連続熱処理装置
【課題】 線径の細い金属線材の処理の場合にも破断の発生を防止することができ、なおかつ表面に擦り疵や掻き疵の発生がない、金属線材の連続熱処理装置を提供する。
【解決手段】 連続熱処理装置の熱処理炉１３を構成する炉心管１５を地表面に対して垂直に配置し、炉心管１５の上側には巻き取りコイル１２などを、また炉心管１５の下側にはローラーに代えて繊維チューブ２０などの支持装置をそれぞれ設置する。これにより、炉心管１５内を搬送される金属線材１８に加えられる張力を、金属線材１８が炉心管１５の内部に接触せずに搬送されるための最小の大きさとすることができる。
【解決手段】 連続熱処理装置の熱処理炉１３を構成する炉心管１５を地表面に対して垂直に配置し、炉心管１５の上側には巻き取りコイル１２などを、また炉心管１５の下側にはローラーに代えて繊維チューブ２０などの支持装置をそれぞれ設置する。これにより、炉心管１５内を搬送される金属線材１８に加えられる張力を、金属線材１８が炉心管１５の内部に接触せずに搬送されるための最小の大きさとすることができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、金属線材を連続して熱処理するための連続熱処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、ニッケル−鉄（Ｎｉ−Ｆｅ）合金、ニッケル−チタン（Ｎｉ−Ｔｉ）合金などの金属線材の製造においては、伸線加工の工程と熱処理工程とを交互に繰り返し行って、金属線材の平均直径（線径）を徐々に細く加工していくことが一般的である。この一連の加工により、所望の線径である最終線径の金属線材を得る。このときの金属線材の熱処理工程としては、伸線加工の工程と交互に行う複数回の中間熱処理の他に、最終線径に加工した後に行う仕上げの熱処理がある。いずれの熱処理の場合にも、発熱体と断熱体からなる熱処理炉の本体内部に管状の炉芯管を貫通させて取り付け、この炉芯管の内部に金属線材を長さ方向に搬送させることにより、この金属線材を連続的に熱処理する装置が用いられている。
【０００３】
図４は従来の金属線材の連続熱処理装置の例を示す断面図である。この装置では、金属線材の巻き出しコイル４１に巻回された金属線材４８を矢印Ｄの向きに送り出して、溝付きローラー４９を介して水平に配置した熱処理炉４３の炉心管４５の内部に搬送して熱処理を行う。熱処理された金属線材４８は、炉心管４５の右側から取り出されてもう一つの溝付きローラー４９を介して金属線材の巻き取りコイル４２により巻き取られる。炉心管４５の外側にはヒーターである発熱体４４および断熱体４６が配置され、炉心管４５と合わせて水平配置された熱処理炉４３を構成している。また炉心管４５には複数のガス注入口４７が設けられており、ここから注入された不活性ガスを炉心管４５の内部に充填させて金属線材４８の酸化を防止している。このように、図４の左側から熱処理炉４３の内部に金属線材を搬送してその右側から取り出すことにより、金属線材４８の熱処理を連続して行うことができる。
【０００４】
ところで管状の炉心管を有する熱処理炉の内部に金属線材を搬送させて加熱し、連続的に熱処理を行う際に、単位長さの金属線材に対して必要な熱処理を行うためには一定の昇温時間が必要となる。従って炉心管の長さと一定時間に熱処理可能な金属線材の長さとの関係は概ね比例関係となり、炉心管が短い場合は金属線材の搬送速度を炉心管の長さに合わせて遅くする必要がある。逆に、金属線材の搬送速度を速くして熱処理量を増加させるためには炉心管を長くすることが必要である。
【０００５】
ところが、炉心管の長さを長くすると内部を搬送される金属線材が自身に加わる重力によって弛んだ状態となってしまい、搬送中に炉心管の内壁に接触してその表面に擦り疵や掻き疵が発生するという問題があった。特許文献１に記載の連続熱処理装置はこの問題を解決し、金属線材と炉心管の内面との接触を防止する効果が得られる方法である。特許文献１に記載の方法では、炉心管内での金属線材の搬送方向が地表面に対して垂直（鉛直）な向きとなるように炉心管を立てて配置し、金属線材が炉心管の内部を上下方向に搬送されるように配置している。この場合は金属線材に加わる重力の向きがその搬送方向と平行になることから、金属線材が炉心管の内面に接触する可能性が減少し、これにより擦り疵や掻き疵の発生を防ぐことができる。また特許文献１のように炉心管を垂直に立てた向きの熱処理炉を用いる場合は、同時に熱処理炉の設置面積を小さくできるという効果を得ることにもなる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平８−９２６５８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献１に記載の連続熱処理装置においては、炉心管の内部を搬送させる金属線材が、熱処理の最中に破断することがあるという問題があった。特許文献１では装置のトラブルにより金属線材の搬送が停止する場合について言及しているが、実際には搬送の停止が起きなくても金属線材が破断する場合がある。このような搬送中の破断には金属線材の線径、熱処理温度、熱処理中に加えられる張力などが関与しており、一般に熱処理を行う金属線材の線径が小さい場合、熱処理温度が高い場合、および張力が大きい場合に破断が生じやすいと考えられる。
【０００８】
ここで、金属線材の線径は処理する金属線材の製品仕様に関連するので、処理する対象を線径が大きな金属線材のみに限定することはできない。また熱処理温度が高温の場合は金属材料の軟化を招いて熱処理時の破断の原因となるのであるが、一方で熱処理温度を低くすれば熱処理の効果が減少して金属線材に必要な伸線加工を施すことができなくなる。これらのことから、金属線材に加える張力を低く抑えて金属線材の破断を防止する方法が検討課題となる。
【０００９】
ここで図４に示した従来の連続熱処理装置の例においては、金属線材は炉心管の両側に配置された２個の溝付きローラーにより把持されて張力を付勢され、その状態で熱処理炉内を搬送されている。この熱処理装置の場合は炉心管が水平方向に設置されているため、炉心管が短い場合でも金属線材が弛むと炉心管の内面に接触してしまい、その表面に擦り疵や掻き疵が発生することとなる。従って、金属線材に付勢する張力を小さくすることはできない。一方、特許文献１に記載の連続熱処理装置においては炉心管が地表面に対して垂直に配置された構成であるため、金属線材の搬送方向が重力の向きと平行となる。従って、金属線材に付勢する張力を小さくしても、金属線材が弛んで炉心管の内面に接触するという問題は生じない。つまりこの場合は、水平方向に炉心管を配置した場合よりも金属線材に加えられる張力を小さくすることができ、従って線径がより細い金属線材の熱処理にも対応することが可能である。
【００１０】
ところが、特許文献１に記載されているような従来の連続熱処理装置の場合には、その構成上、炉心管内を搬送される金属線材が垂直に搬送される場合であっても、やはり一定の大きさ以上の張力を付勢しなければならないという問題があった。特許文献１では必ずしも明示されていないが、このような熱処理装置においては炉心管の上下の両方の位置にそれぞれローラーを配置し、これらのローラーにより金属線材を把持してガイドするとともに、ローラーによって炉心管の外部での金属線材の搬送の向きを変更する構成とすることが一般的である。
【００１１】
このような金属線材を把持するローラーとしては一般に溝付きローラーが用いられるが、ローラーによって金属線材を把持するとともにその搬送の向きを変更するには、ある程度の大きさの張力を金属線材に付勢しておくことが必要である。ここで金属線材の自重が加わる炉心管の上側のローラーでは、張力の付勢がなくてもその動作にとくに問題はない。しかし炉心管の下側のローラーでは、張力の付勢がないとローラーが空回りして金属線材の表面に擦り疵や掻き疵が発生する、もしくは金属線材がローラーから逸脱してガイドすることができなくなるといった問題が発生し、金属線材の連続熱処理を行うことができなくなってしまう。従って炉心管の下側のローラーを正しく機能させるには、炉心管内を搬送される金属線材に対してその自重による力よりも大きな張力を付勢することが必要であり、これにより熱処理の対象となる金属線材の線径には下限が生じてしまい、より細い金属線材の連続熱処理を行うことはできなかった。
【００１２】
即ち、本発明の課題は、細い金属線材を用いた場合であっても表面に擦り疵や掻き疵の発生がなく、なおかつ熱処理による破断の発生を防止することのできる、連続熱処理装置を提案することである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記の課題を解決するために、本発明は、炉心管が地表面に対して垂直に配置された連続熱処理装置において、従来は炉心管の下側に配置していたローラーを廃止し、代わりに熱処理される金属線材を支持するための支持装置を設けたものである。この支持装置としては繊維チューブの使用が好適である。繊維チューブとは、内面に繊維質の材料を配置した円筒もしくは円輪状の部品であり、繊維質の材料によって内部を通過する金属線材を支持することで、金属線材に対して張力を付勢することなくガイドすることが可能である。
【００１４】
この支持装置を用いることにより、炉心管内を搬送される金属線材には自重による以外の張力が付勢されることがなくなるので、線径がより細い金属線材を熱処理する場合でも、金属線材が破断することなく熱処理を実施することが可能となる。なお、金属線材の支持装置である繊維チューブの内径は、通過する金属線材に張力を付勢しないために、その線径よりも大きくすることが好適である。また繊維チューブに用いられる繊維質の材料としては、金属線材の表面に擦り疵や掻き疵を発生させないために比較的柔らかい材料を用いることが望ましい。炉心管の上部に巻き取りコイルを配置し、金属線材を炉心管の下側から上側に搬送させる場合は、炉心管の入り口に配置されるこの繊維質の材料にはとくに耐熱性が必要とされないので、ナイロンなどの化学繊維や綿などの天然繊維を用いることができる。逆に炉心管の上部に巻き出しコイルを配置して、金属線材を炉心管の上側から下側に搬送させる場合は、この繊維質の材料としてグラスウールやセラミックウールなどの難燃性もしくは不燃性の材料を用いることが好ましい。
【００１５】
また、熱処理の際に金属線材を酸化させないために、炉心管の内部には不活性ガスを充填しておくことが望ましい。この不活性ガスとしては窒素やアルゴンが好適である。また前記炉心管のうち金属線材の出口側の端部に、不活性ガスを蓄積できる容器を設置することも好適である。この場合、熱処理が終了した金属線材はこの容器の内部に収納されることとなる。一般に熱処理が終了した金属線材はかなりの高温となっており、その冷却までの間に空気に触れると酸化が進行することが考えられるが、不活性ガスを蓄積した容器内にこの金属線材を収納し、そこで十分に冷却させてから取り出す構成とした場合は、熱処理時の金属線材の空気による酸化を完全に防ぐことができる。なお炉心管の上側には、従来の熱処理装置の場合と同じくローラーを設置してもよく、またローラーを廃止して金属線材の巻き取り、巻き出しを行うためのコイルを直接に設置しても構わない。以上記した本発明の方法を用いる場合は、線径が０．５ｍｍ以下の細い金属線材に対しても熱処理を行うことができる。
【００１６】
即ち、本発明は、炉心管を有し、前記炉心管はその長さ方向が地表面に対して鉛直な向きに設置されており、前記炉心管の内部に金属線材を通過させて熱処理を行う連続熱処理装置であって、前記炉心管の上部に、前記金属線材の巻き取り、もしくは巻き出しを行うコイルを有し、前記炉心管の下部に前記金属線材を回動せずに支持する支持装置を有し、前記金属線材を連続して熱処理することを特徴とする連続熱処理装置である。
【００１７】
また、本発明は、炉心管を有し、前記炉心管はその長さ方向が地表面に対して鉛直な向きに設置されており、前記炉心管の内部に金属線材を通過させて熱処理を行う連続熱処理装置であって、前記炉心管の上部にローラーを有し、前記炉心管の下部に前記金属線材を回動せずに支持する支持装置を有し、前記金属線材を連続して熱処理することを特徴とする連続熱処理装置である。
【００１８】
さらに、本発明は、前記支持装置が繊維チューブからなることを特徴とする連続熱処理装置である。
【００１９】
さらに、本発明は、前記炉心管の内部に不活性ガスを充填して前記熱処理を行うことを特徴とする連続熱処理装置である。
【００２０】
さらに、本発明は、前記不活性ガスが窒素もしくはアルゴンから選択されたものであることを特徴とする連続熱処理装置である。
【００２１】
さらに、本発明は、前記炉心管の内部を通過させる前記金属線材の出口側の前記炉心管の端部に、前記炉心管と連続して前記不活性ガスを蓄積する容器を設置したことを特徴とする連続熱処理装置である。
【００２２】
さらに、本発明は、連続して熱処理する前記金属線材の平均直径が０．５ｍｍ以下であることを特徴とする連続熱処理装置である。
【発明の効果】
【００２３】
以上述べた通り、本発明によれば、連続熱処理装置の炉心管を地表面に対して垂直に配置し、なおかつ炉心管の上側にはローラーもしくは巻き取り、巻き出しを行うコイルを、炉心管の下側にはローラーに代えて繊維チューブなどの支持装置をそれぞれ設置する。そしてこれらのローラー、コイルおよび支持装置によって炉心管内を搬送する金属線材をそれぞれ支持する構成とする。ここで炉心管の下側に配置された支持装置は金属線材に対して張力を付勢することがないので、炉心管内の金属線材に付勢される張力は、その自重による力のみとすることができる。この構成により、金属線材に加えられる張力を、金属線材が炉心管の内部に接触せずに搬送されるための最小の大きさにできるので、線径が０．５ｍｍ以下といった細い金属線材を用いた場合であっても表面に擦り疵や掻き疵の発生がなく、なおかつ熱処理による破断の発生を防止可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の連続熱処理装置の第１の例の断面図。
【図２】本発明の連続熱処理装置の第２の例の断面図。
【図３】本発明の連続熱処理装置の第３の例の断面図。
【図４】従来の連続熱処理装置の例の断面図。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下、本発明の実施の形態について、詳細に説明する。
【００２６】
図１は、本発明の連続熱処理装置の第１の例を示す断面図である。図１において、熱処理炉１３は炉心管１５が鉛直な向きに設置され、その外側にヒーターである発熱体１４および断熱体１６が配置されたものである。熱処理炉１３の下方には金属線材の巻き出しコイル１１が配置され、そこから巻き出された金属線材１８は図１に示した矢印Ａの向きに、炉心管１５内を貫通して上方に引き出されている。熱処理炉１３の上方には巻き取りコイル１２が配置され、熱処理が終了した金属線材１８が巻き取られている。また炉心管１５には複数のガス注入口１７が設けられており、ここから注入された不活性ガスが炉心管１５内の空気を置換して熱処理雰囲気を不活性雰囲気とする。このことにより、熱処理中の金属線材１８の酸化を防止することができる。なおここで用いられる不活性ガスとしては窒素やアルゴンが好適である。
【００２７】
ここで巻き出しコイル１１はその中心軸が地表面と垂直となる向きに配置することができ、その場合には熱処理の進行に伴い、巻き出しコイル１１が回転せずにその側面から順次金属線材１８が巻き出されることとなる。なお巻き出しコイル１１は中心軸が地表面と水平となる向きに配置しても構わない。その場合は巻き出しコイル１１から金属線材１８が巻き出されるに従って、巻き出しコイル１１が自由に回転するように設置される必要がある。いずれの場合にも金属線材１８の巻き出しはスムーズに行われ、巻き出された金属線材１８が巻き出しコイル１１から引っ張り応力を受けることがないよう構成される必要がある。
【００２８】
金属線材１８の熱処理は、巻き取りコイル１２を回転させて金属線材１８が巻き取られることにより進行する。この際に、巻き取りコイル１２より下側の金属線材１８には、巻き出しコイル１１と巻き取りコイル１２の間の金属線材１８自身の重力による張力のみが付勢されることとなる。繊維チューブ２０は内側に繊維質の材料を配置した管状の部材であり、巻き出しコイル１１から送り出される金属線材１８が炉心管１５の内面に接触しないように、熱処理炉１３の内部に送り込む位置をガイドする機能のみを有し、金属線材１８に張力を付勢するものではない。繊維チューブ２０の繊維質の材料としては、ナイロンなどの化学繊維や綿などの天然繊維を用いることができる。なお、炉心管１５内には単数もしくは複数のガス注入口１７から不活性ガスが注入されて、金属線材１８の酸化の防止が図られている。炉心管１５内に注入された不活性ガスは炉心管１５の２カ所の開口部から排出される。
【００２９】
図２は、本発明の連続熱処理装置の第２の例を示す断面図である。図１の場合との相違は炉心管２５の上方に溝付きローラー２９が配置されていることのみであり、巻き取りコイル２２は溝付きローラー２９の斜め下側に配置されている。また矢印Ｂで示すように、金属線材２８の搬送も図１の場合と同様に下方から上方の向きである。溝付きローラー２９は金属線材２８の表面に擦り疵や掻き疵を発生させることがないように、樹脂製のローラーとすることが好適である。なお金属線材２８のうち、溝付きローラー２９と巻き取りコイル２２との間の領域にはこの両者によってある程度の張力が加えられることとなるが、この領域では金属線材２８の温度が低いために破断することはない。
【００３０】
また図３は、本発明の連続熱処理装置の第３の例を示す断面図である。図３の場合は巻き出しコイル３１を熱処理炉３３の上方に設置し、図３に矢印Ｃで示すように、金属線材３８を炉心管３５の上方から下方の向きに搬送している。熱処理炉３３の下方には容器３９を設置して、熱処理が終了した金属線材３８がこの中に巻き落としコイル３２としてとぐろを巻いて蓄積するように構成している。ここで容器３９は炉心管３５と連続しており、炉心管３５に設けられたガス注入口３７から注入された不活性ガスが容器３９の中にも滞留するように構成されている。
【００３１】
炉心管３５から出てきたばかりの金属線材３８は十分に熱く、そのまま空気に接触すれば酸化される可能性がある。しかし図３に示した第３の例の連続熱処理装置のように、熱処理を終えた金属線材３８を空気に触れさせることなく、内部が不活性ガスにより満たされた容器３９の中に蓄積させる構成とすることにより、金属線材３８の酸化を防止することができる。金属線材３８の回収は、容器３９内にて十分に冷えた後に行えばよい。なお容器３９は必ずしも密閉されている必要はなく、ガス注入口３７から注入された不活性ガスがある程度、容器３９の中に滞留する構造であれば、多少の隙間を有するものであっても構わない。例えば蓋のない深鍋のような形状であっても十分な効果が得られる。
【００３２】
熱処理炉３３には図１の場合と同様に、炉心管３５の外側に発熱体３４および断熱体３６が配置されている。また炉心管３５の下方には繊維チューブ４０が配置されている。図３に示した構成の場合は、繊維チューブ４０は容器３９の内部に設置することとなり、上方から下方の向きに搬送される金属線材３８が熱処理の最中に炉心管３５の内面に接触しないようにガイドする役割を有している。なお図３の場合には、繊維チューブ４０は炉心管３５から出てきた直後のまだかなり高温の金属線材３８に接触することとなるので、使用される繊維質の材料として十分な耐熱性が得られる材料を使用する必要がある。なお図３に示した第３の例の連続熱処理装置においては、金属線材３８を蓄積する容器３９を熱処理炉３３の下方に設置しているが、逆に金属線材３８の搬送方向を下方から上方の向きとして、巻き落としコイル３２や容器３９を熱処理炉３３の上方に設置することも可能である。
【実施例】
【００３３】
（実施例１）
内径１００ｍｍ、厚さ５ｍｍ、長さ１ｍの耐熱ガラス管からなる炉芯管を用意し、床面に対して垂直方向に立てて設置した。次いでこの炉芯管の外周に、幅１０ｍｍ、長さ０．８ｍのカーボンヒーターからなる発熱体を、炉心管の長さ方向にそれぞれ並列して配置した。使用したカーボンヒーターは１７本であり、カーボンヒーターどうしは１０ｍｍの間隔を空けてそれぞれ配置している。なお炉心管の両端部からそれぞれ長さ１００ｍｍの領域にはカーボンヒーターが配置されていない。カーボンヒーターの外側は、厚さ２００ｍｍのセラミックスとグラスファイバーからなる耐熱体により被覆し、さらにその外周を厚さ１ｍｍのＳＵＳ３０４のステンレス板によって囲んだ構成の熱処理炉とした。
【００３４】
次いで作製した熱処理炉の上方にベークライト製の直径１００ｍｍのＶ溝付きローラーを配置し、熱処理炉の斜め下側には前記Ｖ溝付きローラーを介して金属線材を巻き取るための巻き取りコイルを配置した。また熱処理炉の下方には、金属線材を供給する巻き出しコイルを配置した。この巻き出しコイルは中心軸が床面と垂直となる向きに配置しており、Ｖ溝付きローラーの回転によって金属線材が巻き取られるにつれて、金属線材をスムーズに送り出すことが可能である。
【００３５】
また炉心管の下方には金属線材の支持装置として繊維チューブを配置した。この繊維チューブは巻き出しコイルから送り出される金属線材が炉心管内に搬送される位置を炉心管の中心線上の位置に固定するもので、ナイロンからなる内径が５ｍｍの円筒である。この繊維チューブは、内部を通過する金属線材に張力を与えることなく炉心管に送り込む位置を固定して、金属線材と炉心管の内面との接触を防止するものであって、炉心管に対して設置した位置が移動しないようにネジ止めにより固定した。このようにして構成した金属線材の連続熱処理装置は、図２に記載のものと同じ構成である。
【００３６】
前記の連続熱処理装置を用いて、重量比でＮｉが５２％、残分がＦｅからなる線径が０．５ｍｍのＮｉ−Ｆｅ合金の金属線材に対して、炉内温度：９００℃、巻き取り速度：１ｍ／ｍｉｎの条件にて連続熱処理を行った。その際に、金属線材の酸化を防止するために、熱処理炉内の炉芯管の上部より不活性ガスであるアルゴンガスを流量５ｍｌ／ｍｉｎにて流入させ、炉芯管内部をアルゴン雰囲気に置換した。
【００３７】
その結果、この連続熱処理装置を用いて、金属線材が破断することなくかつ金属線材の表面に擦り疵や掻き疵を発生させずに連続熱処理を行うことができた。また熱処理を行った金属線材はその表面が酸化することもなかった。
【００３８】
（実施例２）
実施例１と同じ連続熱処理装置を用いて、組成が実施例１と同一で、線径が０．３ｍｍのＮｉ−Ｆｅ合金の金属線材に対して、炉内温度：９００℃、巻き取り速度：２ｍ／ｍｉｎの条件にて連続して同様に熱処理を行った。また炉芯管内部をアルゴン雰囲気とするために、流量５ｍｌ／ｍｉｎのアルゴンガスを炉心管内に供給した。その結果、金属線材が破断することなく、かつ金属線材の表面に擦り疵や掻き疵を発生させずに、実施例１の場合と同様に連続熱処理を行うことができた。また熱処理を行った金属線材はその表面が酸化することもなかった。
【００３９】
（実施例３）
内径８０ｍｍ、厚さ２ｍｍ、長さ１．２ｍのＳＵＳ３０４のステンレス管からなる炉芯管を用意し、床面に対して垂直方向に立てて設置した。次いでこの炉芯管の外周に、幅１０ｍｍ、長さ１ｍのセラミックスヒーターからなる発熱体を、炉心管の長さ方向にそれぞれ並列して配置した。使用したセラミックスヒーターは１３本であり、セラミックスヒーターどうしは１０ｍｍの間隔を空けてそれぞれ配置している。なお炉心管の両端部からそれぞれ長さ１００ｍｍの領域にはセラミックスヒーターが配置されていない。セラミックスヒーターの外側は、厚さ１５０ｍｍのセラミックスファイバーからなる耐熱体により被覆し、さらにその外周を厚さ１ｍｍのＳＵＳ３０４からなる４枚のステンレス板によって囲んだ構成の熱処理炉とした。
【００４０】
次いで作製した熱処理炉の上方に金属線材を連続して供給するための巻き出しコイルを配置した。この巻き出しコイルは中心軸が床面と平行となる向きに配置しており、一定速度で回転させることによって金属線材を炉心管内にスムーズに供給することが可能である。また巻き出しコイルから送り出される金属線材はその自重により張力が加えられているので炉心管内を真っ直ぐに搬送され、炉心管の内面に接触することはない。また熱処理炉の下方には容器を配置し、この容器の内部に金属線材が直径５００ｍｍ程度のとぐろを巻いて巻き落とされて、巻き落としコイルを形成するようにした。この容器は炉心管と連続する構成としており、炉心管内に流入させた不活性ガスがこの容器内に滞留するようにしている。
【００４１】
また炉心管の下方には金属線材の支持装置として容器内に繊維チューブを配置した。この繊維チューブは熱処理された金属線材が炉心管から出てくる位置を炉心管の中心線上の位置に固定するもので、内面にグラスウールを植設した内径が５ｍｍの金属製の円筒である。この繊維チューブは、内部を通過する金属線材に張力を与えることなく炉心管内を搬送される位置を固定して、金属線材と炉心管の内面との接触を防止するものであって、炉心管に対して設置した位置が移動しないようにネジ止めにより固定した。このようにして構成した金属線材の連続熱処理装置は、図３に記載のものと同じ構成である。なお熱処理された金属線材が前記繊維チューブを通過することによる繊維チューブの変形等は確認されなかった。
【００４２】
前記の連続熱処理装置を用いて、原子数比でＮｉが５１％、残分がＴｉからなる線径が０．４ｍｍのＮｉ−Ｔｉ合金の金属線材に対して、炉内温度：６００℃、巻き落し速度：０．５ｍ／ｍｉｎの条件にて連続熱処理を行った。その際に、金属線材の酸化を防止するために、熱処理炉内の炉芯管の上部より不活性ガスである窒素ガスを流量５ｍｌ／ｍｉｎにて流入させ、炉芯管内部を窒素雰囲気に置換した。また炉芯管内部を置換した窒素ガスが熱処理炉の下方に設置した容器内に流入することで、この容器内も窒素ガスにより充填されるようにした。
【００４３】
なお、熱処理炉の上方に巻き出しコイルを安全に配置するために、荷重０．５トン未満の電動チェーンブロックを使用した。また巻き出しコイルの配置作業を容易にするために、最上段の高さが１ｍの階段と転落防止用の手すりを設置した。なお金属線材の連続熱処理の最中は巻き出しコイルの配置位置を常に調整し、巻き出しコイルからの金属線材の離線位置が常に炉心管の中心線の延長線上に位置するようにした。
【００４４】
その結果、この連続熱処理装置を用いて、金属線材が破断することなく、かつ金属線材の表面に擦り疵や掻き疵を発生させずに連続熱処理を行うことができた。また熱処理を行った金属線材はその表面が酸化することもなかった。
【００４５】
（実施例４）
実施例３と同じ連続熱処理装置を用いて、組成が実施例３と同一で、線径が０．２５ｍｍのＮｉ−Ｔｉ合金の金属線材に対して、炉内温度：６００℃、巻き取り速度：１ｍ／ｍｉｎの条件にて連続して同様に熱処理を行った。また炉芯管内部を窒素雰囲気とするために、流量５ｍｌ／ｍｉｎの窒素ガスを炉心管内に供給した。その結果、金属線材が破断することなく、かつ金属線材の表面に擦り疵や掻き疵を発生させずに、実施例３の場合と同様に連続熱処理を行うことができた。また熱処理を行った金属線材はその表面が酸化することもなかった。
【００４６】
本発明によれば、前記の各実施例によって確認された通り、線径が０．５ｍｍ以下の細い金属線材に対しても、熱処理中の破断や表面への擦り疵や掻き疵の発生のない、良好な連続熱処理を実施することができる。また本発明によれば、熱処理装置の炉心管を縦方向に配置することができるので、設置面積をを小さくできるという副次的な効果を得ることもできる。また、上記説明は、本発明の実施の形態について説明するためのものであって、これによって特許請求の範囲に記載の発明を限定するものではない。また、本発明の各部構成は上記実施の形態に限らず、特許請求の範囲に記載の技術的範囲内で種々の変形が可能である。
【符号の説明】
【００４７】
１１，２１，３１，４１ 巻き出しコイル
１２，２２，４２ 巻き取りコイル
１３，２３，３３，４３ 熱処理炉
１４，２４，３４，４４ 発熱体
１５，２５，３５，４５ 炉心管
１６，２６，３６，４６ 断熱体
１７，２７，３７，４７ ガス注入口
１８，２８，３８，４８ 金属線材
１９，２９，４９ 溝付きローラー
２０，３０，４０ 繊維チューブ
３２ 巻き落としコイル
３９ 容器
【技術分野】
【０００１】
本発明は、金属線材を連続して熱処理するための連続熱処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、ニッケル−鉄（Ｎｉ−Ｆｅ）合金、ニッケル−チタン（Ｎｉ−Ｔｉ）合金などの金属線材の製造においては、伸線加工の工程と熱処理工程とを交互に繰り返し行って、金属線材の平均直径（線径）を徐々に細く加工していくことが一般的である。この一連の加工により、所望の線径である最終線径の金属線材を得る。このときの金属線材の熱処理工程としては、伸線加工の工程と交互に行う複数回の中間熱処理の他に、最終線径に加工した後に行う仕上げの熱処理がある。いずれの熱処理の場合にも、発熱体と断熱体からなる熱処理炉の本体内部に管状の炉芯管を貫通させて取り付け、この炉芯管の内部に金属線材を長さ方向に搬送させることにより、この金属線材を連続的に熱処理する装置が用いられている。
【０００３】
図４は従来の金属線材の連続熱処理装置の例を示す断面図である。この装置では、金属線材の巻き出しコイル４１に巻回された金属線材４８を矢印Ｄの向きに送り出して、溝付きローラー４９を介して水平に配置した熱処理炉４３の炉心管４５の内部に搬送して熱処理を行う。熱処理された金属線材４８は、炉心管４５の右側から取り出されてもう一つの溝付きローラー４９を介して金属線材の巻き取りコイル４２により巻き取られる。炉心管４５の外側にはヒーターである発熱体４４および断熱体４６が配置され、炉心管４５と合わせて水平配置された熱処理炉４３を構成している。また炉心管４５には複数のガス注入口４７が設けられており、ここから注入された不活性ガスを炉心管４５の内部に充填させて金属線材４８の酸化を防止している。このように、図４の左側から熱処理炉４３の内部に金属線材を搬送してその右側から取り出すことにより、金属線材４８の熱処理を連続して行うことができる。
【０００４】
ところで管状の炉心管を有する熱処理炉の内部に金属線材を搬送させて加熱し、連続的に熱処理を行う際に、単位長さの金属線材に対して必要な熱処理を行うためには一定の昇温時間が必要となる。従って炉心管の長さと一定時間に熱処理可能な金属線材の長さとの関係は概ね比例関係となり、炉心管が短い場合は金属線材の搬送速度を炉心管の長さに合わせて遅くする必要がある。逆に、金属線材の搬送速度を速くして熱処理量を増加させるためには炉心管を長くすることが必要である。
【０００５】
ところが、炉心管の長さを長くすると内部を搬送される金属線材が自身に加わる重力によって弛んだ状態となってしまい、搬送中に炉心管の内壁に接触してその表面に擦り疵や掻き疵が発生するという問題があった。特許文献１に記載の連続熱処理装置はこの問題を解決し、金属線材と炉心管の内面との接触を防止する効果が得られる方法である。特許文献１に記載の方法では、炉心管内での金属線材の搬送方向が地表面に対して垂直（鉛直）な向きとなるように炉心管を立てて配置し、金属線材が炉心管の内部を上下方向に搬送されるように配置している。この場合は金属線材に加わる重力の向きがその搬送方向と平行になることから、金属線材が炉心管の内面に接触する可能性が減少し、これにより擦り疵や掻き疵の発生を防ぐことができる。また特許文献１のように炉心管を垂直に立てた向きの熱処理炉を用いる場合は、同時に熱処理炉の設置面積を小さくできるという効果を得ることにもなる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平８−９２６５８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献１に記載の連続熱処理装置においては、炉心管の内部を搬送させる金属線材が、熱処理の最中に破断することがあるという問題があった。特許文献１では装置のトラブルにより金属線材の搬送が停止する場合について言及しているが、実際には搬送の停止が起きなくても金属線材が破断する場合がある。このような搬送中の破断には金属線材の線径、熱処理温度、熱処理中に加えられる張力などが関与しており、一般に熱処理を行う金属線材の線径が小さい場合、熱処理温度が高い場合、および張力が大きい場合に破断が生じやすいと考えられる。
【０００８】
ここで、金属線材の線径は処理する金属線材の製品仕様に関連するので、処理する対象を線径が大きな金属線材のみに限定することはできない。また熱処理温度が高温の場合は金属材料の軟化を招いて熱処理時の破断の原因となるのであるが、一方で熱処理温度を低くすれば熱処理の効果が減少して金属線材に必要な伸線加工を施すことができなくなる。これらのことから、金属線材に加える張力を低く抑えて金属線材の破断を防止する方法が検討課題となる。
【０００９】
ここで図４に示した従来の連続熱処理装置の例においては、金属線材は炉心管の両側に配置された２個の溝付きローラーにより把持されて張力を付勢され、その状態で熱処理炉内を搬送されている。この熱処理装置の場合は炉心管が水平方向に設置されているため、炉心管が短い場合でも金属線材が弛むと炉心管の内面に接触してしまい、その表面に擦り疵や掻き疵が発生することとなる。従って、金属線材に付勢する張力を小さくすることはできない。一方、特許文献１に記載の連続熱処理装置においては炉心管が地表面に対して垂直に配置された構成であるため、金属線材の搬送方向が重力の向きと平行となる。従って、金属線材に付勢する張力を小さくしても、金属線材が弛んで炉心管の内面に接触するという問題は生じない。つまりこの場合は、水平方向に炉心管を配置した場合よりも金属線材に加えられる張力を小さくすることができ、従って線径がより細い金属線材の熱処理にも対応することが可能である。
【００１０】
ところが、特許文献１に記載されているような従来の連続熱処理装置の場合には、その構成上、炉心管内を搬送される金属線材が垂直に搬送される場合であっても、やはり一定の大きさ以上の張力を付勢しなければならないという問題があった。特許文献１では必ずしも明示されていないが、このような熱処理装置においては炉心管の上下の両方の位置にそれぞれローラーを配置し、これらのローラーにより金属線材を把持してガイドするとともに、ローラーによって炉心管の外部での金属線材の搬送の向きを変更する構成とすることが一般的である。
【００１１】
このような金属線材を把持するローラーとしては一般に溝付きローラーが用いられるが、ローラーによって金属線材を把持するとともにその搬送の向きを変更するには、ある程度の大きさの張力を金属線材に付勢しておくことが必要である。ここで金属線材の自重が加わる炉心管の上側のローラーでは、張力の付勢がなくてもその動作にとくに問題はない。しかし炉心管の下側のローラーでは、張力の付勢がないとローラーが空回りして金属線材の表面に擦り疵や掻き疵が発生する、もしくは金属線材がローラーから逸脱してガイドすることができなくなるといった問題が発生し、金属線材の連続熱処理を行うことができなくなってしまう。従って炉心管の下側のローラーを正しく機能させるには、炉心管内を搬送される金属線材に対してその自重による力よりも大きな張力を付勢することが必要であり、これにより熱処理の対象となる金属線材の線径には下限が生じてしまい、より細い金属線材の連続熱処理を行うことはできなかった。
【００１２】
即ち、本発明の課題は、細い金属線材を用いた場合であっても表面に擦り疵や掻き疵の発生がなく、なおかつ熱処理による破断の発生を防止することのできる、連続熱処理装置を提案することである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記の課題を解決するために、本発明は、炉心管が地表面に対して垂直に配置された連続熱処理装置において、従来は炉心管の下側に配置していたローラーを廃止し、代わりに熱処理される金属線材を支持するための支持装置を設けたものである。この支持装置としては繊維チューブの使用が好適である。繊維チューブとは、内面に繊維質の材料を配置した円筒もしくは円輪状の部品であり、繊維質の材料によって内部を通過する金属線材を支持することで、金属線材に対して張力を付勢することなくガイドすることが可能である。
【００１４】
この支持装置を用いることにより、炉心管内を搬送される金属線材には自重による以外の張力が付勢されることがなくなるので、線径がより細い金属線材を熱処理する場合でも、金属線材が破断することなく熱処理を実施することが可能となる。なお、金属線材の支持装置である繊維チューブの内径は、通過する金属線材に張力を付勢しないために、その線径よりも大きくすることが好適である。また繊維チューブに用いられる繊維質の材料としては、金属線材の表面に擦り疵や掻き疵を発生させないために比較的柔らかい材料を用いることが望ましい。炉心管の上部に巻き取りコイルを配置し、金属線材を炉心管の下側から上側に搬送させる場合は、炉心管の入り口に配置されるこの繊維質の材料にはとくに耐熱性が必要とされないので、ナイロンなどの化学繊維や綿などの天然繊維を用いることができる。逆に炉心管の上部に巻き出しコイルを配置して、金属線材を炉心管の上側から下側に搬送させる場合は、この繊維質の材料としてグラスウールやセラミックウールなどの難燃性もしくは不燃性の材料を用いることが好ましい。
【００１５】
また、熱処理の際に金属線材を酸化させないために、炉心管の内部には不活性ガスを充填しておくことが望ましい。この不活性ガスとしては窒素やアルゴンが好適である。また前記炉心管のうち金属線材の出口側の端部に、不活性ガスを蓄積できる容器を設置することも好適である。この場合、熱処理が終了した金属線材はこの容器の内部に収納されることとなる。一般に熱処理が終了した金属線材はかなりの高温となっており、その冷却までの間に空気に触れると酸化が進行することが考えられるが、不活性ガスを蓄積した容器内にこの金属線材を収納し、そこで十分に冷却させてから取り出す構成とした場合は、熱処理時の金属線材の空気による酸化を完全に防ぐことができる。なお炉心管の上側には、従来の熱処理装置の場合と同じくローラーを設置してもよく、またローラーを廃止して金属線材の巻き取り、巻き出しを行うためのコイルを直接に設置しても構わない。以上記した本発明の方法を用いる場合は、線径が０．５ｍｍ以下の細い金属線材に対しても熱処理を行うことができる。
【００１６】
即ち、本発明は、炉心管を有し、前記炉心管はその長さ方向が地表面に対して鉛直な向きに設置されており、前記炉心管の内部に金属線材を通過させて熱処理を行う連続熱処理装置であって、前記炉心管の上部に、前記金属線材の巻き取り、もしくは巻き出しを行うコイルを有し、前記炉心管の下部に前記金属線材を回動せずに支持する支持装置を有し、前記金属線材を連続して熱処理することを特徴とする連続熱処理装置である。
【００１７】
また、本発明は、炉心管を有し、前記炉心管はその長さ方向が地表面に対して鉛直な向きに設置されており、前記炉心管の内部に金属線材を通過させて熱処理を行う連続熱処理装置であって、前記炉心管の上部にローラーを有し、前記炉心管の下部に前記金属線材を回動せずに支持する支持装置を有し、前記金属線材を連続して熱処理することを特徴とする連続熱処理装置である。
【００１８】
さらに、本発明は、前記支持装置が繊維チューブからなることを特徴とする連続熱処理装置である。
【００１９】
さらに、本発明は、前記炉心管の内部に不活性ガスを充填して前記熱処理を行うことを特徴とする連続熱処理装置である。
【００２０】
さらに、本発明は、前記不活性ガスが窒素もしくはアルゴンから選択されたものであることを特徴とする連続熱処理装置である。
【００２１】
さらに、本発明は、前記炉心管の内部を通過させる前記金属線材の出口側の前記炉心管の端部に、前記炉心管と連続して前記不活性ガスを蓄積する容器を設置したことを特徴とする連続熱処理装置である。
【００２２】
さらに、本発明は、連続して熱処理する前記金属線材の平均直径が０．５ｍｍ以下であることを特徴とする連続熱処理装置である。
【発明の効果】
【００２３】
以上述べた通り、本発明によれば、連続熱処理装置の炉心管を地表面に対して垂直に配置し、なおかつ炉心管の上側にはローラーもしくは巻き取り、巻き出しを行うコイルを、炉心管の下側にはローラーに代えて繊維チューブなどの支持装置をそれぞれ設置する。そしてこれらのローラー、コイルおよび支持装置によって炉心管内を搬送する金属線材をそれぞれ支持する構成とする。ここで炉心管の下側に配置された支持装置は金属線材に対して張力を付勢することがないので、炉心管内の金属線材に付勢される張力は、その自重による力のみとすることができる。この構成により、金属線材に加えられる張力を、金属線材が炉心管の内部に接触せずに搬送されるための最小の大きさにできるので、線径が０．５ｍｍ以下といった細い金属線材を用いた場合であっても表面に擦り疵や掻き疵の発生がなく、なおかつ熱処理による破断の発生を防止可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の連続熱処理装置の第１の例の断面図。
【図２】本発明の連続熱処理装置の第２の例の断面図。
【図３】本発明の連続熱処理装置の第３の例の断面図。
【図４】従来の連続熱処理装置の例の断面図。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下、本発明の実施の形態について、詳細に説明する。
【００２６】
図１は、本発明の連続熱処理装置の第１の例を示す断面図である。図１において、熱処理炉１３は炉心管１５が鉛直な向きに設置され、その外側にヒーターである発熱体１４および断熱体１６が配置されたものである。熱処理炉１３の下方には金属線材の巻き出しコイル１１が配置され、そこから巻き出された金属線材１８は図１に示した矢印Ａの向きに、炉心管１５内を貫通して上方に引き出されている。熱処理炉１３の上方には巻き取りコイル１２が配置され、熱処理が終了した金属線材１８が巻き取られている。また炉心管１５には複数のガス注入口１７が設けられており、ここから注入された不活性ガスが炉心管１５内の空気を置換して熱処理雰囲気を不活性雰囲気とする。このことにより、熱処理中の金属線材１８の酸化を防止することができる。なおここで用いられる不活性ガスとしては窒素やアルゴンが好適である。
【００２７】
ここで巻き出しコイル１１はその中心軸が地表面と垂直となる向きに配置することができ、その場合には熱処理の進行に伴い、巻き出しコイル１１が回転せずにその側面から順次金属線材１８が巻き出されることとなる。なお巻き出しコイル１１は中心軸が地表面と水平となる向きに配置しても構わない。その場合は巻き出しコイル１１から金属線材１８が巻き出されるに従って、巻き出しコイル１１が自由に回転するように設置される必要がある。いずれの場合にも金属線材１８の巻き出しはスムーズに行われ、巻き出された金属線材１８が巻き出しコイル１１から引っ張り応力を受けることがないよう構成される必要がある。
【００２８】
金属線材１８の熱処理は、巻き取りコイル１２を回転させて金属線材１８が巻き取られることにより進行する。この際に、巻き取りコイル１２より下側の金属線材１８には、巻き出しコイル１１と巻き取りコイル１２の間の金属線材１８自身の重力による張力のみが付勢されることとなる。繊維チューブ２０は内側に繊維質の材料を配置した管状の部材であり、巻き出しコイル１１から送り出される金属線材１８が炉心管１５の内面に接触しないように、熱処理炉１３の内部に送り込む位置をガイドする機能のみを有し、金属線材１８に張力を付勢するものではない。繊維チューブ２０の繊維質の材料としては、ナイロンなどの化学繊維や綿などの天然繊維を用いることができる。なお、炉心管１５内には単数もしくは複数のガス注入口１７から不活性ガスが注入されて、金属線材１８の酸化の防止が図られている。炉心管１５内に注入された不活性ガスは炉心管１５の２カ所の開口部から排出される。
【００２９】
図２は、本発明の連続熱処理装置の第２の例を示す断面図である。図１の場合との相違は炉心管２５の上方に溝付きローラー２９が配置されていることのみであり、巻き取りコイル２２は溝付きローラー２９の斜め下側に配置されている。また矢印Ｂで示すように、金属線材２８の搬送も図１の場合と同様に下方から上方の向きである。溝付きローラー２９は金属線材２８の表面に擦り疵や掻き疵を発生させることがないように、樹脂製のローラーとすることが好適である。なお金属線材２８のうち、溝付きローラー２９と巻き取りコイル２２との間の領域にはこの両者によってある程度の張力が加えられることとなるが、この領域では金属線材２８の温度が低いために破断することはない。
【００３０】
また図３は、本発明の連続熱処理装置の第３の例を示す断面図である。図３の場合は巻き出しコイル３１を熱処理炉３３の上方に設置し、図３に矢印Ｃで示すように、金属線材３８を炉心管３５の上方から下方の向きに搬送している。熱処理炉３３の下方には容器３９を設置して、熱処理が終了した金属線材３８がこの中に巻き落としコイル３２としてとぐろを巻いて蓄積するように構成している。ここで容器３９は炉心管３５と連続しており、炉心管３５に設けられたガス注入口３７から注入された不活性ガスが容器３９の中にも滞留するように構成されている。
【００３１】
炉心管３５から出てきたばかりの金属線材３８は十分に熱く、そのまま空気に接触すれば酸化される可能性がある。しかし図３に示した第３の例の連続熱処理装置のように、熱処理を終えた金属線材３８を空気に触れさせることなく、内部が不活性ガスにより満たされた容器３９の中に蓄積させる構成とすることにより、金属線材３８の酸化を防止することができる。金属線材３８の回収は、容器３９内にて十分に冷えた後に行えばよい。なお容器３９は必ずしも密閉されている必要はなく、ガス注入口３７から注入された不活性ガスがある程度、容器３９の中に滞留する構造であれば、多少の隙間を有するものであっても構わない。例えば蓋のない深鍋のような形状であっても十分な効果が得られる。
【００３２】
熱処理炉３３には図１の場合と同様に、炉心管３５の外側に発熱体３４および断熱体３６が配置されている。また炉心管３５の下方には繊維チューブ４０が配置されている。図３に示した構成の場合は、繊維チューブ４０は容器３９の内部に設置することとなり、上方から下方の向きに搬送される金属線材３８が熱処理の最中に炉心管３５の内面に接触しないようにガイドする役割を有している。なお図３の場合には、繊維チューブ４０は炉心管３５から出てきた直後のまだかなり高温の金属線材３８に接触することとなるので、使用される繊維質の材料として十分な耐熱性が得られる材料を使用する必要がある。なお図３に示した第３の例の連続熱処理装置においては、金属線材３８を蓄積する容器３９を熱処理炉３３の下方に設置しているが、逆に金属線材３８の搬送方向を下方から上方の向きとして、巻き落としコイル３２や容器３９を熱処理炉３３の上方に設置することも可能である。
【実施例】
【００３３】
（実施例１）
内径１００ｍｍ、厚さ５ｍｍ、長さ１ｍの耐熱ガラス管からなる炉芯管を用意し、床面に対して垂直方向に立てて設置した。次いでこの炉芯管の外周に、幅１０ｍｍ、長さ０．８ｍのカーボンヒーターからなる発熱体を、炉心管の長さ方向にそれぞれ並列して配置した。使用したカーボンヒーターは１７本であり、カーボンヒーターどうしは１０ｍｍの間隔を空けてそれぞれ配置している。なお炉心管の両端部からそれぞれ長さ１００ｍｍの領域にはカーボンヒーターが配置されていない。カーボンヒーターの外側は、厚さ２００ｍｍのセラミックスとグラスファイバーからなる耐熱体により被覆し、さらにその外周を厚さ１ｍｍのＳＵＳ３０４のステンレス板によって囲んだ構成の熱処理炉とした。
【００３４】
次いで作製した熱処理炉の上方にベークライト製の直径１００ｍｍのＶ溝付きローラーを配置し、熱処理炉の斜め下側には前記Ｖ溝付きローラーを介して金属線材を巻き取るための巻き取りコイルを配置した。また熱処理炉の下方には、金属線材を供給する巻き出しコイルを配置した。この巻き出しコイルは中心軸が床面と垂直となる向きに配置しており、Ｖ溝付きローラーの回転によって金属線材が巻き取られるにつれて、金属線材をスムーズに送り出すことが可能である。
【００３５】
また炉心管の下方には金属線材の支持装置として繊維チューブを配置した。この繊維チューブは巻き出しコイルから送り出される金属線材が炉心管内に搬送される位置を炉心管の中心線上の位置に固定するもので、ナイロンからなる内径が５ｍｍの円筒である。この繊維チューブは、内部を通過する金属線材に張力を与えることなく炉心管に送り込む位置を固定して、金属線材と炉心管の内面との接触を防止するものであって、炉心管に対して設置した位置が移動しないようにネジ止めにより固定した。このようにして構成した金属線材の連続熱処理装置は、図２に記載のものと同じ構成である。
【００３６】
前記の連続熱処理装置を用いて、重量比でＮｉが５２％、残分がＦｅからなる線径が０．５ｍｍのＮｉ−Ｆｅ合金の金属線材に対して、炉内温度：９００℃、巻き取り速度：１ｍ／ｍｉｎの条件にて連続熱処理を行った。その際に、金属線材の酸化を防止するために、熱処理炉内の炉芯管の上部より不活性ガスであるアルゴンガスを流量５ｍｌ／ｍｉｎにて流入させ、炉芯管内部をアルゴン雰囲気に置換した。
【００３７】
その結果、この連続熱処理装置を用いて、金属線材が破断することなくかつ金属線材の表面に擦り疵や掻き疵を発生させずに連続熱処理を行うことができた。また熱処理を行った金属線材はその表面が酸化することもなかった。
【００３８】
（実施例２）
実施例１と同じ連続熱処理装置を用いて、組成が実施例１と同一で、線径が０．３ｍｍのＮｉ−Ｆｅ合金の金属線材に対して、炉内温度：９００℃、巻き取り速度：２ｍ／ｍｉｎの条件にて連続して同様に熱処理を行った。また炉芯管内部をアルゴン雰囲気とするために、流量５ｍｌ／ｍｉｎのアルゴンガスを炉心管内に供給した。その結果、金属線材が破断することなく、かつ金属線材の表面に擦り疵や掻き疵を発生させずに、実施例１の場合と同様に連続熱処理を行うことができた。また熱処理を行った金属線材はその表面が酸化することもなかった。
【００３９】
（実施例３）
内径８０ｍｍ、厚さ２ｍｍ、長さ１．２ｍのＳＵＳ３０４のステンレス管からなる炉芯管を用意し、床面に対して垂直方向に立てて設置した。次いでこの炉芯管の外周に、幅１０ｍｍ、長さ１ｍのセラミックスヒーターからなる発熱体を、炉心管の長さ方向にそれぞれ並列して配置した。使用したセラミックスヒーターは１３本であり、セラミックスヒーターどうしは１０ｍｍの間隔を空けてそれぞれ配置している。なお炉心管の両端部からそれぞれ長さ１００ｍｍの領域にはセラミックスヒーターが配置されていない。セラミックスヒーターの外側は、厚さ１５０ｍｍのセラミックスファイバーからなる耐熱体により被覆し、さらにその外周を厚さ１ｍｍのＳＵＳ３０４からなる４枚のステンレス板によって囲んだ構成の熱処理炉とした。
【００４０】
次いで作製した熱処理炉の上方に金属線材を連続して供給するための巻き出しコイルを配置した。この巻き出しコイルは中心軸が床面と平行となる向きに配置しており、一定速度で回転させることによって金属線材を炉心管内にスムーズに供給することが可能である。また巻き出しコイルから送り出される金属線材はその自重により張力が加えられているので炉心管内を真っ直ぐに搬送され、炉心管の内面に接触することはない。また熱処理炉の下方には容器を配置し、この容器の内部に金属線材が直径５００ｍｍ程度のとぐろを巻いて巻き落とされて、巻き落としコイルを形成するようにした。この容器は炉心管と連続する構成としており、炉心管内に流入させた不活性ガスがこの容器内に滞留するようにしている。
【００４１】
また炉心管の下方には金属線材の支持装置として容器内に繊維チューブを配置した。この繊維チューブは熱処理された金属線材が炉心管から出てくる位置を炉心管の中心線上の位置に固定するもので、内面にグラスウールを植設した内径が５ｍｍの金属製の円筒である。この繊維チューブは、内部を通過する金属線材に張力を与えることなく炉心管内を搬送される位置を固定して、金属線材と炉心管の内面との接触を防止するものであって、炉心管に対して設置した位置が移動しないようにネジ止めにより固定した。このようにして構成した金属線材の連続熱処理装置は、図３に記載のものと同じ構成である。なお熱処理された金属線材が前記繊維チューブを通過することによる繊維チューブの変形等は確認されなかった。
【００４２】
前記の連続熱処理装置を用いて、原子数比でＮｉが５１％、残分がＴｉからなる線径が０．４ｍｍのＮｉ−Ｔｉ合金の金属線材に対して、炉内温度：６００℃、巻き落し速度：０．５ｍ／ｍｉｎの条件にて連続熱処理を行った。その際に、金属線材の酸化を防止するために、熱処理炉内の炉芯管の上部より不活性ガスである窒素ガスを流量５ｍｌ／ｍｉｎにて流入させ、炉芯管内部を窒素雰囲気に置換した。また炉芯管内部を置換した窒素ガスが熱処理炉の下方に設置した容器内に流入することで、この容器内も窒素ガスにより充填されるようにした。
【００４３】
なお、熱処理炉の上方に巻き出しコイルを安全に配置するために、荷重０．５トン未満の電動チェーンブロックを使用した。また巻き出しコイルの配置作業を容易にするために、最上段の高さが１ｍの階段と転落防止用の手すりを設置した。なお金属線材の連続熱処理の最中は巻き出しコイルの配置位置を常に調整し、巻き出しコイルからの金属線材の離線位置が常に炉心管の中心線の延長線上に位置するようにした。
【００４４】
その結果、この連続熱処理装置を用いて、金属線材が破断することなく、かつ金属線材の表面に擦り疵や掻き疵を発生させずに連続熱処理を行うことができた。また熱処理を行った金属線材はその表面が酸化することもなかった。
【００４５】
（実施例４）
実施例３と同じ連続熱処理装置を用いて、組成が実施例３と同一で、線径が０．２５ｍｍのＮｉ−Ｔｉ合金の金属線材に対して、炉内温度：６００℃、巻き取り速度：１ｍ／ｍｉｎの条件にて連続して同様に熱処理を行った。また炉芯管内部を窒素雰囲気とするために、流量５ｍｌ／ｍｉｎの窒素ガスを炉心管内に供給した。その結果、金属線材が破断することなく、かつ金属線材の表面に擦り疵や掻き疵を発生させずに、実施例３の場合と同様に連続熱処理を行うことができた。また熱処理を行った金属線材はその表面が酸化することもなかった。
【００４６】
本発明によれば、前記の各実施例によって確認された通り、線径が０．５ｍｍ以下の細い金属線材に対しても、熱処理中の破断や表面への擦り疵や掻き疵の発生のない、良好な連続熱処理を実施することができる。また本発明によれば、熱処理装置の炉心管を縦方向に配置することができるので、設置面積をを小さくできるという副次的な効果を得ることもできる。また、上記説明は、本発明の実施の形態について説明するためのものであって、これによって特許請求の範囲に記載の発明を限定するものではない。また、本発明の各部構成は上記実施の形態に限らず、特許請求の範囲に記載の技術的範囲内で種々の変形が可能である。
【符号の説明】
【００４７】
１１，２１，３１，４１ 巻き出しコイル
１２，２２，４２ 巻き取りコイル
１３，２３，３３，４３ 熱処理炉
１４，２４，３４，４４ 発熱体
１５，２５，３５，４５ 炉心管
１６，２６，３６，４６ 断熱体
１７，２７，３７，４７ ガス注入口
１８，２８，３８，４８ 金属線材
１９，２９，４９ 溝付きローラー
２０，３０，４０ 繊維チューブ
３２ 巻き落としコイル
３９ 容器
【特許請求の範囲】
【請求項１】
炉心管を有し、
前記炉心管はその長さ方向が地表面に対して鉛直な向きに設置されており、
前記炉心管の内部に金属線材を通過させて熱処理を行う連続熱処理装置であって、
前記炉心管の上部に、前記金属線材の巻き取り、もしくは巻き出しを行うコイルを有し、
前記炉心管の下部に前記金属線材を回動せずに支持する支持装置を有し、
前記金属線材を連続して熱処理することを特徴とする連続熱処理装置。
【請求項２】
炉心管を有し、
前記炉心管はその長さ方向が地表面に対して鉛直な向きに設置されており、
前記炉心管の内部に金属線材を通過させて熱処理を行う連続熱処理装置であって、
前記炉心管の上部にローラーを有し、
前記炉心管の下部に前記金属線材を回動せずに支持する支持装置を有し、
前記金属線材を連続して熱処理することを特徴とする連続熱処理装置。
【請求項３】
前記支持装置が繊維チューブからなることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の連続熱処理装置。
【請求項４】
前記炉心管の内部に不活性ガスを充填して前記熱処理を行うことを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載の連続熱処理装置。
【請求項５】
前記不活性ガスが窒素もしくはアルゴンから選択されたものであることを特徴とする請求項４に記載の連続熱処理装置。
【請求項６】
前記炉心管の内部を通過させる前記金属線材の出口側の前記炉心管の端部に、前記炉心管と連続して前記不活性ガスを蓄積する容器を設置したことを特徴とする請求項４または請求項５に記載の連続熱処理装置。
【請求項７】
連続して熱処理する前記金属線材の平均直径が０．５ｍｍ以下であることを特徴とする請求項１ないし６のいずれか１項に記載の連続熱処理装置。
【請求項１】
炉心管を有し、
前記炉心管はその長さ方向が地表面に対して鉛直な向きに設置されており、
前記炉心管の内部に金属線材を通過させて熱処理を行う連続熱処理装置であって、
前記炉心管の上部に、前記金属線材の巻き取り、もしくは巻き出しを行うコイルを有し、
前記炉心管の下部に前記金属線材を回動せずに支持する支持装置を有し、
前記金属線材を連続して熱処理することを特徴とする連続熱処理装置。
【請求項２】
炉心管を有し、
前記炉心管はその長さ方向が地表面に対して鉛直な向きに設置されており、
前記炉心管の内部に金属線材を通過させて熱処理を行う連続熱処理装置であって、
前記炉心管の上部にローラーを有し、
前記炉心管の下部に前記金属線材を回動せずに支持する支持装置を有し、
前記金属線材を連続して熱処理することを特徴とする連続熱処理装置。
【請求項３】
前記支持装置が繊維チューブからなることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の連続熱処理装置。
【請求項４】
前記炉心管の内部に不活性ガスを充填して前記熱処理を行うことを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載の連続熱処理装置。
【請求項５】
前記不活性ガスが窒素もしくはアルゴンから選択されたものであることを特徴とする請求項４に記載の連続熱処理装置。
【請求項６】
前記炉心管の内部を通過させる前記金属線材の出口側の前記炉心管の端部に、前記炉心管と連続して前記不活性ガスを蓄積する容器を設置したことを特徴とする請求項４または請求項５に記載の連続熱処理装置。
【請求項７】
連続して熱処理する前記金属線材の平均直径が０．５ｍｍ以下であることを特徴とする請求項１ないし６のいずれか１項に記載の連続熱処理装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２０１０−２１６００２（Ｐ２０１０−２１６００２Ａ）
【公開日】平成２２年９月３０日（２０１０．９．３０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−６７６４４（Ｐ２００９−６７６４４）
【出願日】平成２１年３月１９日（２００９．３．１９）
【出願人】（０００１３４２５７）ＮＥＣトーキン株式会社 (1,832)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年９月３０日（２０１０．９．３０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年３月１９日（２００９．３．１９）
【出願人】（０００１３４２５７）ＮＥＣトーキン株式会社 (1,832)
【Ｆターム（参考）】
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