JPH02104700A - 連続した鋼製ストランドを表面処理する方法及び装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （イ）産業上の利用分野 本発明は連続した鋼製ストランドの電解処理に関する。

（ロ）従来の技術 例えばエンジンのバルブのばね線等を形成するのに使用
されるコイル状の鋼棒又は鋼線は、典型的にはスケール
及び他の不純物を除去するため表面を機械加工して、比
軟的なめらがな仕上がり面となるように処理される。こ
の機械加工は、典型的には鋼線から作られるパルプ用ば
ねの破損の原因となる鋼線の表面の小さなかき傷を残す
。

電解液槽を通過させてコイル状の鋼線を処理することは
公知である。この電解液槽においては、例えば電導性の
金属ローラにより、ストランドに直接正電圧がかかつて
おり、一方ストランドが通過する電解液に浸漬された電
極に負電圧がかかっている。金属ローラは処理される金
属の表面を傷付ける可能性がある。

米国特許第３，３３８，８０９号はストランドに直接電
圧をかけることを要しない連続した鋼線のストランドを
洗浄する電解処理技術を開示している。この米国特許に
おいて、電極がストランドの近傍でただしストランドに
は接触せずに位置決めされた一連の電解液槽にストラン
ドを通過させることにより交互に正と負の電圧を付加す
る。所定の槽の電極が正の状態になったと仮定すると、
隣接する槽は負の状態になる。電極はストランドに交互
に正及び負の電圧をかける。

（ハ）発明の概要 本発明の全般的な特徴は、ストランドの表面から金属を
除去すべくストランドを電解ユニットに通すこと、スト
ランドと直接にいかなる電気的接触もすることなくスト
ランドに電流を誘導させること、及びストランドを該ユ
ニットを介して移動しストランドの一部が少なくとも２
５秒間の長周期で電解ユニットの中で処理されることに
より連続した鋼製ストランドを表面処理することにある
。

本発明の他の特徴は、バルブ用ばね線を作るために、ス
トランドとの直接の電気的接触がなされない電解処理に
おいて電解的表面仕上することにより鋼製ストランドを
処理することであり、また、いかなる金属面とストラン
ドのに面間の直接の機械的接触もない種類の炉の中でス
トランドを熱処理することである。

本発明の好適実施例は、次のような特徴を具備している
。すなわち、ストランドは一回以上電解語 ユニットを通過するように経過が定められている。

電力Ｔユニットでは、ストランドは表面の物質を除去す
るため一連の交互に極性が変わる酸性の電解液槽を通過
し、その後、汚れを除去するために、一連の電解液槽を
通過する。熱処理段階は鋼線を高温炉に通し、しかる後
低温炉を通す工程を含む。

炉の中では１ｗ４線は流動床で加熱される。

本発明の別の全般的な特徴は、鋼製ストランドを表面処
理する装置にある。この装置はストランドとの直接の電
気的接触がない種類の一連の電解液槽を有する電解ユニ
ットと、−回以上鋼線を電解ユニットに通す機構とを備
えている。

本発明のその他の特徴は、３０ｍ（１００フイート）以
上の長さの鋼線のストランドである。このストランドに
おいて、外表面はｍ線の内部と組成的に同一でありかつ
表面は実質的に不純物がなく機械的に付けられたかき傷
がない。

本発明は、表面の不純物及び表面のかき傷がなく１組成
的に均一であり、かつ例えばバルブ用ばね線として非常
に有用なストランドを生産する。

鋼線は長いコイル状君で迅速かつ効率的に処理されても
よい、電解ユニットでの長い処理時間は相当量の金属を
除去することを可能にする。水素脆化は回避される。ス
トランドを数回同一ユニットに通すことにより電解ユニ
ットの長さを比較的短くすることが可能になる。電解処
理及び熱処理はストランドとの金属接触なくなされ、表
面のかき傷が最少限になるからである。

（ニ）実施例 第１［２Ｉを参照すると、バルブ用ばね線等を製造する
ためのコイル状鋼棒又は鋼線３０の連続した一本のスト
ランド２０を処理するライン１０において、コイル状ス
トランド２０（所望の直径に圧延されかつ引き伸ばされ
た後の）は、電解ユニットすなわち電気的表面処理ユニ
ット４０の中へ送られる７本ユニット４０では、相当量
の金属が外表面から除去されてストランド内部の金属と
同じ組成をしたきれいな傷跡のない表面を露出させる。

電気的表面処理ユニットを通過した後、ストランドは燐
酸塩被覆ユニットを備えた洗浄及び被覆槽４３を通過し
て次に鋼線引出しユニット４５（鋼線を所望の直径に引
伸ばし用）を通過する。適当な作動により、鋼線引出し
ユニットは鋼線の表面にほとんど機械的損傷を与えない
、引出しユニットに続いて、ストランドは炉ユニット５
０に通されて所望の冶金的性質が与えられる。最終的に
ストランド（少なくとも３０ｍ、望ましくはそれ以上で
あってもよい）は６１で再び巻付けられる。

ストランドは、電気的表面処理ユニットと鋼線引出しユ
ニット間及び鋼線引出しユニットと炉ユニット間で一時
的に巻込まれる。再巻込み装置は第１図には図示されて
いない。

第２．３図を参照すると、電気的表面処理ユニット４０
において、鋼線のストランド２０（図示されていないス
ケール破研装置を通過した後に）は、従動キャプスタン
５２の第一の溝上、ガイド滑車５４の下を通り、そして
電気的表面処理槽の第一のバンク５６へ直接入る（図に
おいて左側から右側へ）、バンク５６は一連の五式の同
様なバンクの内の一つであり、ストランドはそれらのバ
ンクを連続して通過し、最終的に最終バンク５８から出
てくる。ストランドは次に空気式払拭装置（大気温度で
の）６０、酸すすぎ装置（大気温度と同じ温度の水）６
２、空気式払拭装置（大気温度での）６４、新鮮水のす
すぎ装置（大気温度と同一温度）６６、空気式払拭装置
（大気温度で）、四式の汚れ除去電解液槽（４３，３乃
至４８．９度Ｃの硫酸の水溶液）７０、空気式払拭装置
（大気温度で）７２、酸すすぎ装置（大気温度での水）
７４、及び空気式払拭装置（大気温度で）７６を通るよ
うに経路が定められている。ストランドは次に、ガイド
滑車７８の下、駆動キャプスタン８０の第一の溝上を通
り、キャプスタンの回りを回って、その方向を逆転し、
そして従動キャプスタンの第二の溝へもどる。ストラン
ドは第二の溝の回りを回って、再びその方向を逆転し、
そして第一のバンク５６へ送られる。一連のバンクを六
回通過した後、ストランドは図の左側の電解表面処理ユ
ニット４０から送出される。

ユニット４０の長さに沿って設置されたステーションは
、供給及び送出ラインを介して一連のタンク及びポンプ
を作動する。このステーションは電解液タンク８２，８
４、ポンプ８６，８８、酸回収管路９０、酸すすぎタン
ク及びポンプ９２、新鮮な水の供給装置９４、酸性液タ
ンク及びボン１９６、及び酸すすぎタンク及びポンプ９
８を備えている。

さらに第４図を参照すると、電気的表面処理槽１００の
電解液タンク１０２とは反対側に架台機構１０４が、電
Ｖｉ１１０８を上昇させ、交換しかつ下降させるのに使
用される。電気は五個の整流器１０６から該架台機構を
介して電極に供給される。

第５．６図を参照すると、−続きになった１２個の電解
液槽１１０が各バンク５６の中に設置されている。多槽
１１０は電解質溶液１１４の供給装置を含むトレイ１１
２を備えており、そのトレイ１１２を貫いてストランド
２０は電気的表面処理ユニットを通る経路の中を移動す
る。電解質溶液は、トレイの底部の小孔１１８を介して
その下から供給され、そしてトレイを越流（矢印１１７
）して受皿１２０に集まるように側方に流出する。

各バンクの連続する槽は絶縁分離壁１２２，１２４によ
り画成される。セラミックのガイド１２６が該分離壁に
装着されてストランド２０がバンクを通過する時ストラ
ンドを案内し支持する９各槽では、架台８！楕１０４か
ら懸架された５本の電極１２８を使って処理が行われる
。各電極は、移動する二本のストランドの問（ただし接
触せずに）で電極の下端部が懸垂されるように構成され
ている。所定の槽で作動する五本全部の電極は電気的に
拘束されており、かつこれら全部は、整流器１０６（こ
の整流器は２４ＶＤＣにて６Ｇ、Ｇｏｏアンペアの電流
を供給する）この二つの端子の一方又は他方に接続され
ている。連続した槽の極性は交互に変る。すなわち、所
定の槽の電極が整流器の正端子に接続された場合には、
その次の槽の電極は負の端子に接続される。

電解質溶液は１９乃至２２％の硫酸であり望ましくは最
大７％の硫酸鉄の水溶液であることである。該水溶液は
６０度Ｃ（１４０度Ｆ）で槓に供給される。しかし、水
溶液の温度は槽内で７６度Ｃ（１７０度Ｆ）の作動温度
にまで上昇する。

四式の汚れ除去電解液槽７０の配置は主電解槽の配置と
同じである。また、四式の連続する槽の極性は同様に交
互に変わる。

第７図を参照すると、炉ユニット５０において、鋼製の
電気的表面処理されたストランド２０が、鋼をオーステ
ナイト質にするべく６９３度Ｃ（１６００度Ｆ）の高温
（オーステナイト化する）炉１５０を連続的に通過し、
５４．５度Ｃ（１３０度Ｆ）の油焼入れタンク１５２を
通過し、所望する引張力により２６４度Ｃから４１５度
Ｃ（７００度Ｆから１１００度Ｆ）の低温熱処理炉を通
過する。油焼入れ槽の中のストランドの温度は次の炉１
５４で約６８度Ｃ（１５５度Ｆ）である、ストランドは
次に水焼入れ槽１５５で冷却される。

双方の炉１５０．１５２は鋼製ストランドが各炉の両端
に設置された鋼製ローラに支持された流動床式の炉であ
る。ストランドが炉を通過する時、ストランドは流動床
の砂で加熱される。このことは、ストランドの表面を傷
つける可能性のあるリードベツド、いかなる型式の金属
製止め具、又は他の金属製案内装置の必要性をなくす、
炉ユニットは英国、ウェストミツトランド州、スタワー
ブリッジのロージンエンジニアリング会社（Ｒｏｓｉｎ
Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ　Ｃｏｍｐａｎｙ）から入手で
きる。第７図において、支持ローラは符号１６０．１６
２．１６４で表Ｊ）された位置に設置されている。従っ
て、ストランドは、ストランドが比較的冷たい位置での
みローラと接触する。

以下作動について説明する。電気的表面処理ユニット４
０において、ストランドがｆｌｉに負電圧がかかってい
る所定の槽を通過する時、金属を電解液中に溶解させる
べき方向にストランドに電流を誘導する。ストランドが
通過している槽の電極に正電圧がかかっている時、スト
ランドの中の電流の方向はストランドを洗浄する電流方
向である。

ストランドから除去される金属の量は、特に負電圧の槽
に浸漬している全時間（この浸漬時間は電気的表面処理
ユニットの長さく本実施例の場合は約１２ｍ（４０フイ
ート）である）、ユニットを通過する鋼線の速度、及び
ユニットの通過回数による）、電解液の組成と温度、及
びストランドに流れる表面積当たりの電流に依存する。

目的はストランドの表面から不純物を除去するために相
当ｊｌ（例えば約０．１■（０，００４インチ））の金
属材（表面を洗浄するだけでなく）を取除くことと、鋼
材の最初の熱間圧延で生ずる可能性のあるかき傷又は剥
離を除去することである。このことは単に表面を洗浄し
又は研摩するための時間よりも長い時間、例えば少なく
とも２５秒間の浸漬時間を含んでいる６本発明の一つの
特徴は、本工程で製造される不純物のないかつかき傷の
ない鋼線とする為の新規性のある長い（例えば約３０ｍ
（１００フイート）以上）距離にある。

例えば、約５．６Ｍｍ（０，２２０インチ）径の鋼線を
製造する場合には、電気的表面処理ユニットは、ストラ
ンドを１０５ｍ／分（３５０フイ一ト／分）の速度でユ
ニットを全部で６回通過させるように作動される。約１
２ｍ（４０フイート）長さの電気的表面処理ユニットに
対しては、全部の処理長さは７２ｍ　（２４０フイート
）となり、そして直径にして全部で約０．１＋ｍ（０，
００４インチ）が表面から取り除かれる。全処理時間は
４８秒である０表面において６．２〜７．８アンペア／
ｃｍ２（４０〜５０アンペア／平方インチ）の電流が望
ましい、同様に７．９ｗｍ（０，３１２５インチ）径の
鋼線は７８ｍ／分（２６０フイ一ト／分）の速度で該ユ
ニットを５回通過させて処理するだけで、浸漬時間４５
秒で直径にして約０　、１＋ｍｍ（０，００４インチ）
を取り除く、同様に９．５Ｍ（０，３７５インチ）径の
鋼線は、６７．５　ｍ／分（２２５フイ一ト／分）の速
度で５回通過させて全処理時間は４５秒となる。いくつ
かの電解液槽は所定の鋼線に対して処理時間を減少する
ように遮断されてもよい、鋼線は電解ユニットを６回以
下に通過するように経路決定されてもよい、バルブ用ば
ね線以外の鋼線も処理されてもよい。

【図面の簡単な説明】

第１図はコイル状の鋼線を処理するラインのブロックダ
イヤグラム、第２．３及び４図はそれぞれ第１図の処理
ラインの一部である電解ユニットの平面図、側面図及び
端部の図（第２図の圧端部から見たもので一部断面で示
している）、第５．６図は電解ユニットの電解液槽の端
部の図（断面で示す）及び側面図（断面で示す）、第７
（２Ｉは第１図の処理ラインの炉ユニットのブロックダ
イヤグラムである。 １０：処理ライン　　　　２０：ストランド３０：コイ
ル状鋼線　　　４０：電解ユニット４３：洗浄及び被覆
槽 ４５：鋼線引出しユニット ５０：炉ユニット ７０：汚れ除去電解液槽　１１ｏ：電解液槽１２８：電
＆　　　　　　　１５０：高温炉１５２；焼入れタンク
　　１５４：低温炉１５５：水焼入れタンク （外４名） 図面の浄書（内容に変更なし） ご １遇、しら釧４１ｚｌ−ラ７ドａ品２し調４坊没及び宴
ｊ【３．補正をする者 事件との関係　　特許出願人 住所 ４　　ｈｅｒ、　　　じ才力・ワイヤー・ヱント・ン；
；フ？フ→十り′−７巾力ぐ；− ４、代理人

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、ストランドの表面から金属を除去するためにストラ
   ンドを電解ユニットに通すことと、該ストランドと直接
   にはいかなる接触もせずに該ストランドに電流を誘導さ
   せることと、及び該ストランドを該電解ユニットを通し
   て移動し、少くとも２５秒の長い周期で該ストランドの
   一部を該電解ユニット内で処理すること、とを備えてな
   る連続した鋼製ストランドを表面処理する方法。 ２、該ストランドを一回以上該電解ユニットを通過させ
   るように経路を定めることをさらに備えてなる請求項１
   記載の方法。 ３、該ストランドを該電解ユニットに通す段階が、 該ストランドを酸性の電解液の槽に通して表面についた
   物質を除去し、そしてしかる後、該ストランドを汚れ除
   去用電解液槽に通す段階を備えてなる請求項１記載の方
   法。 ４、該ストランドが一回以上該電解ユニットを通過する
   ように経路を定めて、各経路において、該ストランドを
   該酸性の電解液槽と該汚れ除去用電解液槽との両槽に通
   すことをさらに備えてなる請求項１記載の方法。 ５、該ストランドを該電解ユニットに通す段階が、該ス
   トランドを交互に極性が変化する電極を有する一連の電
   解液槽に通すことを備えてなる請求項１記載の方法。 ６、バルブ用鋼製ばね線を製造するための鋼製ストラン
   ドを処理する方法であつて、 該ストランドと直接に電気的接触せずに、該ストランド
   を電解工程で電解的に表面処理することと、 金属面と該ストランドの表面の間にいかなる直接的な接
   触もないような種類の炉の中で、該ストランドを熱処理
   することと、 を備えてなる鋼製ストランドを処理する方法。 ７、該熱処理段階が、該ストランドを流動床上に支持す
   ることを備えてなる請求項６記載の方法。 ８、該熱処理段階が、該ストランドを高温炉へ、次に焼
   入れ装置へ、そして次に低温炉へ通すことを備えてなる
   請求項６記載の方法。 ９、該ストランドを該電解的に表面処理する段階が、 該ストランドといかなる直接の電気的接触をせずに該ス
   トランドの中に電流を誘導させること、及び 該ストランドを該電解ユニットを通して移動し、従って
   、該ストランドの一部を該電解ユニットの中で少くとも
   ２５秒の長い周期で処理すること、を含んでなる請求項
   ６記載の方法。 １０、該ストランドを一回以上該電解ユニットに通すよ
   うに経路を定めることをさらに備えてなる請求項６記載
   の方法。 １１、該ストランドを該電解ユニットに通す段階が、 該ストランドを表面についた物質を除去するために酸性
   の電解液槽に通し、その後該ストランドを汚れ除去用電
   解液槽に通すことを備えてなる請求項６記載の方法。 １２、該ストランドが一回以上該電解ユニットを通過す
   るように経路を定めて、各経路において、該ストランド
   を該酸性の電解液槽と該汚れ除去用電解液槽の両槽に通
   すことをさらに備えてなる請求項１１記載の方法。 １３、該ストランドを該電解ユニットに通す段階が、該
   ストランドを交互に極性が変化する電極を有する一連の
   電解液槽に通すことを備えてなる請求項６記載の方法。 １４、鋼製のストランドと直接電気的接触しない種類の
   一連の電解液槽を有する電解ユニットと、鋼線を一回以
   上該電解ユニットに通す機構と、を備えている鋼製スト
   ランドを表面処理する装置。 １５、一巻きのバルブ用ばね鋼線を処理する装置であっ
   て、 ストランドと直接電気的接触しない種類の一連の電解液
   槽を有する電解ユニット、及び 金属面と該ストランドの表面の間のいかなる機械的接触
   もない種類の、該鋼線を熱処理する炉ユニット、を備え
   ているばね鋼線を処理する装置。 １６、外表面が内部と同じ組成でありかつ該表面に不純
   物及び機械的に付けられたかき傷がほとんどない３０ｍ
   以上の長さを有する鋼線のストランド。