本發(fā)明涉及使加熱后的鋼管急冷而進(jìn)行淬火的鋼管的淬火方法、鋼管的淬火裝置、鋼管的制造方法及鋼管的制造設(shè)備。

背景技術(shù)：

以往，鋼管(例如無(wú)縫鋼管、電焊鋼管等)使用于各種用途，根據(jù)其用途，來(lái)規(guī)定應(yīng)滿足的特性(例如強(qiáng)度、韌性等)。并且，在鋼管的制造生產(chǎn)線并列設(shè)置淬火裝置，為了得到根據(jù)用途而具有規(guī)定的特性的鋼管，在制造了鋼管之后，或者在制造鋼管的過(guò)程中，進(jìn)行淬火。

例如也開(kāi)發(fā)了如下的技術(shù)：在無(wú)縫鋼管的制造生產(chǎn)線中，以高溫進(jìn)行穿孔軋制，進(jìn)而以未再結(jié)晶溫度區(qū)域進(jìn)行延伸軋制，由此對(duì)晶粒進(jìn)行細(xì)?；瘉?lái)提高韌性，在繼續(xù)延伸軋制結(jié)束之后，使高溫的無(wú)縫鋼管立即急冷而進(jìn)行淬火(以下，稱為直接淬火)。而且，也開(kāi)發(fā)了如下的技術(shù)：將從制造生產(chǎn)線排出的高溫的無(wú)縫鋼管冷卻為常溫之后，利用加熱爐再次加熱而進(jìn)行淬火。

關(guān)于電焊鋼管，將從制造生產(chǎn)線排出的常溫的電焊鋼管利用加熱爐加熱而進(jìn)行淬火。

這樣各種淬火技術(shù)被實(shí)用化，但都是在進(jìn)行了淬火之后，為了得到規(guī)定的特性(即強(qiáng)度、韌性等)而進(jìn)行回火。

然而，即使淬火前的鋼管的溫度均一，如果在淬火中鋼管未均一地急冷而產(chǎn)生溫度不均，則也得不到具有均一的特性的鋼管。因淬火而產(chǎn)生了特性的偏差的鋼管即便之后進(jìn)行回火，也難以消除該偏差。

因此，在進(jìn)行鋼管的淬火時(shí)，研討了使高溫的鋼管均一地急冷的技術(shù)。

例如專利文獻(xiàn)1公開(kāi)了如下的技術(shù)：在將加熱后的鋼管浸漬于水中的狀態(tài)下，使水流沿著與鋼管的管軸平行的方向(鋼管的長(zhǎng)度方向)產(chǎn)生，由此沿著鋼管的長(zhǎng)度方向能夠進(jìn)行均一的急冷。然而，該技術(shù)需要將急冷結(jié)束后的鋼管從水中取出并排出鋼管內(nèi)部的水。即，在急冷結(jié)束之后，直至將該鋼管向下一工序供給之前需要長(zhǎng)時(shí)間，由于通過(guò)排出期間的鋼管內(nèi)部的水來(lái)冷卻，因此難以控制成與下一工序的操作關(guān)聯(lián)而規(guī)定的規(guī)定范圍。而且，必須設(shè)置用于把持鋼管并浸漬在水中的規(guī)定的位置的設(shè)備(例如臂等)，淬火裝置的結(jié)構(gòu)不可避免變得復(fù)雜。而且，為了沿著鋼管的長(zhǎng)度方向?qū)崿F(xiàn)均一的急冷而需要產(chǎn)生高速的水流，因此設(shè)備成本增大。

在專利文獻(xiàn)2公開(kāi)了如下的技術(shù)：一邊使加熱后的鋼管旋轉(zhuǎn)，一邊利用冷卻水使外表面和內(nèi)表面急冷，由此沿著鋼管的圓周方向能夠進(jìn)行均一的急冷。然而，該技術(shù)由于不使鋼管浸漬在水中，因此如圖4所示，鋼管1的內(nèi)表面上部難以與冷卻水2接觸，產(chǎn)生鋼管1的圓周方向的溫度不均，其結(jié)果是，產(chǎn)生品質(zhì)的偏差。而且，如圖5所示，關(guān)于鋼管1的噴嘴3側(cè)的端部，不僅是內(nèi)表面上部而且內(nèi)表面下部也不與冷卻水2接觸，因此產(chǎn)生鋼管1的長(zhǎng)度方向的溫度不均，其結(jié)果是，產(chǎn)生品質(zhì)的偏差。

在專利文獻(xiàn)3公開(kāi)了如下的技術(shù)：為了使加熱后的鋼管的外表面急冷，在鋼管的圓周方向上配置多個(gè)噴嘴，向鋼管的外表面噴射制冷劑，由此在鋼管的圓周方向上能夠進(jìn)行均一的急冷。然而，該技術(shù)如圖6所示，噴射制冷劑的多個(gè)噴嘴3配置在同一圓周上，因此環(huán)狀的高溫部與低溫部交替地產(chǎn)生。

另外，該專利文獻(xiàn)3公開(kāi)的技術(shù)也可以一邊使鋼管1沿長(zhǎng)度方向移動(dòng)，一邊進(jìn)行急冷，但是在使鋼管1的溫度大幅下降的情況下，對(duì)鋼管1的輸送速度進(jìn)行減速，或者使集管4沿鋼管1的長(zhǎng)度方向延長(zhǎng)，伴隨于此輸送單元(未圖示)也延伸，由此需要確保冷卻所需的時(shí)間。然而，當(dāng)使鋼管1的輸送速度下降時(shí)，鋼管1的行進(jìn)方向的尾端部被長(zhǎng)時(shí)間散熱，在成為低于開(kāi)始急冷的溫度(以下，稱為冷卻開(kāi)始溫度)的規(guī)定值的狀態(tài)之后噴射制冷劑，其結(jié)果是，會(huì)產(chǎn)生品質(zhì)的偏差。另一方面，當(dāng)使集管4延長(zhǎng)時(shí)，設(shè)備成本增大。

在專利文獻(xiàn)4公開(kāi)了如下的技術(shù)：為了對(duì)加熱后的鋼管的外表面進(jìn)行冷卻，而在螺旋狀的集管設(shè)置多個(gè)噴嘴，通過(guò)向鋼管的外表面噴射冷卻水，能夠沿著鋼管的長(zhǎng)度方向進(jìn)行均一的急冷。然而，該技術(shù)如圖7所示，由于噴射冷卻水的區(qū)域受限，因此產(chǎn)生鋼管1的溫度不均，其結(jié)果是，產(chǎn)生品質(zhì)的偏差。即使為了擴(kuò)大噴射冷卻水的區(qū)域而縮短螺旋狀的集管4的間距，由于向鋼管1的外表面噴射的冷卻水難以順暢地排出，因此仍然會(huì)產(chǎn)生溫度不均，其結(jié)果是，產(chǎn)生品質(zhì)的偏差。

在先技術(shù)文獻(xiàn)

專利文獻(xiàn)

專利文獻(xiàn)1：日本專利第5071537號(hào)公報(bào)

專利文獻(xiàn)2：日本專利第3624680號(hào)公報(bào)

專利文獻(xiàn)3：日本特開(kāi)2005-298861號(hào)公報(bào)

專利文獻(xiàn)4：日本特開(kāi)昭54-18411號(hào)公報(bào)

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

發(fā)明要解決的課題

本發(fā)明消除現(xiàn)有技術(shù)的問(wèn)題點(diǎn)，其目的在于提供一種能夠以簡(jiǎn)便的單元沿著鋼管的長(zhǎng)度方向及圓周方向進(jìn)行均一的急冷而得到良好且均一的品質(zhì)的鋼管的鋼管的淬火方法、鋼管的淬火裝置、鋼管的制造方法及鋼管的制造設(shè)備。

用于解決課題的方案

本發(fā)明者們研討了從噴嘴向鋼管的外表面噴射冷卻水而沿著鋼管的長(zhǎng)度方向及圓周方向進(jìn)行均一的急冷的技術(shù)。并且可知，如果將噴嘴適當(dāng)?shù)嘏帕?，且一邊以管軸為中心使鋼管旋轉(zhuǎn)一邊噴射冷卻水，則能夠使鋼管均一地急冷。

本發(fā)明基于此見(jiàn)解而做出。

即本發(fā)明涉及一種鋼管的淬火方法，其中，使鋼管在與被加熱了的鋼管的管軸平行的方向及垂直的方向上的移動(dòng)停止，一邊以管軸為中心使鋼管旋轉(zhuǎn)，一邊從在鋼管的外側(cè)呈螺旋狀地等間隔排列的四個(gè)以上的噴嘴向鋼管的外表面噴射冷卻水。在該淬火方法中，噴嘴優(yōu)選為六個(gè)以上。

在本發(fā)明的淬火方法中，噴嘴的螺旋狀的排列優(yōu)選為兩列以上。即，優(yōu)選設(shè)置相互不重疊的兩個(gè)螺旋。此外，鋼管優(yōu)選以旋轉(zhuǎn)速度5次/分鐘以上且300次/分鐘以下進(jìn)行旋轉(zhuǎn)。此外，在與鋼管的管軸垂直的面內(nèi)，優(yōu)選從彼此相對(duì)于管軸位于相反側(cè)的噴嘴向鋼管的外表面噴射冷卻水。

另外，本發(fā)明涉及一種鋼管的淬火裝置，具有：以被加熱了的鋼管的管軸為中心使鋼管旋轉(zhuǎn)的兩個(gè)以上的旋轉(zhuǎn)輥；在利用旋轉(zhuǎn)輥而旋轉(zhuǎn)的鋼管的外側(cè)呈螺旋狀地等間隔排列并噴射冷卻水的六個(gè)以上的噴嘴；及向噴嘴供給冷卻水的兩個(gè)以上的集管。

在本發(fā)明的淬火裝置中，優(yōu)選集管與管軸平行地配置，且在集管上以等間距psn(mm)安裝噴嘴。即，沿管軸方向延伸的多個(gè)集管以等間隔配置在鋼管的外側(cè)，呈螺旋狀地配置的噴嘴中的沿著與管軸平行的方向相鄰的噴嘴優(yōu)選安裝于同一集管。而且，作為與鋼管的管軸垂直的剖面進(jìn)行觀察時(shí)，在將噴嘴配置n個(gè)(n方向)的情況下，配置噴嘴的螺旋的列數(shù)優(yōu)選比n小。在與n相同的情況下，如圖6那樣噴嘴配置在同一圓周上，因此環(huán)狀的高溫部與低溫部交替地產(chǎn)生。需要說(shuō)明的是，螺旋的最小的列數(shù)為1。此外，旋轉(zhuǎn)輥沿著與鋼管的管軸平行的方向以等間距prl(mm)配置在噴嘴之間，且prl值優(yōu)選相對(duì)于任意的整數(shù)n而滿足prl＝n×psn。此外，所述噴嘴的螺旋狀的排列優(yōu)選為兩列以上。此外，在與鋼管的管軸垂直的面內(nèi)，所述噴嘴優(yōu)選相對(duì)于所述管軸而相互配置在相反側(cè)。

另外，本發(fā)明是包含通過(guò)上述的淬火方法對(duì)鋼管進(jìn)行淬火的工序的鋼管的制造方法。

另外，本發(fā)明是具備上述的淬火裝置的鋼管的制造設(shè)備。

發(fā)明效果

根據(jù)本發(fā)明，能夠以簡(jiǎn)便的單元沿著鋼管的長(zhǎng)度方向及圓周方向進(jìn)行均一的急冷，能夠得到良好且均一的品質(zhì)的鋼管，因此在產(chǎn)業(yè)上起到特別的效果。

附圖說(shuō)明

圖1是示意性地表示本發(fā)明的淬火裝置的噴嘴的配置的例子的圖，(a)是剖視圖，(b)是側(cè)視圖。需要說(shuō)明的是，在側(cè)視圖中，僅示出位于鋼管的上下的集管及噴嘴，其他的集管及噴嘴省略圖示。

圖2是示意性地表示本發(fā)明的淬火裝置的噴嘴的配置的例子的圖，(a)是剖視圖，(b)是側(cè)視圖。需要說(shuō)明的是，在側(cè)視圖中，僅示出位于鋼管的上下的集管及噴嘴，其他的集管及噴嘴省略圖示。

圖3是示意性的表示在圖2所示的淬火裝置使鋼管旋轉(zhuǎn)的例子的圖，(a)是剖視圖，(b)是側(cè)視圖。需要說(shuō)明的是，在側(cè)視圖中，僅示出位于鋼管的上下的集管及噴嘴，其他的集管及噴嘴省略圖示。

圖4是示意性地表示在鋼管的內(nèi)部流通的冷卻水的以往的例子的剖視圖。

圖5是示意性地表示在鋼管的內(nèi)部流通的冷卻水的以往的例子的剖視圖。

圖6是示意性地表示向鋼管的外表面噴射冷卻水的以往的例子的側(cè)視圖。需要說(shuō)明的是，在側(cè)視圖中，僅示出位于鋼管的上下的集管及噴嘴，其他的集管及噴嘴省略圖示。

圖7是示意性地表示向鋼管的外表面噴射冷卻水的以往的例子的側(cè)視圖。

圖8是示意性地表示向鋼管的外表面噴射冷卻水的以往的例子的側(cè)視圖。

圖9是示意性地表示制造無(wú)縫鋼管時(shí)的設(shè)備結(jié)構(gòu)的例子的圖。

圖10是示意性地表示制造電焊鋼管時(shí)的設(shè)備結(jié)構(gòu)的例子的圖。

具體實(shí)施方式

在本發(fā)明中，鋼管沒(méi)有特別限定，鋼管包括例如無(wú)縫鋼管、電焊鋼管、uoe鋼管等。

圖1是關(guān)于本發(fā)明的鋼管的淬火裝置而示意性地表示噴嘴的配置例的圖，(a)是與管軸垂直的剖視圖，(b)是與管軸平行的側(cè)視圖。該例是作為與鋼管1的管軸垂直的剖面進(jìn)行觀察時(shí)，將噴嘴3以45°的等間隔在鋼管1的外側(cè)配置的例子(參照?qǐng)D1(a))。并且，上述的噴嘴3排列成1列的螺旋狀(參照?qǐng)D1(b))。因此，噴嘴3的總數(shù)為八個(gè)以上。在圖1～3的(b)中，為了簡(jiǎn)便地說(shuō)明螺旋狀的排列而在鋼管的長(zhǎng)度方向上圖示出一部分的噴嘴3及集管2。

噴嘴3使用能夠向比噴嘴的噴射口徑寬的范圍噴射冷卻水2的結(jié)構(gòu)，且優(yōu)選以冷卻水2的噴射區(qū)域呈螺旋狀地相互重疊的方式排列(參照?qǐng)D1(a))。其理由是因?yàn)?，如果使呈圓錐狀(在本發(fā)明中也包括大致圓錐狀)地噴射的冷卻水2呈螺旋狀地相互重疊，則能夠確保充分的冷卻速度，并且通過(guò)進(jìn)一步使鋼管1旋轉(zhuǎn)而均一地急冷。

噴嘴3優(yōu)選以其噴射口的中心軸與鋼管1的管軸垂直地交叉的方式配置。其理由是因?yàn)?，如果將冷卻水2沿著鋼管1的切線方向(參照?qǐng)D8)或者傾斜方向(未圖示)噴射，則冷卻效率下降，可能難以確保充分的冷卻速度。

如已經(jīng)說(shuō)明那樣，噴嘴3在鋼管的外側(cè)呈螺旋狀地等間隔配置。因此，多個(gè)噴嘴3沿著與管軸平行的方向排列(參照?qǐng)D1(b))。通過(guò)將噴嘴3配置成螺旋狀，鋼管1的周向上的冷卻偏差變小。以該周向上的冷卻偏差為起因的鋼管1的翹曲沿周向分散，因此能夠減少全長(zhǎng)的翹曲。用于向這些噴嘴3供給冷卻水2的集管4優(yōu)選將大致直管狀的結(jié)構(gòu)與管軸平行地配置。其理由是因?yàn)?，如果將集?呈螺旋狀地配置，則在集管4內(nèi)流動(dòng)的冷卻水2的阻力增大，從噴嘴3噴射的冷卻水2的壓力、流量變動(dòng)。如果使集管4為大致直管狀而與管軸平行地配置，則不需要制造環(huán)狀或螺旋狀的集管，因此設(shè)置成本也能抑制得較低。而且，噴嘴3沿著與管軸平行的方向等間隔地配置，對(duì)于鋼管長(zhǎng)度方向能夠均一地進(jìn)行急冷。而且，即使在縮短噴嘴3的長(zhǎng)度方向間距的情況下，與將集管4配置成環(huán)狀或螺旋狀的情況相比，也能夠確保各個(gè)集管4的間隙，由此冷卻后的水向下方落下，周向的冷卻的均一性進(jìn)一步提高。

這樣，使鋼管1在規(guī)定的位置停止與管軸平行的方向及垂直的方向上的移動(dòng)，能夠一邊以管軸為中心旋轉(zhuǎn)一邊進(jìn)行急冷。其結(jié)果是，能夠?qū)摴?在全長(zhǎng)同時(shí)地進(jìn)行冷卻。而且，不需要設(shè)置過(guò)剩的長(zhǎng)度的集管、輸送單元，能夠以簡(jiǎn)便的單元沿著鋼管1的長(zhǎng)度方向及圓周方向進(jìn)行均一的急冷。需要說(shuō)明的是，在本發(fā)明中，“使鋼管在規(guī)定的位置停止與管軸平行的方向及垂直的方向上的移動(dòng)”是指在對(duì)鋼管進(jìn)行急冷時(shí)不使鋼管在管軸方向、垂直的方向上積極地移動(dòng)的意思。通過(guò)以管軸為中心使鋼管旋轉(zhuǎn)而產(chǎn)生的鋼管的振動(dòng)、以該振動(dòng)為起因而產(chǎn)生的管軸方向或垂直的方向上的鋼管的不可避免的意外移動(dòng)包含在“使鋼管在規(guī)定的位置停止與管軸平行的方向及垂直的方向上的移動(dòng)”這樣的狀態(tài)中。

如果鋼管1的旋轉(zhuǎn)速度過(guò)小，則可能難以消除鋼管的周向的溫度不均。另一方面，如果旋轉(zhuǎn)速度過(guò)大，則鋼管1可能會(huì)從淬火裝置飛出。因此，鋼管1的旋轉(zhuǎn)速度優(yōu)選為5次/分鐘以上且300次/分鐘以下。從抑制鋼管的周向的溫度不均的觀點(diǎn)出發(fā)，旋轉(zhuǎn)速度更優(yōu)選為10次/分鐘以上，進(jìn)一步優(yōu)選為30次/分鐘以上，更進(jìn)一步優(yōu)選為50次/分鐘以上。從抑制鋼管以管軸為中心旋轉(zhuǎn)時(shí)的過(guò)度的振動(dòng)并進(jìn)一步減小鋼管從淬火裝置飛出的可能性的觀點(diǎn)出發(fā)，轉(zhuǎn)速更優(yōu)選小于300次/分鐘，進(jìn)一步優(yōu)選為250次/分鐘以下，更進(jìn)一步優(yōu)選為200次/分鐘以下。

圖2是關(guān)于本發(fā)明的鋼管的淬火裝置而示意性地表示噴嘴的配置例的圖，(a)是與管軸垂直的剖視圖，(b)是與管軸平行的側(cè)視圖。該例是作為與鋼管1的管軸垂直的剖面進(jìn)行觀察時(shí)，將六個(gè)噴嘴3以60°的等間隔在鋼管1的外側(cè)配置的例子(參照?qǐng)D2(a))。并且，這些噴嘴3排列成兩列的螺旋狀(參照?qǐng)D2(b))。因此，噴嘴3的總數(shù)為24個(gè)以上。在圖2中，兩列的螺旋成為相互不重合的位置關(guān)系。由此，在集管4中相鄰的噴嘴3交替地構(gòu)成不同的螺旋。通過(guò)使螺旋狀的排列為兩列以上，能夠進(jìn)一步降低圓周方向的溫度不均。

即使在如圖2所示排列有噴嘴3的淬火裝置中，如已經(jīng)參照?qǐng)D1說(shuō)明那樣，也優(yōu)選使用呈圓錐狀地噴射冷卻水2的噴嘴3，其噴射口的中心軸以與鋼管1的管軸垂直地交叉的方式配置。用于向上述的噴嘴3供給冷卻水2的集管4優(yōu)選與管軸平行地配置。此外，從提高周向的冷卻均一性而減少鋼管的長(zhǎng)度方向的翹曲的觀點(diǎn)出發(fā)，優(yōu)選在與鋼管的管軸垂直的面內(nèi)，噴嘴相對(duì)于管軸而相互配置在相反側(cè)的位置的情況，換言之，噴嘴隔著管軸而相對(duì)地成對(duì)的情況。此外，在一邊使鋼管1旋轉(zhuǎn)一邊進(jìn)行急冷時(shí)，與前述的圖1時(shí)同樣，鋼管1的旋轉(zhuǎn)速度優(yōu)選為5次/分鐘以上且300次/分鐘以下。即，在圖2的情況下也可以采用使用圖1說(shuō)明的上述的實(shí)施方式。需要說(shuō)明的是，在圖2中，在與鋼管1的管軸垂直的面內(nèi)，能夠從相對(duì)于管軸而相互配置在相反側(cè)(即，以管軸為中心而相互分離180°)的噴嘴3向鋼管1的外表面噴射冷卻水。

圖3是示意性地表示在圖2所示的鋼管的淬火裝置配置旋轉(zhuǎn)輥而使鋼管旋轉(zhuǎn)的例子的圖，(a)是剖視圖，(b)是側(cè)視圖。該例是在與鋼管1的管軸垂直的剖面內(nèi)配置一對(duì)(即兩個(gè))旋轉(zhuǎn)輥5，通過(guò)在該旋轉(zhuǎn)輥5上載置鋼管1而使鋼管1旋轉(zhuǎn)的例子(參照?qǐng)D3(a))。該旋轉(zhuǎn)輥5僅為一對(duì)的話，難以載置鋼管1，因此沿著與鋼管1的管軸平行的方向等間距地配置兩對(duì)以上的旋轉(zhuǎn)輥5(參照?qǐng)D3(b))。

將該旋轉(zhuǎn)輥5的間距設(shè)為prl(mm)，將配置于集管4的噴嘴3的間距設(shè)為psn(mm)，優(yōu)選以滿足下述(1)式的方式配置旋轉(zhuǎn)輥5。(1)式中的n是任意的整數(shù)。n可以根據(jù)冷卻水2的管軸方向的長(zhǎng)度、旋轉(zhuǎn)輥5使鋼管旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)能力而適當(dāng)選擇。如果n過(guò)大，則旋轉(zhuǎn)輥5每一個(gè)要求的旋轉(zhuǎn)能力變得過(guò)大，設(shè)備成本增加，因此n優(yōu)選為5以下。而且，旋轉(zhuǎn)輥5越多，則鋼管的旋轉(zhuǎn)越穩(wěn)定，因此n的下限為1。

prl＝n×psn…(1)

通過(guò)使旋轉(zhuǎn)輥5的間距prl和噴嘴3的間距psn滿足(1)式，而如圖3(b)所示，旋轉(zhuǎn)輥5能夠配置在冷卻水2的噴射區(qū)域重疊的位置。圖3(b)所示的配置中，輥5位于噴嘴3的間距psn的中央。其結(jié)果是，冷卻水2不會(huì)與旋轉(zhuǎn)輥5干涉而順暢地流動(dòng)，因此防止溫度不均的效果進(jìn)一步提高。

在圖1所示的鋼管的淬火裝置配置旋轉(zhuǎn)輥時(shí)(未圖示)，旋轉(zhuǎn)輥5的間距prl和噴嘴3的間距psn也優(yōu)選以滿足(1)式的方式配置。

在本發(fā)明中，在與鋼管的管軸垂直的剖面中，噴嘴優(yōu)選等間隔地配置2～32個(gè)，更優(yōu)選等間隔地配置4～16個(gè)。

在本發(fā)明中，噴嘴的個(gè)數(shù)只要對(duì)應(yīng)于冷卻的鋼管的長(zhǎng)度而適當(dāng)選擇即可。例如，在鋼管的長(zhǎng)度為4～8m的情況下，噴嘴優(yōu)選設(shè)為8～1280個(gè)。

通過(guò)使用本發(fā)明的鋼管的淬火方法來(lái)制造鋼管，在淬火時(shí)鋼管與以往相比被更均一地冷卻，因此鋼管的材質(zhì)均一性也提高，因此優(yōu)選。

本發(fā)明的鋼管的制造方法在上述的鋼管的淬火工序中具有技術(shù)性特征。因此，其他的工序可以在考慮制造的鋼管的條件、特性等的基礎(chǔ)上適當(dāng)選擇。

例如，在制造無(wú)縫鋼管的情況下，可以通過(guò)穿孔軋制工序、延伸軋制工序、熱處理工序等來(lái)制造無(wú)縫鋼管。

另外，例如在制造電焊鋼管的情況下，可以通過(guò)開(kāi)卷工序、成形工序、焊接工序、熱處理工序等來(lái)制造電焊鋼管。

另外，通過(guò)使用具備本發(fā)明的鋼管的淬火裝置的鋼管的制造設(shè)備制造鋼管，在淬火時(shí)鋼管與以往相比被更均一地冷卻，因此鋼管的材質(zhì)均一性也提高，因此優(yōu)選。本發(fā)明的鋼管的制造設(shè)備在上述的鋼管的制造裝置中具有技術(shù)性特征。因此，其他的裝置在考慮制造的鋼管的條件或特性等的基礎(chǔ)上可以適當(dāng)選擇。

例如，在制造無(wú)縫鋼管的情況下，如圖9所示，鋼管的制造裝置除了具備本發(fā)明的淬火裝置之外，還具備加熱爐、穿孔輥軋機(jī)、延伸輥軋機(jī)、定徑輥軋機(jī)等。

另外，例如，在制造電焊鋼管的情況下，如圖10所示，鋼管的制造裝置除了具備本發(fā)明的淬火裝置之外，還具備開(kāi)卷機(jī)、成形機(jī)、焊接機(jī)、加熱爐等。

實(shí)施例

以下，說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)施例。本發(fā)明的技術(shù)范圍沒(méi)有限定為以下的實(shí)施例。

利用穿軋機(jī)的試驗(yàn)機(jī)對(duì)于由加熱爐加熱后的坯段進(jìn)行穿孔軋制而形成無(wú)縫鋼管(外徑210mm，內(nèi)徑130mm，管厚40mm，管長(zhǎng)8m)，繼續(xù)噴射冷卻水而進(jìn)行急冷(冷卻開(kāi)始溫度1150℃，冷卻停止溫度850℃)，由此進(jìn)行了直接淬火的模擬實(shí)驗(yàn)。

以下，說(shuō)明其次序。需要說(shuō)明的是，冷卻水的水量密度都設(shè)為1m³/(m²·分鐘)，其他的設(shè)定條件如表1所示。

[表1]

發(fā)明例1是作為與鋼管的管軸垂直的剖面進(jìn)行觀察時(shí)，將噴嘴以90°間隔配置且配置成1列的螺旋狀，一邊使鋼管旋轉(zhuǎn)一邊向外表面噴射冷卻水來(lái)進(jìn)行急冷的例子。鋼管的轉(zhuǎn)速設(shè)為10次/分鐘，并以旋轉(zhuǎn)輥的間距prl和噴嘴的間距psn(＝300mm)不滿足(1)式(即旋轉(zhuǎn)輥與冷卻水干涉)的方式配置了總計(jì)112個(gè)噴嘴。并且，在急冷停止之后，使用紅外線放射溫度計(jì)測(cè)定了無(wú)縫鋼管的溫度(圓周方向8處、長(zhǎng)度方向4處)。將其最大值與最小值之差作為溫度偏差而一并表示在表1中。如表1所示，發(fā)明例1的溫度偏差在長(zhǎng)度方向?yàn)?8℃，在圓周方向?yàn)?7℃，溫度不均被抑制成用于得到均一的特性的容許范圍內(nèi)(長(zhǎng)度方向的溫度偏差為40℃以下是合格，圓周方向的溫度偏差為20℃以下是合格)。

發(fā)明例2是作為與鋼管的管軸垂直的剖面進(jìn)行觀察的情況下，將噴嘴以60°間隔配置且配置成1列的螺旋狀，一邊使鋼管旋轉(zhuǎn)一邊向外表面噴射冷卻水而進(jìn)行了急冷的例子。鋼管的轉(zhuǎn)速設(shè)為10次/分鐘，且旋轉(zhuǎn)輥的間距prl和噴嘴的間距psn(＝300mm)不滿足(1)式，配置了總計(jì)168個(gè)噴嘴。其結(jié)果是，急冷之后的溫度偏差在長(zhǎng)度方向?yàn)?4℃，在圓周方向?yàn)?7℃。發(fā)明例2由于增加了噴嘴，因此與發(fā)明例1相比長(zhǎng)度方向的溫度不均減少。

發(fā)明例3是作為與鋼管的管軸垂直的剖面進(jìn)行觀察時(shí)，將噴嘴以45°間隔配置且配置成1列的螺旋狀，一邊使鋼管旋轉(zhuǎn)一邊向外表面噴射冷卻水而進(jìn)行了急冷的例子。鋼管的轉(zhuǎn)速設(shè)為10次/分鐘，且旋轉(zhuǎn)輥的間距prl和噴嘴的間距psn(＝300mm)不滿足(1)式，配置了總計(jì)224個(gè)噴嘴。其結(jié)果是，急冷之后的溫度偏差在長(zhǎng)度方向?yàn)?2℃，在圓周方向?yàn)?7℃。發(fā)明例3由于進(jìn)一步增加噴嘴而致密地配置，因此與發(fā)明例2相比長(zhǎng)度方向的溫度不均減少。

發(fā)明例4是作為與鋼管的管軸垂直的剖面進(jìn)行觀察時(shí)，將噴嘴以90°間隔配置且配置成1列的螺旋狀，一邊使鋼管旋轉(zhuǎn)一邊向外表面噴射冷卻水而進(jìn)行了急冷的例子。鋼管的轉(zhuǎn)速設(shè)為30次/分鐘，且旋轉(zhuǎn)輥的間距prl和噴嘴的間距psn(＝300mm)不滿足(1)式，配置了總計(jì)112個(gè)噴嘴。其結(jié)果是，急冷之后的溫度偏差在長(zhǎng)度方向?yàn)?4℃，在圓周方向?yàn)?3℃。發(fā)明例4由于增加了鋼管的轉(zhuǎn)速，因此與發(fā)明例1相比長(zhǎng)度方向和圓周方向的溫度不均減少。

發(fā)明例5在作為與鋼管的管軸垂直的剖面進(jìn)行觀察時(shí)，噴嘴以90°間隔配置且設(shè)為兩列的螺旋狀。各螺旋的相互的噴嘴在與管軸垂直的面內(nèi)，相對(duì)于鋼管的管軸而相對(duì)地配置，且在長(zhǎng)度方向上將該配置反復(fù)。發(fā)明例5是在這樣的條件下一邊使鋼管旋轉(zhuǎn)一邊向外表面噴射冷卻水而進(jìn)行了急冷的例子。換言之，是在與鋼管的管軸方向垂直且包含噴嘴的面內(nèi)，噴嘴相對(duì)于管軸而配置在相反側(cè)的位置的例子。鋼管的轉(zhuǎn)速設(shè)為30次/分鐘，且旋轉(zhuǎn)輥的間距prl和噴嘴的間距psn(＝300mm)不滿足(1)式，配置了總計(jì)112個(gè)噴嘴。其結(jié)果是，急冷之后的溫度偏差在長(zhǎng)度方向?yàn)?4℃，在圓周方向?yàn)?0℃。發(fā)明例5關(guān)于兩列的螺旋而使噴嘴的配置更適當(dāng)，且增加了鋼管的轉(zhuǎn)速，因此與發(fā)明例1相比冷卻后的翹曲減少。

發(fā)明例6是作為與鋼管的管軸垂直的剖面進(jìn)行了觀察時(shí)，將噴嘴以90°間隔配置且配置成兩列的螺旋狀，各螺旋的相互的噴嘴在與管軸垂直的面內(nèi)，相對(duì)于鋼管的管軸而相對(duì)地配置，且在長(zhǎng)度方向上將該配置反復(fù)的例子。鋼管的轉(zhuǎn)速設(shè)為30次/分鐘，且用于使鋼管旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)輥的間距prl(＝900mm)和噴嘴的間距psn(＝300mm)滿足(1)式(即旋轉(zhuǎn)輥與冷卻水不干涉)，配置了總計(jì)112個(gè)噴嘴。其結(jié)果是，急冷之后的溫度偏差在長(zhǎng)度方向?yàn)?0℃，在圓周方向?yàn)?1℃。發(fā)明例6由于旋轉(zhuǎn)輥與冷卻水不干涉，因此與發(fā)明例5相比長(zhǎng)度方向的溫度不均減少。

發(fā)明例7是作為與鋼管的管軸垂直的剖面進(jìn)行觀察時(shí)，將噴嘴以60°間隔配置且配置成3列的螺旋狀，一邊使鋼管旋轉(zhuǎn)一邊向外表面噴射冷卻水而進(jìn)行了急冷的例子。鋼管的轉(zhuǎn)速設(shè)為60次/分鐘，且旋轉(zhuǎn)輥的間距prl(＝1200mm)和噴嘴的間距psn(＝300mm)滿足(1)式，配置了總計(jì)168個(gè)噴嘴。其結(jié)果是，急冷之后的溫度偏差在長(zhǎng)度方向?yàn)?℃，在圓周方向?yàn)?℃。發(fā)明例7由于增加噴嘴而致密地配置，且增加了鋼管的轉(zhuǎn)速，因此與發(fā)明例6相比長(zhǎng)度方向和圓周方向的溫度不均減少。

發(fā)明例8是作為與鋼管的管軸垂直的剖面進(jìn)行觀察時(shí)，將噴嘴以45°間隔配置且配置成4列的螺旋狀，一邊使鋼管旋轉(zhuǎn)一邊向外表面噴射冷卻水而進(jìn)行了急冷的例子。鋼管的轉(zhuǎn)速設(shè)為200次/分鐘，且旋轉(zhuǎn)輥的間距prl(＝1200mm)和噴嘴的間距psn(＝300mm)滿足(1)式，配置了總計(jì)224個(gè)噴嘴。其結(jié)果是，急冷之后的溫度偏差在長(zhǎng)度方向?yàn)?℃，在圓周方向?yàn)?℃。發(fā)明例8由于進(jìn)一步增加噴嘴而致密地配置，且進(jìn)一步增加了鋼管的轉(zhuǎn)速，因此與發(fā)明例7相比長(zhǎng)度方向和圓周方向的溫度不均減少。

比較例1是使冷卻水流入鋼管的內(nèi)部而對(duì)內(nèi)表面進(jìn)行急冷的例子(參照?qǐng)D4、5)。在該例子中，盡管使鋼管旋轉(zhuǎn)，但是冷卻水不接觸內(nèi)表面上部，且冷卻水不接觸冷卻水流入一側(cè)的管端部?jī)?nèi)表面，因此急冷之后的溫度偏差在長(zhǎng)度方向?yàn)?50℃，在圓周方向?yàn)?5℃，與發(fā)明例1～8相比溫度不均大幅增大。

比較例2是在與鋼管的管軸垂直的剖面的同一圓周上將噴嘴以45°間隔配置，將其沿鋼管長(zhǎng)度方向排列，配置了總計(jì)224個(gè)的噴嘴的例子(參照?qǐng)D6)。在該例中，環(huán)狀的高溫部與低溫部交替地產(chǎn)生，因此急冷之后的溫度偏差在長(zhǎng)度方向?yàn)?8℃，在圓周方向?yàn)?2℃，與發(fā)明例1～8相比溫度不均增大。

標(biāo)號(hào)說(shuō)明

1鋼管

2冷卻水

3噴嘴

4集管

5旋轉(zhuǎn)輥