(57)【要約】【課題】長尺パイプ内を通過する線材の表面に摺動接触によるキズが発生するのを防止し、熱処理の際の線速を上げて生産能力の向上を図ることができるようにする。【解決手段】炉本体１をパイプ２（マッフルパイプ）が貫通する熱処理炉において、パイプ２の入口側上方にホッパー６を設け、ホッパー６からセラミックビーズ７をパイプ２内に落下させ、通過する線材５とパイプ内底壁との間に線材５がパイプ内底壁に直接接触しない程度に送り込んで、パイプ内底壁と線材５との間にセラミックビーズ７を介在させ、セラミックビーズ７が線材５をころがり接触により案内し、線材５と共に移動してパイプ出口側から排出され、セラミックビーズ受け８に回収されるよう構成する。【選択図】　　　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
炉内を貫通して線材を通過させるパイプを備えた熱処理炉において、パイプ内底壁と線材との間に、パイプ内を通過する線材をころがり接触により案内するよう、ころがり接触媒体を介在させることを特徴とする熱処理炉用線材マッフル構造。
【請求項２】
パイプ入口側にホッパーを設け、該ホッパーからパイプ内にころがり接触媒体を供給して線材と共に移動させ、パイプ出口側から排出させることを特徴とする請求項１記載の熱処理炉用線材マッフル構造。
【請求項３】
前記ころがり接触媒体がセラミックビーズであることを特徴とする請求項１または２記載の熱処理炉用線材マッフル構造。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、炉内を貫通して線材を通過させるパイプ（マッフルパイプ）を備えた熱処理炉に関し、特に、金属線材がパイプ内を通過する際のパイプ内底壁との摺動接触による凝着キズの発生を防止するための技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
線材を熱処理する場合、熱処理炉としては所謂マッフル炉を使用し、線材を長尺のパイプ（マッフルパイプ）に通して、隔離状態でパイプ壁からの放射熱により加熱するが、そうした熱処理において、従来のマッフルパイプは、パイプ自体は線材を通過させるだけの構造で、パイプ入口側および出口側に別途ローラー等の線材ガイドを設け、それら線材ガイドで線材を支えて浮かせることにより、パイプ内底壁に接触しないようにしている。
【０００３】
図２は上記従来の熱処理炉において線材がパイプ内を通過する様子を示している。図において、１は熱処理炉（マッフル炉）の炉本体、２はパイプ（マッフルパイプ）を示す。また、３および４は、パイプ入口側および出口側の線材ガイドとしてのガイドローラーである。パイプ２は、熱処理する線材５を通過させるよう炉（炉本体１）内を貫通する。線材５は、パイプ入口側（図２において右側）から一方向（矢印の方向）に挿入され、入口側および出口側のガイドローラー３、４で支持されつつパイプ２内を通過する。そして、炉本体１の内部でパイプ２を介して放射熱により加熱される。
【０００４】
しかし、このようにパイプ２内を通過する線材５を単に入口側および出口側のガイドローラー３、４で支えるだけでは、熱処理炉を長くすると、パイプ２が長くなって、ガイドローラー３、４間の距離が大きくなるため、図２に示すように線材５が垂れて途中でパイプ内底壁に接触するようになって、パイプ内底壁をこすりながら通過することとなり、線材５の表面にキズが発生する。特に、パイプ２がステンレス合金で線材５もステンレス合金の場合、線材５がパイプ内底面をこすりながら通過する場合に摺動接触によって疑着キズが発生し、平線の場合には特に疑着現象が激しくて、実用に耐えない状況を呈する。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
このように線材を熱処理する場合に、従来の技術では、パイプ入口側と出口側の線材ガイドで線材を支持するだけであるため、熱処理炉を長くすると、マッフルパイプが長くなり、入口側と出口側の線材ガイド間の距離が大きくなって、線材が垂れ、パイプ内底壁との摺動接触によって線材表面に凝着キズが発生する。
【０００６】
そこで、パイプ内に線材を浮かせるためのガイドを設けるのが良いと考えられるが、そうしたガイドを線材より固い材質で形成した場合、長いパイプにガイドを多数挿入すると、直ぐに線材表面にキズが発生する。これは、長尺パイプの場合に特有の現象で、線材表面の面圧が限界を超えることによると考えられる。この現象は、表面を充分研磨した硬い材質の各種金属やセラミックにステンレス線材をあてて手動でこすりつけたときに、線材表面に容易にキズが発生するのと条件的には同様で、長尺パイプ内を線材が通過する時にこの条件に到達するものと考えられる。
【０００７】
また、線材より軟らかい材質のガイドをパイプ内に多数挿着した場合、ガイドそのものは軟らかい材質であるので、それによって線材にキズは発生することはないが、パイプ内には線材に付着してスケールや微細な異物が持ち込まれ、それらスケールや微細な異物が軟らかい材質のガイドに食い込んで蓄積され、これが線材にキズを付けることとなる。
【０００８】
このように、長尺パイプ内に線材を浮かせるためのガイドを多数設けると、線材より固い材質のガイドの場合、線材より軟らかい材質のガイドの場合のいずれにしてもキズの発生を避けることは困難であるのが現状である。
【０００９】
そのため、熱処理時間が長くなるステンレス等合金系等の線材の熱処理においては、従来は炉を長くしようとしても、１０ｍ程度が限度で、それより長くはできず、そのため、線材の通過速度（線速）を落として処理時間を調整するしかなく、生産能力を上げることができなかった。
【００１０】
本発明は、こうした問題を解消するためのもので、長尺パイプ内を通過する線材の表面に摺動接触によるキズが発生するのを防止し、熱処理の際の線速を上げて生産能力の向上を図ることができるようにすることを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明は、パイプ内を通過する線材がパイプ内底壁に接触する場合は勿論、ガイドに接触する場合でも、その接触が摺動接触である限りは、いずれにしてもキズの発生を抑えることができないことから、線材をころがり接触の状態でパイプ内を通過させることに着眼し、その具体策並びに効果を見い出すべく研究を行った結果、パイプ内を通過する線材をころがり接触により案内するよう、セラミックスビーズ等のころがり接触媒体をパイプ内底壁と線材との間に介在させることにより、パイプ内を線材が通過する際に、それらセラミックスビーズ等のころがり接触媒体がパイプ内底壁と線材との間でころがって、ころがり接触となり、摺動接触の場合に不可避なキズの発生が見られなくなることを見いだしたものである。
【００１２】
すなわち、本発明は、炉内を貫通して線材を通過させるパイプを備えた熱処理炉において、パイプ内底壁と線材との間にパイプ内を通過する線材をころがり接触により案内するよう、ころがり接触媒体を介在させることを特徴とする熱処理炉用線材マッフル構造に要旨がある。
【００１３】
ここで、パイプ内底壁と線材との間にパイプ内を通過する線材をころがり接触により案内するようころがり接触媒体を介在させる手段は、例えば、パイプ入口側にホッパーを設け、該ホッパーからパイプ内にころがり接触媒体を供給して線材と共に移動させ、パイプ出口側から排出させるものであってよく、また、ころがり接触媒体としては、例えば市販のセラミックビーズが好適である。
【００１４】
このように例えばホッパーからパイプ内にセラミックビーズ等のころがり接触媒体を供給し線材と共に移動させてパイプ出口側から排出させることにより、パイプ内底壁と線材との間にパイプ内を通過する線材をころがり接触により案内するようころがり接触媒体を介在させることができ、それにより、パイプ内を通過する線材が通過する際の摺動接触を極力回避して、線材表面に凝着キズが発生するのを防止することができる。また、特に、セラミックビーズ等のころがり接触媒体を線材と共に移動させてパイプ出口側から排出させる場合、線材に付着して持ち込まれたスケールや異物をころがり接触媒体と共に送ってパイプ出口から排出し、パイプ内に蓄積しないようにできるため、これらスケールや異物によるキズの発生も防止することができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【００１６】
図１は本発明の実施の形態の熱処理炉において線材がパイプ内を通過する様子を示している。この熱処理炉は、炭素鋼やステンレスその他の合金等の丸線と呼ばれる断面円形の線材や、平線と呼ばれるピストンリング用等の断面長矩形の線材を焼入れする焼入れ炉であってよく、また、焼入れ後の線材を焼きもどしする焼きもどし炉であってよく、その他、様々な線材の様々な熱処理に適用するものであってよいものである。
【００１７】
図において、１は熱処理炉（マッフル炉）の炉本体であり、２は炉本体１を貫通し、内部に隔離された空間を形成するパイプ（マッフルパイプ）である。パイプ２の入口側および出口側には線材ガイドとしてのガイドローラー３および４が設けられている。パイプ２は、好ましくはステンレス合金で、熱処理する線材５を通過させるよう炉（炉本体１）内を貫通している。線材５は、パイプ入口側（図１において右側）から一方向（矢印の方向）に挿入され、入口側および出口側のガイドローラー３、４で支持されつつパイプ２内を通過する。そして、炉本体１の内部でパイプ２を介して放射熱により加熱される。
【００１８】
また、この実施の形態の熱処理炉は、パイプ２の入口側上方にホッパー６が設置され、ホッパー６の底部開口がパイプ２の内部に連通している。
【００１９】
このホッパー６に、ころがり接触媒体としての例えば直径２ｍｍ前後のセラミックビーズ７を装填する。そして、線材５をパイプ２に挿入し、入口側および出口側でガイドローラー３、４により支持してパイプ２内を浮かせながら通過させる際に、ホッパー６内のセラミックビーズ７をパイプ２内に落下させ、落差とパイプ２の傾斜によって、セラミックビーズ７をパイプ入口側から出口側まで、線材５とパイプ内底壁との間に、線材５がパイプ内底壁に直接接触しない程度に送り込む。
【００２０】
こうしてホッパー６から送り込まれたセラミックビーズ７は、パイプ２内にあってパイプ内底壁と線材５との間に介在して、通過する線材５をころがり接触により案内しつつ線材５と共に移動して、パイプ出口側から排出され、セラミックビーズ７が線材５と共に移動した後の空いたスペースにホッパー１から順次新たなセラミックビーズ７が送り込まれる。そして、パイプ出口側から排出されたセラミックビーズ７は可搬式のセラミックビーズ受け８に回収され、回収されたセラミックビーズ７は、清掃後再びホッパー６に投入される。
【００２１】
このようにセラミックビーズ７を線材５がパイプ内底壁に直接接触しない程度に線材５とパイプ内底壁との間に送り込むが、セラミックビーズ７が送り込まれる速度は、ホッパー６の開口径とセラミックビーズ７のサイズとの関係、パイプ２および線材５の径、線材５の通過速度（線速）等に依存する。そこで、セラミックビーズ７が適当量送り込まれるようにするため、ホッパー６の開口径およびセラミックビーズ７のサイズを、パイプ２の径、線材５の径、線材５の通過速度（線速）等の仕様に合わせて選定し、線材５がパイプ２内を通過するときに、ポッパー６内の自然落差と線材５の移動により、パイプ２内で線材５がセラミックビーズ７の上をころがり接触しつつ移動して、線材５に凝着キズが生じない程度の適度な充足状態に保たれるようにする。
【００２２】
セラミックビーズ７は、例えばパイプ２の内径が２８ｍｍ、線材５が平線で、断面長矩形の短辺が２〜３ｍｍ、長辺が４〜６ｍｍの場合、直径２ｍｍ前後のものが好適であり、バレル研磨用等に市販されているアルミナ、ジルコニア等のセラミックビーズを転用できる。なお、セラミックビーズ７は別途専用に加工したものであってもよい。また、セラミックビーズ７のサイズは、処理する線材５の種類や寸法等に合わせて適宜変更する。また、ころがり接触媒体は必ずしもセラミックビーズ７でなくてもよく、摩擦係数が低く且つ耐熱性があることが要件で、そうした要件を充たす限り他の玉状硬質材を使用することも可能である。
【００２３】
このように、ホッパー６からパイプ２内にセラミックビーズ７等のころがり接触媒体を供給し線材５と共に移動させてパイプ出口側から排出させ、パイプ内底壁と線材５との間にパイプ２内を通過する線材５をころがり接触により案内するようセラミックビーズ７等のころがり接触媒体を介在させることにより、パイプ２内を線材５が通過する際に、セラミックスビーズ７がパイプ内底壁と線材との間でころがって、ころがり接触となり、摺動接触の場合に不可避なキズの発生が見られなくなる。そして、熱処理炉（炉本体１）の長さを従来よりも長いもの（例えば２０ｍ前後）とした場合でも、長くなったパイプ２の内底壁に線材５が直接接触しないようにでき、線材５が通過する際の摺動接触を極力回避し、線材５の表面に凝着キズが発生するのを防止するようにできる。
【００２４】
また、この実施の形態では、セラミックビーズ７を線材５と共に移動させてパイプ出口側から排出させることにより、線材５に付着して持ち込まれたスケールや異物をセラミックビーズ７と共に送ってパイプ出口から排出し、パイプ２内に蓄積しないようにできる。そのため、パイプ２内にスケールや異物が蓄積されず、スケールや異物によるキズの発生を防止することができる。
【００２５】
なお、上記実施の形態は、パイプ内底壁と線材５との間にパイプ２内を通過する線材５をころがり接触により案内するようセラミックビーズ７を介在させる手段として、パイプ入口側にホッパー６を設け、ホッパー６からパイプ２内にセラミックビーズ７を供給して線材５と共に移動させ、パイプ出口側から排出させるようにしたものであるが、線材５をころがり接触により案内するようセラミックビーズ７等のころがり接触媒体を介在させる手段としては、これに限られるものではなく、例えばパイプ２と平行に戻り通路を形成してループ状にセラミックビーズ７を循環させるなど、他の手段を採用することもできる。
【００２６】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明の熱処理炉用線材マッフル構造によれば、パイプ内底壁と線材との間にパイプ内を通過する線材をころがり接触により案内するようセラミックビーズ等のころがり接触媒体を介在させることにより、熱処理炉のパイプ内を線材が通過する際に、セラミックビーズ等のころがり接触媒体がパイプ内底壁と線材との間でころがって、ころがり接触となり、熱処理炉の長さを従来よりも長いもの（例えば２０ｍ前後）とした場合でも、長いパイプの内底壁に線材が直接接触しないようにできて、線材が通過する際の摺動接触を極力回避でき、線材表面に凝着キズが発生するのを防止できる。そのため、パイプの長尺化が可能となり、熱処理の際の線速を上げて生産能力の向上を図るようにすることができる。また、線材に付着して持ち込まれたスケールや異物をころがり接触媒体と共にパイプ出口から排出することにより、スケールや異物によるキズの発生を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態の熱処理炉における線材マッフル構造の概略図である。
【図２】従来の熱処理炉における線材マッフル構造の概略図である。
【符号の説明】
１　炉本体（熱処理炉）
２　パイプ（マッフルパイプ）
３、４　ガイドローラー（線材ガイド）
５　線材
６　ホッパー
７　セラミックビーズ（ころがり接触媒体）
８　セラミックビーズ受け
【図１】
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【図２】
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