JPS61199025A - 管棒材の冷却方法および装置 - 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】 〈産業上の利用分野〉 この発明は、加熱され高温状態にある管棒材を可及的均
一に冷却する方法に関する。

〈従来の技術〉 管棒材に限らず鋼材は一般に、その使用に当っては、例
えば焼入れ一焼戻しなど各種の熱処理を施されることは
周知のとおシであるが、その何れの熱処理においても、
とりわけ冷却過程の温度履歴が処理後の材質を決定する
重要な因子となシ、したがって熱処理の一環としての冷
却の操作は材料内でつねに均一的であることが求められ
る。

しかるに実際には、管棒材について均一な冷却操作を行
うことは難しい。一般に管棒材の冷却には、外面に冷却
水を吹付ける方式がとられる。すなわち、第１図（本発
明装置の説明図）に示されるように、被処理材（１）を
周方向に回転させつつ軸方向へ送シ（以下、ヌキュー送
シとごう）、この送る過程で、周方向均等配置（第２図
の正面回診・照）の多数のノズル（９）を管移送方向に
多段設置した形の冷却装置を通過させそのノズ＃　（９
）から彼処埋材（１）の外周面全域に冷却水を均等吹付
けし、冷却するというものである（以下、これをノズル
吹付は法と呼ぶ）。

〈発明が解決しようとする問題点〉 ところがこのノズル吹付は法では、被処理材のボトム部
（材料進行方向後方端側の部分）と他の部分（トップ部
、中央部）との間で冷却効果に大きな差が出る。すなわ
ち、ボトム部がトップ部や中央部に比べよく冷却される
傾向があり、このような冷却効果の差は、例えば管材の
焼入れ処理の場合においては、管の肉厚方向の硬度分布
の指標となる内外面の硬度差をとるとトップ部、中央部
が大きな値を示しボトム部との間にかなシの差が出る結
果に結びつく。

焼入れ処理におけるこのような処理結果のばらつきをな
くするには、管の材質そのものの焼入れ性を高めてやる
以外になく、これは高価な合金元素の多量添加を要しコ
ヌトアツプは免れない。

かかる実情に鑑み本発明は、上記ノズル吹付は法に一工
夫加えて、軸方向に均一性の高い管棒材の冷却操作が行
い得るようにすることを目的とする。

く問題を解決するだめの手段〉 ノズル吹付は法によると、先述したとおシ、被処理材の
ボトム部が他の部位に比べより効果的に冷却されること
となる。

本発明者らはこの現象について実験解析を試みた結果、
次のような知見を得た。

■　管材の上半部へ吹付けられた水は、その一部が管の
外表面に乗って管進行方向へ流れる、いわゆる乗９水現
象をおこし、この乗シ水が管進行に伴い後段のノズルか
ら新たに供給される冷却水の管表面への接触金妨げるこ
とになる。管ボトム部だけがよく冷却されるのは、ボト
ム部の場合には冷却装置通過の過程において後端をもつ
ためにそこで管表面の連続性が断たれるために上記の莱
シ水現象が軽微となるからと考えられる。

■　管材の下半部への吹付水については、そもそも乗シ
水現象を殆どおこさず、しかも移送フィンを構成する送
シローヲによって積極的に水切シを施される形となる。

このためその冷却能は、吹付水量にのみ支配され、すな
わちその吹付水量を加減して冷却能を調整し得るわけで
ある。

このような知見に基づき本発明は、ノズル吹付法におい
て、被処理材の上半部と下半部のそれぞれへの吹付水量
を独立的に調整し得るようなし、被処理材の軸方向位置
によって前記両吹付水量の比を変化させる、具体的には
直接冷却効果に度映される下半部への吹付水量を、ボト
ム部に比べ冷却されにくいトップ部、中央部において多
くするように制御することによシ、軸方向に可及的均一
な冷却を実現しようというものである。

すなわち本発明の要旨とするところは、次の２点にある
。

１）ノズル吹付は法において、被処理材としての管棒材
の上半部への吹付水量と同下半部への吹付水量との比を
管棒材の軸方向位置によって調整し軸方向に均一的な冷
却を行うことを特徴とする管棒材の冷却方法。

１１）管棒材の移送フィンを囲繞するように設けられ同
ライン方向に所要の長さをもつ環状の給水ヘッダと、該
ヘッダの内周面に周方向均等配置でかつ前記ライン方向
多段配置で設けられ各々冷却水を噴射する多数のノズル
とを備え、前記環状ヘッダは給水路が管線材上半部を担
当するノズル群と同下半部を担当するノズル群の各々に
独立給水する２系統に分割構成されていて、上・下沓ノ
ズル群の吹付水量を独立的に調整可能であることを特徴
とする管棒材の冷却装置。

以下、図面を参照して本発明の詳細な説明する。

第１図は本発明の一実施例に係る冷却装置を含む管材冷
却ラインを示す模式図で、（２）は冷却しようとする管
材（１）をスキュー送シするスキュー配置のローラ、（
３１）（８コ）（３３）は本発明の冷却装置を構成する
３つの冷却ユニットで、上記ローラ（２ｒｙ：４４成す
る移送ライン（ト）に対し相互に所定の間隔をおいて設
置されている。管材（１）はこの冷却ユニットを、（３
１）→（３コ）→（８Ｊ）の順に通過する。以下、（３
／）（３コ）（ａＪ）をそれぞれ第１、第２、第３とす
る。

このユニットの一つひとつは、移送ライン（Ｌ）を囲繞
する環状の給水ヘッダ０１）と、該ヘッダの内面側に付
設された多数の冷却水ノズル（９）よりなる。

前記環状ヘッダＱＱはラインΩ方向に一定の長さをもち
、ノズル（９）はこのヘッダαＯの内周面に、第２図の
正面図に示すように周方向均等配置でかつラインΩ方向
に多段配置で設けられている。個々のノズ／ｌ／（９）
は先端部分がライン進行方向（矢印図示）側に傾斜し、
管材の進行に沿って冷却水を吹付けるようにしである。

このノズルは第２図に明らかなように、管材（１）の外
周面全域を吹付は範囲としてくまなくカバーできるもの
である。

上記環状ヘッダαＧは、給水路が上下２系統（１０ａ）
（１ｏ’ｂ）に分割された構造になっている。すなわち
、第２図に示す如く、ヘッダの給水路内に左右水平位置
で給水路を上下に分かつ隔板（１０ｃ）ｉ設けている。

この上・下の給水路（１０ａ）（１０’ｂ）はそれぞれ
、管材（１）の上半部（１ａ）の吹付けを司るノズル群
（以下、上ノズル群）　（Ｍａ）と同じく下半部（ｉｂ
）の吹付けを司るノズル群（以下、下ノズル群）　（Ｍ
ｌ））に独立的に給水する。上・下の給水路（ｘｏａ）
（１ｏｂ）のそれぞれには、給水ピット（８）からポン
プ（７ａ）（７ｂ）にて汲み上げた冷却用水を配管（５
ａ）（５１））を経、流量調整装置（４ａ）（４ｂ）を
介してヘッダ給水路（ｌｏａＸｌｏｂ）へ送シ込む独立
給水系が接続している。

なお、第１図における符号αηは、第１の冷却ユニット
（３／）より更に上手側の所要位置に設置した前後端検
出器を示す。

以上の如き冷却ラインにおいて、本発明法に従って管材
の冷却を行うときは、加熱状態にある管材（１）をロー
ラ（２）にてスキュー送シし、３つの冷却ユニツ）　（
３／Ｘ８コ）（８Ｊ）に順次通過させて、ノズル（９）
からの冷却水の吹付けを行う。管の送りに伴って、トッ
プ部→中央部→ボトム部と順に冷却を進めてゆくが、こ
の際、各ユニットの上ノズル群（Ｍａ）と下ノズル群（
Ｍｂ）の吹付水量比（以下、上下水量比と言う）を次の
ように調整する。

まず当初は、冷却されにくいトップ部から中央部に照準
を合せて上下水量比を設定する。この設定は、例えば予
備実験などで事前に収集しておいたデータの示すところ
に従って、トップ部→中央部において所望の冷却形態が
現出するように行われる。この上下水量比の実際の設定
値としては、トップ部→中央部の冷却でも冷却効果の高
い下側ノズル群（Ｍｂ）の吹付量がよシ多いものとなる
。　　−上下水量比をこのように設定し、管材の送りに
伴い、先端部から順に吹付は処理を進めてゆき、トップ
部から中央部にかけて所望どおシの冷却を行ってゆく。

やがて処理が進み、未処理部もあとボＦム側に所要の長
さくイ）を残すのみとなったところで、上記上下水量比
を変更する。まず第４の冷却ユニット（８１）において
、同ユニットの入側端に上記ボトム所要長（４）部分が
かかったところで、上下水量比を変化させ、次いで第２
、第３のユニット（８コ）（８Ｊ）でも、同様に４部分
が自身の入側端に達したところで上下水量比を変えてや
る。上記（４）、すなわち上下水量比を変更して処理す
るボトム部の長さは、これも例えば予備実験などで得た
データを基に、トップ部、中央部と比べ冷却され易いボ
トム部分をカバーするように設定する。上下水量比変更
の程度も、実験的に定めればよく、を部分においてトッ
プ部、中央部と同等の冷却が行われるようにされる。

このようにして、トップ部、中央部、ボトム部の全てに
亘って抱−性のある冷却が達成されるものである。

なお、管材移送中における上下水量比変更の操作は、第
１図に示した後端検出器αυを利用し、その検出信号を
基にライン速度を使ってボトム部の前記を部分の移動を
トラッキングすることにより操作タイミングを測シ流量
調整装置（４ａ）（４ｈ）を作動させるようにして、自
動的に行わせることができる。

〈発明の効果〉 次に、本発明の実施例を述べる。

Ｃ０，２４％、　Ｓｉ、　０．２６．９６’　、　Ｍｎ
　１．１９％、Ｃｒｏ、４８％、ＭＯｏ、０５％、Ｂｏ
、００１５％、Ｔ：Ｌｏ、０１％の組成を有し、外径１
１４．８麿、肉厚２５ｍ、長さ９２００頭の油井管用管
材について、９００℃に加熱後、第１図に示した冷却ラ
インを用い、図のｔの畏さを５００３Ｅｌに設定し、そ
のボトム部分における上下水量比（下の水量／上の水量
）を１．０、その他のトップ部、中央部についてのそれ
を２．５として本発明法に基づく冷却を行った。また同
時に、トップ部〜ボトム部までの全長に亘って上下水量
比を１．０で一定のままにして常法どおりの冷却を試み
た。

得られた熱処理管材について、トップ部（管先端から１
００厘の位置）、中央部（同じく４６０顛の位置）、ボ
トムのｔ部分（後端から１００１１の位置）の各々にお
ける管内外面間の硬度差（外面硬度−内面硬度）を調査
した。

結果は第８図に示したとおシでアシ、常法によった従来
例がトップ部および中央部において）；トム部よりもか
なシ大きな硬度差を示しているのに対し、本発明法を適
用したものでは管全長に亘って略々同レベルの硬度差が
得られておシ、本発明の有効性が実証された。

以上の説明から明らかなように本発明の方法および装置
は、警棒材をノズル吹付は法により冷却処理する場合に
おいて、警棒材の軸方向位置によって上下水量比を調整
するようにしたから、全長に亘る均一的な冷却を実現で
き、例えば焼入れ材の場合に冷却不均一に基づく処理効
果の不足に対し高価な合金元素の添加というコスト高な
方法で対処するといった必要がなくなる等の効果が得ら
れるものであシ、したがって本発明は熱処理管棒材製品
の品質向上並びにコストの低減に資するところがきわめ
て大きい。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例に係る冷却装置を含む冷却フ
ィンの模式縦断側面図、第２図は同上ラインの正面図、
第８図は従来のノズル吹付は法と本発明法による焼入れ
処理材の管軸方向の硬度分布を比較した図表、である。 図中、１：管材、２：送シローラ、３：冷却ユニット、
４：流量調整装置、５：配管、７：ポンプ、８：給水ピ
ット、９：冷却水ノズル、１０：環状ヘッダ、ｌｌ：後
端検出器 馬　１１ｉ１ 第２１ＥＩ 籐　３！ＩＱ ←管軸方向→ 自発手続補正書 昭和６０年４月４日 １、事件の表示 昭和６０年特許願第４０２２０号 ２・　発明の名称 管棒材の冷却方法および装置 ３、補正をする者 事件との関係　特許出願人 住　所　　大阪市東区北浜５丁目１５番地名　称　（２
１１）住友金属工業株式会社代表者　熊谷典文 ４、代理人 ６、補正の対象 願書の「特許法第８８条ただし書の規定による特許出願
表示」の欄及び「特許請求の範囲に記載された発明の数
表示」の欄 ７、補正の内容 （１）願書の第１行「特許願（３）」とある次に下記を
追加します。 （２）願書の第４行「１、発明の名称」と第５行「２゜
発明者」との間に「２、特許請求の範囲に記載された発
明の数　２」を挿入します。 以　　上

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）管棒材を軸方向に送りつつ多段配置された冷却水
   ノズルから外周面全域に冷却水を吹付けて冷却する方法
   において、管棒材の上半部への吹付水量と同じく下半部
   への吹付水量の比を管棒材の軸方向位置によつて調整し
   軸方向に均一的な冷却を行うことを特徴とする管棒材の
   冷却方法。
2. （２）管棒材の移送ラインを囲繞する環状の給水ヘッダ
   と、該ヘッダに周方向均等配置でかつ前記ライン方向多
   段配置で設けられ冷却水を求心的に噴射する多数のノズ
   ルとを備え、前記環状ヘッダは給水路が管棒材上半部を
   担当する上ノズル群と同下半部を担当する下ノズル群の
   各々に独立給水する２系統に分割構成され、上・下各ノ
   ズル群の吹付水量を相互独立的に調整可能になつている
   ことを特徴とする管棒材の冷却装置。