JP2004098138A

JP2004098138A - 金属材料の製造方法及び溶接方法

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Publication number: JP2004098138A
Application number: JP2002264753A
Authority: JP
Inventors: Shinji Sato; 佐藤　信治; Takashi Matsumura; 松村　隆司; Hidetaka Mine; 峰　英高; Risaburo Suzuki; 鈴木　理三郎; Ryoji Miki; 三木　良治; Yoshiaki Kamikama; 上釜　芳明
Original assignee: Nippon Welding Rod Co Ltd; Nippon Steel Corp; Mi Ne Seisakusho Co Ltd
Current assignee: Nippon Welding Rod Co Ltd; Nippon Steel Corp; Mi Ne Seisakusho Co Ltd
Priority date: 2002-09-10
Filing date: 2002-09-10
Publication date: 2004-04-02
Anticipated expiration: 2022-09-10
Also published as: JP4313010B2

Abstract

【課題】電源や溶接機を必要とすることなく、酸化金属とアルミニウムとの化学反応で生成した高温且つ大量の溶接金属を用いることで、所望箇所に短時間で溶接することができる金属材料への溶接方法を得る。
【解決手段】欠損若しくは磨耗により金属材料１に補修必要部分が生じた際に溶接により復元する溶接方法であって、補修必要部分に対応する溶接予定形状の外殻を作製して金属材料に装着することで金属材料側面に溶接空間２１を形成し、前記金属材料及び外殻の周囲を耐火材料（モールド２０）で覆い、前記外殻内に酸化金属とアルミニウムの化学反応で生成させた高温の溶融金属１１をその直下に配置した溶融金属受け３０で受け止めた後に流動させながら溶接空間２１に充填させ、金属材料１の外殻装着側表面を溶融させ充填された溶融金属１１により補修必要部分を溶接で形成する金属材料の溶接方法。
【選択図】　　　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、金属材料の製造方法、及び、金属材料に対して溶接により肉盛りを施す溶接方法に係り、特に、金属材料の形状が欠損若しくは磨耗等により変化した際、元の形状に戻すために行なわれる補修溶接作業に適した溶接方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、製鉄所の焼結工程等には、内部の排気を行うために図９に示すような周囲に複数の羽根９１が形成された大型の排気ブロワー９０が使用されている。この排気ブロワ−は、焼結工程を行う室の上部に設置され、内部の熱気を逃がすものであるが、熱気中に含まれる硬質の粉塵等の影響で羽根９１の内側部分９２が特に磨耗し形状が変形する。このような場合、羽根部分を新品のものに取り替えるか、羽根９１を取り外した後に欠損若しくは磨耗した部分を被覆アーク溶接等による肉盛りで元の形状に補修することが行われていた。
【０００３】
また、磨耗等が激しい場合には、予め合金成分を高くした溶接材料を金属材料の表面に肉盛して金属材料を製造していた。
【０００４】
溶接により補修や肉盛りを行う場合、図１０に示すような溶接装置を使用する。この装置は、発電機１００又は電源と、溶接機２００と、溶接棒５００を保持する溶接ホルダー３００で構成されている。溶接ホルダー３００と溶接棒５００に代えて溶接ワイヤーを使用するものであってもよい。
【０００５】
この装置を使用して金属材料を溶接する場合、溶接ホルダー３００で溶接棒５００を保持した後、溶接棒５００と金属材料４００（羽根９１に相当する）との間に、溶接機２００から供給された電気によりアーク現象を起こして、溶接棒５００を溶融させ、発生した溶融金属を金属材料４００に溶接して溶接部６００を形成することで行われる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記装置によって作成できる溶融金属の量は少量であるので、補修体積や肉盛体積が大きい箇所に溶接を行って溶接部６００を形成する場合には、何度も溶接棒を溶融させて少しずつ溶融金属を盛り上げていかなければならず、多くの労力と長い作業時間がかかるという問題があった。
【０００７】
また、金属材料の一部を溶接するので、溶接熱は溶接した部分だけに加わり、溶接後にその溶接熱の影響で金属材料４００が例えば図１１のように変形するという問題もあった。
特に、金属材料４００が鉄鋼材料である場合で炭素当量が０．４以上の材料を溶接する場合は、鉄鋼材料の割れ発生防止のため、溶接前の予熱処理と、溶接後の後熱処理が必要となるため、必然的に鉄鋼材料が受ける熱量が増加して鉄鋼材料が変形する程度が大きかった。
【０００８】
更に、金属材料４００を溶接した後における溶接部６００の表面形状は、図１２に示すように、溶接ビードに沿って波状の形を呈した荒い表面状態であるため、表面精度を要求されている金属材料の場合は、機械による仕上げ加工を行わなければならないという問題があった。
【０００９】
また、溶接の際には、電源と溶接機が必要となるので、これらの設備がない場所、又は設備を持ち込めない場所では、金属材料を設備のある場所に移動させる必要があり、溶接作業に更に多くの日数を要するという問題があった。
【００１０】
本発明は上記実情に鑑みてなされたもので、電源や溶接機を必要とすることなく、酸化金属とアルミニウムとの化学反応で生成した高温且つ大量の溶接金属を用いることで、所望箇所に短時間で溶接することができる金属材料への溶接方法並びに金属材料の製造方法を提供することを目的としている。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため本発明の金属材料の製造方法は、製造する金属形状に対応する形状の外殻を作製して溶融空間を形成する第１の工程と、前記外殻の周囲を耐火材料で覆う第２の工程と、前記外殻内に酸化金属とアルミニウムの化学反応で生成させた高温の溶融金属をその直下に配置した溶融金属受けで受け止めた後に流動させながら前記溶融空間に充填させる第３の工程と、前記外殻内に充填された溶融金属により前記金属形状を形成する第４の工程とを具備して金属材料を製造することを特徴としている。
【００１２】
また、本発明の金属材料の溶接方法は、欠損若しくは摩擦により金属材料に補修必要部分が生じた際に、該補修必要部分を溶接により復元する溶接方法であって、次の各工程を具備することを特徴としている。
第１の工程として、前記補修必要部分に対応する溶接予定形状の外殻を紙体で作成して前記金属材料に装着して金属材料側面に溶接空間を形成する。
第２の工程として、前記金属材料及び外殻の周囲を耐火材料で覆う。
第３の工程として、前記外殻内に酸化金属とアルミニウムの化学反応で生成させた高温の溶融金属をその直下に配置した溶融金属受けで受け止めた後に流動させながら前記溶接空間に充填させる。
第４の工程として、前記金属材料の外殻装着側表面を溶融させ充填された溶融金属により前記補修必要部分を溶接で形成する。
【００１３】
金属材料の製造方法及び溶接方法においては、前記外殻は、紙体、金網、極薄金属体で作製している。
【００１４】
上記製造方法及び溶接方法によれば、酸化金属とアルミニウムとの化学反応（一般的にはテルミット反応と呼ばれる）で生成させた溶解金属を使用する。この反応では、溶接機及びその電源を必要としないで少量から大量の高温の溶融金属を短期間で生成することができる。
【００１５】
また、上記溶接方法によれば、紙体で所望の形状の外殻を作製して金属材料に装着し、その周囲を耐火材料で覆った後、外殻内の溶接空間に高温の溶融金属を鋳込むことにより溶接を行うことができる。
【００１６】
そしてこの溶接方法によれば、溶融金属を外殻に流し込む際、溶融金属の熱により外殻を構成する紙体を焼却又は溶融させながら充填し、金属材料の表面を溶解させる。
また、溶融金属をその直下に配置した溶融金属受で受け止めた後に流動させながら外殻内に充填させるので、金属材料側面の溶接部に溶融金属が当たるように作用し、金属材料の表面を確実に溶融させる。
【００１７】
また、金属材料の製造方法及び溶接方法において、前記第２の工程と第３の工程との間に、前記紙体を自燃させる紙体焼失工程を有するようにしてもよい。
【００１８】
これにより、溶融金属の充填前に予め紙体を焼却するので、溶融金属の鋳込み前に空隙を作ることができるので、溶融金属を流し込む部分である溶接空間の形状が小さく複雑な場合や、溶融金属が入り難い形状の場合に適している。
【００１９】
また、金属材料の溶接方法において、前記外殻が装着された金属材料に対し、外殻と平行する位置に下部で前記溶接空間に連通し上端部が開口するガス抜き穴を紙体で形成した後、金属材料及び外殻の周囲を耐火材料で覆う前記第２の工程を行い、前記ガス抜き穴の径を相対する金属材料の部位毎に変化させ、流動する溶融金属と金属材料とが接触している時間を部位毎に調整することができる。
【００２０】
すなわち上記溶接方法によれば、流れ出す溶融金属の量を加減することで、金属材料が流動している溶融金属に接している時間を調整し、金属材料への溶融金属からの熱投入量を加減することが可能となる。
【００２１】
また、金属材料の製造方法及び溶接方法において、外殻を紙体で作製した場合に、この紙体に合金成分を添加するようにしてもよい。
【００２２】
また、金属材料の製造方法及び溶接方法において、外殻を金網で作製した場合に、前記金網の網間に合金を付着するようにしてもよい。
【００２３】
これらの方法によれば、溶融金属を流し込んで紙体が焼却する際に、紙体や金網中の合金成分が溶け出し溶融金属中での合金成分を増加させることができる効果がある。
【００２４】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態の一例としての金属材料の溶接方法について、図１乃至図４を参照しながら説明する。この溶接方法は、従来例で述べた排気ブロワー羽根のように、金属材料から成る部品に欠損若しくは摩擦が生じた場合に、欠損若しくは磨耗部分を溶接により復元して補修を行うものである。
【００２５】
図１は溶接される金属材料１（以下、被溶接金属材料１という）への鋳込み溶接法のモデルを示す概略説明図であり、図２及び図３は溶接部への溶融金属の鋳込み方に関する説明図であり、図４は外殻を形成する紙体の金属材料への装着を説明するための斜視説明図である。
【００２６】
被金属材料への鋳込み溶接方法は、図１に示すように、溶融金属を生成する坩堝１０から耐火材料で構成されたモールド２０へ溶融金属を流し込むことによって行われる。
坩堝１０はマグネシア等の耐火材料で形成された円錐状容器であり、その中で酸化物とアルミニウムを化学反応させて高温の溶融金属が生成されるが、比重の相違により溶融金属１１と溶融金属１２とに分かれる。溶融金属１１は、鉄や銅等の溶接に使用する金属であり、溶融金属１２はアルミ酸化物で溶接には使用しない金属である。
なお、坩堝１０並びにその中に入れられる酸化物とアルミニウムは、乾燥・除湿されたものが使用される。
【００２７】
モールド２０は、珪砂を主成分とした耐火材で被溶接金属材料１を囲むように形成され、被溶接金属材料１の側部に溶融金属を流し込んで溶接部とする鉛直方向に配された溶接空間２１と、溶接空間２１と平行して配されるガス抜き穴２２と、下部において溶接空間２１とガス抜き穴２２との連通を行う連結穴２３を有している。ガス抜き穴２２の途中部分には、溶接空間２１への溶融金属の導入速度を調整するために大径部とした速度調整部２４が形成されている。また、連結穴２３の溶接空間２１との接続側の連結部２３ａは、断面積が小さくなるように構成されている。
【００２８】
また、溶接空間２１上部には、段部２５を介して溶接空間２１の内径より幅が大きい方形部２６が連結され、この方形部２６には溶融金属受け３０が装着されている。モールド２０の上面側には、方形部２６に連結し水平面方向に容量を有して比重の小さい前記溶融金属１２が流れ込むプレート部２７が形成され、プレート部２７の前記方形部２６と反対側の端部にはスラブ受け部２８が形成されている。
【００２９】
更に、被溶接金属材料１の反溶接側には、スラブ（溶融金属１２）の侵入により被溶接金属材料１端を加熱する加熱空間部２９が形成され、この加熱空間部２９はスラブ受け部２８の底部端に導入空間２９ａを介して連通している。
【００３０】
大径部２６に装着された溶融金属受け３０は、例えば図２（ａ）及び図３（ａ）に示されるように、方形体の一側面に縦溝３１が形成され、縦溝３１下端に段部２５に対して隙間を有する傾斜路３２を形成して構成されている。これは、縦溝３１及び傾斜路３２を介して溶融金属１１を流すことにより、一端溶融金属をその直下に配置した溶融金属受３０の上面で受け止めた後に、溶接空間２１へ流動されることにより、被溶接金属材料１の側面に流動途中の溶融金属１１が当たるように作用させて、被溶接金属材料１の側面を確実に溶解させるためである。
【００３１】
また、図２（ｂ）及び図３（ｂ）のように、縦溝３１及び傾斜路３２が対向するように方形体の反対側にも形成して一対の縦溝及び傾斜路とした構成、図２（ｃ）及び図３（ｃ）のように、縦溝３１及び傾斜路３２を方形体側面の各面（４面）に形成した構成であってもよい。縦溝３１及び傾斜路３２（溶融金属流出口）の数を複数設けた場合、溶融金属を溶接空間２１に鋳込むに際して、方形体の下方部分で溶融金属同士が衝突し、乱流を確実に発生させることができる。
【００３２】
方形体における縦溝３１及び傾斜路３２（溶融金属流出口）の数は、被溶接金属材料１の溶接長さ（高さ）によって使い分けるようにする。例えば、被溶接金属材料１の溶接長さが５０ｍｍ以下の場合は溶融金属流出口が１箇所の方形体を使用し、５０〜６００ｍｍの場合は溶融金属流出口が１箇所又は２箇所の方形体を使用し、６００ｍｍ以上の場合は溶融金属流出口が２箇所又は４箇所の方形体を使用する。
【００３３】
これは、溶接高さが高くなると、その中間部付近より下側部分において、鋳込まれた溶融金属１１の流れが単調になり、部分的にしか被溶接金属材料１に接触しないようになり、接合不良が発生しやすくなる。鋳込むに際して溶融金属に乱流を発生させると、被溶接金属材料１の表面全体に鋳込み中の高温の溶融金属を接触させることができ、接合不良の発生を防止することができる。
【００３４】
なお、坩堝１０で生成される溶接用の溶融金属１１の量は、溶接空間２１、ガス抜き穴２２、連結穴２３の容量の合計に対して１．１倍以上の量としている。
【００３５】
上記モールド２０は、次の手順で作製される。
先ず、被溶接金属材料１の補修必要部分に対応する溶接予定形状の樋状外殻を紙体４０で作成し、被溶接金属材料１の側面に装着することにより、被金属材料側面に溶接部となる溶接空間２１を形成する。
次に、同じ紙体でガス抜け穴２２に対応する形状の外殻と、連結穴２３に対応する形状の外殻をそれぞれ製作し、図１のような配置になるように各外殻を連結する。
方形部２６、プレート部２７、導入空間２９ａ及び加熱空間部２９も同じ紙体で作製し、図１のような配置になるように各外殻を連結する。
方形部２６に溶融金属受け３０となる方形体を装着する。
【００３６】
各外殻を形成する紙体は、例えば、パルプ繊維等を主成分とした０．１〜３ｍｍの厚紙を使用し、はさみ等での切断加工や接着剤による接着を行うことにより、所望の形状に加工可能に構成されている。
また、紙体で形成する溶接空間２１に対応した外殻は、鋳込まれた溶融金属の冷却後の収縮量を考慮して０．１〜１０％大きめに成形される。被溶接金属材料１との接触端の外殻は、図４に示すように、被溶接金属材料１側にオーバーラップさせておき、オーバーラップ部分の紙体の厚さは順次薄くなるように形成する。
【００３７】
次に、図５に示すように、被溶接金属材料１及びこれに装着された外殻全体を有底の方形状容器５０内に配置し、容器内に耐火材料を充填することで被溶接金属材料１及び各外殻の周囲を耐火材料で覆うことでモールド２０が完成する。この時、被溶接金属材料１に対して溶接箇所の形状が平行になるようにセットしておく。溶接予定箇所の表面に凹凸があったり、表面が平行でないような場合は、機械加工又はガス切断により加工しておく。
【００３８】
モールド２０が形成された状態で、モールド２０中の水分を除去するためにガスバーナー等で５０〜１００℃になるまで加熱する。
【００３９】
次に、段部２５の上に溶融金属受け３０となる方形体を装着し、坩堝１０の中心と溶融金属受け（方形体）３０の中心を合致させた後、坩堝１０の中に酸化金属とアルミニウムの混合物を入れる。この混合物には数種類のものを使用することができ、鉄とアルミニウムの酸化物を主成分にする溶融金属を得る場合には、酸化鉄とアルミニウムの混合物を使用する。銅とアルミニウムの酸化物を主成分にする溶融金属を得る場合には、酸化銅とアルミニウムの混合物を使用する。それぞれの混合物の中には、鉄又は銅等の溶融金属が目的の合金成分になるように、所定の合金が添加されている。
【００４０】
酸化金属とアルミニウムの混合物の一部を市販の玩具煙火等により１０００〜１２００℃まで加熱すると、連鎖的にテルミット反応と呼ばれる化学反応が起こり、高温の溶融金属が短時間で生成される。生成された溶融金属は比重差により坩堝１０内で溶接に有用な溶融金属１１と溶融金属１２とに分離される。
例えば、酸化鉄とアルミニウムの混合物の場合は、坩堝１０の底に溶接に使用する有用な溶融金属１１である鉄が、その上方に溶接に使用しない溶融金属１２である酸化アルミニウムが存在するようになる。酸化銅とアルミニウムの混合物の場合には、底側に存在する有用な銅と、その上方の酸化アルミニウムとに分離する。
【００４１】
続いて、坩堝１０の底部に形成された流出孔１３から、坩堝内で生成された高温の溶融金属をモールド２０内に流し込む。この時、先ず坩堝１０下部の溶融金属１１が流れ込み、続いて溶融金属１２が流れ込む。流れ込む溶融金属は、坩堝１０の流出孔１３の直下に配置された溶融金属受け３０で受け止められ、側面の縦溝３１及び傾斜路３２から溶接空間２１に流れ込んでこれを充填させる。そのため、溶融金属は被溶接金属材料１の側面部と溶接空間壁面との間で反射しながら溶接空間２１の下方に導かれるので、溶融金属が被溶接金属材料の側面に当たるように作用し、この部分の溶解を確実にして溶接を行うことができる。
【００４２】
また、図２及び図３の（ｂ）（ｃ）に示すように、方形体３０の対向する面に縦溝３１及び傾斜路３２を設けた場合は、直下で溶融金属同士が衝突するようになり溶融金属に乱流を発生させることができる。
【００４３】
また、溶接空間２１は下端において連通穴２３を介してガス抜け穴２２に接続されているので、溶接空間２１に導入された溶融金属１１はガス抜け穴２２を充填させながら溶接空間２１を充填され、常に新しい高温の溶融金属１１を被溶接金属材料１の表面に接触させることができる。この時、溶接空間２１を流れる溶融金属の速さは、ガス抜け穴２２の口径によって定まるが、その一部を大径とした速度調整部２４を形成することにより、この部分を溶融金属１１が通過する際に溶接空間２１での溶融金属１１の導入速度を調整することができ、被溶接金属材料１の表面が溶融金属１１に接する時間を調整することができる。
したがって、被溶接金属材料１側で溶接し難い箇所がある場合、その位置に応じて速度調整部２４を形成することで確実に溶接を行うことが可能となる。
【００４４】
一般的に図１に示した被溶接金属材料１を溶接する場合、角部となっている上部と底部に熱が集中し、中央部への熱入力は少なくなる。したがって、熱分布が不均一となり部分的に冷却速度が変化するので、冷却後の金属材料の変形原因となっている。この変形を防止するには、被溶接金属材料１の上部、腹部、底部への熱入力を均一化し、同じ速度で冷却させることで防止することができる。
【００４５】
具体的には、図６に示すように、被溶接金属材料１の腹部に相対するガス抜き穴２２の断面積（図６（ｂ））をガス抜き穴２２の断面積（図６（ｃ））より大きくして速度調整部２４を形成することにより、溶接空間２１内で被溶接金属材料１の腹部が溶融金属１１に接している時間を長くすることができ、上部、腹部、底部の熱入力を均等にすることができる。
また、上部、底部の熱入力が大きい場合には、上部や底部に相対するガス抜け穴２２の径を小さくすることにより、この部分における溶融金属からの熱入力を小さくすることができる。また、モールド２０で被溶接金属材料１を覆っているので、部分的な急冷を防止することができる。
【００４６】
溶融金属１１が外殻で構成された溶接空間２１等に導入されると、この熱により紙体４０は焼却される。また、紙体４０に予め合金成分を添加させておくことで、溶接空間２１において合金が溶融金属１１中に溶融され、溶融金属中の合金成分を増加させることができる。
【００４７】
また、比重が軽い溶融金属１２は、溶接に有用な溶融金属１１が溶接空間２１に鋳込まれた後に流れ出し、プレート部２７からスラグ受け部２８を介して加熱空間部２９に導かれ、溶接空間２１と反対側から被溶接金属材料１の加熱を行う。
【００４８】
この加熱空間部２９は、被溶接金属材料１の形状が複雑でガス抜き穴２２の径を変更するだけでは各部の熱入力を同じにすることができない場合について対処するためのものであり、被溶接金属材料１において加熱が必要な部分の表面近くに設けられている。
【００４９】
その後、溶接部分を自然冷却した後、モールド２０ごと方形状容器５０から取り出し、モールド２０を壊すことにより、金属材料１及びこれに溶接された部位を取り出す（図７）。そして、溶接された部位６１から不要な連結部分（斜線で表示）を分断することにより、金属材料１に対して連通穴２３及びガス抜き穴２２に充填された部分を分離し、必要な金属材料部分を取り出すことができる。この時、連結穴２３の被溶接金属材料１への連結側の接続部２３ａの断面を小さく形成したので、この部分で容易に分離させることができる。
溶接された箇所の表面状況は、使用する耐火材料の性質により変化するが、溶接ビートのような波状の荒い状態になることはなく、表面精度が要求される場合でも機械加工により容易に対処することができる。
【００５０】
上記例では溶融金属１１を溶接空間２１に鋳込むことで外殻を構成する紙体４０を焼却するようにしたが、溶接空間２１が小さいような場合には、溶融金属を鋳込む前に予め紙体４０を自燃させて空間を形成する紙体焼失工程を設けるようにしてもよい。この方法によれば、溶接空間２１が小さい場合や複雑な形状をしている場合においても溶融金属１１を鋳込むことが可能となる。
【００５１】
上述の例では被溶接金属材料１に装着する外殻を紙体４０で作製する例について説明したが、外殻を金網で形成してもよい。
この場合、金網の網間に合金を付着するようにすれば、紙体４０に合金成分を添加させた時と同様に、溶接空間２１において合金が溶融金属１１中に溶融され、溶融金属中の合金成分を増加させることができる。
外殻を金網で形成した場合には、溶融金属を流し込むに際して金網は溶融し、溶融金属の一部となる。
【００５２】
また、外殻の紙体４０に代えて、図８に示すように、被溶接金属材料１が装着配置可能で、且つ溶接空間７１及びガス抜き穴７２を有するよう予め極薄金属体で成形された金型７０を使用することもできる。
金型７０を使用する場合には、溶融金属充填時に金型７０は溶融し、溶融金属の一部となる。
【００５３】
上記例では、排気ブロワーの羽根の補修に本発明の溶接方法を適用した例について説明したが、各種部品を構成する金属材料表面の肉盛について適用することができる。例えば、図１３に示す連続鋳造用ロールの耐磨耗層の肉盛溶接に適用してもよい。
【００５４】
図１３は、鋼板の製造工程で用いる一般的な連続鋳造装置の概略図であり、複数の連続鋳造用ロール９０１で形成された２つの対向するロール列で囲まれた空隙部９０２内に鉄の溶湯９０３を流して溶湯９０３を冷却して固化した後に連続的に圧延して鋼板９０４を形成している。各連続鋳造用ロール９０１の周囲に形成される円筒状の耐磨耗層について、上述した溶接方法による肉盛で形成することができる。
【００５５】
また、上記例では金属材料に対して肉盛等の補修を行うに際しての溶接方法について説明したが、金属材料自体を製造する製造方法に本発明を適用してもよい。
この場合、製造する金属形状（例えば図１３に示した連続鋳造用ロール９０１）に対応する形状の外殻を作製して溶融空間を形成し、その後に外殻の周囲を耐火材料で覆い、続いて外殻内に酸化金属とアルミニウムの化学反応で生成させた高温の溶融金属をその直下に配置した溶融金属受けで受け止めた後に流動させながら前記溶融空間に充填させ、外殻内に充填された溶融金属により所望の金属形状を形成するようにする。
【００５６】
【発明の効果】
本発明の金属材料の製造方法によれば、製造する金属に対応する溶接空間を有する外殻を形成し、これにテルミット反応で生成させた高温の溶融金属を鋳込むことにより、金属材料の製造を短時間で行うことができる。
【００５７】
本発明の金属材料の溶接方法によれば、溶接を行う金属材料に対して溶接形状に対応する溶接空間を有する外殻を装着し、これにテルミット反応で生成させた高温の溶融金属を鋳込むことにより、金属材料の製造及び金属材料の溶接を短時間で行うことができる。
【００５８】
また上記溶接方法によれば、溶融金属を鋳込むに際して、流出直下に溶融金属受けを装着することで、溶融金属に乱流を発生させて溶接による接合を確実に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の溶接方法を説明するためのモデル図である。
【図２】（ａ）〜（ｃ）は溶融金属を鋳込む溶融金属の流れを説明する溶接空間導入部分の断面説明図である。
【図３】（ａ）〜（ｃ）は溶接方法で使用される方形体の平面説明図である。
【図４】被溶接金属材料に対して紙体による外殻の装着例を示す斜視説明図である。
【図５】モールドを作成するため方形状容器に外殻が装着された被溶接金属材料を位置させた状態を示す斜視説明図である。
【図６】速度調整部の構造を説明するためのもので、（ａ）はモールド全体の断面説明図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線断面説明図、（ｃ）は（ａ）のＢ−Ｂ線断面説明図である。
【図７】モールドを壊して金属材料を取り出した場合の側面説明図である。
【図８】被溶接金属材料に装着される外殻の他の例を示す平面説明図である。
【図９】焼結工程で使用される排気ブロワーの斜視説明図である。
【図１０】従来の被覆アーク溶接に使用されている装置のモデル図である。
【図１１】アーク溶接時に起きる材料変形の状態を説明する被溶接金属材料の側面説明図である。
【図１２】アーク溶接を行った表面状況を示す被溶接金属材料の斜視説明図である。
【図１３】鋼板の製造工程で使用される一般的な連続鋳造装置の概略構造を示す構成説明図である。
【符号の説明】
１…被溶接金属材料（金属材料）、
１０…坩堝、
１１…溶融金属（溶接に有用）、　１２…溶融金属、
２０…モールド（耐火材料）、
２１…溶接空間、　２２…ガス抜け穴、　２４…速度調節部、
２５…段部、　２６…方形部、
３０…方形体（溶融金属受け）、
３１…縦溝、　３２…傾斜路、
４０…紙体

Claims

製造する金属形状に対応する形状の外殻を作製して溶融空間を形成する第１の工程と、
前記外殻の周囲を耐火材料で覆う第２の工程と、
前記外殻内に酸化金属とアルミニウムの化学反応で生成させた高温の溶融金属をその直下に配置した溶融金属受けで受け止めた後に流動させながら前記溶融空間に充填させる第３の工程と、
前記外殻内に充填された溶融金属により前記金属形状を形成する第４の工程とを具備して金属材料を製造することを特徴とする金属材料の製造方法。
前記外殻を紙体で作製する請求項１に記載の金属材料の製造方法。
前記外殻を金網で作製する請求項１に記載の金属材料の製造方法。
前記第２の工程と第３の工程との間に、前記紙体を自燃させる紙体焼失工程を有する請求項２に記載の金属材料の製造方法。
紙体に合金成分を添加することを特徴とする請求項２に記載の金属材料の製造方法。
金網の網間に合金を装着することを特徴とする請求項３に記載の金属材料の製造方法。
欠損若しくは磨耗により金属材料に補修必要部分が生じた際に、該補修必要部分を溶接により復元する溶接方法であって、
前記補修必要部分に対応する溶接予定形状の外殻を作製して前記金属材料に装着することで金属材料側面に溶接空間を形成する第１の工程と、
前記金属材料及び外殻の周囲を耐火材料で覆う第２の工程と、
前記外殻内に酸化金属とアルミニウムの化学反応で生成させた高温の溶融金属をその直下に配置した溶融金属受けで受け止めた後に流動させながら前記溶接空間に充填させる第３の工程と、
前記金属材料の外殻装着側表面を溶融させ充填された溶融金属により前記補修必要部分を溶接で形成する第４の工程と
を具備することを特徴とする金属材料の溶接方法。
前記外殻を紙体で作製する請求項７に記載の金属材料の溶接方法。
前記外殻を金網で作製する請求項７に記載の金属材料の溶接方法。
前記第２の工程と第３の工程との間に、前記紙体を自燃させる紙体焼失工程を有する請求項８に記載の金属材料の溶接方法。
前記外殻が装着された金属材料に対し、外殻と平行する位置に下部で前記溶接空間に連通し上端部が開口するガス抜き穴形状殻を形成した後、金属材料及び外殻の周囲を耐火材料で覆う前記第２の工程を行い、前記ガス抜き穴の径を相対する金属材料の部位毎に変化させ、流動する溶解金属と金属材料と接触している時間を部位毎に調整することを特徴とする請求項７に記載の金属材料の溶接方法。
紙体に合金成分を添加することを特徴とする請求項８に記載の金属材料の溶接方法。
金網の網間に合金を付着することを特徴とする請求項９に記載の金属材料の溶接方法。