JP3603439B2 - 長尺材の焼鈍装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は長尺材の焼鈍装置に関し、板材を成形して溶接することによりパイプを製造し、その後に連続してパイプを焼鈍する場合に用いて好適なものである。
【０００２】
【従来の技術】
長尺材としてのステンレスパイプは、以下のようにして連続的に製造されている。図７に示すように帯状のステンレス板１を成形ローラ２でパイプ状に順次成形したあと、相互に突き合わせた部分をＴＩＧ溶接トーチ３によりＴＩＧ溶接してパイプ１ａを作る。そして、連続して作られるパイプ１ａを送りローラ４ａ，４ｂの制御により曲がりが生じないように搬送し、加熱コイル５，温度を保持する保定コイル６において１１００℃まで誘導加熱したのちに冷却手段７における冷却リング７ａから放出する水により急冷して焼鈍し、オーステナイト組成（ｓｕｓ３０４）等にしている。このあと、ストレーナ８で曲がりくせを取り、切断器９で切断してパイプ１ｂとし、複数のパイプ１ｂをバインダ１０を介して結束している。なお、１１は保持ローラである。
【０００３】
ところで、上記の製造作業を行う準備段階では、図８に示すようにパイプ１ａの先端を加熱コイル５，保定コイル６の中へ順に挿入しなければならない。一方、コイル効率を向上させるために加熱コイル５等における絶縁筒の内径寸法はパイプ１ａの外径寸法よりも少しだけ大きく両者間の隙間は僅かである。従って、パイプ１ａの先端が絶縁筒の端面に衝突して破損しやすい。このため、片持ち支持によるパイプ１ａの撓み量を予め吸収すべく保持ローラ１１による加圧力を調整してパイプ１ａの先端を持ち上げたり、図８に示すようにパイプ１ａの先端近傍にロープ１２を掛けて引っ張り上げたりしている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、パイプ製造のための準備としてパイプの先端を加熱コイル等の絶縁筒の中へ導く作業は困難が伴い、人手がかかる。
【０００５】
また、図９に示すように保持ローラ１１と送りローラ４ｂとの間のスパンがｓ＝５〜６ｍであって長くなることから、パイプ１ａの自重による撓みと１１００℃に加熱時のヤング率の低下と線膨張とがパイプ１ａの伸びによる下方分力となり、外径寸法ｄ＝６０〜１８０ｍｍのパイプではδ＝１０〜３０ｍｍとなり、ｄ＝３４ｍｍ以下のパイプでは撓み量がδ＝１００〜１５０ｍｍにもなるため、保定コイル６における絶縁筒の内周面にパイプ１ａが接触してパイプ１ａにすりきずが生じたり絶縁筒が損傷したりする。
【０００６】
一方、送りローラ４ａの回転数よりも送りローラ４ｂの回転数を上げてパイプ１ａを引っ張っても、外径寸法の小さいパイプは剛性が小さいために撓み量を小さくできないだけでなく、パイプが変形して不良になることがある。
【０００７】
そこで本発明は、斯る課題を解決した長尺材の焼鈍装置を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
斯かる目的を達成するための請求項１に係る発明の構成は、保定コイルを一対の保定コイル片に分割するとともに一対の保定コイル片どうしの間に長尺材を支持する中間ローラを設け、前記長尺材であって一対の保定コイル片どうしの間に位置する部分を囲む保温ケースを設け、前記中間ローラを昇降させるための昇降手段を設けたことを特徴とし、請求項２に係る発明の構成は軸受を介して回転自在に支持された回転軸に駆動手段を連動連結し、前記回転軸に挿通させた前記中間ローラの一端側への動きを拘束するストッパを前記回転軸に固着し、前記中間ローラの他端と前記回転軸とをバネを介して連動連結したことを特徴とし、請求項３に係る発明の構成は前記中間ローラとして３つのローラを連結して構成し、中央の前記ローラをセラミックスで形成したことを特徴とする。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を図面に示す実施例に基づいて詳細に説明する。
【００１０】
本発明による長尺材の焼鈍装置の構成を、図１〜図６に示す。図１に示すように、保定コイル６が保定コイル片６ａ，６ｂに２分割され、保定コイル片６ａ，６ｂ間に中間ローラ１３が設けられる。中間ローラ１３はパイプ１ａを支持する目的で設けられる。保定コイル片６ａ，６ｂ間に中間ローラ１３を設けたのは、保持ローラ１１と送りローラ４ｂとの略中間地点が保定コイル６の位置と一致するためである。保定コイル片６ａ，６ｂはインバータ電源１４ａ，１４ｂに夫々接続されている。
【００１１】
中間ローラ１３は、図５に示すように昇降手段１５を介して昇降可能に設けられる。即ち、以下のようになっている。固定台１６が一対の保定コイル片６ａ，６ｂ間に設けられ、図４，図５に示すように回動台１７の一方側が一対の回動軸１８を介して回動自在に支持されるとともに他方側がエアシリンダ１９を介して固定台１６の側面に結合されている。回動台１７の上には一対の軸受２０を介して回転軸２１が回転自在に支持されている。回動台１７上にはモータ２２が取り付けられており、モータ２２の出力軸に固着されたプーリ２３と回転軸２１に固着されたプーリ２４とにわたってベルト２５が巻き掛けられている。このようにして回転駆動される回転軸２１に前記中間ローラ１３が挿通されている。中間ローラ１３は金属材からなるローラ１３ａ，１３ｃとセラミックスからなるローラ１３ｂとの３つのローラ１３ａ〜１３ｃで構成され、ローラの端面に円周の１８０度にわたって突出した部分を形成して隣り合う端面どうしを噛み合わせることにより回転力が伝わるようになっている。ここで、ローラ１３ｂをセラミックスで形成したのは以下の理由による。保定コイルの高周波誘導加熱の起電圧がパイプに発生するため、中間ローラを介してアースに誘導電流が流れる際にパイプと中間ローラとの間にスパークが生じることがある。このスパークを遮断するために、耐摩耗性も考慮してローラ１３ｂを絶縁性の高いセラミックスで形成したのである。ローラ１３ｃが図５中の右方へ移動するのを拘束するため、ストッパ２６が回転軸２１に固着される一方、ローラ１３ａの左端と回転軸２１とがバネ２７を介して連動連結されている。即ち、一対のロックナット２８を介して左方への移動が拘束された固定板２９がキー３０を介して回転軸２１に回転不能に取り付けられ、固定板２９とローラ１３ａとの間に配置したバネ２７の先端には突部２７ａ，２７ｂが形成され、固定板２９，ローラ１３ａの端面に形成された孔に突部２７ａ，２７ｂが嵌合されている。
【００１２】
搬送されるパイプから回転軸２１へ熱が伝わるため、回転軸２１における軸受２０の近傍を冷却するために冷却手段が設けられる。即ち、以下のようになっている。回転軸２１の両端に軸受２０の位置まで通水孔２１ａ，２１ｂが形成され、給水孔３１，排水孔３２を有するロータリー給水ジョイント３３の給水部が通水孔２１ａ，２１ｂ内に挿入されている。
【００１３】
図４，図５に示すように保定コイル片６ａ，６ｂの間にはパイプ１ａであって保定コイル片６ａ，６ｂ間に位置する部分を保温するための保温ケース３４が設けられる。保温ケース３４は、回動台１７上に固定されたケース本体３５と蓋３６とで構成されている。ケース本体３５には、中間ローラ１３を挿通させるための孔３５ａと、パイプ１ａを挿通させるための孔３５ｂとが形成される一方、蓋３６には取手３６ａが形成されている。
【００１４】
次に、斯かる長尺材の焼鈍装置の作用を説明する。パイプ１ａの燃鈍を始める際に、パイプ１ａを保持ローラ１１により図１のように送り出すが、このときにパイプ１ａは片持ちの状態であって右端が撓んで下がる。このため、図５におけるエアシリンダ１９を動作させて回動台１７を回動軸１８を中心として回動させることにより中間ローラ１３を降下させ、中間ローラ１３上をパイプ１ａの先端が通過したら中間ローラ１３を適正な高さまで上昇させる。このように操作することで、パイプ１ａの先端が保定コイル片６ｂの内周面に接触することが防止できる。
【００１５】
パイプ１ａの搬送と共にモータ２２が回転し、モータ２２の出力軸の回転がプーリ２３，ベルト２５，プーリ２４，回転軸２１，固定板２９，バネ２７を介して中間ローラ１３へ伝わる。パイプ１ａの送り速度と同期するようにモータ２２の回転速度が制御されることから、中間ローラ１３とパイプ１ａとの間に滑りが生じることはなく、パイプ１ａの外周面にキズが付くことはない。そして、中間ローラ１３の周囲は保温ケース３４で覆われていることから、中間ローラ１３上をパイプ１ａが通過する際にパイプ１ａの温度が下がることはない。パイプ１ａの熱が中間ローラ１３へ伝わり、中間ローラ１３の温度が上昇して半径方向及び軸方向へ中間ローラ１３が熱膨張するが、半径方向では回転軸２１との隙間が十分にあり、軸方向ではバネ２７の圧縮によって伸びが吸収されるので問題は生じない。熱は中間ローラ１３から回転軸２１へも伝わるが、通水孔２１ａ，２１ｂ内に水が流れることから、水によって回転軸２１の両端近傍が冷却される。従って、回転軸２１が半径方向へ膨張して軸受２０による支持に不都合が生じるようなことはない。
【００１６】
図６に示すように保持ローラ１１と送りローラ４ｂとの中間位置で、従来は外径寸法が３４ｍｍ以下のパイプで撓み量が１００〜１５０ｍｍもあったが、パイプ１ａは中間ローラ１３によって支持されることから、パイプ１ａのうちの加熱されることによって温度が高い部分である中間ローラ１３の近傍で最大撓みがδ_１≒δ_２＝２０〜３０ｍｍとなる。従って、パイプ１ａが保定コイル片６ａ，６ｂの内周面に接触するようなことはない。
【００１７】
なお、本実施例では平板からパイプを製造するラインへ長尺材の焼鈍装置を取り込んで示したが、製造ラインから切り離して設けてもよい。また、パイプに限るものではなく、連続して製造される長尺材であれば用いることができる。更に、長尺材の材質はステンレスに限定されるものではない。
【００１８】
【発明の効果】
以上の説明からわかるように、請求項１による長尺材の焼鈍装置によれば保定コイルを分割して一対の保定コイル片どうしの間に中間ローラを設けたので、ローラによって支持されるパイプの略中間部を中間ローラで支持することになる。このため、パイプの撓み量が小さくなり、パイプが保定コイルの内周面に接触することによる保定コイルの内周面やパイプの外周面にキズが生じなくなる。また、パイプの送り制御が容易であり、パイプの変形が生じにくい。更に、長尺材であって一対の保定コイル片どうしの間に位置する部分を囲む保温ケースを設けたので、パイプの露出による温度降下が防止される。また更に、中間ローラを昇降させる昇降手段を設けたので、パイプの先端を保定コイル片の中へ挿通させる際に、中間ローラを下げてパイプの先端が通過した後に中間ローラを上昇させることにより、パイプの先端が保定コイル片の内周面に接触しないようにすることができる。
【００１９】
請求項２による長尺材の焼鈍装置によれば、中間ローラの端部をバネを介して回転軸に連動連結したので、パイプの熱が中間ローラに伝わって中間ローラが軸方向へ膨張してもバネがこの膨張を吸収する。従って、熱膨張による中間ローラの不都合が解消される。
【００２０】
請求項３に係る長尺材の焼鈍装置によれば、中間ローラの中央部をセラミックスで形成したので、パイプからアースへ流れる電流を遮断し、パイプに生じるスパークの傷の発生を防止して品質が向上する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による長尺材の焼鈍装置の要部を示す正面図。
【図２】本発明による長尺材の焼鈍装置の要部を示す平面図。
【図３】本発明による長尺材の焼鈍装置の要部を示す左側面図。
【図４】図２のＡ−Ａ矢視図。
【図５】図２のＢ−Ｂ矢視図。
【図６】本発明による長尺材の焼鈍装置の作用説明図。
【図７】従来の長尺材の焼鈍装置の構成図。
【図８】従来の長尺材の焼鈍装置の作用説明図。
【図９】従来の長尺材の焼鈍装置の作用説明図。
【符号の説明】
１ａ…パイプ
４ａ，４ｂ…送りローラ
５…加熱コイル
６…保定コイル
６ａ，６ｂ…保定コイル片
７…冷却手段
１１…保持ローラ
１３…中間ローラ
１５…昇降手段
１７…回動台
２０…軸受
２１…回転軸
２１ａ，２１ｂ…通水孔
２２…モータ
２６…ストッパ
２７…バネ
３３…ロータリー給水ジョイント
３４…保温ケース

Claims (3)

1. 長尺材の搬送方向に沿って加熱コイルと保定コイルと冷却手段とを順次に設置し、加熱コイルの上流と冷却手段の下流とに長尺材を支持するローラを設けた長尺材の焼鈍装置において、
   前記保定コイルを一対の保定コイル片に分割するとともに一対の保定コイル片どうしの間に長尺材を支持する中間ローラを設け、前記長尺材であって一対の保定コイル片どうしの間に位置する部分を囲む保温ケースを設け、前記中間ローラを昇降させるための昇降手段を設けたことを特徴とする長尺材の焼鈍装置。
2. 軸受を介して回転自在に支持された回転軸に駆動手段を連動連結し、前記回転軸に挿通させた前記中間ローラの一端側への動きを拘束するストッパを前記回転軸に固着し、前記中間ローラの他端と前記回転軸とをバネを介して連動連結したことを特徴とする請求項１に記載の長尺材の焼鈍装置。
3. 前記中間ローラとして３つのローラを連結して構成し、中央の前記ローラをセラミックスで形成したことを特徴とする請求項１又は２に記載の長尺材の焼鈍装置。

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