(57)【要約】【課題】金属線材や金属棒材を連続した熱処理する際に、係る金属線材などの表面に疵を生じにくい熱処理装置を提供する。【解決手段】金属線材ｗを中空部７の軸方向に沿って走行させ、且つ外側から加熱されるパイプＰ１と、係るパイプＰ１の中空部７の軸方向に沿って配置され、且つセラミックからなる複数の溝付きロールＲと、を含み、係る複数の溝付きロールＲ，Ｒ間の上方に、上記金属線材ｗの跳ね上がりを防ぐ複数の抑えロールｒが配置されている、熱処理装置１。【選択図】  図２
2008133506.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属線材または金属棒材を中空部の軸方向に沿って走行させ、且つ外側から加熱されるパイプと、
上記パイプの中空部の軸方向に沿って配置され、且つセラミックからなる複数の溝付きロールと、を含む、
ことを特徴とする熱処理装置。
【請求項２】
前記複数の溝付きロール間の上方、または係る溝付きロールごとの上方に、前記金属線材または金属棒材の跳ね上がりを防ぐ複数の抑えロールが配置されている、
ことを特徴とする請求項１に記載の熱処理装置。
【請求項３】
前記複数の溝付きロールおよび前記複数の抑えロールは、前記パイプの中空部の軸方向に沿って装入される一対の支持板の間に回転可能に支持されている、
ことを特徴とする請求項２に記載の熱処理装置。
【請求項４】
前記溝付きロールおよび抑えロールを支持する一対の支持板は、前記パイプの中空部の軸方向に沿って、複数組が装入されると共に、隣接する各組は、連結材を介して連結されている、
ことを特徴とする請求項３に記載の熱処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、金属線材などを例えば光輝焼鈍を施すための熱処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
金属線材の熱処理装置として、加熱炉および冷却装置をストランド式に配置し、これらの内部を貫通するガス供給パイプ内を軸方向に沿って、長尺な金属線材を走行させ、上記加熱炉内では上記パイプの周囲を加熱すると共に、係るパイプ内に還元性ガスおよび不活性ガスを供給するようにした熱処理装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】特開平５−９５９６号公報（第１〜６頁、図１〜３）
【０００４】
ところで、前記特許文献１の熱処理装置において、前記加熱炉内を貫通するガス供給パイプは、金属製であるため、係るパイプ内を走行する金属線材が当該パイプの内面と接触して擦れ、金属線材の表面に疵を生じることがある。係る疵の発生を防ぐため、上記ガス供給パイプ内にセラミックからなる多数の球体を装入・敷設する対策も検討されている。
しかしながら、上記セラミックの球体は、ガス供給パイプの内部で転動して偏在するため、走行する金属線材が上記球体のない上記パイプの内面に接触して、係る金属線材の表面に疵を発生させるおそれがある。このため、熱処理工程での歩留まりを低下させてしまう、という問題があった。
【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、金属線材や金属棒材を連続して熱処理する際に、係る金属線材などの表面に疵を生じにくい熱処理装置を提供する、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、外側から加熱されるパイプ内に、係るパイプ内を走行する金属線材などを、セラミック製の溝付きロールで支持する、ことに着想して成されたものである。
即ち、本発明の熱処理装置（請求項１）は、金属線材または金属棒材を中空部の軸方向に沿って走行させ、且つ外側から加熱されるパイプと、係るパイプの中空部の軸方向に沿って配置され、且つセラミックからなる複数の溝付きロールと、を含む、ことを特徴とする。
【０００７】
これによれば、前記パイプの中空部を軸方向に沿って走行する金属線材などは、前記セラミックからなる複数の溝付きロールごとの周面に接触して支持されつつ、加熱され連続して熱処理される。従って、上記金属線材などの表面に疵が発生しにくくなるため、熱処理工程での歩留まりを高めることが可能となる。
尚、前記パイプは、ステンレス鋼などからなり、本発明の熱処理装置を構成する加熱炉の内部を貫通し且つその両端部を係る加熱炉の側壁に支持されると共に、当該パイプの中空部には、還元性ガスや不活性ガスが供給可能とされている。係るパイプには、断面角形のパイプも含まれる。
また、前記溝付きロールは、例えば、窒化珪素（Ｓｉ３Ｎ４）などの比較的硬質のセラミックからなり、例えば、ほぼＶ字形または円弧形状の溝を周面に沿って有する。
更に、本発明の熱処理炉は、少なくとも前記パイプを内部に貫通させる加熱炉を含み、光輝焼鈍などの焼鈍、焼入れ、焼き戻しなどの熱処理を、金属線材などに対して連続して施すものである。
【０００８】
また、本発明には、前記複数の溝付きロール間の上方、または係る溝付きロールごとの上方に、前記金属線材または金属棒材の跳ね上がりを防ぐ複数の抑えロールが配置されている、熱処理装置（請求項２）も含まれる。
これによれば、前記パイプの中空部を走行する金属線材などは、前記セラミックからなる複数の溝付きロールごとに接触および支持されると共に、走行時に上方に跳ね上がろうとしても、上記複数の抑えロールによって、溝付きロール側に押し返される。従って、上記金属線材などは、溝付きロールに支持され且つ抑えロールによって上方から走行位置を規制されるため、前記パイプ内で所要の加熱による熱処理を確実に施すことができる。
尚、前記抑えロールは、例えば、Ａｌ２Ｏ３などのセラミック製が望ましく、その形態には平ロールの他、緩い円弧形の周面を有する溝付きロールも含まれる。
【０００９】
更に、本発明には、前記複数の溝付きロールおよび前記複数の抑えロールは、前記パイプの中空部の軸方向に沿って装入される一対の支持板の間に回転可能に支持されている、熱処理装置（請求項３）も含まれる。
これによれば、複数の溝付きロールおよび前記複数の抑えロールは、一対の支持板の間に回転可能に支持され、前記パイプの中空部の軸方向に沿って装入するだけで、係るパイプ内の全長に沿ってセットすることができる。従って、金属線材などの表面を疵付けずに確実に連続して熱処理できると共に、多数の上記各ロールのセットも容易に行うことが可能となる。尚、複数の溝付きロールのみを、上記一対の支持板の間に回転可能に支持する形態としても良い。
【００１０】
加えて、本発明には、前記溝付きロールおよび抑えロールを支持する一対の支持板は、前記パイプの中空部の軸方向に沿って、複数組が装入されると共に、隣接する各組は、連結材を介して連結されている、熱処理装置（請求項４）も含まれる。
これによれば、前記パイプの長さに応じて、複数の溝付きロールおよび前記複数の抑えロールを回転可能に支持する一対の支持板からなる組を、連結材を介して複数組連結することで、上記パイプの中空部の全長に過不足なく、多数の上記各ロールをセットすることができる。また、例えば、一部の溝付きロールが磨耗などにより取り替える場合にも、係るロールを含む組のみを取り出し、新たな組と取り替えることで、メンテナンスも容易に行うことが可能となる。
尚、複数の溝付きロールのみを回転可能に支持した前記一対の支持板の組を複数組形成し、これらを連結材を介して連結した形態としても良い。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
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、本発明の熱処理炉１を示す概略図である。
熱処理炉１は、図１に示すように、横長で全体が箱形状の加熱炉２、および、その下流側（図示で右側）に隣接する冷却槽３を備えている。加熱炉２の内部には、図１の前後方向に沿って複数のパイプＰ１が平行して貫通し、これらの下方には、図示しないバーナーなどの加熱手段が配置されている。また、上記冷却槽３の内部には、冷却水などの冷媒が循環して供給可能とされている。
上記加熱炉２は、例えば、７００℃〜１１５０℃の範囲で、パイプＰ１内を走行する金属線材ｗを加熱して、光輝焼鈍などの熱処理を施す。
上記パイプＰ１は、例えば、ＳＵＳ３１０などのステンレス鋼からなり、冷却槽３の内部にも貫通し、係るパイプＰ１内に水素などの還元性ガスや窒素などの不活性ガスを供給するための垂直のガス供給パイプ４と連通している。
【００１２】
尚、前記パイプＰ１における加熱炉２の上流側の開口部、および冷却槽３の下流側の開口部には、前記各ガスの漏れを抑制し、且つ外気の流入を防ぐウェス（図示せず）などのシール材が挿入されている。
図１の左側に示すように、ターンテーブル６上にコイルｃ１形に巻き付けられた金属線材ｗは、数〜数１０ｍ／分の速度の送り速度で順次巻き返されつつ送給され、上下３個の矯正ロール５を経る際に巻き癖を除去された後、パイプＰ１の上流側から加熱炉２内に走行される。加熱炉２内でパイプＰ１内を走行する際に、順次加熱され連続して熱処理された金属線材ｗは、冷却槽３内を通過する際に冷却された後、図１の右側に示すように、ターンテーブル６上にコイルｃ２形にして巻き付けられる。
尚、金属線材ｗは、例えば、線径が約１〜３ｍｍの快削性ステンレス鋼である。
【００１３】
図２は、図１中の一点鎖線部分Ｘの拡大断面図、図３は、図２中のＹ−Ｙ線の矢視に沿った更なる拡大断面図である。
図２，図３に示すように、断面が円形のパイプＰ１の中空部７の軸方向に沿って、複数の溝付きロールＲと、複数の抑えロールｒとが交互に配置されている。
上記溝付きロールＲは、例えば、窒化珪素（Ｓｉ３Ｎ４）などの比較的硬質のセラミックからなり、全体がほぼ鼓形を呈し、周面に沿ってほぼＶ字形の溝ｇを有している。また、抑えロールｒは、例えば、Ａｌ２Ｏ３などのセラミックからなる平ロールである。
【００１４】
複数の溝付きロールＲは、図２，図３，および図４の分解斜視図で示すように、一対の細長い支持板８，８の間に回転可能に支持（軸支）されている。即ち、溝付きロールＲの中心部を貫通する金属製の回転軸ｓは、図示しないワッシャを介して、支持板８ごとに明けた軸受け孔に両端を軸支されている。尚、隣接する溝付きロールＲ，Ｒ間のピッチは、約１００〜２００ｍｍである。
また、抑えロールｒの中心部を貫通する金属製の回転軸ｓは、溝付きロールＲ，Ｒ間の上方で、支持板８ごとに明けた軸受け孔に両端を軸支されている。
【００１５】
図３に示すように、一対の支持板８，８の底面は、パイプＰ１の中空部７の最低部７ａよりも上方で、係る中空部７の内面に線接触で支持されている。このため、各溝付きロールＲにおける両側の円盤部分の最低部は、支持板８の底面とほぼ同じ高さである。一方、抑えロールｒの周面の最低部は、予想される金属線材ｗの跳ね上がり高さよりも、低くなる位置になるように設定されている。
尚、一対の支持板８における長手方向の端面の各コーナーには、図２，図４に示すように、面取りを設けているが、これに替えてアールを設けても良い。係る面取りやアールを設けることで、後述するように、支持板８をパイプＰ１の中空部７内に装入する際に、係る中空部７の内面を損傷する事態を防止することができる。
【００１６】
図２，図４に示すように、複数の溝付きロールＲおよび複数の抑えロールｒは、左右一対の支持板８，８の間に回転可能に軸支された複数の組（ユニット）Ｕ１，Ｕ２，…Ｕｎごとに配置されている。隣接する組Ｕ１，Ｕ２間は、隣接する支持板８，８間の外側に配置した連結材ｊを介して連結されている。即ち、図４に示すように、支持板８の両端に設けたネジ孔ｈ１と、連結材ｊの両端に設けた通し孔ｈ２とを連通して、外側から図示しないボルトを、上記通し孔ｈ２を介してネジ孔ｈ１に挿入してネジ結合する。これによって、複数の組Ｕ１，Ｕ２，…Ｕｎを長手方向に沿って連結することができる。係る連結すべき組Ｕｎは、前記加熱炉２内や冷却槽３内に位置するパイプＰ１の長さに応じて選定される。
尚、連結材ｊにネジ孔ｈ１を設け、且つ支持板８に通し孔ｈ２を設けると共に、隣接する支持板８，８間の内面側に連結材ｊを配置し且つボルト止めしても良い。
また、複数の溝付きロールＲと複数の抑えロールｒとを軸支する前記複数の組Ｕ１，Ｕ２，…Ｕｎは、冷却槽３内を貫通するパイプＰ１内にも配置しても良い。
【００１７】
以上のような熱処理装置１は、次のように使用される。
予め、前記加熱炉２内および冷却槽３内を貫通するパイプＰ１の中空部７には、ガス供給管４から水素または窒素ガスが供給されている。
図１に示すように、前記コイルｃ１から巻き返された金属線材ｗは、矯正ロール５によって巻き癖を除去されてから、加熱炉２内のパイプＰ１の中空部７の軸方向に沿って数１０ｍ／分の送り速度で走行し、所要の温度帯に加熱され、光輝焼鈍などの熱処理を連続して施された後、冷却槽３で冷却され、前記コイルｃ２に巻き取られる。
この間において、上記加熱炉２内におけるパイプＰ１の中空部７に挿入された金属線材ｗは、複数の溝付きロールＲ，Ｒの溝ｇごとに接触しつつ下側から支持されて走行する。この際、溝付きロールＲは、窒化珪素（Ｓｉ３Ｎ４）のような硬質のセラミックからなり、走行する金属線材ｗと共に回転するため、係る金属線材ｗの表面を疵付けない。
【００１８】
更に、前記金属線材ｗが走行中に波打ち、その一部が上方に跳ね上がろうとしても、複数の抑えロールｒ，ｒによって、係る部分が上方から抑えられる。この際、抑えロールｒは、Ａｌ２Ｏ３のようなセラミックからなるため、接触した金属線材ｗの表面を疵付けない。
この結果、パイプＰ１の中空部７の軸方向に沿って走行する金属線材ｗは、複数の溝付きロールＲ，Ｒの溝ｇ上に沿って送られつつ、所要の熱処理を連続して施される。更に、冷却槽３内のパイプＰ１の中空部７においても、金属線材ｗは、複数の溝付きロールＲ，Ｒの溝ｇ上に沿って走行しつつ、ほぼ常温付近まで冷却される。この際にも、金属線材ｗの表面には、前記同様にして疵が発生しない。
【００１９】
以上のように、本発明の前記熱処理装置１を用いることで、金属線材ｗを疵付けることなく、確実に熱処理を連続して施すことができるため、係る熱処理工程での歩留まりを高められる。しかも、前記溝付きロールＲや抑えロールｒは、前記組（ユニット）Ｕｎごとに組み込まれているため、所要数の組ＵｎをパイプＰ１の中空部７に装入するだけで容易にセットできると共に、一部の溝付きロールＲや抑えロールｒが磨耗や劣化した場合にも、取り替えなどのメンテナンスを容易に行うことが可能となる。
【００２０】
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はない。
例えば、図５に示すように、一対の支持板８，８間に複数の溝付きロールＲおよび複数の抑えロールｒを軸支し、連結材ｊを介して長手方向に連結した複数の組Ｕｎを、角形のパイプＰ２における断面ほぼ正方形の中空部９に装入し、係るパイプＰ２を、前記加熱炉２内および冷却槽３内に貫通させても良い。この際、溝付きロールＲの両側に位置する円盤部分の最低部は、支持板８の底面よりも高く設定されているため、中空部９の底面９ａと接触しない。
また、前記溝付きロールＲは、窒化アルミニウム、ムライト、あるいはアルミナなどのセラミックによって製作しても良い。
更に、溝付きロールＲの前記溝ｇは、１個のロールＲの周面に複数併設された形態としても良い。
【００２１】
また、前記抑えロールｒは、窒化珪素、窒化アルミニウム、またはムライトなどのセラミック、ポリカーボーネートなどの硬質樹脂、あるいは、前記金属線材ｗや金属棒材の硬度よりもやや低い硬度の金属から製作しても良い。
更に、前記抑えロールｒは、溝付きロールＲごとの上方に配置しても良い。
加えて、例えば、線径が３ｍｍ超の比較的太径の金属線材や、これよりも直径が大きい金属棒材についても、本発明の熱処理装置（１）を適用することができる。この際には、前記複数の溝付きロールＲのみを軸支した複数対の支持板の組からなる前記複数の組Ｕｎを用いることも可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明による一形態の熱処理装置を示す概略図。
【図２】図１中のパイプにおける一点鎖線部分Ｘの拡大断面図。
【図３】図２中のＹ−Ｙ線の矢視に沿った更なる拡大断面図。
【図４】上記熱処理装置に用いる複数の組を含む分解斜視図。
【図５】異なる形態のパイプに適用した本発明の要部を示す断面図。
【符号の説明】
【００２３】
１……………………熱処理装置
７，９………………中空部
８……………………支持板
Ｐ１，Ｐ２…………パイプ
Ｒ……………………溝付きロール
ｒ……………………抑えロール
ｊ……………………連結材
ｗ……………………金属線材
Ｕ１，Ｕ２，Ｕｎ…組
【図１】
2008133506.tif 000003
【図２】
2008133506.tif 000004
【図３】
2008133506.tif 000005
【図４】
2008133506.tif 000006
【図５】
2008133506.tif 000007