JPS5831368B2 - ダイケイキンゾクカンノネツシヨリホウホウ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、大径金属管特に直径が１８〜６０インチにも
及ぶ大径鋼管を熱処理する場合ｉこ、断熱性物質からな
る断熱部材を加熱炉を通過する際の管内壁位置に設置し
て置くことにより加熱段階での熱損失減少と温度均一化
を図ることを目的とする大径金属管の熱処理方法に関す
るものである。

長尺、かつ大径金属管を連続的に焼入、焼戻する際或い
は加熱後室温に放冷する際などの加熱方法は、いずれも
管外面から燃料燃焼による加熱あるいは電気誘導による
誘導加熱等により行われるものであり、焼入のときは加
熱後直ちに焼入冷却され、又焼戻のときは５００℃〜Ａ
Ｃ１変態点の温度範囲で所定時間保持するのが一般的で
ある○いずれの場合にも大径金属管にこれらの熱処理を
行うｌこ当っては全体を高温で長時間加熱すると管の自
重によって変形するため、一般的には熱処理すべき金属
管の全長に対して極めて短かい部分をこれらの加熱器で
加熱し、金属管を加熱器内に一定速度で送り込んで管全
長を熱処理するする方法がとられている。

つまり加熱を急速にして変形するひまを与えないように
すると共に、加熱される比較的短かい部分の前後に存在
する前記加熱部分より冷たい部分の剛性によって加熱器
内の管部分の変形を拘束するものである。

然し乍ら、このような熱処理方法を行うことによって新
たな問題が生じている。

即ち、この場合加熱される部分が管の全体に比して極め
て短かい部分に限られそれ以外の部分は比較的滑たいの
で、加熱される部分の受けた熱は輻射、対流、伝導など
によりどんどん奪われることになる。

従ってこれらの部分の加熱に必要な熱量は、所定の加熱
温度に加熱するに必要な熱量以上の可成りの熱量が投入
されなければならない。

そしてこのような加熱部分からの熱放出は、管の内面か
ら放出される比率が特に大きいのが現状である。

誘導加熱にあっては加熱コイルが管からの熱によって損
傷されることのないよう断熱材を加熱コイルと管の間に
位置せしめであるので、管外壁からの熱放出に対しては
成る程度の考慮が払われていると云えるが、管内壁から
の熱放出については伺らこれに対する手段はとられてい
ない。

又、促来このような大径金属管の加熱に描っては、その
加熱が管の外側から行われているだけであるために、も
ともと管肉厚方向に温１賢差が生じ易いのであるが、こ
のように管内壁からの熱損失が大きいことは管の肉厚方
向の温度差を更に助長することになり、益々事態を悪化
せしめる結果となっている。

大径金属管にあっては改めて説明するまでも７Ｓく中空
部が大きく輻射、対流により熱が放出されるための絶好
の条件が備わっていると云っても過言ではなく、更に焼
入の際管内壁からも冷却する場合には、加熱される部分
の近傍管内面には冷却水が噴射されている訳で、管内壁
からの熱損失は美大なものとなる。

本発明は、前記の問題点を解決するための大径金属管の
熱処理方法を提供するものであって、単数若しくは複数
の加熱器に大径金属管を連続的に送り込みながら該金属
管を熱処理するに際し、加熱器を通過する金属管のほぼ
軸心部に位置する如く水冷等により冷却される冷却管を
設け・該冷却管の加熱器内及びその前後の所定位置に通
過する金属管の内壁が接触しない程度の適当な外径を持
った円筒形の断熱部材を取付けて置くことにより、加熱
器で加熱されつつ通過する金属管の内壁を前記断熱部材
により覆い結果として管内壁からの放熱を防止すること
を特徴とするものである。

以下、図面によって本発明の詳細な説明すると、第１図
において１，１′は単数若しくは複数の加熱器であり、
これらは誘導コイルによる誘導加熱でもよいし、燃料燃
焼による加熱でもよく、またこれらの併用でもよい。

２は前記加熱器１，１′を通過する大径金属のほぼ軸心
部に位置する如く貫通して設けた冷却管であって、第２
図に示す如く管内を長手方向に２室に分は一方から送ら
れる冷却水を他方で排出する等の方法により該冷却管２
自体を冷起し、以て加熱器等から間接的に受ける熱の影
響によって垂下する等の位置ずれを防止する配慮が必要
である。

２′は前記冷却管２の管の加熱部分に該当する要所に取
付けた支持部材であって、次に説明する断熱部材３を通
過する金属管内壁を覆う状態で支持するために設けてお
く、この支持部材２′は支持する断熱部材３が通過中の
管の内壁に接触しないように併も接近させて支持する必
要があるため、第２図の如く上下１対のほかに更に左右
１対を加えることもある。

断熱部材３の取付位置は加熱器１，１′の箇所であり、
その長さは加熱器１，１′の夫々の長さより若干長くす
ることが金属管の放熱をより少くする点で好ましい。

また第１図の如く２基以上の加熱器によって加熱を行う
場合にはその中間箇所にも断熱部材を増付けることがよ
り効果的である。

断熱部材３と通過する管内壁とのギャップは１０〜３０
ｍｍとすることが好ましく、このギャップが１０ｍｍ以
下では金属管には若干の曲りがあるため断熱部材と接触
する危険性があり、またギャップが３０１ｒＬ７ｒＬ以
上では断熱部材を取付けた効果が十分に発揮されない。

又、断熱部材３を構成する断熱物質は、比熱が小で、か
つ熱伝導率が小であることが好ましい。

つまり加熱された金属管の熱によって、直ぐに温度が金
属管の温度に近付き易く、併も一度温まるとその熱を容
易に逃さない材料を金属管内壁に接近させて置くことに
より管内壁からの熱の放出を防止する働きをするもので
なければならず、このような断熱物質としては後で説明
するように０．３Ｋｃａｌ／ｍｈ℃以下の熱伝導率のも
のを選ぶ必要があり、具体的には石綿、セラミック繊維
（イソライト・パブコック耐火株式会社製「カオウール
」若しくは揖斐川電気工業株式会社製「イビウール」等
）が好ましい例として挙げられる０このような断熱物質
は強度が弱いので少くとも厚さ２Ｓ關以上の筒状に成形
し、断熱部材３とすることが必要である。

なお、図の４は熱処理のため加熱炉１，１′を通過せし
める金属管である。

初、第１図のようにして大径金属管４を熱処理し始める
と、管は加熱器１，１′によって直ちに所定温度に達す
るが管内壁に接近させである断熱部材３が管の熱を奪う
ことになる。

若しこの断熱部材を構成している物質の熱伝導率が犬で
あると、管内壁からどんどん熱を奪いその熱により断熱
部材が漸次温まって他の部分へも放熱することになりそ
の表面温度を下けることになるので断熱部材を設けた意
味がうすれる。

また断熱部材全体が一様な温度となった後も、熱伝導率
が犬なる場合周囲の空気などによっても冷却され易くな
り、結果的に管加熱のための投入熱量を減少することに
はならない。

このようなことから熱伝導率の小さい物質を断熱部材３
の構成物質として選択することが重要となる。

本発明の好ましい実施態様としては、この断熱部材を設
けることにより断熱部材全体が一様な温度になるまでの
加熱初期における加熱器からの投入熱量Ｑを断熱部材を
用いないときの投入熱量Ｑ。

よりも４％以上、熱処理が進行し断熱部材全体が一様な
温度となった後での投入熱量Ｑ′Ｘを断熱部材を用いな
いときの投入熱量Ｑ’ｏよりも８〜１０％減少させるこ
とが可能であるが、そのためには断熱部材を構成する物
質として熱伝導率０．３に一／ｍｈ℃以下のもの即ち前
述のセラ□ツク繊維（イソライト、パブコック耐火株式
会社製「カオウール」若しくは揖斐川電気工業株式会社
製「イビウール」 ）或いは石綿等を用い、併も厚さ２
５ｍｍ以上の筒状として用いることが推奨される。

第３図、第４図は、本発明の方法により外径２４インチ
、肉厚１５．９ｍｍ、長さ１２ｍの大径鋼管を３００ｍ
ｍ１ｍｉｎの搬送速度で移動させながら９７０℃に加熱
した際の加熱初期（加熱開始からＱｏ Ｑ ５分間）における投入熱量減少率、 Ｘ １００を示し
たものであり、Ｑｏは断熱部材を設けない加熱炉で加熱
した場合の投入熱量、Ｑは断熱部材を設けた本発明の方
法で加熱した場合の投入熱量である。

尚、前記投入熱量減少率は、換言すれば、断熱効果減少
率と云うことができる。

而して第３図は管内壁と断熱部材のキャンプを３０ｍｍ
と一定にし、断熱部材を構成する物質の熱伝導率が０．
１〜０．４にｃａｌ／ｒｒｘ ｔ ｎ ℃と異なる場合
の結果であり、第４図は断熱部材として熱伝導率が０．
１にｃａｌ／ｍｈ℃のものを用い、管内壁とのギャップ
を変化させた場合の結果である。

また第５図は外径２４インチ、肉厚２５．４ｍｍの大径
鋼管を６７０℃に加熱し焼戻処理した際の断熱部材を設
けない加熱炉で加熱した場合と断熱部材を設けた本発明
の方法で加熱した場合における肉厚方向の温度分布を測
定した結果を示したものである。

第３〜５図に示されたグラフによって明らかな如く、本
発明の方法によって大径金属管を熱処理すると従来方法
の熱処理に比べて熱損失が少なく従って投入熱量が少く
て済むばかりでなく温度の均一化も図れるから工業上盤
するところが太きい。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の方法に用いる装置を模型的に示した斜
視図であり、第２図は支持部材捲付部の部分拡大斜視図
である。 第３図は本発明方法の実施における鋼管内壁と断熱部材
とのギャップ一定の場合の断熱部材の熱伝導率と投入熱
量減少率の関係を示したグラフであり、第４図は本発明
方法の実施における鋼管内壁と断熱部材とのギャップと
投入熱量減少率の関係を示したグラフであり、第５図は
本発明方法と従来方法の鋼管肉厚と温度の関係を示した
グラフである。 １．１′・・・・・・加熱器、２・・・・・・冷却管、
２′・・・・・・支持部材、３・・・・・・断熱部材、
４・・・・・・大径金属管。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 大径金属管を単数若しくは複数の加熱器に連続的ｌ
   こ送り込んで加熱し、場合によってい引続き水冷する熱
   処理に際し、前記加熱器を通過する金属管のほぼ軸心部
   に位置する如く冷却管を設け、該冷却管に通過する金属
   管の内壁が接触しない程度の外径を有する円筒形の断熱
   性物質からなる断熱部材を取付けて置くことを特徴とす
   る大径金属管の熱処理方法。