JPS5945732B2 - 長尺金属材料の熱処理方法及びその装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、大径鋼管等の如き長尺金属材料の熱処理（焼
入れ処理、焼戻し処理等）において、処理すべき材料の
加熱ゾーン（誘導加熱コイル、ガス燃焼タイプの加熱炉
等の加熱装置又は該加熱装置の次に衝風、水冷若しくは
それらを併用する冷却装置から構成される）の通過速度
を安定化させることにより材料の熱処理むらを解消する
とともに従来技術にみられるがごとき、材料端部の不均
一加熱に対処するためダミーを継ぐか若しくは予め切断
残分の余尺を材料に付けておき、熱処理後これらを切断
する手間及び無駄を省き、併せて、熱処理の迅速化を図
る方法及びその装置に関するものである。

従来、大径鋼管等によって代表される長尺金属材料を比
較的短い加熱ゾーンを連続的に搬送通過させてその全長
を熱処理する場合には、材料各部分の加熱むらを防止す
るために出来るだけ一定速度で送ること、加熱が誘導加
熱の場合は材料端部が加熱不足になり易いためその部分
に予めダミーを継ぐか若しくは切断残分の余尺を付けて
おき、熱処理後それらを切断すること、材料の熱処理時
に受ける変形に対処するため矯正ロールを設けること、
などが行われていた。

従来のこの種の熱処理技術を第１図、第２図に示す往（
図の右→左）で焼入れ処理、復（図の左→右）で焼戻し
処理するラインにおいて大径鋼管を例にとって説明する
と、図において１は処理すべき大径鋼管であり、２は前
記大径鋼管１を搬送するためのコンベアロールであり、
３は誘導加熱コイルであり、４は冷却装置であり、５は
矯正ロールである。

なお、大径鋼管１０両端部にはダミーが溶接されている
が若しくは熱処理後切断してもよい分だけ余尺が付けで
ある。

しかして、前記第１図、第２図の従来技術には次のよう
な問題があった。

（イ）材料搬送ロールによる一定速度の回転送りでは材
料とロール面とのスリップのため搬送速度が不安定にな
り、従って熱処理が不均一になる。

（ロ）矯正ロールを駆動する従来技術は少くとも１対の
カリバーロールで長尺材を噛んでこれを矯正すると共に
、このロールの回転で加熱ゾーンに所定の速度で搬送す
るものであり、そのため（イ）の搬送ロールの場合より
は一定速度に近くなるが溶接ビードや材料に変形がある
場合には前記カリバーロールに当る箇所が変ることとな
り、これに伴って当然周速も異な２てくることから、搬
送速度が安定しているとは言い難く、この技術では矯正
と搬送速度の安定化は両立しない。

（）→ 材料搬送ロール又はそれと矯正ロールを駆動し
て材料を搬送する従来技術では、これらの多数のロール
の総てを広範囲な搬送条件に適合させる必要があり例え
ば往の焼入れ処理では１００〜６００ｍｍ／分、復の焼
戻し処理は５０〜３００ ｍｍ７分とするならば、ロー
ルの速度範囲は１ ： １２（５０〜６００龍／分）の
広い範囲をカバーできる設備としておかねばならず１、
駆動系が非常に犬がかりでかつ複雑なものとなる。

更に材料の空送りや逆送の能率向上に必要な高速送りを
追加すると駆動系は一層大がかりになるという問題があ
った。

（−）材料端部の加熱むらを防止するため、従来技術で
は材料端部にダミーを溶接等により接続し、熱処理後そ
れを切断するか、若しくは材料両端部に予め切断残分だ
け余尺を付けておいて熱処理後それを切断することが行
われていたが、手間と経費の増加、歩留の低下が避けら
れなかった。

（川 加熱ゾーンには材料を支持するロール等は設けて
ないから、従来技術では材料の両端部がこのゾーンに入
って加熱される間に垂下し、加熱むらや曲りの一因にな
っている。

（へ）従来技術で材料端部にダミーを接続せずに熱処理
する場合は、冷却装置を材料端部が通過する時に冷却水
特に管内面冷却水が材料端部から吐出されて周囲に飛散
し、電気設備等へ悪影響を及ぼし、また作業環境を悪化
していた。

本発明は、上記の従来技術の問題に鑑みてこれらの問題
を解決するために創案されたものである。

即ち本発明に係る長尺金属材料の熱処理方法は長尺金属
材料を水平に設けた加熱ゾーンへ搬送するに当り、該材
料に接触する総てのロールを非駆動とし、前記加熱ゾー
ンを中心にしてその出側と入側とに夫にひ車を設は出側
台車にオニ仁うン防止ブレーキを作動させながら入側台
車を所定の速度で進行させることによって該材料を水平
に挾持し搬送することを特徴とする。

また、本発明に係る長尺金属材料の熱処理装置は、水平
に設置された加熱ゾーンと、該加熱ゾーンを中心にして
その出側入側方向に直線的に設けた軌条機構と、該軌条
機構に沿って所定の速度で進行する入側台車と、該軌条
機構に沿ってオーバーラン防止用ブレーキの作動下に押
圧移動される出側台車とからなり、前記置台車間に被処
理材料と挾持する如くしたことを特徴とする。

次に、図面に基づいて本発明の方法及びその装置につい
て説明すると、第３〜７図において、１は熱処理される
べき長尺金属材料であり、この場合は大径鋼管の例が示
しである。

旦はほぼ水平に設置された誘導加熱コイルであり、土は
冷却装置であり、ここでは内外面から冷却する。

装置の例が示しである。

この実施例では誘導加熱コイル３と冷却装置４とで加熱
ゾーンが構成されているが、この冷却装置４は必要に応
じて用いられるものであって用いない場合もあることは
言う迄もない。

６は搬送ロールであるが、本発明では大径鋼管１の熱処
理開始位置までの搬送、熱処理終了後の搬送、又は熱処
理終了後に当該鋼管を熱処理する場合以外で加熱ゾーン
を通過させる場合等のいわゆる空送り時にのみ駆動され
、熱処理時には、当該ロールを空転（アイドラー）状態
にしておく。

７は矯正ロールであり、このロールも前記搬送ロールと
同様本発明では専ら空送り時にのみ駆動され、熱処理時
即ち鋼管の曲り等を矯正する場合には空転（アイドラー
）状態にしておく。

しかして、ｌ。ｌは本発明の特徴とする入側台車、出側
台車であり、本発明においては熱処理時前記加熱ゾーン
へ材料１を搬送するに当り、上述の如く搬送ロール６及
び矯正ロール７を非駆動とし、加熱ゾーンを中央にして
その出側入側方向に直線的に設けた軌条機構（後述）例
えばランクに、前記入側台車昼に設けたピニオンを駆動
させることにより進行し得る如（なし、一方出側台車９
にはオーバーラン防止用ブレーキを作動させて、両台車
８，９間に材料１を挾持して搬送するものである。

１０゜１１は前記入側台車旦、出側台車に夫々固定され
ているダミーであり、これらは第７図Ａ、Ｂに示す如く
材料１の管端部と嵌合することの可能な構造にしておく
と都合がよい。

なお、前述の矯正ロール７ ハ第４図に示す如くカリバ
ーによって材料１を四周から拘束し、かつ第５図に示す
如く材料１の製管時に発生した溶接ビード突出部「ａ」
の接触位置のカリバーに逃げのための少し太き目の切欠
き「ｂ」を設けておくことが好ましい。

次に、第６図によって軌条機構と台車について詳細に説
明すると、１２は前記加熱ゾーンを中央にしてその出側
、入側方向に直線的に設けた２本の平行なガーダであり
、１２’、１２’及び１２“、１２″ は前記ガーダ１
２に平行を保った状態で固定された各１対のガイドレー
ルである。

しかして、該ガイドレール１２’、 １２’及び１２“
、１２“は、前記入側台車共、出側台車主の材料搬送距
離すなわち加熱ゾーンを中央にしてその出側、入側方向
に材料１を完全に通過させて熱処理し得るだけの距離に
対応する距離間、該加熱ゾーンに沿ってその両側に設け
られるもので、ガイドレール１２’、１２’の表面には
後述のガイド車輪１３，１３が、またガイドレール１２
“、１２“の表面にはガイド車輪１４゜１４が夫々付勢
当接されており、これによって旦。

９間に材料１を挾持する場合及び搬送過程に受ける各種
の不測の衝撃にも常に両台車が首振りしないようになっ
ている。

１３，１３及び１４，１４は両台車井、冴に夫々設けら
れたガイド車輪であり、前記ガイドレール１２’、 １
２’及び１２“、１２“の表面を転動して両台車の走行
を円滑にする作用をももたせている。

１５は軌条機構の一例として設けであるラックであり、
前述のガーダ１２と同一距離間すなわち両台車旦、旦の
材料搬送距離に対応する距離間、それと平行に固定され
ている。

１６は前記両台車８，９に夫々設けられているピニオン
であり、前記ラックに螺合して一体のラック・ピニオン
機構を構成し、前記両台車８，９の駆動機構を構成する
ものである。

なお、軌条機構は必ずしもこのラック・ピニオン機構の
みに限定されるものではなく、送りネジ機構を用いたり
、チェーンをスプロケットで駆動したり、ワイヤーロー
プなウィンチで引張るなど車輪回転による粘着駆動以外
の種々の機構であってもよい。

１７は軸受であり、１８はギヤボックスであり、１９は
カップリングであり、２０は台車本体であり、２１はプ
ランマーブロックであって、モーター及び減速機は図示
を省略しである。

２２は前記両台車８，９に夫々設けられているダミー取
付金具であり、その下部に第３図、第７図で説明したダ
ミー１０，１１が夫々固定されている。

更に前記両台車８，９は図示は省略しであるが、夫々デ
ィスクブレーキ或いはシューブレーキ等のオーバーラン
防止用ブレーキが設けられている。

２３は前記ガーダ１２を支える支柱である。

次に、第３図の右方から左方へ向けて材料上を搬送する
例によって焼入れ処理の説明をすると、出側台車♀、入
側台車旦のダミーＩＬ１０の各対向端部に嵌合するなど
適当な手段によって挾持した材料１を出側台車旦にオー
バーラン防止用ブレーキを作動させた状態にしておいて
、入側台車８を前述の定速走行機構によって所定速度で
駆動し、搬送ロール６及び矯正ロール７を空転にしたま
ま図の左方へ搬送して、材料１の管端部が加熱ゾーンを
通過し終るまで搬送を継続することによって焼入れ処理
が行われるものである。

次に上記の如く焼入れ処理した材料１を第３図の左方か
ら右方へ向けて逆送し乍ら焼戻し処理する例について説
明すると、前述の焼入れ処理の場合とは逆に、入側台車
ｌのオーバーラン防止用ブレーキを作動させオーバーラ
ンを防止した状態にしておいて、出側台車９を軌条機構
に沿って所定速度で駆動し、搬送ロール６及び矯正ロー
ル空転にしたまま図の右方へ搬送して、材料１の管端部
が加熱ゾーンを通過し終るまで搬送を継続することによ
って誘導加熱コイル盈により焼戻し処理が行われるもの
である。

本発明においては、両台車旦、ｆｌの定速走行がラック
・ピニオン機構若しくはチェーン又はウィンチ等のスリ
ップのない台車駆動機構によって行われるから、単にク
ラッチを切換えるだけの簡単な操作で往復動が得られる
し、その場合片側の台車でブレーキをかげつつ材料を駆
動するからオーバーランがなく、矯正ロール７０カリバ
ーに切欠き「ｂ」を設けることによって材料１の溶接ビ
ード突出部「ａ」の接触による管体位置のずれや搬送速
度の不均一になる障害が解消される。

なお、矯正ロール７は材料１が加熱あるいは加熱−冷却
によって軸方向、半径方向に変形する場合に、これをア
イドルの状態で矯正するために設けるものであるが、本
発明の必須要件ではない。

又、前述の通り本発明においては熱処理時は材料１を両
台車旦２足で挾持して搬送し、搬送ロール６及び矯正ロ
ール７等のロール類は専ら空送り時にのみ用いることに
より、焼入れ処理、焼戻し処理を同一ラインの往復で行
うに際しては、極端な言い方をすれば入側台車には焼入
れ速度だけ、出側台車には焼戻し速度だげ、又搬送ロー
ル６及び矯正ロール７には空送り時に適応する速度だけ
を分担すれハヨいからそれに合った設備だけをしておけ
ばよい訳である。

更に、焼入れ処理のみしか行わない場合、若しくは焼入
れ処理、焼戻し処理を往復でなく一方向の繰返しで行う
場合には一方の台車にのみ台車駆動機構を設け、他方の
台車にはオーバーラン防止用ブレーキを設けるだけでよ
く、いずれにしても設備が簡単で済むことになる。

又、各台車旦、旦には夫々ダミー１０，１１が設けられ
、これに材料１がダミー間に挾持されて加熱ゾーンを搬
送されるものであるから、材料１の端部の加熱不足によ
る加熱むらは防止され、かつ端部のたれも発生しない。

そして、上記の如くダミー１０゜１１が材料１に当接さ
れるので材料１の内面冷却水（焼入れ処理の場合の）の
管外への流出の抑制と飛散防止を図ることが出来る。

その際、片持ちのマンドレルから内面冷却用水が導入さ
れることになるので、加熱ゾーン出側の台車９のダミー
１１は前記マンドレル及びその支持部がその進路側にあ
るから邪魔にならないような断面形状にしておかなけれ
ばならないことは言う迄もない。

【図面の簡単な説明】 第１，２図は従来技術を示す平面図、第３図は本発明の
実施例を示す平面図、第４図は本発明に用いる矯正ロー
ルの断面図、第５図はその矯正ロールの細部断面図、第
６図は本発明に用いる軌条機構及び台車の断面説明図、
第７図Ａ、Ｂは夫々台車のダミーの一例を示す断面図で
ある。 １・・・・・・材料、計・・・・・誘導加熱コイル、４
・・・・・・冷却装置、６・・・・・−搬送ロール、７
・・・・・・矯正ロール、旦・・・・−・入側台車、旦
・・・−・・出側台車、１０，１１・・・・・・ダミー
、１２・・・・・・ガーダ、１２’、１２“・・・・・
・ガイドレール、１３，１４・・・・・・ガイド車輪、
１５・・・−・ラック、１６・・・・・・ピニオン、１
７・・・・・−軸受、１８・・・・・・ギヤボックス、
１９・・・・・・カップリング、２０・・・・・・台車
本体、２１・・・・・・プランマーブロック、２２・・
・・・・ダミー取付金具、２３−・・・・・支柱。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 長尺金属材料を水平に設けた加熱ゾーンへ搬送する
   に当り、該材料に接触する総てのロールを非駆動とし、
   前記加熱ゾーンを中央にしてその出側と入側とに夫々台
   車を設は出側台車にオーバーラン防止ブレーキを作動さ
   せながら入側台車を所定の速度で進行させることによっ
   て該材料を水平に挾持し搬送することを特徴とする長尺
   金属材料の熱処理方法。 ２ 水平に設置された加熱ゾーンと、該加熱ゾーンを中
   央にしてその出側入側方向に直線的に設けた軌条機構と
   、該軌条機構に沿って所定の速度で進行する入側台車と
   、該軌条機構に沿ってオーバーラン防止用ブレーキの作
   動下に押圧移動される出側台車とからなり、前記両台車
   間に被処理材料を挾持する如くしだ長尺金属材料の熱処
   理装置。