JPH05212443A - 金属製造用反応容器などの円筒状部材の変形修正復元方法および変形修正復元装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 円筒状部材での筒体部の内側に絞られた変形
部位を所期寸法に容易かつ簡単に修正して復元させる。 【構成】 筒体部での修正後の内面径に倣った外周円弧
面をもつ複数個の修正駒を円周面に沿わせて連設させ、
各修正駒の個々を流体圧シリンダに連繋させて放射状方
向に向け拡径可能なように構成した拡張機構を用い、予
め所要温度に予備加熱した円筒状部材の上部開口から、
拡張機構を筒体部内に吊架して保持させ、各修正駒を所
要量づゝ拡径制御させながら、筒体部内周面に接圧させ
て水平方向に作動させることにより、変形部分を外周側
に向け均等に押し広げて修正復元させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は金属製造用反応容器、
例えば、チタン、ニオブ、ジルコニウム、ハフニウムな
どの還元法によって製造される金属製造用反応容器など
の円筒状部材における筒体部の変形修正復元方法および
変形修正復元装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来から、この種のチタン、ニオブ、ジ
ルコニウム、ハフニウムなどのような金属、いわゆる高
融点活性金属の工業的な製造方法としては、一般に、異
種金属との還元反応を利用して行なうことがよく知られ
ている。すなわち、例えば、金属チタンの製造方法は、
チタン塩化物をマグネシウムにより還元して金属チタン
を生成させるようにしたマグネシウム還元法が広く利用
されている。

【０００３】上記チタン塩化物のマグネシウム還元法で
は、通常の場合、金属製の有底円筒状部材からなる反応
容器を用い、まず、当該反応容器を蓋部材により密封し
て所要の温度雰囲気下に不活性ガスを封入させると共
に、内部に還元剤としての溶融状態にあるマグネシウム
を注入させ、容器内をおゝよそ８００〜９００℃程度の
温度に保持させた状態で内部にチタン塩化物を装入し、
還元反応させて金属チタンを生成させ、ついで、この還
元反応の終了をまち、あらためて容器内をおゝよそ１０
００〜１０８０℃程度の温度に保持したまゝ、容器内に
残されている未反応マグネシウム、およびその塩化物を
真空蒸発させることで除去しておき、さらに、これを常
温まで冷却させた後、容器上部を開放して底部を切断
し、プレスの利用によって、内部に形成された製品とし
てのスポンジチタンを下方側から上方側へ押し出すとい
う工程サイクルが一般的に行なわれる。

【０００４】この場合、前記マグネシウム還元法を実行
する反応容器については、切断された底部を再修復した
上で、これを繰り返して使用するのであるが、前記還元
反応のための加熱操作中には、反応容器における筒体部
の上部側にあって、鉛直方向の急な温度勾配を生じ、か
つ冷却操作中には、熱容量の大きな生成スポンジチタン
の上端部に対応した反応容器での筒体部の中段部付近に
あって、同様に鉛直方向の急な温度勾配を生じており、
これらの各鉛直方向の急な温度勾配の発生に伴って発生
する応力が、当該円筒状部材の筒体部壁面内に蓄積され
て該当部位の直径が小さくなる方向に絞られて変形する
のを避けられない。

【０００５】そして、前記反応容器における筒体部の特
定部位の変形は、内部にセットされる受け台などの出し
入れ作業とか、製品スポンジチタンの押し出し作業の大
きな障害となるもので、結果的に、それ以上、反応容器
を再使用できなくなって耐用寿命を著るしく短くすると
いう深刻な問題として認識されており、この点を解消す
るために、現在では、当該筒体部の変形部位を部分的に
修復して更新するだけの、頗る非経済的な手段でのみ対
処しているのが実情である。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ここで、一般的に通常
での金属部材の変形修正に関しては、該当する変形部位
を十分に加熱した上で強制的に外力を加えるという手段
が広く採用されているのであるが、一方、上記した反応
容器としての金属製円筒状部材における筒体部の変形修
正の場合には、例えば、プレスなどの加圧機械装置を用
いて、当該筒体部の外部側から変形部位の歪みなどを正
常状態に復元する手段とか、あるいはジャッキなどの加
圧器具を用いて、同上筒体部の内部側から変形部位の歪
みなどを局所的に正常寸法に復元する手段がそれぞれに
知られてはいるものゝ、先に述べたような円筒状部材で
の筒体部の全周に亘って絞られた変形部位を均一かつ簡
単に修正して復元させるための手段は、未だ全く知られ
ておらず、従って、こゝでの特定される金属製円筒状部
材による反応容器の変形についても、経済的かつ実質的
で、しかも根本的な修正復元を実行することができない
ものであり、従来の手段としては、単に変形部位を部分
的にのみ修復して更新する手段を採らざるを得ないもの
であった。

【０００７】この発明は、このような従来の問題点を解
消するためになされたもので、その目的とするところ
は、筒体部の全周に亘って絞られた変形部位を均一な所
期寸法に、しかも容易かつ簡単に修正して復元し得るよ
うにした、この種の金属製造用反応容器などの円筒状部
材の変形修正復元方法および変形修正復元装置を提供す
ることである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に、本発明者らは、先に述べた従来技術に残されている
課題を解決すべく種々検討を加えた結果、比較的簡単な
操作によって円筒状部材の変形部位を全周に亘り容易に
均一な所期寸法に修正して復元させるための手段を見い
出した。

【０００９】すなわち、この発明に係る円筒状部材の変
形修正復元方法は、円筒状部材における筒体部の絞られ
た異常変形を修正し復元する方法であって、前記円筒状
部材における筒体部での修正後の内面径に倣った外周円
弧面をもつ複数個の修正駒を円周面に沿わせて連設さ
せ、かつ各修正駒の個々を流体圧シリンダに連繋させて
放射状方向に向け拡径可能なように構成した拡張機構を
準備し、予め所要温度に予備加熱した前記円筒状部材の
上部開口から、前記拡張機構を筒体部内に吊架して保持
させると共に、前記各修正駒を所要量づゝ拡径制御させ
ながら、筒体部内周面に接圧させて水平方向に作動さ
せ、当該筒体部での変形部分を外周側に向け均等に押し
広げるようにして修正復元させることを特徴とするもの
である。

【００１０】また、この発明に係る円筒状部材の変形修
正復元装置は、円筒状部材における筒体部の絞られた異
常変形を修正し復元する装置であって、前記円筒状部材
における筒体部での修正後の内面径に倣った外周円弧面
をもつ複数個の修正駒を円周面に沿わせて連設させ、か
つ各修正駒の個々を流体圧シリンダに連繋させて放射状
方向に向け拡径可能にした拡張機構と、前記流体圧シリ
ンダに対して拡径作動用の制御された所要流体圧を供給
する流体圧制御供給部と、前記拡張機構を鉛直方向に上
下作動させる作動手段とを少なくとも備えて構成し、予
め所要温度に予備加熱した前記円筒状部材の上部開口か
ら、前記拡張機構を筒体部内に吊架して保持させると共
に、前記各修正駒を所要量づゝ拡径制御させながら、筒
体部内周面に接圧させて水平方向に作動させ、当該筒体
部の変形部分を外周側に向け均等に押し広げて修正復元
させ得るようにることを特徴とするものである。

【００１１】こゝで、この発明における前記拡張機構で
の流体圧シリンダを含む修正駒の個数、および当該流体
圧シリンダに加える流体圧、伸長度合いと、修正駒の上
下方向の幅、外周円弧面の長さ、曲率とのそれぞれにつ
いては、修正復元される筒体部の大きさ、厚さ、変形度
合い、ならびに要求される復元精度などを考慮して適宜
に選択すればよく、特に、前記流体圧シリンダを最大に
伸長させた状態、つまり、これを換言すると、各修正駒
を最大に伸長して拡径させた位置で、前記修正される筒
体部の内周面に可及的に一致させること、厳密には、前
記円筒状部材を変形部分の修正復元後に、常温に戻した
状態で所定の内周面形状、および内径寸法などがそれぞ
れに得られるように、各部材での弾性変形、および熱膨
張寸法分などを十分に考慮して設定することが、修正復
元操作を単純化させる上で望ましい。

【００１２】また、前記拡張機構における円筒状部材の
筒体部中心への吊架装入設定については、例えば、当該
筒体部での変形のない上部開口フランジ、ないしはフラ
ンジ付近の内壁面などを基準にすればよく、従って、前
記流体圧シリンダのシリンダストロークは、当該流体圧
シリンダを最小に縮小させた状態で、拡張機構の全体を
筒体部内へ吊架装入し得る程度であれば足りる。

【００１３】一方、前記各流体圧シリンダにおける伸長
ストローク制御、ひいては前記各修正駒の拡径方向への
制御については、前記したように各修正駒を最大に伸長
させた状態で修正後の筒体部内周面に一致させる態様を
採る場合、あらためて考慮する必要はないが、別に、リ
ミットスイッチの使用或いは流体圧の制御により、スト
ロークをコントロールし、復元程度をコントロールする
ことも可能である。リミットスイッチを使用する場合
は、修正復元操作時の熱影響に耐え得るような断熱配慮
が必要になる。

【００１４】さらに、この発明方法および装置は、単
に、反応容器としての円筒状部材における筒体部の変形
を修正復元させるだけにのみとどまらず、その他の同様
な円筒状に構成される部材における筒体部での変形の修
正復元にも適用して有効に使用可能である。

【００１５】

【作用】従って、この発明では、予め所要温度に予備加
熱した円筒状部材の上部開口から、その筒体部内に対し
て拡張機構を吊架させた状態で、各流体圧シリンダに所
要の流体圧を加えて伸長させるが、この場合、まず最初
に、動作抵抗の最も小さい部分で伸長が始まり、動作抵
抗が増加した時点、つまり、筒体部の内側へ絞られてい
る異常変形部分に各修正駒が接圧された時点で、当該各
修正駒による変形部分の修正復元作用が開始されるもの
で、これらの各修正駒の外周円弧面での筒体部の変形部
分への接圧面積と、各流体圧シリンダに加えられる所定
流体圧との関係から、変形量が大きくて接圧面積の小さ
い部分に対し、より大きな修正力が加えられて優先的に
復元されることにより、変形部分の全体が徐々に復元さ
れる。すなわち、これを換言すると、修正復元の動作中
に所期の復元バランスが自動的に調整され、このように
して均一、もしくはほゞ均一に復元させ得るのである。

【００１６】

【実施例】以下、この発明に係る金属製造用反応容器な
どの円筒状部材の変形修正復元方法および変形修正復元
装置の実施例につき、図１および図２を参照して詳細に
説明する。

【００１７】図１はこの発明の一実施例を適用した金属
製造用反応容器などの円筒状部材の変形修正復元装置の
概要構成を模式的に示す縦断側面図であり、また、図２
は同上変形修正復元装置における拡張装置構成の一半部
配置を拡大して模式的に示す平面図である。

【００１８】これらの各図において、円筒状部材、すな
わち、この実施例の場合、チタン塩化物のマグネシウム
還元法に使用される金属製円筒状部材からなる反応容器
（以下、単に、反応容器と呼ぶ）１は、筒体部２の開口
された上方にフランジ部３を有して有底円筒状に形成さ
れており、先にも述べたように引き続いて使用された結
果、当該筒体部２の上部側と中段部付近とに直径が小さ
くなる方向に絞られた異常変形部分４を生じている。そ
して、前記反応容器１は、こゝでもチタン塩化物のマグ
ネシウム還元法に使用される加熱炉５内に上方から装入
され、当該加熱炉５内には、内周面に接近して加熱用の
ヒーター６を配置させると共に、加熱温度制御のための
温度センサ７を望ませてある。

【００１９】しかして、この実施例装置を構成する拡張
機構１１は、支持筒１２の下端部に設けた基鈑１３上に
あって、円周方向に沿い相互に連設して固定され、かつ
放射状方向に向けてプランジャー作動させ得るようにし
た複数個の流体圧シリンダ、こゝでは、火災とか爆発な
どの危険を避ける必要上から、水圧を利用した複数個の
流体圧シリンダ１４を有し、当該各流体圧シリンダ１４
には、前記支持筒１２を通して外部水圧発生源からの水
圧を供給させるための水圧供給管１５を共通に接続させ
てあり、当該支持筒１２に対しては、別に、必要各部に
冷却水を供給する冷却水供給管１６を適宜内部に配設さ
せ、かつ外部側の周囲を断熱部１７により保護され、こ
れらの各供給管１５、１６への熱影響を避けるように構
成してある。

【００２０】また、前記各流体圧シリンダ１４のプラン
ジャー先端には、それぞれに前記筒体部２での内方に絞
られた異常変形部分４を修正して復元させるための修正
駒２１を配置してある。これらの各修正駒２１は、前記
筒体部２における修正復元後の内面径に倣って可及的に
一致させた外周円弧面２２をそれぞれに有しており、前
記各流体圧シリンダ１４のプランジャーを最小に縮小さ
せた図２に実線で示す状態では、少なくとも前記異常変
形部分４を含む反応容器１の筒体部２内に装入し得る大
きさに設定され、かつ最大に伸長させた同図２に２点鎖
線で示す状態では、この場合、少なくとも当該筒体部２
での修正復元後の内周面に一致、もしくはほゞ一致する
大きさ、ならびに形状に設定されている。

【００２１】従って、前記構成による実施例装置におい
ては、まず、加熱炉５内での加熱制御されたヒーター６
により、反応容器１の筒体部２を予め所要温度に予備加
熱させると共に、上下動機構として、クレーン３１を利
用することにより、拡張機構１１を吊架して当該筒体部
２内での上下中心線上で、前記異常変形部分４に接近す
るように装入させておく。この拡張機構１１を反応容器
１の筒体部２の中心に装入設定するための手段として
は、例えば、当該筒体部２での変形のない上部開口のフ
ランジ部３、ないしは当該フランジ部３付近の内壁面な
どを基準にして行なえばよい。

【００２２】続いて、前記状態において、前記反応容器
１における筒体部２内での上下中心線上に挿入された拡
張機構１１の各流体圧シリンダ１４に対して所要圧力に
制御された水圧を供給し、それぞれのプランジャーを伸
長させて各修正駒２１をそれぞれ拡径方向に作動させる
ことにより、これらの各修正駒２１の外周円弧面２２
が、前記異常変形部分４に接圧された時点で、当該各外
周円弧面２２による変形部分４の修正復元作用が開始さ
れると共に、更にプランジャーを伸長させることによ
り、当該変形部分４の全体を徐々に復元させ得るのであ
る。

【００２３】つまり、こゝでの前記各修正駒２１による
変形部分４の修正復元作用は、前記各流体圧シリンダ１
４に加えられる所要圧力の水圧によって行なわれ、当該
水圧を異常変形部分４での復元抵抗に対応して増加させ
てゆくことにより、各修正駒２１の外周円弧面２２での
筒体部２の変形部分４への接圧面積と、各流体圧シリン
ダ１４に加えられる所定流体圧との関係から、変形量が
大きくて接圧面積の小さい変形部分に対し、より大きな
修正力が加えられて優先的に復元され、かつこのように
各修正駒２１の外周円弧面２２を筒体部２の内周面に接
圧させたまゝの状態で、更にプランジャーを伸長させる
ことで、変形部分４の全体が徐々に復元されて所期通り
の復元バランスが自動的に調整され、その後、各修正駒
２１による復元抵抗が特定値以下になった時点では、当
該各修正駒２１の外周円弧面２２が筒体部２での修正復
元後の内周面に一致、もしくはほゞ一致されるもので、
結果的には、このようにして目的とする異常変形部分４
を均一、もしくはほゞ均一に修正して復元させ得るので
ある。

【００２４】

【発明の効果】以上、実施例によって詳述したように、
この発明によれば、円筒状部材における筒体部の絞られ
た異常変形を修正し復元する装置において、予め所要温
度に予備加熱した円筒状部材の上部開口から、筒体部内
に対して拡張機構を吊架させた状態で、各流体圧シリン
ダに所要の流体圧を加えて伸長させ、各修正駒を所要量
づゝ拡径制御させながら、筒体部内周面に接圧させて水
平方向に作動させることにより、当該筒体部での変形部
分を外周側に向け均等に押し広げて修正復元させるよう
にしたから、反覆使用によって生じた筒体部の異常変形
を極めて簡単な操作により、容易に修正して正常な状態
に復元させ得るもので、この種の円筒状部材の反覆使用
性を格段に向上できるという優れた特長がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施例を適用した金属製造用反応
容器などの円筒状部材の変形修正復元装置の概要構成を
模式的に示す縦断側面図である。

【図２】同上変形修正復元装置における拡張装置構成の
一半部配置を拡大して模式的に示す平面図である。

【符号の説明】

１ 反応容器（円筒状部材） ２ 筒体部 ３ フランジ部 ４ 異常変形部分 ５ 加熱炉 ６ 加熱用ヒーター ７ 温度センサ １１ 拡張機構 １２ 支持筒 １３ 基鈑 １４ 流体圧シリンダ １５ 水圧供給管 １６ 冷却水供給管 １７ 断熱部 ２１ 修正駒 ２２ 修正駒の外周円弧面 ３１ クレーン（上下動機構）

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 円筒状部材における筒体部の絞られた異
   常変形を修正し復元する方法であって、 前記円筒状部材における筒体部での修正後の内面径に倣
   った外周円弧面をもつ複数個の修正駒を円周面に沿わせ
   て連設させ、かつ各修正駒の個々を流体圧シリンダに連
   繋させて放射状方向に向け拡径可能なように構成した拡
   張機構を準備し、 予め所要温度に予備加熱した前記円筒状部材の上部開口
   から、前記拡張機構を筒体部内に吊架して保持させると
   共に、前記各修正駒を所要量づゝ拡径制御させながら、
   筒体部内周面に接圧させて水平方向に作動させ、 当該筒体部での変形部分を外周側に向け均等に押し広げ
   るようにして修正復元させることを特徴とする金属製造
   用反応容器などの円筒状部材の変形修正復元方法。
2. 【請求項２】 円筒状部材における筒体部の絞られた異
   常変形を修正し復元する装置であって、 前記円筒状部材における筒体部での修正後の内面径に倣
   った外周円弧面をもつ複数個の修正駒を円周面に沿わせ
   て連設させ、かつ各修正駒の個々を流体圧シリンダに連
   繋させて放射状方向に向け拡径可能にした拡張機構と、 前記流体圧シリンダに対して拡径作動用の制御された所
   要流体圧を供給する流体圧制御供給部と、 前記拡張機構を鉛直方向へ上下に作動させる作動手段と
   を少なくとも備えて構成し、 予め所要温度に予備加熱した前記円筒状部材の上部開口
   から、前記拡張機構を筒体部内に吊架して保持させると
   共に、前記各修正駒を所要量づゝ拡径制御させながら、
   筒体部内周面に接圧させて水平方向に作動させ、 当該筒体部での変形部分を外周側に向け均等に押し広げ
   て修正復元させ得るようにすることを特徴とする金属製
   造用反応容器などの円筒状部材の変形修正復元装置。