JP2022033473A

JP2022033473A - 線材の矯正装置

Info

Publication number: JP2022033473A
Application number: JP2020137378A
Authority: JP
Inventors: 祥一橘; Shoichi Tachibana
Original assignee: Daido Steel Co Ltd
Current assignee: Daido Steel Co Ltd
Priority date: 2020-08-17
Filing date: 2020-08-17
Publication date: 2022-03-02
Anticipated expiration: 2040-08-17
Also published as: JP7484555B2

Abstract

【課題】装置の大型化を抑制し得ると共に生産能力を向上することができる線材の矯正装置を提供する。【解決手段】コイル状に巻かれた線材１０のコイル１１を支持するコイルスタンド１２と、コイルスタンド１２のコイル１１から引き出した線材１０を矯正する矯正機１６とを備える。コイルスタンド１２に支持したコイル１１を加熱する加熱炉２０が設けられる。コイルスタンド１２と矯正機１６との間に、矯正機１６に向けて送られる線材１０を誘導加熱する誘導加熱装置２１が設けられる。線材１０は、誘導加熱装置２１によって再加熱された後に矯正機１６に供給される。【選択図】図１

Description

本発明は、コイルから引き出した鋼の線材を矯正する線材の矯正装置に関するものである。

鋼の線材をコイルから引き出し、引き出した線材の曲がりを矯正する矯正装置を備え、矯正後の線材を所定の長さで切断して直棒を製造する矯正切断装置では、線材がチタン合金、ＳＵＨ３５、ハイス鋼、Ｎｉ耐熱鋼のような難加工材料の場合は、冷間での矯正が難しい。そこで、難加工材料からなる線材から直棒を製造する場合に、矯正前の線材を温間加工域まで加熱し、該線材を温間で矯正するよう構成した矯正切断装置が提案されている(例えば、特許文献１参照)。

特開平９－１０８７６２号公報

特許文献１の矯正切断装置は、矯正機の直前で、常温の線材を誘導加熱装置によって温間加工域まで加熱するよう構成されている。誘導加熱装置を通過する線材には、誘導電流が表面近傍に集中して流れるため、主に表面が加熱されて、線材内部は表面からの熱伝達で加熱される。このことから、線材の中心を温間加工域まで加熱するには、線材の搬送速度を下げてゆっくり加熱するか、あるいは誘導加熱装置として大きな加熱能力のものが必要となり、生産能力が低下したり、装置が大型化したりする難点が指摘される。

すなわち本発明は、前述した従来技術に内在する前記課題に鑑み、これを好適に解決するべく提案されたものであって、装置の大型化を抑制し得ると共に生産能力を向上することができる線材の矯正装置を提供することを目的とする。

前記課題を克服し、所期の目的を達成するため、請求項１の発明に係る線材の矯正装置は、
コイル状に巻かれた線材(10)のコイル(11)を支持するコイルスタンド(12)と、該コイルスタンド(12)のコイル(11)から引き出した線材(10)を矯正する矯正機(16)とを備えた線材の矯正装置において、
前記コイルスタンド(12)に支持したコイル(11)を加熱する加熱装置(20)と、
前記コイルスタンド(12)と矯正機(16)との間に配置され、該矯正機(16)に向けて送られる線材(10)を誘導加熱する誘導加熱装置(21)とを備えることを要旨とする。
請求項１の発明では、加熱装置によりコイルを加熱すると共に、矯正機に通す前に再び線材を誘導加熱装置によって加熱するので、誘導加熱装置として加熱能力の小さなものを用いることができ、装置の大型化を抑制することができる。また、加熱装置で加熱された線材が誘導加熱装置に至るまでには中心部より表層域の温度が低下するので、該誘導加熱装置では線材の表層域を主に加熱すればよく、誘導加熱装置を通る際の線材の速度を高めても線材を温間加工域まで加熱することができ、生産能力を向上し得る。

請求項２の発明は、前記誘導加熱装置(21)は、
線材(10)が内側を通過する誘導加熱コイル(25)と、
該誘導加熱コイル(25)と線材(10)との間に位置し、線材(10)が誘導加熱コイル(25)に接触するのを防止する保護部(24b)とを備えることを要旨とする。
請求項２の発明では、線材が誘導加熱コイルに接触して該誘導加熱コイルが損傷等するのを保護部で防止することができる。

請求項３の発明は、前記誘導加熱コイル(25)は耐火セメントに埋設されて、該誘導加熱コイル(25)の内側に耐火セメントからなる所定厚みの前記保護部(24b)が位置して、該保護部(24b)の内側を前記線材(10)が通過するよう構成されていることを要旨とする。
請求項３の発明では、誘導加熱コイルを耐火セメントに埋設することで両者が一体化して、耐火セメントからなる保護部による保護強度を高めることができ、太径の線材の接触による損傷等を抑制することができる。

請求項４の発明は、前記誘導加熱装置(21)と矯正機(16)との間に、線材(10)が通過する孔(29a)が形成されたガイド部材(29)を設けたことを要旨とする。
請求項４の発明では、誘導加熱装置を通過した線材をガイド部材で下流側に案内するので、誘導加熱装置を通っている線材が装置内で蛇行等して誘導加熱装置を損傷させるのを抑制することができる。

請求項５の発明は、前記ガイド部材(29)における孔(29a)の上流部は、該孔(29a)の入口に向かうにつれて径が広がる形状に形成されていることを要旨とする。
請求項５の発明では、誘導加熱装置を通過した線材の端部を、ガイド部材の内部に好適に導くことができる。

請求項６の発明は、前記ガイド部材(29)と矯正機(16)との間に、線材(10)が露出する空所(30)を設けたことを要旨とする。
請求項６の発明では、ガイド部材と矯正機との間に空所を設けたので、矯正機でのトラブルによって線材の詰まり等が発生した場合に、誘導加熱装置が損傷するのを防止すると共に、後処理が容易となる。

請求項７の発明は、前記誘導加熱装置(21)の上流側に、線材(10)を誘導加熱装置(21)に案内するガイド部材(28)を設けたことを要旨とする。
請求項７の発明では、コイルから引き出される線材を誘導加熱装置に好適に案内することができ、誘導加熱装置を通っている線材が装置内で蛇行等して誘導加熱装置を損傷させるのを抑制することができる。

本発明に係る線材の矯正装置によれば、装置の大型化を抑制し得ると共に生産能力を向上することができる。

実施例に係る線材の矯正切断装置を示す概略図である。実施例に係る矯正切断装置の要部概略平面図である。実施例に係る矯正切断装置を一部切欠いて示す要部概略側面図である。実施例に係る誘導加熱装置の縦断面図である。

次に、本発明に係る線材の矯正装置につき、好適な実施例を挙げて、添付図面を参照しながら以下説明する。実施例では、矯正装置を備える矯正切断装置の場合で説明する。

図１に示すように、実施例に係る線材の矯正切断装置は、コイル状に巻かれた線材１０のコイル１１を支持するコイルスタンド１２と、コイルスタンド１２に支持されているコイル１１から線材１０を引き出して下流側に送る複数の送り装置１３,１４,１５と、送り装置１３,１４,１５により送られる線材１０を矯正する矯正機１６と、矯正した線材１０を所定の長さに切断する切断機１７と、を備える。送り装置１３,１４,１５は、ピンチローラ１８,１８によって線材１０を挟み込んで下流側に送るよう構成される。矯正切断装置は、３つの送り装置１３,１４,１５を備え、最上流に位置する第１送り装置１３とコイルスタンド１２との間に、コイルスタンド１２から引き出される線材１０のコイルぐせを予備的に矯正する予備矯正機１９が配置される。また、矯正切断装置は、コイルスタンド１２に支持したコイル１１を加熱する加熱装置２０と、コイルスタンド１２と矯正機１６との間に配置され、該矯正機１６に向けて送られる線材１０を誘導加熱する誘導加熱装置２１とを備える。

前記加熱装置２０は、前記コイルスタンド１２を収容する加熱炉であって、該加熱炉２０によって、前記コイル１１を温間加工域の温度まで加熱し得るよう構成される。なお、加熱炉２０は、必要に応じて移動されてコイルスタンド１２を露出するよう構成される。図１に示す如く、前記第１送り装置１３の下流側に離間して第２送り装置１４が配置され、両送り装置１３,１４の間に、前記誘導加熱装置２１が配置される。また、前記第２送り装置１４の下流側に、前記矯正機１６と、第３送り装置１５と、前記切断機１７とが、この順で配置される。実施例の矯正機１６は、線材１０の送り方向(線材送り方向)に沿う軸回りに回転する本体２２に、線材１０に曲げを与える曲げ部材２３を線材送り方向に離間して複数備え、各曲げ部材２３により線材１０に与える曲げ量を可変可能な回転式の矯正機が用いられる。この矯正機１６では、第２送り装置１４と第３送り装置１５との間を送られる線材１０を、曲げ部材２３によって曲げを与えつつ本体２２を回転することによって矯正する。

前記誘導加熱装置２１は、図４に示す如く、耐火セメントを材料として所定の肉厚に形成した保護部材２４と、該保護部材２４に埋設された誘導加熱コイル２５とを備え、保護部材２４には、誘導加熱コイル２５の内側に、線材１０が通過する通過孔２４ａが貫通形成されて、該通過孔２４ａを通っている線材１０と誘導加熱コイル２５との間には、耐火セメントからなる所定厚みの保護部２４ｂが存在するよう構成される。なお、誘導加熱コイル２５は、銅を材料とする中空鋼管から構成されて、内部に水を通して冷却可能に構成される。そして、誘導加熱装置２１は、誘導加熱コイル２５に図示しない加熱電源から電流を供給し、通過孔２４ａを通過する線材１０を誘導加熱する。誘導加熱装置２１での線材１０の加熱温度は、加熱対象となる線材１０の材質に応じた温間加工域となるよう電流の周波数が設定される。なお、温間加工域は、矯正機１６による矯正が可能な下限温度と、矯正によって塑性変形してしまわない上限温度との間に設定された温度域であって、該温間加工域は、線材１０の材質に応じて設定される。温間加工域は、例えば、線材１０の抗張力が、２５ｋｇｆ／ｍｍ²以上となる温度域に設定される。

ここで、誘導加熱では、加熱対象となる素材内に発生する誘導電流からのジュール熱によって素材が加熱される。また、使用する電流の周波数帯によって、渦電流の浸透深さ(熱入り深さ)が異なり、実施例では、線材１０の表層域を加熱することができる周波数帯、例えば４０ｋＨｚの周波数の電流が使用される。４０ｋＨｚの周波数の電流を誘導加熱コイル２５に供給した場合、直径が１２～１９ｍｍの線材１０では、浸透深さは２～３ｍｍとなる。

実施例の矯正切断装置は、線材１０を冷間で矯正－切断処理する場合に、前記誘導加熱装置２１を、前記第１送り装置１３と第２送り装置１４との間の線材パスラインＰＬから退避し得るよう構成される。具体的に、図２、図３に示す如く、誘導加熱装置２１は、線材１０の線材送り方向と交差する横方向に移動可能な台車２６に配設されており、該台車２６を横移動することで誘導加熱装置２１を、前記線材パスラインＰＬに前記通過孔２４ａが整列する加熱位置と、該線材パスラインＰＬから離間する退避位置とに位置決め可能に構成される。台車２６に対して誘導加熱装置２１の前記保護部材２４は、位置決め手段２７によって位置決め固定されて、通過孔２４ａを通っている線材１０が蛇行して保護部材２４に接触しても位置ズレしないよう構成される。

図２、図３に示す如く、前記台車２６には、前記誘導加熱装置２１の上流側に、前記第１送り装置１３から送り出される線材１０を誘導加熱装置２１の前記通過孔２４ａに向けて案内する案内孔(孔)２８ａを有する第１のガイド部材２８に設けられる。第１のガイド部材２８は、直線パイプ状の直線部２８ｂと、該直線部２８ｂの上流部に設けられた導入部２８ｃとから構成され、該導入部２８ｃおよび直線部２８ｂに亘って案内孔２８ａが貫通形成されている。第１のガイド部材２８の案内孔２８ａにおける上流部である導入部２８ｃに臨む部分は、案内孔２８ａの入口に向かうにつれて径が広がる漏斗状に形成される。また、前記台車２６には、前記誘導加熱装置２１の下流側に、該誘導加熱装置２１を通過した線材１０を前記第２送り装置１４のピンチローラ１８,１８に間に向けて案内する案内孔(孔)２９ａを有する第２のガイド部材２９が設けられる。第２のガイド部材２９は、直線パイプ状の直線部２９ｂと、該直線部２９ｂの上流部に設けられた導入部２９ｃとから構成され、該導入部２９ｃおよび直線部２９ｂに亘って案内孔２９ａが貫通形成されている。第２のガイド部材２９の案内孔２９ａにおける上流部である導入部２９ｃに臨む部分は、案内孔２９ａの入口に向かうにつれて径が広がる漏斗状に形成される。第１および第２のガイド部材２８,２９は、その直線部２８ｂ,２９ｂに臨む案内孔２８ａ,２９ａが、前記保護部材２４の通過孔２４ａと、前記線材パスラインＰＬに沿って整列するように配置される。

前記台車２６には、前記誘導加熱装置２１を退避位置に位置決めした状態で、前記線材パスラインＰＬに整列する位置に、線材１０を案内する冷間用ガイド部材３１が配設されている。図２に示す如く、冷間用ガイド部材３１は、直線パイプ状の直線部３１ｂと、該直線部３１ｂの上流部に設けられた導入部３１ｃとから構成され、該導入部３１ｃおよび直線部３１ｂに亘って線材１０を案内する案内孔３１ａが貫通形成されている。冷間用ガイド部材３１の案内孔３１ａにおける上流部である導入部３１ｃに臨む部分は、案内孔３１ａの入口に向かうにつれて径が広がる漏斗状に形成される。

図２に示す如く、前記冷間用ガイド部材３１の直線部３１ｂは、前記台車２６から線材送り方向の下流側に所定長さで延出し、該冷間用ガイド部材３１の下流端は、前記退避位置において前記第２送り装置１４の上流端に近接するよう構成される。これに対し、前記第２のガイド部材２９の下流端は、冷間用ガイド部材３１の下流端より線材送り方向の上流側、具体的には台車２６から延出しないように位置し、前記加熱位置において第２のガイド部材２９の下流端は、第２送り装置１４の上流端から所定長さだけ上流側に離間位置するよう構成される。すなわち、第２のガイド部材２９と第２送り装置１４との間に、冷間用ガイド部材３１と第２送り装置１４との間の隙間より長く線材１０が露出する空所３０が設けられている。この空所３０の線材送り方向の長さは、矯正機１６での矯正トラブル等によって線材１０が第２送り装置１４や矯正機１６に送れなくなってしまった場合に、第１送り装置１３から送られる線材１０の変形を可能とすると共に、トラブル後の作業者による後処理を容易に行い得る長さに設定される。

〔実施例の作用〕
次に、前述のように構成された実施例の矯正切断装置の作用につき説明する。
前記コイルスタンド１２に支持されているコイル１１は、前記加熱炉２０によって温間加工域まで加熱される。そして、加熱されたコイル１１から前記送り装置１３,１４,１５により引き出される線材１０が、前記予備矯正機１９によって予備矯正される。このときの線材１０は、温間加工域まで加熱されているので、予備矯正を好適に行うことができる。予備矯正後の線材１０は、前記加熱位置に位置決めされている前記誘導加熱装置２１を通り、再加熱された後に前記矯正機１６に送られる。予備矯正機１９を経た線材１０を誘導加熱装置２１によって再加熱するので、温間加工域まで加熱された線材１０を矯正機１６によって好適に矯正できる。そして、矯正後の線材１０は、前記切断機１７によって所定長さで切断される。

前記誘導加熱装置２１は、図４に示す如く、前記誘導加熱コイル２５が耐火セメントからなる保護部材２４に埋設されて、誘導加熱コイル２５と、前記通過孔２４ａを通る線材１０との間には所定厚みの保護部２４ｂが存在しているので、線材１０が蛇行したとしても、該保護部２４ｂによって線材１０が誘導加熱コイル２５に直接接触するのは防止され、誘導加熱コイル２５に線材１０が接触して損傷等するのを防ぐことができる。また、誘導加熱装置２１は、誘導加熱コイル２５を保護部材２４に埋設する構造としたので、誘導加熱コイル２５と保護部材２４とが一体化して該保護部材２４による保護強度は高くなり、太径の線材１０の接触による損傷等を効果的に抑えることができる。また、誘導加熱装置２１の上流側に第１のガイド部材２８を配置すると共に、下流側に第２のガイド部材２９を配置して線材１０を案内するよう構成したので、誘導加熱装置２１の通過孔２４ａを通っている線材１０が大きく蛇行するのを抑制することができ、該線材１０が保護部材２４に接触して該保護部材２４や誘導加熱コイル２５が損傷等するのを抑制することができる。

前記第１のガイド部材２８の案内孔２８ａは、入口から下流側に向かうにつれて径が小さくなる漏斗状に形成されているので、前記第１送り装置１３から送り出される線材１０の端部を、案内孔内に好適に導くことができる。また、前記第２のガイド部材２９の案内孔２９ａは、入口から下流側に向かうにつれて径が小さくなる漏斗状に形成されているので、前記誘導加熱装置２１を通過した線材１０の端部を、案内孔内に好適に導くことができる。すなわち、各ガイド２８,２９に最初に線材１０を通す作業が容易となる。また、第２のガイド部材２９の長い直線部２９ｂを線材１０が通ることで、該線材１０を前記第２送り装置１４におけるピンチローラ１８,１８の間に好適に案内することができる。

実施例の矯正切断装置は、前記コイルスタンド１２で支持されている前記コイル１１を、予め温間加工域まで加熱しているので、前記予備矯正機１９および第１送り装置１３を経て前記誘導加熱装置２１に供給される際の線材１０の温度は、温間加工域より低いものの、常温よりは高く、該線材１０を速い速度で誘導加熱装置２１に通過させても充分に温間加工域まで再加熱することができる。すなわち、線材１０が誘導加熱装置２１を通過する速度を高く設定することができ、生産能力を向上し得る。また、誘導加熱装置２１として加熱能力の小さなものを用いることができ、装置の大型化を抑制することができる。

ここで、前記コイルスタンド１２のコイル１１から引き出されて前記誘導加熱装置２１に至るまでの線材１０の温度低下は、中心部より表層域が大きくなる。また、矯正機１６による線材１０の矯正時には、線材１０の表層域に大きな応力が加わることから、矯正時には線材１０の表層域の温度が高いことが望ましい。そこで、実施例の誘導加熱装置２１は、線材１０に対して渦電流の浸透深さが浅い周波数帯の電流を誘導加熱コイル２５に供給して、線材１０の表層域を効果的に加熱するよう構成してある。これにより、誘導加熱装置２１によって線材１０の表層域の温度を、温間加工域内で高い温度にして線材１０を矯正機１６の送り込むことができ、矯正機１６での矯正が容易となる。また、誘導加熱装置２１では線材１０の表層域を主に加熱するので、加熱時間の短縮にも寄与することができる。

矯正切断装置では、前記矯正機１６での矯正トラブルによって、矯正機内で線材１０が破断して詰まってしまうことがあり、該トラブルの発生時には送り装置１３,１４,１５の送りを停止するものの、トラブル発生から送り装置１３,１４,１５を停止するまでの間には、所定長さの線材１０の送りは行われる。このような場合は、第２送り装置１４や矯正機１６の内部で線材１０が詰まっている状態で、前記第１送り装置１３により強制的に線材１０が送られることで、該線材１０が誘導加熱装置２１の内部で変形して前記保護部材２４や誘導加熱コイル２５を損傷させてしまうおそれがある。実施例の矯正切断装置では、前記第２のガイド部材２９と第２送り装置１４との間に空所３０を設けているので、前記トラブルの発生時に第２送り装置１４や矯正機１６で線材１０が詰まってしまった場合に、上流側から送られる線材１０は抵抗のない空所３０において変形し、誘導加熱装置２１の内部での線材１０の変形を防ぐことができる。すなわち、トラブルに起因する線材１０の変形によって保護部材２４や誘導加熱コイル２５が損傷するのを防止することができる。また、空所３０があることによって、詰まってしまった線材１０を空所３０のところで切断して除去することができ、トラブル後の処理が容易となる。

実施例の矯正切断装置は、線材１０を冷間で矯正－切断処理する場合、前記台車２６を移動して誘導加熱装置２１を退避位置に位置決めすることで、前記冷間用ガイド部材３１が、前記第１送り装置１３と第２送り装置１４との間において、前記線材パスラインＰＬに整列するように位置決めされる。従って、前記コイルスタンド１２で支持されたコイル１１から引き出された線材１０は、冷間用ガイド部材３１によって第２送り装置１４のピンチローラ１８,１８の間に好適に案内される。なお、冷間で線材１０を処理する場合は、前記加熱炉２０でのコイル１１の加熱は行わない。

〔変更例〕
本願は、前述した実施例の構成に限定されるものでなく、その他の構成を適宜に採用することができる。
１．実施例では、矯正機の下流側に切断機を配設した矯正切断装置の場合で説明したが、矯正機によって矯正された線材を、別工程に供給する矯正装置であってもよい。
２．実施例では、誘導加熱コイルの全体を耐火セメントに埋設したが、内側を通過する線材が誘導加熱コイルに接触することのない隙間だけ離間して、誘導加熱コイルを部分的に埋設した複数の耐火セメントからなる保護部材を線材送り方向に不連続で配置する構成を採用することができる。
３．実施例では、誘導加熱コイルを耐火セメントからなる保護部材に埋設したが、誘導コイルの内側に保護部としてのシリコンパイプを配置すると共に、耐火レンガ等の耐火物で誘導加熱コイルを径方向から挟んで位置決め固定する構成を採用することができる。
４．誘導加熱コイルの内側に配置される耐火セメントやシリコンパイプなどの保護部は、周方向に連続する筒状である必要はなく、該保護部の内側を通過する線材が誘導加熱コイルに接触することのない隙間だけ離間するブロック状のものであってもよい。
５．コイルを加熱する加熱装置は、加熱炉に限らず、その他各種の加熱装置を採用することができる。
６．実施例では、誘導加熱装置と矯正機との間に第２送り装置を配置したが、該第２送り装置を省略し、誘導加熱装置と矯正機との間に第２のガイド部材を配置し、該第２のガイド部材と矯正機との間に線材が露出する空所を設ける構成を採用することができる。
７．矯正機としては、回転式に限らず、公知の各種方式の矯正機を採用することができる。

１０線材，１１コイル，１２コイルスタンド，１６矯正機
２０加熱炉(加熱装置)，２１誘導加熱装置，２４ｂ保護部，２５誘導加熱コイル
２８第１のガイド部材，２９第２のガイド部材，２９ａ案内孔(孔)，３０空所

Claims

コイル状に巻かれた線材のコイルを支持するコイルスタンドと、該コイルスタンドのコイルから引き出した線材を矯正する矯正機とを備えた線材の矯正装置において、
前記コイルスタンドに支持したコイルを加熱する加熱装置と、
前記コイルスタンドと矯正機との間に配置され、該矯正機に向けて送られる線材を誘導加熱する誘導加熱装置とを備える
ことを特徴とする線材の矯正装置。
前記誘導加熱装置は、
線材が内側を通過する誘導加熱コイルと、
該誘導加熱コイルと線材との間に位置し、線材が誘導加熱コイルに接触するのを防止する保護部とを備える請求項１記載の線材の矯正装置。
前記誘導加熱コイルは耐火セメントに埋設されて、該誘導加熱コイルの内側に耐火セメントからなる所定厚みの前記保護部が位置して、該保護部の内側を前記線材が通過するよう構成されている請求項２記載の線材の矯正装置。
前記誘導加熱装置と矯正機との間に、線材が通過する孔が形成されたガイド部材を設けた請求項１～３の何れか一項に記載の線材の矯正装置。
前記ガイド部材における孔の上流部は、該孔の入口に向かうにつれて径が広がる形状に形成されている請求項４記載の線材の矯正装置。
前記ガイド部材と矯正機との間に、線材が露出する空所を設けた請求項４または５記載の線材の矯正装置。
前記誘導加熱装置の上流側に、線材を誘導加熱装置に案内するガイド部材を設けた請求項１～６の何れか一項に記載の線材の矯正装置。