JPH05329581A - 金属線条体の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 小型な装置により高品質の金属線条体を量産
する方法を提供する。 【構成】 走行する金属帯状体１を幅方向に湾曲させて
順次連続的に筒状に成形する過程にて、前記金属帯状体
１の湾曲成形体６内に溶融金属８を供給し冷却凝固させ
て、凝固体を金属帯状体１で鋳包んだ複合棒材13を形成
し、次いでこの複合棒材13に延伸加工を施す。 【効果】 鋳型が全周にわたって同じ材質で構成されて
おり、又凝固体と鋳型との擦れ合いがなく、しかも凝固
体を鋳包んだ金属帯状体１を外周から強制冷却したの
ち、そのまま延伸加工して線材となすので、高品質の線
材が効率よく製造される。又鋳型が、走行する金属帯状
体１をロールフォーミング機４，５にかけて形成したも
のなので装置が小型である。又金属帯状体と溶融金属の
材種により単一材から複合材まで種々の金属線条体が製
造できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、小型な装置により高品
質の金属線条体を量産する方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】金属の線条体の製造方法としては、ベル
トホイール式連続鋳造法、ツインベルト式連続鋳造法、
溶湯上に黒鉛鋳型を配置し上方に鋳塊を引き上げるオー
トクンプ式連続鋳造法、種線の周りに溶融金属を凝固さ
せるディップフォーミング鋳造法等が実用化されてい
る。又金属線状体が複合材の場合は、金属製パイプ内に
異種金属棒材を充填して複合ビレットとなし、これを延
伸加工する複合ビレット法が用いられていた。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、ベルト
ホイール式連続鋳造法では、鋳型を構成する鋼製ベルト
と銅製ホイールとの境界部分に位置する鋳塊部位に、又
ツインベルト式連続鋳造法では、鋳型を構成する２枚の
鋼製ベルトと２本の鋳鉄製ダムブロックの各々の境界部
分に位置する鋳塊部位に夫々欠陥が生じ易く、又オート
クンプ式連続鋳造法にあっては、黒鉛鋳型が固定されて
いる為鋳塊と鋳型が擦れ合って鋳塊に欠陥が生じ易いと
いう問題があった。又ディップフォーミング鋳造法で
は、強く冷却することができない為生産性が低く、又上
記の鋳造装置はいずれも大型でスペースを広くとり、し
かも設備費が嵩むというような種々の問題があった。又
複合した金属線状体を複合ビレット法により製造する場
合は、予めパイプや棒材を用意する為生産性に劣り、し
かも長尺ものが製造できなかった。

【０００４】

【課題を解決する為の手段】本発明はこのような状況に
鑑み、新規な発想の基に鋭意研究を行った結果なされた
もので、その目的とするところは、比較的小型な装置
で、高品質の線条体を量産できる製造方法を提供するこ
とにある。即ち、本発明は、走行する金属帯状体を幅方
向に湾曲させて順次連続的に筒状に成形する過程にて、
前記金属帯状体の湾曲体内に溶融金属を供給し、これを
冷却凝固させて、凝固体を金属帯状体で鋳包んだ複合棒
材を形成し、次いでこの複合棒材に延伸加工を施すこと
を特徴とするものである。

【０００５】本発明方法において、金属帯状体と溶融金
属の材種の組合わせは任意であるが、一般的には金属帯
状体には溶融金属より融点の高い金属材料を用いる。し
かしながらＡｌの金属帯状体内にＡｌより融点の高いＣ
ｕの溶融金属を注入することも、又Ｃｕの金属帯状体内
にＣｕより融点の高いＦｅの溶融金属を注入すること
も、金属帯状体を十分冷却することにより実現可能であ
る。金属帯状体の厚さは、容易に湾曲でき且つ溶融金属
の熱や重量により損傷しない程度の厚さである。又金属
帯状体を順次筒状に成形する方法としては、ロールフォ
ーミング法を始めとする任意の成形加工法が適用され
る。金属帯状体に溶融金属を供給する位置は、金属帯状
体が、溶融金属が漏出しない程度に湾曲し始めてから、
金属帯状体の側縁端部間が閉じるまでの任意の位置を選
択できる。又金属帯状体は上方から下方に向けて走行さ
せながら成形するようにして、溶融金属が凝固体の中心
部にまで供給されて、凝固体内部に湯不足による欠陥が
生じないようにするのが肝要である。

【０００６】凝固体を鋳包んだ金属帯状体の側縁端部の
接合は、金属帯状体が銅材の場合は圧接、鉄材の場合は
溶接等材料に適した方法が選ばれる。又金属帯状体を成
形する筒状の断面形状は、円形や多角形等任意である
が、成形が容易な円形が多用されている。又溶融金属を
金属帯状体内で凝固させるには、前記金属帯状体の外周
に冷却水を噴射して冷却して行う。溶融金属の凝固体を
金属帯状体で鋳包んだ複合棒材は、そのまま圧延等の延
伸加工を施して、所定形状の線条体に加工する。

【０００７】以下に本発明を図を参照して具体的に説明
する。図１は本発明方法の態様例を示す工程説明図であ
る。図において、１は金属帯状体、４，５は前記金属帯
状体１を筒状に成形する為の夫々第一，第二ロールフォ
ーミング機である。金属帯状体１をアンコイラー２から
ピンチローラー３により連続的に引出し、向きを下方に
して第一のロールフォーミング機４にかける。ここでは
金属帯状体１を側縁端部間に所要の間隙をあけて湾曲さ
せ、この湾曲成形体６内にタンデッシュ７から溶融金属
８を注入する。湾曲成形体６は、溶融金属８を注入する
前に第一冷却ゾーン９にて冷却水11を掛けて冷却して金
属帯状体が溶融金属の熱により酸化するのを防止する。
溶融金属８を注入したのち、金属帯状体１は第二ロール
フォーミング機５にて筒状に成形する。金属帯状体１の
側縁端部は筒状に成形すると同時に接合する。接合方法
は、金属帯状体と溶融金属が同種の場合は単なる圧接に
より、異種の場合は溶接によるのが一般的である。前記
の金属帯状体１の筒状成形体12の外周に第二冷却ゾーン
10にて冷却水11を掛けて内部の溶融金属８を凝固させて
複合棒材13を形成する。この複合棒材13はガイドローラ
ー14により横方向に案内して、図示しない連続圧延機に
より所定形状の棒材に圧延する。

【０００８】上記において、アンコイラー２とピンチロ
ーラー３の間に、溶接機15、アキュムレーター16、圧延
機17、テンションローラー18が順次配置してある。上記
溶接機15は金属帯状体１を溶接して繋げて長時間連続鋳
造を可能とするものであり、金属帯状体１を溶接する間
アキュムレーター16に蓄積した金属帯状体１を供給す
る。アキュムレーター16のダンサープーリー19の個数及
び間隔は金属帯状体１の走行速度により適宜選択され
る。圧延機17はアンコイラー２から供給される金属帯状
体１をオンラインで圧延する為のもので、金属帯状体１
の厚さを操業を止めずに変更することができる。この圧
延機17は金属帯状体１の厚さを単に薄くする時は勿論、
冷却速度等の鋳造条件を変える時にも用いられる。テン
ションローラー18により金属帯状体１の張力を一定に保
持する。

【０００９】図２は本発明方法の他の態様例を示す部分
工程説明図である。この方法は溶融金属注入から熱間圧
延までの温度を高温側で制御し易くしたもので、金属帯
状体１と溶融金属８との材質が異なる場合に適した方法
である。金属帯状体１を第一ロールフォーミング機４に
より湾曲させ、これをプレヒーター20により加熱し、次
いで前記金属帯状体１内に溶融金属８を注入したのち、
第二ロールフォーミング機５にて筒状に成形する。上記
において、プレヒーター20による予熱は金属帯状体１と
溶融金属８との親和性を高める為に行うもので、ガス燃
焼加熱や誘導加熱により施す。加熱雰囲気は金属帯状体
１が内部酸化や表面酸化するのを防止する為、還元性又
は無酸化性雰囲気にする。溶融金属８注入後の筒状成形
体12の外周には冷却水11を２度に分けて掛ける。即ち、
第一冷却ゾーン９で冷却水11を掛けたのち、冷却を一旦
止めて凝固体の熱で複合棒材13を所定温度に復熱させ、
そのまま圧延するか、温度が高すぎる場合は第二冷却ゾ
ーン10で所定温度に冷却する。金属帯状体１と溶融金属
８の材種の組合わせに応じて圧延温度を適切に選び双方
の結合性を高めることができる。図３は金属帯状体と溶
融金属との材種が異なる場合の複合棒材13の態様例を示
す断面図で、凝固体21が金属帯状体の筒状成形体12内に
鋳包まれている。

【００１０】

【作用】本発明では、走行する金属帯状体を幅方向に湾
曲させて順次連続的に筒状に成形する過程にて、前記金
属帯状体の湾曲体内に溶融金属を供給し冷却凝固させる
ので、鋳型が、全周にわたって同材質で異材の突合わせ
部がなく、又凝固体と鋳型との擦れ合いがなく、しかも
冷却水による強制冷却が可能であり、従って高品質の鋳
塊が高速度で得られる。又鋳型が、走行する金属帯状体
をロールフォーミング機にかけて湾曲させて構成したも
のなので装置が小型である。又凝固体を金属帯状体で鋳
包んだまま延伸加工して線材となすので、金属帯状体の
材種により、単一材種の線材又は異種金属で被覆した複
合線材を製造することができる。

【００１１】

【実施例】以下に本発明を実施例により詳細に説明す
る。 実施例１ 図１に示した工程に従って50mmφの燐青銅合金（Ｃｕ−
５％Ｓｎ−0.25％Ｐ）を鋳造し、これを連続して８mmφ
の棒材に熱間圧延した。金属帯状体には、前記と同じ組
成の燐青銅合金製の厚さ１mm、幅170mm の金属帯状体を
用いた。金属帯状体は20m/min.の速度で走行させ、還元
性ガス燃焼加熱により 300℃に予熱した。次にこの金属
帯状体を第一ロールフォーミング機により側縁端部に20
mmの間隙をあけて湾曲させて、前記間隙から溶融金属を
湾曲体内に注入し、次いで第二ロールフォーミング機に
掛けて筒状に成形した。冷却水は金属帯状体の全周に、
多段に噴射した。金属帯状体の側縁端部は圧接した。金
属帯状体を巻取ったアンコイラーを多数本用意し、これ
らを溶接機により溶接して繋げて20時間連続鋳造した。
金属帯状体で鋳包んだ凝固体はそのまま熱間圧延して８
mmφの棒材となした。

【００１２】実施例２ 図２に示した装置を用い、金属帯状体にＣｕ帯状体を用
い、又溶融金属にＡｌを用いて、Ｃｕ被覆Ａｌ鋳塊を鋳
造し、この鋳塊を８mmφの棒材に圧延した他は、実施例
１と同じ方法によりＣｕ被覆Ａｌ線材を製造した。Ｃｕ
帯状体の予熱は100℃と低めに抑え、Ａｌの溶融金属を
注入すると同時に第一冷却ゾーンにてＣｕ帯状体の外周
に冷却水を噴射した。このあと冷却を中断して内部のＡ
ｌ凝固体の熱で温度を 600℃に上昇させてＡｌ凝固体と
Ｃｕ帯状体の間に熱拡散を起こさせて両者の結合性を高
め、しかるのち、第二冷却ゾーンにて再び冷却水を掛け
て540℃に冷却しそのまま熱間圧延して８mmφの棒材と
なした。

【００１３】比較例１ ベルトホイール式連続鋳造圧延方法により、3270mm² の
燐青銅鋳塊を12m/min.の速度で鋳造し、これを熱間圧延
して８mmφの棒材となした。 比較例２ ディップフォーミング法により50mmφの鋳塊を鋳造し、
これを８mmφに熱間圧延した。 比較例３ 外径50mmφ, 肉厚１mmのＣｕ製管内に48mmφのＡｌ棒材
を装入して複合棒材を組立て、この複合棒材を熱間圧延
して８mmφのＣｕ被覆Ａｌ棒材を製造した。このように
して得られた各々の８mmφの棒材を 2.6mmφに伸線加工
して品質を調査した。結果を鋳造速度を併記して表１に
示した。品質は 2.6mmφの線材を焼鈍し、これに 180度
繰返し捻回を40回施したのち引張試験し、その破断強度
で判定した。

【００１４】

【表１】 註）ベルトホイール式、ディップフォーミング式、
Ｃｕ帯状体を電縫管となしてから、これにＡｌ棒材を
挿入し８mmφに熱間圧延するまでの製造速度。

【００１５】表１より明らかなように、本発明方法品
（No１，２）は、得られた線材の破断強度が高く、品質
的に優れたものであった。又圧接した金属帯状体の側縁
端部は、捻回により剥離するようなことはなかった。こ
れに対し、比較例品のNo３は破断強度が低かった。これ
は鋳造をベルトホイール式連続鋳造法により行った為、
ベルトとホイールの突合わせ部分の冷却が均一になされ
ず、鋳塊の前記突合わせ部分に位置する鋳塊部位に欠陥
が発生した為である。又No４はディップフォーミング方
式の為強く冷却できず、鋳造速度が著しく低下した。又
No５は生産性に劣り、しかも長尺材が製造できなかっ
た。以上、Ｃｕ合金線材及びＣｕ被覆Ａｌ複合線材を製
造する場合について説明したが、本発明方法は難鋳造性
金属材料の線条体や複合線状体の製造に適用しても同様
の効果が得られるものである

【００１６】

【効果】以上述べたように、本発明方法によれば、小型
な装置により高品質の金属線条体を効率よく量産するこ
とができ、工業上顕著な効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明方法の態様例を示す工程説明図である。

【図２】本発明方法の他の態様例を示す工程説明図であ
る。

【図３】本発明方法にて製造された複合棒材の態様例を
示す断面説明図である。

【符号の説明】

１ 金属帯状体 ２ アンコイラー ３ ピンチローラー ４ 第一ロールフォーミング機 ５ 第二ロールフォーミング機 ６ 湾曲成形体 ７ タンデッシュ ８ 溶融金属 ９ 第一冷却ゾーン 10 第二冷却ゾーン 11 冷却水 12 筒状成形体 13 複合棒材 14 ガイドローラー 15 溶接機 16 アキュムレーター 17 圧延機 18 テンションローラー 19 ダンサープーリー 20 プレヒーター 21 凝固体

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 走行する金属帯状体を幅方向に湾曲させ
   て順次連続的に筒状に成形する過程にて、前記金属帯状
   体の湾曲体内に溶融金属を供給し、これを冷却凝固させ
   て、凝固体を金属帯状体で鋳包んだ複合棒材を形成し、
   次いでこの複合棒材に延伸加工を施すことを特徴とする
   金属線条体の製造方法。