JPS63178471A - 金属材の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

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） 例えばタングステンやモリブデンなどの高融点金属から
なる焼結体を加熱するために直接通電加熱法が採用され
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図で示す様に金
属材１の両端部を夫々？を極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Ｎ極２．２を介して金属材１の両端部
間に直接ｍ流を流して金属材１に生じる抵抗発熱を利用
して金属材１自身を加熱する方法である。

しかして、この通電加熱法においては、金属材の全体を
均一な温度分布で加熱し、また金属材を能率的に加熱す
る様に、金属材への通電状態を制御する必要がある。

（発明が解決しようとする問題点） しかして、この様な通電加熱法においては、金属材に流
す電流の電流値と金属材の加熱に必要な時間とは反比例
の関係にある。

このことから従来加熱の能率向上を図るために、第４図
で示す様に金属材に加熱目標温度に対応した標準電流値
よりも大きい電流値をもつ大電流を流して金属材を短時
間で所定の加熱目標温度まで加熱し加熱時間を短縮する
方法が知られている。

第４図は金属材の加熱時間（通電時間）と金属材に流す
電流の電流値との関係を示す線図であり、以降説明する
第６図および第１図も同様の線図である。しかし、この
方法によれば、第３図において金属材１の両端部すなわ
ち電極２．２と把持体３．３とで把持した把持部Ａ、Ａ
に隣接した内側の部分Ｂ、Ｂの温度が金属材１の他の部
分の温度に比して部分的に高くなり、すなわち加熱目標
濃度よりＡい温度になり、温度分布が不均一になるとい
う問題がある。この傾向は金属材に流す電流の電ａ（Ｉ
が大きい程顕著である。これは次の理由による。電極２
，２と把持体３．３は水冷構造となっており、金属材１
の把持部Ａ、Ａはこれら各部品により冷却されて温度上
昇しない。しかし、金属材１のＢ、Ｂの部分は電極２，
２と把持体３゜３の接触抵抗の方が前記冷却効果より侵
ために温度上昇する。この場合の金属材の温度分布を第
５図に示す。第５図は金属材の全体における各部の温度
を示す縮図であり、第７図および第２図も同様の線図で
ある。

これに対する方法として金属材ＡのＢ、Ｂの部分に冷や
し金を設けて冷却し８．Ｂの部分の温度を低下させるこ
とが行なわれている。しかし、この方法では通電加熱装
置が大型となり、その構成が複雑となるという問題があ
る。

そこで、従来は一般的に金属材を短時間に且つ均一な温
度分布で加熱することを目的として、金属材に大ｍｓを
流すことと、小！ｉ流を流すことを組合わせて通電加熱
する方法が採用されている。

すなわち、この通電加熱法は、第６図で示すように加熱
開始時点から加熱時間の中間時点までの間は、金属材に
加熱目標温度に対応したＩ！準電電流値り大きい電流値
をもつ大Ｎ流を流して金属材を加熱口ａｍ度まで温度上
昇させ、次いで中間時点から加熱終了時点までの間は加
熱口？ｌＩ！１度に対応した標準電流値より小さいｉ！
電流値もつ小Ｎ＠を決して加熱目標温度より低い濃度に
維持する方法である。この方法によれば、金属材に大電
流を流すことにより加熱時間の短縮を図ることができ、
また小電流を流すことにより第７図で示すように金属材
１におけるＢ、Ｂの部分の温度を平滑にして、金属材１
の把持部Ａ、Ａを除く他の部分全体の温度分布を均一に
することができる。

しかしながら、この通電加熱法においても次のような問
題点がある。すなわち、金属材１の両端部の把持部Ａ、
Ａの温度が他の部分に比して部分的に低くなる、すなわ
ち加熱目標温度より低い温度になることである。これは
次の理由によるものである。前記したように金属材１の
把持部Ａ、Ａは構造となっているｆｆ１ｉ２．２および
把持体３゜３により冷却されているので、加熱時間の後
半に金属材１に流す電流の′Ｉｌｉ流値を下げて加熱濃
度を下げたｆｆ１Ｍで把持部Ａ、Ａの温度が部分的に低
下するためである。

これに対処するために加熱時間の後半において、Ｎ極２
，２および把持体３．３の金属材１に対する把持力を弱
めて把持部Ａ、Ａの温度低下を抑制するする方法がある
が、この方法は電極２，２と把持体３，３を動かして金
属材１に対する把持状態を調整するための機構と動作が
大変複雑であり、金属材１の両方の把持部Ａ、Ａの温度
分布が均一になるように把持力を調整することが大変困
難であるという欠点がある。

本発明は前記事情に基づいてなされたもので、簡単な手
段および装置で金属材を能率良く均一な温度分布で通電
加熱により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
電流を流して金属材をそれ自身の抵抗発熱により加熱す
るに際して、加熱開始時点から加熱ｖＩ間の中間時点ま
での間は、金属材に一定の電流値すなわち加熱目標温度
に対応した標準電流値よりも大きい電流値の電流を流し
て金属材を一定の温度すなわち加熱目標温度まで温度上
昇させ、次いで金属材に流す電流を中間時点までの電流
値より小さい電流値すなわち加熱目標温度に対応した標
準電′ａｌｌよりも小さい′ＦＲ流値にして金属材を中
間時点までの濃度より低い温度すなわち加熱口ＩＩＡ温
度より低い温度に維持し、さらに加熱終了直前の時点で
金属材に流すｉｉ流の電流値を中間時点までの電流値す
なわち加熱目標温度に対応した標準電流値よりも大きい
電流値に増大して金属材の温度を加熱目標温度まで上昇
させ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。

本発明により直接通電加熱法により金属材を加熱する方
法について説明する。この説明では第１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
を例にとる。第１図は金属材への通電状態を示す線図、
第２図は金属材の加熱温度分布を示す線図である。

第１図で示すように加熱開始時点Ｓ１から加熱時間の中
間時点＄２までの時間は、交流電源Ｇにより電極２．２
を介して金属材１に所定の電流値■すなわち加熱目標温
度に対応した標準電流値よりも大きい電流値を持つ電流
（大電流）を直接流し、金属材１に生じる抵抗熱により
金属材１を第２図で示す所定の１１ｊＴ　（加熱口１温
度）まで温度上昇させる。

次に中間時点Ｓ２から加熱終了時点に近い所定の時点Ｓ
３までの時間は、前記中間時点Ｓ１までに金属材１に流
す電流の電流値Ｉよりも小さい所定の電流値Ｉ′すなわ
ち加熱口Ｉｌ！温度に対応した標準電流値よりも小さい
電流値をもつＮ流を金属材１に流す。このため、金属材
１は前記中間時点Ｓ２までの金属材１の温度Ｔよりも低
い所定の温度Ｔ′すなわち加熱口ｍ１度より低い温度ま
で温度低下し、この温度Ｔ′に維持される。ここで、金
属材・１における把持部Ａ、Ａに隣接する部分Ｂ。

Ｂは、前記中間時点Ｓ２までに電流値Ｉの電流が流れて
いた時に金属材１の温度下よりも高い温度に部分的に温
度上昇していたが、金属材１の温度がＴ′まで低下する
ことにより金属材１の中央部分と同じ温度Ｔ′まで温度
低下する。

さらに、前記時１点Ｓ３から加熱終了時点Ｓ４までの時
間には、前記中間時点Ｓ２まで金属材１に流していた電
流の電流値と同じ大きさの電流値Ｉすなわち加熱口４１
！温度に対応した標準電流値より大きい電流値をもつ電
流を金属材１に再び流す。

このため、金属材１は温度Ｔ−から前記中間時点Ｓ２ま
での金属材１の温度と同じ高さの温度Ｔすなわち加熱目
標温度まで温度上昇する。ここで、金属材１の把持部Ａ
、Ａは、前記中間時点Ｓ２から時点＄３までの間に金属
材１の温度がＴ′まで低下していた時に金属材１の把持
部Ａ、Ａの温度が王よりも低い温度に低下していたが、
金属材１の温度が再びＴまで上昇することにより金属材
１の他の部分と同じ温度下まで温度上昇する。

このように金属材１に流す電流を制御し通電加熱を行な
うと、金属材１の把持部Ａ、Ａ、部分Ｂ。

Ｂおよび中央部が揃って加熱目標瀉１ｔＴとなり、均一
な温度分布で金属材１を加熱できる。また、金属材１の
加熱目標温度に対応した′電流値よりも大きな電流値の
電流を金属材１に流すので、金属材１の加熱時間を短縮
することができる。また、金属材１の把持部Ａ、Ａの温
度低下を防止するために、電極２．２および把持体３，
３による把持力を調節する必要がなく、把持力を調節す
るための機構および操作が不要で構造面および操作面で
大変有利である。さらに、他の方法である金属材１のＢ
、Ｂの部分にこれを冷却するための冷やし金を設ける必
要がない。このため通電加熱装置の構成が簡素となり、
また小型化される。

なお、本発明は高融点金属の焼結体を直接通電加熱する
場合に限定されず、他の金属材を直接通電加熱する場合
に広く適用することができる。

（実施例） 直径１３履、長さ７００−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２６０ＯＡである。

本発明例として、電流値を３５００Ａ、２４０ＯＡ、３
５００Ａの３段階に分けて電流を焼結体に流した。この
結果加熱時間は２５秒であり、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、電流値を３５００Ａ、２４０ＯＡの２段
階に分けて電流を焼結体に流した。この結果加熱時間は
２０秒であった。焼結体の温度分布は、把持部Ａ、Ａが
１１４０℃、他の部分が１４００℃で、把持部Ａ、Ａ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
、大電流と小電流を組合わせた３段階の通電を行なう直
接通電加熱法により、簡単な手段および装置で能率良く
且つ均一な温度分布で金属材を通電加熱することができ
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説
明図、第４図および第５図は従来例を示し、第４図は金
属材に対する通電状態を示す縮図、第５図は金属材の加
熱温度分布を示す線図、第６図および第７図は異なる従
来例を示し、第６図は金属材に対する通電状態を示す線
図、第７図は金属材の加熱温度分布を示す線図である。 １・・・焼結体、２・・・ＮＩｌ、３・・・把持体。 出願人代理人　　弁理土鈴江武彦 第１図 金Ａ村の長？ 第２図 第３因 時開 第４図 第５図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 金属材に直接電流を流して金属材をそれ自身の抵抗発熱
   により加熱するに際して、加熱開始時点から加熱時間の
   中間時点までの間は、前記金属材に一定の電流値の電流
   を流して前記金属材を一定の温度まで温度上昇させ、次
   いで前記金属材に流す電流を前記中間時点までの電流値
   より小さい電流値にして前記金属材を前記中間時点まで
   温度より低い温度に維持し、さらに加熱終了直前の時点
   で前記金属材に流す電流の電流値を前記中間時点までの
   電流値と同じ大きさの電流値に増大して前記金属材の温
   度を上昇させることを特徴とする金属材の製造方法。