金属線材の熱処理装置
【課題】 本発明の目的は、少ない工数で金属線材とパイプの直接接触を抑制でき、金属線材の表面疵を防止できる金属線材の熱処理装置を提供すること。
【解決手段】 本発明は、非酸化性雰囲気に保持されたパイプが並列に複数本横設された加熱炉を有し、前記パイプ内に金属線材を通線して前記金属線材を熱処理する金属線材の熱処理装置において、前記パイプの内面に沿って炭素からなる筒が内装されている金属線材の熱処理装置である。また、前記加熱炉の通線方向の下流側に前記金属線材の通るパイプが並列に複数本横設され、前記パイプの内面に沿って炭素からなる筒が内装された冷却装置を具備することが好ましい。
【解決手段】 本発明は、非酸化性雰囲気に保持されたパイプが並列に複数本横設された加熱炉を有し、前記パイプ内に金属線材を通線して前記金属線材を熱処理する金属線材の熱処理装置において、前記パイプの内面に沿って炭素からなる筒が内装されている金属線材の熱処理装置である。また、前記加熱炉の通線方向の下流側に前記金属線材の通るパイプが並列に複数本横設され、前記パイプの内面に沿って炭素からなる筒が内装された冷却装置を具備することが好ましい。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、長尺の金属線材を走行させて連続熱処理する金属線材の熱処理装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、例えばステンレスでなる長尺の金属線材に所定の性質を得るために行なう、焼鈍しや焼入れおよび焼戻し等の熱処理は、熱処理炉内にパイプを横設し、該パイプ内を水素ガスや窒素ガスなどの非酸化雰囲気に保持して、長尺の金属線材をパイプ内の長手方向に走行させることにより連続熱処理する方法が一般的に用いられている。
この連続熱処理の方法では、前工程の引抜き工程で金属線材表面に塗布されるステアリン酸ナトリウム等を主成分とする伸線潤滑剤の一部がパイプ内に持ち込まれて溶融分解し、パイプと反応して有害な硬い炭化物を形成し、パイプ内面に強固に付着することがある。この硬い付着物とパイプ内を走行する金属線材とが直接接触し、金属線材の表面にスリ疵が発生する場合があった。
【０００３】
このような金属線材の表面疵を防止するために、熱処理炉内のパイプ内面の所定周長に亘って耐熱クロスで覆いながら金属線材を走行させて連続熱処理する方法が提案されている（特許文献１）。特許文献１では、熱処理の前段階で金属線材の表面を洗浄する洗浄装置を用いることで伸線潤滑剤を除去し、さらに熱処理炉内のパイプ内面を、ＳｉＯ２系セラミックファイバーを主材とした耐熱クロスで所定周長覆うことで、パイプ内周面と金属線材とが直接接触することを抑制し、金属線材への表面疵を防止する点では優れたものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−５０６４５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、本発明者の検討によると、特許文献１に開示される長尺の金属線材をパイプ内で熱処理するために耐熱クロスを内装する方法では、耐熱クロスが柔らかく腰が弱いと、耐熱クロス単体ではパイプ内面に沿って内装することができないことを確認した。
また、耐熱クロスをパイプ内面に沿って内装する方法としては、特許文献１に開示されているように、耐熱クロスの端部に引取りワイヤを巻きつけて、引取りワイヤをパイプ内に通し、軸方向に引張りながら内装する方法もあるが、内装に多くの工数が掛かってしまい、生産性を阻害してしまう。
【０００６】
また、耐熱クロスは、何本もの金属線材を連続して走行させることで、その摺動により破れてしまう場合があるため、定期的な交換が必要となる。耐熱クロスの破れる頻度は、金属線材の形状や寸法、あるいは金属線材自体が持つ癖の強さによって異なるため、交換時期を見極めるのが難しい。交換時期を誤ると、耐熱クロスが破れてしまい、金属線材に表面疵を発生させるだけでなく、破れた耐熱クロスがパイプ内に残り、パイプを詰まらせる問題が発生する場合がある。
【０００７】
本発明の目的は、少ない工数で金属線材とパイプとの直接接触を抑制でき、表面疵の問題を解決することのできる金属線材の熱処理装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明者は、金属線材とパイプとの直接接触による金属線材の表面疵の問題を検討し、炭素からなる筒をパイプに内装する構成を採用することで、保護用の筒の内装工数を大幅に削減し、表面疵が抑制できることを見出し本発明に到達した。
【０００９】
すなわち本発明は、非酸化性雰囲気に保持されたパイプが並列に複数本横設された加熱炉を有し、前記パイプ内に金属線材を通線して前記金属線材を熱処理する金属線材の熱処理装置において、前記パイプの内面に沿って炭素からなる筒が内装されている金属線材の熱処理装置である。
また、本発明の熱処理装置は、前記加熱炉の通線方向の下流側に前記金属線材の通るパイプが並列に複数本横設され、前記パイプの内面に沿って炭素からなる筒が内装された冷却装置を具備することが好ましい。
また、本発明で適用する前記炭素からなる筒は、該筒の側面の全長にわたってスリットを形成することが好ましい。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、少ない工数で金属線材の表面疵の問題を解決でき、生産効率を向上させることができるため、金属線材の量産化にとって欠くことのできない技術となる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の熱処理装置の一例を示す模式図である。
【図２】本発明の熱処理装置の別の例を示す模式図である。
【図３】本発明の熱処理装置に備えられる筒の一例を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
本発明の重要な特徴は、金属線材の連続熱処理装置において、加熱炉および冷却炉のパイプ内面に沿って炭素からなる筒を内装する構成を採用したことにある。上述したように、金属線材とパイプとの直接接触防止に耐熱クロスなどの柔らかい布状のものを使用すると、耐熱クロス単体ではパイプ内面に沿って上手く内装することができない。そこで、耐熱クロスに引取りワイヤ等を巻きつけてパイプ内に通し、軸方向に引張りながら内装する方法もあるが、内装に多くの工数が掛かってしまい生産性を阻害してしまう。
以下、本発明の金属線材の熱処理装置について、図面を用いて詳細に説明する。
【００１３】
本発明の金属線材の熱処理装置の一例を模式図で図１に示す。
図１において、複数本のコイル（図示せず）に巻かれた金属線材１は、それぞれそのコイルから連続的に引き出されて、パイプが並列に複数本横設（図示せず）してある加熱炉２を通って冷却され、所定の特性を得るための熱処理をされた後に再びコイルに巻き取られる。本発明の金属線材の熱処理装置は、複数本の金属線材を並列で同時に熱処理することにより、生産性を大幅に向上することができる。
また、本発明の金属線材の熱処理装置は、図１に示すように、加熱炉２の通線方向の下流側に前記金属線材の通るパイプ４が並列に複数本横設（図示せず）され、パイプ４の内面に沿って炭素からなる筒５が内装された冷却装置３を具備することが好ましい。これにより、加熱した金属線材１を短時間で冷却でき、熱処理装置全長の短縮化が可能となる。また、焼入れ処理を行う際の急冷装置として用い、金属線材１に所望の特性を付与したりすることができる。ここで、冷却装置３は、例えば冷媒でパイプ４外周を冷却して、炭素からなる筒５を介して間接的に金属線材１を冷却するような装置が適用できる。
【００１４】
本発明の金属線材の熱処理装置は、加熱炉２と冷却装置３内部の金属線材１が走行するパイプ４内部には、パイプ４の内面に沿って炭素からなる筒５が内装されており、筒５内は非酸化性雰囲気に保持される。これにより、本発明は、パイプ４内周面と金属線材１とが直接接触することを抑制し、金属線材１への表面疵が防止できる。特に、伸線等の前工程での加工を経た金属線材１に巻き癖や曲りがある場合には、金属線材１がパイプ４の内周上面と接触する場合がある。このような場合でも、本発明であれば、パイプ４内周面を筒５で覆うことで、パイプ４内周面と金属線材１とが直接接触することを抑制でき、金属線材１の表面疵を確実に防止できる。
【００１５】
本発明でいう炭素からなる筒５とは、例えば炭素粉末を加圧焼結や押出しにより筒状に成形したものや、炭素繊維を筒状に撚って成形したものを用いることができ、製造性、再生のしやすさやコスト面からいうと、粉末焼結品か押出し成形品を用いることが好ましい。
また、本発明では、高い熱伝導率を有する炭素からなる筒５を用いることにより、パイプ４内の全周を筒で覆っても、例えば耐熱クロスで全周を覆う場合に比べて、パイプ４から金属線材１への輻射伝熱を阻害することなく、金属線材１を均一に加熱することができ、金属線材１に所望の特性を付与することができる。
また、炭素からなる筒５を用いることにより、引抜き工程等で金属線材１表面に塗布されたステアリン酸ナトリウム等を主成分とする伸線潤滑剤の一部がパイプ内に持ち込まれてその一部が溶融分解しても、伸線潤滑剤の炭素と筒５の炭素との反応が生じるのみで、金属線材１に表面疵を形成させるような有害な硬い炭化物を形成することが抑制される。
【００１６】
本発明で適用する炭素からなる筒５は、図１に示すように、加熱炉２から冷却装置３へ１本の連続した長尺の筒５とすることで、引取りワイヤ等をパイプ４内に通すことなく、パイプ４の内面に沿って炭素からなる筒５をスムーズに少ない工数で挿入することができる。また、炭素からなる筒５は、比較的安価に製造できるので、一体で交換すれば、手間のかかるパイプ４内の定期的な清掃などのメンテナンスも省略することができる。
また、図２に示すように、炭素からなる筒５を所定長さに短く分けてパイプ４内に挿入することがより好ましく、これにより炭素からなる筒５の破損を伴わないハンドリング性の向上やパイプ４内への挿入がしやすくなるといった、作業性が格段に向上する。
また、新品の所定長さの炭素からなる筒５を、加熱炉２の入口側または出口側から押し込むことで、使用された炭素からなる筒５が逆側の口から出てくようにすると、炭素からなる筒５を容易に交換できる。
【００１７】
本発明で適用できる炭素からなる筒５の形状の一例を図３に示す。図３（Ａ）は、炭素からなる筒５の正面図であり、図３（Ｂ）は、その側面図である。図３に示すように、炭素からなる筒５の円周面の軸方向に全長にわたってスリット６を形成することが好ましい。これにより、パイプ内に金属線材が通線されている状態でも、スリット６から金属線材を通し、パイプ内に筒５を通すことができるため、円周方向が閉鎖されている筒よりもさらに作業性がよく、生産性を大幅に向上させることができる。尚、筒５に形成するスリット６は、金属線材がパイプと直接接触しないために、金属線材の直径＋１ｍｍ程度の幅で形成することが好ましい。
【符号の説明】
【００１８】
１．金属線材、２．加熱炉、３．冷却装置、４．パイプ、５．筒、６．スリット
【技術分野】
【０００１】
本発明は、長尺の金属線材を走行させて連続熱処理する金属線材の熱処理装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、例えばステンレスでなる長尺の金属線材に所定の性質を得るために行なう、焼鈍しや焼入れおよび焼戻し等の熱処理は、熱処理炉内にパイプを横設し、該パイプ内を水素ガスや窒素ガスなどの非酸化雰囲気に保持して、長尺の金属線材をパイプ内の長手方向に走行させることにより連続熱処理する方法が一般的に用いられている。
この連続熱処理の方法では、前工程の引抜き工程で金属線材表面に塗布されるステアリン酸ナトリウム等を主成分とする伸線潤滑剤の一部がパイプ内に持ち込まれて溶融分解し、パイプと反応して有害な硬い炭化物を形成し、パイプ内面に強固に付着することがある。この硬い付着物とパイプ内を走行する金属線材とが直接接触し、金属線材の表面にスリ疵が発生する場合があった。
【０００３】
このような金属線材の表面疵を防止するために、熱処理炉内のパイプ内面の所定周長に亘って耐熱クロスで覆いながら金属線材を走行させて連続熱処理する方法が提案されている（特許文献１）。特許文献１では、熱処理の前段階で金属線材の表面を洗浄する洗浄装置を用いることで伸線潤滑剤を除去し、さらに熱処理炉内のパイプ内面を、ＳｉＯ２系セラミックファイバーを主材とした耐熱クロスで所定周長覆うことで、パイプ内周面と金属線材とが直接接触することを抑制し、金属線材への表面疵を防止する点では優れたものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−５０６４５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、本発明者の検討によると、特許文献１に開示される長尺の金属線材をパイプ内で熱処理するために耐熱クロスを内装する方法では、耐熱クロスが柔らかく腰が弱いと、耐熱クロス単体ではパイプ内面に沿って内装することができないことを確認した。
また、耐熱クロスをパイプ内面に沿って内装する方法としては、特許文献１に開示されているように、耐熱クロスの端部に引取りワイヤを巻きつけて、引取りワイヤをパイプ内に通し、軸方向に引張りながら内装する方法もあるが、内装に多くの工数が掛かってしまい、生産性を阻害してしまう。
【０００６】
また、耐熱クロスは、何本もの金属線材を連続して走行させることで、その摺動により破れてしまう場合があるため、定期的な交換が必要となる。耐熱クロスの破れる頻度は、金属線材の形状や寸法、あるいは金属線材自体が持つ癖の強さによって異なるため、交換時期を見極めるのが難しい。交換時期を誤ると、耐熱クロスが破れてしまい、金属線材に表面疵を発生させるだけでなく、破れた耐熱クロスがパイプ内に残り、パイプを詰まらせる問題が発生する場合がある。
【０００７】
本発明の目的は、少ない工数で金属線材とパイプとの直接接触を抑制でき、表面疵の問題を解決することのできる金属線材の熱処理装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明者は、金属線材とパイプとの直接接触による金属線材の表面疵の問題を検討し、炭素からなる筒をパイプに内装する構成を採用することで、保護用の筒の内装工数を大幅に削減し、表面疵が抑制できることを見出し本発明に到達した。
【０００９】
すなわち本発明は、非酸化性雰囲気に保持されたパイプが並列に複数本横設された加熱炉を有し、前記パイプ内に金属線材を通線して前記金属線材を熱処理する金属線材の熱処理装置において、前記パイプの内面に沿って炭素からなる筒が内装されている金属線材の熱処理装置である。
また、本発明の熱処理装置は、前記加熱炉の通線方向の下流側に前記金属線材の通るパイプが並列に複数本横設され、前記パイプの内面に沿って炭素からなる筒が内装された冷却装置を具備することが好ましい。
また、本発明で適用する前記炭素からなる筒は、該筒の側面の全長にわたってスリットを形成することが好ましい。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、少ない工数で金属線材の表面疵の問題を解決でき、生産効率を向上させることができるため、金属線材の量産化にとって欠くことのできない技術となる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の熱処理装置の一例を示す模式図である。
【図２】本発明の熱処理装置の別の例を示す模式図である。
【図３】本発明の熱処理装置に備えられる筒の一例を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
本発明の重要な特徴は、金属線材の連続熱処理装置において、加熱炉および冷却炉のパイプ内面に沿って炭素からなる筒を内装する構成を採用したことにある。上述したように、金属線材とパイプとの直接接触防止に耐熱クロスなどの柔らかい布状のものを使用すると、耐熱クロス単体ではパイプ内面に沿って上手く内装することができない。そこで、耐熱クロスに引取りワイヤ等を巻きつけてパイプ内に通し、軸方向に引張りながら内装する方法もあるが、内装に多くの工数が掛かってしまい生産性を阻害してしまう。
以下、本発明の金属線材の熱処理装置について、図面を用いて詳細に説明する。
【００１３】
本発明の金属線材の熱処理装置の一例を模式図で図１に示す。
図１において、複数本のコイル（図示せず）に巻かれた金属線材１は、それぞれそのコイルから連続的に引き出されて、パイプが並列に複数本横設（図示せず）してある加熱炉２を通って冷却され、所定の特性を得るための熱処理をされた後に再びコイルに巻き取られる。本発明の金属線材の熱処理装置は、複数本の金属線材を並列で同時に熱処理することにより、生産性を大幅に向上することができる。
また、本発明の金属線材の熱処理装置は、図１に示すように、加熱炉２の通線方向の下流側に前記金属線材の通るパイプ４が並列に複数本横設（図示せず）され、パイプ４の内面に沿って炭素からなる筒５が内装された冷却装置３を具備することが好ましい。これにより、加熱した金属線材１を短時間で冷却でき、熱処理装置全長の短縮化が可能となる。また、焼入れ処理を行う際の急冷装置として用い、金属線材１に所望の特性を付与したりすることができる。ここで、冷却装置３は、例えば冷媒でパイプ４外周を冷却して、炭素からなる筒５を介して間接的に金属線材１を冷却するような装置が適用できる。
【００１４】
本発明の金属線材の熱処理装置は、加熱炉２と冷却装置３内部の金属線材１が走行するパイプ４内部には、パイプ４の内面に沿って炭素からなる筒５が内装されており、筒５内は非酸化性雰囲気に保持される。これにより、本発明は、パイプ４内周面と金属線材１とが直接接触することを抑制し、金属線材１への表面疵が防止できる。特に、伸線等の前工程での加工を経た金属線材１に巻き癖や曲りがある場合には、金属線材１がパイプ４の内周上面と接触する場合がある。このような場合でも、本発明であれば、パイプ４内周面を筒５で覆うことで、パイプ４内周面と金属線材１とが直接接触することを抑制でき、金属線材１の表面疵を確実に防止できる。
【００１５】
本発明でいう炭素からなる筒５とは、例えば炭素粉末を加圧焼結や押出しにより筒状に成形したものや、炭素繊維を筒状に撚って成形したものを用いることができ、製造性、再生のしやすさやコスト面からいうと、粉末焼結品か押出し成形品を用いることが好ましい。
また、本発明では、高い熱伝導率を有する炭素からなる筒５を用いることにより、パイプ４内の全周を筒で覆っても、例えば耐熱クロスで全周を覆う場合に比べて、パイプ４から金属線材１への輻射伝熱を阻害することなく、金属線材１を均一に加熱することができ、金属線材１に所望の特性を付与することができる。
また、炭素からなる筒５を用いることにより、引抜き工程等で金属線材１表面に塗布されたステアリン酸ナトリウム等を主成分とする伸線潤滑剤の一部がパイプ内に持ち込まれてその一部が溶融分解しても、伸線潤滑剤の炭素と筒５の炭素との反応が生じるのみで、金属線材１に表面疵を形成させるような有害な硬い炭化物を形成することが抑制される。
【００１６】
本発明で適用する炭素からなる筒５は、図１に示すように、加熱炉２から冷却装置３へ１本の連続した長尺の筒５とすることで、引取りワイヤ等をパイプ４内に通すことなく、パイプ４の内面に沿って炭素からなる筒５をスムーズに少ない工数で挿入することができる。また、炭素からなる筒５は、比較的安価に製造できるので、一体で交換すれば、手間のかかるパイプ４内の定期的な清掃などのメンテナンスも省略することができる。
また、図２に示すように、炭素からなる筒５を所定長さに短く分けてパイプ４内に挿入することがより好ましく、これにより炭素からなる筒５の破損を伴わないハンドリング性の向上やパイプ４内への挿入がしやすくなるといった、作業性が格段に向上する。
また、新品の所定長さの炭素からなる筒５を、加熱炉２の入口側または出口側から押し込むことで、使用された炭素からなる筒５が逆側の口から出てくようにすると、炭素からなる筒５を容易に交換できる。
【００１７】
本発明で適用できる炭素からなる筒５の形状の一例を図３に示す。図３（Ａ）は、炭素からなる筒５の正面図であり、図３（Ｂ）は、その側面図である。図３に示すように、炭素からなる筒５の円周面の軸方向に全長にわたってスリット６を形成することが好ましい。これにより、パイプ内に金属線材が通線されている状態でも、スリット６から金属線材を通し、パイプ内に筒５を通すことができるため、円周方向が閉鎖されている筒よりもさらに作業性がよく、生産性を大幅に向上させることができる。尚、筒５に形成するスリット６は、金属線材がパイプと直接接触しないために、金属線材の直径＋１ｍｍ程度の幅で形成することが好ましい。
【符号の説明】
【００１８】
１．金属線材、２．加熱炉、３．冷却装置、４．パイプ、５．筒、６．スリット
【特許請求の範囲】
【請求項１】
非酸化性雰囲気に保持されたパイプが並列に複数本横設された加熱炉を有し、前記パイプ内に金属線材を通線して前記金属線材を熱処理する金属線材の熱処理装置において、前記パイプの内面に沿って炭素からなる筒が内装されていることを特徴とする金属線材の熱処理装置。
【請求項２】
前記加熱炉の通線方向の下流側に前記金属線材の通るパイプが並列に複数本横設され、前記パイプの内面に沿って炭素からなる筒が内装された冷却装置を具備することを特徴とする請求項１に記載の金属線材の熱処理装置。
【請求項３】
前記炭素からなる筒は、該筒の側面の全長にわたってスリットが形成されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の金属線材の熱処理装置。
【請求項１】
非酸化性雰囲気に保持されたパイプが並列に複数本横設された加熱炉を有し、前記パイプ内に金属線材を通線して前記金属線材を熱処理する金属線材の熱処理装置において、前記パイプの内面に沿って炭素からなる筒が内装されていることを特徴とする金属線材の熱処理装置。
【請求項２】
前記加熱炉の通線方向の下流側に前記金属線材の通るパイプが並列に複数本横設され、前記パイプの内面に沿って炭素からなる筒が内装された冷却装置を具備することを特徴とする請求項１に記載の金属線材の熱処理装置。
【請求項３】
前記炭素からなる筒は、該筒の側面の全長にわたってスリットが形成されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の金属線材の熱処理装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図２】
【図３】
【公開番号】特開２０１３−４４０４２（Ｐ２０１３−４４０４２Ａ）
【公開日】平成２５年３月４日（２０１３．３．４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１８４３９０（Ｐ２０１１−１８４３９０）
【出願日】平成２３年８月２６日（２０１１．８．２６）
【出願人】（０００００５０８３）日立金属株式会社 (2,051)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年３月４日（２０１３．３．４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年８月２６日（２０１１．８．２６）
【出願人】（０００００５０８３）日立金属株式会社 (2,051)
【Ｆターム（参考）】
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