JPS6242016B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、金属線等にアルミニウム又は銅をベ
ースとする金属線の連続的焼鈍（アニーリング）
方法及び装置に係る。

ジユール効果により金属線を連続的に焼鈍する
ことは公知である。多くの場合、金属線中の焼鈍
電流は交流であり誘導により生成される。誘導子
は全体が円環状であり電線は円環の中心を通る。
金属線が誘導子外部の電気接触によつてそれ自体
の閉鎖ループを形成しているならば、金属線は、
誘導子を一次コイルとする変成器の二次コイルを
形成する短絡コイルを構成し、誘導電流が金属線
の軸に沿つて流れる。

互いに電気的に接続されたプーリに金属線を張
設して金属線から成る二次ループを閉鎖すること
は、特に英国特許（GB―Ａ―）第969192号
（SOMERSET WIRE Ｃ゜ Ltd）より公知であ
る。これらのプーリは同軸的であつてもよくそう
でなくてもよい。

アルミニウム線を焼鈍する場合、前記の公知方
法では、プーリの接触ベルトが急速に劣化すると
いう欠点が生じる。

前記の欠点を除去するためには、焼鈍すべき金
属線即ち誘導子に導入以前の冷鍛金属線と誘導子
から出た焼鈍済金属線との間に直接電気接触を成
立させる。この場合、焼鈍すべき低温金属線が焼
鈍後の高温金属線の外側を通る。このような装置
は米国特許（US―Ａ―）第2459507号
（WESTERN ELECTRIC、発明者アール・エツ
チ・デーナムR.H.Denham）に記載されている。

前記の方法の第１の欠点は、熱膨張により伸長
された焼鈍後の高温金属線がプーリの溝の底部に
巻付けられ、焼鈍前の低温で未膨張の金属線が焼
鈍後の金属線の外側により大きい半径で巻付けら
れるのでより大きい直線速度が要求されることで
ある。従つて２種の金属線間に相対的摺動が生じ
ないように調節する必要がある。このため、焼鈍
前の金属線を巻付ける弧の大きさを制限しなけれ
ばならない。これにより電気接触区間の長さが短
縮され金属線を強度の大きい電流が通ることにな
り重大な欠点が生じる。更に、金属線の相対的摺
動によつて金属線の表面が傷つけられる。

この方法の第２の欠点は、焼鈍後の金属線が高
温になること、時には融点に近い高温になること
である。このような場合、唯一つの接触母線を通
して金属線の一方から他方に電流が流れる結果局
部加熱が生じスパーク及び溶融クレータの形成を
誘発するため、金属線の表面状態が許容できない
程度まで劣化する。

出願人等はフランス特許公開（FR―Ａ―）第
2288152号（米国特許（US―Ａ―）第4118617
号）に於いて、前記課題を解決するために、焼鈍
すべき金属線にプーリの溝の底部を通過せしめ、
誘導加熱によつて焼鈍し、次に同じプーリの同じ
溝内を焼鈍前の金属線の外側で通過せしめ、これ
により誘導電流が内部循環する閉鎖ループを形成
せしめる装置を開示した。焼鈍後の金属線はプー
リの溝に導入される前に冷却される。

装置は、誘導子と深い溝の付いたプーリと冷却
器とを含む。焼鈍すべき金属線はプーリの溝の底
部を通り、次に、焼鈍に必要な電流を生成する誘
導子に入る。次に金属線は焼鈍済の状態でプーリ
の溝に入り焼鈍前の金属線の外側を通り、誘導子
を一次コイルとする電気変成器の二次コイルを構
成する閉鎖ループを形成する。冷却器は誘導子の
出口とプーリとの間に配置されている。

出願人等によるフランス特許公開（FR―Ａ
―）第2288152号（米国特許（US―Ａ―）第
4118617号）の目的たる装置を第１図及び第２図
に示す。装置は、深い溝２の付いたプーリ１と第
１リターンプーリ３と第２リターンプーリ４と銅
線の場合に使用される水蒸気による保護管６を備
えた誘導子５と冷却器７と圧縮空気による乾燥機
８と第３リターンプーリ９とを含む。

第２図はプーリ１の溝２の断面形状を示す。溝
の底部１０は半径ｒの円から成り、底部に続いた
側面は、断面の軸１３に対して11゜の角度を成し
ており底部の両側で2.5rに等しい高さまで伸びる
２つの接線１１，１２から成る。２つの接線は溝
の上部で２つの直線部分１４，１５に続く。該部
分は前記の軸１３に対して36゜の角度を成してお
り溝の外部に開口する。溝は、電流フイーダでな
く金属線のガイドとして機能するので、ステンレ
ス鋼、炭化物、セラミツクの如き導電性の小さい
材料から構成され得る。この形状の溝により半径
0.6r乃至ｒの金属線を処理し得る。互いに異なる
半径の複数の溝をプーリに設けるか、又は、溝も
しくはプーリ自体を着脱容易に構成することによ
り同じプーリの溝の深さを変えることができ、異
なる直径の種々の金属線を同じ装置で処理するこ
とが可能である。

保護管６は電気絶縁材料から成る。銅線を焼鈍
する場合には、保護管に水蒸気流を通す。

冷却器７は、冷却流体が内部循環するハウジン
グ１７に内蔵されたプーリ１６を含む。冷却流体
として通常は水が使用される。

判り易くするために第１図及び第２図では、焼
鈍以前の冷鍛状態の金属線と焼鈍済状態の金属線
とを夫々異なる符号で示している。即ち、前者は
符号１８、後者は符号１９で示される。金属線は
冷鍛状態１８でダイから到着し、プーリ１の溝２
の底部を約270゜の大きい円弧に沿つて通り、リ
ターンプーリ３，４に到着する。金属線は次に誘
導子５に入り、焼鈍済状態１９で出る。次に、プ
ーリ１６で冷却器７に入つて冷却され、乾燥機８
に入つて乾燥される。最後に、リターンプーリ９
を通過し、再びプーリ１の溝２に戻る。冷鍛状態
の金属線１８の外側で溝２を約180℃に沿つて通
過し装置外に導出される。

金属線１８と１９とはかなり大きい円弧に沿つ
て互いに接触する。プーリの直径がかなり大きい
ので、前記の如き接触によつてすぐれた電気接触
が確保され、スパークも局部過熱も生じない。更
に金属線１８，１９は双方共低温で同じ温度であ
るため、焼鈍後の金属線１９の直線速度と焼鈍前
の金属線１８の直線速度とは殆んど相違しない。
従つて、金属線の相対的摺動は生じない。焼鈍後
のゾーンでは金属線の軽度の伸長が生じるが、こ
れは十分な機械的張力を与えるために有利であり
金属線１８との電気接触が良くなる。

前記の装置は、小径の金属線例えば直径0.2乃
至２mmの範囲の金属線の連続的焼鈍処理に於いて
速度1800m／分を用い主プーリ１の直径200mmを
用いることにより完全に満足すべき結果を与え
る。

しかし乍ら、より大径の金属線、例えば直径２
乃至5.5mmの範囲の真鍮線の連続的焼鈍処理を実
施するときは、温度上昇領域で真鍮が脆性である
こと及びプーリと焼鈍すべき金属線との間に過度
の熱交換が生じることを理由として深刻な問題に
直面する。即ち十分な焼鈍レベルが得られない。
前記の如き過度の熱交換は、金属線の直径が大き
いため金属線の通過速度を実質的に遅くする必要
があり例えば細い金属線の場合に使用し得る数
100乃至2000m／分近くに達する速度に比較して
約５乃至120m／分の速度しか使用できないこと
に起因する。

本発明の目的は、出願人等によるフランス特許
公開（FR―Ａ―）第2288152号（米国特許（US
―Ａ―）第4118617号）に記載の装置を改良し、
前記の如き欠点を除去し、比較的大径の金属線を
連続的に焼鈍し得る装置を提供することである。
処理し得る金属線の直径は、金属又は合金の種類
によつて５又は６mmにもなり得る。しかもこの値
は絶対的に極限値ではない。本発明の特徴は、主
プーリと好ましくは更にリターンプーリとが溝を
有しており、溝の側面がアルミナの如く熱及び電
気の伝導率が小さく耐摩耗性且つ耐摩滅性で高融
点の材料から成る複数個のインサートを備えてお
り、これらのインサートが溝を通る金属線と点接
触することである。出願人等による驚異的な知見
によれば、これらの点接触によつて金属線に傷を
つけたり又は好ましくない痕跡を残すことなく金
属線を支持することができ、互いに離間して連続
的に設けられており相互間の間隔に於いては金属
線と全く接触がないこれらの点接触の集合が連続
的仮想溝の等価物を構成することである。好まし
くはこの仮想溝の側面は互いに90゜の角度を形成
する。

前記の如き構成により、円形金属線のみでな
く、方形もしくは六角形断面の金属線又は別の形
状の金属線をも処理し得る。

装置は更に、誘導子の出口に位置するリターン
プーリの出口に配置されており主プーリの溝に戻
る前に金属線を冷却する冷却手段を備える。

溝全体をセラミツク材料で被覆する処理は採用
しなかつた。このような処理が下記の如き２つの
欠点を含むからである。

第１に、アルミナの如き稠密硬質セラミツクの
熱伝導率は到底無視し得ない。従つて金属線と溝
とが180゜の円弧に沿つて接触する場合に所望の
目的を達成できない。第２に、セラミツクから成
る連続溝は量産が極めて難しく、採算がとれな
い。

焼鈍すべき冷鍛金属線２０は主プーリ２１に向
つて誘導される。金属線の軌道が理解し易いよう
に、金属線をプーリの外側に図示したが実際には
金属線は勿論、種々のプーリの溝内を通る。

プーリ２１のリム２２は溝２３を有しており溝
の側面２４は相互間に実質的に90゜に等しい角度
を形成している。更にリムの全周に亘り２組のキ
ヤビテイ２５が設けられており、２組のキヤビテ
イは相互間に、実質的に90゜に等しく且つ溝２３
の両側面２４の間の角度に等しい角度を形成して
いる。これらのキヤビテイはリムの側面２６に開
口している。キヤビテイの他端は閉鎖されていて
もよく又はリムの内側フランジ２７に開口してい
てもよい。

第３図は後者の場合を示す。この場合、キヤビ
テイ２５は２つの部即ち前部２５Ａと前部２５Ａ
より小径の後部２５Ｂとを有する。いかなる場合
にも前部２５Ａが溝２３の少くとも近傍まで伸び
ていなければならない。更に前部２５Ａの直径は
キヤビテイが溝の対応する側面に開口するように
選択される。

キヤビテイ２５Ａの内径に実質的に等しい外径
のセラミツクビーズ２８をキヤビテイ２５Ａの前
部に導入し、例えば有機接着剤又は無機接合剤を
用いた接着によつて固着する。これらのビーズは
好ましくは中空であり従つてキヤビテイの狭小部
２５Ｂと共に連続導管を形成している。このた
め、必要な場合には強制空気循環によつてビーズ
の或る程度の冷却を確保しビーズの過熱を阻止し
得る。第４Ａ図の矢印は冷却空気流の誘導方向を
示す。

各ビーズの一部が溝の側面内に突出しているの
で、金属線２０は、前記の如く形成された仮想溝
の各側面で交互にビーズと点接触するが、側面２
４及び金属溝２３とは接触しない。

金属線が大径（例えば２乃至６mm）のときに金
属線が決して波形にならないようにビーズは互い
に十分に接近している。実際には、各側面に於け
るビーズの軸間距離は、焼鈍すべき金属線の直径
の３乃至10倍、更に20倍にも到達し得る。

本発明によれば、円形金属線を焼鈍する場合、
導入金属線２０は溝の底部に位置しており、同じ
溝を通る焼鈍済の金属線２９は導入金属線と上下
に重なり合つている。方形又は六角形断面の金属
線を焼鈍するときは溝内で導入金属線２０と焼鈍
済の金属線２９とを容易に位置決めし重なり合わ
せることができる（第４Ｃ図）。従つて（出願人
等によるフランス特許公開第228152号に記載の溝
の形状では不可能であつた）すぐれた電気接触を
確保し得る。

金属線は、主プーリ２１を通過後、誘導子３０
内を通り大型リターンプーリ３１を通過する。プ
ーリ３１は別個の２つの平行溝をもつプーリから
成り、誘導子から出た金属線が通る１つの溝はプ
ーリ２１と同じセラミツクビーズ素子を備えてお
り、別の溝はセラミツクビーズにより形成された
平行溝と実質的に等しい直径でプーリのリムに刻
設された単なる金属溝である。判り易くするため
に図では、金属溝に於ける焼鈍済金属線の軌道を
点線で示している。焼鈍済金属線２９は次に水流
装置を備えた冷却装置３２内を通る。該冷却装置
は、フランス特許公開第2442418号
（TREFIMETAUX）に記載の装置であり、例え
ば誘導子によつて650℃に加熱され5m／秒で通過
する直径5.5mmの真鍮線について約50MW／m²の
熱量を排出する。

焼鈍冷却後の金属線は再度主プーリ２１の冷鍛
金属線２０の外側を通過し、次に小リターンプー
リ３３、（点線で示された）大リターンプーリ３
１の金属溝を順次通過し、焼鈍装置から出て例え
ばドラムに巻取られる。

実施例 本発明方法を実施するための焼鈍装置に直径２
乃至5.5mmの真鍮線を焼鈍するための焼鈍装置を
製造した。溝の底部で測定した主プーリ２１の直
径は750mmである。溝は、回転軸を通る平面に関
して対称な２つの半割体から成る。第４Ｂ図及び
第５図の線CC′が２つの半割体の境界線である。
２つの半割体は電気絶縁性部材によつて集成され
ており、絶縁ハブ３４に装着された金属性プーリ
２１内で焼鈍電流による誘導電圧のループ回路が
形成される危険を完全に阻止するために１乃至２
mmの間隔を隔てて維持されている。

溝は各側面に、外径10mm、内径４mm及び長さ30
mmの72個のアルミナビーズを有する。各側面でビ
ーズ間の軸間距離は35mmである。

誘導子３０は金属線２０内に70ボルトで6000ア
ンペアに到達し得る電流を誘導する。これによ
り、例えば直径5.5mmの真鍮線を5m／秒の速度で
焼鈍し得る。

得られた金属線は、放電の条痕又は痕跡をもた
ない特にすぐれた表面状態を有する。更に、この
ような急送焼鈍は、鉛を添加した真鍮（ネジ切削
される真鍮は３乃至４％までの鉛を含有し得る）
の処理に特に有利である。何故なら、閉鎖炉で静
的焼鈍するときには必ず鉛粒子の凝結が生起しこ
のためネジ切削のときに細長い非脆性チツプが生
じ絡み合つて自動旋盤を目詰りさせるのに比較し
て、本発明では前記の如き鉛粒子の凝結が阻止さ
れる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、出願人によるフランス特許公開
（FR―Ａ―）第2288152号に記載の装置の概略説
明図、第２図は第１図の装置のプーリの溝の断面
図、第３図は本発明による連続焼鈍装置の概略全
体図、第４Ａ図は主プーリの溝の断面図、第４Ｂ
図は主プーリの溝の平面図、第４Ｃ図は方形又は
六角形断面の金属線の主プーリの溝内での配置状
態を示す説明図、第５図は軸に沿つた溝の断面図
である。 １…プーリ、２…溝、３…第１リターンプー
リ、４…第２リターンプーリ、５…誘導子、６…
保護管、７…冷却器、８…乾燥機、９…第３リタ
ーンプーリ、１７…ハウジング、２１…主プー
リ、２２…リム、２３…溝、２４…側面、２５…
キヤビテイ、２８…セラミツクビーズ、３０…誘
導子、３１…大リターンプーリ、３２…冷却装
置、３３…小リターンプーリ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 焼鈍すべき金属線にプーリの溝を通過せし
   め、前記金属線を誘導電流での加熱により焼鈍
   し、次に焼鈍後の金属線に同じプーリの同じ溝を
   焼鈍前の金属線の外側で通過させ、これにより誘
   導電流が内部循環する閉鎖ループを構成せしめ、
   更に焼鈍後の金属線をプーリの溝に導入する前に
   冷却する段階を含んでおり、相互間にフリースペ
   ースを残した複数個の点接触部によつて金属線が
   溝の側面に支持されることを特徴とする移動中の
   金属線の高速連続焼鈍方法。 ２ 主プーリと少くとも１つのリターンプーリと
   誘導子と冷却器とを含んでおり、主プーリが溝を
   有しており、前記溝の側面が、熱及び電気の伝導
   率が小さく耐摩耗性及び耐摩滅性の材料から成る
   複数個のインサートを備えており、前記インサー
   トが溝内を通過する金属線と点接触することを特
   徴とする移動金属線の高速連続焼鈍装置。 ３ 溝の各側面に於いて、連続する点接触部が焼
   鈍すべき金属線の直径の３乃至20倍の相互間隔で
   配置されていることを特徴とする特許請求の範囲
   第２項に記載の装置。 ４ 溝の側面に配置されたインサート上の移動金
   属線との連続的接触点の集合が、側面間に90゜の
   角度を形成する連続的仮想溝の等価物を構成する
   ことを特徴とする特許請求の範囲第２項又は第３
   項に記載の装置。 ５ インサートが、アルミナをベースとする円筒
   状セラミツクビーズから成ることを特徴とする特
   許請求の範囲第２項乃至第４項のいずれかに記載
   の装置。 ６ ビーズが中空であり内部に冷却流体を流動せ
   しめることを特徴とする特許請求の範囲第５項に
   記載の装置。 ７ 誘導子の出口に位置するリターンプーリが実
   質的に等しい直径の２つの溝を有しており、１つ
   の溝の側面に主プーリのインサートと同種のイン
   サートが備えられていることを特徴とする特許請
   求の範囲第２項乃至第６項のいずれかに記載の装
   置。 ８ 誘導子の出口に位置するリターンプーリの出
   口に配置されており主プーリの溝に戻る前に金属
   線を冷却する冷却手段を備えていることを特徴と
   する特許請求の範囲第２項乃至第７項のいずれか
   に記載の装置。 ９ 主プーリの溝が、回転軸を通る平面に関して
   対称な２つの部から形成されており、２つの半割
   体は電気絶縁性の接合手段によつて集成されてお
   り、２つの半割体の間にスペーが維持されてお
   り、前記スペースは、焼鈍中の金属線内を流れる
   電流によりプーリ内に誘導される電圧に対して電
   気的に絶縁性であることを特徴とする特許請求の
   範囲第２項乃至第８項のいずれかに記載の装置。