(57)【要約】【課題】焼入れが施された鋼管の長手方向に発生する強度差を低減することができる鋼管の製造方法を提供することを目的とする。【解決手段】加熱された鋼管２を、その軸と水面を平行にした状態で水槽３に浸漬して専ら鋼管外面を冷却し、軸心ノズル８から冷却水を噴射して鋼管の一端から他端に向けた水流を鋼管の軸部に発生させ、専ら鋼管内面を冷却し、鋼管全面を急冷する鋼管の焼入れ方法であって、軸心ノズル８を鋼管２の軸に追従して移動させ、鋼管２を水槽３に浸漬させつつ、軸心ノズル８から冷却水の噴射を開始するに際し、噴射を開始した時に鋼管の一端に噴射された冷却水が、鋼管外面の全周が浸漬する時に他端に到達するように噴射を開始することを特徴とする。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
加熱された鋼管を、その軸と水面を平行にした状態で水槽に浸漬して専ら鋼管外面を冷却し、軸心ノズルから冷却水を噴射して鋼管の一端から他端に向けた水流を鋼管の軸部に発生させ、専ら鋼管内面を冷却し、鋼管全面を急冷する鋼管の焼入れ方法であって、
前記軸心ノズルを鋼管の軸に追従して移動させ、
鋼管を水槽に浸漬させつつ、軸心ノズルから冷却水の噴射を開始するに際し、噴射を開始した時に鋼管の一端に噴射された冷却水が、鋼管外面の全周が浸漬する時に他端に到達するように噴射を開始することを特徴とする鋼管の焼入れ方法。
【請求項２】
前記水槽の軸心ノズルと対向する壁面に開口部を設け、当該開口部から冷却水を排出することを特徴とする請求項１に記載の鋼管の焼入れ方法。
【請求項３】
前記鋼管の軸部に水流を発生させる際に、流速を２３ｍ／秒以上とすることを特徴とする請求項１または２に記載の鋼管の焼入れ方法。
【請求項４】
鋼管に焼き入れを施すにあたり、請求項１〜３のいずれかに記載の焼入れ方法により焼入れを施すことを特徴とする鋼管の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、加熱された鋼管を水槽に浸漬して急冷する鋼管の焼入れ方法およびそれを用いた鋼管の製造方法に関し、さらに詳しくは焼入れが施された鋼管の長手方向に発生する強度差を低減することができる鋼管の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
所望の強度を有する鋼管を製造するため、その製造過程で焼入れおよび焼戻しからなる熱処理が鋼管に施される。焼入れを鋼管に施す際には、冷却能力が大きいことから、加熱された鋼管を水槽に浸漬して急冷する焼入れ方法が多用される。
【０００３】
図１は、加熱された鋼管を水槽に浸漬する処理の一例を示す模式図である。同図に示す焼入れ装置１は、鋼管２を支持するクランプ装置５と、水槽３とから構成される。クランプ装置５は、鋼管を支持する駆動ローラ６１およびローラ６２を備えた第１アーム６と、鋼管を支持するローラ７１を備え、揺動可能にして第１アームに取付けられた第２アーム７とからなる。
【０００４】
同図に示す焼入れ装置を用いて加熱された鋼管を水槽に浸漬する際には、同図の白抜き矢印で示す方向に第２アーム７を揺動させた後、加熱された鋼管を第１アーム６が備える駆動ローラ６１およびローラ６２上に載置する。その後、第２アームを揺動させて同図に示す位置に戻し、加熱された鋼管は第１アームが備える駆動ローラ６１およびローラ６２と、第２アームが備える２つのローラ７１により回転可能に支持する。駆動ローラ６１の回転に伴って鋼管２を回転させつつ（同図の黒塗り矢印参照）、同図において想像線で示すようにクランプ装置５を揺動させ、鋼管を水槽に浸漬する（斜線を施した矢印参照）。
【０００５】
鋼管を回転させつつ水槽に浸漬するのは、浸漬された鋼管の水面側と水槽底面側で冷却速度が異なる場合があり、焼入れが施された鋼管で部分的に強度が低下するのを防止するためである。この際、水槽に浸漬された鋼管の冷却効果を高めるとともに、鋼管外面と鋼管内面を均一に冷却するため、一般的に、鋼管の軸部に水流を発生させる。
【０００６】
図２は、従来の鋼管の焼入れ方法であって、水槽に浸漬された鋼管の軸部に水流を発生させて鋼管を急冷する処理を示す模式図である。同図では、水槽３と、水槽に浸漬された鋼管２と、鋼管の軸上に配置された軸心ノズル８を示す。同図に示すように、軸心ノズル８から鋼管の一端２ａの軸部に冷却水を噴射することにより、鋼管の一端２ａから他端２ｂに向けた水流が鋼管の軸部に発生する（同図の白抜き矢印参照）。以下、焼入れの際に軸心ノズルの近くに配置された鋼管の一端２ａをトップ端、他端２ｂをボトム端ともいう。
【０００７】
従来の鋼管の焼入れ方法では、鋼管の軸部に水流を発生させることにより、急冷する際に鋼管の外面に比べて内面が高温となり、焼入れが施された鋼管の外面側と内面側で強度差が発生するのを防止している。
【０００８】
図３は、従来の鋼管の焼入れ方法により焼入れが施された鋼管における、トップ端からの距離と降伏強度の関係を示す図である。同図では、横軸に鋼管のトップ端からの距離（ｍ）、縦軸に降伏強度ＹＳ（ＭＰａ）を示す。同図に示す降伏強度は、前記図１に示すクランプ装置を備えた焼入れ装置を用いて加熱された鋼管を回転可能に保持して水槽に浸漬し、前記図２に示す鋼管の軸上に配置された軸心ノズルにより鋼管の軸部に水流を発生させて急冷して焼入れを施した鋼管のものである。焼入れに用いた鋼管は、ＡＰＩ規格のＸ６５グレードに相当する強度を有する炭素鋼とし、外径を１６８．３ｍｍ、肉厚を１８．５２ｍｍ、長さを１２ｍとした。
【０００９】
同図に示すように、従来の鋼管の焼入れ方法では、鋼管のトップ端側に比べてボトム端側の降伏強度が低下している。鋼管のトップ端側とボトム端側の強度差が大きくなると、製品品質が低下して問題となる。
【００１０】
加熱された鋼管を水槽に浸漬して急冷する焼入れ方法に関し、従来から種々の提案がなされており、例えば特許文献１および２がある。特許文献１は、加熱された鋼管を、その軸と水面を平行にして水槽に投入すると、軸部に発生する気泡により鋼管に浮力が作用してボトム端が水面まで浮上して冷却が不十分となり、焼入れが施された鋼管のトップ端側とボトム端側に生じる強度差を低減することを目的とする。特許文献１に記載の鋼管の焼入れ方法では、気泡によりボトム端が浮上するタイミングに合わせて、水槽に供給する水量を急速増加して高水位進行流を形成し、ボトム端周辺の水位を上昇させて鋼管のボトム端が水面まで浮上するのを防止するとしている。
【００１１】
また、特許文献２では、特許文献１に記載の鋼管の焼入れ方法において、高水位進行流により鋼管のボトム端と水槽の壁面が衝突して疵が発生する問題を解決することを目的とする。特許文献２に記載の鋼管の焼入れ方法では、水槽の断面積を鋼管のボトム端側で小さくすることにより、高水位進行流を形成するために必要な水量を低減し、鋼管が水流に流されてボトム端と水槽の壁面を衝突させることなく、ボトム端が水面まで浮上するのを防止できるとしている。
【００１２】
特許文献１および２に記載の加熱された鋼管を水槽に浸漬する焼入れ方法は、鋼管のボトム端が水面まで浮上することにより、焼入れが施された鋼管の長手方向に発生する強度差を低減することを目的としている。しかし、前記図１に示すクランプ装置を備えた焼入れ装置を用い、鋼管のボトム端側を水面まで浮上させることなく、鋼管に焼入れを施した場合でも、前記図３に示すように焼入れが施された鋼管のボトム端側とトップ端側で強度差が発生する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１３】
【特許文献１】特開平７−９０３７８号公報
【特許文献２】特開平８−４１５４４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
前述の通り、従来の加熱された鋼管を水槽に浸漬する焼入れ方法では、焼入れが施された鋼管において、急冷される際に軸心ノズルから近いトップ端側と比べて他端のボトム端側の強度が低下する問題がある。本発明は、このような状況に鑑みてなされたものであり、鋼管の長手方向に発生する強度差を低減できる鋼管の焼入れ方法およびそれを用いた鋼管の製造方法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】
【００１５】
本発明者は、上記問題を解決するため、加熱された鋼管を水槽に浸漬して専ら鋼管外面を冷却し、軸心ノズルにより鋼管の軸部に水流を発生させて専ら鋼管内面を冷却し、鋼管全面を急冷する鋼管の焼入れ方法において、鋼管を水槽に浸漬させる際、軸心ノズルから冷却水の噴射を開始する時期について検討した。その結果、軸心ノズルとして鋼管の軸に追従して移動する給水ノズルを用い、噴射を開始した時に鋼管の一端に噴射された冷却水を、鋼管外面の全周が浸漬する時に他端に到達させることにより、急冷される鋼管のボトム端近傍で冷却速度を確保でき、焼入れが施された鋼管の長手方向に発生する強度差を低減できることを知見した。
【００１６】
また、前記図２に示す従来の焼入れ装置において、軸心ノズルと対向する水槽壁面に開口部を設け、当該開口部から冷却水を排出してボトム端周辺の水圧を低下させることにより、鋼管の軸部に発生する水流の流速を高め、焼入れが施された鋼管の長手方向に発生する強度差を低減できることを知見した。
【００１７】
さらに、鋼管の軸部に水流を発生させる際に、流速を２３ｍ／秒以上とすることにより、焼入れが施された鋼管の長手方向に発生する強度差を低減できることを知見した。
【００１８】
本発明は、上記の知見に基づいて完成したものであり、下記（１）〜（３）の鋼管の焼入れ方法、および下記（４）の鋼管の製造方法を要旨としている：
【００１９】
（１）加熱された鋼管を、その軸と水面を平行にした状態で水槽に浸漬して専ら鋼管外面を冷却し、軸心ノズルから冷却水を噴射して鋼管の一端から他端に向けた水流を鋼管の軸部に発生させ、専ら鋼管内面を冷却し、鋼管全面を急冷する鋼管の焼入れ方法であって、前記軸心ノズルを鋼管の軸に追従して移動させ、鋼管を水槽に浸漬させつつ、軸心ノズルから冷却水の噴射を開始するに際し、噴射を開始した時に鋼管の一端に噴射された冷却水が、鋼管外面の全周が浸漬する時に他端に到達するように噴射を開始することを特徴とする鋼管の焼入れ方法。
【００２０】
（２）前記水槽の軸心ノズルと対向する壁面に開口部を設け、当該開口部から冷却水を排出することを特徴とする上記（１）に記載の鋼管の焼入れ方法。
【００２１】
（３）前記鋼管の軸部に水流を発生させる際に、流速を２３ｍ／秒以上とすることを特徴とする上記（１）または（２）に記載の鋼管の焼入れ方法。
【００２２】
（４）鋼管に焼き入れを施すにあたり、上記（１）〜（３）のいずれかに記載の焼入れ方法により焼入れを施すことを特徴とする鋼管の製造方法。
【発明の効果】
【００２３】
本発明の鋼管の焼入れ方法は、下記の顕著な効果を有する。
（１）噴射を開始した時に鋼管のトップ端に噴射した冷却水を、鋼管外面の全周が浸漬する時にボトム端に到達させるとともに、軸心ノズルと対向する水槽壁面に設けた開口部から冷却水を排出することにより、急冷される鋼管のボトム端近傍における冷却速度を確保することができる。
（２）軸心ノズルを鋼管の軸に追従して移動させることにより、鋼管の一部が水槽に浸漬した段階から鋼管の軸部に水流を発生させ、鋼管の冷却速度を向上させることができる。
【００２４】
このような鋼管の焼入れ方法を用いた本発明の鋼管の製造方法は、得られる鋼管において、長手方向に発生する強度差を低減でき、品質を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】加熱された鋼管を水槽に浸漬する処理の一例を示す模式図である。
【図２】従来の鋼管の焼入れ方法であって、水槽に浸漬された鋼管の軸部に水流を発生させて鋼管を急冷する処理を示す模式図である。
【図３】従来の鋼管の焼入れ方法により焼入れが施された鋼管における、トップ端からの距離と降伏強度の関係を示す図である。
【図４】本発明の鋼管の焼入れ方法による焼入れ処理例を説明する模式図であり、同図（ａ）は鋼管を水槽に浸漬する前の状態を、同図（ｂ）は鋼管の外周の一部が水槽に浸漬した状態、同図（ｃ）は鋼管の全周が水槽に浸漬した状態を、同図（ｄ）は鋼管を水槽の中央に配置した状態をそれぞれ示す。
【図５】軸心ノズルから冷却水の噴射を開始する時期と、焼入れが施された鋼管のトップ端側とボトム端側の強度差の関係を示す図である。
【図６】鋼管の軸部に発生させた水流の流速と、焼入れが施された鋼管のトップ端側とボトム端側の強度差の関係を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
以下に、本発明の鋼管の焼入れ方法およびそれを用いた鋼管の製造方法について、図面に基づいて説明する。
【００２７】
図４は、本発明の鋼管の焼入れ方法による焼入れ処理例を説明する模式図であり、同図（ａ）は鋼管を水槽に浸漬する前の状態を、同図（ｂ）は鋼管の外周の一部が水槽に浸漬した状態、同図（ｃ）は鋼管の全周が水槽に浸漬した状態を、同図（ｄ）は鋼管を水槽の中央に配置した状態をそれぞれ示す。同図では、加熱された鋼管２と、当該鋼管を浸漬する水槽３と、鋼管の軸に追従して移動する軸心ノズル８とを示す。水槽３は、軸心ノズル８と対向する水槽壁面に開口部３ａと、いずれにも図示しない給水ノズルとが設けられ、給水ノズルから冷却水が供給されるとともに、開口部から冷却水が排出されることにより、同図の白抜き矢印の方向に水流を発生させる。
【００２８】
このような焼入れ装置を用いた本発明の鋼管の焼入れ方法による焼入れ処理では、同図（ａ）に示すように加熱された鋼管を、その軸と水面を平行にした状態とする。この際、軸心ノズル８からの冷却水の噴射は停止させておく。
【００２９】
次に鋼管を下降させて水槽に浸漬させつつ、同図（ｂ）に示すように、軸心ノズル８により鋼管の一端（トップ端）への噴射を開始する（同図（ｂ）の黒塗り矢印参照）。
【００３０】
軸心ノズルによる噴射を開始した後、鋼管を引き続き下降させて同図（ｃ）に示すように鋼管外面の全周が浸漬する時に、噴射を開始した時に鋼管の一端（トップ端）に噴射された冷却水を他端（ボトム端）に到達させる（同図（ｃ）の黒塗り矢印参照）。
【００３１】
鋼管外面の全周を浸漬させた後、鋼管を引き続き下降させて同図（ｄ）に示すように水槽の中央に配置し、軸心ノズル８と給水ノズルから水槽に冷却水を供給するとともに、開口部３ａから排水することにより、鋼管が常温以下となるまで冷却し、その後、鋼管を水槽から引き上げる。
【００３２】
本発明の鋼管の焼入れ方法は、加熱された鋼管を、その軸と水面を平行にした状態で水槽に浸漬して専ら鋼管外面を冷却し、軸心ノズルから冷却水を噴射して鋼管の一端から他端に向けた水流を鋼管の軸部に発生させ、専ら鋼管内面を冷却し、鋼管全面を急冷する鋼管の焼入れ方法であって、軸心ノズルを鋼管の軸に追従して移動させ、鋼管を水槽に浸漬させつつ、軸心ノズルから冷却水の噴射を開始するに際し、噴射を開始した時に鋼管の一端に噴射された冷却水が、鋼管外面の全周が浸漬する時に他端に到達するように噴射を開始することを特徴とする。
【００３３】
前記図４（ａ）〜（ｄ）を用いて説明した通り、鋼管を水槽に浸漬させつつ、軸心ノズルから冷却水の噴射を開始するに際し、噴射を開始した時に鋼管の一端に噴射された冷却水が、鋼管外面の全周が浸漬する時に他端に到達するように噴射を開始する。これにより、鋼管のボトム端近傍が同時に内面および外面から冷却されることから、ボトム端近傍における冷却速度を確保して強度低下を抑制し、焼入れが施された鋼管の長手方向に発生する強度差を低減できる。
【００３４】
軸心ノズルによる冷却水噴射の開始時期が早いと、鋼管の外面の一部が水槽に浸漬される前に、軸部の水流によりボトム端近傍の内面が冷却される。このため、ボトム端近傍は一時的に内面からの冷却水のみにより冷却されるので、ボトム端近傍における冷却速度が不足して強度低下が顕著となり、焼入れが施された鋼管の長手方向の強度差が増加する。
【００３５】
一方、軸心ノズルによる冷却水噴射の開始時期が遅いと、鋼管のボトム端近傍の外面の全周が水槽に浸漬された後に、軸部の水流によりボトム端近傍の内面が冷却される。このため、ボトム端近傍は一時的に内面からの冷却が不十分となり、ボトム端近傍における冷却速度が不足して強度低下が顕著となり、焼入れが施された鋼管の長手方向の強度差が増加する。
【００３６】
噴射を開始した時に鋼管の一端に噴射された冷却水が他端に到達する時期と、鋼管外面の全周が浸漬する時期を同期させる方法として、鋼管を水面に下降させる速度や、軸部の水量の流速、軸心ノズルによる噴射の開始時期を調整する方法が考えられる。鋼管の焼入れでは、鋼管を可能な限り急速に冷却することが強度を確保するために重要であるから、鋼管を水面に下降させる速度および軸部の流速は、設備仕様の上限で操業するのが好ましい。このため、本発明の焼入れ方法では、軸心ノズルにより冷却水の噴射を開始する時期を調整することにより、鋼管外面の全周が浸漬する時に、噴射を開始した時に鋼管の一端に噴射された冷却水を他端に到達させるのが好ましい。
【００３７】
軸心ノズルを鋼管の軸に追従して移動させることにより、鋼管の一部が水槽に浸漬した段階から鋼管の軸部に水流を発生させ、水槽に浸漬する鋼管の冷却速度を向上させることができる。軸心ノズルを鋼管の軸に追従して移動させる方法として、例えば前記図１に示すクランプ装置５の第１アーム６に治具を用いて軸心ノズルを固定する方法を採用できる。これにより、軸心ノズルを鋼管の軸に追従して移動させるとともに、水泡によりボトム端側が水面まで浮上することなく鋼管を急冷できる。さらに、クランプ装置により鋼管を回転させながら浸漬することにより、急冷する際に鋼管の水面側と水槽底面側で冷却速度が異なり、焼入れが施された鋼管で部分的に強度が低下するのを防止できる。
【００３８】
本発明の鋼管の焼入れ方法では、水槽の軸心ノズルと対向する壁面に開口部を設け、当該開口部から冷却水を排出するのが好ましい。軸心ノズルと対向する水槽壁面に設けた開口部から冷却水を排出することにより、開口部周辺、すなわちボトム端側の水圧が低下する。このため、トップ端とボトム端の水圧差が大きくなり、軸部に発生する水流の流速を上昇させることができる。また、鋼管の冷却に用いられて温度が上昇し、ボトム端周辺に滞留する冷却水を、開口部から効率よく排出することができる。これらにより、鋼管を急冷する際にボトム端側の冷却速度を向上させることができ、その結果、焼入れが施された鋼管の長手方向に発生する強度差を低減することができる。
【００３９】
本発明の鋼管の焼入れ方法では、鋼管の軸部に発生させる水流の流速は、後述する実施例の図６で説明する通り、流速を２３ｍ／秒以上とするのが好ましい。同図に示す通り、軸部に発生させる水流の流速が増加すると、焼入れが施された鋼管の長手方向の強度差が減少し、流速を２３ｍ／秒以上とすることにより、強度差を２０ＭＰａ以下に低減できるからである。
【００４０】
このように本発明の鋼管の焼入れ方法では、軸心ノズルから冷却水の噴射を開始する時期を規定するとともに、軸心ノズルと対向する水槽壁面に設けた開口部から冷却水を排出することにより、急冷される鋼管のボトム端近傍における冷却速度を確保することができる。この焼入れ方法を用いる本発明の鋼管の製造方法により、得られる鋼管のボトム端側の強度低下を抑制して長手方向に発生する強度差を低減でき、品質を高めることができる。
【実施例】
【００４１】
鋼管に焼入れを施す試験を行い、本発明の鋼管の焼入れ方法およびそれを用いた鋼管の製造方法による効果を検証した。
【００４２】
［試験方法］
本試験では、加熱された鋼管を前記図１に示す焼入れ装置に鋼管の軸に追従して移動する軸心ノズルを付加したものにより回転可能に支持し、前記図４を用いて説明した手順により鋼管を水槽に浸漬して急冷することにより焼入れを施した。焼入れを施す鋼管の材質は、焼入れ条件の違いを顕在化させるため、焼入れ性の低い材質とした。
本試験での試験条件は下記の通りとした。
鋼管：外径１１４．３ｍｍ、肉厚１２．５ｍｍ、長さ１２０００ｍｍ
材質  ＡＰＩ規格の５Ｌ２−Ｘ６５Ｑグレードに相当する強度を有する炭素鋼
【００４３】
本発明例１では、軸心ノズルから冷却水の噴射を開始する時期を調整し、噴射を開始した時に鋼管の一端（トップ端）に噴射された冷却水を、鋼管外面の全周が浸漬する時に他端（ボトム端）に到達させた。また、本発明例１では、２台のポンプを用いて軸心ノズルへ冷却水を供給し、鋼管のトップ端の軸部に冷却水を噴射した。
【００４４】
比較例１では、本発明例１に比べて軸心ノズルから冷却水の噴射を開始する時期を早くし、噴射を開始した時にトップ端に噴射した冷却水を、鋼管外面の全周が浸漬する前にボトム端に到達させた。比較例２では、本発明例１に比べて軸心ノズルから冷却水の噴射を開始する時期を遅くし、噴射を開始した時にトップ端に噴射した冷却水を、鋼管外面の全周が浸漬した後にボトム端に到達させた。
【００４５】
本発明例２では、本発明例１に比べて軸心ノズルの径を小さくし、軸部に発生させる水流の流速を低下させた。本発明例３では、軸心ノズルに冷却水に供給するポンプを１台とし、本発明例１および２に比べて軸部に発生させる水流の流速を低下させた。本発明例１〜３並びに比較例１および２における、鋼管外面が水面に接してから軸心ノズルによる冷却水の噴射を開始するまでの時間、軸心ノズルによる冷却水の噴射方法および鋼管の軸部に発生した水流の流速を表１に示す。
【００４６】
【表１】
2012052197.tif 000003
【００４７】
［評価指標］
評価指標として鋼管のトップ端側とボトム端側の引張強度ＴＳおよび降伏強度ＹＳを測定し、それぞれの長手方向の強度差を算出した。鋼管のトップ端およびボトム端の近傍からＪＩＳ  Ｚ  ２２０１に規定される１２号引張試験片を採取し、ＪＩＳ  Ｚ  ２２４１に規定される試験方法に準じて引張試験行い、引張強度ＴＳおよび降伏強度ＹＳを測定した。
【００４８】
［試験結果］
図５は、軸心ノズルから冷却水の噴射を開始する時期と、焼入れが施された鋼管のトップ端側とボトム端側の強度差の関係を示す図である。同図では、軸心ノズルから冷却水の噴射を開始する時期を、水槽に浸漬される鋼管の外面が水面に接してから軸心ノズルによる冷却水の噴射を開始するまでの時間（秒）で示す。
【００４９】
同図に示すように、比較例１では、軸心ノズルによる噴射の開始時期を早め、鋼管外面が水面に接してから軸心ノズルによる噴射を開始するまでを０．０１秒とし、降伏強度ＹＳの強度差は２６ＭＰａ、引張強度ＴＳの強度差は２３ＭＰａであり、比較例２では、軸心ノズルによる噴射の開始時期を遅め、鋼管外面が水面に接してから軸心ノズルによる噴射を開始するまでを０．５０秒とし、降伏強度ＹＳの強度差は３１ＭＰａ、引張強度ＴＳの強度差は３１ＭＰａであった。
【００５０】
一方、本発明例１では、噴射を開始した時に鋼管のトップ端に噴射した冷却水を、鋼管外面の全周が浸漬する時にボトム端に到達させるため、鋼管外面が水面に接してから軸心ノズルによる噴射を開始するまでを０．０６秒とし、降伏強度ＹＳの強度差は１８ＭＰａ、引張強度ＴＳの強度差は８ＭＰａであった。これらから、本発明の鋼管の焼入れ方法により、軸心ノズルから冷却水の噴射を開始する時期を調整し、噴射を開始した時に鋼管のトップ端に噴射した冷却水を、鋼管外面の全周が浸漬する時にボトム端に到達させることにより、焼入れが施された鋼管の長手方向の強度差が低減することが確認できた。
【００５１】
図６は、鋼管の軸部に発生させた水流の流速と、焼入れが施された鋼管のトップ端側とボトム端側の強度差の関係を示す図である。同図に示すように、本発明例２では、軸部の水流の流速を本発明例１での２４．５ｍ／秒に比べて低下させて１９．２ｍ／秒とし、降伏強度ＹＳの強度差は２４ＭＰａ、引張強度ＴＳの強度差は２２ＭＰａであった。また、本発明例３では、軸部の水流の流速をさらに低下させて１３．３ｍ／秒とし、降伏強度ＹＳの強度差は７５ＭＰａ、引張強度ＴＳの強度差は３４ＭＰａであった。
【００５２】
したがって、急冷する際に鋼管の軸部に発生させる流速が低下すると、焼入れが施された鋼管の長手方向の強度差が増加することが確認できた。また、同図から鋼管の軸部に発生させる流速を２３ｍ／秒以上とすることにより、熱処理が施された鋼管の降伏強度ＹＳおよび引張強度ＴＳの強度差が２０ＭＰａ以下に低減されることが確認できた。
【産業上の利用可能性】
【００５３】
本発明の鋼管の焼入れ方法は、下記の顕著な効果を有する。
（１）噴射を開始した時に鋼管のトップ端に噴射した冷却水を、鋼管外面の全周が浸漬する時にボトム端に到達させるとともに、軸心ノズルと対向する水槽壁面に設けた開口部から冷却水を排出することにより、急冷される鋼管のボトム端近傍における冷却速度を確保することができる。
（２）軸心ノズルを鋼管の軸に追従して移動させることにより、鋼管の一部が水槽に浸漬した段階から鋼管の軸部に水流を発生させ、鋼管の冷却速度を向上させることができる。
【００５４】
このような鋼管の焼入れ方法を用いた本発明の鋼管の製造方法は、得られる鋼管において、長手方向に発生する強度差を低減でき、品質を高めることができるので、高強度かつ高品質な鋼管の製造に有用である。
【符号の説明】
【００５５】
１：焼入れ装置  ２：鋼管、  ２ａ：トップ端、  ２ｂ：ボトム端、  ３：水槽、
３ａ：開口部、  ４：冷却水、  ５：クランプ装置、  ６：第１アーム、
６１：駆動ローラ、  ６２：ローラ、  ７：第２アーム、  ７１：ローラ、
８：軸心ノズル
【図１】
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【図２】
2012052197.tif 000005
【図３】
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【図４】
2012052197.tif 000007
【図５】
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【図６】
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