JP2000008125A - 長尺鋼管の冷却方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 長尺鋼管製造過程における鋼管の冷却方法に
関し、特に長尺鋼管の管端部分に冷却むらの無い均一冷
却方法を提供する。 【解決手段】 管内冷却水の流速を下記式を満たすよう
にする。 管内流速Ｖ(m/s) ≧0.1 ×管出口最大水温Ｔ (℃) ＋10

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は長尺鋼管製造過程に
おける鋼管の冷却方法に関し、特に長尺鋼管の管端部分
に冷却むらの無い均一冷却方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、所定の焼入温度になっている鋼管
を焼入する代表的な冷却方法としては、(1) リングノズ
ルによる外面スプレ冷却、(2) 水槽内に鋼管を入れ、端
部に近接したノズルから内面に水を通水させる方法等が
ある。

【０００３】(1) においては、鋼管を軸方向に搬送させ
ながら冷却できるため、設備はコンパクトになるが、外
面からの冷却のため、肉厚に制約がある。すなわち内面
の冷却速度が不足するのである。

【０００４】(2) においては、内外面冷却であるため、
厚肉鋼管の場合でも所定の冷却速度を得ることができる
反面、水槽内に鋼管を入れるために周方向に温度むらが
生じて曲がりやすく、長尺鋼管には適さない。

【０００５】そのため、厚肉でかつ長尺の鋼管の焼入方
法については、鋼管を回転させながら鋼管の上方より冷
却水を板状に流下させて外面を冷却するとともに、鋼管
の一端より内面に水を通水させる方法が行われてきた。

【０００６】しかし、この方法においても、管内面冷却
水の出口端での冷却むらがあり、その対策として、特開
昭５９−１９０３２８号公報の提案がなされている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】同公報に示されている
方法は、管出口に障害物を設けて、管出口端の冷却水の
流れを制御し、冷却水の充満されていない空隙をなくそ
うとするものである。しかしながら、この方法では、か
えって冷却水の流れを乱すために、管出口端から空気を
巻き込み、冷却むらを十分おさえることができない。ま
た障害物の中心と管軸とのズレを生じないように注意を
要する等、実用上困難な問題を抱えている。

【０００８】本発明の目的は、長尺鋼管製造過程におけ
る鋼管の冷却方法に関し、特に長尺鋼管の管端部分に冷
却むらの無い均一冷却方法を提供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明者等は実験を重ね
た結果、下記(A) 〜(D) の知見を得た。 (A) 管内軸方向の冷却水の流速と出口最大水温の情報か
ら冷却むらを防止できる。

【００１０】図１は冷却むらに影響する因子として管内
軸方向の冷却水の入口における全圧と出口最大水温との
関係を調査したものである。図１に示すように、線上部
では、水冷むらが発生しない。

【００１１】(B) 管出口での圧力損失Ｐは下記(1) 式で
表され、管入口全圧Ｐの下限値とみなせる。

【００１２】Ｐ＝Ｖ² γ／２ｇ (1) ここで、Ｐ：圧力損失、Ｖ：管内流速、γ：液密度、
ｇ：重力加速度 (C) 図１から得られる式（管入口全圧Ｐと管出口最大水
温Ｔとの関係で水冷むらの無い境界線を示す式）に上記
(1) 式の関係を入れて整理すると下記(2) 式が得られ
る。

【００１３】 管内流速Ｖ(m/s) ≧0.1 ×管出口最大水温Ｔ (℃) ＋10 (2) (D) 上記から管出口最大水温Ｔ (℃) を実測あるいは伝
熱計算により予測できれば、冷却むらの無い管内流速Ｖ
を決めることができる。従来の試行錯誤の最適な流速決
定に比べ瞬時に流速が決められ冷却むらによる歩留ロス
を低減できる。

【００１４】本発明は、以上の知見に基づいてなされた
もので、その要旨は、下記のとおりである。

【００１５】高温の長尺鋼管を冷却するに際し、長尺鋼
管を水平に回転させながら、管内軸方向に高速の冷却水
を通水するとともに、回転する長尺鋼管の管外面にはラ
ミナー流を落下させて内外面から冷却を行う方式におい
て、高速の冷却水の管内流速を下記式を満たす値でもっ
て、冷却することを特徴とする長尺鋼管の冷却方法。

【００１６】 管内流速Ｖ(m/s) ≧0.1 ×管出口最大水温Ｔ (℃) ＋10 高温の長尺鋼管とは、８００℃以上の２５〜３１m の長
さの鋼管をいう。また、高速の冷却水とは、１５m/s 以
上の流速の冷却水をいう。

【００１７】

【発明の実施の形態】図２は本発明の方法を示す操作フ
ロー図である。図２に示すように、回転ローラ６によっ
て長尺鋼管１を回転させながら、長尺鋼管１の管外面に
は外面冷却ヘッダー２より板状ラミナー流３が落下さ
れ、長尺鋼管１の一端からは、内面ノズル４から高速の
冷却水５が通水される。内面ノズル４から噴出される高
速の冷却水５は冷却水ピット７から水ポンプ８によって
供給される。

【００１８】ここで、本発明による高速の冷却水５の流
速の決定方法は、まずサイズの異なる場合の１本目の場
合は、入口水温計測器９と管サイズ、水冷開始管温度等
の操業データ１０および流量制御装置１２より中央演算
器１１でもって管出口最高水温を予測し、前記（２）式
を満足しておれば、現状の流量で、満足してなければ満
足するように大きな値に変更指示を流量制御装置１２に
流し、冷却を行う。そして、冷却水衝突板１３に設置さ
れている出口水温計測器１４より出口最高水温を測定
し、中央演算器１１により次の冷却時の流速を（２）式
でもって、決定し、流量制御装置６に指示することによ
り、操業が継続される。

【００１９】

【実施例】図２に示す操作方法で、Ｃ：０．２３％、Ｍ
ｎ：１．５％の低合金鋼の直径２４４．５mm、厚さ１
３．８mm、長さ３０m を有する長尺鋼管について、８５
０℃から常温まで焼き入れを実施した。なお、外面水量
は２７００m³/h、鋼管回転速度は８０rpm 一定とし、入
口水温の異なる場合について実施した。

【００２０】表１に各１０本実施した結果の平均値を示
す。焼き入れ組織の目標は、マルテンサイト組織率が５
０％以上であり、形状目標は、楕円率が１．０％以下で
ある。前記(2) 式に合致したものは、焼き入れ組織およ
び形状とも良好であったが、(2) 式に合致しないもの
は、焼き入れ組織は満足しても、形状不良が発生した。

【００２１】

【表１】

【００２２】

【発明の効果】本発明によれば、長尺鋼管製造過程にお
ける鋼管の冷却方法に関し、特に長尺鋼管の管端部分に
冷却むらの無い均一冷却をすることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】管入口全圧Ｐと管出口最大水温Ｔとの関係を示
すグラフである。

【図２】本発明の方法を模式的に示す操作フロー図であ
る。

【符号の説明】

１：長尺鋼管 ２：外面冷却ヘッダー ３：板状ラミナー流 ４：内面ノズル ５：冷却水 ６：回転ローラ ７：冷却水ピット ８：水ポンプ ９：入口水温計測器 １０：操業データ １１：中央演算器 １２：流量制御装置 １３：冷却水衝突板 １４：出口水温計測器

フロントページの続き (72)発明者 谷本 征司 和歌山市湊1850番地 住友金属工業株式会 社和歌山製鉄所内 (72)発明者 大迫 一 和歌山市湊1850番地 住友金属工業株式会 社和歌山製鉄所内 Ｆターム(参考） 4K042 AA06 BA13 DA01 DD02 DD04 DE02 DF02

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 高温の長尺鋼管を冷却するに際し、長尺
   鋼管を水平に回転させながら、管内軸方向に高速の冷却
   水を通水するとともに、回転する長尺鋼管の管外面には
   ラミナー流を落下させて内外面から冷却を行う方式にお
   いて、高速の冷却水の管内流速を下記式を満たす値でも
   って、冷却することを特徴とする長尺鋼管の冷却方法。 管内流速Ｖ(m/s) ≧0.1 ×管出口最大水温Ｔ (℃) ＋10