JPH05125436A

JPH05125436A - Ｃｒ−Ｍｏ鋼管の熱処理方法

Info

Publication number: JPH05125436A
Application number: JP3313388A
Authority: JP
Inventors: Tetsuya Koshikawa; 哲哉越川
Original assignee: Sumitomo Metal Industries Ltd
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 1991-10-31
Filing date: 1991-10-31
Publication date: 1993-05-21

Abstract

(57)【要約】【目的】連続炉操業でアイソサーマルアニールと同等
の熱処理品質を得る。【構成】縦送り式の連続焼入炉１でＣｒ−Ｍｏ鋼管８
をオーステナイト化する。オーステナイト化を終えた鋼
管８を、連続焼入炉１から横送り式の連続焼戻し炉５へ
移送する間に放冷する。放冷した鋼管８を、連続焼戻し
炉５でフェライト変態させる。フェライト変態を終えた
鋼管８を、連続焼戻し炉５から抽出して放冷する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、Ｃｒ−Ｍｏ鋼管をオー
ステナイトの状態からフェライトとパーライトの混合組
織にして軟化させるＣｒ−Ｍｏ鋼管の熱処理方法に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】一般ボイラ用伝熱管等としてＣｒ−Ｍｏ
鋼管が多用されているが、Ｃｒ−Ｍｏ鋼は圧延のままで
は硬く、靱性も低い。そのため、Ｃｒ−Ｍｏ鋼管を例え
ば高速増殖炉蒸気発生器用伝熱管等に使用するにあたっ
ては、オーステナイトの状態からフェライトとパーライ
トの混合組織にして軟化させる熱処理が実施される。

【０００３】これまで、この熱処理はフルアニールと呼
ばれる方法で行われていた。フルアニール処理は、鋼を
オーステナイト化した後、一定の冷却速度で徐冷する方
法であるが、徐冷が必要なため、１バッチに要する時間
は、例えば２４Ｈｒと極めて長かった。そこで、オース
テナイト化した鋼を７２５〜７５０℃程度まで放冷し、
その温度域で１Ｈｒ以上保持した後、放冷する所謂アイ
ソサーマルアニール処理が開発され、これについての改
良提案も多くなされている（特公昭５６−２１８０６号
公報、特開昭５９−４３８２１号公報等）。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところが、従来のアイ
ソサーマルアニール処理は、温度履歴が複雑なため、バ
ッチ炉で実施されるのが通例であった。そのため、処理
時間は、例えばフルアニールと処理で２４Ｈｒを要する
材料の場合で、約１０Ｈｒまでしか短縮されず、連続炉
操業に比べると約１／３以下の能率でしかない。

【０００５】本発明の目的は、連続炉操業でアイソサー
マルアニールと同等の熱処理効果を得るＣｒ−Ｍｏ鋼管
の熱処理方法を提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明者は、上記目的を
達成するため、アイソサーマルアニールを冶金面、能率
面の両面から再検討した。その結果、次のことが分かっ
た。

【０００７】アイソサーマルアニールでは、図２に示す
ように、オーステナイト化のために、鋼が９５０℃×２
０分程度に加熱される。これをバッチ炉で行うと、９５
０℃に至るまでの昇温時間が長いが、この昇温時間は、
オーステナイト化の上で特に重要ではなく、連続炉に材
料を装入してこれを急速に加熱しても、加熱温度が確保
されれば充分なオーステナイト化がおこり、むしろ加熱
保持時間はバッチ炉の場合の２０分から５分程度まで短
縮される。

【０００８】オーステナイト化後の放冷についても、バ
ッチ炉では時間がかかるが、連続炉から一旦材料を抽出
すれば効率の良い放冷が行われる。そして、材料を連続
炉から一旦抽出しても、その材料をマルテンサイト化の
前に別の連続炉に再装入して焼戻しすれば、１時間以
上、望ましくは２〜３時間程度の恒温保持でフェライト
化が完了し、更に、その後、連続炉から抽出して炉外で
放冷しても、組織上は何ら問題がない。

【０００９】以上より、２つの連続炉を放冷用の搬送路
でつなぎ、後段の連続炉の下流側に放冷用の搬送路を設
けた炉設備を用いれば、アイソサーマルアニールと同等
の熱処理効果が得られ、処理時間はアイソサーマルアニ
ールで約１０Ｈｒを要する材料の場合で、３〜４時間程
度に短縮される。

【００１０】本発明は上記知見に基づきなされたもの
で、重量比でＣｒ0.５〜１０％、Ｍｏ0.４〜1.１％を含
むＣｒ−Ｍｏ鋼管を、オーステナイトの状態からフェラ
イトとパーライトの混合組織にして軟化させるＣｒ−Ｍ
ｏ鋼管の熱処理方法であって、連続焼入炉の下流側に搬
送路を介して、連続焼戻し炉を設けると共に、連続焼戻
し炉の下流側に搬送路を設け、前記鋼管を連続焼入炉で
オーステナイト化温度以上に５分以上加熱した後、連続
焼入炉と連続焼戻し炉との間の搬送路で放冷して５００
℃以上で連続焼戻し炉に装入し、ここで７００〜７８０
℃に１〜４時間保持した後、連続焼戻し炉下流側の搬送
路で放冷することを特徴とするＣｒ−Ｍｏ鋼管の熱処理
方法を要旨とする。

【００１１】

【作用】本発明法が対象とする典型的なＣｒ−Ｍｏ鋼管
は、重量比でＣ0.０２〜0.２％、Ｓｉ0.０５〜1.０％、
Ｍｎ0.３〜0.８％、Ｐ0.０３％以下、Ｓ0.０３％以下、
Ｃｒ0.５〜１０％、Ｍｏ0.４〜1.１％を含み、更に必要
に応じてＣｕ0.１％以下、Ｎｉ0.５％以下、Ａｌ0.０８
％の１種または２種以上を含み、残部Ｆｅおよび不可避
不純物からなるものである。

【００１２】ここで、Ｃは強度向上元素として不可欠で
あり、そのために0.０２％以上を必要とする。しかし、
0.２％を超えると靱性、加工性が低下する。

【００１３】Ｓｉは脱酸剤として0.０５％以上含有され
る。しかし、1.０％を超えると靱性、表面性状、溶接性
が損なわれる。

【００１４】Ｍｎは脱酸剤、脱硫剤として作用すると共
に、強度確保に寄与し、0.３％以上を必要とする。しか
し、0.８％を超えると、強度過剰となって加工性が低下
すると共に鋼の清浄度が損なわれる。

【００１５】Ｐは鋼の清浄度を損ない、靱性および延性
を劣化させるため、上限を0.０３％とする。

【００１６】ＳもＰと同様に鋼の清浄度を損ない、靱性
および延性を劣化させるため、0.０３％以下に制限す
る。

【００１７】Ｃｒは高温強度および耐食性を確保するた
めに0.５％以上を必要とする。しかし、多量の含有は経
済的に不利なため、１０％以下とする。

【００１８】ＭｏもＣｒも同様に高温強度および耐食性
の確保に不可欠の元素であり、0.４％以上を必要とする
が、経済性も合わせて確保するため1.１％以下とする。

【００１９】Ｃｕは耐食性向上に有効であるが、0.１％
を超えると赤熱脆化を生じる。

【００２０】Ｎｉは強度、靱性および耐食性の向上に効
果がある。しかし、高温強度には有効でなく、また高価
なため、上限を0.５％とする。

【００２１】Ａｌは脱酸剤として添加し、また靱性確保
に有効な元素でもあるが、多量に含有されると鋼の清浄
度を損なうため、0.０８％以下とする。

【００２２】本発明法においては、Ｃｒ−Ｍｎ鋼管が連
続焼入炉に装入されてオーステナイト化温度以上まで急
速加熱され、加熱温度までの昇温時間が短縮される。連
続焼入炉内では、鋼管がオーステナイト化温度以上に５
分以上加熱される。加熱を終えた鋼管は、連続焼入炉と
連続焼戻し炉との間の搬送路を進行する間に効率よく放
冷され、５００℃以上で連続焼戻し炉に装入される。連
続焼戻し炉内では、鋼管が７００〜７８０℃に１〜４時
間保持される。加熱保持を終えた鋼管は、その下流側の
搬送路を進行する間に効率よく放冷される。

【００２３】本発明法において、オーステナイト化温度
以上での保持時間を５分以上としたのは、５分未満では
オーステナイト化が充分に進行しないためである。望ま
しい保持時間は、５〜２０分である。

【００２４】連続焼戻し炉への装入温度を５００℃以上
としたのは、連続焼入炉から連続焼戻し炉までの間で放
冷が進むと、マルテンサイト変態が生じ、また、鋼管の
先端部と後端部の温度差が大きくなって、機械的性質が
長手方向でばらつくからである。

【００２５】連続焼戻し炉での焼戻し温度は、７００℃
未満では、オーステナイトをフェライトに変態させるの
に長時間を要し、生産性が低下する。また、７８０℃を
超えてもフェライト変態に時間がかかり、生産性が低下
する。従って、焼戻し温度は７００〜７８０℃とした。

【００２６】焼戻し温度での保持時間を１〜４Ｈｒとし
たのは、１Ｈｒ未満ではフェライト変態が完了せず、４
Ｈｒ超では必要以上の加熱となり、生産性が低下するか
らである。

【００２７】

【実施例】以下に本発明の実施例を説明する。図１は本
発明法の実施に適した炉設備および同設備によるヒート
パターンを示した模式図である。

【００２８】バレルタイプの連続焼入炉１の下流側に
は、搬送路２を介してウォーキングビームタイプの連続
焼戻し炉５が設けられている。オーステナイト化を終え
て連続焼入炉１から抽出されたＣｒ−Ｍｎ鋼管８は、搬
送路２のスキッド３により横送りされて、連続焼戻し炉
５に装入される。このとき、鋼管８の先端部が冷え過ぎ
ない（マルテンサイト化温度を下回らない）ように、連
続焼入炉１からの鋼管抽出速度を速くし（例えば１３ｍ
／分以上）、かつ連続焼戻し炉５の入口で鋼管８の先端
部温度が温度計４により管理される。連続焼戻し炉５で
は、鋼管８は搬送路２での進行方向とは逆の方向に横送
りされ、フェライト変態を完了させる。連続焼戻し炉５
から抽出された鋼管８は、連続焼戻し炉５の下流側に設
けた搬送路６のスキッド７上を横送りされる間に放冷さ
れる。

【００２９】このような炉設備を用いて、表１に示すＣ
ｒ−Ｍｎ鋼管を本発明法により熱処理した。熱処理条件
を表２に示す。比較のために、同一のＣｒ−Ｍｎ鋼管に
バッチ炉でアイソサーマルアニール処理を実施した。そ
の条件を表２に並記する。

【００３０】

【表１】

【００３１】

【表２】

【００３２】本発明法は、アイソサーマルアニールに比
して、特に、オーステナイト化での昇温時間および保持
時間、更に放冷時間が短く、処理時間を１／３に短縮で
き、処理能率（Ｔｏｎ／ｈｒ）を３倍に高めることがで
きる。また、バッチ炉のような炉の加熱、冷却の繰り返
しを必要としないので、熱処理コストをアイソサーマル
アニールの１／１０以下に節減できる。そして、熱処理
後の鋼管品質は、アイソサーマルアニール品と同等であ
った。

【００３３】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
のＣｒ−Ｍｎ鋼管の熱処理方法は、連続炉操業で、バッ
チ炉によるアイソサーマルアニールと同等の熱処理品質
を得ることが出来、処理能率の向上および処理コストの
低減に大きな効果を発揮する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明法の実施に適した炉設備のレイアウトお
よび同設備による熱処理パターンを示す模式図である。

【図２】アイソサーマルアニールのヒートパターン図で
ある。

【符号の説明】

１連続焼入炉２，６搬送路５連続焼戻し炉８鋼管

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁵ 識別記号庁内整理番号ＦＩ技術表示箇所Ｃ２２Ｃ 38/00 ３０２Ｚ 7217−4Ｋ 38/18

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】重量比でＣｒ0.５〜１０％、Ｍｏ0.４〜
1.１％を含むＣｒ−Ｍｏ鋼管を、オーステナイトの状態
からフェライトとパーライトの混合組織にして軟化させ
るＣｒ−Ｍｏ鋼管の熱処理方法であって、連続焼入炉の
下流側に搬送路を介して、連続焼戻し炉を設けると共
に、連続焼戻し炉の下流側に搬送路を設け、前記鋼管を
連続焼入炉でオーステナイト化温度以上に５分以上加熱
した後、連続焼入炉と連続焼戻し炉との間の搬送路で放
冷して５００℃以上で連続焼戻し炉に装入し、ここで７
００〜７８０℃に１〜４時間保持した後、連続焼戻し炉
下流側の搬送路で放冷することを特徴とするＣｒ−Ｍｏ
鋼管の熱処理方法。