JPS62230934A - パイプの管端加熱方法 - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、パイプ特にシームレスパイプの管端加工を行
うための前工程にかかる管端加熱方法に関する。

〔従来の技術〕

通常、パイプ類特にシームレス鋼管などは接続のために
管端を拡大あるいは縮小するなどの加工が行われること
が多い。

前記加工は、通常、金型の中に管端を挿入し加圧、鍛造
など塑性加工方法によって実施されるが、加工を容易に
し生産性を向上させ、かつ品質を良くするため前工程に
おいて管端の加熱が行われる。

この加熱を酸化性雰囲気で行うと鋼管（以下単にパイプ
という）の表面に酸化スケールが発生し、次の塑性加工
時に傷が発生し易く、また加工精度も低下するという問
題が生ずるため、第７図の装置概要図に示す通り、誘導
線輪１ａ、　ｌｂを内蔵した誘導加熱炉２にシームレス
パイプ３の管端３ａを挿入し、該シームレスパイプ３を
搬送装置４ａ、　４ｂ上を転勤させつつ加熱する方法が
採用されており、さらに誘導加熱炉２の内部空腔２ａ　
（以下単に内腔という）にガスバーナ５を突設し、該ガ
スバーナ５から不完全燃焼ガスを内腔２ａに噴出せしめ
内腔２ａの雰囲気を非酸化性雰囲気とする手段も採用さ
れている。６は空気供給管、７はガス供給管を示し、開
閉弁や流動制御弁等は図示を省略している。

〔発明が解決しようとする問題点〕

ところで第７図に示す前記誘導加熱炉２の内腔２ａの前
部２ｂはシームレスバイブ３を挿入する必要があること
から開口部２Ｃとなっているため、外部空気が侵入し内
腔２ａの雰囲気は前記ガスバーナ５からの不完全燃焼ガ
スの吹込みにかかわらず所望の低酸素濃度の雰囲気とす
ることが出来ないという問題点がある。

而して前述の開口部２Ｃのような部分からの空気の侵入
を防ぐために開口部２Ｃに沿ってバーナを横設し、不完
全燃焼ガスあるいは燃焼ガスを噴出させガスカーテンを
形成せしめることは周知であり、第８図に示す通り、ガ
ス噴出孔が長軸方向に穿設されているカーテンバーナ８
を用いて上向きに不完全燃焼ガス９を噴出せしめたが、
内腔２ａの雰囲気を所望の酸素濃度に低下せしめること
は出来ない。

ｃ問題点を解決するための手段〕 本発明は、前述のバイブの管端加熱を実施するにあたり
種々改良を行った結果、一方の側面に開口部を存する内
部空腔を備えた山形誘４加熱装置の前記開口部から管端
を前記内部空腔に挿入し管端加熱を行うバイブの管端加
熱方法において、前記開口部の上縁に庇を突設すると共
に下縁に噴出方向が前記庇の取付基端もしくは内部空腔
上縁に向けられた多孔のカーテンバーナを横設し、該カ
ーテンバーナから不完全燃焼ガスを噴出せしめるもので
ある。これにより前記内部空腔雰囲気を無酸化とするこ
とにより前述のような問題点がないバイブの管端加熱方
法を開発することに成功した。

本発明の方法を以下実施例に従って図面により説明する
。

第１図は本発明の方法を実施するために用いられた加熱
装置の部分切欠横断面であって、誘導加熱炉２の内腔２
ａに破線で示すバイブの管端３ａが挿入され内腔２ａの
中を転回しつつ移動する間に加熱が行われる。

誘導加熱炉２の上縁２ｄには庇１０が突設されており、
該庇１０は保護鉄皮１１と成形耐火物１２から構成され
前記上縁２ｄに接着もしくは鋲着などの結合手段で固着
されている。

１３はカーテンバーナで、ガス供給管路１４．ガス噴出
孔１５を備えており、不完全燃焼ガスは矢印１６のよう
にこの例では庇１０の取付基端１０ａに向って噴出する
ように配置されている。

１７はカーテンバーナ１３にライニングされた可縮耐火
材たとえば耐火ファイバーボードで、カーテンバーナ１
３と誘導加熱炉２の下縁２ｅ間のシール機能を存する。

１８は前記カーテンバーナ１３の支持ビームで、シリン
ダーロッド１９に接合されており、該シリンダーロッド
１９とシリンダー２０によって前後進自在に移動される
、従って当然のことながらカーテンバーナ１３は誘導加
熱炉２の下縁２ｅと当接自在に移動されることになる。

このようにカーテンバーナ１３を移動可能に構成するの
はシームレスパイプ３の管径に応じて容量の異なる誘導
加熱炉を交換使用する際、交換を容易にするためでこの
ように構成しておくと誘導加熱炉の多種にわたり、たと
えば１種類のカーテンバーナですべての誘導加熱炉に対
応できる。

次に前記シリンダー２０は支持金具２１と支持台２２を
用いて適宜位置にセットするが、破線で示す１３ａは前
記シリンダー２０を作動した際のカーテンバーナ１３の
待機位置を示すものである。

而して２３ａ、２３ｂは誘導加熱炉２の支持脚で台座２
４に固定されている。

２５は電気絶縁板で、２６は昇降シリンダー２７ａ、２
７ｂによって支承された上部支持板を示す。また該シリ
ンダー２７ａ、２７ｂは下部支持板２日に固定され、該
下部支持板２８は台盤２９を介して作業床３０に載置さ
れている。

次に前記誘導加熱炉２．支持脚２３ａ、２３ｂ、台座２
４は一体物に構成されており、取替え交換の際は、前述
のようにカーテンバーナ１３を待機位Ｗ１３ａまで後退
させ、図示していない揚重装置を用いて誘導加熱炉２を
交換する。

誘導加熱炉の種別による高さの調節は前記昇降シリンダ
ー２７ａ　、　２７ｂを用いて実施する。従って前記カ
ーテンバーナ１３は常に誘導加熱炉２の下縁２ｅに確実
に当接され、所定の方向に不完全燃焼ガスを噴出するこ
とが可能である。

さらに本発明の方法を第２図の概略平面図、第３＠の概
略正面図に従って詳細に説明する第２図および第３図に
おいてカーテンバーナ１３にはガス供給管３１が接続さ
れており、さらにカーテンバーナ１３は中央部を支持ビ
ーム１８によって支持されると共に誘導加熱炉２の開口
部２ｃ詳しくは下縁２ｅに沿って横長に延びており、両
端部に設けられた摺動子３２ａ　、　３２ｂを介して、
摺動ガーダ−３２ｃ、３２ｄによって摺動自在に支承さ
れている。また該摺動ガーダ−３２ｃ、　３２ｄはそれ
ぞれ支持架台３３ａ。

３３ｂに固定されている。本発明では前述のようにカー
テンバーナ１３が下縁２ｅに沿って横長に当接されてい
る構成を横設するという。

而して、該カーテンバーナ１３には多数のガス噴出孔１
５が所定の間隔で穿設されているが、該ガス噴出孔１５
の孔径や間隔はシール効果を考慮して適宜に設計する。

次に３４ａ、３４ｂは支持架台３３ａ、３３ｂの途中に
設けられた電気絶縁材であって電ｉｎ　誘ｉに起因する
迷走電流による局部過熱の防止に用いられる。

また、第２図および第３図において第１図と符号が同一
のものは同一部材であり説明を省略する。

次に、破線で示す３ｂ、３ｃは被加熱用のシームレスパ
イプの管端であって、図において右端から誘導加熱炉２
の内腔２ａに挿入され、矢印３５の方向に移動されるう
ちに加熱され左端から抜き出される。

シームレスパイプ３の移送や挿入、抜き出しの設備は説
明の便宜上図示を省略するが、チェーンコンベアや転動
用の案内ローラなどが適宜に用いられる。

次に第４図は本発明の方法に用いられたカーテンバーナ
１３の概略横断面図で、第１図において述べた通り、ガ
ス供給管路１４から供給される空気混合ガスはガス噴出
孔１５から矢印１６の方向に噴出し、適宜な点火装置に
よって着火され、不完全燃焼ガスとなって前記内腔２ｅ
に充満し、該内腔２ｅを無酸化雰囲気とする。

而して、本発明において無酸化雰囲気とは、化学的厳密
さにおいて酸素濃度θ％をいうのではなく、パイプの管
端加熱において品質上支障のない酸素濃度２％を上限と
する２、０−０％の範囲を指すものである。

次にカーテンバーナ１３の詳細構造であるが、可縮耐火
材１７たとえばセラミックウール圧縮材、スラグウール
ボードなどをスタッドポルト３６ａ、３６ｂを用いて鋼
板たとえばステンレススチールボックスからなる験体３
７に固着すると、耐久性に冨むと共にシール効果が高く
、かつ緩衝機能に優れた構造とすることが出来る。

また、験体３７を水冷ジャケット構造とし、給水路３８
．戻水路３９を備えたものとすると、熱による験体３７
の歪が無（なり、構造的に耐久性が著しく向上する。

次に支持ビーム１８と験体３７は溶接及び螺着、鋲着等
適宜の締結手段で固着するが、該支持ビーム１８を軸受
部材４０と遊嵌ビン４１．挿入接手部材４２からなる自
在接手４３を介して、螺着ヘッド４４を備えたシリンダ
ーロッド１９とを螺合すると前述のようにシリンダー２
０（図示せず）を作動し前記シリンダーロフト１９によ
って支持ビーム１８を移動するにあたり、機械的に無理
な力が験体３７に加えられることが無くカーテンバーナ
１３の移動が円滑に行われる。

また４５はシリンダーロフト１９を保護するための蛇腹
式保護カバーである。

而して、カーテンバーナ１３においてガス噴出孔１５は
験体３７の内側に設けられた傾斜仕切板３７ａに所定の
方向に向くように設定角度で穿設されており、験体３７
の上方に延びる側壁部３７ｂ、３７ｃおよび傾斜仕切板
３７ａで構成される凹／ｆ１４６の底部に位置している
。

従ってガス噴出孔１５から噴出し凹溝４６内で部分的に
燃焼する空気混合ガスの噴出方向は前記凹溝４６の寸法
構成によって、かなり影響される。

そこで設備条件に応じて、本発明の要件即ち庇の取付基
端もしくは内部空腔上縁に噴出方向が指向するように寸
法条件を定めることが望ましく。

該要件を満足する限りにおいてカーテンバーナ１３の設
計には自由裁量の範囲が大きいと理解されるべきである
。

本発明方法における雰囲気酸素濃度測定を第５図（ａ）
〜（ｃ）に基づいて説明する。

これらの図は誘導加熱炉２．庇１０．カーテンバーナ１
３の概略縦断面図で、図中Ａ−Ｄは第６図の概略平面図
で示した雰囲気のサンプリング位置Ａ〜Ｄと対応してい
る。

而してサンプリング位ｇＡ−Ｄに吸入管４７．４８を臨
ませて雰囲気ガスを酸素ガス分析計４９に導入分析して
酸素濃度（％）を検出した。

第５図（ａ）では庇の下りｌｏａはＩｏｎで、ガス噴出
方向１６ａは真上つまり鉛直方向とした。これを角度０
°とする。また第５図（ｂ）の例では庇の下り１０ａは
同様に１０鶴であるが、ガス噴出方向１６ｂは鉛直方向
に対し１５″だけ内腔側に向いている。

これを角度θが１５″という。

さらに第５図（ｃ）の実施例では庇１０の下り１０ａは
５（ｌｎで角度θは第５図（ｂ）と同様に１５°とした
。

また、誘導加熱炉２の寸法は奥行８６０ｍ５．幅４７０
ｍ５．内腔高さ１７５龍でカーテンバーナ１３の寸法は
深さ１４０　ｔｍ、幅９０龍の凹溝とし、ガス供給管路
としてはステンレス鋼管４０Ａを用い、ガス噴出孔は孔
径４ｍｍとし孔数は１４個とした。

又燃焼ガスとしては空気希釈ＬＮＧ　（発熱量６３００
Ｋｃａｌ／Ｎｎ（）（以下単に希釈ＬＮＧという、）を
用い不完全燃焼せしめた。

而して前記第５図（ａ）〜（ｃ）の例を次表の実施例（
ａ）〜（ｃ）とし内腔雰囲気の希釈ＬＮＧ流量流量零酸
素濃度示す。

表から明らかな通り、実施例す、ｃでは空気希釈Ｌ　Ｎ
　Ｇ　２ｉ！Ｌｆｆ１５０００　Ｎ　ｉ’　／Ｈｒ以上
であれば、内腔雰囲気を完全に無酸化とすることが可能
であり、３５０ＯＮ　ｅ　／Ｈｒ以上であれば品質上問
題を生ずることのない酸素雰囲気つまり酸素濃度２％以
下とすることができる。

又、前述の第７図、第８図で述べたガスバーナ５を同時
に使用しても良いが、これらの使用はシールが難しく空
気の流入を招くことがある。これに対し本発明の方法で
は使用ガス量が少なくて目的を達成することが出来る。

また本発明においては前述の実施例のほか、多種類のカ
ーテンバーナを作成し、ガス種別（希釈しないＬＮＧ、
ＣＯＧ等）や流量など使用条件を種々変更して雰囲気の
測定を行った結果、本発明の要件即ち庇の取付基端もし
くは内腔上縁に向けて多孔のカーテンバーナから不完全
燃焼ガスを噴出せしめれば極めて経済的に目的を達成で
きることを確認した。これは誘導加熱装置を用いたパイ
プの管端加熱における新知見である。

〔発明の効果〕

本発明は無酸化加熱が容易でなかったパイプの管端加熱
を極めて容易に且つ経済的に実施できる新規な方法を提
供するものであって、また多種類のパイプに対しても適
用が容易で、品質向上にも非常に有効である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明方法を実施するための誘導加熱装置の概
略部分切欠横断面図、第２図はその概略平面図、第３図
はその概略正面図、第４図はカーテンバーナの概略断面
図、第５図（ａ）〜（ｃ）は本発明方法における雰囲気
酸素濃度測定を説明する概略縦断面図、第６図はその概
略平面図である。 第７図、第８図は従来の周知技術によるパイプ管端加熱
方法概略説明図を示す。 ｌａ、ｌｂ　　：誘導線輪　　　２：誘導加熱炉２ａ：
内腔　　　　　　　２ｂ：前部 ２ｃ：開口部　　　　　　２ｄ：上縁 ２ｅ：下縁　　　　　　　３ニシームレスパイブ３ａ：
管端　　　　　　　４ａ、４ｂ：搬送装置５：ガスバー
ナ　　　　６：空気供給管７：ガス供給管　　　　８：
カーテンバーナ９：不完全燃焼ガス　　ｌＯ：庇 １１：鉄皮　　　　　　　１２：成形耐火物１３：カー
テンバーナ　　１４：ガス供給管路１５：ガス噴出孔　
　　　１６；ガス噴出方向矢印１７：可縮耐火材　　　
　１８：支持ビーム１９ニジリンダ−ロッド　２０ニジ
リンダ−２１：支持金具　　　　　２２：支持台２３ａ
、２３ｂ　　：支持脚　　　２４：台座２５：電気絶縁
板　　　　２６二上部支持板２７ａ、２７ｂ、２７ｃ　
　：昇降シリンダー２８：下部支持板　　　　２９：台
盤 ３０：作業床　　　　　　３１：ガス供給管３２ａ、３
２ｂ　　：摺動子　　　３２ｃ、３２ｄ　　：摺動ガー
ダ−３３ａ、３３ｂ　　：支持架台　　３４ａ、３４ｂ
　　：電気絶縁材３５：パイプ移動方向矢印 ３６ａ、３６ｂ　　：スタンドホールト３フ：躯体　　
　　　　　３７ａ：傾斜仕切板３Ｔｂ、３７ｃ　：側壁
部　　　３８：給水路３９：戻水路　　　　　　４０：
軸受部材４１：遊嵌ピン　　　　　４２：挿入接手部材
４３；自在接手　　　　　４４：螺着ヘッド４５：蛇腹
式保護カバー　４６：凹溝 ４７．４８　：吸入管 ４９：酸素ガス分析計 第１図 第２図 第３図 第４図 第７図 第８図 ａ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、一方の側面に開口部を有する内部空腔を備えた函形
   誘導加熱装置の前記開口部から管端を前記内部空腔に挿
   入し管端加熱を行うパイプの管端加熱方法において、前
   記開口部の上縁に庇を突設すると共に下縁に噴出方向が
   前記庇の取付基端もしくは内部空腔上縁に向けられた多
   孔のカーテンバーナを横設し、該カーテンバーナから不
   完全燃焼ガスを噴出せしめることにより前記内部空腔雰
   囲気を無酸化とすることを特徴とするパイプの管端加熱
   方法。