(57)【要約】【課題】次工程での矯正が予定されている快削性Ｃｒ系ステンレス鋼からなる棒材の両端部を、均一に加熱でき且つ操作し易く安全性の向上も容易に図り得る棒材端部加熱装置を提供する。【解決手段】次工程での矯正が予定されている快削性Ｃｒ系ステンレス鋼からなる棒材ｍの両端部を、上記矯正の前に加熱する装置１であって、前記棒材ｍをその径方向に沿って水平姿勢で搬送するベルトコンベア（搬送手段）Ｖと、上記棒材ｍの両端部付近で且つこれらの両端部付近の上方および下方ごとに配置した遠赤外線ヒータｈ１〜ｈ４とを、備えている、棒材端部加熱装置１。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
次工程での矯正が予定されている快削性Ｃｒ系ステンレス鋼からなる棒材の両端部を、上記矯正の前に加熱する装置であって、
上記棒材をその径方向に沿って水平姿勢で搬送する搬送手段と、
上記棒材の両端部付近で且つこれらの両端部付近の上方および下方ごとに配置した遠赤外線ヒータとを、備えている、
ことを特徴とする棒材端部加熱装置。
【請求項２】
前記棒材の両端部付近で且つこれらの上方および下方ごとに配置した左右２組の遠赤外線ヒータのうち、少なくとも１個の遠赤外線ヒータは、加熱すべき棒材の長さに応じて、係る棒材の軸方向に沿って移動可能とされている、
ことを特徴とする請求項１に記載の棒材端部加熱装置。
【請求項３】
前記遠赤外線ヒータは、細長い線状を呈し、前記搬送手段により水平姿勢で搬送される前記棒材の径方向に沿って配置されている、
ことを特徴とする請求項１または２に記載の棒材端部加熱装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、次工程での矯正が予定されている快削性Ｃｒ系ステンレス鋼からなる棒材の両端部を、係る矯正の前に加熱する装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、ＳＵＳ４３０やＳＵＳ４３６などからなる快削性Ｃｒ系ステンレス鋼の棒材は、熱間圧延により一定の直径に成形され、エメリーソーによって所定の長さごとに切断された後、曲がりを直線状にするためなどの矯正が施される。
ところで、上記矯正工程において、上記棒材の温度が低いと、切断時の局部的な高熱により組織が硬化した両端部付近では、矯正ロールによる圧力に伴って、表面や内部に割れが生じるなどの割れ感受性が高くなる。このうち、端部の表面に生じた割れは、目視検査によって検出できるが、内部の割れは、判別できないため、係る内部割れを含む棒材を検出できなかった。
【０００３】
前記棒材の端部付近の矯正割れを防ぐため、前記切断工程と矯正工程との間に、径方向に沿って送られる棒材の両端面に対し、係る棒材の軸方向に沿って火炎を噴射するバーナによって、上記棒材の両端面付近を５００℃以上に加熱する工程を設けた棒状鋼材の端面加工方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００３−３２８０３３号公報（第１〜３頁、図１〜３）
【０００４】
しかしながら、前記棒状鋼材の端面加工方法では、バーナの火炎を前記棒材の両端面に向かって噴射するにも拘わらず、係る火炎による端部付近の加熱が不均一になることがある。特に、効率良く加熱するため、複数本の棒材を段積みしつつバーナで加熱する場合には、火炎による端部付近の加熱が個々の棒材ごとに不均一になり易い。その結果、次の矯正工程で、一部の棒材の端部付近に割れが、特に冬季などの寒い時期において発生する、という問題があった。
しかも、前記バーナ加熱方式では、燃料ガス流路の管理や噴射される火炎付近における安全性の点でも、厳しい管理を必要とする問題点があった。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、背景技術において説明した問題点を解決し、次工程での矯正が予定されている快削性Ｃｒ系ステンレス鋼からなる棒材の両端部を、均一に加熱でき且つ操作し易く安全性の向上も容易に図り得る棒材端部加熱装置を提供する、ことを課題とする。
【課題を解決するための手段および発明の効果】
【０００６】
本発明は、前記課題を解決するため、径方向に沿って水平姿勢で搬送される棒材の両端部を、その上下に配置した遠赤外線ヒータにより加熱する、ことに着想して成されたものである。
即ち、本発明の棒材端部加熱装置（請求項１）は、次工程での矯正が予定されている快削性Ｃｒ系ステンレス鋼からなる棒材の両端部を、上記矯正の前に加熱する装置であって、上記棒材をその径方向に沿って水平姿勢で搬送する搬送手段と、上記棒材の両端部付近で且つこれらの両端部付近の上方および下方ごとに配置した遠赤外線ヒータとを、備えている、ことを特徴とする。
【０００７】
これによれば、前記棒材を水平姿勢で且つ径方向に沿って個別に搬送した場合には、係る棒材の両端部を、上下の遠赤外線ヒータによって、例えば、端面から約１０ｃｍ程度の範囲において、均一且つ迅速に約２０℃〜約１００℃程度に加熱できる。更に、複数段積みした複数本の前記棒材を水平姿勢で且つ径方向に沿って搬送した場合にも、係る複数本の各端部ごとに対し、均一且つ迅速な加熱を施すことができる。係る加熱状態を保って、次工程の矯正を施した際に、複数の矯正ローラによる求心方向の圧力を受けても、従来のような割れが端部付近に発生する事態を確実に防止できる。従って、快削性Ｃｒ系ステンレス鋼からなる棒材の製造工程における歩留まりを高めることが可能となる。しかも、遠赤外線ヒータを加熱源とするため、操作し易く且つ安全性の向上も容易に図り易くなる。
【０００８】
尚、前記快削性Ｃｒ系ステンレス鋼は、例えば、ＳＵＳ４３０やＳＵＳ４３６、または係るステンレス鋼の相当材からなるもののほか、同種のＣｒ系ステンレス鋼も含む。
また、前記搬送手段には、例えば、エンドレスとした複数組のチェーンおよびこれらの両端内側に噛み合わせたスプロケット、複数ずつの可動枠と固定枠とからなるウォーキングビーム式搬送機、あるいは、エンドレスとした複数組のベルトおよびこれらの両端内周面に接触するローラなどが含まれる。
更に、前記遠赤外線ヒータは、加熱すべき棒材の反対側に、照射した遠赤外線を反射する反射面を内側に有するカバーを有している。
【０００９】
また、本発明には、前記棒材の両端部付近で且つ前記搬送手段の上下ごとに配置した左右２組の遠赤外線ヒータのうち、少なくとも１個の遠赤外線ヒータは、加熱すべき棒材の長さに応じて、係る棒材の軸方向に沿って移動可能とされている、棒材端部加熱装置（請求項２）も含まれる。
これによれば、軸方向の長さが異なるロットが搬送されても、各ロットごとの棒材の長さに応じて、その両端部付近こどの上下に左右２組の遠赤外線ヒータを容易に配置することができる。従って、長さの異なる棒材に対しても、それらの両端部に対し、前記同様に均一且つ迅速な加熱を適時に施すことが可能となる。
【００１０】
更に、本発明には、前記遠赤外線ヒータは、細長い線状を呈し、前記搬送手段により水平姿勢で搬送される前記棒材の径方向に沿って配置されている、棒材端部加熱装置（請求項３）も含まれる。
これによれば、複数段積みした複数本の前記棒材を径方向に沿って搬送した場合であっても、係る複数本の各端部ごとに対し、上記径方向に沿って配置された線状の前記遠赤外線ヒータによって、均一且つ迅速な加熱を確実に施すことができる。しかも、装置の構成も簡素となるため、設備コストやランニングコストを低減することも可能となる。
【００１１】
付言すれば、本発明には、熱間圧延により一定の直径に成形された快削性Ｃｒ系ステンレス鋼からなる棒材を所定の長さに切断する工程と、切断された複数本の棒材を径方向に沿って搬送しつつ、係る複数本の棒材の両端部付近ごとを遠赤外線ヒータにより加熱する工程と、両端部が加熱された棒材を矯正する工程と、を含む、快削性Ｃｒ系ステンレス鋼からなる棒材の製造方法も含まれ得る。
これによる場合、熱間圧延により一定の直径に成形され、エメリーソーなどによって所定の長さに切断された快削性Ｃｒ系ステンレス鋼からなる棒材に対し、その両端部を前記遠赤外線ヒータによって、均一且つ迅速な加熱が施せる。従って、両端部が係る加熱状態の棒材を矯正工程で矯正しても、両端部付近における割れの発生を防止することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下において、本発明を実施するための最良の形態について説明する。
図１は、本発明の棒材端部加熱装置１の概略を示す斜視図、図２は、係る棒材端部加熱装置１における棒材ｍの搬送方向に沿った視角における側面図である。
棒材端部加熱装置１は、図１に示すように、複数本の棒材ｍを２段積みしたロットＭ１〜Ｍ３を、それらの径方向に沿って水平姿勢で搬送する互いに平行な複数組のベルトコンベア（搬送手段）Ｖと、上記棒材ｍの両端部付近で且つ係る両端部付近の上方および下方ごとに配置した４個の遠赤外線ヒータｈ１〜ｈ４と、を備えている。尚、図１は、ロットＭ２の各棒材ｍの両端部を、遠赤外線ヒータｈ１〜ｈ４によって、加熱している状態を示す。
上記棒材ｍは、例えば、ＳＵＳ４３０やＳＵＳ４３６などの快削性Ｃｒ系ステンレス鋼からなり、直径が２０〜４０ｍｍで且つ長さが約５〜６メートルであり、追ってハードティスクの軸部品などの素材に適用される。
【００１３】
各組のベルトコンベアＶは、耐熱性のゴムまたは樹脂からなるベルトＶを側面視で長円形を呈するようにエンドレスとし、係るベルトＶの少なくとも両端の内周面に接触しつつ回転する一対のローラＲを有しており、係るローラＲの少なくとも一方は、モータなどの動力源に回転可能に接続された駆動ローラである。
図１に示すように、遠赤外線ヒータｈ１〜ｈ４は、それぞれ線状を呈する２本ずつのヒータを平行に有し、複数組のベルトコンベアＶ上を水平姿勢で且つ径方向に沿って搬送される複数本の棒材ｍごとにおける両端部付近に対し、係る棒材ｍ群の径方向に沿って配置されている。また、係る遠赤外線ヒータｈ１〜ｈ４は、これらを内側に内設するカバー２１〜２４に支持されている。係るカバー２１〜２４は、全体がほぼ直方体で且つベルトコンベアＶに向かって拡がる開口部を有すると共に、これらの内側面は、遠赤外線を反射する反射面となっている。
尚、図１中の一点鎖線の矢印で示すように、図示で手前の上方に位置する遠赤外線ヒータｈ３およびこれを内設するカバー２３は、ベルトコンベアＶ上を搬送される棒材ｍの軸方向に沿って、後述する機構により移動可能とされている。
【００１４】
図２の側面図で示すように、棒材端部加熱装置１は、フロアＦの上方で且つ図示の前後方向に沿って配置された複数組のベルトコンベアＶと、これらの左側に配置された遠赤外線ヒータｈ１，ｈ２および右側に配置された遠赤外線ヒータｈ３，ｈ４と、を備えている。
図２の左側で示すように、フロアＦ上に立設されたＨ鋼からなる支柱３におけるベルトコンベアＶ側のフランジには、水平板１３およびこれから立設する支持材１４を介して、遠赤外線ヒータｈ２を内設するカバー２２が、その開口部を上向きして取り付けられている。
また、上記支柱３の中間には、平面視がほぼコ字形を呈する昇降部６が配置されている。係る昇降部６は、支柱３の下部に下端を支持されたエアシリンダＳから伸縮するピストンロッド４の上端に位置する縦片５とピン結合する軸受７を有する一体の水平片９を介して、上記シリンダＳにより昇降可能とされている。
【００１５】
更に、図２の左側で示すように、昇降部６の水平片９におけるベルトコンベアＶ側には、係る水平片９にネジ固定されたボルト８を介して、遠赤外線ヒータｈ１を内設するカバー２１が、その開口部を下向きして取り付けられている。昇降部６の水平片９における上記コンベアＶとの反対側には、当該水平片９に連なる前後一対の垂直片１０に上下一対ずつのローラ１１が軸支されている。係る合計４個のローラ１１は、支柱３における外側のフランジに垂直に固定したガイドレール１２を図２の前後から挟むことで、昇降部６を支柱３に沿って前記シリンダＳにより昇降可能に案内している。
図２の左側の一点鎖線の矢印で示すように、エアシリンダＳにより昇降部６を支柱３に沿って昇降させることで、遠赤外線ヒータｈ１を内設するカバー２１を、ベルトコンベアＶ上を搬送される複数本の棒材ｍに対し、これらの端部を加熱するのに最適の位置（高さ）に容易に調整することができる。尚、係る遠赤外線ヒータｈ１およびカバー２１の昇降操作は、当該ヒータｈ１のメンテナンス時にも活用され得る。
【００１６】
図２の右側で示すように、フロアＦ上にＨ鋼からなる支柱２５が立設され、その上端には、ベルトコンベアＶの上方に水平に延びたＨ鋼からなる梁３０の基部が固定されている。上記支柱２５の上部には、モータ２６が取り付けられ、その回転軸と基端部を結合された送りネジ棒２８が梁３０の下側に沿って配置され、係る送りネジ棒２８の先端部は、軸受２７を介して梁３０に支持されている。
上記梁３０には、送りネジ棒２８とネジ結合する雌ネジ孔（図示せず）を有するスライダ２９が、その上方に軸支した前後一対ずつのローラ３１および内蔵する転動可能な複数のボール（図示せず）を介して、図２中の水平な一点鎖線の矢印で示すように、係る梁３０の長手方向（搬送される棒材ｍの軸方向）に沿ってスライド可能に支持されている。
係るスライダ２９の下側に取り付けた支持材３２のフランジ３３にネジ固定されたボルト３４を介して、遠赤外線ヒータｈ３を内設するカバー２３が、その開口部を下向きして取り付けられている。
【００１７】
更に、図２の右側で示すように、ベルトコンベアＶと平行で且つ予め所定の位置にそれぞれ配設されたフレーム１５，１７には、支持材１６，１８を介して、遠赤外線ヒータｈ４を内設するカバー２４が、それらの開口部を上向きにして個別に取り付けられている。このうち、支柱２５寄りに位置するフレーム１７上の遠赤外線ヒータｈ４およびカバー２４は、比較的長い棒材ｍの端部を加熱するためのものであり、ベルトコンベアＶ，Ｖ間に位置するフレーム１５上の遠赤外線ヒータｈ４およびカバー２４は、比較的短い棒材ｍの端部を加熱するためのものである。係る２個の遠赤外線ヒータｈ４およびカバー２４の真上ごとに、前記遠赤外線ヒータｈ３およびカバー２３を位置させるため、前記スライダ２９がモータ２６および送りネジ棒２８により、梁３０の長手方向に沿ってスライドされる。
【００１８】
尚、前記図２では、２個の遠赤外線ヒータｈ４およびカバー２４を配置したが、これらを３個以上配置しても良い。また、前記モータ２６、梁３０、送りネジ棒２８、および遠赤外線ヒータｈ３を内設するカバー２３などについても、前記同様のエアシリンダＳを用いて、支柱２５に沿って昇降可能としても良い。更に、支柱２５の下部から前記梁３０と同様の桁、送りネジ棒、スライダなどを介して、１個の遠赤外線ヒータｈ４およびカバー２４を、搬送される棒材ｍの軸方向に沿ってスライド可能としても良い。
【００１９】
以下において、前述した棒材端部加熱装置１の作用について、説明する。
図３に示すように、ＳＵＳ４３０やＳＵＳ４３６などの快削性Ｃｒ系ステンレス鋼からなる図示しない素材に熱間圧延Ｓ１を施して、直径が２０〜４０ｍｍの長尺な棒材に成形し、係る長尺な棒材をエメリソーにより切断する切断工程Ｓ２により、長さが約５〜６メートルである複数本の棒材ｍを得た。係る切断時において、各棒材ｍの両端部は、急速に高温加熱されるため、内部の金属組織の靭性が低下する。
そのため、複数本の棒材ｍを直径に応じて２段乃至約１０段程度に段積みし、且つそれらの両端部をほぼ揃えたロットとした状態で、前記棒材端部加熱装置１を用いて、各棒材ｍの両端部を加熱する端部加熱工程Ｓ３を施す。
【００２０】
図４に示すように、長さ約６ｍである複数本の棒材ｍを２段に段積みして、複数組のベルトコンベアＶ上を奥行き方向に沿って搬送する。予め、遠赤外線ヒータｈ３およびカバー２３は、前記モータ２６を駆動し、回転する送りネジ棒２８によって、スライダ２９を棒材ｍの軸方向に沿ってスライドさせることで、前記支柱２５寄りの遠赤外線ヒータｈ４およびカバー２４の真上に位置している。
上記ベルトコンベアＶ上を２段積みで搬送された複数本の棒材ｍの両端部が、図４に示すように、遠赤外線ヒータｈ１，ｈ２間、および遠赤外線ヒータｈ３，ｈ４間に達し、且つこれらの間を通過する間において、棒材ｍの両端部に対して遠赤外線ヒータｈ１〜ｈ４から遠赤外線が照射される。その結果、係る遠赤外線が照射された複数本の棒材ｍの両端部（端面から約１０ｃｍまでの範囲）には、それらの中心部を含む内部の全体に、遠赤外線が急速且つ均一に浸透するため、当該両端部を約２０〜１００℃の温度範囲で均一に加熱することができる。
【００２１】
更に、図５に示すように、長さ約５ｍと比較的短い複数本の棒材ｍを２段に段積みして、複数組のベルトコンベアＶ上を奥行き方向に沿って搬送しつつ、これらの両端部を加熱する場合もある。係る場合には、予め、遠赤外線ヒータｈ３およびカバー２３は、前記モータ２６を駆動させ、回転する送りネジ棒２８によって、スライダ２９を棒材ｍの軸方向に沿ってスライドさせ、図５中の一点鎖線の矢印で示すように、コンベアベルトＶ，Ｖ間における前記フレーム１５上に配置された遠赤外線ヒータｈ４およびカバー２４の真上に移動している。
上記ベルトコンベアＶ上を２段積みで搬送された複数本の棒材ｍの両端部が、図５に示すように、遠赤外線ヒータｈ１，ｈ２間、および遠赤外線ヒータｈ３，ｈ４間を通過する間に、各棒材ｍの両端部に対して遠赤外線ヒータｈ１〜ｈ４から遠赤外線が照射される。その結果、係る遠赤外線が照射された複数本の棒材ｍの両端部にも、それらの内部全体に、遠赤外線が急速且つ均一に浸透するため、当該両端部を前記同様の温度で均一に加熱することができる。
【００２２】
前記図４，図５の端部加熱工程Ｓ３で、両端部を均一に加熱された複数本の棒材ｍは、図３に示すように、図示しない太鼓形ロールおよび鼓形ロール間に順次送られ、曲がりなどを矯正する矯正工程Ｓ４に送られる。係る矯正を受けている間において、各棒材ｍの両端部を少なくとも＋２０℃に保つことで、当該両端部における衝撃値を約２０Ｊ／ｃｍ２以上に保つことができる。尚、棒材ｍの両端部を＋４０℃に保つことで、その衝撃値を約４０Ｊ／ｃｍ２以上に保つことができる。
その結果、矯正工程Ｓ４において、各棒材ｍの両端部に割れが発生したり、内部に割れが形成され且つ内蔵される事態を、ほとんど皆無にすることができる。
従って、快削性Ｃｒ系ステンレス鋼からなる棒材ｍの歩留まりを高められる。しかも、前記端部加熱工程Ｓ３では、前記遠赤外線ヒータｈ１〜ｈ４を用いるため、加熱効率が良好で、操作もし易く、安全性の点においても優れている。
【００２３】
因みに、ＳＵＳ４３０からなり直径２０ｍｍ×長さ５メートルの棒材ｍを複数本用意し、これらを同数ずつ２組に分けて整列し、同じ条件で径方向に沿って搬送した。このうち、一方の組における各棒材ｍの両端部に対し、前記遠赤外線ヒータｈ１〜ｈ４を用いて約４０℃に加熱した後、矯正ロール間に順次通して矯正したが、何れの棒材ｍにも割れは発生していなかった。これに対し、他方の組における各棒材ｍの両端面に対し、従来同様のバーナによって約５００℃に加熱した後、上記と同じ矯正ロール間に同じ条件で通して矯正したが、係る組の数％に割れが発生した。係る割れは、特に冬季において発生する割合が高かった。係る実験によっても、本発明の加熱装置１を用いる効果が裏付けられた。
【００２４】
本発明は、以上において説明した形態に限定されるものでない。
例えば、左右一対ずつの前記遠赤外線ヒータｈ１〜ｈ４は、左側のヒータｈ１，ｈ２と右側のヒータｈ３，ｈ４とを、複数本の棒材ｍの搬送方向に沿って、互いの位置がずれて配置された形態としても良い。
また、前記遠赤外線ヒータｈ１〜ｈ４は、平面視で２本の直線状の形態としたが、例えば、平面視でほぼＵ字形を呈する１本のみからなる形態としても良い。
更に、前記搬送手段には、金属のメッシュベルトを用いることも可能である。
加えて、比較的太径の棒材の両端部を加熱する際には、係る棒材を１本ずつをベルトコンベアＶ上などに整列させた状態で搬送しつつ、前記遠赤外線ヒータｈ１〜ｈ４によって、加熱することも可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の棒材端部加熱装置の概略を示す斜視図。
【図２】上記棒材端部加熱装置における棒材の搬送方向に沿った視角の側面図。
【図３】本発明の対象となる棒材の製造工程を示す流れ図。
【図４】上記棒材端部加熱装置の作用を示す概略図。
【図５】異なる長さの棒材に対する上記棒材端部加熱装置の作用を示す概略図。
【符号の説明】
【００２６】
１……………棒材端部加熱装置
ｍ……………棒材
Ｖ……………ベルトコンベア（搬送手段）
ｈ１〜ｈ４…遠赤外線ヒータ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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