JPH03275267A - 金属複合材料の連続溶造法 - 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】 〔産業上の利用分野） この発明は、芯材とその外側に形成される外層部とか異
なる組成の金属であるような金属系複合材料の製造方法
に関する。

〔従来の技術〕

この種の金属系複合材料の製造方法としては、鋳造技術
ては遠心鋳造法や連続鋳がけ肉盛法かある。これらの技
術は、主として圧延用ロールや他のローラ類の製造方法
として採用されている。遠心鋳造法は、組成の異なる２
種またはそれ以上の溶湯な順次回転する型内へ注入し、
凝固させていく方法であるため、組合せる材料に制約か
ある。

すなわち、大きく組成の異なる金属例えは共晶成分に近
い鋳鉄とＣ値か０．５％以下の合金鋼との組合せては、
凝固温度の差、溶湯の比重差等の原因で、接合境界部に
欠陥を生し易く、所望の複合材料か得られ難い問題かあ
る。

これに対し、連続鋳かけ肉盛法は、例えば特公願５！Ｊ
−１９７８６号公報に開示されているように、芯材金属
の回りに芯材とは組成の異なる溶湯を注入し、接合凝固
させると共に、芯材の引抜きと注湯を繰返し、連続的に
芯材の回りに肉盛層を形成させる方法であるため、凝固
温度の差及び比重差はほとんど問題にならず、組合せる
材料の制約は遠心鋳造法に比へ非常に少なくなり、イ１
効な手段である。

〔発明か解決しようとする課題〕

前記連続鋳かけ肉盛法によれば、異種金属の複合材料の
製造か可能て、圧延用ロール、ローラ川の長尺材料の製
造にも適している。しかし、芯材の回りに溶湯を注入す
る工程において、（１）注入溶湯温度にばらつきか生し
やすい。

（２）溶湯の注入口伺近と注入口から離れた位置とては
溶湯に温度差か生しる。

（３）溶湯の飛まつか芯材表面に当って凝着したり、溶
湯流か芯材に当って芯材の溶は込みか部分的に多くなっ
たりする等のことか原因て次のような問題のあることか
分った。すなわち、連続鋳かけ肉盛法では芯材と外層の
接合は芯材表面層かわずかに外層溶湯中に溶は込むこと
によって連成されるのであるから、溶湯温度か低すぎる
場合には芯材表面層か溶は込ます、従って接合不良とな
る問題を生し、逆に溶湯温度か高ずきる場合には芯材表
面層の溶＋−１込み量か多くなり、従って芯材と外層の
寸法のバランス及び外層溶湯組成か変化するという問題
を生しる。この問題を解決するには、前記（１）、（２
）の温度管理を厳重に行わなければならず、その温度管
理は困難である。そして前記（３）の芯材表面に溶温か
凝着することか起こると、その凝着部分か溶ｌづ込まず
、部分的に接合不良となる問題を生し、芯材の溶は込み
量か部分的に多くなると、芯材と外層との寸法か部分的
に不均一となるという問題を生しる。この問題は高温の
溶湯を芯材の回りに注入する以上必ずしも容易に解決さ
れるものてはない。

この発明は、」二連した連続鋳かけ肉盛法の問題点に鑑
み、製造工程の管理か容易て、しかもより健全な複合材
料を提供できる製造方法を実現することを課題とする。

〔課題を解決するための手段〕

この発明は、下端部に型を形成された耐火枠を通して金
属の芯材を上方から下方へ徐々に移動させながら上記耐
火枠の内面と上記芯材との間の空隙に冷却の金属素材を
供給してこれを誘導加熱により溶解し、−に記芯材か−
に記型を通って下方へ出る間に冷去Ｐすることにより溶
解した上記金属素材を一］二記芯材の外側に外層部とし
て溶着させると共に凝固させることを特徴とする。

供給する桧材の金属素材の形態は、耐火枠と芯材との空
隙に装入可能な形状てあればよく、具体的には粉状、粒
状、ワイヤー状、テープ状、繊維状、芯材を包囲するよ
うなパイプ状のいずれの形態てもよく、またこれらの任
意の組合せてもよい。

〔作　　　用〕

この発明の手段によれば、従来の連続鋳かけ肉盛法とは
外層部となる金属素材か溶湯を供給するのてはなく桧材
を供給する点及びその桧材を耐火枠内て溶解する点て異
なる。すなわち、装入、溶解、冷却、引抜きを連続的に
行うことになる。その桧材の材質は連続鋳かけ肉盛法と
同様に制約か少なく、任意の芯材と外層部用金属素材と
の組合せかでき、前記溶解は誘導加熱コイルの出力及び
使用周波数の選択で適切にてきる。従って、取扱いの困
難な金属溶湯の注入工程を要しない。

耐火枠と芯材との間の空隙内に供給される冷態の金属素
材は誘導加熱により溶解されこれに芯材外面部分か溶は
込み、冷却により凝固して芯材に外層部か溶着した金属
複合材料か得られる。

また、外層部用の金属素材は形態かあまり制限されない
ので、市販の多くの材料から選択使用てきる。

〔実　施　例〕 第１実施例を第１図を用いて説明する。図は金属複合材
料１０の製造中の状態を示す製造装置の縦断正面概略図
である。図において、ｌは芯材、２は外層部形成用の金
属素材、３は耐火枠、４は誘導加熱用コイル、５は黒鉛
リンク、６は水冷ジャケットである。

芯材１は、デンスハ＝（株式会社神戸鋳鉄所製の連続鋳
造により得た鋳鉄棒の商品名）てあり、外径２ＧＯｍｍ
　、長さ４０００ｍｍの円径断面のものである。

金属素材２は、銅ニツケル合金バイブてあり外径２２０
ｍｍ　、厚さ８ｍｍのものである。この金属素利２と芯
材１の組成（％）を表１に示す。

表　　　　　　　１ 耐火枠３は、」二部３ａか上方から下方へ縮小し、この
上部３ａに続いて円筒形をなし゛Ｃ下カへ伸延した下部
３ｈとからなる漏斗状に形成されている。下部３１）ば
内径か２３［１ｍｍ　、厚さか３　（ｌ　ｍ　ｍであり
、材質はアルミナ系四大物である。

誘導加熱コイル４は、図示のように耐火枠３のド部３１
）の回りに設けられており、出力３５０ＫＷ　、使用周
波数３０００　Ｈ７である。コイル４の出力は供給され
てくる金属素材２を所定時間内に溶解し昇温てきて、芯
材ｌの表面の溶は込みか適切となるように決められる。

なお、コイルの出力は金属素材の種類や形態によって適
切に決められるが、−殻内には複合材料１０の外径か１
００〜６００　ｍｍの場合コイル出力は２００〜７５０
　ＫＷ程度となる。

黒鉛リンク５は、耐火枠３の下部３ｂを下方へ延長する
ようにほぼ回し寸法て形成され、複合材料１０の外径な
規制する型の役１］をする。

水冷ジャケラ１−６は、黒鉛リンク５の外周を包囲して
これを冷却するように、また黒鉛リンク５の内孔を下方
へ延長する内孔部分６ａを有するように形成されている
。

なお、図示していないが、ローラ形式の芯材ｌのカイト
、金属素材２の供給装置、複合材料１０の引抜き装置か
設けられており、引抜き速度を調節可能に設けである。

このような装置を用いて、前記芯材ｌと金属素材２から
複合材才’ｌｌＯを製造する場合、例えは芯材ｌの先端
付近に黒鉛リンク５の内孔に対応する外径のフランジ部
を形成しておいてそのフランジ部を黒鉛リンク５の位置
まで挿入すると共に金属素材２を供給してコイル４に給
電すると、金属素材２か溶解して溶湯部２ａか生しる。

この状態で芯材１を引抜き装置により下方へ０．５ｍｍ
／ｓｅｃの平均速度て断続的に又は連続的に移動させ、
金属素材２を必要な量たけ供給すると、下方へ複合材料
１０か出てくる。図中２ｂは凝固した外層部を示す。

このようにして得られた複合材料１ｏは、先端と後端の
部分を除く残りの全長にわたって鋳鉄棒の外側に銅ニツ
ケル合金層か一様に溶着し・た複合連錆棒てあり、芯材
ｌの表面層かわずかに溶解していることか認められた。

第２実施例を第２図を用いて説明する。図は金属複合材
料２０の製造中の状態を示す製造装置の縦断正面概略図
である。この装置は第１図のものと略同様であるが、外
層部を形成する金属素材か粒状のものを用いるので粒状
体供給シュート１９を設げである点て異なる。

閏において、１１は芯材の鍛造鋼棒であり、外径：１８
０ｍｍ　、長さ２，５０［］ｍｍのものである。１２は
金属素材の高クロム鋳鉄の粒状体てあり、粒径５〜２０
＋＋＋ｍのものである。この金属素材１２と芯材１１の
組成（駕）を表２に示す。

表　　　　　　２ 耐火枠３は下部３ｂの内径か４５０ｍｍ　、厚さか３０
１ＴＩＩｎのものであり、誘導加熱コイル４は出力６０
０ＫＷ、周波数５，０ＤＯＲ，のものてあり、黒鉛リン
ク５は内径か４５２Ｔｎｍのものである。

この装置を用いて、芯材１１と金属素材１２から複合材
料２０を製造する場合、第１実施例と同様にして、芯材
１１を０．３ｍｍ１ｓｅｃの平均速度て断続的又は連続
的に引抜くと、下方へ複合材料２０か出てくる。この場
合、金属素材１２は大略必要な量を耐火枠３の上部３ａ
内に供給すると、上方へ盛っていても順次下方から溶解
されて溶湯部１２ａとなり、そして凝固した外層部１２
ｂとなる。

このようにして得られた複合材料２０は、先端と後端の
外層部分を除去して、超音波探傷検査を行ったところ、
外層部１２ｂ及び芯材１１と外層部１２ｂとの溶着部に
欠陥の無いことか確認された。なお、この複合材料２０
はロール材である。

−］二１実施例のほかに、外層部を形成するための金属
素材は、第３図に示すように、ワイヤ状又はテープ状の
もの２２として巻回状態から解きなから供給するように
してもよい。図中、２１は芯材、２２ａば溶湯部、２２
ｂは凝固した外層部、３０は複合材料てあり、他は第１
図と同様であるから同一図面符号て示しである。

上記実施例ては芯材に棒材を使用したか管を使用するこ
ともてきる。

〔発明の効果〕

この発明の方法によれは、芯材の外側に外層部か溶着し
た健全な金属の複合材料か得られる。この発明の方法で
は、装入、溶解、冷却、引接きか１つの連続工程となる
ため、工程管理か容易となる。すなわち、従来の鋳かけ
肉盛法のように外層１ 部を溶湯の状態で供給する製造方法によらないで、桧材
として供給するから、別の炉て金属溶湯をつくる必要か
なく、またＡ４湯の注入操作の必要もないから、金属の
溶解炉や溶湯の運搬設備か不要となる効果か得られる。

また、このことは困難な溶湯の温度管理や溶湯の注入に
より部分的に温度差か生したり飛まつか凝着したりする
ことによる問題か全て排除される効果を生しる。

【図面の簡単な説明】 第１図はこの発明の第１実施例て使用した製造装置の作
動中の状態を示す主要部の概略縦断正面図、第２図はこ
の発明の第２実施例で使用した製造装置の作動中の状態
を示す主要部の概略縦断正面図、第３図はこの発明の製
造方法に使用する装置における外層部用の桧材の金属素
材を供給する別の形態を示す第１図と同様な概略縦断正
面図である。 １．１１．２１・・・・芯材、２．１２．２２・・・・
金属素材、３・・・・耐火枠、５・・・・黒鉛リンク（
型）、６・・・・水冷ジャケット、１０．２０．３（］
・・・・金属複合　２ 材料。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）下端部に型を形成された耐火枠を通して金属の芯
   材を上方から下方へ徐々に移動させながら上記耐火枠の
   内面と上記芯材との間の空隙に冷材の金属素材を供給し
   てこれを誘導加熱により溶解し、上記芯材が上記型を通
   って下方へ出る間に冷却することにより溶解した上記金
   属素材を上記芯材の外側に外層部として溶着させると共
   に凝固させることを特徴とする金属複合材料の連続溶造
   法。
2. （２）請求項（１）に記載の金属複合材料の連続溶造法
   において、上記金属素材の形態が、粉状、粒状、ワイヤ
   ー状、テープ状、繊維状、上記芯材を包囲するパイプ状
   の中のいずれか一又は複数からなることを特徴とする金
   属複合材料の連続溶造法。