JP5707764B2 - 鋼管焼入装置 - Google Patents
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Description
本発明は、シームレス鋼管や熱間押出鋼管などの鋼管を焼入れするときに用いられる鋼管焼入装置に関する。
シームレス鋼管などの鋼管は、強度や硬度の向上を図るために、焼入れが施されるものも多い。
例えば例えば特許文献１には、鋼管を全長にわたって均一に焼入れするために、図３及び図４に示す如き構成の鋼管焼入装置１０が提案されている。この鋼管焼入装置１０は加熱処理された鋼管Ｐを焼入水槽１１の内部で回転させながら焼入れするものであって、回動アーム１２、アーム駆動軸１４、鋼管支持機構１５、鋼管挟持機構１９及び冷却水噴射管２３を備えている。
例えば例えば特許文献１には、鋼管を全長にわたって均一に焼入れするために、図３及び図４に示す如き構成の鋼管焼入装置１０が提案されている。この鋼管焼入装置１０は加熱処理された鋼管Ｐを焼入水槽１１の内部で回転させながら焼入れするものであって、回動アーム１２、アーム駆動軸１４、鋼管支持機構１５、鋼管挟持機構１９及び冷却水噴射管２３を備えている。
回動アーム１２は鋼管Ｐを焼入水槽１１に貯溜された水（以下「貯溜水」という。）に浸漬して焼入れするためのものであって、この回動アーム１２はアーム駆動軸１４に装着されている。
アーム駆動軸１４は回動アーム１２を焼入水槽１１の上方位置で水平な軸回りに駆動するものであって、このアーム駆動軸１４は焼入水槽１１の上方に水平に配置されている。
アーム駆動軸１４は回動アーム１２を焼入水槽１１の上方位置で水平な軸回りに駆動するものであって、このアーム駆動軸１４は焼入水槽１１の上方に水平に配置されている。
鋼管支持機構１５は回動アーム１２の先端部で鋼管Ｐを回転可能に支持するものであって、その先端部には鋼管Ｐを水平に支持する複数の鋼管支持ローラ１７を有している。鋼管支持ローラ１７はローラ駆動軸１８と接続され、鋼管支持ローラ１７を回転させることで、支持している鋼管Ｐを矢印Ｃに示すように回転させることが可能である。
鋼管挟持機構１９は鋼管支持機構１５との間で鋼管Ｐを回転可能に挟持するものであって、この鋼管挟持機構１９は鋼管支持ローラ１７の上方に配置された複数のピンチローラ２１と、該ピンチローラ２１を上下方向に昇降駆動するピンチローラ昇降シリンダ２２とをそれぞれ有している。
鋼管挟持機構１９は鋼管支持機構１５との間で鋼管Ｐを回転可能に挟持するものであって、この鋼管挟持機構１９は鋼管支持ローラ１７の上方に配置された複数のピンチローラ２１と、該ピンチローラ２１を上下方向に昇降駆動するピンチローラ昇降シリンダ２２とをそれぞれ有している。
冷却水噴射管２３は鋼管支持機構１５と鋼管挟持機構１９との間に挟持された鋼管Ｐの外表面に冷却水を鋼管Ｐの全長にわたって噴射するものであって、この冷却水噴射管２３は鋼管Ｐの外表面と対向して水平に架設されている。
なお、焼入水槽１１の近傍には回動アーム１２の先端部に鋼管Ｐを一本ずつ供給する鋼管供給装置２４が設置され、焼入水槽１１の内部には回動アーム１２の先端部から鋼管Ｐを受け取って焼入水槽１１内の鋼管搬出位置へ移送する鋼管移送装置２５が設けられていると共に、鋼管移送装置２５により鋼管搬出位置に移送された鋼管Ｐを焼入水槽１１の外部に搬出する鋼管搬出装置２６が設けられている。
なお、焼入水槽１１の近傍には回動アーム１２の先端部に鋼管Ｐを一本ずつ供給する鋼管供給装置２４が設置され、焼入水槽１１の内部には回動アーム１２の先端部から鋼管Ｐを受け取って焼入水槽１１内の鋼管搬出位置へ移送する鋼管移送装置２５が設けられていると共に、鋼管移送装置２５により鋼管搬出位置に移送された鋼管Ｐを焼入水槽１１の外部に搬出する鋼管搬出装置２６が設けられている。
このような鋼管焼入装置では、図４（ａ）に示すように、加熱処理された鋼管Ｐが鋼管支持機構１５により回動アーム１２の先端部に支持されると、鋼管挟持機構１９のピンチローラ昇降シリンダ２２が作動する。これにより、図４（ａ）に示すように、鋼管供給装置２４から回動アーム１２の先端部に供給された鋼管Ｐが鋼管支持機構１５と鋼管挟持機構１９との間に挟持される。そして、鋼管供給装置２４から回動アーム１２の先端部に供給された鋼管Ｐが鋼管支持機構１５と鋼管挟持機構１９との間に挟持されると、図４（ｂ）に示すように、回動アーム１２が図４中時計方向に所定の角度だけ回動し、鋼管支持機構１５と鋼管挟持機構１９との間に挟持された鋼管Ｐが焼入水槽１１の貯溜水に浸漬される。
また、鋼管支持機構１５と鋼管挟持機構１９との間に鋼管Ｐが挟持されると、鋼管支持機構１５の鋼管支持ローラ１７がローラ駆動軸１８により所定方向に回転駆動されると共に、冷却水噴射管２３から鋼管Ｐに冷却水が噴射される。上述した鋼管焼入装置では、加熱処理された鋼管Ｐを全長にわたって均一に焼入れしようとするものである。
しかしながら、鋼管支持機構１５と鋼管挟持機構１９との間に挟持された鋼管Ｐが焼入水槽１１の貯溜水に浸漬される前に冷却水噴射管２３からの冷却水が鋼管Ｐの外表面に噴射されると、加熱処理された鋼管Ｐを焼入水槽１１の貯溜水に浸漬して焼入れするときに鋼管Ｐの焼入れ速度が低下して強度が低下したり、冷却速度が均一にならずに曲がりの発生を招くおそれがあった。
しかしながら、鋼管支持機構１５と鋼管挟持機構１９との間に挟持された鋼管Ｐが焼入水槽１１の貯溜水に浸漬される前に冷却水噴射管２３からの冷却水が鋼管Ｐの外表面に噴射されると、加熱処理された鋼管Ｐを焼入水槽１１の貯溜水に浸漬して焼入れするときに鋼管Ｐの焼入れ速度が低下して強度が低下したり、冷却速度が均一にならずに曲がりの発生を招くおそれがあった。
本発明は上述した事情に鑑みてなされたものであり、加熱処理された鋼管を焼入水槽の貯溜水に浸漬して焼入れするときに鋼管の焼入れ速度が低下して強度が低下したり冷却速度が均一にならずに曲がりが発生したりすることを抑制することのできる鋼管焼入装置を提供することを目的とするものである。
上記課題を解決するために、本発明の請求項１に係る発明は、 加熱処理された鋼管を焼入水槽の貯溜水に浸漬して焼入れする鋼管焼入装置であって、前記焼入水槽の上方位置で前記鋼管を受入れ、該鋼管を回転させた状態で前記貯溜水に浸漬させる鋼管浸漬機構を有し、該鋼管浸漬機構が前記鋼管を受入れてから前記貯溜水に浸漬する間にわたって、前記鋼管の全長にわたる外表面に冷却水を噴射可能な冷却水噴射管と、該冷却水噴射管から前記鋼管の外表面への冷却水の噴射を前記鋼管の手前で遮断する冷却水遮断手段と、該冷却水遮断手段による冷却水の遮断を解除する冷却水遮断解除機構とを有することを特徴とする。
また、本発明の請求項２に係る発明は、請求項１に記載の鋼管焼入装置において、前記鋼管浸漬機構は、加熱処理された鋼管を焼入水槽の貯溜水に浸漬して焼入れするための回動アームと、該回動アームを前記焼入水槽の上方位置で水平な軸回りに駆動するアーム駆動軸と、前記回動アームの先端部で前記鋼管を回転可能に支持する鋼管支持機構と、該鋼管支持機構との間で前記鋼管を回転可能に挟持する鋼管挟持機構とを有し、前記冷却水遮断手段は、前記冷却水噴射管からの冷却水を前記鋼管の手前で遮断する冷却水遮断板と、該冷却水遮断板を前記回動アームに対して回動可能に支持する遮断板支持軸とを有し、前記冷却水遮断解除機構は、前記遮断板支持軸の一端部に装着された遮断解除部材と、該遮断解除部材を介して前記冷却水遮断板を前記遮断板支持軸の軸回りに駆動する冷却水遮断解除シリンダとを有してなることを特徴とするものである。
本発明に係る鋼管焼入装置によれば、鋼管が焼入水槽の貯溜水に浸漬される前に冷却水噴射管からの冷却水が鋼管の外表面に当ることを冷却水遮断手段により防止できるので、加熱処理された鋼管を焼入水槽の貯溜水に浸漬して焼入れするときに鋼管の焼入れ速度が低下したり不均一になったりして、鋼管の強度の低下や曲がりの発生などを招くことを抑制することができる。
以下、図１及び図２を参照して本発明の一実施形態について説明する。
図１は本発明の一実施形態に係る鋼管焼入装置の側面を示す図で、本発明の一実施形態に係る鋼管焼入装置１０は、焼入水槽１１の上方位置で鋼管Ｐを受入れ、該鋼管を回転させた状態で焼入水槽１１の貯溜水に浸漬させる鋼管浸漬機構１、鋼管浸漬機構１が鋼管Ｐを受入れてから貯溜水に浸漬する間にわたって、鋼管Ｐの全長にわたる外表面に冷却水を噴射可能な冷却水噴射管２３、冷却水噴射管２３から鋼管Ｐの外表面への冷却水の噴射を遮断する冷却水遮断手段２、冷却水遮断手段２による冷却水の遮断を解除する冷却水遮断解除機構３を有している。
図１は本発明の一実施形態に係る鋼管焼入装置の側面を示す図で、本発明の一実施形態に係る鋼管焼入装置１０は、焼入水槽１１の上方位置で鋼管Ｐを受入れ、該鋼管を回転させた状態で焼入水槽１１の貯溜水に浸漬させる鋼管浸漬機構１、鋼管浸漬機構１が鋼管Ｐを受入れてから貯溜水に浸漬する間にわたって、鋼管Ｐの全長にわたる外表面に冷却水を噴射可能な冷却水噴射管２３、冷却水噴射管２３から鋼管Ｐの外表面への冷却水の噴射を遮断する冷却水遮断手段２、冷却水遮断手段２による冷却水の遮断を解除する冷却水遮断解除機構３を有している。
鋼管浸漬機構１は、回動アーム１２、アーム駆動軸１４、鋼管支持機構１５、鋼管挟持機構１９を備えている。
回動アーム１２は鋼管Ｐを焼入水槽１１の貯溜水に浸漬して焼入れするためのものであって、この回動アーム１２はアーム駆動軸１４に装着されている。
アーム駆動軸１４は回動アーム１２を焼入水槽１１の上方位置で水平な軸回りに駆動するものであって、このアーム駆動軸１４は焼入水槽１１の上方に水平に配置されている。
回動アーム１２は鋼管Ｐを焼入水槽１１の貯溜水に浸漬して焼入れするためのものであって、この回動アーム１２はアーム駆動軸１４に装着されている。
アーム駆動軸１４は回動アーム１２を焼入水槽１１の上方位置で水平な軸回りに駆動するものであって、このアーム駆動軸１４は焼入水槽１１の上方に水平に配置されている。
鋼管支持機構１５は回動アーム１２の先端部で鋼管Ｐを回転可能に支持するものであって、この鋼管支持機構１５は鋼管Ｐを水平に支持する複数の鋼管支持ローラ１７と、該鋼管支持ローラ１７を回転駆動する複数のローラ駆動軸１８とをそれぞれ有している。
鋼管挟持機構１９は鋼管支持機構１５との間で鋼管Ｐを回転可能に挟持するものであって、この鋼管挟持機構１９は鋼管支持ローラ１７の上方に配置された複数のピンチローラ２１と、該ピンチローラ２１を上下方向に昇降駆動するピンチローラ昇降シリンダ２２とをそれぞれ有している。
鋼管挟持機構１９は鋼管支持機構１５との間で鋼管Ｐを回転可能に挟持するものであって、この鋼管挟持機構１９は鋼管支持ローラ１７の上方に配置された複数のピンチローラ２１と、該ピンチローラ２１を上下方向に昇降駆動するピンチローラ昇降シリンダ２２とをそれぞれ有している。
アーム駆動軸１４には、その長さ方向（図１において紙面に垂直な方向）に複数の回動アーム１２が所定の間隔をおいて配列されており、それぞれの回動アーム１２先端に設けた鋼管支持機構１５によって鋼管Ｐを水平に支持することが可能となっている。
冷却水噴射管２３は鋼管支持機構１５と鋼管挟持機構１９との間に挟持された鋼管Ｐの外表面に冷却水を鋼管Ｐの全長にわたって噴射するものであって、この冷却水噴射管２３はアーム駆動軸１４に沿って配列された複数の回動アーム１２間に水平に架設されている。
冷却水噴射管２３は鋼管支持機構１５と鋼管挟持機構１９との間に挟持された鋼管Ｐの外表面に冷却水を鋼管Ｐの全長にわたって噴射するものであって、この冷却水噴射管２３はアーム駆動軸１４に沿って配列された複数の回動アーム１２間に水平に架設されている。
冷却水遮断手段２は冷却水噴射管２３からの冷却水を鋼管支持ローラ１７と鋼管挟持機構１９との間に挟持された鋼管Ｐの手前で遮断する冷却水遮断板２７と、この冷却水遮断板２７を回動アーム１２に対して回動可能に支持する遮断板支持軸２８とを有している。
冷却水遮断解除機構３は冷却水遮断板２７を遮断板支持軸２８の軸回りに駆動して冷却水遮断板２７による冷却水の遮断を解除するものであって、この冷却水遮断解除機構３は遮断板支持軸２８の一端部に装着された遮断解除部材３０と、この遮断解除部材３０を介して冷却水遮断板２７を遮断板支持軸２８の軸回りに駆動する冷却水遮断解除シリンダ３１とを有して構成されている。
冷却水遮断解除機構３は冷却水遮断板２７を遮断板支持軸２８の軸回りに駆動して冷却水遮断板２７による冷却水の遮断を解除するものであって、この冷却水遮断解除機構３は遮断板支持軸２８の一端部に装着された遮断解除部材３０と、この遮断解除部材３０を介して冷却水遮断板２７を遮断板支持軸２８の軸回りに駆動する冷却水遮断解除シリンダ３１とを有して構成されている。
なお、焼入水槽１１の近傍には回動アーム１２の先端部に鋼管Ｐを一本ずつ供給する鋼管供給装置２４が設置され、焼入水槽１１の内部には回動アーム１２の先端部から鋼管Ｐを受け取って焼入水槽１１内の鋼管搬出位置へ移送する鋼管移送装置２５が設けられていると共に、鋼管移送装置２５により鋼管搬出位置に移送された鋼管Ｐを焼入水槽１１の外部に搬出する鋼管搬出装置２６が設けられている。
図２は本発明の一実施形態に係る鋼管焼入装置の動作を説明するための図で、以下、図２を参照して本発明の一実施形態に係る鋼管焼入装置の作用について説明する。
上記のように構成される本発明の一実施形態に係る鋼管焼入装置１０では、加熱処理された鋼管Ｐが鋼管支持機構１５により回動アーム１２の先端部に支持されると、鋼管挟持機構１９のピンチローラ昇降シリンダ２２が作動する。これにより、図２（ａ）に示すように、鋼管供給装置２４から回動アーム１２の先端部に供給された鋼管Ｐが鋼管支持機構１５と鋼管挟持機構１９との間に挟持される。この状態で、鋼管浸漬機構１による焼入水槽１１の上方位置での鋼管Ｐの受け入れが完了する。次いで、鋼管支持機構１５の鋼管支持ローラ１７は、その駆動軸１８がローラ駆動機構（図示せず）に回転されることで回転し、支持している鋼管Ｐを回転させる。そして、図２（ｂ）に示すように、回動アーム１２が図２中時計方向に所定の角度だけ回動し、鋼管支持機構１５と鋼管挟持機構１９との間に挟持された鋼管Ｐが焼入水槽１１の貯溜水に浸漬される。
上記のように構成される本発明の一実施形態に係る鋼管焼入装置１０では、加熱処理された鋼管Ｐが鋼管支持機構１５により回動アーム１２の先端部に支持されると、鋼管挟持機構１９のピンチローラ昇降シリンダ２２が作動する。これにより、図２（ａ）に示すように、鋼管供給装置２４から回動アーム１２の先端部に供給された鋼管Ｐが鋼管支持機構１５と鋼管挟持機構１９との間に挟持される。この状態で、鋼管浸漬機構１による焼入水槽１１の上方位置での鋼管Ｐの受け入れが完了する。次いで、鋼管支持機構１５の鋼管支持ローラ１７は、その駆動軸１８がローラ駆動機構（図示せず）に回転されることで回転し、支持している鋼管Ｐを回転させる。そして、図２（ｂ）に示すように、回動アーム１２が図２中時計方向に所定の角度だけ回動し、鋼管支持機構１５と鋼管挟持機構１９との間に挟持された鋼管Ｐが焼入水槽１１の貯溜水に浸漬される。
鋼管浸漬機構１が焼入水槽１１の上方位置で鋼管Ｐを受入れた段階（図２（ａ）に示す状態）で、冷却水噴射管２３からは冷却水が噴射されている。しかし、鋼管Ｐが焼入水槽１１の上方にあるうちに、すなわち、鋼管Ｐが貯溜水に浸漬されていない状態において、冷却水噴射管２３からの冷却水が鋼管Ｐに当ると、鋼管Ｐの冷却速度が低下したり、冷却の不均一が生じる。鋼管浸漬機構１が鋼管Ｐを焼入水槽１１内の貯溜水に浸漬した後に、冷却水噴射管２３からの冷却水の噴射を開始するようにしてもよいが、この場合、鋼管Ｐを貯溜水に浸漬してから冷却水噴射管２３から冷却水が噴射するまでに時間がかかってしまい、やはり冷却速度の低下や冷却の不均一が生じる。
本実施形態においては、冷却水遮断手段２の冷却水遮断板２７が冷却水噴射管２３からの冷却水を鋼管Ｐの手前で遮断可能である。具体的には、冷却水遮断解除シリンダ３１を縮状態とすることで、冷却水遮断板２７が冷却水噴射管２３と鋼管Ｐとの間を通る位置に保持される。
本実施形態においては、冷却水遮断手段２の冷却水遮断板２７が冷却水噴射管２３からの冷却水を鋼管Ｐの手前で遮断可能である。具体的には、冷却水遮断解除シリンダ３１を縮状態とすることで、冷却水遮断板２７が冷却水噴射管２３と鋼管Ｐとの間を通る位置に保持される。
また、鋼管支持機構１５と鋼管挟持機構１９との間に挟持された鋼管Ｐが焼入水槽１１の貯溜水に浸漬されると、冷却水遮断解除機構３の冷却水遮断解除シリンダ３１が作動して伸びた状態となり、冷却水遮断解除シリンダ３１の先端が遮断解除部材３０を押下げることで遮断板支持軸２８を回転させる。これにより、図２（ｂ）に示すように、冷却水遮断板２７が遮断板支持軸２８の軸回りに図２中反時計回りに回動して冷却水遮断板２７による冷却水の遮断が解除される。
したがって、上述した本発明の一実施形態では、鋼管支持機構１５と鋼管挟持機構１９との間に挟持された鋼管Ｐが焼入水槽１１の貯溜水に浸漬される前に冷却水噴射管２３からの冷却水が鋼管Ｐの外表面に当たることがなく、鋼管Ｐが貯溜水に浸漬された後は冷却水遮断板２７による冷却水の遮断を速やかに解除できるので、加熱処理された鋼管Ｐを焼入水槽１１の貯溜水に浸漬して焼入れするときに鋼管Ｐの焼入れ速度が低下して強度の低下や曲がりの発生などを招くことを抑制することができる。
１…鋼管浸漬機構
２…冷却水遮断手段
３…冷却水遮断解除機構
１０…鋼管焼入装置
１１…焼入水槽
１２…回動アーム
１４…アーム駆動軸
１５…鋼管支持機構
１７…鋼管支持ローラ
１８…ローラ駆動軸
１９…鋼管挟持機構
２１…ピンチローラ
２２…ピンチローラ昇降シリンダ
２３…冷却水噴射管
２４…鋼管供給装置
２５…鋼管移送装置
２６…鋼管搬出装置
２７…冷却水遮断板
２８…遮断板支持軸
３０…遮断解除部材
３１…冷却水遮断解除シリンダ
２…冷却水遮断手段
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３１…冷却水遮断解除シリンダ
Claims (2)
- 加熱処理された鋼管を焼入水槽の貯溜水に浸漬して焼入れする鋼管焼入装置であって、前記焼入水槽の上方位置で前記鋼管を受入れ、該鋼管を回転させた状態で前記貯溜水に浸漬させる鋼管浸漬機構を有し、該鋼管浸漬機構が前記鋼管を受入れてから前記貯溜水に浸漬する間にわたって、前記鋼管の全長にわたる外表面に冷却水を噴射可能な冷却水噴射管と、該冷却水噴射管から前記鋼管の外表面への冷却水の噴射を前記鋼管の手前で遮断する冷却水遮断手段と、該冷却水遮断手段による冷却水の遮断を解除する冷却水遮断解除機構とを有することを特徴とする鋼管焼入装置。
- 請求項１に記載の鋼管焼入装置において、前記鋼管浸漬機構は、加熱処理された鋼管を焼入水槽の貯溜水に浸漬して焼入れするための回動アームと、該回動アームを前記焼入水槽の上方位置で水平な軸回りに駆動するアーム駆動軸と、前記回動アームの先端部で前記鋼管を回転可能に支持する鋼管支持機構と、該鋼管支持機構との間で前記鋼管を回転可能に挟持する鋼管挟持機構とを有し、
前記冷却水遮断手段は、前記冷却水噴射管からの冷却水を前記鋼管の手前で遮断する冷却水遮断板と、該冷却水遮断板を前記回動アームに対して回動可能に支持する遮断板支持軸とを有し、
前記冷却水遮断解除機構は、前記遮断板支持軸の一端部に装着された遮断解除部材と、該遮断解除部材を介して前記冷却水遮断板を前記遮断板支持軸の軸回りに駆動する冷却水遮断解除シリンダとを有してなることを特徴とする鋼管焼入装置。
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