JPS58736B2 - 熱処理装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、熱処理装置に係り、特に、管状の被熱処理体
内面より熱処理を行なうに好適な熱処理装置に関する。

一般に、熱処理においては、被熱処理材の材質用途等に
応じて種々の熱処理条件が採用されている。

また、材料に高度な品質が要求される場合には、その被
熱処理材の加工履歴中数度にわたり、目的に応じた熱処
理が行なわれ、材料の素材段階、加工段階等の各時点に
おいて熱処理が行なわれている。

従来、管状体の熱処理を行なう場合には、被熱処理体全
体を熱処理炉内に入れたり、もしくは、熱処理部外側よ
りヒータ等を巻いて加熱し、要熱処理部分のみを熱処理
する方法等が採用されている。

また、従来の熱処理においては、要熱処理部から外れる
部分ではできる限り被熱処理体の温度勾配を小さくする
ようにされている。

そこで、従来の熱処理方法においては、（１）被熱処理
体の要熱処理部に対して外部からの接近が不可能であり
、かつ、（２）被熱処理体の要熱処理部近傍に要冷却部
が設定されている場合には、熱処理を良好に行なうこと
が困難であるという問題点がある。

本発明は、上記従来の問題点に鑑みなされたものであっ
て、被熱処理体外部からの接近が不可能でありかつ要熱
処理部と要冷却部とが近接されている場合においても、
良好に熱処理可能な熱処理装置を提供することを目的と
する。

本発明に係る熱処理装置は、管状被熱処理体内に挿入さ
れ、円筒状の加熱部と、周方向に複数個に分割されかつ
弾性体によって連結された冷却部と、加熱部の周囲を外
部と隔離して不活性ガスを封入する放射方向に拡縮可能
なシール部と、を有するようにしたものである。

以ド、本発明の実施例を図面を参照して説明する。

第１図は、本発明に係る熱処理装置の第１実施例を概念
的に示す説明図、第２図は同熱処理装置を具体的に示す
説明図である１３ 第１図および第２図に示されるように、この熱処理装置
は上部シール部１０、下部シール部２０上部冷却部３０
、冷却部４０および加熱部５０がサポート６０により軸
方向に一体化され、被熱処理体内に挿入され内部から熱
処理するようになっている。

上部シール部１０および下部シール部２０は、第３図に
詳細に示されるように、サポート６００両端部に被熱処
理体としての管１の内径よりも小さな外径からなるシー
ルゴム押え１１を備えられシールゴム押え１１には内部
にガス体を供給されて外方に自由に膨張可能なチューブ
状のシールゴム１２が保持されている。

シールゴム１２の内部には、シールゴム金具１３が備え
られ、シールゴム金具１３にはガス管１４が接続されて
いる。

ガス管１４は継手１５，１６を備えると共に、サポート
６０の内部を軸方向に延設され、外部からヘリウムガス
等のガス体を導くようになっている。

すなわち、上Ｆのシール部１０，２０は、ガス体の供給
によって管１の内壁部に密接し、管１の内部に隔離雰囲
気を形成するようになっている。

この隔離雰囲気中のサポート６０には、サポート６０の
内部から隔離雰囲気中に開口されているガス管８０が設
けられ、ガス管８０は雰囲気中にヘリウムガス等の不活
性ガスを供給することによって、要熱処理部への加熱期
間中に隔離雰囲気を不活性ガス雰囲気とし、要熱処理部
の酸化直重と加熱部５０の酸化防止を図るようになって
いる。

−Ｌ部冷却部３０は、上部シール部１０の近傍に設置さ
れ、上部シール部１０が加熱部５０の熱の影響により損
傷することがないように、上部シール部１０の雰囲気を
冷却するようになっている。

また、冷却部４０は加熱部５０の近傍に設置され要熱処
理部以外の要冷却部が加熱されないように要冷却部を間
接的に冷却するようになっている。

−Ｌ部冷却部３０の上部冷却器３１に接続されている冷
却管３２と、冷却部４０を形成する冷却器４１に接続さ
れている冷却管４２は、第１図に示されるように相反に
連結され、冷却用流体は冷却器４１から上部冷却器３１
を経由して循環し外部に排出されている。

第４図および第５図は冷却部４ｏを示す説明図である。

冷却器４１は、周方向に複数個（本実施例においては３
個）に分割され、分割された各冷却器４１は、上蓋４１
Ａおよび下蓋４１Ｂを備え、外周側面に備えられている
溝４３に装着されている円周上のばね４４によって相互
に一体化されている。

また、各冷却器４１の冷却流体の流路としての穴４５が
複数個備えられ、穴４５は継手４６を介して前述の冷却
管４２に接続されている。

さらに、各冷却器４１の内周側には円錐状内面が形成さ
れ、この円錐状内面とくさび結合する拡大機構４７と当
接されている。

拡大機構４７はプレートピン４８を介して、サポート６
０の内部を移動可能なゾルロッド４９に連結されている
。

すなわち、拡大機構４７は、冷却器４１の内面とくさび
状に摺動することによって冷却器４１を放射方向に拡縮
可能とし、冷却部４０を管１の内部に挿入する際には冷
却部４０を縮径させて円滑に挿入可能とし、その冷却時
には冷却器４１を拡径させて冷却部４０を管１の内面に
密着させて要熱処叩部近傍の冷却効果を高めるようにな
っている。

弾性体としてのばね４４は、冷却部４０の拡径時には伸
ばされ、その縮径時には各分割されている冷却器４１を
迅速に形径方向に伸しもどすようになっている。

なお、冷却用流体は、水等によっても良いが、冷却効果
を高める必要がある場合には液体窒素等の極低温流体を
使用しても良い。

加熱部５０は、第６図に示されるように、管１の内径よ
り小さな外径を備える円筒状の断熱材５１と、断熱材５
１の外周面に埋め込まれているヒータ押え５２と、ヒー
タ押え５２に巻き付けられているヒータ５３とからなり
、ヒータ５３はヒータ端子５４を介して外部電源に接続
されている。

ヒータ５３は、内部にタンタル等の発熱体と、窒化はう
素、酸化マグネシウム等の絶縁材が収納および充填され
ており、発熱体に通電することによつて発熱し、要熱処
理部の熱処理を行なうようにされている。

また、コイル状のヒータ５３の型崩れ等を防止するため
に、耐熱性の良好なステンレス鋼等からなるヒータ押工
５２によって支持され断熱性を良好に保つために上下お
よび内部から断熱材５１によって包囲されている。

さらに、この熱処理装置には、管１への挿入時に、管１
の内壁面の保護、および冷却部４ｏ、加熱部５０等を保
護するために、テフロン等の軟質材料からなるガイドロ
ーラ７０が上下の端面に取り付けられている。

ガイドローラ７０の配設位置は、冷却部４０、加熱部５
０等よりも外方に大きくされている。

次に、上記実施例の作用について説明する。

管１には管板２が溶接部３を介して接続され、溶接部３
は外部から接近することが困難であり、従って管１の内
面側から溶接部３を熱処理する必要がある。

さらに、溶接部３に近接する管板２の内面２Ａはコーテ
ィング処理されており、溶接部３の熱処理時に加熱され
ることがないように冷却する必要がある。

ガイドローラ７０を管１の内面に接触させた状態で、こ
の熱処理装置を管１の内部に挿入し、加熱部５０を要熱
処理部としての溶接部３に対応する位置に設定する。

この熱処理装置を固定するには、管１の下端開口部とサ
ポート６０の下端部に取り付けるフランジとを締結ねじ
等によって一体化させれば良い。

このようにして、熱処理装置を管１０所定位置に挿入固
定した後に、上下のシール部１０，２０にガスを供給し
、シールゴム１２を膨張させて管１の内面に密着させる
。

次に、ガス管８０を介してサポート６０の内部に不活性
ガスを徐々に注入し、内部の空気を不活性ガス雰囲気４
とする。

こうして管１の内面および加熱部５０のヒータ５３の酸
化防止が図られる１次に、プルロッド４９を管１の軸方
向下側に引っ張ることにより、プレートピン４８を介し
て拡大機構４７を分割されている各冷却器４１に伝達し
、それらを拡径して冷却部４０を管１の内面に密着させ
る。

この状態から冷却用流体を供給すれば、冷却用流体は熱
処理装置の外部から冷却管４２を介して冷却器４１に設
げられている穴４５を循環し、管１の内面を冷却する。

さらに、冷却器４１を循環した冷却用流体は、冷却管３
２を介して上部冷却器３１に導かれ、上部シール部１０
の近傍雰囲気を冷却して外部に排出される。

この状態から、外部電源により加熱部５０のヒータ５３
を発熱させて、管１の内面より被熱処理部としての溶接
部３を加熱する。

ここで、必要熱処理温度および必要熱処理時間によって
、外部電源を一定の状態に設定する。

上記実施例によれば、管１の要熱処理部としての溶接部
３に外部から接近が不可能であり、かつ溶接部３に近接
する管板２の内面２Ａを冷却保持しなげればならない場
合に、管１の内面から要熱処理部に所定熱処理条件で処
理することができると共に、管板２の要熱処理部に近接
する内面２Ａを所定の冷却温度に保つことが可能となる
。

次に、第７図は本発明に係る熱処理装置の第２実施例を
示す説明図であり、前記第１実施例におけると異なる部
分は加熱部５０の近傍に芯出し部９０を設けた点にある
。

芯出し部９０は、第８図および第９図に示されるように
、前記第１実施例における冷却部４０における冷却用流
路を撤去したものに相程する。

すなわち、芯出し部９０は、周方向に複数個に分割され
る芯出し機構本体９１と、拡大機構９２とから形成され
ている。

芯出し機構本体９１は、溝９３に巻き付けられている円
形状のばね９４により一体化され、拡大機構９２はプレ
ートピン９５を介してプルロッド４９に連結されている
。

なお、各芯出し機構本体９１は、サポート６０に取り付
けられている芯出し機構受９６によって上下から挾持さ
れている。

この芯出し部９００作用は、前記第１実施例におげろと
同様であるので説明を省略するが、この芯出し部９０を
加熱部５０の直上に設置することにより、加熱部５０の
直下に設げられている冷却部４０の拡大機構と共に、加
熱部５０を管１に対して確実に芯出し可能となり、管１
０周方向温度分布を均一としその熱処理を良好に行なう
ことができる。

以上のように、本発明に係る熱処理装置は、管状被熱処
理体内に挿入され、円筒状の加熱部と、周方向に複数個
に分割されかつ弾性体によって連結された冷却部と、加
熱部の周囲を外部と隔離して不活性ガスを封入する放射
方向に拡縮可能なシ−ル部と、を有するようにしたので
、外部からの接近が不可能で、加熱処理部ど要冷却部と
が近接する管状被熱処理体の熱処理を良好にすることが
できるという効果を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る熱処理装置の第１実施例を示す概
念図、第２図は同全体構造を示す断面図、第３図は同シ
ール部を詳細に示す断面図、第４図は同冷却部を詳細に
示す断面図、第５図は第４図のｖ−ｖ線に沿う断面図、
第６図は同加熱部を詳細に示す断面図、第７図は本発明
に係る熱処理装置の第２実施例を示す概念図、第８図は
同芯出し部を詳細に示す断面図、第９図は第８図の■−
■線に沿う断面図である。 １０……上部シール部、２０…・各シール部、３０……
上部冷却部、４０……冷却部、５０……加熱部、６０…
…ザボート５、

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １管状被熱処理体内に挿入され、円筒状の加熱部と、周
   方向に複数個に分割されかつ弾性体によって連結された
   冷却部と、加熱部の周囲を外部と隔離して不活性ガスを
   封入する放射方向に拡縮可能なシール部と、を有する熱
   処理装置。 ２前記加熱部は、電気抵抗式加熱機からなることを特徴
   とする特許請求の範囲第１項記載の熱処理装置。 ３前記冷却部は、内部に冷却用流体の流路が設げられて
   いることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の熱処
   理装置。 ４前記冷却部は、軸方向にくさび状とされていることを
   特徴とする特許請求の範囲第１項記載の熱処理装置。 ５前記シ一ル部は、弾性体チューブからなることを特徴
   とする特許請求の範囲第１項記載の熱処理装置。