(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
流動層を用いて鋼線に連続熱処理を施す鋼線連続熱処理用流動層装置であって、鋼線の入り側または入り側と出側の双方に砂回収装置を備えた流動層装置において、
前記砂回収装置が前記入り側または入り側と出側の双方から流出落下する砂を受け留めるホッパーと、該ホッパーの下部に設けられた砂搬送管とを有し、該砂搬送管はホッパー下部と連通し、さらに流動層装置内部と連通し、かつ、前記ホッパー下部の開口部が、前記砂搬送管の開口部よりも幅方向の長さが長く形成されて、該ホッパー下部と該砂搬送管とが連通することを特徴とする流動層装置。
【請求項２】
前記砂搬送管がその中に、該管と同軸で配置された羽を有する駆動回転式スクリュー軸を具備する請求項１記載の流動層装置。
【請求項３】
鋼線の入り側孔または入り側と出側の双方の孔とホッパー開口部との間に、滞留する砂をホッパーに取り込む砂崩し装置を有する請求項１または２記載の流動層装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、流動層を用いて鋼線に連続熱処理を施す鋼線連続熱処理用流動層装置に関するものであり、詳しくは該流動層装置の砂回収装置の改良に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
鋼線の恒温変態熱処理では、従来より鉛を用いたパテンティングが行われているが、近年、環境改善の動向から細線については流動層パテンティングが行われるようになってきた。かかる流動層熱処理に使用される砂は、ジルコンおよびアルミナの微粒子が多く用いられている。流動層熱処理は、この微粒子の飛散および熱処理中の流出が作業環境上問題となるほか、ランニングコストに当該流出が大きく影響する。このため、従来の技術では流出した砂を保留タンクに集め、そのタンクから流動層炉に補給する方法が採られていた。
【０００３】
また、複数の鋼線を引き揃えて、パスラインが水平な連続式の流動層装置においては、線材の入り側または入り側と出側の双方において、装置内から飛散した砂が堆積して流動しないため、砂の流動による冷却が適正に行えないという問題がある。ことに、鋼線を加熱炉で９００℃以上に加熱してオーステナイトにし、続いて流動装置で急速冷却してパーライト組織を得る熱処理においては、無視し得ない問題である。これは、加熱炉と流動層装置の接続部分、すなわち流動層装置の入り側前で砂が堆積した状態では、砂は鋼線によって加熱され、その結果、鋼線を９００℃から６００℃前後に急冷することができないためである。このため、パーライト組織を常に安定して得ることができないという問題があり、また接続部での雰囲気を適正に制御できないために脱炭等の現象が起こり、正常な金属組織を得ることができないという問題もあった。
【０００４】
さらに、鋼線の熱処理においては炉内で鋼線に酸化皮膜が生成し、それらの酸化皮膜が脱落して、流動層装置入り側で堆積する砂と結合した場合、固化して、より強固な堆積体を形成し、正常な熱処理ができなくなるという問題もあった。
【０００５】
流動層熱処理の微粒子の飛散および熱処理中の流出を防ぐ方法として、特開平７−２５８７４８号公報に、流動層装置に鋼線の入り側または入り側と出側の双方に砂流出防止管を設け、該防止管に砂をサンドライン以上の高さに入れて押し付けることで砂の流出を防ぐ方法が開示されている。しかしながら、この方法では砂の流出を防ぐことはできても、押さえ付けられた砂は流動しないので、適正な温度で熱処理をすることができないという問題が残る。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
そこで本発明の目的は、上述したような流動媒体の砂の流出を防止し、作業環境の確保を可能とすると共に、流動装置の鋼線の入り側または入り側と出側の双方で流動媒体が堆積することなく流動状態を維持することができる鋼線連続熱処理用流動装置を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するために、本発明の鋼線連続熱処理用流動層装置は、流動層を用いて鋼線に連続熱処理を施す鋼線連続熱処理用流動層装置であって、鋼線の入り側または入り側と出側の双方に砂回収装置を備えた流動層装置において、
前記砂回収装置が前記入り側または入り側と出側の双方から流出落下する砂を受け留めるホッパーと、該ホッパーの下部に設けられた砂搬送管とを有し、該砂搬送管はホッパー下部と連通し、さらに流動層装置内部と連通し、かつ、前記ホッパー下部の開口部が、前記砂搬送管の開口部よりも幅方向の長さが長く形成されて、該ホッパー下部と該砂搬送管とが連通することを特徴とするのである。
【０００８】
また、本発明は、前記砂搬送管がその中に、該管と同軸で配置された羽を有する駆動回転式スクリュー軸を具備する流動層装置である。
【００１０】
また、本発明は、鋼線の入り側孔または入り側と出側の双方の孔とホッパー開口部との間に、滞留する砂をホッパーに取り込む砂崩し装置を有する流動層装置である。
【００１１】
【発明の実施の形態】
図１に、本発明の一実施の形態に係る流動層装置の鋼線の入り側部の略図を示す。なお、鋼線の出側部も同様な構成とすることができる。複数の鋼線６を引き揃えて連続して行う流動層パテンティングにおいて、流動層装置入り側孔４の形状は幅方向で横長の形状であり、鋼線６はパスラインが水平であるため流動層装置内の砂レベルは鋼線６の上に位置する。この結果、流動層装置内の砂５は流動層装置入り側孔４から流出することになる。流出した砂は、異物落下防止板９の下に設けられたホッパー１によって受け留められる。
【００１２】
ホッパー１の開口部１ａの形状は、流動層装置の入り側孔４から流出する砂５の全部を受け留めることができるように、流動層装置入り側孔４の幅と略同じ長さを有するようにすることが好ましい。この場合、ホッパー１の数を複数（図１では２個）設けることにより、流出する砂の全部を受け留めることができるようにすることもできる。ホッパー１に受け留められた砂５は、落下して砂搬送管２まで移動する。ホッパー開口部１ａから砂搬送管２までの断面形状を略逆三角形形状にすることで、１本の砂搬送管２で流動層装置入り側孔４の広い幅から流出する砂を流動層装置内７に回収することができる。
【００１３】
砂搬送管２は、図２および図３に示すように、内部にスクリュー軸２ａを有し、ホッパー１の下部と連通する。このスクリュー軸２ａは、砂搬送管２と同軸で配置され、羽２ｂを有する駆動回転式スクリュー軸である。
【００１４】
砂搬送管２とホッパー１の下部との接続個所は、砂搬送管２が開口してホッパー１より落下する砂５を該砂搬送管２の内部に取り入れることのできる構造となっている。好ましくは、図２に示すように、ホッパー１の下部の開口部を、砂搬送管２の開口部よりも幅方向の長さが長くなるようにして形成し、接続個所から砂５が漏れ出さないようにする。
【００１５】
砂搬送管２の他端は流動層装置内部７まで伸び、ホッパー１を介して取り込んだ砂５を駆動回転式スクリュー軸２ａによって順次搬送し、流動層装置内部７に砂５を回収する。
【００１６】
流動層装置内部７では、砂５を流動浮遊させるために下から圧送気体が送られるため、流動層装置内部７の気圧は外部より高くなっている。そのため、流動層装置内部７から砂搬送管２内部を介して外部に向って砂が逆送するのを防止するために、砂搬送管２内部で気圧の差分の圧力損失を生じるようにすることが好ましい。具体的には、砂搬送管２とスクリュー軸２ａとの間の断面空間を十分小さくすることや、または砂搬送管２の長さを十分に長くすることが挙げられる。このように砂搬送管２を設計することで、ホッパー１から流動層装置内部７に砂５を良好に回収することができる。
【００１７】
また、流動層装置入り側孔４とホッパー開口部１ａとの間に流出する砂５は自然落下によってホッパー１に取り込まれるが、自然落下では十分に取り込めない場合がある。即ち、例えば、図２に示すようにホッパー開口部１ａの幅と砂搬送管２と接続するホッパー下部開口部１ｂの幅とが大きく異なる場合、ホッパー下部開口部１ｂ上方の砂５のみが落下し、その周辺の砂５は落下しない場合がある。そのような場合、滞留する砂５を強制的にホッパー１内のホッパー下部開口部１ｂまで取り込むために、流動層装置入り側孔４とホッパー開口部１ａとの間に砂崩し装置３を設けることができる。砂崩し装置３は、流動層装置入り側孔４の幅方向長さと略同じ長さの砂崩し軸棒３ａの外周に羽３ｂを設け、モーター８により回転駆動させることで連続して砂を崩すことができる。
【００１８】
また、他の好適な砂崩し装置の例として、図４に示すように、ホッパー開口部１ａの中央部上空の砂崩し軸棒３ａには軸外周に羽３ｂが設けられ、軸端部部分には砂中央寄せスクリュー３ｃが設けられたものが挙げられる。かかる砂崩し装置では、ホッパー開口部１ａの端部上空の入り側孔４付近に堆積した砂は、一度ホッパー開口部１ａの中央部分に寄せ集められた後ホッパー１に落下するので、入り側孔４の幅より狭い幅のホッパー開口部１ａのホッパーでも砂を良好に回収することができ、よって小さな設備にすることができるという利点がある。
【００１９】
砂崩し装置３は、流動層装置入り側孔４とホッパー開口部１ａとの間に設けることが好ましく、流動層装置出側孔とホッパーとの間には必ずしも設けなくともよい。これは、入り側の砂が出側の砂に比べ高温で固まった堆積層を形成しやすく、また流動層装置出側においては約９００℃から６００℃に急冷しなければならなく、入り側の堆積固定層は金属組織に影響を与えるが、出側においてはそのようなことがないからである。
【００２０】
流動層装置入り側孔４から流出する砂５が自然落下する下方の全ての場所に砂搬送管２を設けることで、砂崩し装置３を設けることなく砂５を回収することはできるが、上述の砂崩し装置３は流動層装置入り側孔４の広い幅から流出する砂を、断面形状が逆三角形形状のホッパー１を介して、それより狭い幅のホッパー下部開口部１ｂに強制的に落下させることで、効果的に砂５を流動層装置内部７に回収することができる。
【００２１】
【実施例】
実施例に基づきさらに具体的に説明する。
実施例１
パスラインが水平な、図１に示すような連続式の流動層熱処理装置において、入り側孔４および出側孔の幅長さは１６０ｃｍで、夫々の孔から流出する砂の量は入り側で２００Ｌ／ｍｉｎ、出側で１０Ｌ／ｍｉｎであり、砂の温度は入り側で８００℃、出側で３００℃であった。但し、かかる温度は以下で述べる砂回収装置がないときの温度である。
【００２２】
この流動層装置に、該流動層装置出側および入り側に次の仕様の砂回収装置を設けた。まず、ホッパー１は鋼板で作製し、ホッパー開口部１ａは幅が１００ｃｍで、スクリューと接続するホッパー下部開口部１ｂの幅が２０ｃｍである。
【００２３】
砂搬送管２においては、長さが７５ｃｍで直径が５ｃｍの鋼棒のスクリュー軸２ａの外周に、羽２ｂが、螺旋状に巻付け外形９２ｍｍで巻付けられており、これが内径９３ｍｍの砂搬送管２に挿入懸架されている。砂搬送管２はスクリュー軸２ａを回転駆動するためのモーター８を備えている。
【００２４】
スクリュー軸２ａに巻き付けられた螺旋状の羽２ｂのピッチは、ホッパー下部開口部１ｂに位置する部分では３５ｍｍに、開口部１ｂから流動層内部に至る部分では８５ｍｍに設定した。ホッパー下部開口部１ｂに位置するスクリューピッチを密にすることで、流動層内部から砂が逆流するのを防ぐことができた。
【００２５】
実施例２
ここでは、実施例１の砂回収装置付流動層装置に、さらに砂崩し装置を設けた。かかる砂崩し装置３は、図４に示すような形態とし、長さ１６０ｃｍの鋼の棒３ａの外周に、ホッパー開口部１ａの中央部８０ｃｍには鋼の板材３ｂを羽根車状に６枚設け、ホッパー開口部１ａの両端部には砂中央寄せスクリュー３ｃを夫々設け、モーター８によって回転駆動するようにした。この砂崩し装置３は、流動層装置入り側孔４とホッパー開口部１ａとの間に設け、流動層装置出側孔とホッパーの間には設けなかった。
【００２６】
従来例
実施例１において砂回収装置がないものを従来例とした。
評価は、鋼線６の熱処理を行い、作業性として流出した砂を回収するための１日に要する時間、および回収する砂の重量を、夫々流動層装置入り側および出側で測定し、また砂の堆積の有無、および熱処理された線材の品質を比較することにより行った。得られた結果を下記の表１に示す。
【００２７】
【表１】
0004289637.tif 000002
【００２８】
上記表１に示すように、流動層装置を用いて行う鋼線の熱処理において、本発明に係る砂回収装置を設けたことで、従来行ってきた高温下での砂回収作業を低減、省略することができ、また流動層装置入り側において砂が堆積することなく常に流動した状態であった。また、砂の堆積が生じた場合の熱処理において鋼線６が徐冷されるために発生する脱炭層の生成もなく、正常なパーライト組織を得ることができた。
【００２９】
【発明の効果】
以上説明してきたように、本発明の鋼線連続熱処理用流動層装置においては、流動媒体の砂の流出が防止でき、作業環境の確保を可能とすると共に、流動層装置の鋼線の入り側または入り側と出側の双方で流動媒体が堆積することなく流動状態を維持することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態に係る装置の鋼線入り側部の概略図である。
【図２】ホッパーに砂が堆積する様子を示す説明図である。
【図３】本発明の一実施の形態に係る装置の鋼線入り側部の部分断面図である。
【図４】本発明の他の一実施の形態に係る装置の鋼線入り側部の概略図である。
【符号の説明】
１  ホッパー
１ａ  ホッパー開口部
１ｂ  ホッパー下部開口部
２  砂搬送管
２ａ  スクリュー軸
２ｂ  羽
３  砂崩し装置
３ａ  砂崩し棒
３ｂ  羽
３ｃ  砂中央寄せスクリュー
４  流動層装置入り側孔
５  砂
６  鋼線
７  流動層装置内部
８  モーター
９  異物落下防止板
【図１】
0004289637.tif 000003
【図２】
0004289637.tif 000004
【図３】
0004289637.tif 000005
【図４】
0004289637.tif 000006