(57)【要約】      （修正有）【課題】浸漬槽内で、鋼管を円筒形状のカバーで覆い、前記カバー内へ冷却媒体を流入させて前記鋼管内を流れる内面流と前記鋼管外を流れる外面流とで前記鋼管を焼入する鋼管の焼入方法において、外面流が鋼管支持板で乱されることを抑制でき、周方向における鋼管の焼入状態の均一化と省エネルギーを同時に図ることが可能な鋼管の焼入方法および焼入装置を提供する。【解決手段】カバー３内で前記鋼管Ｗを支持する鋼管支持板５により、前記外面流６を鋼管の外周面に沿って旋回しつつ前進する旋回流とする。【選択図】図１
2010084172.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
浸漬槽内で、鋼管を円筒形状のカバーで覆い、前記カバー内へ冷却媒体を流入させて前記鋼管内を流れる内面流と前記鋼管外を流れる外面流とで前記鋼管を焼入する鋼管の焼入方法において、
前記カバー内で前記鋼管を支持する鋼管支持板により、前記外面流を鋼管の外周面に沿って旋回しつつ前進する旋回流とすることを特徴とする、鋼管の焼入方法。
【請求項２】
鋼管を浸漬させるための浸漬槽と、該浸漬槽内で前記鋼管を覆う円筒形状のカバーとを具備し、前記カバー内へ冷却媒体を流入させて前記鋼管内を流れる内面流と前記鋼管外を流れる外面流とで前記鋼管を焼入する鋼管の焼入装置において、
前記カバーの内面に、鋼管を支持する鋼管支持板を有し、該鋼管支持板は、前記外面流を、鋼管の外周面に沿って旋回しつつ前進する旋回流とする整流板を兼ねることを特徴とする鋼管の焼入装置。
【請求項３】
鋼管を浸漬させるための浸漬槽と、該浸漬槽内で前記鋼管を覆う円筒形状のカバーとを具備し、前記カバー内へ冷却媒体を流入させて前記鋼管内を流れる内面流と前記鋼管外を流れる外面流とで前記鋼管を焼入する鋼管の焼入装置において、
前記カバーの内面の下部の軸方向複数箇所に、前記鋼管を支持する鋼管支持板が設けられてなり、該鋼管支持板は、その軸方向に対する面が、平面視でカバーの軸方向に対して直角な方向から、片側に設けられてなることを特徴とする鋼管の焼入装置。
【請求項４】
前記鋼管支持板に加え、前記カバーの内面の上部の軸方向複数箇所に、その板面が平面視で、カバーの軸方向に対して直角な方向から、前記支持板とは逆向きに傾けられてなる整流板が設けられてなることを特徴とする請求項３に記載の鋼管の焼入装置。
【請求項５】
前記鋼管支持板、あるいは、前記鋼管支持板と前記整流板は、軸方向に対する面が、前記カバーの軸方向に対して直角な方向から２５°〜６５°の範囲で傾いてなることを特徴とする請求項３または４に記載の鋼管の焼入装置。
【請求項６】
前記鋼管支持板、あるいは、前記鋼管支持板と前記整流板は、カバーの軸方向に見て、前記鋼管支持板と整流板とを合せて前記カバーの内面全周の１／３以上の範囲に設けられていることを特徴とする請求項３〜５のいずれかに記載の鋼管の焼入装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、鋼管を焼入する際に用いて好適な、鋼管の焼入方法および装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
シームレス鋼管などの鋼管は、高張力化、高靭性化するため、製造工程で焼入・焼戻し熱処理を施している。鋼管の焼入法はスプレー方式と浸漬方式に大別されるが、シームレス鋼管を焼入する際には、冷却能が大きくかつ装置の構造が簡単である浸漬方式が採用されている。
浸漬方式の一つに内外面浸漬軸流焼入方式が知られている。この内外面浸漬軸流焼入方式とは、加熱された鋼管Ｗを冷却水などの冷却媒体が満たされた浸漬槽に投入し、鋼管の内外面にその軸方向に沿う冷却水流（軸流）を与えて焼入する方式である。この方式の問題点として、均一に焼入することが難しいということが挙げられる。
【０００３】
たとえば薄肉鋼管においては、浸漬槽内に投入した後、浸漬槽内の所定位置に収まるまでの間に、浮力のために鋼管の一端が水面上に浮上してこの部分の冷却不足によって長手方向に焼入ムラが生じる（特許文献１）。
この特許文献１には、鋼管の一端が水面上に浮上することを防止し、この部分の冷却不足を解消する技術が開示されている。図13、図14の（ａ）〜（ｄ）に鋼管Ｗの焼入工程を示した。すなわち図14（ａ）では、浸漬槽２内に冷却水流12の軸流を形成しておく。次いで円筒形状の軸流カバー３で焼入する鋼管Ｗを覆い、鋼管Ｗを浸漬槽２内に浸漬させる。その後、図14（ｂ）では、浸漬槽２の噴射口２ａから噴射する冷却水の水量を増やし、高水位進行流１ａを形成し、図14（ｃ）では、鋼管Ｗの一端が高水位進行流１ａで水面上に出ないようにし、鋼管Ｗがさらに沈降した図14（ｄ）では、所定の焼入位置にて冷却水流13で鋼管Ｗを焼入する。この高水位進行流１ａは、鋼管の一端（軸流カバー内へ流入する軸流である冷却水流12の流入側と反対の流出側端部）が水面上に出ないよう、水位を上昇させるために形成している。
【０００４】
ここで、内外面浸漬軸流焼入方式を採用した一例の鋼管の焼入装置を図13で説明する。この方式を採用した鋼管の焼入装置１は、鋼管Ｗを浸漬する浸漬槽２、円筒形状の軸流カバー３、キックイン装置４を具備し、軸流カバー３の流入側から冷却水の軸流を流入させる構造を有する。浸漬槽２は、冷却水を噴射する噴射口２ａと冷却水を循環するための循環路２ｂを有し、軸流カバー３は、上部カバー３ａと下部カバー３ｂとからなる開閉可能な構造とされている。
【特許文献１】特開平８−４１５４４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、内外面浸漬軸流焼入方式による鋼管の焼入装置には、軸流カバー３の内面と鋼管Ｗの外面間に所定の距離を確保して鋼管を焼入するため、鋼管支持板が軸流カバー３内に設けてあり、この従来の鋼管支持板によって、軸流が乱されて淀み部が生じ、周方向における鋼管の焼入性が不均一となるという課題があった。
従来の鋼管支持板によって、鋼管の焼入性が不均一となることを、以下に説明する。図11（ａ）は従来例の軸流カバー３を示す正面図、図11（ｂ）は同部分断面図である。
【０００６】
図12は従来の軸流カバー３を示す斜視図であり、（ａ）は鋼管Ｗをカバー３内に装入していない状態を示し、（ｂ）は鋼管Ｗをカバー３内に装入し冷却媒体の外面流を形成した場合の模式図である。
従来の鋼管支持板11は、下部カバー３ｂの内面の軸方向複数箇所に、ピッチＰでカバー３の軸方向に対して直角に設けられている。したがって、鋼管支持板11によって、鋼管支持板11で軸流カバー３の内面と鋼管Ｗの外面間に所定の距離を確保した状態で、鋼管を焼入する際には、軸流カバー３の内面と鋼管Ｗの外面間の冷却媒体の軸流（以下、外面流という）が鋼管支持板11で乱され、鋼管支持板11の後方周辺に淀み部10が生じる。なお、図11（ａ）中、軸流カバー３の中心をＯ、鋼管Ｗの外面と鋼管支持板11との接触部をＡ、Ｂで示し、図11（ｂ）、図12（ｂ）中、６は軸流カバー３内に流入する冷却媒体の流れ（軸流）の方向を示した。この斜線部が、鋼管支持板11によって生じる淀み部10に相当し、図11（ｂ）で下方が軸流カバー３の流入側に相当し、上方が流出側に相当する。
【０００７】
このため、内外面浸漬軸流焼入方式の場合、鋼管支持板の後方周辺にあたる部分と、その周辺の鋼管の焼入性が不均一となる。
また、軸流カバー３の内面と鋼管Ｗの外面間の外面流が、鋼管支持板で乱されている状態のままで、鋼管支持板11の後方周辺の淀み部10にあたる鋼管Ｗの部分まで含めて焼入を十分にするには、軸流カバー３内へ流入させる水量（すなわち、図13に示した浸漬槽２の噴射口２ａから噴射する外面流および内面流の合計流量）を増やす必要があり、省エネルギーを図るのが困難であるという課題もあった。
【０００８】
そこで本発明は、上記従来技術の問題点を解消し、浸漬槽中で鋼管を円筒形状のカバーで覆い、該カバー内に冷却媒体を流入させて鋼管の内面流および外面流を形成させて焼入を行う場合において、円筒形状のカバーの内面と鋼管の外面間の外面流が、鋼管支持板で乱されるのを抑制でき、周方向における鋼管の焼入性の均一化と省エネルギーを同時に図ることが可能な鋼管の焼入方法および焼入装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明者らは、浸漬槽中で鋼管を円筒形状のカバーで覆い、該カバーの一端から冷却媒体を流入させて鋼管の焼入を行う場合の問題点について鋭意検討した結果、鋼管支持板の役割に、旋回しつつ前進する外面流を形成する整流板としての役割を加えることで、上記課題を解決できることを見出し、この知見に基づいて本発明をなすに至った。
すなわち本発明は、以下のとおりである。
１．浸漬槽内で、鋼管を円筒形状のカバーで覆い、前記カバー内へ冷却媒体を流入させて前記鋼管内を流れる内面流と前記鋼管外を流れる外面流とで前記鋼管を焼入する鋼管の焼入方法において、前記カバー内で前記鋼管を支持する鋼管支持板により、前記外面流を鋼管の外周面に沿って旋回しつつ前進する旋回流とすることを特徴とする、鋼管の焼入方法。
２．鋼管を浸漬させるための浸漬槽と、該浸漬槽内で前記鋼管を覆う円筒形状のカバーとを具備し、前記カバー内へ冷却媒体を流入させて前記鋼管内を流れる内面流と前記鋼管外を流れる外面流とで前記鋼管を焼入する鋼管の焼入装置において、前記カバーの内面に、鋼管を支持する鋼管支持板を有し、該鋼管支持板は、前記外面流を、鋼管の外周面に沿って旋回しつつ前進する旋回流とする整流板を兼ねることを特徴とする鋼管の焼入装置。
３．鋼管を浸漬させるための浸漬槽と、該浸漬槽内で前記鋼管を覆う円筒形状のカバーとを具備し、前記カバー内へ冷却媒体を流入させて前記鋼管内を流れる内面流と前記鋼管外を流れる外面流とで前記鋼管を焼入する鋼管の焼入装置において、前記カバーの内面の下部の軸方向複数箇所に、前記鋼管を支持する鋼管支持板が設けられてなり、該鋼管支持板は、その軸方向に対する面が、平面視でカバーの軸方向に対して直角な方向から、片側に設けられてなることを特徴とする鋼管の焼入装置。
４．前記鋼管支持板に加え、前記カバーの内面の上部の軸方向複数箇所に、その板面が平面視で、カバーの軸方向に対して直角な方向から、前記支持板とは逆向きに傾けられてなる整流板が設けられてなることを特徴とする上記３．に記載の鋼管の焼入装置。
５．前記鋼管支持板、あるいは、前記鋼管支持板と前記整流板は、軸方向に対する面が、前記カバーの軸方向に対して直角な方向から２５°〜６５°の範囲で傾いてなることを特徴とする上記３．または４．に記載の鋼管の焼入装置。
６．前記鋼管支持板、あるいは、前記鋼管支持板と前記整流板は、カバーの軸方向に見て、前記鋼管支持板と整流板とを合せて前記カバーの内面全周の１／３以上の範囲に設けられていることを特徴とする上記３．〜５．のいずれかに記載の鋼管の焼入装置。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、円筒形状のカバーの内面と鋼管の外面間の外面流が、鋼管架台を構成する鋼管支持板で乱されるのを抑制できる。したがって、鋼管支持板の後方周辺にあたる鋼管の部分まで含めて焼入を十分にでき、カバー内へ流入させる冷却媒体の流量を増やさずに、周方向における鋼管の焼入性の均一化と省エネルギーを同時に図ることが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下に、本発明にかかる鋼管の焼入装置について説明する。図１（ａ）、（ｂ）は本発明例１の円筒形状のカバー３（以下単にカバーという。）を示す正面図、同部分断面平面図である。図２は本発明例１のカバー３の斜視図であり、（ａ）は鋼管Ｗをカバー３内に装入していない状態を示し、（ｂ）は鋼管Ｗをカバー３内に装入し、冷却媒体の外面流を形成した場合の模式図である。図３（ａ）、（ｂ）は本発明例２のカバー３を示す正面図、（ｂ）は同平面図である。図４は本発明例２のカバー３の斜視図であり、（ａ）は鋼管Ｗをカバー３内に装入していない状態を示し、（ｂ）は鋼管Ｗをカバー３内に装入し、冷却媒体の外面流を形成した場合の模式図である。
【００１２】
本発明例１のカバー３は、図１（ａ）、（ｂ）、図２（ａ）に示したように、下部カバー３ｂの内面の軸方向複数箇所に、鋼管支持板５を設けてなる。この鋼管支持板５は、カバー３の内面と鋼管Ｗの外面間に、冷却媒体が流れるための空間を確保する役割を担うもので、カバーの軸方向から見ると、鋼管Ｗを載置し保持するための溝Ｍを形成するよう構成されており、図１（ａ）に示すように該溝ＭのＡ、Ｂの鋼管との接触部において鋼管を支持する。すなわち、鋼管支持板５により、鋼管Ｗはその軸方向がカバー３の軸方向と略一致した状態で支持され、カバー３に覆われる。この鋼管支持板５は図１（ｂ）に示したように、平面視で、その軸方向に対する面（以下、板面という。）がカバー３の軸方向に対して直角な方向から片側に（図１（ｂ）では右下より左上へ）傾くよう構成されている。そのため、カバー３の一方側より冷却媒体の外面流６を流入させると、冷却媒体は、図２（ｂ）に示すように、下部カバー３ｂと鋼管Ｗの間では、鋼管支持板５の板面と鋼管Ｗの外周面に沿った流れとなるから、１８０°（半周）旋回しつつ前進する流れＸが生じる。そして、鋼管支持板５により与えられた旋回しつつ前進する流れは、上部カバー３ａと鋼管Ｗの内周面との間でも引き継がれて鋼管Ｗの外周面に沿って旋回しつつ前進する流れＹとなり、よって、外面流は、鋼管の全外周面に沿って旋回しつつ前進する流れとなる。すなわち、鋼管支持板５はカバー３の内面と鋼管Ｗの外面間に冷却媒体が流れる空間を確保するという役割に加えて、鋼管Ｗの外周面に沿って旋回しつつ前進する外面流を形成する整流板としての役割を兼ねる。  
【００１３】
したがって、本発明例１のカバー３によれば、整流板としての役割がない従来のものに比べて、外面流が鋼管支持板で乱されるのを抑制できる。なお、本発明例１の場合、下部カバー３ｂの内面に設けた鋼管支持板５のピッチＰ＝１ｍ、鋼管支持板５の流入側の面が、カバー３の軸方向に対して直角な方向となす角θ＝４５°とした。
一方従来のカバー３は、旋回しつつ前進する外面流を形成する整流板としての役割がない。このため、図11（ｂ）、図12（ｂ）で説明したように、カバー３の内面と鋼管Ｗの外面間の外面流６が、鋼管支持板11で乱されて鋼管支持板11の後方周辺に淀み部10が生じる。これによって鋼管支持板11の後方周辺にあたる部分と、その周辺の鋼管の焼入性が不均一となる。
【００１４】
なお、本発明例１の鋼管支持板５に加えてさらに、上部カバー３ａの内面の軸方向複数箇所に、その軸方向に対する面が平面視でカバー３の軸方向に対して直角な方向から、支持板５とは逆向きに傾けられた板を整流板として設ければ、鋼管支持板の後方周辺にあたる部分の鋼管の焼入性をさらに向上させることができるのでよい。
すなわち、本発明例２のカバー３は、図３（ａ）、（ｂ）、図４（ａ）に示したように上部カバー３ａの内面の軸方向複数箇所に、軸方向に対する面（以下、板面という。）がカバー３の軸方向に対して直角な方向から傾けられた板が設けられ、この板はその両端部が鋼管支持板５の両端部とつながり、図４（ｂ）に示すように上部カバー３ａと鋼管Ｗとの間の冷却媒体について、鋼管Ｗの外周面に沿って、旋回しつつ前進する下向き外面流を形成する整流板７としてなる。なお、整流板７は、鋼管支持板５と同様の形状であり、鋼管Ｗをカバー内に保持可能なように溝Ｍが設けてあり、また、カバー３の軸方向に対して直角な方向となす角θ＝４５°とした。
【００１５】
つまり、下部カバー３ｂと鋼管Ｗとの間の冷却媒体について旋回しつつ前進させる鋼管支持板５と併せて、上部カバー３ｂと鋼管Ｗとの間の冷却媒体についても上部カバー３ａの内面に設けた整流板７により、旋回しつつ前進させる。したがって、外面流を、鋼管Ｗの外面全周について確実に旋回するよう形成することができる。この本発明例２のカバー３によれば、本発明例１の場合よりも、効果のある外面流を形成することができる。
【００１６】
この本発明例２の場合、上部カバー３ａの内面から突出して外面流を形成する整流板７が設けられているから、それを設けていない本発明例１に比べて、焼入する鋼管Ｗの上部空間が狭くなる。そこで、焼入する鋼管Ｗの外径寸法が広範囲である場合には、本発明例１のカバー３のような構造とすればよい。
また、鋼管支持板５並びに鋼管支持板５と整流板７の板面が、カバー３の軸方向に対して直角な方向から２５°以上傾けられていることが、整流板としての役割を発揮するうえで好適である。この鋼管支持板５の板面がカバー３の軸方向に対して直角な方向となす角θが小さくなりすぎると、旋回しつつ前進する外面流を形成する整流板としての役割を発揮することが困難となる。整流板７の板面に関しても同様である。そこで、鋼管支持板５の板面、および、整流板７を上部カバー３ａに設ける場合には整流板７の板面についてもカバー３の軸方向に対して直角な方向から２５°以上傾けられていることが好適である。
なお、カバー３の軸方向に対して直角な方向からの傾ける角度θは、旋回しつつ前進する外面流を形成させる観点から６５℃以下とすることが好ましい。
【００１７】
また、鋼管支持板５並びに鋼管支持板５と整流板７は、カバーの軸方向に見てカバー３の内面全周の１/3以上の範囲に設けられていることが、旋回しつつ前進する外面流を形成する役割を発揮するうえで好適である。
ただし、鋼管支持板５の場合には、旋回しつつ前進する外面流を形成する整流板としての役割とともに、鋼管を安定して支持する役割もあるから、カバー３の軸方向に見て、カバー３の内面全周の１/3以上の範囲に設けるのが好ましい。鋼管支持板５を設ける範囲がカバー３の内面全周の１/3未満となると、鋼管Ｗを焼入するとき、焼入位置にて水平姿勢でかつ静止させた状態で支持することが難しくなる。
【００１８】
一方、上部カバー３ａの内面に設けた整流板７の場合には、鋼管を安定して支持する役割がないので、旋回しつつ前進する外面流を形成する役割を十分発揮させるように、カバー３の内面全周の１/3以上の範囲に設けるのが好適である。
ところで、旋回しつつ前進する外面流が、カバー３の内面と鋼管Ｗの外面間に形成されることは、後述する実施例１での流動解析モデル、あるいは水モデル実験によって確認した。なお、水モデル実験とは公知の流動を観察する手法であり、カバー３、鋼管Ｗを透明なアクリル製で作成し、それらにトレーサーを設置してトレーサーで水の流れを観察する実験である。
【００１９】
以上説明した本発明にかかるカバー３によれば、カバー３で覆われた鋼管Ｗを、冷却媒体を満たした浸漬槽内に浸漬させ、次いでカバー３内に冷却媒体の軸流を流入させて、水平姿勢でかつ静止させた状態で鋼管Ｗを内外面流で焼入することができる。
この鋼管の焼入方法は、図14に示した焼入工程とは異なり、薄肉鋼管の場合でも、図14（ｂ）の工程で噴射口２ａから噴射する冷却水の水量を増やす必要もなく、図14（ｂ）、（ｃ）の高水位進行流１ａを形成する必要もない。このため、カバー内へ流入させる冷却媒体の流量を増やさずに、鋼管の焼入性の均一化と省エネルギーを同時に図ることが可能となる。
【００２０】
なお、本発明の鋼管の焼入方法は、上述した本発明例１、２で説明した鋼管の焼入装置を用いる場合に限定されるものでなく、外面流を鋼管の外周面に沿って旋回しつつ前進する旋回流とすることができればよい。図５、図６は本発明の焼入方法を実施することが可能な別のカバーの例であり、図５（ａ）はカバー３を示す正面図、（ｂ）は同平面図であり、図６は斜視図である。この例では、下部カバーに設けた鋼管支持板を左右に２枚の鋼管支持板５ａ、５ｂに分割し、それぞれを軸方向にずらして設けてある。例えば、このようにすることでも、旋回しながら前進する外面流を形成することは可能である。この他、図５、図６に示したカバーに対して上部カバーにも支持板５ａ、５ｂと同様の構成の整流板を設けてもよい。さらに、鋼管支持板を、カバーの内周面に沿って螺旋状に形成してもよい。要は、鋼管支持板の軸方向に対する面がカバーの軸方向に対して傾けられ、外面流を上述の旋回流とすることができれば、鋼管支持板の周辺に淀みを発生させることなく、均一な焼入ができるのである。
【００２１】
以下、本発明例１、２の効果を確認した実施例について述べる。
【実施例１】
【００２２】
浸漬槽内で円筒形状のカバーで鋼管を覆い、カバーの一端側から冷却媒体を流入させつつ焼入する焼入装置での実機実験に先立ち、流動解析モデルと伝熱解析モデルとからなる汎用数値計算を行い、本発明例１，２のカバー３を用いた場合の効果を、比較例１、２および従来例の場合と比較した。
なお、以下の数値解析条件およびカバーの条件で、肉厚２５ｍｍ、外径３４３ｍｍ、全長１０ｍの鋼管を焼入したときの、鋼管支持板の後方周辺にあたる部分と、その周囲の鋼管の温度差を求めた。
（数値解析条件）
流動解析モデルは、乱流を考慮した３次元非定常流れ、伝熱解析モデルは内面における熱伝達条件を断熱、外面における熱伝達条件を、３次元非定常流れの流速Ｖと鋼管の外面の温度Ｔとの関数として下記式（１）の熱伝達率ｈで与えた。
【００２３】
ｈ＝ｈ０・（Ｖ/Ｖ０）0.7・（Ｔ/Ｔ０）-0.37    ・・・（１）
ただし、ｈ０＝１５０００Ｗ/ｍ2・Ｋ、Ｖ０＝５ｍ/ｓ、Ｔ０＝３０３Ｋ。
カバーの流入側における軸流速度＝７ｍ/ｓ（外面流のみ）、鋼管の冷却開始温度＝１０７３Ｋ、冷却時間＝２０ｓ。
（カバーの共通寸法条件）
内径＝６３６ｍｍ、全長１０ｍ、下部カバー３ｂの内面から、鋼管Ｗと鋼管支持板との接触部Ａ、Ｂまでの距離＝８０ｍｍ。
（本発明例１のカバーの条件：図１、図２参照）
下部カバー３ｂの内面に設けた鋼管支持板５のピッチＰ＝１ｍ、鋼管支持板５の板面が、カバー３の軸方向に対して直角な方向となす角θ＝４５°。
（本発明例２のカバーの条件：図３、図４参照）
第１実施例の鋼管支持板５に加え、上部カバー３ａの内面の軸方向複数箇所に、その両端部が鋼管支持板５の両端部とつながる整流板７を設けた。整流板７の板面が、カバーの軸方向に対して直角な方向となす角θ＝４５°。
（比較例１のカバーの条件：図７、図８参照）
下部カバー３ｂの内面に設けたＶ字状の鋼管支持板８のピッチＰ＝１ｍ、鋼管支持板８の板面が鋼管の軸方向に対して直角な方向となす角α：左右ともに４５°。このＶ字状の鋼管支持板８は、その板面が、下部カバー３ｂの内面の中央部を境として、左右両側に分け、中央部を境として左右対称となるＶ字状を形成している。すなわち、鋼管支持板８を上方から見ると、カバーの軸を境として、鋼管支持板８の板面が軸方向に直角な方向に対して互いに逆向きに傾いている。
（比較例２のカバーの条件：図９、図１０参照）
上部カバー３ａの内面には、比較例１のＶ字状の鋼管支持板８に加え、鋼管支持板８のピッチＰに対してカバーの軸方向に半ピッチずらしてＶ字状の分流板９を設けた。この分流板９は、その板面が、上部カバー３ａの内面の中央部を境として、左右両側に分け、中央部を境として左右対称となるＶ字状を形成している。すなわち、分流板９を上方から見ると、カバーの軸を境として、分流板９の板面が軸方向に直角な方向に対して互いに逆向きに傾いている。
（従来例のカバーの条件：図１１、図１２参照）
下部カバー３ｂの内面に設けた鋼管支持板11のピッチＰ＝１ｍ、鋼管支持板11の板面が鋼管の軸方向に対してなす角＝９０°。
【００２４】
流動解析モデルと伝熱解析モデルとからなる汎用数値計算で得られた結果を表１にまとめて示す。
【００２５】
【表１】
2010084172.tif 000003
【００２６】
表１に示した結果から、本発明例１、２のカバーを用いることで、従来例に比べて、鋼管支持板の後方周辺にあたる部分の鋼管の表面温度が低下し、周方向における鋼管の温度差が減少することが判明した。また、本発明例２のカバーを用いることで、本発明例１よりも効果がある外面流を起こすことができ、周方向における鋼管の温度差がより一層小さくできるということも判明した。
【００２７】
一方比較例１の場合、従来例に比べて、鋼管支持板の後方周辺にあたる部分の鋼管の表面温度が高くなり、周方向における鋼管の温度差が逆に増大し、あるいは比較例２の場合、従来例に比べて周方向における鋼管の温度差がそれほど小さくなっていない。
【実施例２】
【００２８】
実施例１の数値解析結果に基づき、鋼管の焼入装置を用いて実機実験を行った。すなわち実施例１で説明した本発明例１、２のカバーを鋼材で製作し、それを用いて、肉厚３６ｍｍ、外径２７３ｍｍ、全長１０ｍの油井管用中径シームレス鋼管（12mass％Cr含有鋼）の鋼管の焼入を実施した。
（本発明例１、２の場合の実機実験の条件）
焼入前の鋼管加熱温度＝９５０℃、噴射口から噴射し、カバー内へ流入させた冷却媒体（冷却水）の水量＝４５００ｍ３/ｈ、噴射時間＝２０ｓ。
【００２９】
なお、従来例のカバーを用いた場合、カバー内へ流入させた軸流の冷却媒体（冷却水）の水量＝５０００ｍ３/ｈとし、それ以外は本発明例１、２の場合と同じとした。
焼入後、周方向の硬度（ＨＲＣ）を測定し、焼入後の周方向硬度のバラツキを調べた。その結果を表２に示した。目標硬度はＨＲＣ＝４０である。
【００３０】
【表２】
2010084172.tif 000004
【００３１】
従来例のカバーを用いた場合、軸流の冷却水量が本発明例１、２よりも多いにもかかわらず、鋼管支持板の後方周辺にあたる部分の硬度がＨＲＣで４０−１０と、その周囲の硬度がＨＲＣで４０＋１２であるのに比べて低すぎ、鋼管支持板の後方周辺にあたる部分における鋼管の焼入が不十分である。このため、焼入後の周方向硬度のバラツキが、ＨＲＣで２２と大きい。
【００３２】
これに対し、本発明例１、２の場合、噴射する冷却水の水量を少なくしても、鋼管支持板の後方周辺にあたる部分の硬度上昇が図られ、焼入後の周方向硬度のバラツキを従来例よりも小さくすることができ、全周にわたりバラツキなく焼入が行われている。その効果は、本発明例２の方が本発明例１よりも大きいこともわかる。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】（ａ）は本発明例１のカバーを示す正面図、（ｂ）は同部分断面図である。
【図２】（ａ）は本発明例１のカバーを示す斜視図、（ｂ）は同斜視図で、冷却媒体の流れの状態を示す模式図である。
【図３】（ａ）は本発明例２のカバーを示す正面図、（ｂ）は同部分断面図である。
【図４】（ａ）は本発明例２のカバーを示す斜視図、（ｂ）は同斜視図で、冷却媒体の流れの状態を示す模式図である。
【図５】（ａ）は本発明のカバーの別の例を示す正面図、（ｂ）は同部分断面図である。
【図６】本発明のカバーの別の例を示す斜視図である。
【図７】（ａ）は比較例１のカバーを示す正面図、（ｂ）は同部分断面図である。
【図８】比較例１のカバーを示す斜視図である。
【図９】（ａ）は比較例２のカバーを示す正面図、（ｂ）は同部分断面図である。
【図１０】比較例２のカバーを示す斜視図である。
【図１１】（ａ）は従来例の軸流カバーを示す正面図、（ｂ）は同部分断面図である。
【図１２】（ａ）は従来例の軸流カバーを示す斜視図、（ｂ）は同斜視図で、冷却媒体の流れの状態を示す模式図である。
【図１３】内外面浸漬軸流焼入方式による鋼管の焼入装置を説明する側面図である。
【図１４】特許文献１に記載の鋼管の焼入方法を示す側面図である。
【符号の説明】
【００３４】
Ｗ  鋼管
Ａ、Ｂ  鋼管Ｗの外面と鋼管支持板との接触部
Ｐ  鋼管支持板のピッチ
θ  鋼管支持板の板面がカバーの軸方向に対して直角な方向となす角
α  鋼管支持板の板面がカバーの軸方向に対して直角な方向となす角
１  鋼管の焼入装置
１ａ  高水位進行流
２  浸漬槽
２ａ  噴射口
２ｂ  循環路
３  カバー
３ａ  上部カバー
３ｂ  下部カバー
４  キックイン装置
５  鋼管支持板
６  冷却媒体の流入方向
７  整流板
８  Ｖ字状の鋼管支持板
９  Ｖ字状の分流板
10  淀み部
11  鋼管支持板
12、13  冷却水流
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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