JP4890159B2 - 溶融塩配管及び熱処理方法 - Google Patents

Description

本発明は，鋼線材を熱処理する際に用いる溶融塩が流れる配管及び鋼線材のインラインの熱処理方法に関する。

熱間圧延後，鋼線材は非同心円のコイル状に巻き取られて冷却される。この鋼線材の冷却としては，空気が吹付けられて冷却されるのが一般的であるが，特殊な冷却として例えば冷却媒体である溶融塩に浸漬されて冷却されるものがある。このときの冷却に使われる冷却設備としては，例えば特許文献１に開示されている，熱間圧延後，鉛パテンティング相当のインライン熱処理を溶融塩を用いて行う発明の冷却設備がある。鋼線材を熱処理する際に用いる溶融塩は，常温では固化する性質を有する。そのため，従来，溶融塩を流す溶融塩配管は，溶融塩の固化によって配管内部が閉塞した場合，再稼動時の流路を確保するために，配管の外側からヒータを巻きつけて加熱するようにしていた。また，さらに加熱効率と保温性を高めるために，ヒータの外側に断熱材を設けていた。

より具体的に説明すると図７に示したように，従来のこの種の溶融塩配管４１の外周にはヒータ４３が螺旋状に巻きつけられている。このヒータ４３は電源４４からの電力の供給によって発熱し，溶融塩配管４１を加熱するようになっている。さらにこのヒータ４３の外側には断熱材４２が設けられており，ヒータ４３からの熱が効率よく溶融塩配管４１内に伝わるように構成されていた。
特開昭５６−３８４２６号公報

しかしながら，例えば鋼線材の製造ラインの停止時など，溶融塩配管４１の内部の溶融塩４５の流れを止めている時，即ち，ヒータ４３による加熱を中止している時は，溶融塩配管４１の内部に残留している溶融塩４５が固化し溶融塩配管４１の内部が閉塞することがあった。この場合，再稼動時など，固化した溶融塩４５を溶融させて流路を確保するにはヒータ４３によって加熱するのであるが，既述したように，従来は，ヒータ４３が溶融塩配管４１の外側に巻きつけられているため，加熱してからその熱が溶融塩配管４１内の溶融塩４５に伝わるまでに時間がかかり，応答性が悪かった。そのため，再稼動に時間を要していた。
また，ヒータ４３が露出しているとヒータ４３からの熱が大気中に放出されるので，ヒータ４３の加熱効率を高めるためにヒータ４３の外側に断熱材４２を巻きつけていたが，その結果，溶融塩配管４１はその外径が大きくなり，広い配管スペースを必要とした。
さらに，溶融塩４５が溶融塩配管４１から漏れた場合，断熱材４２が障害となり，溶融塩４５の漏洩箇所の特定に時間を要していた。

本発明は，かかる点に鑑みてなされたものであり，溶融塩配管において配管の内部の溶融塩の加熱速度，加熱効率を向上させ，配管スペースをより小さいものとすることを目的としている。

前記の目的を達成するため，本発明の溶融塩配管は，前記配管の内部に当該配管の管路に沿って設けられたヒータを有し，前記ヒータは前記溶融塩配管に内接して固定されたコイル状の形状を有することを特徴としている。

本発明においては，前記溶融塩配管の内部に前記ヒータが設けられたことによって，前記溶融塩配管の内部の溶融塩が直接加熱されるため，加熱効率が良く，また，前記配管内の溶融塩を速やかに加熱することができる。したがって，前記溶融塩配管内の溶融塩の流れを止めている時に，前記配管内に残留している溶融塩が固化した場合でも，従来より速く当該溶融塩を融解させて，前記配管内の流路を確保して再稼動させることが可能である。また，前記配管内の固化した溶融塩のうち，少なくとも前記ヒータ周りの溶融塩が溶融すれば，配管内に溶融塩の流れが生じ，溶融塩の流路を確保することができる。

また，前記ヒータが温度変化しても前記溶融塩配管の内壁から離れることなく，当該ヒータを前記溶融塩配管に固定することができる。また，前記溶融塩配管の内部を流れる溶融塩によって，前記ヒータが振動することを防止することもできる。

前記ヒータは例えば固定金具によって前記溶融塩配管の内部に固定される。当該固定金具は前記溶融塩配管の内部に内接して設けられるリング状の本体と，当該本体の内側に設けられた複数の係止突起と，を有するようにしてもよい。前記係止突起は，例えば前記溶融塩配管の管路の長手方向と平行に配置されたフィンを用いても良い。係止突起に前記フィンを用いた場合，前記溶融塩配管内の溶融塩の流れを整流する効果がある。さらにこの点でも，ヒータの振動を軽減することができる。

また，前記溶融塩配管を外管と内管を有する二重管とし，外管と内管の間に真空断熱部を設けるようにしてもよい。当該外管と内管には，例えばステンレス鋼管が用いられる。

このような二重管を用いることによって，従来の溶融塩配管に設けられていた断熱材を省略することができ，前記溶融塩配管の配管スペースをより小さくすることができる。また，前記溶融塩配管のフランジを保温する必要がなくなるため，溶融塩を前記溶融塩配管の内部に流し当該溶融塩配管の配管温度が上昇した時点でのフランジのボルトの増し締めも，従来に比べて容易にできる。

さらに別な観点によれば，本発明では，鋼線材をインライン熱処理する方法において，インライン熱処理を再稼動する際に，溶融塩配管に内接して固定されたコイル状のヒータによって，溶融塩が直接加熱され，その溶融塩の流路が確保されることを特徴としている。これによって，前記溶融塩配管内の固化した溶融塩は効率良くかつ速やかに加熱されて融解され，インライン熱処理を従来より早く再稼動することができる。

本発明によれば，溶融塩配管において配管の内部の溶融塩の加熱速度，加熱効率を向上させ，配管スペースをより小さいものとすることができる。

以下，本発明の好ましい実施の形態について，図１に基づいて説明する。図１は本実施の形態にかかる溶融塩配管１の軸方向断面を示している。

本実施の形態にかかる溶融塩配管１は，内管２と外管３を有する二重管から構成されており，溶融塩８は内管２の内部を流れる。内管２の直管部２ａの外側には外管３が設けられている。これら内管２と外管３の間には真空断熱部９が設けられている。内管２の直管部２ａは相互に各々の端部に設けられているフランジ７，７によって接続されている。

溶融塩配管１の内管２の内部には，内管２の管路に沿ってヒータ４が直線的に設けられている。このヒータ４は電源５からの電力供給によって，例えば３５０℃まで内管２内の溶融塩８を加熱できる。さらにヒータ４は，内管２の内部に設置された固定金具６によって，内管２の内壁に固定されており，直管部２ａにおいてはヒータ４が内管２の内壁とは接触しないようになっている。

固定金具６は，図２および図３に示すとおり，リング１１と複数のフィン１２から構成されている。リング１１は内管２の内側に溶接され固定されている。このリング１１の内側には，複数個のフィン１２が全周に設けられている。フィン１２は長方形の平板であり，リング１１に対して垂直に設けられ，各フィン１２には内管２の管路の長手方向と平行に配置されている。

この固定金具６は，内管２の内側でその両端部とさらに長手方向に沿って複数個設けられ，ヒータ４を内管２の内部にて固定する。すなわち，ヒータ４は２個のフィン１２，１２の間に挟まれ，リング１１の内側に固定されている。また，フィン１２はリング１１の全周に設けられているため，ヒータ４は内管２のどの位置，すなわち軸方向からみて上下左右どの位置においても，固定金具６によって固定することができる。

本実施の形態にかかる溶融塩配管１は以上のように構成されており，溶融塩配管１は，例えば図４に示したような鋼線材の熱処理ラインの溶融塩配管１に使用される。図４の鋼線材２２の熱処理ラインは，上面が開口した冷却槽２１と，鋼線材２２を冷却する媒体として冷却槽２１内に貯留された溶融塩８と，溶融塩８内で冷却中の鋼線材２２を搬送する搬送ローラ２３と，溶融塩８を冷却槽２１外で所定の温度まで冷却するためにポンプ２４によって溶融塩８を循環させる溶融塩配管１と熱交換器２５を有する。この熱処理ラインでは鋼線材２２を冷却処理する間は，ポンプ２４が作動して溶融塩配管１内を溶融塩８が流れる。そして，鋼線材２２の冷却処理を休止している間は，ポンプ２４は停止し，溶融塩配管１内の溶融塩８の一部はそのまま滞留している。
しかしながら既述したように，溶融塩は常温で固化してしまうため，停止している時間が長いと，固化した溶融塩８によって溶融塩配管１内が閉塞する場合がある。かかる場合，熱処理ラインを再稼動するにあたっては，溶融塩配管１内の固化した溶融塩８を速やかに融解させて，配管内の流路を確保する必要がある。

この点本実施の形態によれば，内管２内にヒータ４が設けられ，溶融塩配管１内の固化した溶融塩は，このヒータ４によって直接加熱される。このように直接加熱されるため，加熱効率が良く，内管２内の溶融塩８を速やかに加熱することができる。したがって，内管２の内部に残留している溶融塩８が固化した場合でも，当該固化している溶融塩８を速やかに溶融させてその流路を確保できる。さらに，前記配管内の固化した溶融塩のうち，少なくとも前記ヒータ４周りの溶融塩が溶融すれば，配管内に溶融塩の流れが生じ，溶融塩の流路を確保することができる。したがって，鋼線材のインライン熱処理においては，その再稼動に要する時間を従来より短縮することができる。また，固定金具６にフィン１２を用いているので，内管２内の溶融塩８の流れを整流する効果がある。これにより，ヒータ４の振動をより軽減することができる。

しかも本実施の形態で使用された溶融塩配管１は，内管２と外管３との間に真空断熱部９が設けられているので，従来のように断熱材を管の外周に設ける必要はなく，配管スペースを従来より小さくすることができる。また，フランジ７を保温しなくてもよいため，溶融塩８が流れて溶融塩配管１の配管温度が上昇した時点でのフランジ７のボルトの増し締めも容易にできる。また万が一溶融塩配管１から溶融塩の漏洩があった場合でも，ただちにこれを発見することができる。

以上のように，この実施の形態の溶融塩配管１によれば，溶融塩配管１の内部の溶融塩８がヒータ４によって直接加熱されるため，溶融塩配管１において配管の内部の溶融塩８を速やかに効率よく加熱することができる。また，溶融塩配管１の内管２と外管３の間の真空断熱部９によって保温されるため，断熱材を設ける必要がなく，配管スペースを従来より小さいものとすることができる。

次に他の実施の形態にかかる溶融塩配管について，図５に基づいて説明する。図５は他の実施の形態にかかる溶融塩配管３１の側断面を示している。

この実施の溶融塩配管３１においては，ヒータ４がコイル状となっている。より詳述すると，ヒータ４には溶融塩配管３１の内管２の内径よりも大きい径のコイル状に加工して，弾性を持ったものを用いている。このヒータ４に張力を与えてコイルの外径を小さくして内管２の内部に通し，コイルバネの復元力で内管２の内壁に接触させている。この復元力により，ヒータ４は内管２の内部に固定される。また，ヒータ４はその端部のみを固定金具６によって固定される。

この場合，コイル状のヒータ４は，ヒータ４の温度が変化しその形状が変化する場合においても，コイルバネの復元力で十分固定されているため，内管２の内壁から離れることがない。また，内管２の内部を流れる溶融塩８によるヒータ４の振動を軽減することができる。

なお，図５に示した実施例では，固定金具６がヒータ４の両端部のみで設けられたが，もちろん，図６に示したように，先の実施の形態と同様，ヒータ４の両端部以外にさらに長手方向に沿って複数の固定金具６を配置してもよい。こうすることで，さらに，ヒータ４を安定して固定することが可能となり，その結果，ヒータ４の振動をより軽減させることができる。

本発明は，鋼線材をインライン熱処理する際に用いる，溶融塩が流れる配管に有用である。

本実施の形態にかかる溶融塩配管の軸方向断面図を模式的に示す図である。 ヒータを固定する固定金具の横断面図である。 図２のＢ−Ｂ線断面図である。 鋼線材の熱処理ラインの概念図である。 他の実施の形態にかかる溶融塩配管の軸方向断面図を模式的に示す図である。 図５の実施の形態にさらに固定金具を溶融塩配管の内部に複数設置した場合の，溶融塩配管の軸方向断面図を模式的に示す図である。 従来技術の溶融塩配管の軸方向断面図を模式的に示す図である。

符号の説明

１ 溶融塩配管
２ 内管
３ 外管
４ ヒータ
６ 固定金具
８ 溶融塩

Claims (5)

1. 鋼線材を熱処理する際に用いる溶融塩が流れる配管であって，
   前記配管の内部に当該配管の管路に沿って設けられたヒータを有し，前記ヒータは前記溶融塩配管に内接して固定されたコイル状の形状を有することを特徴とする，溶融塩配管。
2. 前記ヒータは固定金具によって前記溶融塩配管の内部に固定されており，
   当該固定金具は，前記溶融塩配管の内部に内接して設けられるリング状の本体と，当該本体の内側に設けられた複数の係止突起と，を有することを特徴とする，請求項１に記載の溶融塩配管。
3. 前記係止突起は，前記溶融塩配管の管路の長手方向と平行に配置されたフィンであることを特徴とする，請求項２に記載の溶融塩配管。
4. 前記溶融塩配管は外管と内管を有する二重管からなり，外管と内管の間に真空断熱部が設けられていることを特徴とする，請求項１〜３のいずれかに記載の溶融塩配管。
5. 鋼線材をインライン熱処理する方法であって，
   インライン熱処理の再稼動時に請求項１〜４のいずれかの溶融塩配管を用いて，溶融塩配管の内部を加熱し，溶融塩の流路を確保することを特徴とする，熱処理方法。

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