[发明专利]钢管的淬火方法及使用该淬火方法的钢管的制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种将加热后的钢管浸渍在水槽中进行骤冷的钢管的淬火方法及使用该淬火方法的钢管的制造方法，进一步详细地说，本发明涉及一种能够降低施行淬火后的钢管在长度方向上产生的强度差的钢管的制造方法。

背景技术

为了制造具有期望强度的钢管，在其制造过程中对钢管施行由淬火和回火组成的热处理。在对钢管施行淬火时，由于其冷却能力较大，因此大多采用将加热后的钢管浸渍在水槽中进行骤冷的淬火方法。

图1是表示将加热后的钢管浸渍在水槽中的处理的一个例子的示意图。图1所示的淬火装置1由水槽3和用于支承钢管2的夹持装置5构成。夹持装置5由第1臂6和能够摆动地安装于第1臂的第2臂7构成。第1臂6包括用于支承钢管的驱动辊61和辊62，第2臂7包括用于支承钢管的辊71。

在使用图1所示的淬火装置将加热后的钢管浸渍在水槽中时，使第2臂7向图1的空白箭头所表示的方向摆动，之后，将加热后的钢管载置在第1臂6所包括的驱动辊61和辊62上。然后，使第2臂摆动而返回至图1所示的位置，利用第1臂所包括的驱动辊61和辊62以及第2臂所包括的两个辊71将加热后的钢管支承为能够旋转。使钢管2随着驱动辊61的旋转而旋转（参照图1中填有交叉阴影的箭头），并且使夹持装置5以图1中的虚拟线所表示的方式摆动，将钢管浸渍在水槽中（参照填有斜线的箭头）。

有时在已浸渍的钢管的水面侧和水槽底面侧冷却速度不同，使钢管旋转并且将其浸渍在水槽中是为了使施行淬火后的钢管局部强度降低。此时，为了提高已浸渍在水槽中的钢管的冷却效果，并且均匀地冷却钢管外表面和钢管内表面，通常在钢管的空芯部产生水流。

图2是表示一种以往的钢管的淬火方法、亦即在已浸渍在水槽中的钢管的空芯部产生水流从而对钢管进行骤冷的处理的示意图。在图2中表示有水槽3、已浸渍在水槽中的钢管2以及配置在钢管的轴线上的轴心喷嘴8。如图2所示，通过从轴心喷嘴8向钢管的一端2a的空芯部喷射冷却水，从而在钢管的空芯部产生自钢管的一端2a朝向另一端2b的水流（参照图2的空白箭头）。以下也将淬火时配置于轴心喷嘴附近的钢管的一端2a称为顶端，将另一端2b称为底端。

在以往的钢管的淬火方法中，通过在钢管的空芯部产生水流，防止因骤冷时与钢管的外表面相比内表面变得高温而导致在施行淬火后的钢管的外表面侧和内表面侧产生强度差。

图3是表示利用以往的钢管的淬火方法施行了淬火后的钢管中的、距顶端的距离和屈服强度之间的关系的图。在图3中，在横轴上表示距钢管顶端的距离（m），在纵轴上表示屈服强度YS（MPa）。图3所示的屈服强度是将加热后的钢管骤冷而施行淬火后的钢管的屈服强度。在对加热后的钢管进行骤冷的过程中，使用上述图1所示的具有夹持装置的淬火装置，将加热后的钢管保持为能够旋转并浸渍在水槽中，利用上述图2所示的配置在钢管的轴线上的轴心喷嘴，在钢管的空芯部产生水流。淬火过程中使用的钢管采用具有相当于API规格的X65级的强度的碳钢，外径设为168.3mm，壁厚设为18.52mm，长度设为12m。

如图3所示，在以往的钢管的淬火方法中，与钢管的顶端侧相比，底端侧的屈服强度降低。若钢管的顶端侧和底端侧的强度差变大，则产品品质降低而成为问题。

关于将加热后的钢管浸渍在水槽中进行骤冷的淬火方法，以往以来提出有各种各样的提案，例如有专利文献1和专利文献2。若将加热后的钢管以使该钢管的轴线和水面平行的方式投入到水槽中，则在空芯部产生的气泡对钢管作用有浮力而使得底端浮出水面，从而导致冷却变得不充分，在施行淬火后的钢管的顶端侧和底端侧产生强度差，专利文献1的目的在于降低在施行淬火后的钢管的顶端侧和底端侧产生的强度差。在专利文献1所述的钢管的淬火方法中，对应于由气泡导致底端浮出的时刻，快速增加向水槽供给的水量而形成高水位行进水流，使底端周围的水位上升从而防止底端浮出水面。

另外，专利文献2目的在于，解决在专利文献1所述的钢管的淬火方法中由高水位行进水流导致钢管的底端与水槽的壁面碰撞而产生缺陷的问题。在专利文献2所述的钢管的淬火方法中，通过在钢管的底端侧减小水槽的截面积，从而减少为了形成高水位行进水流而需要的水量，不会因由钢管随水流流动而导致底端与水槽的壁面碰撞，能够防止钢管底端浮出水面。