JPH0314903B2 - - Google Patents
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- JPH0314903B2 JPH0314903B2 JP1969486A JP1969486A JPH0314903B2 JP H0314903 B2 JPH0314903 B2 JP H0314903B2 JP 1969486 A JP1969486 A JP 1969486A JP 1969486 A JP1969486 A JP 1969486A JP H0314903 B2 JPH0314903 B2 JP H0314903B2
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Description
【発明の詳細な説明】
（産業上の利用分野）
本発明は鋼管（スパイラル管、uo管等）の内
面及び外面の表層部に真空中で加速したイオンを
打ち込んだり、あるいは、該イオンの打ち込みと
蒸着技術とを組みあわせることにより鋼管の内面
及び外面の表層部の性質を改変させるいわゆる鋼
管の高機能表面処理に関するものである。Detailed Description of the Invention (Field of Industrial Application) The present invention is directed to implanting ions accelerated in a vacuum into the inner and outer surfaces of steel pipes (spiral pipes, UO pipes, etc.), or The present invention relates to so-called high-performance surface treatment of steel pipes, which modifies the properties of the inner and outer surface layers of steel pipes by combining the above and vapor deposition techniques.
（従来の技術及び問題点）
従来、例えば鋼管の腐食防止のために製品の外
面にプラスチツク樹脂等をコーテイングしたり、
素材に耐食性、耐摩耗性の高い元素を添加し、素
材自体を高機能化させている。しかるに上記方法
による鋼管の表面改質法については以下の欠点が
ある。(Prior art and problems) Conventionally, for example, to prevent corrosion of steel pipes, the outer surface of the product was coated with plastic resin, etc.
Elements with high corrosion resistance and wear resistance are added to the material, making the material itself highly functional. However, the above method for surface modification of steel pipes has the following drawbacks.
(a) 表面へのコーテイングについては例えばプラ
スチツク樹脂のコーテイングは外表面のみであ
り、内表面のコーテイングについては不可能で
ある。又鋼管成形工程とコーテイング工程を分
離する必要があり、装置が大がかりになる。(a) Regarding surface coating, for example, coating of plastic resin is only possible on the outer surface, and it is not possible to coat the inner surface. Furthermore, it is necessary to separate the steel pipe forming process and the coating process, which increases the size of the equipment.
(b) 素材自体を高機能化することについては、高
価な元素を鋳造工程で投入することにより成さ
れるが、鋼管に要求される機能（例えば腐食防
止）は、内，外表面層のみを満足させればよく
素材全体を高機能化することは非経済的であ
る。(b) High functionality of the material itself can be achieved by adding expensive elements during the casting process, but the functionality required of steel pipes (for example, corrosion prevention) is achieved by adding only the inner and outer surface layers. It is uneconomical to improve the functionality of the entire material as long as it satisfies the requirements.
（発明が解決しようとする問題点）
本発明は上記欠点を解消するために成されたも
ので、金属への加速イオン打ち込み技術を応用し
て、鋼管の成形工程の搬送ライン上で鋼管の内外
表面の表層部のみにイオン発生装置からの加速イ
オンの打ち込み、又は加速イオンの打ち込みと金
属蒸着技術の組合せとにより、鋼管の表層部を改
質する装置を提供するものである。(Problems to be Solved by the Invention) The present invention has been made in order to eliminate the above-mentioned drawbacks, and uses accelerated ion implantation technology into metal to form a steel pipe on the conveyor line during the steel pipe forming process. The present invention provides an apparatus for modifying the surface layer of a steel pipe by implanting accelerated ions from an ion generator only into the surface layer, or by a combination of accelerated ion implantation and metal vapor deposition technology.
（問題点を解決するための手段）
本発明は上述の問題点を有利に解決したもので
あり、その要旨は鋼管成型工程の搬送ラインに設
けた真空装置と該真空装置内に配置した鋼管を搬
送するスキユーロールと、該スキユーロールの搬
送方向前方に設けた支持架台からのびたアームを
スキユーロールの搬送ライン上方に配置し、該ア
ーム上面に支持台を介してイオン偏向装置を内蔵
したイオン発生装置と該イオン発生装置の前方に
金属蒸着装置とを載置した鋼管内表面改質装置
と、前記スキユーロールの任意のスキユーロール
間の下方に支持架台に載置された金属蒸着装置と
金属蒸着面に向けてイオンを照射するイオン発生
装置とを別個に設けた鋼管外表面改質装置とから
なることを特徴とする鋼管の内外表面改質装置に
ある。(Means for Solving the Problems) The present invention advantageously solves the above-mentioned problems. An ion generator including a skie roll to be transported and an arm extending from a support frame provided in front of the skie roll in the transport direction above the transport line of the skie roll, and an ion deflection device built in via a support stand on the upper surface of the arm, and the ion generator. A steel pipe inner surface modification device with a metal evaporation device placed in front of the generator, a metal evaporation device placed on a support frame below between arbitrary skie rolls of the skie rolls, and ions directed toward the metal vapor deposition surface. There is provided an apparatus for modifying the inner and outer surfaces of a steel pipe, comprising a steel pipe outer surface reforming apparatus separately provided with an ion generator for irradiation.
（実施例及び作用）
以下、図面に示す実施例を基に本発明装置につ
いて詳細に説明する。(Embodiments and Effects) Hereinafter, the apparatus of the present invention will be described in detail based on the embodiments shown in the drawings.
図中１は真空ポンプで真空装置２を高真空引き
する。真空ポンプ１は必要に応じて複数個設けら
れる。真空装置２は鋼管３の成形工程に続けて搬
送ライン上に配置され、長さは処理可能な鋼管長
さの２倍以上である。真空装置２内には鋼管３を
ラセン状に回転搬送するスキユーロール４が配置
されている。１７はスキユーロール４を駆動する
モータである。該スキユーロール４の前方に支持
架台１４を設け、該支持架台１４のアーム部１
４′は鋼管３の長さより長くして搬送ラインのス
キユーロール４上方に配置される。アーム部１
４′の先端上面には電子ビーム発生装置１１と蒸
着金属を発生させる金属物質（例えばTi、Al、
Cr、Ｗ等）１０からなる金属蒸着装置２０を載
置している。又、アーム部１４′上面にイオン発
生装置３０の支持台１５が複数個設けられ、鋼管
内表面照射用のイオン発生装置３０を支持する。
該イオン発生装置３０はガス（常温でガス状物質
のN2、Ar等、又は常温で固体状物質をガス状に
したＣ、Ti等）真空装置２の外から装置内に供
給するガス供給パイプ６とフイラメント７を設け
たイオン源８と、発生したイオンを引き出し加速
する高電圧印加コイル９と、加速されたイオンを
蒸着金属が附着する鋼管３の内側上方で垂直に近
い角度に偏向させるための電磁石を用いたイオン
偏向装置１２と、イオンを照射（注入）するため
のイオン照射口１６とから構成される。上記アー
ム部１４′と該アーム部１４′上に載置されている
イオン発生装置３０と金属蒸着装置２０とから鋼
管内表面改質装置は構成され、該改質装置は鋼管
３の矢印６の方向の搬送にともなつて鋼管３の内
側に挿入され、イオン照射口１６から鋼管３の内
表面にイオン照射と金属蒸着が行なわれる。 In the figure, reference numeral 1 denotes a vacuum pump that evacuates the vacuum device 2 to a high vacuum. A plurality of vacuum pumps 1 may be provided as necessary. The vacuum device 2 is disposed on the conveyance line following the forming process of the steel pipe 3, and its length is more than twice the length of the steel pipe that can be processed. A skie roll 4 is arranged within the vacuum device 2 for rotating and conveying the steel pipe 3 in a helical shape. 17 is a motor that drives the skie roll 4. A support pedestal 14 is provided in front of the skie roll 4, and an arm portion 1 of the support pedestal 14 is provided.
4' is longer than the length of the steel pipe 3 and is placed above the skie roll 4 of the conveyance line. Arm part 1
On the upper surface of the tip of 4', there is an electron beam generator 11 and a metal material (for example, Ti, Al,
A metal vapor deposition apparatus 20 made of 10 metals (Cr, W, etc.) is mounted. Further, a plurality of support stands 15 for the ion generator 30 are provided on the upper surface of the arm portion 14' to support the ion generator 30 for irradiating the inner surface of the steel pipe.
The ion generator 30 is a gas supply pipe that supplies gas ( N2 , Ar, etc. which are gaseous substances at room temperature, or C, Ti, etc. which are gaseous substances which are solid at room temperature) from outside the vacuum apparatus 2 into the apparatus. 6 and a filament 7, a high voltage application coil 9 for extracting and accelerating the generated ions, and for deflecting the accelerated ions at an almost vertical angle above the inside of the steel pipe 3 to which the vapor-deposited metal is attached. The ion deflector 12 includes an ion deflector 12 using an electromagnet, and an ion irradiation port 16 for irradiating (injecting) ions. A steel pipe inner surface reforming device is constituted by the arm portion 14′, the ion generator 30 placed on the arm portion 14′, and the metal vapor deposition device 20. As it is transported in the direction, it is inserted into the inside of the steel pipe 3, and ion irradiation and metal vapor deposition are performed on the inner surface of the steel pipe 3 from the ion irradiation port 16.
さらに鋼管外表面改質装置も上記内表面改質装
置とほぼ同様の構成で設けられる。すなわち、ス
キユーロール４間の下方に支持架台１８上に電子
ビーム発生装置１１′と金属物質１０′とからなる
金属蒸着装置４０が載置される。イオン発生装置
５０はガスを真空装置２の外から装置内に供給す
るガス供給パイプ６′とフイラメント７′を設けた
イオン源８′と、発生したイオンを引き出し加速
する高電圧印加コイル９′と、イオンを照射する
イオン照射口１６′から構成され、該イオン発生
装置５０は金属蒸着装置４０の後方で鋼管３の外
表面下方で蒸着金属が附着する位置に向け垂直に
近い角度で固定配置される。上記イオン発生装置
５０と金属蒸着装置４０とから鋼管外表面改質装
置は構成されている。上記内表面用と外表面用の
改質装置は搬送ラインをはさんで上下方向ほぼ同
じ位置か、外表面改質装置を内表面改質装置に比
べ搬送ラインの少し上流側に設けられる。 Further, a steel pipe outer surface modification device is also provided with substantially the same configuration as the above-mentioned inner surface modification device. That is, a metal vapor deposition device 40 consisting of an electron beam generator 11' and a metal substance 10' is placed on a support pedestal 18 below between the skie rolls 4. The ion generator 50 includes an ion source 8' that is provided with a gas supply pipe 6' and a filament 7' that supply gas from outside the vacuum device 2 into the device, and a high voltage application coil 9' that extracts and accelerates the generated ions. , and an ion irradiation port 16' for irradiating ions, and the ion generator 50 is fixed at a nearly vertical angle toward the position below the outer surface of the steel pipe 3 at the rear of the metal evaporation device 40 and where the evaporated metal is attached. Ru. The ion generator 50 and the metal vapor deposition device 40 constitute a steel pipe outer surface modification device. The reforming devices for the inner surface and the outer surface are provided at approximately the same position in the vertical direction across the conveyance line, or the outer surface modification device is provided slightly upstream of the conveyance line compared to the inner surface modification device.
上記構成からなる本発明装置の作用について
N2ガスによる内外表面を同時に改質する側を述
べる。真空装置２内に成型された鋼管３が搬送さ
れると真空ポンプ１にて該装置２内は高真空引き
される。スキユーロール４にて鋼管３をスパイラ
ル状に回転させながら矢印５方向に搬送する。金
属蒸着装置の前方に設けられている管端検出器
（図示せず）により鋼管３の先端を検出すると、
ガス供給パイプ６，６′にN2ガスが供給され、イ
オン源８，８′でフイラメント７，７′を加熱する
と該フイラメント７，７′から放出される熱電子
でN2ガスはイオン化される。発生したN2イオン
は高電圧印加コイル９，９′でイオン源８，８′か
ら引き出し、加速する。加速されたN2イオン１
３は、鋼管３の外表面側についてはそのままイオ
ン照射口１６′から鋼管外表面の所定位置に照射
（注入）される。鋼管３の内表面側については加
速されたN2イオン１３は電磁力を用いたイオン
偏向装置１２で鋼管内面上方に垂直に近い角度に
偏向してイオン照射口１６より鋼管内表面の所定
位置に照射（注入）される。以上のようにして、
鋼管３の内側と外側からN2イオン１３を照射し
続けながら鋼管３をスキユーロール４でスパイラ
ル状に回転搬送すれば、鋼管３の内外表面の表層
部は一様にイオンを照射することが出来る。その
結果、鋼管３の内外表面の表層部は機械的性質
（強度、耐摩耗性等）電気化学的性質（耐食性、
耐着色性等）を改変出来るものである。 Regarding the operation of the device of the present invention having the above configuration
The side in which the inner and outer surfaces are simultaneously modified by N2 gas will be described. When the formed steel pipe 3 is transferred into the vacuum device 2, the inside of the device 2 is evacuated to a high vacuum by the vacuum pump 1. The steel pipe 3 is conveyed in the direction of the arrow 5 while being rotated in a spiral manner by the skie rolls 4. When the tip of the steel pipe 3 is detected by a pipe end detector (not shown) provided in front of the metal vapor deposition equipment,
N 2 gas is supplied to the gas supply pipes 6, 6', and when the filaments 7, 7' are heated by the ion sources 8, 8', the N 2 gas is ionized by thermionic electrons released from the filaments 7, 7'. . The generated N 2 ions are extracted from the ion sources 8, 8' by high voltage application coils 9, 9' and accelerated. Accelerated N2 ion 1
3 is directly irradiated (injected) into a predetermined position on the outer surface of the steel pipe 3 from the ion irradiation port 16' on the outer surface side of the steel pipe 3. On the inner surface side of the steel pipe 3, the accelerated N 2 ions 13 are deflected at an angle close to perpendicular to the upper part of the inner surface of the steel pipe by an ion deflector 12 using electromagnetic force, and are directed to a predetermined position on the inner surface of the steel pipe through an ion irradiation port 16. Irradiated (injected). As above,
If the steel pipe 3 is rotated and conveyed in a spiral manner by the skieur roll 4 while continuing to irradiate the steel pipe 3 with N 2 ions 13 from the inside and outside, the inner and outer surfaces of the steel pipe 3 can be uniformly irradiated with ions. As a result, the surface layer of the inner and outer surfaces of the steel pipe 3 has mechanical properties (strength, wear resistance, etc.) and electrochemical properties (corrosion resistance,
Color resistance, etc.) can be changed.
さらに、イオン照射と同時にイオン発生装置３
０，５０の前方に設けた金属蒸着装置２０，４０
を組合せた表面改質も可能である。該装置の電子
ビーム発生装置１１，１１′を用いて、任意の金
属物質（例えばAl）１０，１０′の表面を加熱す
ると、Al１０，１０′は金属原子として蒸発し、
鋼管３の内外表面の上方に蒸着する。蒸着と同時
に前記のイオン発生装置３０，５０からN2イオ
ン１３を照射を行えば蒸着原子はN2イオン１３
により鋼管３の内外表面の表層部に一部が打ち込
まれ、鋼管３の内外表面の表層部の組成を改質す
る。その結果、表面はAl蒸着メツキされると同
時に表層部が改質され、機械的性質、電気化学的
性質を改変出来るものである。このように鋼管の
後端部までイオン照射が行なわれると、鋼管の進
行方向前方に設置した尾端検出器（図示せず）に
より鋼管の尾端を検出しイオン発生装置３０，５
０と、金属蒸着装置２０，４０を止め、スキユー
ロール４を逆転させ、鋼管３を矢印と反対方向に
送り、真空装置２内から出し作業を終了する。 Furthermore, at the same time as ion irradiation, the ion generator 3
Metal vapor deposition equipment 20, 40 installed in front of 0,50
Surface modification in combination is also possible. When the surface of an arbitrary metal material (for example, Al) 10, 10' is heated using the electron beam generators 11, 11' of the apparatus, the Al 10, 10' evaporates as metal atoms.
It is deposited above the inner and outer surfaces of the steel pipe 3. If N 2 ions 13 are irradiated from the ion generators 30 and 50 at the same time as vapor deposition, the vapor deposited atoms will be N 2 ions 13.
A part of it is driven into the surface layer portions of the inner and outer surfaces of the steel pipe 3, thereby modifying the composition of the surface layer portions of the inner and outer surfaces of the steel pipe 3. As a result, the surface is plated with Al vapor deposition and the surface layer is simultaneously modified, making it possible to modify the mechanical properties and electrochemical properties. When ion irradiation is performed to the rear end of the steel pipe in this way, the tail end of the steel pipe is detected by a tail end detector (not shown) installed at the front in the direction of movement of the steel pipe, and the ion generators 30 and 5 detect the tail end of the steel pipe.
0, the metal vapor deposition equipment 20, 40 is stopped, the skie roll 4 is reversed, the steel pipe 3 is sent in the direction opposite to the arrow, and the work is completed by taking it out from the vacuum equipment 2.
尚、イオン発生装置、金属蒸着装置とも目的に
応じて内表面、又は外表面だけ又はイオン発生装
置だけを用いることも出来ることは言うまでもな
い。又鋼管の搬送方法もあらかじめイオン照射位
置を鋼管の後端にあわせ、スキユーロール４で逆
送（図面右から左へ）しながら処理していくこと
も可能である。 It goes without saying that it is also possible to use only the inner surface or the outer surface of both the ion generator and the metal vapor deposition apparatus, or only the ion generator, depending on the purpose. Further, the steel pipe can also be transported by aligning the ion irradiation position with the rear end of the steel pipe in advance, and processing the pipe while being transported backwards (from right to left in the drawing) using ski rolls 4.
（発明の効果）
以上述べたところから明らかなように、本発明
装置を用いることにより、鋼管の内外表面の表層
部のみ機械的電気化学的性質を改変でき、又鋼管
成形工程に続く搬送ライン上に配置可能なことか
ら、別建屋の必要もない等、すぐれた効果を発揮
し、工業的に効果大なるものがある。(Effects of the Invention) As is clear from the above description, by using the device of the present invention, it is possible to modify the mechanical and electrochemical properties of only the surface layer of the inner and outer surfaces of the steel pipe, and also to Because it can be placed anywhere, there is no need for a separate building, and it has excellent effects, making it highly effective industrially.
第１図は本発明実施例装置の説明図である。
１……真空ポンプ、２……真空装置、３……鋼
管、４……スキユーロール、５……矢印、６……
ガス供給パイプ、７……フイラメント、８……イ
オン源、９……高電圧印加コイル、１０……金
属、１１……電子ビーム発生装置、１２……イオ
ン偏向装置、１４……支持架台、１５……支持
台、１６……イオン照射口、１７……モーター、
１８……支持架台、２０……金属蒸着装置、３０
……イオン発生装置、４０……金属蒸着装置、５
０……イオン発生装置。
FIG. 1 is an explanatory diagram of an apparatus according to an embodiment of the present invention. 1...Vacuum pump, 2...Vacuum device, 3...Steel pipe, 4...Screw roll, 5...Arrow, 6...
Gas supply pipe, 7... filament, 8... ion source, 9... high voltage application coil, 10... metal, 11... electron beam generator, 12... ion deflection device, 14... support frame, 15 ...Support stand, 16...Ion irradiation port, 17...Motor,
18... Support frame, 20... Metal vapor deposition device, 30
...Ion generator, 40...Metal vapor deposition device, 5
0...Ion generator.
Claims (1)
と該真空装置内に配置した鋼管を搬送するスキユ
ーロールと、該スキユーロールの搬送方向前方に
設けた支持架台からのびたアームをスキユーロー
ルの搬送ライン上方に配置し、該アーム上面に支
持台を介してイオン偏向装置を内蔵したイオン発
生装置と該イオン発生装置の前方に金属蒸着装置
とを載置した鋼管内表面改質装置と、前記スキユ
ーロールの任意のスキユーロール間の下方に支持
架台に載置された金属蒸着装置と金属蒸着面に向
けてイオンを照射するイオン発生装置とを別個に
設けた鋼管外表面改質装置とからなることを特徴
とする鋼管の内外表面改質装置。1. A vacuum device installed on the conveyance line of the steel pipe forming process, a ski roll that conveys the steel pipe placed in the vacuum device, and an arm extending from a support frame provided in front of the ski roll in the transport direction are arranged above the conveyance line of the ski roll. , between an ion generator having a built-in ion deflection device on the upper surface of the arm via a support base, a steel pipe inner surface modification device having a metal vapor deposition device mounted in front of the ion generator, and any of the skie rolls. A steel pipe outer surface modification device comprising a metal vapor deposition device placed on a support frame below and an ion generator for irradiating ions toward the metal vapor deposition surface separately installed. Surface modification equipment.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1969486A JPS62180061A (en) | 1986-01-31 | 1986-01-31 | Device for reforming inside and outside surfaces of steel pipe |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1969486A JPS62180061A (en) | 1986-01-31 | 1986-01-31 | Device for reforming inside and outside surfaces of steel pipe |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62180061A JPS62180061A (en) | 1987-08-07 |
| JPH0314903B2 true JPH0314903B2 (en) | 1991-02-27 |
Family
ID=12006362
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1969486A Granted JPS62180061A (en) | 1986-01-31 | 1986-01-31 | Device for reforming inside and outside surfaces of steel pipe |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS62180061A (en) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01195274A (en) * | 1988-01-29 | 1989-08-07 | Nippon Steel Corp | Continuous thin film-forming apparatus |
| RU2602589C1 (en) * | 2015-06-09 | 2016-11-20 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Физико-технический институт Уральского отделения Российской академии наук | Method for surface treatment of carbon steel |
-
1986
- 1986-01-31 JP JP1969486A patent/JPS62180061A/en active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS62180061A (en) | 1987-08-07 |
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