JP2003525128A - 金属から工業用チューブまたは形バーを製造する方法および関連する装置 - Google Patents

金属から工業用チューブまたは形バーを製造する方法および関連する装置

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Abstract

(57)【要約】 工業用チューブまたは形バーを銅、銅合金、特殊黄銅、キュプロニッケルまたはアルミニウム青銅の如き金属から製造する方法が、以下のステップを含む、即ち、金属材料を可能な両立できる加工スクラップと共に溶融すること、鋳物からプレフォームを得ること、前記プレフォームを圧延及び／又は引き抜きして、その断面を減少させ、１つ以上の繋がった介在をもって、前記圧延された及び／又は引き抜かれたプレフォームを引き抜いて、その断面を所望の寸法まで更に減少させ、くせ取りし、かつ寸法的に仕上げられた製品に熱及び／又は脱脂処理をできる限り受けさせ、そして仕上げ製品を寸法に合わせて切断することを含む。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】 技術分野 本発明は金属から工業用チューブまたは形バーを製造する方法およびこの製造
に使用される装置に関するものである。 更に詳細には、本発明は、特に熱交換用を意図した、即ち熱交換器用にまたは
脱塩用プラントに使用可能なかつ化学および石油化学プラントの分野において、
工業用に使用する金属チューブと形バーを得るための連続鋳造方法に関するもの
である。
【０００２】 従来技術 前記金属チューブおよび形バーの製造に適した材料には、銅、その合金、キュ
プロニッケル、特殊黄銅、アルミニウム青銅等が含まれる。
【０００３】 既知の如く、これらの材料は、例えば高い導電率と熱伝導率、良好な耐食性お
よび優れた熱間および冷間加工性の如き、それらをその目的に適したものとなす
幾つかの特性をもつ。
【０００４】 これらのチューブおよび形バーの製造では、化学的組成と材料の許容度を限定
する特定の指針が参照される。上記基準は例えば頭文字で、ASTM B111 , DIN 17
85, UNI 6785, AFNOR NFA 51.102 によって既知のものである。
【０００５】 工業用のかかる金属チューブおよび形バーは、多くの作業ステップを含み、か
つ該方法を長い、面倒な、かつ簡単に実現できないものとなす他に、仕上げ製品
のコストに著しい影響を及ぼす方法によって、慣例的に得られる。
【０００６】 この既知の方法は、事実、原料とスクラップの分類から出発し、滴定(titrati
on)と結合(alligation)の如き準備処理を行って、誘導電気炉内で材料を溶融す
る第１ステップを含む。その後、鋳造用溶融材料からビレット、即ち、ほぼ 80
と 350 mm 間の範囲内の直径をもつ半仕上げされた円筒形製品が得られる。ビレ
ットは次いで、700 と 1100 °C 間の範囲内の温度に加熱する前に、正しい寸法
で引き抜きプレスに、移送されるために、切断および団塊化(lumping)作業を施
される。前記プレスによって、管状形状または他の形状のプレフォームが得られ
、これらのプレフォームは一般的に、寸法と品質管理が施され、その後それらの
断面を冷間減少させるために、圧延機及び／又はダイに運ばれる。
【０００７】 この加工ステップは、本体断面をほぼ 80 ％減少させ、その直径と厚さは長く
なって、減少する。時には、加工されるべき特殊合金の存在下では、プレフォー
ムの冷間加工をより容易になすために、中間熱処理が必要とされる。後続の引き
抜き作業は殆ど仕上がった製品を造り、その断面は更に減少されている。実際の
仕上げは、部片の切断と、その可能なくせ取り、並びに脱脂または洗浄の前の管
理と検査を含む。
【０００８】 この明らかに長いかつ面倒な方法は多くの特殊材料を必要とし、かつビレット
を形成する溶融中と熱間引き抜き中の両方において、かつまたその後においても
、種々のステップで高い割合の廃物とスクラップを生じる。製造サイクルの一般
的経済性では、スクラップの発生は概して約 2 : 1 の全歩留り(yield)比を生じ
る。
【０００９】 更に、鋳造炉と引き抜きプレスに関連するプラントのコストもまた、無視する
にはほど遠い。というのは、それらは製品の製造コストを増すことに貢献するか
らである。
【００１０】 発明の目的 本発明の目的は上述の欠点を除去することにある。 更に詳細には、本発明の目的は、熱交換器、脱塩プラント、または化学および
石油化学プラントとして利用されるための工業用の金属チューブまたは形バーを
形成する方法を提供することにあり、このプラントは限定された数の作業ステッ
プを含み、かつ位置、信頼性、および金属組織学的組織に関して必要とされるす
べての要件を備えた仕上げ製品を保証する。
【００１１】 本発明の別の目的は、それを実行するために、製造プラントから制限された要
件のみを含む如き、上述の如く限定された方法を提供することにある。 本発明の別の目的は、ユーザーに、製造プラントの長さのみならず、発生する
スクラップの量をも実質上減少させることができる金属チューブおよび形バーを
形成する方法を提供することにある。
【００１２】 目的を達成する手段 本発明によれば、これらのおよび以下の説明から明らかになる更に他の目的は
、 以下のステップ、即ち 金属を可能な両立できる加工スクラップと共に溶融し、 溶融金属からプレフォームを得、 前記プレフォームを圧延及び／又は引き抜きしてその断面を減少させ、 前記プレフォームを１つ以上のつながった介在で所望の寸法まで引き抜き、 くせ取りをなしかつ寸法的に仕上げられた製品に熱及び／又は脱脂処理をでき
る限り受けさせ、そして 仕上げられた製品を寸法に合わせて切断するステップを含む金属からチューブ
または形バーを製造する方法によって達成される。 プレフォームは任意の形状とすることができるが、管状形状が好適である。
【００１３】 本発明の目的でもある上記方法を実施する装置は、ルツボとインゴットモール
ドを含み、ルツボから来る溶融金属を供給するために、互いに連通する軸線方向
および径方向孔を備える。好適には、ルツボはインゴットモールドに供給する区
域の圧力を一定に保つために、内側に、好適には中性ガスによって加圧された中
心チャンバをもつ。
【００１４】 本発明の方法の作業ステップと、関連する装置の構造的および機能的特徴は前
記装置の好適実施例を示す添付図面を参照してなされる以下の説明によってより
良く理解されるだろう。しかし本発明がこの実施例に限定されないのは言うまで
もない。
【００１５】 発明実施の形態 本発明によれば、金属からチューブまたは形バーを形成する方法は好適な非臨
界的順序に従って以下に詳細に説明している数個の加工ステップを含む。
【００１６】 前記ステップの第１のものは、金属材料、例えば金属またはその合金および前
記合金と両立できる可能なスクラップを固体状態で電気炉内にそれらを溶融する
ために装入する。
【００１７】 その溶融温度は、使用する原材料とスクラップの種類に依存する。一般的に、
溶融温度は900 と 1350°C の間にある。もしキュプロニッケル(cupronickel)
90/10 に似た材料が用いられるならば、溶融温度は 1250 乃至 1350°C の範囲
内にある。
【００１８】 こうして得られた液状の合金は既知の手段によって、例えばチャンネルを通し
て、該装置と関連した連続鋳造システムに移送される。このシステムについては
後述する。 前記装置は実質上、特殊なインゴットモールドを含み、このモールドによって
中空のプレフォーム(preform)が得られる。前記中空のプレフォームは任意の寸
法と形状をもつことができ、好適には、それは管状形状をもち、１例として、 7
0 と 80 mm の間の直径と、5 と 10 mm の間の厚さをもつ。
【００１９】 中空のプレフォームは次いで、後続の、圧延機と引き抜き台による冷間加工ス
テップに運ばれて、そのプレフォームの断面を徐々に減少させる。引き抜きの後
、約 80 ％ のプレフォームの断面減少が得られると同時に、お互いにつながっ
た単数または複数の後続の引き抜き作業によって、前記断面は更に、寸法仕上げ
された製品が得られるまで減少させられる。 引き抜き作業は好適には、ピルグリム(pilgrim) ミルとして既知の型式のまた
はプラネタリ型式の冷間引き抜き台、または類似物で実施される。
【００２０】 圧延機による単数または複数の作業は好適には、直線型または組合せ型または
ブルブロック(bull-block) 型の引き抜き台によって実施される。これらのすべ
ての型式の圧延機と引き抜き台はそれ自体既知である。
【００２１】 圧延機法と引き抜き法のステップの間には、特に、例えば特殊黄銅とキュプロ
ニッケルの如き特殊合金の存在下では、例えば焼き鈍しの如き中間熱処理を実施
することができる。また、引き抜きステップの間には、プレフォームの中間焼き
鈍し法を実施することができる。
【００２２】 前記中間熱処理は既知型式の焼き鈍し用動ばり(walking-beam) または静止オ
ーブンで、例えば 400 と 800°C の範囲内とすることができる温度で、実施さ
れる。熱処理のかかる温度は 90/10キュプロニッケル材料の場合、650 と 750°
C の範囲内にある。
【００２３】 このステップにおいて金属チューブまたは形バーの最終形状をもつプレフォーム
は次いで、慣例の仕上げ作業、即ち、個別にまたは取ったサンプルによって、く
せ取り前に寸法に合わせて切断すること、可能な脱脂および管理を施される。
【００２４】 本発明の方法にによって得られたプレフォームは、上記方法の特徴でありかつ
慣例の熱間引き抜きとは異なっている可視状の、金属組織学的組織をもつ。事実
、プレフォームは連続鋳造から得られた材料の典型的外観をもち、例えば両方と
も外面と内面を横切って、軸線を横断する、お互いに等距離をおきかつ平行にな
っているリング状シェーデイング(shadings) を示す。金属組織学的組織の差に
関しては、プレフォームは典型的なデンチトリック(dentitric) 組織をもち、従
って引き抜かれた製品のものとは異なっている。
【００２５】 上記方法は製造サイクルの複雑さと長さを実質上減らす。それは、出発ベース
が連続鋳造方法によって得られたプレフォームからなるからである。事実、本発
明の方法はビレットを得る必要のない数個の加工ステップを含み、このビレット
からプレフォームが引き抜きプレス(draw-press) で得られるのである。それ故
、スクラップの形成は 50 ％だけ減少し、ビレットを生じさせる溶融中とそのビ
レットの熱間引き抜き中の両方において、 1.5 : 1 の全収量比になる。例えば
エネルギー、労力および消費量に起因するコストの如き、高い製造コストは一般
に仕上げ製品の寸法に従って、 20 ％乃至 40 ％にわたる量だけ減少する。
【００２６】 好適実施例によれば、該装置または、インゴットモールドからの製品の抜き取
りステップは、“ゴウ・アンド・ストップ”として既知の慣例の作業から出発し
て、２−方向移動によって実現される。後者に従って、金属チューブまたは形バ
ーは、製品のブレークアウエイ(breakaways)を防止するために、短いドエル(dwe
ll)をもつの交互の牽引ステップ で引き抜かれる。非均質なチューブまたは形バ
ーを生じるブレークアウエイ(breakaways)の発生を更に防止するために 後続の
“ゴウ・アンド・ストップ”抜き取りステップは好適には、本発明の方法に挿入
される。かかる移動は、インゴットモールドから抜き取られて未だ全体的に固ま
っていない製品が最小の後方移動をなし、前記製品をコンパクトにし、従ってブ
レークアウエイの危険性を排除するようになす。
【００２７】 それ故、全抜き取り移動は伝統的な牽引ステップ、ドエルステップ、および抜
き取り牽引と反対方向に向いた後続の後方移動ステップを含む。前記ステップは
できる限り異なった順序に従って、即ち、例えば後方移動は牽引の直後に、ドエ
ルの前に、または両システムの結合に従って、行われることができる。 こうすれば、未だ固まっていないチューブまたは人工品はコンパクトにかつ均
質になるようにされる。
【００２８】 別の好適な非臨界的実施例によれば、インゴットモールドから引き抜かれた製
品は金属組織学的組織の緻密さを保証する較正(calibration)法を受けさせられ
る。かかる較正は慣例の断続誘導子によって、かつモータ駆動されるラムの介在
(intervention)を用いて行われるインライン型熱間圧延を含む。好適には、この
ステップには、好適には水を用いた迅速な冷却が、後続する。
【００２９】 該装置は特に、本発明の一部でもある本発明の方法を実施するのに適しており
、図２に１０で示されるインゴットモールドを含み、このインゴットモールドは
外部本体またはエンベロープ１２と、グラファイトまたは他の適当な材料からな
る同軸のピン１４によって形成されている。上記インゴットモールド１０は図１
に概略示されたルツボ１８によって供給された溶融金属を供給するための慣例の
軸線方向の孔１６を備えており、前記ルツボは耐火性材料、グラファイトまたは
メーソンリー(mesonry) から得られる。
【００３０】 孔１６はピン１４を支持する支持体またはブリッジ部２０に形成される。前記
孔１６に加えて、インゴットモールド１０は有利には 90°の間隔をおいて配置
された例えば4個の、別の径方向供給孔２２を備えており、これらの孔はブリッ
ジ部２０の下流側で外部本体１２に形成されている。例えば傾斜している孔２２
は孔１６と連通し、かつインゴットモールド１０に或る追加量の溶融金属を供給
することを可能にし、この溶融金属は適当に混合して、プレフォームを形成する
のに必要な適当な温度に留まる。
【００３１】 孔２２を通しての上記追加供給による金属の均質化は、本例の如く、成分が異
なった融点と物理的−化学的特性とをもつ合金の場合、基本的に重要である。
【００３２】 更なるかつ有利な特性によれば、本発明の装置はルツボ１８内に起こる液体の
変動中にも、インゴットモールド１０の供給域内の金属の静荷重によって生じた
重量を一定に保つ。この目的のため、ルツボ１８はルツボの中心に挿入されたベ
ル部２６を備え、このベル部は既知手段でルツボに結び付けられる。前記ベル部
２６の上正面部２８は緊密な蓋を構成する。前記蓋２８にはチューブまたはダク
ト４０が連結され、このチューブを通してベル部２６内に例えば中性ガスが挿入
される。前記ベル部２６はルツボ１８の内側に、中心チャンバ３０を形成し、こ
のチャンバ内で、好適には 0 と 2 バール間の圧力が溶融金属の自由表面に印加
される。
【００３３】 図１では、中心チャンバ３０の夫々内側と外側にある溶融金属のレベルはＬ1
とＬ2 で示されている。中性ガスによるかかる圧力によって、液状金属は一定に
かつ均質にインゴットモールド１０にその孔１６、２２を通して供給され、それ
で、レベル変動によっては影響されない。
【００３４】 本発明の装置はまた、プレフォームの断面を所望寸法にまで徐々に減少させる
ために冷間圧延機と引き抜き台を含む。引き抜きステップ中に、または圧延機ス
テップと引き抜きステップの間に、プレフォームは例えば焼き鈍しの如き熱処理
を受けることができる。こうして得られた形バー(section bar)はくせ取りと脱
脂処理および類似処理を受け、次いで寸法に合わせて切断されることができる。
【００３５】 以上の説明から理解できる如く、本発明による利点は明らかである。 本発明の金属チューブまたは形バーの形成法によれば、製造サイクルの長さと
複雑さは実質上減少し、引き抜きの代わりに溶融物からプレフォームを得ること
が可能になる。同様にして、加工スクラップとプラント必要品はかなり減少し、
鋳造はビレットと引き抜きプレスを得る必要がない。
【００３６】 以上本発明を実施例につき説明したが、本発明はこれらの実施例に限定される
ものではなく、上述の説明を考慮すれば、種々の変更と変化が可能であることは
当業者には明らかであろう。従って、本発明は請求の範囲に含まれるすべての変
更と変形を包含するものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の方法に従った、工業用に使用する金属チューブとを形成する
プラントと装置の部分図である。
【図２】 インゴットモールドを構成する本発明装置の一部の長手方向断面図で
ある。
【図３】 図２に示すものの断面図である。
【手続補正書】
【提出日】平成１４年９月６日（２００２．９．６）
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｃ２２Ｆ 1/08 Ｃ２２Ｆ 1/08 Ｋ Ｐ (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＣＹ， ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，Ｉ Ｔ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ，ＴＲ)，ＯＡ(ＢＦ ，ＢＪ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＧＷ， ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，Ｇ Ｍ，ＫＥ，ＬＳ，ＭＷ，ＭＺ，ＳＤ，ＳＬ，ＳＺ，ＴＺ ，ＵＧ，ＺＷ)，ＥＡ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ， ＭＤ，ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ)，ＡＬ，ＡＵ，ＢＡ，ＢＢ， ＢＧ，ＢＲ，ＣＡ，ＣＮ，ＣＵ，ＣＺ，ＤＺ，ＥＥ，Ｇ Ｄ，ＧＥ，ＧＨ，ＨＲ，ＨＵ，ＩＤ，ＩＬ，ＩＮ，ＩＳ ，ＪＰ，ＫＰ，ＫＲ，ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ， ＬＶ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，Ｒ Ｏ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＳＬ，ＴＲ，ＴＴ，ＵＡ，ＵＧ ，ＵＳ，ＵＺ，ＶＮ，ＹＵ，ＺＡ，ＺＷ

Claims (12)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 工業用チューブまたは形バーを製造する方法において、前記方法
    が以下のステップを含むこと、即ち 金属材料を可能な両立できる加工スクラップと共に溶融し、 鋳造からプレフォームを得、 前記プレフォームを圧延及び／又は引き抜きしてその断面を減少させ、 前記圧延及び／又は引き抜きしたプレフォームを１つ以上のつながった介在で
    前記圧延及び／又は引き抜きしたプレフォームを引き抜きして、その断面を所望
    の寸法まで更に減少させ、 くせ取りをなしかつ寸法的に仕上げられた製品に熱及び／又は脱脂処理をでき
    る限り受けさせ、そして 仕上げられた製品を寸法に合わせて切断することを含むことを特徴とする方法
    。
  2. 【請求項２】 中空のプレフォームは、牽引ステップ、ドエルステップおよび牽
    引方向と反対の方向に部分的に後方移動する後続のステップを含む複数のステッ
    プによって溶融金属材料から得られることを特徴とする請求項１に記載の方法。
  3. 【請求項３】 溶融金属材料から得られたプレフォームが、熱間圧延と後続の迅
    速冷却とを含む較正システムを受けさせられることを特徴とする請求項１又は２
    に記載の方法。
  4. 【請求項４】 金属材料が銅、銅合金、キュプロニッケル、黄銅、アルミニウム
    青銅の中からから選択されることを特徴とする請求項１から３の何れか1項に記
    載の方法。
  5. 【請求項５】 金属材料の溶融温度は 900 と 1350°C の間に含まれることを特
    徴とする請求項１から４の何れか1項に記載の方法。
  6. 【請求項６】 プレフォームが圧延機及び／又は引き抜きステップの間で 400
    と 800°Cの範囲内の温度で熱焼き鈍し処理を受けさせられることを特徴とする
    請求項１から５の何れか1項に記載の方法。
  7. 【請求項７】 プレフォームは管状形状をなすことを特徴とする請求項１から６
    の何れか1項に記載の方法。
  8. 【請求項８】 請求項１から７の何れか1項に記載の方法を実施する装置におい
    て、該装置が、ルツボ（１８）とインゴットモールド（１０）を含み、前記イン
    ゴットモールドは前記ルツボ（１８）に連結され、かつ外部本体（12）と、同軸
    の内部ピン（１４）と、前記ピン（１４）を支持するブリッジ部（２０）と、ル
    ツボ（１８）から溶融金属を供給しかつブリッジ部（２０）に形成された複数の
    軸線方向孔（１６）と、ルツボ（１８）から同じ溶融金属を供給しかつ軸線方向
    孔（１６）の内の１つと連通する少なくとも１つの径方向孔（２２）とから形成
    されることを特徴とする装置。
  9. 【請求項９】 前記少なくとも１つの径方向孔（２２）はブリッジ部（２０）の
    下流側でインゴットモールド（１０）の外部本体（１２）に形成されていること
    を特徴とする請求項８に記載の装置。
  10. 【請求項１０】 ルツボ（１８）はチャンバ（３０）を形成するベル部（２６）
    をその中心部に備え、前記ベル部（２６）の上側正面部（２８）は緊密な蓋を構
    成し、かつ前記チャンバ（３０）に中性ガスを供給するチューブまたはダクト（
    ４０）に連結されていることを特徴とする請求項８又は９に記載の装置。
  11. 【請求項１１】 軸線を横断する、お互いに等距離をおきかつ平行なリング状シ
    ェーディングを備えた連続鋳造によって得られた金属材料からなるプレフォーム
    であって、両方とも外面と内面を横切りかつデンチトリック組織をもつプレフォ
    ーム。
  12. 【請求項１２】 請求項１１に従ってプレフォームから得られた、銅、銅合金、
    特殊黄銅、キュプロニッケルまたはアルミニウム青銅の如き金属材料からなるチ
    ューブまたは形バー。
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