JPH0819460B2 - 金属材の製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の目的〕 （産業上の利用分野） 本発明は金属材を直接通電加熱法により加熱する金属
材の製造方法に関する。

（従来の技術） 高融点金属などの金属焼結体の加熱には直接通電加熱
法が用いられている。この直接通電加熱法（直接抵抗加
熱法ともいう。以下、通電加熱法と称する。）は、第３
図で示すように金属材１例えば高融点金属の焼結体の両
端部を夫々電極2,2と把持体3,3とで把持するとともに、
各電極2,2を交流電源Ｇに接続し、交流電源Ｇから電極
2,2を介して金属材１の両端部間に直接電流を流して金
属材１に生じる抵抗熱を利用して金属材１自身を加熱す
る方法である。

しかして、この通電加熱方法においては金属材を均一
な温度分布で加熱することが要求される。特に厳しい温
度条件（許容温度条件のバラツキが少ないこと）を要求
される金属材に対しては、通電加熱時においては加熱時
間よりも加熱温度の均一性が厳しく要求されている。

（発明が解決しようとする問題点） しかして、通電加熱法に於ける金属材の加熱温度と金
属材に流す電流との関係をみると、金属材のもつ抵抗率
と、金属材の断面寸法から金属材に流す電流のそれぞれ
の電流値での材料飽和温度が決定される。従って、加熱
目標温度に対応する標準電流値を設定した電流を流すこ
とにより金属材を所定の加熱目標温度に加熱できる。

そこで、従来通電加熱法において金属材の温度分布の
均一性を優先させる場合には、加熱目標温度に対応した
標準電流値の電流を加熱時間全体にわたって金属材に流
して加熱を行なっている。

しかし、この場合には次のような問題がある。すなわ
ち、第３図において金属材１の把持体3,3と電極2,2とで
把持された把持部A,Aの内側に隣接した部分B,Bの温度
が、金属材１の他の部分の温度に比して高くなり加熱目
標温度を越えることになる。これは次の理由によるもの
である。把持体3,3と電極2,2は冷却水を通して冷却する
水冷構造となっており、これにより金属材１の把持部A,
Aおよびその隣接部分B,Bが冷却される。しかし、金属材
１の部分B,Bは電極2,2と把持体3,3との接触による接触
抵抗のため冷却効果に勝って温度上昇する。この場合の
金属材１の温度分布は第４図の線図で示している。

これに対処するために、加熱目標温度に対応した標準
電流値より小さな電流値の電流を加熱時間全体にわたり
金属材に流して加熱目標温度まで加熱することが行なわ
れている。この場合には加熱時間が前者の場合に比して
長くなる。

しかし、この場合には金属材１の部分B,Bの温度が中
央部と同様に加熱目標温度になるが、反面次のような問
題が生じる。第５図の金属材１における温度分布を示す
線図で明らかなように金属材１の把持部A,Aの温度が金
属材１の他の部分の温度より低くなり、加熱目標温度を
下回ることになる。これは金属材１の把持部A,Aにおけ
る冷却効果の影響が大きいという理由によるものであ
る。

本発明は前記事情に基づいてなされたもので、金属材
を均一な温度分布で通電加熱することができる金属材の
製造方法を提供することを目的とする。

〔発明の構成〕

（問題点を解決するための手段と作用） 前記目的を達成するために本発明の金属材の製造方法
は、金属材に直接電流を流してこの金属材に生じる抵抗
熱により金属材自身を加熱するに際して、前記金属材の
加熱目標温度に対応する電流値を標準電流値としたと
き、加熱開始時点から加熱終了時点に近い時点までの間
は、前記標準電流値よりも小さな電流値の電流を流すこ
とにより前記金属材を加熱し、前記加熱終了時点に近い
時点から加熱終了時点までの間は、前記標準電流値以上
の電流値の電流を流すことにより前記金属材を加熱する
ことを特徴とするものである。

以下本発明について説明する。

この説明では、第３図で示すように金属材１として高
融点金属の焼結体を通電加熱する場合を例に取る。第１
図は金属材への通電状態を示す線図、第２図は金属材の
温度分布を示す線図である。

金属材１の通電加熱は、第３図で示すように交流電源
Ｇから電極2,2を介して金属材１に直接電流を流し、金
属材１に生じる抵抗熱により金属材１自身を加熱する。

まず、第１図で示すように加熱開始時点S1から加熱終
了時点S3に近い時点S2までの間の時間すなわち加熱時間
の大部分は、加熱目標温度Ｔに対応した標準電流値Ｉよ
りも小さい電流値I1の電流（小電流）を金属材１に流
す。これにより金属材１は加熱目標温度Ｔよりも低い温
度Ｔ′に加熱される。すなわち、第２図の破線Ｘで示す
ように金属材１の中央部および把持部A,Aに隣接する部
分B,Bは揃って温度Ｔ′まで温度上昇し、これらを結ぶ
部分は温度分布が均一となる。但し、金属材１の把持部
A,Aは温度Ｔ′により低い温度までしか温度上昇しな
い。

金属材１の加熱時間が前記時点S2まで経過した後に前
記時点S2から加熱終了時点S3までの間の時間は、加熱目
標温度Ｔに対応した標準電流値Ｉより大きい電流値I2を
持つ電流（大電流）を金属材１に流す。これにより金属
材１は加熱目標温度Ｔに加熱される。すなわち、第２図
の実線Ｙで示すように金属材１の中央部および把持部A,
Aに隣接する部分B,Bが加熱目標温度Ｔまで温度上昇す
る。また、金属材１の把持部A,Aも加熱されて加熱目標
温度Ｔまで温度上昇する。なお、標準電流値Ｉより大き
い電流値I2を流す時間が短いので、金属材１の部分B,B
は加熱目標温度Ｔ以上に温度上昇しない。

このようにして金属材１は全体にわたり均一な温度分
布で加熱目標温度Ｔに通電加熱される。従って、金属材
１は通電加熱の後の加工例えば熱間圧延加工において厳
しい温度条件が要求される場合であっても良好に加工を
行なう事ができる。

なお、前記時点S2から加熱終了時点S3までの間に流す
電流は標準電流値Ｉのものであってもよい。

（実施例） 直径13mm、長さ700mmのタングステン焼結体を直接通
電加熱法により加熱した。加熱目標温度は1400℃、焼結
体に流す電流の標準電流値は2600Aである。

本発明例として、電流値を2400A、3500Aの２段階に分
けて電流を焼結体に流した。この結果、焼結体の全体を
1400℃の均一な温度分布で加熱できた。

従来例として、電流値2400Aの電流のみを焼結体に流
した。この結果焼結体の温度分布は、把持部A,Aが480
℃、他の部分が1400℃で、把持部の温度の低下を生じ
た。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明の金属材の製造方法によれ
ば、小電流と大電流を組合わせた２段階の通電を行なう
直接通電加熱法により、金属材全体を均一な温度分布で
通電加熱することができ、加工において厳しい温度条件
を要求される金属材の通電加熱に最適である。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図は本発明方法を示し、第１図は金属
材に対する通電状態を示す線図、第２図は金属材の加熱
温度分布を示す線図、第３図は直接通電加熱法を示す線
図、第４図および第５図は従来における金属材の加熱温
度分布を示す線図である。 １……焼結体、２……電極、３……把持体。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】金属材に直接電流を流してこの金属材に生
   じる抵抗熱により金属材自身を加熱するに際して、前記
   金属材の加熱目標温度に対応する電流値を標準電流値と
   したとき、加熱開始時点から加熱終了時点に近い時点ま
   での間は、前記標準電流値よりも小さな電流値の電流を
   流すことにより前記金属材を加熱し、前記加熱終了時点
   に近い時点から加熱終了時点までの間は、前記標準電流
   値以上の電流値の電流を流すことにより前記金属材を加
   熱することを特徴とする金属材の製造方法。
2. 【請求項２】加熱終了時点に近い時点から加熱終了時点
   までの間は、前記標準電流値を超える電流値の電流を流
   すことを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の金属
   材の製造方法。