JPH066722B2 - 粉末圧延機 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、金属やセラミックス等の粉末を加圧して圧粉
板を得るための粉末圧延機に関する。

［従来の技術］ 金属等の粉末より連続的に圧粉板を得ることのできる従
来の粉末圧延機は、水平に配置された一対のロール間に
ホッパーから粉末を供給し、このロール間で加圧して圧
粉板を得るようにしている。こうして得られた圧粉板
は、必要に応じて焼結炉などに導入されたり、あるいは
更に別の圧延機に送られて所望の処理がなされる。

従来のホッパーは、単に材料粉末を収容する機能をもっ
ているのに過ぎず、ホンパーから落下した粉末は直接圧
延ロール上に導かれる。このためロールによる圧延は常
温で行なわれていた。しかしながら、粉末の種類や圧粉
板の組織状態あるいは圧粉板の用途などによっては、ロ
ールによる加圧時に予め粉末を加熱しておくことによっ
て、新しい組合わせの合成圧粉板が得られたり、より良
質の圧粉板が得られることがわかってきた。このため、
材料粉末を適宜の温度に加熱した状態でロールにより加
圧する必要性が生じてきたが、従来の伝統的なホッパー
構造では、このような要望に答えることができなかっ
た。

そこで本発明者は、粉末を予め加熱した状態で圧延ロー
ル間に送り込むことにより熱間で圧粉粉を作ることがで
きるような新規なホッパーを備えた粉末圧延機（実願昭
62−64220号）を開発した。

［発明が解決しようとする課題］ 上記先行技術の圧延機は、粉末の種類によっては充分に
その機能を果たすことができるが、粉末によっては落下
方向への粉末の流動性が不安定になったり、温度を一定
に保つことが難しいことがあった。

また、近時は材料粉末を高温度でしかもし真雰囲気中で
圧延することが着目されてきている。しかしながら粉末
の種類によっては、単にホッパーから落下させるだけで
は真空中で加熱された時にホッパー上で短時間で固まっ
てしまい、圧延に支障がでることがわかった。また、前
述した先行技術の圧延機は、真空雰囲気中で圧延できる
ように構成することに困難を伴う。

従って本発明の目的は、粉末を加熱しつつ充分に攪拌さ
せた状態で圧延ロールに導くことができるとともに、真
空炉への適用も容易な粉末圧延機を提供することにあ
る。

［課題を解決するための手段］ 上記目的を果たすために開発された本発明の粉末圧延機
は、一対の圧延ロールと、これら圧延ロールの上方に配
置されかつ上下両端が開するとともに内部に粉末が収容
される耐熱性の加熱筒と、この加熱筒内の粉末を加熱可
能に配置された発熱手段と、上記加熱筒内に上下方向に
移動可能かつ軸回りに回転自在に挿入されしかも上記加
熱筒内の粉末を攪拌するためのブレードおよびこのブレ
ードの下方に開閉可能に設けられていて閉時には加熱筒
内に上記粉末を貯留し開時にこの粉末を上記圧延ロール
側に落下させる弁部を備えた攪拌棒と、この攪拌棒を軸
回りに回転させる駆動手段と、を具備している。

［作用］ 加熱筒内に投入された粉末はこの加熱筒内にて所定温度
まで加熱されつつ、攪拌棒が回転することによって充分
に攪拌される。この時、攪拌棒の弁部は閉じている。粉
末が所定温度まで加熱されると、攪拌棒が軸線方向に動
かされることにより弁部が開弁させられ、粉末が圧延ロ
ール上に導かれる。こうして、加熱された粉末がロール
間で圧延され、所定の厚みの圧粉板が得られる。使用さ
れる粉末は、金属粉や合金粉，金属間化合物，セラミッ
クス粉，あるいはこれらの混合物である。

［実施例］ 以下に本発明の一実施例につき、図面を参照して説明す
る。

第４図に示された圧延設備１は、本発明に係わる粉末圧
延機２と、この粉末圧延機２によって圧延された圧延板
を更に所望厚さまで圧延するための熱間圧延機３と、こ
れら圧延機２，３の電気的制御を行なう制御装置４等を
備えている。粉末圧延機２は、第１図ないし第３図に詳
図するように構成されている。まずこの粉末圧延機２に
ついて説明する。

第１図に示されるように、粉末圧延機２は気密構造のハ
ウジング１０を備えている。図示のハウジング１０は、
圧延室筐体１１と、この筐体１１の上方に設けられた炉
室組立体１２などにより構成される。圧延室筐体１１と
炉室組立体１２に排気管１５が接続され、排気管１５の
排出側に油拡散ポンプ１６やブースポンプ１７，油回転
ポンプ１８等からなる排気手段１９が設けられている。
この排気手段１９によって得られる真空度は、一例とし
て5×10^-4〜5×10^-5Torr前後である。

圧延室筐体１１の内部には、左右一対の圧延ロール２
５，２６が水平に配置されている。このロール２５，２
６は周知の駆動手段によって回転駆動される。ロール２
５，２６のすぐ上に垂直に設けられているガイド筒２７
は上下両端が開口している。

炉室組立体１２は、圧延室筐体１１に対してヒンジ軸３
０（第２図参照｝を中心に開閉可能な基体３１と、この
基体３１に垂直方向に組込まれている直管状の炉室筒３
２を備えて構成されている。炉室筒３２は石英ガラス等
の耐熱材料によって作られ、両端が開口している。炉室
筒３２はガイド筒２７の上に同一軸線上に垂直に配置さ
れるすなわち炉室筒３２の下端開口部とガイド筒２７の
上端開口部が互いに連なるようになっている。

基体３１は、圧延室筐体１１に重ねた密閉状態において
クランプ手段３３によってロックできるようになってい
る。３４はガスダンパである。基体３１の上部と下部に
はそれぞれ冷却水が循環される水冷室４０，４１が設け
られている。また、圧延ロール２５，２６も目視可能な
位置に覗き窓４２が設けられている。

そして炉室筒３２の内部に加熱筒４５が同心状に挿入さ
れている。この加熱筒４５も石英などの直管状耐熱材料
からなり、上下両端が開口している。第３図に拡大して
示したように、加熱筒４５の上端に設けられたフランジ
部４６がクランプ用具４７によって基体３１に固定され
る。加熱筒４５の下端側には、テーパ状に内径が狭まる
ように縮管成形されたネック部４８が設けられている。
加熱筒４５の内部には圧延材料となる粉末（図示略）が
収容される。

発熱手段５１は、炉室筒３２と加熱筒４５を取囲むよう
にして基体３１に固定されている。この発熱手段５１
は、周知のイメージ炉と同様のものでよく、遠赤外線を
加熱筒４５内の粉末に短時間で集中的に照射できるよう
な電熱線やミラー等を備えている。

加熱筒４５の上方から攪拌棒５２が挿入されている。こ
の攪拌棒５２は、加熱筒４５に対して上下方向（管軸方
向）に移動可能でしかも軸回りに回転自在である。攪拌
棒５２が基体３１を貫通する箇所には炉室組立体１２の
気密を保つために軸封部５３（第２図参照）が設けられ
ており、この軸封部５３において攪拌棒５２が回転自在
かつ軸線方向に移動可能に保持されている。

攪拌棒５２の下端側には、加熱筒４５内の粉末を攪拌す
るためのブレード５４が設けられているとともに、最下
端に弁部５５が設けられている。この弁部５５は、加熱
筒４５のネック部４８の内面に対して上方から接離す
る。そして攪拌棒５２が降下した時には第３図に示され
る閉弁状態となり、攪拌棒５２を上昇させた時に弁部５
５がネック部４８から離れることにより開弁状態となる
ようになっている。図示例の弁部５５は先細テーパ状の
部分を有しているとともに、径方向の断面が真円形であ
るから、閉時には弁部５５の全周がネック部４８に密接
できる。攪拌棒５２を上昇させるための手段として、例
えば手動のレバー５６が使用される。なおネック部４８
と弁部５５は、攪拌棒５２を下げた時に弁部５５が開弁
し、攪拌棒５２を上げた時に閉弁状態となるように構成
されていてもよい。

攪拌棒５２を回転させるための駆動手段６０は、モータ
６１と、このモータ６１によって回転される歯車６２，
６３，６４などからなり、最終段の歯車６４が攪拌棒５
２に固定されている。また、攪拌棒５２に熱電対６５が
内蔵されている。この熱電対６５の感熱部分はブレード
５４付近の粉末温度を検知できるような位置に設けられ
ている。熱電対６５に導通するリード線６６は、図示し
ない温度制御回路に接続され、熱電対６５によって検出
された粉末温度に応じて発熱手段５１の出力が制御され
るようになっている。

基体３１の上部に設けられている粉末供給器７０は、そ
の出口部７１が加熱筒４５の上端開口を臨む位置に設け
られている。粉末供給器７０の入口部は着脱自在な蓋７
２によって密閉できるようになっている。

圧延ロール２５，２６の下部側には、開閉可能なゲート
バルブ７５を介してシュータ室７６が設けられている。
このシュータ室７６の筐体７７も気密構造となってお
り、その一端側に圧延後の圧延板Ａを取扱うためのマジ
ックハンド式の操作機構７８が設けられている。この操
作機構７８は、所定のストロークで前後方向に往復移動
できる。

次に、熱間圧延機３の構成について説明する。

熱間圧延機３は、筐体８１の内部に圧延ロール８２，８
３と加熱炉８４等を収容したものである。この圧延機筐
体８１の入口部にゲートバルブ８５が設けられていると
ともに、出口部にもゲートバルブ８６が設けられてい
る。これらゲートバルブ８５，８６を閉じることによ
り、筐体８１の内部が気密に保たれる。加熱炉８４の入
口部と出口部にはそれぞれ遮熱用の炉前シャッタ９０，
９１が設けられている。９２はヒータである。

ロール８２，８３は周知の駆動手段によって圧延方向に
回転駆動される。ロール８２，８３の出口側には、圧延
後の製品を取出すための密閉構造の開閉可能な製品取出
室９５と、マジックハンド式の操作機構９６が設けられ
ている。この操作機構９６は所定のストロークで前後方
向に往復移動できる。圧延機筐体８１の内部空間は排気
管９８を介して前記排気手段１９に接続されている。

なお、粉末圧延機２とシュータ室７６と熱間圧延機３と
製品取出室９５とは、必要に応じてそれぞれゲートバル
ブ７５，８５，８６のところで切離すことができるよう
になっている。

次に上記構成の圧延設備１の作用について説明する。

粉末圧延機２において、所定量の粉末を粉末供給器７０
を介して加熱筒４５に投入する。この時に攪拌棒５２は
降下させた状態にしておき、弁部５５をネック部４８に
密接させておく。従って、加熱筒４５に投入された粉末
はネック部４８の上に貯留される。そして蓋７２を閉め
た後、排気手段１９によってハウジング１０の内部の空
気を排出する。また、発熱手段５１によって加熱筒４５
内の粉末を融点以下の所望温度に加熱するとともに、駆
動手段６０によって攪拌棒５２を回転させる。攪拌棒５
２が回転している間も弁部５５がネック部４８に密接し
た状態のままであるから、粉末が落下してしまうような
ことはない。こうして粉末が加熱されつつ攪拌棒５２が
回転すると、ブレード５４によって粉末が充分に攪拌さ
れ、加熱温度の均一化が図れるとともに、粉末の流動性
が確保される。粉末の温度は熱電対６５によって把握す
ることができる。

粉末が所定温度まで充分均一に加熱されたところで、レ
バー５６を持上げることにより歯車６４と一緒に攪拌棒
５２を上昇させる。攪拌棒５２は軸封部５３においてシ
ールされているから、攪拌棒５２を上昇させる時も加熱
筒４５内の真空度が維持される。攪拌棒５２が上昇する
と、弁部５５がネック部４８から離れるため、ネック部
４８上の粉体がガイド筒２７を通って圧延ロール２５，
２６のところまで落下する。ロール２５，２６によって
加圧された圧粉板は、ゲートバルブ７５を通ってシュー
タ室７６に入る。そして操作機構７８によって熱間圧延
機３の加熱炉８４に挿入され、所定温度まで加熱された
のちにロール８２，８３間に導入されて所定の厚みに圧
延される。圧延中の熱間圧延機３の内部は、排気手段１
９によって前述の真空度に保たれる。こうして真空中で
熱間圧延された製品は、操作機構９６によって製品取出
室９５から外部から取出される。

上記構成の圧延設備１によれば、高度の真空雰囲気中で
しかも充分加熱された状態で粉末の圧延を行なうことが
できる。この粉末圧延機２においては粉末が攪拌棒５２
によって連続的に充分攪拌されるから、真空中で加熱さ
れても粉末が凝固してしまうようなことがなく、安定し
た流動性が確保されるとともに、粉末の温度も安定して
いる。従ってこの粉末を圧延することによって、高品質
の圧粉板が得られる。また、ゲートバルブ７５，８５，
８６を適宜開閉させることにより、圧延ラインの真空度
に影響を与えることなく粉末の投入から圧延および製品
の取出しまでの一連の工程を連続的に行なうことができ
る。

なお、本発明を実施するに当って、熱間圧延機３やシュ
ータ室７６，製品取出室９５を用いなくてもよい。

［発明の効果］ 本発明によれば、圧延ロールに導入される前の粉末を所
望温度に加熱しつつ充分に攪拌することができ、高品質
の圧粉板を得る上で大きな効果がある。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の一実施例を示し、第１図は圧延設備全体
の概念図、第２図は粉末圧延機の縦断面図、第３図は第
２図中の加熱筒部分の拡大断面図、第４図は圧延設備全
体の側面図である。 １…圧延設備、２…粉末圧延機、３…熱間圧延機、１０
…ハウジング、１９…排気手段、２５，２６…圧延ロー
ル、３２…炉室筒、４５…加熱筒、５１…発熱手段、５
２…攪拌棒、５４…ブレード、５５…弁部、６０…駆動
手段、６５…熱電対、７５，８５，８６…ゲートバル
ブ。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】一対の圧延ロールと、これら圧延ロールの
   上方に配置されかつ上下両端が開口するとともに内部に
   粉末が収容される耐熱性の加熱筒と、この加熱筒内の粉
   末を加熱可能に配置された発熱手段と、上記加熱筒内に
   上下方向に移動可能かつ軸回りに回転自在に挿入されし
   かも上記加熱筒内の粉末を攪拌するためのブレードおよ
   びこのブレードの下方に開閉可能に設けられていて閉時
   には加熱筒内に上記粉末を貯留し開時にこの粉末を上記
   圧延ロール側に落下させる弁部を備えた攪拌棒と、この
   攪拌棒を軸回りに回転させる駆動手段と、を具備したこ
   とを特徴とする粉末圧延機。
2. 【請求項２】上記加熱筒と圧延ロールはそれぞれ気密に
   封止可能なハウジング内に収容されており、このハウジ
   ングには排気手段が接続され、しかも上記ハウジングに
   対する上記攪拌棒の貫通部分には攪拌棒の回転と軸方向
   の移動を許容する軸封手段が設けられている請求項１記
   載の粉末圧延機。
3. 【請求項３】上記攪拌棒に熱電対が内蔵され、この熱電
   対によって検出された粉末の温度に応じて上記発熱手段
   が制御される請求項１記載の粉末圧延機。