JP6038262B1 - 管の熱処理装置および熱処理方法 - Google Patents

Abstract

【課題】熱処理炉の小型化を図ることができ、熱処理作業の手間を軽減することが可能な管の熱処理装置を提供する。【解決手段】受口４を有する管２を炉内２２で熱処理する熱処理装置１であって、管２を周方向へ回転させながら略水平に支持する支持装置９と、炉内２２に設けられて受口４の外面を直接加熱する管外面用バーナ２３，２４とを有する。【選択図】図３

Description

本発明は、受口を有する管の熱処理装置および熱処理方法に関する。

一般に、管の受口の肉厚は受口以外の部分の肉厚よりも厚いため、管を熱処理炉内で単に加熱した場合、管の受口と受口以外の部分との熱処理が不均一になるといった問題があった。

このような問題の対策として、従来、例えば図８に示すように、熱処理炉１０１内に、管１０２を吊り下げる吊下装置１０３と、流動層炉１０４とが備えられたものがある。吊下装置１０３は、受口１０５が下になるように、管１０２を垂直に吊り下げるものである。また、流動層炉１０４は熱処理炉１０１内の床１０６に設置されている。

これによると、吊下装置１０３で、受口１０５が下になるように管１０２を吊り下げ、この管１０２を流動層炉１０４の上方まで移動し、管１０２を下降して受口１０５を流動層炉１０４内に挿入し、管１０２を熱処理炉１０１内で熱処理している間に、受口１０５を流動層炉１０４内で同時に熱処理する。これにより、管１０２の受口１０５と受口以外の部分１０７との熱処理が不均一になるのを防止することができる。

尚、上記のような流動層炉を内蔵した管の熱処理装置は例えば下記特許文献１に記載されている。

特開２００３−１３１４２

しかしながら上記の従来形式では、管１０２の受口１０５を流動層炉１０４内に挿入するため、流動層炉１０４は受口１０５の外径ｄよりも大きくする必要があり、流動層炉１０４が大型化するとともに熱処理炉１０１が大型化するといった問題がある。

また、管１０２の姿勢を変更する工程（管軸を略水平にして運搬していた管１０２を、管軸が略垂直になるように吊り下げる工程）或いはその工程を行うためのスペースや設備が必要となり、さらに生産性も悪かった。また、熱処理炉１０１内において、管１０２を上げ下げして、受口１０５を上方から流動層炉１０４内に挿入したり或いは流動層炉１０４内から上方へ離脱させる操作が必要であるため、熱処理作業に手間を要するといった問題がある。

本発明は、熱処理炉の小型化を図ることができ、熱処理作業の手間を軽減することが可能な管の熱処理装置および熱処理方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本第１発明は、受口を有する管を炉内で熱処理する熱処理装置であって、
管を周方向へ回転させながら略水平に支持する支持装置と、
炉内に設けられて受口の外面を直接加熱する複数の管外面用バーナとを有し、
管外面用バーナは、管の周方向において異なる位置に配置されているとともに、管軸心方向において異なる位置に配置され、且つ、下向きに傾斜しているものである。

これによると、管は、支持装置により略水平姿勢に支持されて回転しながら、炉内で熱処理される。この際、受口の外面は管外面用バーナにより直接加熱されるため、受口が十分に熱処理され、管の受口と受口以外の部分との熱処理が不均一になるのを防止することができる。

また、従来のように管の受口のサイズに応じた大型の流動層炉を炉内に設置する必要は無いため、熱処理炉の小型化を図ることができる。さらに、炉内において、吊下装置で管を吊り下げたり吊って上げ下げする必要は無いため、熱処理作業の手間を軽減することができる。

また、複数の管外面用バーナが管軸心方向において異なる位置に配置されているため、受口の広範囲を十分に熱処理することができ、受口が局部的に過熱されるのを防止することができる。また、複数の管外面用バーナが管の周方向において異なる位置に配置されているため、受口の温度変動が縮小され、良好な熱処理が行える。

さらに、管外面用バーナは下向きに傾斜しているため、管の口径が変わっても、受口の外面を管外面用バーナで直接加熱することができる。
本第２発明における管の熱処理装置は、受口を有する管を炉内で熱処理する熱処理装置であって、
管を周方向へ回転させながら略水平に支持する支持装置と、
炉内に設けられて受口の外面を直接加熱する管外面用バーナとを有し、
受口の端部開口部から管の内部を加熱する管内面用バーナが炉内に設けられ、
管内面用バーナの向きが、管軸心方向から見て、受口の端部開口部に対し、上下いずれか一方および左右いずれか一方に傾斜しているものである。

これによると、管内面用バーナで受口の端部開口部から管の内部を加熱することにより、加熱された高温の空気が管内面に沿ってスパイラル（螺旋）状の旋回流となって流れる。これにより、管内面が受口から均一に加熱され、管を均一に熱処理することができる。
本第３発明における管の熱処理装置は、受口の端部開口部から管の内部を加熱する管内面用バーナが炉内に設けられ、
管内面用バーナの向きが、管軸心方向から見て、受口の端部開口部に対し、上下いずれか一方および左右いずれか一方に傾斜しているものである。

本第４発明は、受口を有する管を炉内で熱処理する熱処理装置であって、
管を回転させながら略水平に支持する支持装置と、
炉内に設けられて受口の端部開口部から管の内部を加熱する管内面用バーナとを有し、
管内面用バーナの向きが、管軸心方向から見て、受口の端部開口部に対し、上下いずれか一方および左右いずれか一方に傾斜しているものである。

これによると、管は、支持装置により略水平姿勢に支持されて回転しながら、炉内で熱処理される。この際、管内面用バーナで受口の端部開口部から管の内部を加熱することにより、加熱された空気が管内面に沿ってスパイラル（螺旋）状の旋回流となって流れる。これにより、管内面が受口から均一に加熱され、管を均一に熱処理することができる。

また、従来のように管の受口のサイズに応じた大型の流動層炉を炉内に設置する必要は無いため、熱処理装置の小型化を図ることができる。さらに、炉内において、吊下装置で管を吊り下げたり吊って上げ下げする必要は無いため、熱処理作業の手間を軽減することができる。

本第５発明における管の熱処理装置は、炉内の空間部分を加熱する雰囲気バーナを有し、
雰囲気バーナは管から離れた空間部分に向いているものである。

これにより、雰囲気バーナで炉内を加熱することにより、炉内の温度分布が均一になるように調節することができ、管を均一に熱処理することができる。
本第６発明における管の熱処理装置は、支持装置は、略水平の管の外周に当接して管を下方から受ける一対の受けローラと、これら受けローラを下方から支持する複数の支持ローラと、いずれかの支持ローラを回転駆動させる回転駆動装置とを有し、
受けローラは支持ローラ上に回転自在に載置されているものである。

これによると、回転駆動装置によっていずれかの支持ローラを回転駆動させることにより、上記いずれかの支持ローラの回転が受けローラと他の支持ローラとに伝達され、受けローラと支持ローラとが回転し、一対の受けローラで受けられた管が略水平姿勢で回転する。

この際、受けローラは支持ローラ上に回転自在に載置されているため、受けローラを支持するためのローラ軸を不要にすることができる。このように、受けローラはローラ軸を備えていないため、加熱された管の熱が受けローラからローラ軸を伝わって炉外へ逃げるのを防止することができる。

また、管と支持ローラとの間に受けローラが介在するため、管の熱が支持ローラまで伝わり難くなり、支持ローラを回転自在に支持している軸受装置等が高温になるのを防止することができる。これにより、支持ローラの軸受装置等を冷却する必要はなく、支持ローラの軸受装置等が高温により損傷するのを防止することができる。

本第７発明における管の熱処理装置は、管の管軸心方向の位置ずれを検出するずれ検出手段を有し、
一対の受けローラのうちの少なくとも一方の受けローラの回転軸心の向きが、管軸心方向から見て、管軸心に対し左右いずれかに傾斜しており、
回転駆動装置は支持ローラの回転方向を正回転と逆回転とに切り換え可能であり、
ずれ検出手段の検出に基づいて、回転駆動装置により回転駆動される支持ローラの回転方向が切り換えられるものである。

これによると、一対の受けローラのうちの少なくとも一方の受けローラの回転軸心の向きが、管軸心方向から見て、管軸心に対し左右いずれかに傾斜しているため、一対の受けローラが正回転した場合、一対の受けローラ上の管は、一方向に回転しながら、管軸心のいずれか一方向に少しずつ移動する。また、一対の受けローラが逆回転した場合、一対の受けローラ上の管は、他方向に回転しながら、管軸心の他方向に少しずつ移動する。

これにより、回転駆動装置が支持ローラの回転方向を切り換えて、一対の受けローラを正回転および逆回転させることにより、一対の受けローラ上の管を管軸心方向へ意図的に移動させることができる。

例えば、回転駆動装置が支持ローラを正回転させて、管が一対の受けローラに受けられて略水平姿勢で一方向へ回転している際、管が管軸心のいずれか一方向へずれて、ずれ検出手段が管の一方向へのずれを検出すると、回転駆動装置が支持ローラを正回転から逆回転に切り換える。これにより、一対の受けローラが逆回転し、管が、一対の受けローラに受けられて略水平姿勢で他方向へ回転しながら、管軸心の他方向へ移動する。

その後、ずれ検出手段が管の他方向へのずれを検出すると、回転駆動装置が支持ローラを逆回転から正回転に切り換える。これにより、一対の受けローラが正回転し、管が、一対の受けローラに受けられて略水平姿勢で一方向へ回転しながら、管軸心の一方向へ移動する。

その後、ずれ検出手段が管の一方向へのずれを検出すると、回転駆動装置が支持ローラを正回転から逆回転に切り換え、管が管軸心の他方向へ移動する。
上記の動作が繰り返されることにより、管を意図的に管軸心方向へ僅かな範囲だけ往復移動させて、管の管軸心方向のずれ量を小さく抑制することができる。

本第８発明は、上記第１発明から第３発明のいずれか１項に記載の管の熱処理装置を用いた管の熱処理方法であって、
炉内において、支持装置で管を回転させながら略水平に支持し、
回転している管の受口の外面を管外面用バーナで直接加熱するものである。

以上のように本発明によると、熱処理炉の小型化を図ることができ、熱処理作業の手間を軽減することが可能である。

本発明の実施の形態における熱処理装置の側方から見た縦断面図である。 同、熱処理装置の管軸心方向から見た縦断面図である。 同、熱処理装置の横断面図である。 同、熱処理装置の受けローラと支持ローラの配置を示す平面図である。 同、熱処理装置で熱処理される管の受口部分と、受口の開口端部を検出する検出装置の概略側面図である。 同、熱処理装置で熱処理される管の受口部分と、受口の開口端部を検出する検出装置の概略平面図である。 同、熱処理装置で管を熱処理している際の加熱空気の流れを示す図である。 従来の熱処理装置の図である。

以下、本発明における実施の形態を、図面を参照して説明する。
（第１の実施の形態）
図１に示すように、１は管２を熱処理（例えば焼鈍）する横型回転式の熱処理装置である。

管２は、例えば鋳鉄製であって、一端部に受口４を有し、他端部に挿口５を有している。尚、受口４の肉厚は受口４以外の部分の肉厚よりも厚く形成されている。以下、管２の受口４以外の部分を直管部６と言う。

熱処理装置１は、下方が開放された熱処理炉７と、管２を運搬する走行台車８と、管２を周方向へ回転させながら水平に支持する支持装置９とを有している。
図１〜図３に示すように、熱処理炉７は、グラスファイバー等の耐火材からなり、天井炉壁１２と、左右一対の側部炉壁１３，１４と、奥側に設けられた後部炉壁１５と、手前側に設けられた開閉自在な扉１６とを有している。尚、扉１６は、昇降用モータ１７によって、上下に移動して開閉される。

走行台車８は、床１９に敷設されたレール２０に支持案内されて走行し、図１の仮想線に示すように、扉１６を開いた熱処理炉７の内外に出入り自在である。また、支持装置９は走行台車８に設けられている。

炉内２２には、支持装置９で支持された管２の受口４の外面を直接加熱する複数の管外面用バーナ２３，２４が設けられている。すなわち、第１の管外面用バーナ２３は熱処理炉７の一方の側部炉壁１３に設けられ、第２の管外面用バーナ２４は他方の側部炉壁１４に設けられている。

これらの管外面用バーナ２３，２４は、図２に示すように、管２の周方向Ａにおいてほぼ１８０°異なる位置に配置されているとともに、図３に示すように、管軸心方向Ｂ（すなわち管２の長手方向）において前後に異なる位置に配置されている。また、管外面用バーナ２３，２４はそれぞれ、水平面に対して所定角度Ｃ１（図２参照）で斜め下向きに傾斜しているとともに、管軸心２６に直交する水平線２７に対して所定角度Ｃ２（図３参照）で管軸心方向Ｂに傾斜している。

また、炉内２２には、受口４の端部開口部から管２の内部を加熱する管内面用バーナ２８が設けられている。すなわち、管内面用バーナ２８は、熱処理炉７の後部炉壁１５に設けられ、管軸心方向Ｂから見て、図１に示すように、水平面に対して所定角度Ｃ３で下向きに傾斜しているとともに、図３に示すように、管軸心２６に対して所定角度Ｃ４で左右いずれか一方に傾斜している。

また、熱処理炉７の一方の側部炉壁１３の上部には、炉内２２の管２と天井炉壁１２との間の空間部分２９を加熱する複数の雰囲気バーナ３０が設けられている。これら雰囲気バーナ３０は水平面に対して所定角度Ｃ５（図２参照）で下向きに傾斜している。

また、熱処理炉７の上部には、炉内２２の空気を外部に排気するための排気装置３３が設けられている。排気装置３３は、管軸心方向Ｂ（前後方向）に長い排気ダクト３４と、炉内２２の前部と排気ダクト３４内とに連通する一方の連通ダクト３５と、炉内２２の後部と排気ダクト３４内とに連通する他方の連通ダクト３６とを有している。

一方の連通ダクト３５内には、一方の連通ダクト３５内の流路を開閉する一方の排気ダンパー３７（一方の風量調節装置）が内蔵されている。また、他方の連通ダクト３６内には、他方の連通ダクト３６内の流路を開閉する他方の排気ダンパー３８（他方の風量調節装置）が内蔵されている。

また、熱処理炉７の他方の側部炉壁１４には、管２の受口４および直管部６の温度を計測する複数の放射温度計４０が設けられている。
支持装置９は、管２の直管部６の外周に当接して管２を下方から受ける受けローラ４３，４４と、これら受けローラ４３，４４を下方から支持する複数の支持ローラ４５〜４７と、中央の支持ローラ４６を回転駆動させる回転駆動装置４９とを有している。

受けローラ４３，４４は、管軸心方向Ｂから見て、左右一対配置されている。また、支持ローラ４５〜４７は、管軸心方向Ｂから見て、左右一方および他方と、これら両方の中央部とに配置されている。

一方の受けローラ４３は左右一方の支持ローラ４５と中央の支持ローラ４６との間に上方から回転自在に載置され支持されている。また、他方の受けローラ４４は左右他方の支持ローラ４７と中央の支持ローラ４６との間に上方から回転自在に載置され支持されている。

図３に示すように、受けローラ４３，４４および支持ローラ４５〜４７はそれぞれ、管軸心方向Ｂにおいて、３台ずつ配置されている。尚、受けローラ４３，４４の設置位置は、管外面用バーナ２３，２４による直接加熱箇所に対して、管軸心方向Ｂにずれている。

また、各支持ローラ４５〜４７の両端部には鍔部４８が設けられている。受けローラ４３，４４は、支持ローラ４５〜４７間に載置された状態で、支持ローラ４５〜４７の両鍔部４８間に嵌まり込んでいる。

図４に示すように、各支持ローラ４５〜４７はそれぞれ、プランマブロック等の軸受装置５８によって、走行台車８上に回転自在に取り付けられている。尚、中央および他方の各支持ローラ４６，４７はそれぞれ、その回転軸心４６ａ，４７ａが管軸心２６と平行になるように前後方向に配置されている。また、一方の支持ローラ４５は、その回転軸心４５ａが管軸心２６に対して、左右いずれか一方に傾斜するように配置されている。

上記のような向きに配置された支持ローラ４５〜４７によって、一方の受けローラ４３の回転軸心４３ａの向きが、管軸心方向Ｂから見て、管軸心２６に対し、所定角度Ｃ６で左右いずれか一方に傾斜している。また、他方の受けローラ４４の回転軸心４４ａの向きは管軸心２６と平行になるように前後方向に定められる。

回転駆動装置４９は、中央の各支持ローラ４６と一体に回転する回転軸５１と、モータ５２と、モータ５２の回転を回転軸５１に伝える伝達装置５３とを有している。尚、伝達装置５３は、モータ５２の出力軸に設けられた一方のスプロケット５４と、回転軸５１の端部に設けられた他方のスプロケット５５と、これら両スプロケット５４，５５間に巻回されたチェン５６等を有している。

モータ５２は正・逆切換え駆動が可能であり、モータ５２の正・逆駆動を切り換えることにより、中央の各支持ローラ４６の回転方向を正回転方向Ｄ１と逆回転方向Ｄ２とに切り換えることができる。

また、走行台車８には、炉内２２の下方を覆う下部炉壁６０と、ストッパ装置６１とが設けられている。下部炉壁６０はグラスファイバー等の耐火材からなり、下部炉壁６０には内外に開口した複数の開口部６５（図１参照）が形成され、受けローラ４３，４４は開口部６５から炉内２２に突入している。

図１，図３に示すように、ストッパ装置６１は、管２の受口４の開口端部が下部炉壁６０の後端縁部６０ａに接触するのを阻止するためのものであり、支軸６４を介して炉内２２に設けられたストッパローラ６２を有している。ストッパローラ６２は、上下方向の軸心６３を中心に回転自在な円錐台状のローラであり、受けローラ４３，４４上に支持された管２の受口４の開口端部と下部炉壁６０の後端縁部６０ａとの間に位置している。

図１，図５，図６に示すように、熱処理炉７の他方の側部炉壁１４には、受けローラ４３，４４上に支持された管２の受口４の開口端部の位置を検出する第１〜第３の検出装置６６〜６８が設けられている。これら検出装置６６〜６８は、管２の管軸心方向Ｂの位置ずれを検出するずれ検出手段の一例であり、例えばレーザセンサー等が用いられ、管軸心方向Ｂに一直線上に並んでいる。尚、各検出装置６６〜６８は、受口４を検出した場合にオンに切り換わり、受口４を検出しない場合にオフに切り換わる。

また、熱処理装置１には、第１〜第３の検出装置６６〜６８の検出に基づいて、回転駆動装置４９のモータ５２を制御する制御装置（図示省略）が備えられている。
以下、上記構成における作用を説明する。

管２を受けローラ４３，４４上に載せて水平姿勢で支持し、この状態で、走行台車８がレール２０に支持案内されて走行する。図１の仮想線で示すように、熱処理炉７の扉１６を上昇させて熱処理炉７の前面を開き、管２と共に走行台車８を炉内２２に搬入する。その後、図１の実線で示すように、扉１６を下降させて熱処理炉７の前面を閉じる。これにより、炉内２２の下方が走行台車８の下部炉壁６０で覆われる。

回転駆動装置４９のモータ５２の駆動により、回転軸５１が回転し、中央の支持ローラ４６が回転し、中央の支持ローラ４６の回転が受けローラ４３，４４に伝えられて、受けローラ４３，４４が回転し、受けローラ４３，４４の回転が一方および他方の支持ローラ４５，４７に伝えられて一方および他方の支持ローラ４５，４７が回転する。これにより、管２が水平姿勢で支持された状態で一方向Ｅ１に回転する。

このように管２が回転している状態で、第１および第２の管外面用バーナ２３，２４と管内面用バーナ２８と雰囲気バーナ３０とで加熱する。この際、図２に示すように、受口４の外面は第１および第２の管外面用バーナ２３，２４により直接加熱されるため、受口４が十分に熱処理され、管２の受口４と直管部６との熱処理が不均一になるのを防止することができる。

また、図３に示すように、第１および第２の管外面用バーナ２３，２４は管軸心方向Ｂにおいて前後に異なる位置に配置されているため、受口４の広範囲を十分に熱処理することができ、受口４が局部的に過熱されるのを防止することができる。

また、第１および第２の管外面用バーナ２３，２４は管２の周方向Ａにおいてほぼ１８０°異なる位置に配置されているため、回転している受口４の温度変動が縮小され、良好な熱処理が行える。

さらに、図２に示すように、第１および第２の管外面用バーナ２３，２４は所定角度Ｃ１で斜め下向きに傾斜しているため、大口径の管７６や小口径の管７７（図２の仮想線参照）であっても、受口４の外面を管外面用バーナ２３，２４で直接加熱することができる。

また、図３に示すように、管内面用バーナ２８は管軸心２６に対して所定角度Ｃ４で左右いずれか一方に傾斜しているため、図７に示すように、管内面用バーナ２８で受口４の端部開口部から管２の内部を加熱することにより、加熱された高温の空気が管内面に沿ってスパイラル（螺旋）状の旋回流７３となって流れる。これにより、管２の内面が受口４から均一に加熱され、管２を均一に熱処理することができる。

尚、管内面用バーナ２８は水平面に対して所定角度Ｃ３で下向きに傾斜しているため、口径の異なる管２であっても、管２の内面を確実に加熱することができる。
また、各雰囲気バーナ３０で炉内２２を加熱することにより、炉内２２の温度分布が均一になるように調節することができ、管２を均一に熱処理することができる。

以上のようなことにより、従来のように管２の受口４のサイズに応じた大型の流動層炉を炉内２２に設置する必要は無いため、熱処理炉７の小型化を図ることができる。さらに、炉内２２において、吊下装置で管２を吊り下げたり吊って上げ下げする必要は無いため、熱処理作業の手間を軽減することができる。

図２に示すように、受けローラ４３，４４は支持ローラ４５〜４７上に回転自在に載置されているため、受けローラ４３，４４を支持するためのローラ軸を不要にすることができる。このように、受けローラ４３，４４はローラ軸を備えていないため、加熱された管２の熱が受けローラ４３，４４からローラ軸を伝わって炉外へ逃げるのを防止することができる。

また、管２と支持ローラ４５〜４７との間に受けローラ４３，４４が介在するため、管２の熱が支持ローラ４５〜４７まで伝わり難くなり、支持ローラ４５〜４７を回転自在に支持している軸受装置５８が高温になるのを防止することができる。これにより、軸受装置５８を冷却する必要はなく、軸受装置５８が高温により損傷するのを防止することができる。

尚、図２に示すように、受けローラ４３，４４の一部および支持ローラ４５〜４７は下部炉壁６０の下方に位置しているため、炉内２２の熱が下部炉壁６０で遮断され、受けローラ４３，４４および支持ローラ４５〜４７が炉内２２の熱の影響を受け難い構造になり、受けローラ４３，４４および支持ローラ４５〜４７が高温になるのを抑制することができる。

図３に示すように、受けローラ４３，４４の設置位置は管外面用バーナ２３，２４による直接加熱箇所に対して管軸心方向Ｂにずれているため、管外面用バーナ２３，２４で直接加熱された受口４の熱が受けローラ４３，４４へ伝わり難くなり、受口４の熱が受けローラ４３，４４を介して逃げるのを抑制することができる。

図４に示すように、一方の受けローラ４３の回転軸心４３ａの向きが、管軸心方向Ｂから見て、管軸心２６に対し左右いずれか一方に傾斜しているため、一対の受けローラ４３，４４が正回転方向Ｆ１に回転した場合、一対の受けローラ４３，４４上の管２は、一方向Ｅ１に回転しながら、管軸心２６のいずれか一方向Ｇ１（例えば後方：図１参照）に少しずつ移動する。また、一対の受けローラ４３，４４が逆回転方向Ｆ２に回転した場合、一対の受けローラ４３，４４上の管２は、他方向Ｅ２に回転しながら、管軸心２６の他方向Ｇ２（例えは前方：図１参照）に少しずつ移動する。

このように、モータ５２で支持ローラ４６の回転方向を切り換えて、一対の受けローラ４３，４４を正回転方向Ｆ１および逆回転方向Ｆ２に回転させることにより、一対の受けローラ４３，４４上の管２を管軸心方向Ｂへ意図的に移動させて、管２の管軸心方向Ｂへの動きを以下のように制御することができる。

すなわち、管２を熱処理する際、管２を受けローラ４３，４４上に載せて水平姿勢で支持するが、このとき、図５，図６の実線に示すように、受口４の開口端部を第１の検出装置６６と第２の検出装置６７との間に位置させておく。これにより、第１の検出装置６６が受口４を検出せずにオフとなり、第２および第３の検出装置６７，６８が受口４を検出してオンとなる。

この状態で、モータ５２を正駆動させて、図２に示すように、一対の受けローラ４３，４４を正回転方向Ｆ１に回転させることにより、一対の受けローラ４３，４４上の管２が一方向Ｅ１に回転しながら管軸心２６の一方向Ｇ１に少しずつ移動し、図５，図６の仮想線に示すように、受口４の開口端部が第１の検出装置６６の検出位置に達すると、第１の検出装置６６が受口４を検出してオンに切り換わる。

これにより、第１〜第３の全ての検出装置６６〜６８がオンになり、管２の一方向Ｇ１へのずれが検出される。この場合、モータ５２を正駆動から逆駆動に切り換えて、図２に示すように、一対の受けローラ４３，４４を逆回転方向Ｆ２に回転させることにより、一対の受けローラ４３，４４上の管２が他方向Ｅ２に回転しながら管軸心２６の他方向Ｇ２に少しずつ移動する。そして、図５，図６の実線に示すように、管２の受口４の開口端部が第１の検出装置６６と第２の検出装置６７との間に戻ると、第１の検出装置６６が受口４を検出せずにオフに切り換わる。

その後、引き続いて管２が他方向Ｅ２に回転しながら管軸心２６の他方向Ｇ２に移動し、図５，図６の点線に示すように、受口４の開口端部が第２の検出装置６７と第３の検出装置６８との間に達すると、第２の検出装置６７が受口４を検出せずにオフに切り換わり、これにより、第１および第２の検出装置６６，６７がオフ、第３の検出装置６８がオンとなり、管２の他方向Ｇ２へのずれが検出される。

この場合、モータ５２を逆駆動から正駆動に切り換えて、一対の受けローラ４３，４４を正回転方向Ｆ１に回転させることにより、一対の受けローラ４３，４４上の管２が一方向Ｅ１に回転しながら管軸心２６の一方向Ｇ１に移動し、図５，図６の実線に示すように、受口４の開口端部が第１の検出装置６６と第２の検出装置６７との間に戻ると、第２の検出装置６７が受口４を検出してオンに切り換わる。

その後、引き続いて管２が一方向Ｅ１に回転しながら管軸心２６の一方向Ｇ１に移動し、図５，図６の仮想線に示すように、受口４の開口端部が第１の検出装置６６の検出位置に達すると、第１の検出装置６６が受口４を検出してオンに切り換わる。

これにより、第１〜第３の全ての検出装置６６〜６８がオンになり、管２の一方向Ｇ１へのずれが検出される。この場合、モータ５２を正駆動から逆駆動に切り換えて、一対の受けローラ４３，４４を逆回転方向Ｆ２に回転させ、一対の受けローラ４３，４４上の管２を他方向Ｅ２に回転させながら管軸心２６の他方向Ｇ２に移動させることを繰り返す。

このように、管２を意図的に管軸心方向Ｂへ僅かな範囲だけ往復移動させることにより、管２の管軸心方向Ｂのずれ量をほぼ第１の検出装置６６と第２の検出装置６７との間隔程度に小さく抑制することができる。

また、万一、第１の検出装置６６が故障等により受口４を検出できない検出不能状態に陥った場合、管２が回転しながら管軸心２６の一方向Ｇ１に移動しても、図１に示すように、受口４の開口端部がストッパローラ６２に当接することにより、ストッパローラ６２は、軸心６３を中心に回転しながら、管２が一方向Ｇ１へ許容量を超えて移動することを阻止する。このため、受口４の開口端部が下部炉壁６０の後端縁部６０ａに接触するのを阻止することができる。

また、万一、管２が回転しながら管軸心２６の他方向Ｇ２に移動している際に、第２の検出装置６７が受口４を誤検出しても、第３の検出装置６８が受口４を検出している状態（オン）から非検出（オフ）に切り換わると、モータ５２を停止させる。これにより、受けローラ４３，４４の回転が停止し、管２の回転と他方向Ｇ２への移動とが停止される。これにより、管２が他方向Ｇ２へ許容量を超えて移動するのを阻止することができ、図１に示すように、管２の挿口５が扉１６や下部炉壁６０の前端縁部６０ｂに接触するのを防止することができる。

尚、上記実施の形態では、検出装置６６，６７，６８は、受口４の開口端部の位置を検出する様に設けられているが、挿口５の開口端部の位置を検出する様に設けられても良い。ただし、受口４の開口端部の位置を検出する様に検出装置６６，６７，６８を設けていれば、管２の有効長が変わっても、管２の一端部の検出が可能となるため好ましい。

また、第１および第２の管外面用バーナ２３，２４と管内面用バーナ２８と雰囲気バーナ３０とで加熱して管２を熱処理している際、放射温度計４０で計測された管２の受口４および直管部６の温度に基づいて各バーナ２３，２４，２８，３０による加熱量を調節し、一方の排気ダンパー３７と他方の排気ダンパー３８を開閉したり或いは排気ダンパー３７，３８の開度を調節することにより、炉内２２を大気圧以上の正圧に保って、温度を適正に管理することができる。

例えば、熱処理の際、図７に示すように、一方の排気ダンパー３７を閉じ、他方の排気ダンパー３８を開くことにより、管内面用バーナ２８によって管２の内部に発生した旋回流７３が、管２の挿口５の開口端部から炉内２２へ流出し、高温の空気の流れ７４となって、管２の上方を前方から後方へ流れ、他方の連通ダクト３６内を通って排気ダクト３４内に流れ込み、排気ダクト３４内から炉外へ排出される。これにより、管２の挿口５から炉内２２へ流出した高温の空気の流れ７４が管２の上方を管２のほぼ全長にわたり流れるため、炉内２２の温度を高温に保つことができる。

また、炉内２２で管２を加熱した後、各バーナ２３，２４，２８，３０の使用を停止して管２を冷却する際においても、一方の排気ダンパー３７と他方の排気ダンパー３８を開閉したり或いは排気ダンパー３７，３８の開度を調節することにより、炉内２２の温度を調節しながら冷却することができる。この際、適宜、管内面用バーナ２８又は雰囲気バーナ３０を使用して炉内２２の冷却速度を調整してもよい。

尚、炉内２２での熱処理が完了し、冷却した後、図１の仮想線で示すように、扉１６を開き、管２と共に走行台車８を炉内２２から炉外へ搬出する。
上記実施の形態では、図１，図３に示すように、管内面用バーナ２８は、水平面に対して所定角度Ｃ３で下向きに傾斜しているとともに、管軸心２６に対して所定角度Ｃ４で左右いずれか一方に傾斜しているが、上向きに傾斜していてもよく、或いは、左右いずれか他方に傾斜していてもよい。

上記実施の形態では、図４に示すように、一方の受けローラ４３の回転軸心４３ａの向きを管軸心２６に対して左右いずれか一方に傾斜し、他方の受けローラ４４の回転軸心４４ａの向きを管軸心２６と平行になるように前後方向に定めているが、一方の受けローラ４３の回転軸心４３ａの向きを前後方向に定め、他方の受けローラ４４の回転軸心４４ａの向きを左右いずれか一方に傾斜してもよい。或いは、両方の受けローラ４３，４４の回転軸心４３ａ，４４ａの向きを管軸心２６に対して左右いずれかに傾斜してもよい。

上記実施の形態では、図３に示すように、管２を受けローラ４３，４４で支持する際、管外面用バーナ２３，２４による直接加熱箇所から管軸心方向Ｂにずれた部位を下方から受けローラ４３，４４で支持しているが、管外面用バーナ２３，２４による直接加熱箇所を下方から受けローラ４３，４４で支持してもよい。この場合、加熱により軟化した直接加熱箇所が受けローラ４３，４４で支持されるため、受口４の直接加熱箇所の変形が抑制される。

また、上記実施の形態では、図１に示すように、受けローラ４３，４４はいずれも直管部６の外周に当接して管２を下方から受けているが、受口４の外周に当接してもよい。受口４は、直管部６よりも肉厚が厚く、外径が大きく、管軸心方向Ｂ（管長手方向）における単位長さ当りの重量が直管部６に比べて重いため、受口４に最も近い受けローラ４３，４４からの反力がその他の受けローラ４３，４４からの反力よりも大きく、管２は受口４に最も近い受けローラ４３，４４の箇所が他の受けローラ４３，４４の箇所に比べて変形（縮径）し易くなる。従って、受口４を受けローラ４３，４４で直接支持することにより、受口４に最も近い受けローラ４３，４４からの反力による直管部６の変形を抑制することができる。尚、この場合、受口４と直管部６との外径が異なるので、若干の設備対策が別途必要になる。

図１〜図３に示すように、上記実施の形態では、管外面用バーナ２３，２４を２台、管内面用バーナ２８を１台、雰囲気バーナ３０を３台設けているが、これらの台数に限定されるものではなく、これらの台数以外の複数台或いは単数台（１台）であってもよい。

上記実施の形態では、管２を受けローラ４３，４４で水平に支持する際、正確に水平に支持してもよく、或いは、僅かに上下に傾斜した姿勢で支持してもよい。このように正確な水平姿勢と僅かに上下に傾斜した姿勢とを含む水平姿勢を略水平と称する。

１ 熱処理装置
２ 管
４ 受口
９ 支持装置
２２ 炉内
２３，２４ 管外面用バーナ
２６ 管軸心
２８ 管内面用バーナ
２９ 空間部分
３０ 雰囲気バーナ
４３，４４ 受けローラ
４３ａ 回転軸心
４５〜４７ 支持ローラ
４９ 回転駆動装置
６６〜６８ 検出装置（ずれ検出手段）
Ａ 管の周方向
Ｂ 管軸心方向
Ｄ１ 正回転方向
Ｄ２ 逆回転方向

Claims (8)

1. 受口を有する管を炉内で熱処理する熱処理装置であって、
   管を周方向へ回転させながら略水平に支持する支持装置と、
   炉内に設けられて受口の外面を直接加熱する複数の管外面用バーナとを有し、
   管外面用バーナは、管の周方向において異なる位置に配置されているとともに、管軸心方向において異なる位置に配置され、且つ、下向きに傾斜していることを特徴とする管の熱処理装置。
2. 受口を有する管を炉内で熱処理する熱処理装置であって、
   管を周方向へ回転させながら略水平に支持する支持装置と、
   炉内に設けられて受口の外面を直接加熱する管外面用バーナとを有し、
   受口の端部開口部から管の内部を加熱する管内面用バーナが炉内に設けられ、
   管内面用バーナの向きが、管軸心方向から見て、受口の端部開口部に対し、上下いずれか一方および左右いずれか一方に傾斜していることを特徴とする管の熱処理装置。
3. 受口の端部開口部から管の内部を加熱する管内面用バーナが炉内に設けられ、
   管内面用バーナの向きが、管軸心方向から見て、受口の端部開口部に対し、上下いずれか一方および左右いずれか一方に傾斜していることを特徴とする請求項１記載の管の熱処理装置。
4. 受口を有する管を炉内で熱処理する熱処理装置であって、
   管を回転させながら略水平に支持する支持装置と、
   炉内に設けられて受口の端部開口部から管の内部を加熱する管内面用バーナとを有し、
   管内面用バーナの向きが、管軸心方向から見て、受口の端部開口部に対し、上下いずれか一方および左右いずれか一方に傾斜していることを特徴とする管の熱処理装置。
5. 炉内の空間部分を加熱する雰囲気バーナを有し、
   雰囲気バーナは管から離れた空間部分に向いていることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の管の熱処理装置。
6. 支持装置は、略水平の管の外周に当接して管を下方から受ける一対の受けローラと、これら受けローラを下方から支持する複数の支持ローラと、いずれかの支持ローラを回転駆動させる回転駆動装置とを有し、
   受けローラは支持ローラ上に回転自在に載置されていることを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の管の熱処理装置。
7. 管の管軸心方向の位置ずれを検出するずれ検出手段を有し、
   一対の受けローラのうちの少なくとも一方の受けローラの回転軸心の向きが、管軸心方向から見て、管軸心に対し左右いずれかに傾斜しており、
   回転駆動装置は支持ローラの回転方向を正回転と逆回転とに切り換え可能であり、
   ずれ検出手段の検出に基づいて、回転駆動装置により回転駆動される支持ローラの回転方向が切り換えられることを特徴とする請求項６記載の管の熱処理装置。
8. 上記請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の管の熱処理装置を用いた管の熱処理方法であって、
   炉内において、支持装置で管を回転させながら略水平に支持し、
   回転している管の受口の外面を管外面用バーナで直接加熱することを特徴とする管の熱処理方法。

Images