JP2005095976A - 複数層の壁を有する管を製造するための方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 製造された管の品質に影響を及ぼすことなく、製造することがあまり厄介ではない複数層の壁を有する管を製造するための方法を提供すること。
【解決手段】 複数層の壁を有する管を製造するための方法であって、この方法は、少なくとも２回の完全な回転を通じてメッキされた金属片を巻きつけて、管の内側にメッキされた層を有する、少なくとも２層の壁を有する管を形成する工程を包含し、この巻きつけ工程の次に、互いに接触している管壁の表面を鑞付けするようにこの管を加熱する工程が行われ、この金属片は一方の側面がメッキされ、他方の側面がこの金属片の鋼により形成され、そしてここで、この鑞付け工程は、この鋼に対してメッキされた側面を直接鑞付けする工程により実現されるという点で特徴付けられる。
【選択図】 図２

Description

本発明は、少なくとも２回の完全な回転を通じてメッキした金属片を巻きつけて、管の内側にメッキされた層を有する、少なくとも二重の壁を有する管を形成する工程を包含する、複数層の壁を有する管を製造するための方法に関する。この巻きつけ工程の次に、管壁の表面（これは、互いに接触している）を鑞付けするように管を加熱する工程が行われる。

このような方法は、ＦＲ−１．０１５．６７８から公知である。公知の方法に従って、両方の側面が銅メッキされた金属片が用いられる。一旦金属片が巻きつけられると、この管は、管壁の間の接触面で銅を鑞付けするために加熱される。亜鉛または錫は、銅の融点を下げるために、鑞付けするために使用され得る。

公知の方法の欠点は、金属片が、両方の側面で銅メッキされることである。この管の外側面の銅層は、実際の技術的目的ではない。鑞付け工程の間に、外側銅層は融解し、そして融解した銅は、外側管壁上に小滴を形成し、一様でない表面をもたらす。さらに、外側銅層は、放射または誘導によって熱が適用される場合に、管の内側への熱伝導を減少させる。外側壁上の銅層はまた、鑞付け工程の間のブラックコーティングの使用のようないくつかの製造制約を課す。このブラックコーティングが鑞付けデバイスを汚くするので、定期的な洗浄が必要である。管がこれに直接接触することによって電流を印加することにより加熱される場合、融解した銅は、高温での電気的接触に影響を及ぼす。

本発明の目的は、製造された管の品質に影響を及ぼすことなく、製造することがあまり厄介ではない複数層の壁を有する管を製造するための方法を提供することである。

本発明は、複数層の壁を有する管を製造するための方法を提供し、この方法は、少なくとも２回の完全な回転を通じてメッキされた金属片を巻きつけて、管の内側にメッキされた層を有する、少なくとも２層の壁を有する管を形成する工程を包含し、巻きつけ工程の次に、互いに接触している管壁の表面を鑞付けするように管を加熱する工程が行われ、金属片は一方の側面がメッキされ、他方の側面が金属片の鋼により形成され、そしてここで、鑞付け工程は、鋼に対してメッキされた側面を直接鑞付けする工程により実現されるという点で特徴付けられる。

好適な実施形態においては、上記金属片が銅でメッキされ、銅が金属片の鋼に鑞付けされるという点で特徴付けられる。

好適な実施形態においては、上記形成された管を放射炉を通過させることにより、上記鑞付け工程が実現されるという点で特徴付けられる。

好適な実施形態においては、上記鑞付け工程が、電流を上記管内に誘導することによって実現されるという点で特徴付けられる。

好適な実施形態においては、上記鑞付け工程が、電気的接触によって電流を印加する、上記鋼表面と接触する工程により実現されるという点で特徴付けられる。

本発明は、複数の壁を有する管を製造するために使用される金属片をメッキするための方法を提供し、ここで、シート鋼を、第１の電解浴、その結果として第２の電解浴に浸漬し、この方法は、シート鋼が第１の浴において薄層で両側面にメッキされ、そして第２の浴において一方の側面のみがメッキされ、このシート鋼を、結果として、電極が該第１の浴および該第２の浴のうちの１つに対して逆になった極性を有する第３の電解浴に浸漬することによって特徴付けられる。

好適な実施形態においては、上記第１の浴および上記第３の浴がシアニドベースの浴であり、そして第２の浴が酸ベースの浴であるという点で特徴付けられる。

この目的に関しては、本発明に従う方法は、金属片が、一方の側面にメッキされ、他方の側面が金属片の鋼により形成されているという点で特徴づけられ、そしてここで鑞付けは、鋼に対してメッキされた側面を直接鑞付けすることにより実現される。片面メッキされた（すなわち、一方の側面のみがメッキされている）金属片を使用することにより、鑞付けは、金属プレートの鋼と銅との間で実現される。外側の管壁には銅がもはや存在しないので、銅は、外側に小滴をもはや形成し得ず、従って、管の形状に不利益な影響を及ぼさない。銅が熱伝導にもはや影響を及ぼし得ないので、管の内側面に向かう熱伝導もまた改善される。鋼が外側に存在するので、加熱工程が直流により実現されるとしても、加熱工程の間に電気的接触の際に銅が蓄積する問題はもはやない。本発明に従う方法は、複数層の壁を有する管を製造するために両面メッキした金属片を使用することが必要であるという技術的偏見を克服する。当業者は、片面メッキした金属片を使用することを考慮すらしない。なぜなら、先行技術は、両面メッキした金属片を使用すること、および錫または亜鉛（これは、銅層と重なるか、または銅と合金を形成する）のようなさらなる層を使用することによって鑞付け問題を解決することを教示するからである。驚くべきことに、熱が、電磁誘導によって適用される場合、外側面の銅層は、鋼の電磁遮蔽として働き、そして鑞付け工程が適用される、壁間の境界への熱伝導をかなり制限することが見出された。片面メッキされた金属片を使用することにより、電磁的遮蔽として働く銅層はもはや存在しない。結論として、熱伝導がかなり改善される。さらに、驚くべきことに、本発明に従って製造された管に適用した場合に、管の堅固さについての渦電流試験が改善されることもまた観察した。実際に、試験電流は、主に管の銅表皮から金属層の有害なもの（ｄｅｔｒｉｍｅｎｔａｌ）を通って流れることを観察した。このような銅層が存在しない場合、渦電流は、鋼に対して等しく分布し、間違った試験結果をあまりもたらさず、かつ管の不必要な却下を避ける、信頼性のある試験を可能にする。

図面において、同じ参照記号は同じまたは類似の要素に割り当てられている。

本発明に従う方法の第１の好ましい実施形態は、金属片が銅メッキされ、この銅が金属片の鋼に鑞付けされるという点で特徴付けられる。銅は、ブレーキライン管に特に適切であり、そして鑞付けするために適切な材料である。

好ましくは、この鑞付け工程は、形成された管を放射炉（ｒａｄｉａｔｉｏｎ ｆｕｒｎａｃｅ）に通すことにより実現される。

好ましくは、この鑞付け工程は、鋼表面と接触する電気的接触によって電流を印加することにより実現される。既に言及したように、外側面に銅が存在しないことにより、電気的接触の際に銅の蓄積を回避することが可能になる。

好ましくは、この鑞付け工程は、この管へ電流を誘導することによって実現される。銅が外側壁に存在しないので、銅は電磁的遮蔽としてもはや作用しない。

本発明はまた、複数層の壁を有する管を製造するために使用される金属片をメッキするための方法に関する。ここで、シート鋼は、第１の電解浴、そしてその結果として第２の電解浴中に浸漬され、この方法は、このシートが、第１の浴において薄層が両側面にメッキされ、そして第２の浴において一方の側面のみがメッキされ、このシート鋼は、結果として、電極が第１の浴および第２の浴のうちの１つに対して逆になった極性を有する、第３の電解浴に浸漬される点で特徴付けられる。逆にした極性により、関連した側面上の第１の電解浴中で付与された銅層を除去して、一方の側面を鋼が露出された状態にすることを可能にする。

図１は、メッキした金属片１の断面図を示す。この金属片は、好ましくは、鋼またはステンレス鋼のような金属から作製される。銅層３は、メッキされた金属片を得るために、シート金属の鋼２上に付与される。このような片面メッキされた金属片を得るための方法は、図８および９を参照してより詳細に記載される。金属片をメッキするために銅を付与する代わりに、他の金属または合金（例えば、亜鉛、錫またはニッケル）が使用され得る。さらなる記載において、銅の例は、明確にする目的で使用される。

メッキされた金属片１は、図２に示される複数層の壁を有する管４を製造するために使用される。図２は二層の壁を有する管を示すが、本発明が二層の壁を有する管に制限されないことは明らかである。このような二層の壁を有する管は、２回完全に回転させてメッキされた金属を巻きつけることによって得られる。ｎ層（ｎ＞２）の壁を有する管を得るためには、ｎ回シートを完全に回転させることが必要である。管を巻きつける際に、銅層３は、内部管壁を形成するために内側面に位置づけされる。結果として、鋼側面２は、外側管壁を形成する。このことは、図３に示すように、２層の連続する壁の間の境界５で、上側壁の銅層３が下側壁の鋼側面と面している。

堅固な管を得るため、管壁の表面（これらは、互いに接触している）を鑞付けするために、管を形成する、巻きつけた金属片を加熱することが必要である。片面メッキされた金属片を使用することにより、銅層は、鋼に直接鑞付けされる。鋼、ステンレス鋼または鉄のような金属に銅を鑞付けすることは、鑞付けが、銅と銅、または銅と錫、ニッケルもしくは亜鉛によって実現されるべきであるという技術的偏見を克服する。一方の側面が銅で覆われ、そして他方の側面がむき出しの鋼である鋼片を鑞付けすることは、驚くべきことに、顕著に高性能であることが判明した。実験により、壁の優れた接着が判明した。

伝統的には、鑞付けは、形成された管を放射炉（マッフル管ともよばれる）を通すことによって実現される。公知の方法に従うと、ブラックコーティング（これは、主に、ビチューメンを含む）は、熱伝導を改善するために管の外側面に付与される。このブラックコーティングを使用するという欠点は、鑞付けデバイスをかなり汚染し、従って、頻繁にそれを洗浄することが必要であることである。

本発明に従って片面メッキされた管によって実現された実験は、驚くべきことに、放射熱伝導をかなり改善することが判明した。管の外側面に銅が存在しないことによって、鑞付け区画に対する熱伝導が増加した。熱伝導は効率的であり、ブラックコーティングをもはや必要とせず、デバイスの汚染がかなり低減され、そしてより汚れのない管を提供する。清浄をあまり必要としないので、より高い生産性が得られ得、そして結果的に製品コストの低減が得られ得る。

鑞付けはまた、管に電流を誘導するための誘導コイルを使用することによって実現され得る。この実施形態において、管と誘導コイルとの間の直接的接触はない。誘導コイルに電流を印加することにより、磁場が発生し（その回転に対して）、管内に電流を誘導する。管の温度がキュリー点未満である場合、電流は、管の表皮に集中する。その外側面に銅を有する管が使用される場合（従来の方法）、電流密度は、鋼に対して銅の導電率がより良好であるために、銅層においてより高い。実験により、銅層が誘導電流についての電磁遮蔽としてすら作用し、そして鋼におけるエネルギー伝導を減少させることが判明した。

鑞付けはまた、例えば、導線、ロール（ｒｏｌｌ）または滑りパッド（ｓｌｉｄｉｎｇ ｐａｄ）によって、管に電流を直接印加することにより実現され得る。電流は、これらのロールまたはパッドと、管との間の直接的接触によって与えられ、そして管へと流れ、この管は、電気抵抗として作用する。このような様式で管で発生した熱は、銅を融解させ、そして鋼と鑞付けされる。しかし、従来の方法に従うと、外側面にも銅が存在し、外側面の銅もまた融解し始め、そしてロールまたはパッドに蓄積される。本発明に従うと、外側面に銅がもはや存在しないので、その蓄積が避けられ、そして外側層の銅を加熱するためにもはや電力を浪費しないので、電力が節約される。外側面に鋼表面を有することによって、鋼を通って、鑞付けが実現される境界に向かって電流が流れるので、この加熱プロセスは、より信頼性がある。

図４は、両面メッキした管の壁厚の関数としてのエネルギー伝導を示す。水平軸は、マイクロメートルで管の壁厚を示し、垂直軸は、１０^１０Ｗ／ｍ^３でエネルギー密度を示す。原点は、管の外側面であり、そして７００μが二層の壁を有する管の内側面である。この例において、鑞付けのために誘導が用いられる管に対して測定を行った。この図４においてみられ得るように、０と３μの間にある密度に関しては、グラフにより、外部銅コーティングにおける加熱エネルギーのピークが示される。これは、大量のエネルギーが外部の銅層を加熱するために（すなわち、銅層を横切るために）必要とされることを意味する。鋼レベルに達すると、エネルギー伝導は、実質的に減少する。従って、銅層は、鋼に対して磁気遮蔽として作用し、そして熱伝導を結果的に制限する。さらに、いくらかの銅の昇華を生じ、これにより誘導コイルの冷部分に再び沈着する。

図５、６および７は、それぞれ、１００ＫＨｚ、２００ＫＨｚおよび４００ＫＨｚでの誘導を用いて、片面メッキされた鋼管（Ｃｕ／Ｆｅ）と両面メッキされた鋼管（Ｃｕ／Ｃｕ）との間の比較を行った場合の曲線を示す。見られ得るように、片面メッキした鋼管については銅外側層に起因するピークが存在しない。さらに、この曲線は、管の厚さ全体に対して連続したパターンを示す。誘導加熱の周波数が高いほど、片面メッキされた管と両面メッキされた管との間の、その外側表皮における相違が大きくなる。

複数層の壁を有する管の主な応用は、自動車のブレーキラインである。この応用は、管に対する高品質標準（すなわち、どのような孔、鑞付け欠如またはピンホールもない）を課す。この管の品質は、渦電流試験器を用いることにより制御される。この機器は、管に誘導される高周波数電流に基づく、非破壊試験である。１つのコイルが電流を誘導し、第１のコイルの下流に配置された第２のコイルは、誘導電流をとらえる。第１のコイルと第２のコイルの電流を、製品欠陥を示す２つのシグナル間のひずみを検出するために互いに比較する。

信頼できる様式でこのような渦電流試験器を操作するための主な困難性は、ツーリングの物理的特性から生じる。実際に、管内に試験電流を発生させるために高周波数を使用することにより、物理法則は、試験電流が主に管表皮を流れることを示唆する。両面メッキされた鋼が使用される場合、材料の残りの損傷に至るまで、外側の銅層は試験電流に対する主要電流経路を形成する。さらに、銅層の厚さへの任意の偏差は、試験シグナルのノイズを増大させる。銅が外側壁に存在しない本発明に従う管を用いると、試験電流は、試験される管の重要な領域に集中される。驚くべきことに、試験シグナルにおいてノイズは記録されず、このことにより、試験機器の感度を増大させることが可能になった。

本発明の別の利点は、耐腐食性を増強するために、亜鉛、ガルファン（ｇａｌｆａｎ）またはアルミニウムのような犠牲層の付与がより容易な様式で実現され得ることである。先行技術に従う場合のように、犠牲層が銅層に付与される場合、非常に不利益な電気化学的電池が、鉄と、銅と、犠牲層の間に生成され得る。それらの電池は、犠牲電池の溶解を加速した。

犠牲層が溶融メッキプロセスで沈着される場合、銅層は犠牲層と完全には結合することができず、そして小さな鉱柱になって犠牲層の表皮に銅が移動することが観察された。最終段階では、有機保護層（例えば、ナイロン）を犠牲層に付与すると（例えば、押出または粉末コーティング）、それらの鉱柱は、有機層に対して圧力を生じるガスポケットを形成し、このガスポケットは、その有機層の表面で泡を発生した。片面メッキした金属片の使用により、管の外側の銅層がもやは存在しないので、これらの問題が回避される。

さらに溶融メッキ技術を管の外側面に銅を有する管に使用すると、銅が犠牲層用の融解した金属と直接接触する。この直接的な接触は、コーティング材料の銅汚染をもたらす。むき出しの鋼管を使用することにより、液体金属は、もはや汚染されず、そしていずれも犠牲層ではない。

図８は、片面メッキした鋼片を生成することを可能にするデバイスの第１の実施形態を示す。このデバイスは、３つの連続する電解浴１１、１２および１３を備え、ここを通って、金属片１０が移動する。第１の浴１１および第３の浴１３は、好ましくは、シアニドベースの浴であり、それに対して、第２の浴１２は、酸ベースの浴である。シアニドベースの浴の代わりに、ピロリン酸浴もまた使用され得る。各浴は、一連のアノード１４、１５および１６を備える。このアノード１５および１６は、金属片の一方の側面と向き合っており、それに対してアノード１４は、金属片の他方の側面と向き合っている。

第１の浴１１および第２の浴１２において、一旦金属片１０が接地されるか、負の電圧が印加されると、正の電圧がアノードに印加される。シアニドベースの第１の電解浴１１は、例えば、０．２μの薄い銅層を金属片の両側面に付与する。第２の浴１２において、アノード１４は、その電極と向き合っている鋼片の側面に対して銅層を付与しないように遮蔽される。酸ベースの浴は、例えば、３μのさらなる銅層を電極１５および１６と向き合っている側面に付与する。

第３のシアニドベースの浴１３において、極性は逆にされる。負の電圧が電極１４に印加されるか、または電極が接地されるかのいずれかである。それに対して正の電圧は金属片に印加される。この逆になった極性は、アノード１４と向き合っている銅層および例えば、側面の０．２μの薄膜の完全な除去を生じる。このような様式で片面メッキされた金属片が得られる。

図９は、鋼片１０がドラム１７の周りに巻き付けられる別の実施形態を示す。アノード１８は、浴１９中に配置される。一方の側面のみが浴と接触するので、片面メッキされた鋼片が形成される。

少なくとも２回の完全な回転を通じてメッキされた金属片を巻きつけて、管の内側にメッキした層を有する、少なくとも二重の壁を有する管を形成する工程を包含する複数層の壁を有する管を製造するための方法。この巻きつけ工程の次に、管壁の表面（これは、互いに接触している）を鑞付けするように管を加熱する工程が行われ、そしてこの金属片は一方の側面がメッキされ、他方の側面が金属片の鋼によって形成され、そしてこの鑞付け工程は、鋼上のメッキされた面を直接鑞付けすることにより達成される。

本発明によれば、製造された管の品質に影響を及ぼすことなく、製造することがあまり厄介ではない複数層の壁を有する管を製造するための方法が提供される。

本発明は、ここで、図面を参照してより詳細に記載される。
図１は、金属片の断面図を示す。 図２は、本発明に従う方法の適用によって得られた管の断面図を示す。 図３は、管壁を通る断面図を拡大して示す。 図４は、壁厚の関数として加熱電力を示す曲線を示す。 図５は、壁厚の関数として加熱電力を示す曲線を示す。 図６は、壁厚の関数として加熱電力を示す曲線を示す。 図７は、壁厚の関数として加熱電力を示す曲線を示す。 図８は、片面メッキした金属片を製造するための方法の第１の好ましい実施形態を示す。 図９は、片面メッキした金属片を製造するための方法の第２の好ましい実施形態を示す。

Claims (1)

1. 複数層の壁を有する管を製造するための方法であって、該方法は、少なくとも２回の完全な回転を通じてメッキされた金属片を巻きつけて、該管の内側にメッキされた層を有する、少なくとも２層の壁を有する管を形成する工程を包含し、該巻きつけ工程の次に、互いに接触している該管壁の表面を鑞付けするように該管を加熱する工程が行われ、該金属片は一方の側面がメッキされ、他方の側面が該金属片の鋼により形成され、そしてここで、該鑞付け工程は、該鋼に対して該メッキされた側面を直接鑞付けする工程により実現されるという点で特徴付けられる、方法。

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