JPH0310692B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、中空管の内面を冷却しながら外面よ
り加熱し、中空管の肉厚方向に一定の温度勾配を
つけたまま熱処理する装置に関する。

〔従来の技術〕

金属製中空管の熱処理方法として、中空管の内
面を冷却しながら、外面から高周波加熱すること
により、中空管の肉厚方向に一定の温度勾配を与
えて熱処理する方法が知られている。この場合、
通常は中空管を静止させておき、高周波加熱コイ
ルを中空管に対して移動させている。しかし、一
般に、高周波加熱コイルと中空管外面との距離は
円周方向に均一ではなく、且つ高周波加熱コイル
の移動中にも変動し、中空管の円周方向に精度の
高い熱処理ができないという問題点があつた。

そこで、この問題点を解決するものとして、中
空管を回転させながら、その外面から高周波加熱
コイルにより加熱するようにした熱処理装置が、
特開昭60−174825号公報に開示されている。

〔発明が解決しようとする課題〕 しかし、上記公開公報に開示のものは、空気中
で中空管を高周波加熱コイルによつて加熱、熱処
理するものであるので、加熱部分に酸化が生じ、
高温での熱処理、或いは酸化しやすい金属の熱処
理には使用できないという問題があり、また、中
空管を端部まで十分熱処理を行うことのできる適
切な支持手段が見当たらなかつた。

本発明は、かかる問題点に鑑みて為されたもの
で、中空管を全周、全長に渡つて均一に無酸化熱
処理可能で、かつ、端部の未処理部の長さを極小
とすることのできる小型の熱処理装置を提供する
ことを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的を達成すべく為された本発明は、ほぼ
垂直な１直線上に、回転可能に配置される中空の
下部捨子及び上部捨子と、熱処理すべき中空管の
下端を下部捨子の上端に、且つ中空管の上端を上
部捨子の下端にそれぞれ、回転力伝達可能に接続
する一対の継手治具と、前記下部捨子と上部捨子
との間に装着された中空管に沿つて相対的に移動
可能な熱処理治具を有する中空管の熱処理装置に
おいて、前記熱処理治具が、前記中空管を環状に
加熱する加熱手段と、該加熱手段による中空管の
加熱部分を取り囲む筒状の加熱容器と、無酸化ガ
ス供給手段及び排出手段とを有し、前記継手治具
が、前記中空管の外径に等しい外径の大径部と、
その一端に設けられ前記中空管内に嵌合する第一
小径部と、反対端に設けられ上部捨子又は下部捨
子内に嵌合する第二小径部とを有する中空の継手
本体と、前記継手本体の第一小径部の端面に配置
され、前記中空管内径にほぼ等しい外径のシール
リングと、前記継手本体に対して軸線方向に移動
可能に保持され、前記シールリングに接触するシ
ール面を備えた中子と、該中子をそのシール面が
継手本体に近付く方向に締め込むねじ部材とを具
備し、該中子を、そのシール面が継手本体の端面
に近付く方向に締め込んだ時、該シール面が前記
シールリングを圧縮して前記継手本体の端面及び
中空管内面に押付けるように構成したことを特徴
とする中空管の熱処理装置を要旨とする。

〔作用〕

上述の構成になる本発明の熱処理装置では、上
部捨子と下部捨子との間に中空管を、一対の継手
治具によつて１直線になるように装着し、中空管
の内部に冷却流体を流しながら、その中空管を回
転させることが可能であり、中空管を回転させな
がら、それに沿つて熱処理治具を相対的に移動さ
せることにより、中空管を均一に熱処理すること
ができる。また、熱処理治具が中空管を加熱しな
がら移動する際、中空管の加熱部分を加熱容器で
包囲し、その空間に無酸化ガスを供給することに
より、中空管の加熱部分を無酸化雰囲気に保ち、
熱処理時の酸化を防止できる。更に、中空管を取
付けるための継手治具が、中空管の外径と等しい
外径の大径部と中空管内に嵌合する小径部を有す
る継手本体を備え、その継手本体の端面にシール
リングを配置し、中空の中子によつてそのシール
リングを中空管内面と継手本体の端面に強く密着
させる構成としているので、中空管と継手本体と
にシールリングが強く密着し確実なシールを与え
ると共に強い回転力の伝達が可能となる。これに
より、上部捨子又は下部捨子の回転を中空管に支
障なく伝達できる。また、継手本体が中空管の外
面と等しい外径であるので、熱処理治具を中空管
の両端位置まで支障なく移動させることができ、
中空管の端部まで加熱、冷却が行き届くので、熱
処理が及ばない部分を極小に止めることができ
る。

〔実施例〕

以下、図面に示す本発明の好適な実施例を説明
する。

第１図は本発明の一実施例を示す部分断面側面
図である。同図において、１は中空の下部捨子、
２は中空の上部捨子であり、垂直な１直線上に回
転可能に配置されている。下部捨子１と上部捨子
２のいずれか一方には、回転駆動装置（図示せ
ず）が連結されている。３は熱処理すべき金属製
の中空管、４はこの中空管３の下端を下部捨子１
の上端に、中空管３の上端を上部捨子２の下端
に、それぞれ水密的に且つ回転伝達可能に連結す
る一対の継手治具である。継手治具４の詳細は後
述する。

５は下部捨子１及び上部捨子２の間に装着され
た中空管３に沿つて相対的に移動可能に設けられ
た熱処理治具である。この熱処理治具５は、中空
管３を環状に加熱する筒状の加熱手段６と、該加
熱手段６による中空管３の加熱部分を取り囲んで
配置される筒状の加熱容器７と、加熱容器７の両
端に配置され、加熱容器と中空管との間をシール
するシール手段８と、加熱手段６の一方の側（実
施例では下方側）の加熱容器内に無酸化ガスを供
給する無酸化ガス供給手段９と、前記加熱手段６
の他方の側の加熱容器内からガスを排出させるガ
ス排出手段１０とを有している。加熱手段６は、
中空管３を環状に加熱しうる任意のものを使用可
能であり、高周波誘導加熱コイル、レーザー等を
使用できる。加熱容器７を構成する材料は加熱手
段６に応じて選定され、高周波誘導加熱コイルが
使用される場合には、非磁性体が使用され、ま
た、レーザー等が使用される場合には透明体が使
用され、これによつて、加熱容器７の外部に設け
た加熱手段６によつて加熱容器内の中空管部分を
加熱可能である。なお、加熱手段６は加熱容器７
の外部に設ける場合に限定されず、加熱容器７内
に配置してもよい。

シール手段８は、熱処理治具５が中空管３に沿
つて移動する間にも、加熱容器内を気密に保つも
のであり、図示実施例では各シール手段８に二つ
のシールゴム８ａ，８ｂが用いられている。一方
のシールゴム８ａは中空管３を加熱容器５の中心
に位置決めする作用も果たしている。シール手段
８の取付位置は、加熱手段６によつて加熱された
中空管の熱によりシールゴム８ａ，８ｂが劣化す
ることがなく、且つ熱処理治具５の外部に出た中
空管３が酸化することのないような位置に設定さ
れている。無酸化ガス供給手段９は、多数のガス
噴射孔９ａを備えた環状のジヤケツト９ｂと、こ
のジヤケツト９ｂにアルゴン等の無酸化ガスを供
給するホース９ｃを有している。ガス噴射孔９ａ
は、噴射したガスが中空管３の外面をらせん状に
流れるよう、平面で見た場合に加熱容器６の中心
に対して５〜30度程度傾斜するように開けられて
いる。ガス排出手段１０もガス供給手段９と同様
に、多数のガス通過孔１０ａを備えた環状のジヤ
ケツト１０ｂとホース１０ｃとを有している。こ
のホース１０ｃは、排気ガスを安全な場所に導く
ようになつている。なお、図示実施例では加熱手
段６の下側にガス供給手段９を、上側にガス排出
手段１０を配置しているが、これは入れ換えても
よい。無酸化ガスとして空気より重いガスを使用
する場合には、加熱手段６の下側にガス供給手段
９を、空気より軽いガスを使用する場合には加熱
手段６の上側にガス供給手段９を設けることが好
ましい。このようにすると、無酸化ガスと空気と
の密度差を利用して加熱容器７内の残留空気を良
好にガス排出手段１０で排出できる利点がある。

１２は下部位置決めローラ、１３は上部位置決
めローラ、１４はふれ止めローラである。

第２図は中空管３の下端を下部捨子１の上端に
連結する継手治具４を示す側面断面図である。こ
の継手治具４は中空の継手本体１５を有し、継手
本体１５は中空管３の外径に等しい外径の大径部
１５Ａと、その上端に設けられ中空管３内に嵌合
する第一小径部１５Ｂと、下端に設けられ下部捨
子１内に嵌合する第二小径部１５Ｃとを有してい
る。この継手本体１５の上端には、中空管３内径
にほぼ等しい外径のシールリング、例えばＯリン
グ１６が配置され、継手本体１５内には中空の中
子１７が軸線方向に移動可能に保持されている。
中子１７は、その上端にＯリング１６に接触する
傾斜したシール面１７Ａを有し、このシール面１
７ＡでＯリング１６を継手本体１５の端面及び中
空管３内面に押付ける構造となつている。なお、
シール面１７Ａを傾斜させる代わりに、継手本体
１５の端面を傾斜させ、Ｏリング１６を継手本体
端面と中子のシール面とで圧縮した際、Ｏリング
１６を中空管３内面に押付けるようにしてもよ
い。中子１７上端のシール面１７ＡにはＯリング
１６の内径側に通じる多数の孔１７Ｂが形成さ
れ、また、シール面１７Ａと中空管３内面との間
には隙間１８が設けられている。この孔１７Ｂと
隙間１８によつて、中空管３内の冷却水或いは冷
却ガスがＯリング１６の周囲を流れ、Ｏリング１
６を冷却することができる。中子１７の下端内面
には内ねじ１７Ｃが形成され、継手本体１５内の
下端近傍には、内ねじ１７Ｃに噛み合う外ねじ１
９Ａを備えたねじ部材１９が回転可能に保持され
ている。このねじ部材１９を締め込むことによ
り、中子１７を、そのシール面１７Ａが継手本体
１５の端面に近付く方向に締め込み、Ｏリング１
６を圧縮して継手本体１５の端面及び中空管３の
内面に押付けることができる。継手本体１５の中
空管３端面に面する部分には、ヤリ２０が設けら
れている。下部捨子１の上端面には、シール用の
Ｏリング２１が取付けられ、且つその近傍に止め
ボルト２２が設けられている。

この継手治具４により中空管３を下部捨子１に
接続するには、まず、Ｏリング１６を入れた中子
１７を継手本体１５に挿入し、ねじ部材１９によ
つてＯリング１６がつぶれぬ程度に締め付け固定
する。この後、これを中空管３の端部にＯリング
１６側に入れ、この状態でねじ部材１９を強く締
め込む。この力により、Ｏリング１６は圧縮さ
れ、中空管３の内面に強く密着し、シール性と強
い回転力の伝達が可能となる。なお、ヤリ２０も
回転力の伝達に役立つ。Ｏリング１６のみによつ
て必要な回転力の伝達が可能な場合にはヤリ２０
を省略してもよい。次に、中空管３にセツトした
継手治具４の下端の第二小径部１５Ｃを下部捨子
１に差し込み、止めボルト２２で固定する。以上
で下部捨子１に対する中空管３の取付が終了す
る。中空管３に上部捨子２を接続するにも同様の
動作を行えばよい。

次に、第１図を参照して下部捨子１と上部捨子
２の間に直線状に取付けられた中空管３に対する
熱処理動作を説明する。中空管３の一部を取り囲
んで設けられた熱処理治具５の加熱容器７内に、
無酸化ガス供給手段９よりアルゴン等の無酸化ガ
スを供給し、ガス排出手段１０より残留空気を排
出する。この際、加熱容器７内に供給される無酸
化ガスは中空管３の周囲にらせん状に流れるた
め、良好に空気と置換し、敏速に且つ確実に加熱
容器７内が無酸化ガス雰囲気となる。通常、ガス
排出手段１０を開いた状態で加熱容器７の内部空
間容積の10〜15倍の量の無酸化ガスを供給する
と、加熱容器７内が無酸化ガス雰囲気となるの
で、熱処理を開始する。下部捨子１から内部に冷
却水を注入すると共に下部捨子１を回転させ、そ
の回転を中空管３に伝達し、上部捨子２から冷却
水を流出させながら、熱処理治具５内の加熱手段
６により、中空管を環状に局部的に加熱し、中空
管３を熱処理治具５に対して、或いはその熱処理
治具５を中空管３に対して移動させる。これによ
り、熱処理治具５が中空管３に沿つて相対的に移
動し、加熱部分が中空管３に沿つて移動すること
になり、中空管３の熱処理が行われる。この際、
中空管３内を冷却水が流れており、且つ外部から
加熱するため、中空管３の肉厚方向に所定の温度
勾配を生じさせた状態での熱処理が行われ、且つ
加熱部分を無酸化ガス雰囲気としているので、無
酸化熱処理が行われる。また、中空管３はふれ止
めローラ１４や上下位置決めローラ１２，１３、
センター保持用シールゴム８ａ等によつて加熱手
段６の中心にセツトされ、且つ中空管３が加熱手
段６に対して回転しているので、全周に渡つて均
一な熱処理が行われる。

上記実施例では、上記した熱処理を中空管３の
長手方向の任意の箇所に対して行うことが可能で
あり、例えば中空管３の端部にまで行うことが可
能である。即ち、中空管３の端部は同外径の継手
治具４によつて同外径の上下捨子１，２に連結さ
れているため、熱処理治具５の加熱手段６が中空
管３の端部に位置するまで、熱処理治具５を移動
させることができ、中空管端部まで加熱すること
ができる。また、この時、中空管端部にはＯリン
グ１６が存在しているが、このＯリング１６は中
空管内の冷却水に接しており、中空管外部温度に
比べ、著しく低い温度に保持されるので、加熱劣
化することがなく、換言すれば、中空管端部の高
温処理も可能である。なお、加熱手段６として高
周波誘導加熱コイルが使用される場合には、継手
治具４の継手本体１５をCu等の非磁性体とすれ
ば、この部分の発熱が少なくなり、Ｏリング１６
の温度を一層下げることができ、好ましい。更
に、Ｏリング１６を金属等の耐熱性のあるものと
すると、更に耐熱性が増し、好ましい。また、中
空管端部と上下捨子１，２との間に継手治具４の
継手本体１５の大径部１５Ａが存在しているの
で、中空管端部を加熱する際に、上下部捨子１，
２が高温に加熱されることが防止され、上下部捨
子１，２の寿命延長にも効果がある。

なお、上記実施例では、中空管内に冷却水を流
した場合を説明したが、この代わりに冷却用のガ
スを流してもよい。また、熱処理のための加熱部
分の冷却は、中空管内に流した冷却水又は冷却用
のガスで達成できるが、必要に応じては、中空管
３外周の加熱容器７内に、加熱手段６による加熱
部分の近傍位置に無酸化ガスを噴射しうる冷却ジ
ヤケツトを設け、加熱直後に冷却用の無酸化ガス
を吹きつけ、冷却するようにしてもよい。

〔発明の効果〕

以上に説明したように、本発明の熱処理装置
は、中空管の内部に冷却流体を流しながら、その
中空管を回転させ且つその回転中に、中空管に沿
つて熱処理治具を相対的に移動させることが可能
であり、中空管を、その肉厚方向に温度勾配を生
じた状態で、均一に熱処理することができる。ま
た、熱処理治具が中空管を加熱しなががら相対的
に移動する際、中空管の加熱部分を加熱容器で包
囲し、その空間に無酸化ガスを供給することがで
きるので、中空管を無酸化熱処理することも可能
である。更に、中空管を取付けるための継手治具
が、中空管の外径と等しい外径の大径部と中空管
内に嵌合する小径部を有する継手本体を備え、そ
の継手本体の端面にシールリングを配置し、中空
の中子によつてそのシールリングを中空管内面と
継手本体の端面に強く密着させる構成としている
ので、中空管と継手本体との間の確実なシールと
強い回転力の伝達が可能となり、中空管を支障な
く回転させながら、熱処理が可能であり、しかも
加熱冷却を中空管の端部にまで行うことができる
ので、熱処理が及ばない部分を極小に止めること
が可能となり、設備費及びランニングコストを低
減できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例を示す部分断面側面
図、第２図はその実施例に用いた継手治具４を拡
大して示す部分断面側面図である。 １…下部捨子、２…上部捨子、３…中空管、４
…継手治具、５…熱処理治具、６…加熱手段、７
…加熱容器、８…シール手段、９…無酸化ガス供
給手段、９ａ…ガス噴射孔、１０…ガス排出手
段、１５…継手本体、１５Ａ…大径部、１５Ｂ…
第一小径部、１５Ｃ…第二小径部、１６…Ｏリン
グ、１７…中子、１７Ａ…シール面、１９…ねじ
部材。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ ほぼ垂直な１直線上に、回転可能に配置され
   る中空の下部捨子及び上部捨子と、熱処理すべき
   中空管の下端を下部捨子の上端に、且つ中空部の
   上端を上部捨子の下端にそれぞれ、回転力伝達可
   能に接続する一対の継手治具と、前記下部捨子と
   上部捨子との間に装着された中空管に沿つて相対
   的に移動可能な熱処理治具を有する中空管の熱処
   理装置において、前記熱処理治具が、前記中空管
   を環状に加熱する加熱手段と、該加熱手段による
   中空管の加熱部分を取り囲む筒状の加熱容器と、
   無酸化ガス供給手段及び排出手段とを有し、前記
   継手治具が、前記中空管の外径に等しい外径の大
   径部と、その一端に設けられ前記中空管内に嵌合
   する第一小径部と、反対端に設けられ上部捨子又
   は下部捨子内に嵌合する第二小径部とを有する中
   空の継手本体と、前記継手本体の第一小径部の端
   面に配置され、前記中空管内径にほぼ等しい外径
   のシールリングと、前記継手本体に対して軸線方
   向に移動可能に保持され、前記シールリングに接
   触するシール面を備えた中子と、該中子をそのシ
   ール面が継手本体に近付く方向に締め込むねじ部
   材とを具備し、該中子を、そのシール面が継手本
   体の端面に近付く方向に締め込んだ時、該シール
   面が前記シールリングを圧縮して前記継手本体の
   端面及び中空管内面に押付けるように構成したこ
   とを特徴とする中空管の熱処理装置。