JPS5871335A - 金属管の焼入装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は鋼管等の金属管を焼入れする＃ｃＷに関し、
よに詳しくは加熱された鋼管等の金属管の内外周両面側
にその軸線方向に沿う冷却水流を与えて冷却する焼入装
置に関するものである。

従来、鋼管等の金属管の焼入装置として、鋼管の外周側
に多数の高圧噴射ノズルを環状に配列して、高圧の冷却
液例えば冷却水を鋼管の外表面に吹き付ける型式の所謂
リング焼入装置や、鋼管を冷却槽の冷却液例えば冷却水
中に投入浸漬する型式の所騙浸漬暁入装置が知られてい
る。しかるに前者Ｃ）　ＩＪング焼入ｉｌｌは、後者の
浸漬焼入装置に比較して冷却能力が低く、ま九厚肉管に
対しては内面側の冷却速度が低くなってしまう問題があ
シ、そこで従来リング焼入装置による外面冷却と併せて
、鋼管の内面側を補助冷却するため、鋼管内に噴射ノズ
ルを備えたヘッダーを挿入する方法が実用化されている
が、この方法は小径管に対しては適用が困難であること
、多数の鋼管を連続的に処理する場合、逐一ヘッダーを
鋼管に対し挿入・抜去しなゆればならず処理能力をある
程度以上は高め得ないこと等の問題がある。

一方、後者の浸漬焼入装置にありては、加熱され丸鋼管
を冷却水中に単に投入・浸漬し丸だけでは、鋼管表面が
冷却水の沸騰により生じた蒸気膜で蔽われてしまい、管
の冷却速度が通常の焼入に必要なマルテンサイト変態の
丸めの臨界冷却速度よシも遅くなって、焼入れ効果が得
られなくなる欠点がある。そのため従来では、冷却槽内
の焼入れるべき鋼管の外周側にその周方向へ間隔を置い
て複数の噴射ノズルを配置し、そのノズルから鋼管の接
線方向に高圧水を噴出させて鋼管の外周に沿って円環状
の攪拌流を生じさせ、これと併せて適宜の軸流噴射ノズ
ルによシ鋼管の内面＠ＫＩＭｉａ方向の水流を与えるよ
うにしている。しかしながらこのような浸漬焼入装置に
おいては、管外ｌｉｉ餉において攪拌流を生じさせるＫ
あたりて、管の冷却に直接寄与しない静止冷却水をも運
動させることになる丸めエネルギ効率が低く、そのため
噴出圧力を高くシ、シかも噴出水量を多くしな岐ればな
らない問題があり、また鋼管の長さ方向に亘って均一に
冷却するためには、鋼管の長さ方向に小ならないから、
装置が複雑かつ高価なものとなシ、さらに噴射ノズルの
いずれかが目詰シしたシ、あるいは各噴射ノズルから噴
射された冷却水が干渉し一＃：、シして、焼むらを生じ
るなどの問題がある。

この発明は上記の事情に鑑み、焼むらを生じることなく
効率良く金属管を焼入れることのできる装置を提供する
ことを目的とするものである。

以下この発明の実施例を添付の図面を参照して説明する
。第１図はこの発明の一実施例を原理的に示す平面図で
ありて、冷却槽ｌ内に１対のケース構成体２ｍ　、２ｂ
からなる軸流ケース２がほぼ水平に設けられ、この軸流
ケース２内に該軸流ケース２とほぼ平行に収容保持した
金属管Ｐに対しその一端部側に配置したノズル３から冷
却液４を噴射し、もって金属管Ｐの内外周側にその軸線
方向に沿う冷却液流を付与することによシ金属管Ｐを冷
却し、また前記軸流ケース２から流れ出た冷却液を前記
冷却槽１の他端部に形成した排出部ｌａから排水ピット
５を経て所定の貯留部（図示せず）に導くようＫなって
いる。すなわち前記ケース構成体〜２ｍ　、２ｂは断面
がほぼ半円状をなしかつ相互に接近・離隔するようＫな
っておシ、これらのケース構成体２ｍ、２１＊を接近さ
せて突き合わせることＫよシ軸流ケース２が形成され、
またノズル３は先端部の内径が細流ケース２とほぼ同一
内径の外側ノズル３ｍとこの外側ノズル３１内に配置さ
れかつ先端部の内外径が焼入れるべき金属管Ｐの内外径
とばば同一の内側ノズル３ｂとからなるものであって、
このノズル３１ま先端部が前１ｉｄ４１ＩＩｌ流ケース
２の一端部に接近して配置され、内外各ノズル３ｍ、３
ｂから冷却液４を噴射−することによシ、軸流ケース２
内の金属管ＰＫ″対しぞの内外周側にその軸線方向に沿
う冷却液流を付与するようＫなっている。また前記金属
管Ｐを軸流ケース２内にはば水平に保持するための受は
台６は、細流ケース２の軸線方向に一定間隔をおいて配
置され、かつ上下動自在に構成されておシ、さらに転送
手段７は把持アーム８を有するとともに前記軸流ケース
２の上方で細流ケース２に対し直交する方向に往復動す
るように配置されてお）、加熱した金属管Ｐを把持アー
ム８でつかんで前記受は台６上に載せ、また焼入れの完
了した金属管Ｐを受１台６上からつかる上げて所定の搬
出手段に移し換えるようになっている。

上記のように構成した焼入装置をよシ具体的に説明する
と、第２図は第１図の■−■線矢視に相当する断面択で
あって、冷却槽１内に断面が略半円状をなす１対のケー
ス構成体２ａ　、２ｂが対向配置されてεシ、各ケース
構成体２ａ、２ｂにはガイドスリーブ９ｍ、９ｂが突設
されるとともに、各ガイドスリーブ９ｍ　、９ｂには前
記冷却槽１の各側壁部に取付けたガイドロッドＩｏｎ、
１０ｂが挿入されておシ、さらに各ケース構成体２ｍ。

２ｂの下部には、冷却ＩｆｌＩｌ内に設けたコロ受妙台
１１ａ、ｌｌｂ上を転勤するコロ１２ｍ、１２ｂが壜付
けられておシ、シ九がって各ケース構成体２ｍ　、２ｂ
は前６己ガイドスリーブ９ａ　、９ｂおよびガイドロッ
ドｌＯａ、１０ｂに案内されて前後動じ、かつコロ１２
ａ、１２ｂおよびコロ受は台１１ｍ、１１ｂによって所
定高さに水平に保持されるようになっている。各ケース
構成体２ｍ。

２ｂを前後動させるための手段としては種々の構成のも
のが考えられるが、第２図に示す構成について説明する
と、各ケース構成体２ｍ　、２ｂの背向に開閉用シャツ
）１３ｍ、１３ｂが取付１られ、その各シャツ）１３ｍ
、１３ｂは軸封スリーブ１４ｍ、１４ｂによシ水密性を
保った状態で冷却槽１０＠壁を貫通しており、そして各
シャフト１３　ａ　ｅ　１３　ｂの端部に開閉用シリン
ダー１５ｍ＋１５ｂが接続して設ゆられており、シ九が
ってこれら闘閉用シリンダー１５ｍ、１５ｂｔ動作させ
て各ケース構成体２ｓ＋　、２ｂを接近・突き合わせる
仁とによシ軸流ケース２を形成し、また各シリンダー１
５ｍ、１５ｂによυケース構成体２畠。

２ｂを後退させることＫより軸流ケース２を開くように
構成されている。

前記軸流ケース２内に焼入れ本べき金属管Ｐを保持する
九めＯ受社台６は、第２図および第３図に示すように上
端部がＹ字状［ｅｌきかつ下端部が軸流ケース２の軸線
方向に向１て屈曲した桿状体でありて、この受は台６は
前記軸流ケース、２０軸一方向に沿って複数本一定間隔
毎に配置されてお〕、各受妙台６の下端部は、軸流ケー
ス２の下方に配設した架台１６上に軸流ケース２に対し
直交する方向に向性て配置し先回転軸１７に固着されて
いる。これら各回転軸１７にレバー１８が下方に向けて
取付ゆられるとともに、各レバー１８の下端部は連接棒
１９によって連結されておシ、その連接棒１９の一端部
（第３図では左端部）Ｋ軸封スリーブ２０を介して冷却
槽ｌの壁部を貫通し九ロッド２１が接続され、そのロッ
ド２１の冷却＠ｌの外側にある端部にシリンダー２２が
接続されている。したがって缶受は台６は、シリンダー
２２によってロッド２１を介して前記連接棒Ｉ９を前後
動させるに伴って前記１転軸１７と一体となって回動し
、その結果各党は台６の上端部が軸流ケース２よシ土方
の搬入搬出位置（第２図に実纏で示す位置）と細流ケー
ス２内の保持位置（Ｍ３図に鎖線で示す位置）との間を
実質的に上下動するようになっている。なお：前記シリ
ンダー２２はその軸線方向に向性て配置した送りネジ軸
２３に取付性られており、この過少ネジ軸２３によシシ
リンダー２２、ロッド２１等を全体的に前後動させ、も
って前記受社台６を若干回動させることｋより、その上
に載置した金属管Ｐをノズル３に対し同軸上に位置決め
する所謂センタリングを行なうようＫなっている。

ここで、前記ケース構成体２ｍ、２ｂＫついて更Ｋｉｔ
！明を加えると、これらケース構成体２ｍ。

２ｂは相互に当接した状態で軸流ケース２を形成し、し
かもその軸流ケース２内にはその一端部から他端部に向
けて多量の冷却液を相当の高速で流し、さらにその細流
ケース２内には前記受は台６をその下部から挿入する必
要があるので、そのケース構成体２ａ、２ｂは第４図に
示すように相４の接合面に弾性シール材２４が取付けら
れ、また受１台６を挿通すべき箇所に祉半円状の切欠部
が形成されるとともに、その切欠部の内面にも弾性シー
ル材２５が取付けられており、し九かってこれらＯ弾性
シール材２４．２５によって軸流ケース２０半径方向に
おけろ水密性が保たれている。

前記冷却槽ｌの左右各側壁の上端部で前述した搬入搬出
位置を中心に左右対称となる位置に、冷却前の金属管Ｐ
を載せる搬入台２６と、冷却後の金属管Ｐを載せる搬出
台２７とが軸流ケース２に対し平行に配列されておシ、
その搬出台２７側には眩搬出台２７上の金属管Ｐを搬送
ローラ（図示せず）Ｋ向けて転勤落下させるためのキッ
クアウトアーム２８が配置されている。

さらに前記冷却槽１の上方にその長手方向すなわち軸流
ケース２の軸線方向に直交する方向に沿って梁２９が架
設されており、その梁２９上にはその上面に敷設したレ
ール３０上を走行シリンダー３１によって往復移動され
る台車３２が配置されておシ、この台車３２に金属管Ｐ
を前記搬入台２６から受１台６に、ま九受は台６から搬
出台２７に転送するだめの転送手段７が取付性られてい
る。すなわち、前記台車３２には１対の昇降用アーム３
３がその中間部で回動自在に取付けられておシ、これら
昇降用アーム３３の下端部に昇降体３４が取付けられる
とともに１昇降用アーム３３の上端部が連接棒３５によ
って連結され、したがってこれら昇降用アーム３３、昇
降体３４および連接棒３５が平行運動機構をなしている
ことによシ、前記連接棒３５を台車３２に取付けたシリ
ンダー３６によって往復動させることによシ昇降体３４
が上下動するようになっている。この昇降体３４には、
１台当シ２対の把持アーム８ｉｉｌＩＩσ記台車３２の
移動方向に並んで設けられている。

これら把持アーム８ｒｉ、その上端部を１転軸３７を介
して昇降体３４ＫＩＲ付け、かつ６対の回転軸３７を相
互に噛み合わせた歯車３８によって連結し、６対のいず
れか一方の歯車３８をモータ尋（図示せず）によって回
転させるととＫよシ、各回転軸３７が互いに逆方向Ｋ（
ロ）転し、その結果）端部側で金属管Ｐを把持しあるい
は把持を解除するようになっている。なお、把持アーム
８の各対同士の間隔は、前述した搬入搬出位置にある受
は台６と前記搬入台２６および搬出台２７との間隔と同
一に設定されている。

さらＫまた、前記軸流ケース２の後端＠（第１図では右
４側）Ｋは、受は台６上の金属管Ｐを固定する丸めの１
対のパイプ押え３９ｍ、３９ｂが投砂られている。その
構成を第５図に示す、すなわち第５図は第１図の■−ｖ
線矢視に相当する断面図であって、各パイプ押え３９ｍ
、３９ｂは、その先端面が第５図に示すように円弧状も
しくはＶ字状に形成されるとともに１前記各ケ一ス構成
体２ｍ、２ｂの内周＠に相互に対向して配置されておシ
、その各パイプ押え３９ｍ、３９ｂの背面に集設し九ロ
ッド４０ａｅ４０ｂが、各ケース構成体２ｍ　、２ｂを
貫通して設けたガイド４１ａ＋。

４１ｂに挿通され、さらにそのロッド４０ｍ。

４０ｂの端部には、冷却槽１の側壁に取付けた軸封スリ
ーブ４２　ａ　ｅ　４２　ｂ　ｔ−摺動自在に貫通する
連接棒４３ｍ、４３ｂが連結されておシ、この連接棒４
３ｍ、４３ｂは、冷却槽１の外壁面に設は九枠台４４　
ｍ　＜　４４　ｂ上に固定した油圧シリンダー４５ｍ、
４５ｂＫ連結されている。したがって、パイプ押え３９
　ａ　＃　３９　ｂ　Ｄその油圧シリンダー４５畠、４
５ｂによシ、各ケース構成体２１゜２ｂの前後動作に対
応して前後動され、ケース構成体２ａ　、２ｂを互いに
当接させ九場合、すなわち細流ケース２を閉じた時に１
そのケース２内の金属管Ｐを挾持し、固定するようＫな
っている。

つぎに上記のように構成し九装置の動作について説明す
る。前記開閉シリンダー１５ｍ、１５ｂによって各ケー
ス構成体２ｍ、２ｋを相互に離隔して軸流ケース２を開
いた後、シリンダー２２を動作させて受１台６を第３図
の時針方向に１動させることＫより、冷却完了後の金属
管Ｐｔ搬入搬出位′装に上昇させる。この場合、前記台
車３２を走行シリンダー３１によシ第２図に示す右限位
−に予め後退させておき、ま九搬入台２６上Ｋｒま赤熱
した金属管Ｐを配置しておく、シかる後、昇降用のシリ
ンダー３６を動作させて昇降体３４を］げると、６対の
把持アーム８ｒｉ、相互の間隔が搬入搬出位置にある受
は台６と搬入台２６との間隔と同一に設定されているこ
とから、受は台６上の金属管Ｐと搬入台２６上の赤熱し
た金属管Ｐを第２図に示すように挾む状態になシ、ここ
で各把持アーム８を閉じ友後前記昇降体３４を前記シリ
ンダー３６によシ上昇させれば、各金属管Ｐが受は台６
および搬入台２６から引き上げられる。っぎに、前記赤
熱し友金属管Ｐが受は台６の上方に来るまで台車３２を
走行シリンダー３１によって前進させると、冷却完了後
の金属管Ｐは搬出台２７上に位置し、したがって第６図
に示すように昇降体３４を下降させ九後各対の把持アー
ム８を開くことによシ、冷却完了後の金属管Ｐが搬出台
２７上に、を九赤熱した金属管Ｐが受は台６上にそれぞ
れ載置される。

受社台６上に載置した金属管Ｐは、受は台６をシリンダ
ー２２によって第３図の反時計方向に回１ｍさ−するこ
とＫよシ下降させ、ノズル３の先端部側にノズル３と同
軸上に位置決めする。この場合、シリンダー２２におけ
るピストンロッドの退入長さを調整して受は台６０回動
角度を微調整することによ〉前記金属管Ｐのセンタリン
グを行なってもよいが、シリンダー２２をそのピストン
ロッドが最前部まで突出しかつ最後部まで退入する２動
作のみを行なうよう構成した場合には、そのシリンダー
２２を前記送りネジ軸２３によって若干前後動させて受
は台６０回動角度を微調整することによシ金属管Ｐのセ
ンタリングを行なってもよい。

金属管Ｐをこのようにして位置決めした後、各開閉シリ
ンダー１５ｍ、１５ｂによってケース構成体２ｍ　、２
ｂを前進・接触させて軸流ケース２を第７図に示すよう
に閉じると同時に、前記油圧シリンダー４５ｍ、４５ｂ
を動作させてパイプ押え３９ｍ、３９ｂｉ’（より金属
管Ｐを挟持・固定し、しかる後ノズル３から冷却液４を
噴射する。すると、冷却液４が金属管Ｐの外周面と軸流
ケース２の内周面との間および金属管Ｐの内周側をその
軸線方向に沿って流れ、その結果金属管Ｐから熱を奪っ
て温度が上昇した冷却液および冷却液が沸騰して生じた
蒸気が、速やかに下流側に流れ去るので、金属管Ｐの全
体を均一かつ焼むらを生じることなく、シかも効率良く
焼入れることができる。

要は＊Ｋｒｉないが、冷却液４を予め満しておく場合Ｋ
Ｈ，予めノズル３から比較的少量の冷却液４を噴射し、
細流ケース２の軸線方向に沿う冷却液流を生成しておく
ことが好ましく、このようにすれば、金属管Ｐを冷却液
４中に浸漬した際に、その内周側に存在する空気および
冷却液の沸騰によって生じ九蒸気を速やかに排出するこ
とができ、軸流ケース２を閉じるまでの間における冷却
速度のパラつきやそれに伴う焼むらをより確実に防止す
ることができる。

上記のようにして金属管Ｐを冷却している間に、前記搬
出台２７−ヒの既冷却金属管Ｐをキックアウトアーム２
８によって図示しない搬送ローラ上に転勤落下させてお
くとともに、赤熱した金属管Ｐを搬入台２６上に載置し
ておき、さらに昇降体３４を上限位置に引き上げた状態
で台車３２を第２図に示す位置まで後退させて°おく。

そして、細流ケース２内において金属管Ｐを数秒ないし
数十秒冷却した後、ノズル３からの冷却液４の噴射を止
めるとともに、油圧シリンター４５ｍ、４５ｂによシバ
イブ押え３９ａ　、３９ｂを後退させた後、ケース構成
体２ａ　、２ｂを開閉用シリンダー１５ｍ、１５ｂによ
って後退させて細流ケース２を開き、ＬＪ・る後受は台
６をシリンダー２２によって第３図の時計方向に回動さ
せて冷却の完了した金属管Ｐを搬入搬出位置まで押］７
上げる。

以降、」−述した動作を繰シ返すことにより、多数の金
属管Ｐを連続的に焼入れることかできる。

Ａお、こＯ発明において各ケース構成体２ａ。

２ｂを接近・離隔させるための手段扛、上記の実施例で
示した構成のものに限られるものでｔよなく、例えば第
８図に示すようにケース構成体２１゜２ｂの背面に雌ネ
ジ部材４６ｍ、４６ｂｔ−権付０るとともに、この雌ネ
ジ部材４６ｍ、４６ｂに水密性を保持し九状態で冷却槽
ｌの側壁を貫通させたスクリューシャフト４７ｍ、４７
ｂを螺合し、そのスクリューシャフト４７ｍ、４７ｂを
複数の歯車機構４８およびプロペラシャフト４９を介し
てモータ５０によって１転させることによシ、ケース構
成体２ｍ　、　２ｂを前後動させるよう構成し友もので
あってもよい、また、上記実施例では、転送手段７をリ
ンク機構を介して上下動される昇降体３４およびこれに
取付けた把持アーム８等で構成し、ま九受は台６を先端
部がＹ字状に開い丸棒状体とするとともに１その受は台
６をシリンダー２２およびレバー１８等で目動させるこ
とにより受は台６上の金属管Ｐを上下動させる構成とし
九が、この発明における転送手段および受は台は上記実
施例で示した構成のものに限定されるものではなく、喪
は転送手段は既冷却金属管を受は台から這び去シかつ赤
熱した冷却すべき金属管を受は台上に載せ得るものであ
ればよく、また受は台は細流ケースの内部とその半径方
向上方の搬入搬出位置との間を上下動し、かつ金属管を
細流ケースの内部においてノズルと同軸上に保持し得る
ものであればよい。

以上の説明から明らかなようにこの発明の金属管焼入装
置によれば、焼入れるべき金属管を左右に開閉可能な細
流ケース内に収容保持するとともに１その金属管の内外
周側に軸線方向に沿う冷却液流を付与する構成であるか
ら、金属管から熱を奪り九高温の冷却液および冷却液の
沸騰によって生じ九蒸気が金属管の表面から速やかに流
れ去り、しかも焼入れるべき金属管を軸流ケース内すな
わち受妙台上に投下させずに、搬入搬出位置まで上昇さ
せた受は台上に焼入れるべき金属管を転送手段によって
載置した後、受は台を下降させることによシ軸流ケース
内に金属管を保持する構成とし九〇で、受は台にかかる
荷重は金属管の重量および冷却液を流した際の流動抵抗
程度であって、受は台には金属管を落下させた場合のよ
うな大きな衝撃荷重はかからず、し九がって受は台を小
型化し、金属管との接触面積を可及的に小さくすること
ができ、その結果前述した所■軸流による冷却効果と相
まって、焼きむら等を生じることなく効率良く金属管の
焼入れを行なうことができる。またこの発明の金属管焼
入装置においては、冷却槽は基本的には必要でなく、九
とえ冷却槽を設けるとしでも、その冷却槽は軸流ケース
を開いた際にその内部から流れ出る冷却液を一時貯める
ことを主目的とし、しかも金属管の搬入および搬出は受
は台を上昇させ良状態で行なうから、その丸めのスペー
スを冷却槽内に設ゆる必要がなく、シ九がって冷却槽を
従来になく小型化し、ひいては焼入装置全体としての設
置スペースを小さくすることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例を原理的に示す略解平面図
、第２図はこの発明の一実施例をよシ＾体的に示す図で
あって第１図のＩ−１線矢視に相当する断面図、第３図
は第２図の厘−璽線矢視図、第４ＦＭｒ！一方のケース
構成体を示す部分斜視図、第５図は第１図のｖ−ｖ線矢
視に相当する断面図、第６図は転送手段の動作過程を示
す部分図、第７図は軸流ケースを閉じた状態の部分図、
第８図はケース構成体を前後動させるだめの他の機構を
示す略解図である。 ２・・・軸流ケース、２ｍ、２ｂ・・・ケース構成体、
３・・・ノズル、４・・・冷却液、６・・・受は台、７
用転送手段、Ｐ・・・金属管。 出願人　川崎製鉄株式会社 代理人　弁理士　豊田武人 （ほか１名） 第６図 第７図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 焼入れるべき金属管をほぼ水平にして収容する軸流ケー
   スが、左右に接近・離隔する１対の断面略半円状のケー
   ス構成体によ多形成され、その細流ケース内に前記金属
   管をその中心軸線が細流ケースの中心軸線と平行となる
   よう保持するための受は台が、前記軸流ケースの内部と
   細流ケースの半径方向上方の搬入搬出位置との間を上下
   動自在に設けられ、その搬入搬出位置にある受は台上に
   金属管を載置しかつその受は台上から金属管を搬出する
   転送手段が、前記軸流ケースの上方に設りられ、さらに
   前記軸流ケース内に収容された金輌管の内外周側にその
   軸線方向に沿って冷却液を流すノズルが、前記軸流ケー
   スの一端部側に設けられていることを特徴とする金属管
   の焼入装置。