(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
鋼棒を誘導加熱または直接通電加熱により焼入れ温度に急速加熱後、急冷して焼入れした後、誘導加熱または直接通電加熱により高温の焼戻し温度に急速加熱し急冷して焼戻しする際に、該鋼棒の部位により該加熱後の急冷開始までの時間に差を設けて急冷する焼戻し熱処理を行うことを特徴とする部分的に強度を変えた鋼棒の熱処理方法。
【請求項２】
母材部の端部にねじ部が設けられ、該ねじを緊締することによりコンクリート部材に圧縮応力を付加するプレストレストコンクリート用鋼棒の熱処理において、ねじ加工前の素材鋼棒を焼入れした後、該焼入れされた鋼棒を誘導加熱または直接通電加熱により焼戻し温度に急速加熱し、該加熱された鋼棒の前記ねじ部相当部を急冷した後、所定時間遅らせて前記母材部を急冷する焼戻し熱処理を行うことを特徴とするねじ部の引張り強さが母材部の引張り強さより大きい部分的に強度を変えたプレストレストコンクリート用鋼棒の熱処理方法。
【請求項３】
鋼棒をライン上に移送する移送手段と、該ライン上を移送される鋼棒を焼入れする焼入手段と、該焼入手段により焼入れされた鋼棒を誘導加熱または直接通電加熱により焼戻し温度に加熱する焼戻し加熱手段と、該加熱手段の出口に配設された高強度部を冷却する第１冷却手段と、該高強度部の冷却から所定時間遅らせて低強度部を冷却するように前記加熱手段の出口から所定距離を置いて配設された第２冷却手段とがライン上に配設され、移送手段によりライン上を移送される鋼棒の高強度部分と低強度部分とを検出する検出手段を備え、前記焼戻し加熱手段により加熱された鋼棒の高強度部分を第１冷却手段により急冷し、前記低強度部分を第２冷却手段により急冷するように、前記検出手段と第１及び第２冷却手段とを制御する制御手段を備えたことを特徴とする部分的に強度を変えた鋼棒の熱処理装置。
【請求項４】
母材端部にねじ部が設けられるプレストレストコンクリート用鋼棒の熱処理装置において、ねじ加工前の素材をライン上に移送する移送手段と、該ライン上を移送される鋼棒を焼入れする焼入手段と、該焼入手段により焼入れされた鋼棒を誘導加熱または直接通電加熱により焼戻し温度に加熱する焼戻し加熱手段と、該加熱手段の出口に配設された前記ねじ部相当部を冷却する第１冷却手段と、該ねじ部相当部の冷却から所定時間遅らせて母材部を冷却するように前記加熱手段の出口から所定距離を置いて配設された第２冷却手段とがライン上に配設され、移送手段によりライン上を移送される鋼棒のねじ部相当部と母材部とを検出する検出手段を備え、前記焼戻し加熱手段により加熱された鋼棒のねじ部相当部を第１冷却手段により急冷し、前記母材部を第２冷却手段により急冷するように、前記検出手段と第１及び第２冷却手段とを制御する制御手段を備えたことを特徴とするねじ部の引張り強さが母材部の引張り強さより大きい部分的に強度を変えたプレストレストコンクリート用鋼棒の熱処理装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、一本の鋼棒に部位により引張強さに差異を設けた鋼棒の熱処理方法、特にねじ部の引張強さを母材部のそれより大きくして、破断時にねじ部から破断しないで母材部で破断するようにした変形能の優れたプレストレストコンクリート用鋼棒などの部分的に強度を変えた鋼棒とその熱処理方法及び装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
プレストレストコンクリート用の鋼棒のように、鋼棒両端に設けられたねじを螺締してコンクリート部材に圧縮応力を付加するなどの鋼棒は、従来は焼入れ・焼戻し熱処理を施して定尺切断後に、その端部にねじ加工を行う方法で製造されたため、鋼棒に過大な荷重がかかった場合に母材部より有効断面積の小さいねじ部から破壊する。そのために、高強度のプレストレストコンクリート用の鋼棒として、その伸び性能をフルに発揮することができなかった。そこで、高強度プレストレストコンクリート用鋼棒としては、破断時にねじ部ではなく母材部で破断する鋼棒が要望された。このように部分的に強度を変えた鋼棒は、他の用途の熱処理鋼棒においても要望されている。
【０００３】
これを解決するために、ねじ部と母材部の部位により引張り強さに差異を設けた鋼棒の熱処理方法として、先に出願人は鋼棒全体を所定値より高い強さに焼入れ・焼戻しの熱処理をした後、ねじ部を除く母材部を所定値になるように再焼戻しすることにより、ねじ部の引張強さを母材部のそれより高くして、破断時に母材部で破断する鋼棒の製造方法を開示した（特公平５−５３９０５号）。
【０００４】
また出願人は、他の方法として、誘導加熱の際に鋼棒の小径部が大径部に比して温度が上昇し難く、ねじ加工後の鋼棒の全長を同一条件で誘導加熱すれば、ねじ部の有効径より大きい径の母材部がねじ部に優先して焼戻しされることに着目し、焼入れ・１次焼戻しした鋼棒にねじ加工を施した後、鋼棒全長を同一条件で誘導加熱して２次焼戻しを行うことにより、ねじ部の引張強さを、母材部の引張強さより大きくしたプレストレストコンクリート用鋼棒の製造方法を開示した（特開平９−３１５４０号）。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記特公平５−５３９０５号の方法および特開平９−３１５４０号の方法は、いずれも一度焼入れ・焼戻しした後、再度の焼戻し熱処理が必要なためコストが高くなるという問題点があった。そこで本発明は、一度の焼入れ・焼戻し熱処理により簡易な方法で量産可能で、破断の際にねじ部からでなく母材部が破断する伸び性能のよいプレストレストコンクリート用などのように部分的に強度を変えた鋼棒とその熱処理方法及び熱処理装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
前述のように鋼棒に荷重がかかった場合にねじ部でなく母材部で破断するようにするためには、母材部の引張強さを所定値にすると共に、ねじ部の引張強さを有効断面積の減少分だけ母材部の引張強さより大きくするような熱処理をすれば良い。すなわち部位により引張強さを変えた鋼棒の熱処理を開発すればよい。
【０００７】
通常、鋼棒の引張強さ、即ち硬さを変えるには、焼戻し温度を変えることによって行われる。しかし、鋼棒の硬さを部分的に変えるために焼戻し温度を部分的に変更することは、複雑でコストもかかる。
【０００８】
これに対し、本発明者らは、焼入れされた鋼棒を誘導加熱などの短時間加熱で焼戻す際に、焼戻し加熱直後に急冷する場合と、焼戻し加熱後時間をおいて急冷する場合とで焼戻し硬さが異なることを見出だした。即ち、焼戻し加熱後時間をおいて急冷する場合は、直後に急冷される場合に比して高温での保持時間が長くなるために、直後に急冷される場合よりも焼戻し硬さが低くなることを見出だした。とくに、誘導加熱による焼戻しの場合には、通常炉による焼戻し温度より高い温度で短時間焼戻しされるために上記の傾向が顕著である。このようにすれば、１回の焼戻し処理で鋼棒に部分的に強度の差を付けることができることを見出だした。
【０００９】
即ち、本発明の部分的に強度を変えた鋼棒とその熱処理方法は、鋼棒を誘導加熱または直接通電加熱により焼入れ温度に急速加熱後、急冷して焼入れした後、誘導加熱または直接通電加熱により高温の焼戻し温度に急速加熱し急冷して焼戻しする際に、該鋼棒の部位により該焼戻し加熱後の急冷開始までの時間に差を設けて急冷する焼戻し熱処理が施されたことを特徴とするものである。
【００１０】
また、本発明のねじ部の引張り強さが母材部の引張り強さより大きい部分的に強度を変えたプレストレストコンクリート用鋼棒とその製造方法は、母材部の端部にねじ部が設けられ、該ねじを緊締することによりコンクリート部材に圧縮応力を付加するプレストレストコンクリート用鋼棒の熱処理において、ねじ加工前の素材鋼棒を焼入れした後、該焼入れされた鋼棒を誘導加熱または直接通電加熱により焼戻し温度に急速加熱し、該加熱された鋼棒の前記ねじ部相当部を急冷した後、所定時間遅らせて前記母材部を急冷する焼戻し熱処理を行うことを特徴とするものである。なお、ねじ部相当部とは、母材端部のねじ加工される部分をいう。
【００１１】
通常の炉による焼戻しにおいて、焼戻し硬さを変えるときは、焼戻し温度を変えて行われる。これに対して本発明は、急速加熱焼入れと急速加熱、短時間焼戻しの誘導加熱などの特徴を生かして、焼戻し温度を変えないで焼戻し温度に加熱後の急冷開始までの時間を変えて焼戻し硬さを変えるものである。即ち、本発明の鋼棒の焼戻し熱処理では、誘導加熱等により焼戻し温度に急速加熱されるが、この焼戻し温度は通常の炉焼戻しの温度より高温に加熱される。そして、加熱直後に急冷する部分と加熱後に所定時間後に急冷する部分とを設けることにより、保持時間に差異が生じて鋼棒の部位に引張強さの差異を有する鋼棒が得られるものである。このような方法は、通常の炉による焼戻しでは困難であるが、誘導加熱などの急速加熱短時間焼戻しの特徴を生かして本発明者らが開発したものである。
【００１２】
即ち、上述のように焼戻し加熱後に時間に差を設けて急冷すれば、高温で早く急冷されたねじ部など端部部分は高温の保持時間が短いために硬さ、引張強さが高くなり、所定時間遅らせて温度が低下して急冷された母材部は高温の保持時間が長いために硬さ、引張強さが低くなる。したがって、母材部の引張強さが所定値になるような焼戻し条件に設定すれば、ねじ部など端部部分の引張強さはこれより高くなり、両者が等しい破断強度またはねじ部などの方が高い強度の鋼棒を得ることができる。
【００１３】
上記の鋼棒を得るために、本発明の部分的に強度を変えた鋼棒の熱処理装置は、鋼棒をライン上に移送する移送手段と、該ライン上を移送される鋼棒を焼入れする焼入手段と、該焼入手段により焼入れされた鋼棒を誘導加熱または直接通電加熱により焼戻し温度に加熱する焼戻し加熱手段と、該加熱手段の出口に配設された高強度部を冷却する第１冷却手段と、該高強度部の冷却から所定時間遅らせて低強度部を冷却するように前記加熱手段の出口から所定距離を置いて配設された第２冷却手段とがライン上に配設され、移送手段によりライン上を移送される鋼棒の高強度部分と低強度部分とを検出する検出手段を備え、前記焼戻し加熱手段により加熱された鋼棒の高強度部分を第１冷却手段により急冷し、前記低強度部分を第２冷却手段により急冷するように、前記検出手段と第１及び第２冷却手段とを制御する制御手段を備えたことを特徴とするものである。
また、本発明のねじ部の引張り強さが母材部の引張り強さより大きい部分的に強度を変えたプレストレストコンクリート用鋼棒の熱処理装置は、母材端部にねじ部が設けられるプレストレストコンクリート用鋼棒の熱処理装置において、ねじ加工前の素材をライン上に移送する移送手段と、該ライン上を移送される鋼棒を焼入れする焼入手段と、該焼入手段により焼入れされた鋼棒を誘導加熱または直接通電加熱により焼戻し温度に加熱する焼戻し加熱手段と、該加熱手段の出口に配設された前記ねじ部相当部を冷却する第１冷却手段と、該ねじ部相当部の冷却から所定時間遅らせて母材部を冷却するように前記加熱手段の出口から所定距離を置いて配設された第２冷却手段とがライン上に配設され、移送手段によりライン上を移送される鋼棒のねじ部相当部と母材部とを検出する検出手段を備え、前記焼戻し加熱手段により加熱された鋼棒のねじ部相当部を第１冷却手段により急冷し、前記母材部を第２冷却手段により急冷するように、前記検出手段と第１及び第２冷却手段とを制御する制御手段を備えたことを特徴とするものである。
これによって、ねじ部の破断荷重が母材部の破断荷重より高いか、少なくとも等しくなる鋼棒が得られ、破断の際にねじ部からでなく母材部が破断するプレストレストコンクリート用鋼棒を得ることができる。
【００１４】
上記本発明の鋼棒の熱処理装置では、被処理鋼棒は移送手段によりライン上を移送され、焼入手段により誘導加熱や直接通電加熱などの方法で焼入温度に急速加熱された後、急冷されて焼入れされる。焼入れされた鋼棒は、焼戻し加熱手段に移送されて誘導加熱または直接通電加熱により焼戻し温度に急速加熱される。この焼戻し温度は、前述のように通常炉により焼戻しされる場合よりも高い温度にされている。
【００１５】
焼戻し温度に加熱された鋼棒は、焼戻し加熱手段の出口近傍に配設された第１冷却手段によりねじ部など端部部分だけが急冷され、母材部は冷却されないで第２冷却手段に移送される。第２冷却手段に移送された鋼棒は、第２冷却手段によりねじ部など端部部分、母材部を含めて全体が冷却される。即ち、ねじ部など端部部分は焼戻し温度に加熱直後に冷却されるため短時間の保持で冷却され、母材部は第２冷却手段に移送される間の時間だけ遅れて冷却されるため、やや長時間保持された後冷却される。これにより、ねじ部など端部部分は加熱直後の高温から急冷され、母材部はやや低温で冷却されることになるが、焼戻し硬さはねじ部など端部部分が高く母材部が低くなる。したがって、母材部の硬さを所定値になるように設定すれば、母材部に所定値の破断荷重が得られて、ねじ部など端部部分の引張強さが母材部より高いプレストレストコンクリート用鋼棒などの部分的に強度を変えた鋼棒を得ることができる。なお、第１冷却手段から第２冷却手段までの間には保温装置を設けても温度低下を小さくしても良い。
【００１６】
上記のねじ部など端部部分のみの急冷は、検出手段によりラインを移送される鋼棒のねじ部など端部部分を検出して、制御手段により第１冷却手段の冷却液噴射などを制御することにより行われる。なお、前記ラインというのは、必ずしも各手段を一直線に配置するのでなく、並行に配列しても良い。
【００１７】
なお、前記第１、第２冷却手段は各１個の冷却手段のみでなく、それぞれ１個以上の複数の冷却手段を設けてもよい。また、前記焼戻し加熱手段の出口近傍に配設された第１冷却手段とは、第１冷却手段を第２冷却手段よりも焼戻し加熱手段の出口に近い部に設けることをいい、必ずしも出口直後に設けることに限定するものではない。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態としてプレストレストコンクリート用鋼棒の熱処理について図を用いて具体的に説明する。図１は本発明の実施形態のプレストレストコンクリート用鋼棒の熱処理装置の概念図であり、図２は本実施例に用いた焼戻し加熱コイルと冷却手段との関係位置を示す図、図３は本実施例に用いた鋼棒の寸法図、図４は焼入れ・焼戻し後の鋼棒全長の引張強さの分布を示す概念図、図５は該本発明鋼棒の製造工程のフローチャートである。
【００１９】
図１に示すように、本発明の熱処理装置は、鋼棒を移送するピンチロール１１（移送手段）と焼入手段である焼入加熱コイル１２と焼入冷却ジャケット１３、ピンチロール１４（移送手段）、焼戻し加熱コイル１５、第１冷却ジャケット（第１冷却手段）１６、第２冷却ジャケット（第２冷却手段）１７およびピンチロール１８（移送手段）が直線ライン上に配列されている。第２冷却ジャケット（第２冷却手段）１７はライン上に移動可能に配設され、第１冷却ジャケット（第１冷却手段）１６と第２冷却ジャケット（第２冷却手段）１７との間隔を変更できるようになっている。各冷却ジャケットは冷却液を噴射して鋼棒を冷却するようになっている。
【００２０】
また、焼戻し加熱コイル１５の出口近傍に、鋼棒の先端を検出するフォトセンサなどの検出手段２１が設けられている。ピンチロール１４にはその回転量をカウントするエンコーダ２３が付設され、ピンチロール１４の回転量をカウントすることにより、鋼棒の先端が検出されてからの鋼棒Ｗの移動量が検知できるようになっている。
【００２１】
ＣＰＵ２２は、検出手段２１の先端検出信号とエンコーダ２３のカウントから、図３に示す鋼棒Ｗの先進側ねじ部の両端部Ｗ１，Ｗ２と後進側ねじ部の両端部Ｗ３，Ｗ４を演算し、先進側ねじ部Ｗ１−Ｗ２間および後進側ねじ部Ｗ３−Ｗ４間が第１冷却ジャケット（第１冷却手段）１６を通過する間、鋼棒に冷却液を噴射して急冷するように制御する。これによって、焼戻し温度に加熱された鋼棒Ｗは、前後のねじ部Ｂだけが冷却されて中間の母材部Ａは高温のまま第１冷却ジャケット（第１冷却手段）１６を通過することになる。
【００２２】
第２冷却ジャケット（第２冷却手段）１７は、作業を開始すると冷却液の噴射を開始し、作業中噴射を継続するようにＣＰＵ２２により制御される。これにより、先進側ねじ部Ｗ１−Ｗ２間および後進側ねじ部Ｗ３−Ｗ４間が第１冷却ジャケット（第１冷却手段）１６により冷却され、母材部Ｗ２−Ｗ３間は高温のままの鋼棒は、第２冷却ジャケット（第２冷却手段）１７を通過して、全長が連続冷却される。あるいは、鋼棒の先端Ｗ１が第２冷却ジャケット（第２冷却手段）１７に近接すると、冷却液の噴射を開始し、鋼棒の後端Ｗ４が通過すると噴射を停止するようにＣＰＵにより制御することもできる。
【００２３】
以下、上記構成の熱処理装置の動作について、図１および図５のフローチャートを用いて説明する。素材工程で引抜加工され定尺切断された鋼棒Ｗは、ピンチロール１１（移送手段）により図１の右側から左側に連続移送される。移送される鋼棒は、焼入工程で焼入加熱コイル１２によって誘導加熱により焼入温度に急速加熱された後、焼入冷却ジャケット１３により焼入冷却液噴射により急冷されて連続的に焼入れされる。
【００２４】
焼入れされた鋼棒はピンチロール１４により焼戻し加熱コイル１５に送られ、誘導加熱により焼戻し温度に急速加熱される。この焼戻し温度は、前述のように通常の炉焼戻しの温度より高くされている。焼戻し温度に加熱された鋼棒Ｗは、焼戻し加熱コイル１５の出口でその先端Ｗ１が検出手段２１により検出され、この先端検出信号がＣＰＵ２２に送られる。
【００２５】
制御手段のＣＰＵ２２はこの先端検出信号を受けると第１冷却ジャケット１６の冷却液噴射を開始する。これにより、鋼棒は第１冷却ジャケット１６により先端Ｗ１から急冷が開始される。ピンチロール１４に設けられたエンコーダ２３が、前記先端検知の位置からの鋼棒の移動距離をカウントして先進側ねじ部後端Ｗ２が第１冷却ジャケット１６を通過したことを検知すると、ＣＰＵ２２は第１冷却ジャケット１６の冷却液噴射を停止する。これにより先進側ねじ部の冷却が終了する。しかし、なお鋼棒Ｗの母材部は高温のまま第１冷却ジャケット１６の位置を通過する。
【００２６】
なお鋼棒は移送され、その移動量をエンコーダ２３がカウントして、後進側ねじ部先端Ｗ３が第１冷却ジャケット１６に挿入されたことを検知すると、ＣＰＵ２２は第１冷却ジャケット１６の冷却液を噴射して後進側ねじ部の冷却を開始する。さらに後進側ねじ部後端Ｗ４が第１冷却ジャケット１６を通過したことをエンコーダ２３がカウントすると、ＣＰＵ２２は第１冷却ジャケット１６の冷却液噴射を停止する。これによって、後進側ねじ部の冷却が終了する。こうして第１冷却ジャケット１６を通過した鋼棒は、ねじ部は冷却されて温度低下しているが母材部はまだ高温のままの状態で第２冷却ジャケット１７方向に移送される。
【００２７】
さらに移送される鋼棒は、連続的に冷却液が噴射されている第２冷却ジャケット１７を通過し、第１冷却ジャケット１６で冷却されなかった高温のままの母材部を含めて鋼棒全長が冷却され、焼戻し熱処理が完了する。そして、鋼棒はピンチロール１８により抽出される。
【００２８】
上記の熱処理によって、第１冷却手段の第１冷却ジャケット１６により冷却される鋼棒両端のねじ部は、焼戻し温度に加熱直後に冷却されるので高温・短時間保持で冷却されることになる。一方、第１冷却ジャケット１６で冷却されないで第２冷却手段の第２冷却ジャケット１７により冷却される母材部は、やや温度が低下するがねじ部より長時間保持された後冷却されることになる。これによって、母材部の焼戻し硬さはねじ部のそれより低くなる。
【００２９】
熱処理を完了した鋼棒は、加工・検査工程で両端ねじ部にねじ加工が施されて、検査を経て成品とされる。
【００３０】
図４は、本発明装置で熱処理された鋼棒の引張強さの分布を概念的に示す図である。図の横軸は鋼棒の全長を示し、縦軸は鋼棒各部の引張強さを示す。送り速度と焼戻し温度、および冷却ジャケット１６と冷却ジャケット１７の間隔などの条件を適切に選択することにより母材部の引張強さをプレストレストコンクリート用鋼棒の所望規格の引張強さσ２にして、ねじ部の引張強さσ１が母材部より高いプレストレストコンクリート用鋼棒を得ることができる。これによって、ねじ部の破断荷重が母材部の破断荷重より高いか、少なくとも等しくなる鋼棒が得られ、破断の際にねじ部からでなく母材部が破断するプレストレストコンクリート用鋼棒を得ることができる。
【００３１】
【実施例】
以下、本発明の１実施例についてさらに具体的に説明する。試験材は、図３に示す６０００ｍｍ長さに定尺切断された材質４８ＳｉＣｒのＤ＝１７ｍｍ径の引抜材を用い、ねじ部長さは両端３００ｍｍに設定した。本実施例で使用した熱処理装置の焼戻し加熱コイルと冷却手段の関係位置を図２に示す。本実施例では、冷却条件を選択するために図１の第１冷却手段として２つの冷却ジャケットＪ２，Ｊ３を配設し、第２冷却手段として冷却ジャケットＪ４を配設した。
【００３２】
この熱処理装置を用いて表１に示す条件で熱処理した。焼入れは、誘導加熱によりすべて９５０℃に急速加熱した後、焼入冷却ジャケット１３により急冷した。鋼棒の送り速度は１００、１５０および２００ｍｍ／ｓｅｃの３種類に変えて行い、送り速度１５０ｍｍ／ｓｅｃの場合にはねじ部の冷却を加熱直後の冷却ジャケットＪ２により冷却し母材部をＪ４で冷却した場合（試料Ｎｏ．２，３）と、ねじ部を少し間隔を置いて設けた冷却ジャケットＪ３により冷却し、母材部をＪ４で冷却した場合（試料Ｎｏ．４）と比較した。２００ｍｍ／ｓｅｃの場合には、ねじ部を冷却ジャケットＪ３により冷却し母材部をＪ４で冷却した場合と、ねじ部を冷却ジャケットＪ２により冷却し母材部をＪ３とＪ４との双方で冷却した場合とについて比較した。焼戻し加熱温度は７００℃を目標とした。このように通常の炉加熱焼戻しの温度に比して高い温度にしたのは、前述のように急速加熱される誘導加熱による高温短時間焼戻しの効果を得るためである。また、図２に示す▲１▼▲２▼▲３▼…の位置で温度を測定した。各条件で熱処理試験した鋼棒の母材部とねじ部から試験片を採取して引張試験を行った結果を併せて表１に示す。
【００３３】
【表１】
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【００３４】
以下、表１について説明する。試料Ｎｏ．１〜６のいずれの試料もねじ部の引張強さが母材部の引張強さより大きく、その強度比は１．０７〜１．１６になり本発明の効果が認められた。送り速度１００ｍｍ／ｓｅｃの試料Ｎｏ．１は焼戻し加熱温度▲１▼の６９０℃から１０秒後に▲２▼の位置で６４０℃に低下した後、ねじ部Ｂは冷却ジャケットＪ２により４０６℃まで急冷され、▲６▼の位置で３１５℃に低下して母材部とともに冷却ジャケットＪ４により冷却されている。母材部Ａは加熱から５１秒後に▲６▼の位置で５３０℃まで低下し、この温度からほぼ室温に冷却ジャケットＪ４により急冷されている。このように送り速度が遅い試料１は、母材部が高温で保持される時間が他の試料Ｎｏ．２〜５に比して長いので、母材部の焼戻し効果が大きくなって母材硬さが低下し、ねじ部と母材部の強度比Ｂ／Ａが１．１６と他の試料より大きくなる。
【００３５】
送り速度が１５０ｍｍ／ｓｅｃの試料Ｎｏ．２、３は加熱温度７１５℃および６７５℃からねじ部は約７秒後に冷却開始され４５０、４２０℃まで急冷される。母材部は３４秒後に５７０、５５０℃まで低下した後急冷される。これを試料Ｎｏ．１と比較すると、送り速度が速いために試料Ｎｏ．１より保持時間が短くて温度低下が少なく、冷却ジャケットＪ４前▲６▼の温度が高い。このために、ねじ部と母材部の強度比Ｂ／Ａは１．０９および１．１０となり、試料Ｎｏ．１より小さい。また、送り速度が速いため冷却ジャケットＪ２の冷却効果も減じて▲３▼の位置の温度が高くなっている。
【００３６】
このように送り速度が速くなると、ねじ部と母材部の強度比Ｂ／Ａが小さくなる傾向は、送り速度が２００ｍｍ／ｓｅｃの試料Ｎｏ．５，６のそれが１．０７になることと比較すると明瞭である。
【００３７】
ねじ部の加熱後の保持時間の影響をみるために、第１冷却手段の冷却ジャケットを焼戻し加熱コイルから距離を置いて設けた送り速度１５０ｍｍ／ｓｅｃの試料Ｎｏ．４の場合は、ねじ部の加熱後冷却開始までの保持時間が１６秒になり、前記試料Ｎｏ．２、３より長くなる。この焼戻し効果のため、ねじ部の引張強さが１１４０ｋＮ／ｍｍ2 となり、試料Ｎｏ．２、３の１１６０、１２００ｋＮ／ｍｍ2 より低くなる。かつ、ねじ部と母材部の強度比Ｂ／Ａも１．０８と小さくなる。
【００３８】
送り速度２００ｍｍ／ｓｅｃでねじ部の冷却時間を変えた試料Ｎｏ．５，６についても前述同様の傾向が見られるが、詳細な記述は省略する。
【００３９】
表１の下欄にＰＣ鋼棒の強度の規格値を記載するが、上記いずれの場合もねじ部、母材部ともに表記載の規格値を満足する。即ち、本発明の方法により、ねじ部破断荷重が母材部破断荷重より大きく、ねじ部でなく母材部から破断するＪＩＳＡ種２号〜Ｃ種１号の規格のプレストレストコンクリート用鋼棒が得られることが分かった。
【００４０】
以上説明したように、本発明実施形態のプレストレストコンクリート用鋼棒およびその製造方法は、焼入れされた鋼棒の焼戻し処理において、誘導加熱または直接通電加熱により高温の焼戻し温度に急速加熱した後、ねじ部は速やかに急冷し母材部は所定時間遅らせて急冷することにより、ねじ部の破断荷重が母材部の破断荷重より大きい鋼棒が得られるものである。これにより、従来方法のように母材部の再熱処理をしないでも、一度の焼入れ・焼戻しの熱処理でねじ部の引張強さが母材部より高い鋼棒を得ることができ、製造コストが大幅に低減され、プレストレストコンクリート用鋼棒を安価に提供することができる。
【００４１】
また、本発明実施形態のプレストレストコンクリート用鋼棒の熱処理装置は、鋼棒を加熱冷却して焼入れする焼入手段と、誘導加熱または直接通電加熱により急速加熱する焼戻し加熱手段と、この加熱手段の出口近傍に配設された第１冷却手段と、出口から所定距離を置いて配設された第２冷却手段とをライン上に配設し、検出手段により鋼棒のねじ部を検出して、制御手段により焼戻し温度に加熱されたねじ部のみを第１冷却手段により急冷し、母材部を含む鋼棒全体を第２冷却手段により急冷するようにしたものである。これにより、前記の一度の焼入れ・焼戻しの熱処理でねじ部の破断荷重が母材部の破断荷重より大きい鋼棒を連続的に熱処理することができ、プレストレストコンクリート用鋼棒の生産において、量産可能で製造コストが大幅に低減される。
【００４２】
上記実施形態ではプレストレストコンクリート用鋼棒について説明したが、本発明の熱処理方法によれば、他の部分的に強度を変えたあらゆる用途の鋼棒に使用できる。また、端部の強度を高くするのでなく、端部より母材部の強度を高くした鋼棒にも応用できる。
【００４３】
【発明の効果】
以上本発明の熱処理方法、装置によれば、焼入れ・焼戻しした鋼棒の母材部のみを部分焼戻しするような特別の方法や装置を必要としないで、一度の焼入れ・焼戻し熱処理をすることにより、部位により引張強さが異なる鋼棒が得られ、例えば過大荷重がかかった場合にねじ部でなく母材部から破断する伸びの大きい高強度のプレストレストコンクリート用鋼棒など部分的に強度を変えた鋼棒が安価に量産できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明実施形態のプレストレストコンクリート用鋼棒の熱処理装置の概念図である。
【図２】本発明実施形態のプレストレストコンクリート用鋼棒の熱処理装置の焼戻し加熱コイルと冷却手段の関係位置を示す図である。
【図３】本発明実施例に用いたプレストレストコンクリート用鋼棒の形状を示す図である。
【図４】本発明のプレストレストコンクリート用鋼棒の焼戻し後のねじ部と母材部の引張強さの分布を説明する図である。
【図５】本発明実施形態のプレストレストコンクリート用鋼棒の製造工程を示すフローチャートである。
【符号の説明】
１１  ピンチロール（移送手段）
１２  焼入加熱コイル
１３  焼入冷却ジャケット
１４  ピンチロール（移送手段）
１５  焼戻し加熱コイル
１６  第１冷却ジャケット（第１冷却手段）
１７  第２冷却ジャケット（第２冷却手段）
１８  ピンチロール（移送手段）
２１  検出手段
２２  ＣＰＵ（制御手段）
２３  エンコーダ
【図１】
0003996301.tif 000003
【図２】
0003996301.tif 000004
【図３】
0003996301.tif 000005
【図４】
0003996301.tif 000006
【図５】
0003996301.tif 000007