部に
形成される厚肉部が大きな肉厚差で厚肉に形成されてい
る鋼管を効率よく且つ均質に熱処理を施すのに用いて極
めて有用である。

４、追加の関係 原発明は異なる肉厚を有する金属条材の熱処理方法であ
るが、本発明は該熱処理方法を効率よ〈実施するための
装置である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明装置の一例の一部を断面とした正面図、
第２図は同じく要部の平面図、第３図は別個の厚肉部用
誘導子と定常部用誘導子との関係を示す斜視図、第４図
は本発明装置により両端に厚肉部を有する鋼管を熱処理
している状態の誘導子の位置関係を示す図、第５図乃至
第１０図は本イ、。 明装置を用いた熱処理工程を示す図である。 ■・・・鋼管、ｌａ、ｌｂ・・・厚肉部、Ｆ・・機枠、
２，３・・・管端部支持部材、４・・・取付部材、５・
・取付杆、６・・・歯車、７・・・駆動源、８・・・歯
車、９・・取付杆、１０・・・取付部材、１１・・・ウ
オーム歯車、１２・・駆動源、１３・・・ウオーム、１
４・・・発条、２１・・・厚肉部用誘導子、２３・・・
欠所、２４・・・移動台、２５・・・案内レール、２６
・・・ウィンチ、２７・・ワイヤ、２８，２９．３０・
・・駆動源、３１・・・冷却水ジャケラ１〜．４ト・・
定常部用誘導子、４３・移動台、７１／Ｉ・・・案内レ
ール、４５山ウィンチ、４６・・ワイヤ、４７．４８．
４９・・・駆動源、５０．５１・・冷却水ジャケラ１へ
代理人　小　泉　良　邦 第２図 ３０ Ｃ ２１；４日 ３：Ｓ　３図 し９０ 今 第１０図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １　熱処理を施すべき異なる肉厚を有する金属条材の両
   端部を支持する装置と、前記金属条材の厚肉部を略包囲
   すると共に厚味方向に一部又は全部切欠いた欠所を有す
   る環状又は略環状の誘導子から成り前記金属条月の長手
   方向に移動可能で前記厚肉部を加熱した直後にその加熱
   された部分を冷却する冷却装置を一体に具えた厚肉部用
   誘導子と、前記金属条材の定常部を包囲すると共に前記
   厚肉部用誘導子の中に重合するか又はその中を通過でき
   る環状の誘導子から成り前記金属条材の長手方向に移動
   可能で前記厚肉部用誘導子と同様の冷却装置を一体に具
   えた定常部用誘導子とから成ることを特徴とする異なる
   肉厚を有する金属条材の熱処理装置。