JPH0667534B2 - 金属長尺体の製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ この発明は、金属線、条、管などの金属長尺体の製造方
法に関するものである。特に、この発明は、細い線径で
使用する材料や、熱間加工性または冷間加工性の劣る材
料等を得るのに好適な製造方法を提供しようとするもの
である。

［従来の技術］ 金属細線、条、管等の金属長尺体を製造する場合、従
来、主に以下の方法が採用されていた。

i. 鋳塊を再加熱し、それを熱間または冷間にて押出し
する方法（以下「押出法」と称す）。

ii. 溶融金属を鋳型内で凝固させながら、凝固部分を
間欠的または連続的にロール等の引出機構によって引出
す方法（以下「連続鋳造法」と称す）。

上記いずれの方法においても、多くの場合、さらに冷間
伸線加工等を施し、細線等を得ていた。

［発明が解決しようとする問題点］ しかし、固体を塑性加工的に押出す押出法によると、た
とえ押出力を低下させるべく材料を高温に加熱したとし
ても、細径のものを押出そうとする場合にはその変形応
力はかなり大きくなる。そのため、極めて高出力で高価
格な機械装置が必要になってくる。また、この方法によ
れば、製品の連続化が困難であり、作業性も悪くなる。

一方、連続鋳造法は、鋳型内で凝固した凝固部を把持
し、これを鋳型外部へ引出すものである。そのため、鋳
型と凝固金属との間の摩擦力に打ち勝って引出そうとす
ると、しばしば鋳塊が破断したり、表面クラックが発生
したりすることがある。このようなことから、この連続
鋳造法は、細径の金属長尺体を得るのにあまり適した方
法ではなく、多くの場合、10mmφ以上の径の金属長尺体
を得るのに適用されていた。

そこで、この発明の目的は、簡単な機構で実施すること
ができ、しかも細径や薄物の金属長尺体を容易に得るこ
とのできる金属長尺体の製造方法を提供することであ
る。

［問題点を解決するための手段］ この発明は、るつぼ内に溶融状態で保持されている金属
を出口通路部から外部へ押出すことによって長尺体を得
る金属長尺体の製造方法である。出口通路部は、金属の
送出し方法に沿って延びている。るつぼ内の金属を、出
口通路部内の途中位置で凝固するようにし、かつ、出口
通路部に作用する金属の溶湯圧をるつぼ内金属の湯面高
さの調整によって制御し、この制御された溶湯圧によっ
て金属を出口通路部から外部へ押出す。

［作用］ 従来の押出法では、大きな変形応力や大きな摩擦力のた
めに大きな押出力が必要とされていたが、それに比し、
本発明法によれば金属を出口通路部から外部へ押出すの
にあまり大きな力が必要とされない。つまり、金属を出
口通路部から外部へ押出すときに生ずる抵抗としては、
溶融金属の流体抵抗および凝固した金属と出口通路部と
の間の摩擦抵抗のみが存在している。出口通路部内の途
中位置で凝固した金属は、凝固に伴う熱収縮によってそ
の断面積が小さくなる。そのため、凝固金属と出口通路
部との間の摩擦抵抗は小さくなる。押出力は、このよう
に小さくなる摩擦抵抗および流体抵抗に打ち勝つもので
あればよく、あまり大きな力を必要としない。そこで、
出口通路部に作用する金属の溶湯圧をるつぼ内の金属の
湯面高さの調整によって制御し、この制御された溶湯圧
によって金属を出口通路部から外部へ押出すようにして
いる。

こうして、細径の金属長尺体や薄物の金属長尺体を容易
に製造することができるようになる。

また、従来の横型連続鋳造法等と異なり、凝固した金属
を把持して鋳型から引出すものではないので、表面に割
れなどを生じさせることなく細径金属長尺体や薄物金属
長尺体を得ることができる。

［実施例］ 第１図は、この発明を実施するのに使用される装置の一
例を模式的に示す図である。るつぼ１内には金属２が溶
融状態で保持されている。３はるつぼ１を加熱するため
のヒータである。るつぼ１の下方部には、るつぼ１内の
金属を外部へ送り出すための出口通路部４が設けられて
いる。この出口通路部４は、金属２の送り出し方向に沿
って延びている。出口通路部４の断面形状は、好ましく
は、得ようとする製品の断面形状と同一とされる。

図示するように、出口通路部４には、溶融金属２を凝固
させるための強制冷却手段５が設けられている。強制冷
却手段５としては、たとえば、内部に冷却水が通るよう
にされた管が用いられる。こうして、るつぼ１内の溶融
金属２は、出口通路部４内の途中位置で凝固するように
されている。

るつぼ１内の溶融金属２は、出口通路部４に作用する該
金属の溶湯圧によって出口通路部４から外部へ押出され
る。るつぼ１内の湯面の高さが高くなればなるほど出口
通路４に作用する溶湯圧の大きさは大きくなる。その逆
に、湯面の高さが低くなれば、溶湯圧も小さくなる。つ
まり、出口通路部４に作用する溶湯圧は、るつぼ１内の
金属２の湯面高さを調整することによって制御され得
る。図示した装置では、この湯面の高さ調整は、その一
部が湯中に位置するように保持された耐火物７を上下方
向に移動させることによってなされる。

溶融金属２は出口通路部４内の途中位置で凝固する。こ
の凝固の際、金属は熱収縮によってその断面積が小さく
なる。したがって、凝固金属と出口通路４との間の摩擦
力はあまり大きくならない。

図示した装置では、出口通路部４から押出された金属
は、その後さらに強制冷却手段６によって強制的に冷却
されている。

第２図は、この発明を実施するのに使用される装置の他
の例を模式的に示す図である。原料供給装置９からるつ
ぼ８内に供給される金属は、ヒータ10によって溶融状態
に保持される。るつぼ８の下方部分には、上方に向く出
口通路部11が設けられている。この出口通路部11は、金
属の送り出し方向に沿って延び、かつその断面形状がリ
ング状となるようにされている。出口通路部11には、第
１図に示した装置と同様、強制冷却手段12が設けられて
いる。第２図に示した装置においても、るつぼ８内の溶
融金属の湯面高さを調整することによって出口通路部11
に作用する溶湯圧を制御している。

るつぼ８内の溶融金属は、出口通路部11に作用する溶湯
圧によって出口通路部11から外部へ押出される。この
際、溶融金属は、出口通路部11内の途中位置で凝固し、
所望のパイプ状に整形されて押出される。

第３図は、この発明を実施するのに使用する装置のさら
に他の例を模式的に示す図である。ヒータ14によって加
熱されているるつぼ13内には金属が溶融状態で保持され
ている。この金属は、るつぼ13の下部に形成されている
出口通路部15を通って外部に押出される。この装置で
は、出口通路部15に作用する溶湯圧は、るつぼ13内の溶
融金属の湯面の高さに加えて圧力供給源18から供給され
るガスの圧力を調整することによって制御される。ま
た、図示する装置では、溶融金属が確実に出口通路部15
内の途中位置で凝固するようにするために、以下のよう
な工夫が施されている。すなわち、出口通路部15のう
ち、るつぼ13に近い部分15aはヒータ14によって溶融金
属の融点よりも高温に加熱されており、一方、出口端に
近い部分15bは強制冷却手段16によって強制的に冷却さ
れている。るつぼ13に近い部分15aと出口端に近い部分1
5bとの間には、断熱材17が配置される。また、この装置
では、出口通路部15から押出された金属は、その後さら
に強制冷却手段19によって冷却されている。

第１図〜第３図に示した各装置では、いずれも、出口通
路部に強制冷却手段を設けていた。しかし、そのような
強制冷却手段を必ずしも設ける必要はない。たとえば、
出口通路部の長さをかなり長くすれば、溶融金属は自然
冷却によって出口通路部内の途中位置で凝固するように
なる。

次に、この発明に従った方法を実施した結果を以下に記
す。

（１） 実施例１ 第１図に示す装置を用いて金属を押出した。押出す金属
としては銅を用いた。また、出口通路部４の横断面形状
は5mm×50mm幅の平らな四角形であった。そして、耐火
物７を適当に動かすことによって出口通路部４に適当な
溶湯圧を付与し、るつぼ１内の銅を出口通路部４から押
出した。銅は、出口通路部４内の途中位置で凝固した。
こうして銅の長尺体を得ることができた。

（２） 実施例２ 第２図に示す装置を用いて、アルミニウム製パイプを得
た。出口通路部11の断面形状は、外径50mmφ、内径30mm
φのリング状であった。原料供給装置９から固形アルミ
ニウム塊を次々にるつぼ８内に投入し、これをヒータ10
によって溶融させた。そして、出口通路部11からアルミ
ニウムを押出すのに十分な溶湯圧が出口通路部11に作用
するように湯面の高さを調整した。こうして、出口通路
部11から上方にアルミニウムを押出した。アルミニウム
は、出口通路部11内の途中位置において凝固していた。

（３） 実施例３ 第３図に示す装置を用いて、燐青銅からなる直径3mmの
細線を得た。燐青銅は、出口通路部15内の途中位置で凝
固した。

（４） 比較例１ 上記実施例１、実施例２および実施例３によってそれぞ
れ得られたような金属長尺体を従来の押出法によって製
造しようと試みた。しかし、鋳塊を再加熱しても変形応
力が非常に大きく、従来装置によっては押出すことがで
きなかった。

（５） 比較例２ 同じく、実施例１、実施例２および実施例３によってそ
れぞれ得られた金属長尺体を従来の連続鋳造法によって
製造しようと試みた。しかし、凝固金属と鋳型との間に
摩擦のために引出途中において凝固金属にクラックが発
生したり、また破断したりしてうまく鋳造することがで
きなかった。

［発明の効果］ 以上のように、この発明によれば、比較的小さな力でし
かも簡単な機構で金属を押出すことができる。また、押
出されるべき金属と出口通路部との間の摩擦力が比較的
小さいので、凝固金属表面に割れなどを生じさせること
なく細径や薄物の金属長尺体を容易に得ることができ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は、この発明を実施するのに使用される装置の一
例を模式的に示す図である。第２図は、この発明を実施
するのに使用される装置の他の例を模式的に示す図であ
る。第３図は、この発明を実施するのに使用する装置の
さらに他の例を模式的に示す図である。 図において、１はるつぼ、２は金属、３はヒータ、４は
出口通路部、５は強制冷却手段、６は強制冷却手段、７
は耐火物を示す。

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】るつぼ内に溶融状態で保持されている金属
   を出口通路部から外部へ押出すことによって長尺体を得
   る金属長尺体の製造方法であって、 前記出口通路部は、金属の送り出し方向に沿って延びて
   おり、 前記るつぼ内の金属を、前記出口通路部内の途中位置で
   凝固するようにし、 前記出口通路部に作用する該金属の溶湯圧を前記るつぼ
   内の金属の湯面高さの調整によって制御し、この制御さ
   れた溶湯圧によって金属を出口通路部から外部へ押出す
   ことを特徴とする、金属長尺体の製造方法。
2. 【請求項２】前記湯面の高さ調整は、その一部が湯中に
   位置するように保持された耐火物を上下方向に移動させ
   ることによってなされる、特許請求の範囲第１項に記載
   の金属長尺体の製造方法。
3. 【請求項３】前記出口通路部には、溶融金属を凝固させ
   るための強制冷却手段が設けられている、特許請求の範
   囲第１項または第２項に記載の金属長尺体の製造方法。
4. 【請求項４】前記出口通路部のうち、前記るつぼに近い
   部分は溶融金属の融点よりも高温に加熱され、出口端に
   近い部分は強制的に冷却されている、特許請求の範囲第
   １項〜第３項のいずれか１項に記載の金属長尺体の製造
   方法。
5. 【請求項５】前記出口通路部から押出された金属は、そ
   の後さらに強制的に冷却される、特許請求の範囲第１項
   〜第４項のいずれか１項に記載の金属長尺体の製造方
   法。