JPH06172849A - Cr−Mo鋼材の熱処理方法 - Google Patents

Cr−Mo鋼材の熱処理方法

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JPH06172849A
JPH06172849A JP35194992A JP35194992A JPH06172849A JP H06172849 A JPH06172849 A JP H06172849A JP 35194992 A JP35194992 A JP 35194992A JP 35194992 A JP35194992 A JP 35194992A JP H06172849 A JPH06172849 A JP H06172849A
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JP
Japan
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furnace
continuous
temperature
steel material
steel tube
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JP35194992A
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English (en)
Inventor
Tetsuya Koshikawa
哲哉 越川
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Nippon Steel Corp
Original Assignee
Sumitomo Metal Industries Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 連続炉操業でアイソサーマルアニールと同等
の熱処理品質を得る。 【構成】 縦送り式の連続焼入炉1でCr−Mo鋼管8
をオーステナイト化する。オーステナイト化を終えた鋼
管8を、連続焼入炉1から横送り式の連続焼戻し炉5へ
移送する間に放冷する。放冷した鋼管8を、連続焼戻し
炉5でフェライト変態させる。フェライト変態を終えた
鋼管8を、連続焼戻し炉5から抽出して放冷する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、重量比でCr0.5〜1
0%、Mo0.4〜1.1%を含むCr−Mo鋼材の熱処理
方法に関し、特に、その鋼材をオーステナイトの状態か
らフェライトとパーライトの混合組織にして軟化させる
Cr−Mo鋼材の熱処理方法に関する。
【0002】
【従来の技術】一般ボイラ用伝熱管等としてCr−Mo
鋼管が多用されている。しかし、そのCr−Mo鋼は圧
延のままでは硬く、靱性も低い。そのため、Cr−Mo
鋼管を例えば高速増殖炉蒸気発生器用伝熱管等に使用す
るにあたっては、オーステナイトの状態からフェライト
とパーライトの混合組織にして軟化させる熱処理が実施
される。
【0003】これまで、この熱処理はフルアニールと呼
ばれる方法で行われていた。フルアニール処理は、鋼を
オーステナイト化した後、一定の冷却速度で徐冷する方
法であるが、徐冷が必要なため、1バッチに要する時間
は、例えば24時間と極めて長かった。
【0004】そこで、オーステナイト化した鋼を725
〜750℃程度まで放冷し、その温度域で1時間以上保
持した後、放冷する所謂アイソサーマルアニール処理が
開発され、これについての改良提案も多くなされている
(特公昭56−21806号公報、特開昭59−438
21号公報等)。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】ところが、従来のアイ
ソサーマルアニール処理は、温度履歴が複雑なため、バ
ッチ炉で実施されるのが通例であった。そのため、処理
時間は、例えばフルアニールと処理で24時間を要する
材料の場合で、約10時間までしか短縮されず、連続炉
操業に比べると約1/3以下の能率でしかない。
【0006】本発明の目的は、連続炉操業でアイソサー
マルアニールと同等の熱処理効果を得るCr−Mo鋼材
の熱処理方法を提供することにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明者は、上記目的を
達成するため、アイソサーマルアニールを冶金面、能率
面の両面から再検討した。その結果、次のことが分かっ
た。
【0008】アイソサーマルアニールでは、図2に示す
ように、オーステナイト化のために、鋼が950℃×2
0分程度に加熱される。これをバッチ炉で行うと、95
0℃に至るまでの昇温時間が長いが、この昇温時間は、
オーステナイト化の上で特に重要ではなく、連続炉に材
料を装入してこれを急速に加熱しても、加熱温度が確保
されれば充分なオーステナイト化がおこり、むしろ加熱
保持時間はバッチ炉の場合の20分から5分程度まで短
縮される。
【0009】オーステナイト化後の放冷についても、バ
ッチ炉では時間がかかるが、連続炉から一旦材料を抽出
すれば効率の良い放冷が行われる。そして、材料を連続
炉から一旦抽出しても、その材料をマルテンサイト変態
が始まる前に別の連続炉に再装入して焼戻しすれば、1
時間以上、望ましくは2〜3時間程度の恒温保持でフェ
ライト化が完了し、更に、その後、連続炉から抽出して
炉外で放冷しても、組織上は何ら問題がない。
【0010】以上より、2つの連続炉を放冷用の搬送路
でつなぎ、後段の連続炉の下流側に放冷用の搬送路を設
けた炉設備を用いれば、アイソサーマルアニールと同等
の熱処理効果が得られ、処理時間はアイソサーマルアニ
ールで約10時間を要する材料の場合で3〜4時間程度
に短縮される。
【0011】焼戻し炉に装入する際の材料温度は、マル
テンサイト変態開始温度以上で且つAC1 変態点以下と
する必要がある。即ち、焼入れ用の連続炉と焼戻し用の
連続炉とをつなぐ搬送路では、材料温度をオーステナイ
ト変態開始温度より下げ過ぎないようにするが、その一
方ではAC1 変態点より低くする必要もある。
【0012】しかし、搬送路での放冷速度は材料の熱容
量によって異なり、搬送路での材料移動速度が一定で
は、熱容量が小さい例えば薄肉管の場合には、その材料
がAC1 変態点以下まで放冷されても、熱容量の大きい
例えば厚肉管の場合には、放冷が不足して装入温度がA
1 変態点より高くなるおそれがある。そうなると、図
3に示すように、焼戻し炉内でのフェライト化時間が短
くなり、フェライト・パーライト変態が進行しない。こ
の対策としては、材料の熱容量に応じて搬送路における
材料移動速度を調節するのが良い。
【0013】本発明は上記知見に基づきなされたもの
で、重量比でCr0.5〜10%、Mo0.4〜1.1%を含
むCr−Mo鋼材を、オーステナイトの状態からフェラ
イトとパーライトの混合組織にして軟化させるCr−M
o鋼材の熱処理方法であって、連続焼入炉の下流側に搬
送路を介して、連続焼戻し炉を設けると共に、連続焼戻
し炉の下流側に搬送路を設け、前記鋼材を連続焼入炉で
オーステナイト化温度以上に5分以上加熱した後、連続
焼入炉と連続焼戻し炉との間の搬送路で放冷して500
℃以上で連続焼戻し炉に装入し、ここで700〜780
℃に1〜4時間保持した後、連続焼戻し炉下流側の搬送
路で放冷することを特徴とするCr−Mo鋼材の熱処理
方法を要旨とする。
【0014】連続焼入炉と連続焼戻し炉との間の搬送路
においては、連続焼戻し炉装入時の鋼材温度がマルテン
サイト変態開始温度以上AC1 変態点以下となるよう
に、鋼材の熱容量に応じてその搬送速度を調節するのが
良い。
【0015】
【作用】本発明法が対象とする典型的なCr−Mo鋼材
は、重量比でC0.02〜0.2%、Si0.05〜1.0%、
Mn0.3〜0.8%、P0.03%以下、S0.03%以下、
Cr0.5〜10%、Mo0.4〜1.1%を含み、更に必要
に応じてCu0.1%以下、Ni0.5%以下、Al0.08
%以下の1種または2種以上を含み、残部Feおよび不
可避不純物からなる。ここで、各成分を上記の如く限定
した理由は以下のとおりである。
【0016】Cは強度向上元素として不可欠であり、そ
のために0.02%以上を必要とする。しかし、0.2%を
超えると靱性、加工性が低下する。
【0017】Siは脱酸剤として0.05%以上含有され
る。しかし、1.0%を超えると靱性、表面性状、溶接性
が損なわれる。
【0018】Mnは脱酸剤、脱硫剤として作用すると共
に、強度確保に寄与し、0.3%以上を必要とする。しか
し、0.8%を超えると、強度過剰となって加工性が低下
すると共に鋼の清浄度が損なわれる。
【0019】Pは鋼の清浄度を損ない、靱性および延性
を劣化させるため上限を0.03%とする。
【0020】SもPと同様に鋼の清浄度を損ない、靱性
および延性を劣化させるため0.03%以下に制限する。
【0021】Crは高温強度および耐食性を確保するた
めに0.5%以上を必要とする。しかし、多量の含有は経
済的に不利なため10%以下とする。
【0022】MoもCrも同様に高温強度および耐食性
の確保に不可欠の元素であり、0.4%以上を必要とする
が、経済性も合わせて確保するため1.1%以下とする。
【0023】Cuは耐食性向上に有効であるが、0.1%
を超えると赤熱脆化を生じる。
【0024】Niは強度、靱性および耐食性の向上に効
果がある。しかし、高温強度には有効でなく、また高価
なため上限を0.5%とする。
【0025】Alは脱酸剤として添加し、また靱性確保
に有効な元素でもあるが、多量に含有されると鋼の清浄
度を損なうため0.08%以下とする。
【0026】本発明法においては、Cr−Mn鋼材が連
続焼入炉に装入されてオーステナイト化温度以上まで急
速加熱され、加熱温度までの昇温時間が短縮される。連
続焼入炉内では、鋼材がオーステナイト化温度以上に5
分以上加熱される。加熱を終えた鋼材は、連続焼入炉と
連続焼戻し炉との間の搬送路を進行する間に効率よく放
冷されて連続焼戻し炉に装入される。ただし、その装入
温度はマルテンサイト変態開始温度以上AC1 変態点以
下に管理される。連続焼戻し炉内では、鋼材が700〜
780℃に1〜4時間保持される。加熱保持を終えた鋼
材は、その下流側の搬送路を進行する間に効率よく放冷
される。
【0027】本発明法において、オーステナイト化温度
以上での保持時間を5分以上としたのは、5分未満では
オーステナイト化が充分に進行しないためである。望ま
しい保持時間は、5〜20分である。
【0028】連続焼戻し炉への装入温度をマルテンサイ
ト変態開始温度以上AC1 変態点以下としたのは、マル
テンサイト変態開始温度未満では焼戻しにおいて完全な
フェライト・パーライト組織が得られず、AC1 変態点
を超えた場合も焼戻し炉内でフェライト・パーライト変
態が進行せず、オーステナイト組織のままとなるためで
あある(図3参照)。
【0029】連続焼戻し炉での焼戻し温度は、700℃
未満では、オーステナイトをフェライトに変態させるの
に長時間を要し、生産性が低下する。また、780℃を
超えてもフェライト変態に時間がかかり、生産性が低下
する。従って、焼戻し温度は700〜780℃とした。
【0030】焼戻し温度での保持時間を1〜4時間とし
たのは、1時間未満ではフェライト変態が完了せず、4
時間超では必要以上の加熱となり、生産性が低下するか
らである。
【0031】
【実施例】以下に本発明の実施例を説明する。図1は本
発明法の実施に適した炉設備および同設備によるヒート
パターンを示した模式図である。
【0032】バレルタイプの4続焼入炉1の下流側に
は、搬送路2を介してウォーキングビームタイプの連続
焼戻し炉5が設けられている。オーステナイト化を終え
て連続焼入炉1から抽出されたCr−Mn鋼材としての
鋼管8は、搬送路2のスキッド3により横送りされて、
連続焼戻し炉5に装入される。
【0033】このとき、鋼管8が熱容量の小さい薄肉材
の場合は、その特に先端温度が下がり過ぎてマルテンサ
イト変態が開始しないように、搬送路2での搬送速度を
速くし、且つ連続焼戻し炉5の入口で鋼管8の表面温度
を温度計4にて管理する。鋼管8が熱容量の大きい厚肉
材の場合は、特に後端温度がAC1 変態点を超えないよ
うに、搬送路2での搬送速度を遅くし、且つその温度を
温度計4にて管理する。
【0034】連続焼戻し炉5では、鋼管8は搬送路2で
の進行方向とは逆の方向に横送りされ、フェライト変態
を完了させる。連続焼戻し炉5から抽出された鋼管8
は、連続焼戻し炉5の下流側に設けた搬送路6のスキッ
ド7上を横送りされる間に放冷される。
【0035】図1の炉設備を用いて、表1に材質を示し
表2に寸法を示す同材質2サイズのCr−Mn鋼管を連
続熱処理した。熱処理条件および熱処理後の機械的性質
を表3に示す。比較のために、バッチ炉によるアイソサ
ーマルアニール処理も行った。その処理条件および処理
後の機械的性質を表3に並記する。
【0036】
【表1】
【0037】
【表2】
【0038】
【表3】
【0039】本発明法による連続処理は、アイソサーマ
ルアニールに比して、特に、オーステナイト化での昇温
時間および保持時間、更に放冷時間が短く、処理時間を
1/3に短縮でき、処理能率(Ton/hr)を3倍に
高めることができる。また、バッチ炉のような炉の加
熱、冷却の繰り返しを必要としないので、熱処理コスト
をアイソサーマルアニールの1/10以下に節減でき
る。そして、熱処理後の鋼管品質は、アイソサーマルア
ニール品と同等である(本発明例A) 。
【0040】ただし、連続処理の場合も焼入れ炉と焼戻
し炉との間の搬送路で厚肉材を薄肉材と同じ速度で搬送
したときは、焼戻し炉装入時の材料温度がAC1 変態点
を超え、熱処理後の機械的性質が悪化した。しかし、そ
の搬送時間を3分から10分に延長することで、この悪
化は阻止され、薄肉材と同等の良好な機械的性質が得ら
れた。なお、搬送時間の延長により全体の処理時間が長
くなるが、その度合いは全体の処理時間で見れば約1.5
%であり無視できるレベルである(本発明例B)。
【0041】
【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
のCr−Mn鋼材の熱処理方法は、連続炉操業で、バッ
チ炉によるアイソサーマルアニールと同等の熱処理品質
を得ることが出来、処理能率の向上および処理コストの
低減に大きな効果を発揮する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明法の実施に適した炉設備のレイアウトお
よび同設備による熱処理パターンを示す模式図である。
【図2】アイソサーマルアニールのヒートパターン図で
ある。
【図3】薄肉材と薄肉材について示したCr−Mo鋼材
のTTT線図である。
【符号の説明】
1 連続焼入炉 2,6 搬送路 5 連続焼戻し炉 8 鋼管(Cr−Mo鋼材)
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 C22C 38/00 301 Z 302 Z 38/22

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 重量比でCr0.5〜10%、Mo0.4〜
    1.1%を含むCr−Mo鋼材を、オーステナイトの状態
    からフェライトとパーライトの混合組織にして軟化させ
    るCr−Mo鋼材の熱処理方法であって、連続焼入炉の
    下流側に搬送路を介して、連続焼戻し炉を設けると共
    に、連続焼戻し炉の下流側に搬送路を設け、前記鋼材を
    連続焼入炉でオーステナイト化温度以上に5分以上加熱
    した後、連続焼入炉と連続焼戻し炉との間の搬送路で放
    冷してマルテンサイト変態開始温度以上AC1 変態点以
    下の温度で連続焼戻し炉に装入し、ここで700〜78
    0℃に1〜4時間保持した後、連続焼戻し炉下流側の搬
    送路で放冷することを特徴とするCr−Mo鋼材の熱処
    理方法。
  2. 【請求項2】 連続焼入炉と連続焼戻し炉との間の搬送
    路において、連続焼戻し炉装入時の鋼材温度がマルテン
    サイト変態開始温度以上AC1 変態点以下となるよう
    に、鋼材の熱容量に応じてその搬送速度を調節すること
    を特徴とする請求項1に記載のCr−Mo鋼材の熱処理
    方法。
JP35194992A 1992-12-08 1992-12-08 Cr−Mo鋼材の熱処理方法 Pending JPH06172849A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN102876875A (zh) * 2012-09-29 2013-01-16 攀钢集团成都钢钒有限公司 一种对合金钢管进行完全退火热处理的方法
JP5129249B2 (ja) * 2007-06-20 2013-01-30 高周波熱錬株式会社 ハイブリッド型熱処理機及びその方法
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