JPS63192535A - 管材製造装置 - 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】 直末上葛遥月±１ 本発明は、噴霧鋳造および凝集技術による金属の連続し
て均質な長尺部材を生産する装置に関する。

従来の技術および発明が解決しようとする問題点英国特
許第１４７２９３９号明細書には、溶解金属を原子化し
て、高速で比較的低温のガスへ向けて溶解金属を噴射し
、基質片上へその高温金属を噴射することにより、均質
なほぼ無孔の溶解金属のプレフォームをする製造の方法
が記載されている。

ガスの温度および流量は、原子化された金属が飛散し沈
着する間に、その金属から厳密に制御された熱量を引き
出し、それにより予備成形の固形化が基質の温度あるい
は温度特性に影響されないように決定される。この方法
は、表面あるいは鋳型の形状の基質を必要とするが、バ
ッチ作業にのみ応用される。

英国特許第１３５９４．８６号明細書には、少なくとも
２つの金属の溶解流を供給し、その流れを原子化して溶
解分子の噴霧を形成し、金属噴霧の下側で移動する裏打
ち層上に金属分子を沈着させる、複合金属条片の成形方
法が記載されている。この方法は連続作業に応用される
が、裏打ち層が必要であり、かつ製品は沈着した金属分
子の層を伴う裏打ち層のラミネートである。

米国特許第２６３９４９０号明細書には、沈着ステーシ
ョンを通過して移動する裏打ち条片上に溶解金属の噴霧
を沈着させる装置が説明されている。この層はその後に
巻き取られ、裏打ち条片から分離される。この全工程は
真空内で実行される。

米国特許第４１１４２５１号明細書には、後に凝集して
細長い形状に成形される小片のゆるいベッドの表面に溶
解金属噴霧のしずくを応用する装置が説明されている。

この作業は不活性ガスの密閉室内で、室壁にある隙間か
ら引き込まれる細長い金属本体を使用して実行される。

ヨーロッパ特許出願第１８８９９４号明細書には、噴霧
沈着による支持なしの均質な金属を連続成形するシステ
ムが説明されている。必要がある場合は、沈着部分の外
部表面の制御は、開放端を有する鋳型あるいはカニスタ
へ溶解金属分子を噴霧することにより達成される。しか
し、沈着部分が開放端を有する鋳型あるいはカニスタ内
で摺動可能でなければならない場合に、溶解金属を噴霧
することに関して技術的問題が生ずる。

問題点を解決するための手段 本発明は、表面を含む噴霧沈着ステーションと、供給さ
れた溶解金属を保持してそれの流れを提供する手段と、
金属の流れを原子化して金属分子の噴霧を形成して表面
上に均質な沈着物を形成するための手段と、均質の金属
の長い形状で噴霧沈着ステーションから沈着物を連続的
に引き抜く手段と、引き抜かれた沈着物をその長さに沿
って均質に成形する成形手段と、外気を排除するために
装置を包む手段とを備えてなる凝集金属の連続した均質
な長尺部材を製造する装置を提供する。

引き抜かれた沈着物は、噴霧沈着および凝集技術により
形成された均質な金属を構成する。開始の時を除けば、
金属沈着物とともに基質あるいは裏打ち層が引き抜かれ
ることはない。その他の断面形状も可能であるけれども
、均質な金属の一定の長さは円形あるいは環状の断面で
あることが好ましい。これは、均質な金属の棒、ロッド
あるいはワイヤ、その他その断面の形状によっては管の
形状である。金属噴霧から形成された沈着物の表面は必
然的に粗くしわがよっている。本発明は最初の粗くしわ
がよっている表面を平坦にして、沈着物が制御された大
気内に維持されている間に必要な断面をなめらかに仕上
げる手段を提供する。

この平坦化を達成するために設計された成形手段は、金
属を研磨し、機械加工し、成形しあるいは回転させる通
常の装置からなる。成形手段は、引き抜かれる沈着物の
長手方向の軸に垂直な平面において、相互に１２０度の
位置にある３つのローラを備え、このローラは沈着物の
円形（あるいは環状断面）を形成するような形状をして
いることが好ましい。ローラは又、沈着物をその長手方
向の軸に沿って回転させる手段をも含む。この回転は、
噴霧沈着ステーションにおいて表面上における金属分子
の均質な沈着を確保する。

装置により加工される溶解金属の特性は厳密ではないけ
れども、本発明は、微細に分割された状態で酸化されや
すい、例えばアルミニウムのような金属に特に利点を有
する。噴霧鋳造技術は、溶解状態では混和しない２つの
異なる金属を複合沈着させる場合、あるいは例えば金属
マトリクス内のセラミック片のような微細に拡散した耐
火物質（ｆｊｎｅ　ｄｉｓｐｅｒｓｅｄ　ｒｅｆｒａｃ
ｔｏｒｙ）を混合する場合に有用である。これらの特徴
は本発明の範囲内で考察されている。かくて、金属分子
は２つの混合不可能な金属、あるいは微細耐火分子から
なる。

噴霧鋳造状態は厳密ではなく、英国特許出願第１４７２
９３９号明細書などに説明されているのと同様である。

原子化状態は、金属分子がなお衝撃を受ける時に液体で
あり、それにより沈着物がほぼ無孔性であるが、衝撃を
受ける瞬間に固体化し、それにより溶解金属の滞留が沈
着物上に形成されないような状態であることが好ましい
。

沈着物はその長手方向の軸に沿って引き抜かれる。溶解
金属の流れの原子化は他の軸の周囲の噴露円錐内で生ず
る。これら２つの軸の間の角度は３０〜４０度であるこ
とが好ましい。この手段により、金属分子は予備成形物
の端あるいはヘッド上に沈着し、その結果その長さを長
手方向に増加させ、同時にその周囲にも増加させてその
断面を増加させる。均質な金属の管を生産する必要のあ
る特定の場合には、均質な沈着物を受は取る表面として
さようする心棒を噴震沈着ステーションに提供すること
が可能であり、同時に沈着物と同じ長手方向の周囲にこ
の心棒を等速度で回転させる手段をも提供する。

沈着物の形状を検知する手段が、そのヘッドおよびその
断面の両方に関して提供されることが好ましい。これら
の手段は、その必要とされる形状からの沈着物の形状の
誤差を検知するようにプログラムされ、金属噴霧装置は
沈着物の形状を変更するために検知手段からの信号に応
答するようになされ得る。形状成形手段は又、引き抜か
れる沈着物の断面を修正するために、検知手段からの信
号に応答するようになされ得る。大気を排除するための
、装置を包む手段は装置を取り巻くフードとフード内に
不活性ガスを導入する手段とからなる。このフードは、
フード内へ大気が侵入するのを防ぐ封止を有するように
なされた、均質な金属の長尺部材を連続して排出するた
めの開口部を含む必要がある。装置を完全に封止し、大
気の酸素を排除することが不可欠である。本発明は例え
ば、大気の不完全あるいは不十分な排除のみを提供する
ような、不活性ガスカーテンには関係していない。沈着
物を整形する主な理由は、空気を流入させないで引き抜
くことを可能とするようになめらかな表面を提供するこ
とにある。異なる断面の金属の長尺部材に対処するため
に、開口部にはアイリス（虹彩）形式のダイヤフラムを
提供することが可能である。金属表面をひっかくことの
ないように、ダイヤフラムと長い金属の表面との間には
隙間が必要であり、隙間からダイヤフラム内へ不活性ガ
スを供給するために使用される複数ダイヤフラムシステ
ムが使用可能である。同時にフード内の圧力は、大気が
侵入しないで不活性ガスが外部へ出る程度に、大気より
わずかに高く保つ。

引き抜かれた金属の長尺部材を取り扱うためのフード外
部の装置は従来のものが使用可能である。真直ぐな棒を
生産するために製品の回転の軸を一定に維持するために
、２組の支持サドルが必要となる。連続した金属の長尺
部材を分離した長さに切断するための装置が提供される
。あるいは貯蔵のために、連続した金属の長尺部材を巻
き取る装置が提供される。これに関連して、引き抜かれ
た沈着物は回転しているので、巻き取り装置は従来の２
つの共通に使用されるシステムとは反対の関係に設計す
る必要がある。例えば、製品が撚りを必要とする場合、
撚りリールが使用され、撚りを必要としない場合は注ぎ
形式（ｐｏｕｒｉｎｇ　ｔｙｐｅ）の１組のリールが使
用される。

寒−」Ｌ−例 第１図を参照すれば、金属噴霧装置は、噴霧沈着ステー
ションの表面１２上に沈着されるように示された原子化
された金属分子の円錐１０により示されている。沈着物
は連続的に噴霧沈着ステーションから均質な金属１４の
長尺部材の形態で引き抜かれる。高温寸法調節（ｈｏｔ
　ｓｉｚｉｎｇ）用のローラスタンドの形態の整形手段
１６が、その長さに゛沿って均質な沈着物を引き抜いて
作るために提供されている。金属噴霧装置、噴霧沈着ス
テーションおよびローラスタンドはすべてフード１８に
より外気から遮断され、そこを通って長い金属が封止２
ｏを有する開口部を経て引き抜かれる。フード内には、
不活性ガスと噴霧し過ぎた金属分子とを排出するダクト
２２があり、金属シールド２４が過噴霧からローラスタ
ンドを保護している。このシールドは潜在的過噴霧の領
域で高温に維持され、それにより金属沈着の形成がない
ように維持されている。このシールドの目的は、作業の
連続性を維持し、ひっかきによるプレフォームの表面の
損傷を防ぎ、あるいは偶然かつ制御されない状態でプレ
フォーム上に金属分子が落下するのを防ぐ。出口開口部
の下流で、引き抜かれた沈着物は大気内へ入り、従来の
装置に出会う。２組の支持サドル２６．２８が、真直ぐ
な棒が生産されるように、製品の回転の軸を一定に維持
する。棒の直径を一定に維持するようにサドルは機能し
、はぼ双曲線状のローラの形状により、表面のなめらか
さに貢献する。サドルローラの傾斜角度と回転速度とは
、ローラスタンド１６に関連して制御される必要がある
。更に３ｏにある下流は、連続した金属の長尺部材を分
離した長さに切断するステーションである。

第２図に更に詳細に示されているように、原子化した金
属分子１０の円錐はプレフォームの長手方向の軸に対し
て３５度の角度をなしている。金属は、プレフォームの
ヘッド３２上に沈着し、ここでは沈着速度は引き抜き速
度と同じであることが必要であり、同時に周辺３４に沈
着し、ここでは必要な断面を形成するに十分な沈着を必
要とする。

ヘッドおよび直径検知器（図示されていない）は、３２
と３４とにおける沈着の速度をモニタし、金属噴霧状態
を調節し、必要に応じて寸法調節ユニット１６を作動さ
せる。

第３図に示されているように、寸法調節手段は、プレフ
ォームの軸に直角な平面に相互に１２０度の角度で配置
された３つのローラを有する回転スタンドであり、各ロ
ーラのネックに軸方向に連結して駆動部３８により、所
定の回転速度でプレフォームを押圧するように回転する
。例えば、各３つのローラの駆動部は水力モータであり
、所定の回転を達成するように各モータに対する流速が
制御２ 御されている。これと代替的に駆動部には伝導システム
が使用可能である。

ローラは頑丈なハウジング（図示されていない）内に取
付は可能であり、所定の棒の外径を描くシリンダ表面に
接するように配置される。１組のスクリュダウン４０が
設けられて、異なる設計の棒の製造を達成するために必
要な異なる設定が必要な場合に、ローラの位置を移動さ
せる。３つのスクリュダウンは電子的制御システム（図
示されていない）により同期作動可能であり、ローラが
プレフォームの回転軸に対し同時に接近あるいは離反す
るように運動する。これと代替的に、スクリュダウンは
共通の装置により機械的にリンクされ、この装置はプレ
フォームの軸の周囲に回転することにより、同時に３つ
のローラの位置が半径方向に運動するように導く。両方
のシステムとも、プレフォームの長手方向の軸は変更さ
れないまま維持される。そのため、プレフォームの表面
の位置は安定した状態の作動の間は変更されずに維持さ
れ、プレフォームの引き抜きの速度に対応して噴霧速度
をリンクさせているヘッドおよび直径検知器により始動
する、制御システムに応答してのみ変更する。

製品の引き抜き速度は通常はローラスタンドを出るプレ
フォームの軸方向の移動速度と同一である。引き抜きの
制御速度を達成するために、３つのローラ３６は、回転
およびプレフォームに対する軸方向の移動の両方に対し
制御された傾斜角度で配置される。この角度はヘッドお
よび直径検知器からの誤差信号に応答することによって
のみ変更可能であり、それにより、工程全体にわたり、
所定の回転量が継続し、製品の冶金学上の特性が制御さ
れ最適化される。

作業開始は、開始棒を２つのサドル２６．２８を経てね
じ込み、封止２０を通過させ、ローラスタンド１６を噴
霧沈着ステーション１２へねじ込むことにより簡単に達
成可能である。開始棒はその先端に取付けられたダミー
のプレフォームを有し、それにより開始を最適化するこ
とが可能である。ダミーのプレフォームは、絶縁された
形状（ｉｎｓｕｌａｔｅｄ　５ｈａｐｅ）あるいは空の
カンであり、冷たい状態から熱い状態への最初の移行を
提供する。同時に空のカンは、その頂部に余分な噴霧さ
れる金属がある場合でも、ローラスタンド内で容易に変
形する。

第４図は連続管材を生産するように取り付けられた装置
の修正例の部分図である。はぼ円筒型の心棒４２が、そ
の上流端の噴霧沈着ステーションに大きな直径部分４４
を有し、寸法調節ローラスタンド１６に隣接する下流端
にいくらか小さい直径部分４６を有して提供されている
。

作業に際しては、心棒はその軸の周囲に、引き抜かれる
プレフォームと同じ速度で回転する。噴霧円錐１０は、
心棒の表面上に沈着し、所定の厚さに蓄積される原子化
された金属分子を備えている。沈着物はその長手方向の
軸の方向に沿って引き抜かれ、心棒の表面上を摺動する
。プレフォームがローラスタンドに向かって軸方向に移
動するにつれて、心棒の直径が減少するため、隙間が熱
い金属と心棒との間に成長する。これは、プレフオーム
と冷却する心棒とに発生する応力を減少させるのに役立
ち、プレフォームがローラスタンドに入る前にプレフォ
ームの内側表面を滑らかにする助けとなる。心棒に金属
がつきささるのを防ぐために、心棒表面のこの領域に強
制潤滑を提供することが必要である。同様に、金属分子
が均一に沈着するのを促進するために、心棒を軸方向に
摺動させることもその助けとなる。ローラスタンド１６
の加工の対象となった後、管状プレフォーム５０は長手
方向に引き抜かれ、第１図に示されているように、更に
次の処理の対象となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に従った装置の部分的図式図、第２図は
噴霧沈着ステーションと整形手段との拡大図、第３図は
整形手段の、引き抜かれる沈着物の長手方向の軸に沿っ
たダイヤグラム図。第４図は管を生産するため修正され
た装置を示す第２図に類似の図。 １０・・・金属噴霧装置、１２・・・表面、１４・・・
凝集金属、１６・・・寸法調節手段、１８・・・フード
、２０・・・封止、２２・・・ダクト、２４・・・金属
シールド、２６・・・支持サドル、２８・・・支持サド
ル、３０・・・下流、３２・・・ヘッド、３４・・・周
辺、３６・・・ローラ、３８・・・駆動部、４０・・・
スクリュダウン、４２・・・円筒型心棒、４４・・・大
直径部、４６・・・小直径部、５０・・・管状プレフォ
ーム。 手続補正書 昭和６３年　２月ｌｒ日

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. （１）表面を含む噴霧沈着ステーションと、供給された
   溶解金属を保持してそれの流れを提供する手段と、金属
   の流れを原子化して金属分子の噴霧を形成して表面上に
   均質な沈着物を形成するための手段と、均質の金属の長
   い形状にして噴霧沈着ステーションから沈着物を連続的
   に引き抜く手段と、引き抜かれた沈着物をその長さに沿
   って均質に成形する成形手段と、外気を排除するために
   装置を包む手段とを備えてなる凝集金属の連続した均質
   な長さを製造する装置。
2. （２）形状整形手段が引き抜かれる沈着物をその長手方
   向の軸の周囲に回転させる手段を含む特許請求の範囲第
   １項に記載の装置。
3. （３）形状整形手段が沈着物を円形の断面に押圧するよ
   うに取り付けられている特許請求の範囲第２項に記載の
   装置。
4. （４）均質な金属の棒あるいはロッドを生産するように
   取り付けられている特許請求の範囲第１項から第３項ま
   でのいずれかの項に記載の装置。
5. （５）噴霧沈着ステーションに心棒が備えられて均質の
   沈着物を受領する表面として作用し、同時に沈着物の回
   転速度と同一の速度で回転し、かつそれと同一の軸の周
   囲に回転する均質な金属の管状部材を製造するように取
   り付けられている特許請求の範囲第３項に記載の装置。
6. （６）沈着物の形状を検知する検知手段が設けられてい
   る特許請求の範囲第１項から第５項までのいずれかの項
   に記載の装置。
7. （７）検知手段が所定の形状と沈着物の形状との誤差を
   検知するようにプログラムされ、金属分子の噴霧を形成
   する手段とそれを表面に沈着させる手段とが、沈着物の
   形状を変更するため、検知手段からの信号に応答するよ
   うに作られている特許請求の範囲第１項から第６項まで
   のいずれかの項に記載の装置。
8. （８）形状整形手段が、引き抜かれる沈着物の長手方向
   の軸に対して垂直な平面上に相互に１２０度の間隔で配
   置されている特許請求の範囲第１項から第７項までのい
   ずれかの項に記載の装置。
9. （９）装置を包む手段が、装置を取り巻くフードとフー
   ド内へ不活性ガスを導入する手段である特許請求の範囲
   第１項から第８項までのいずれかの項に記載の装置。
10. （１０）フードが均質の金属の長尺部材を連続的に排出
    するための開口部を含む特許請求の範囲第１項から第９
    項までのいずれかの項に記載の装置。