JP2008121049A - 粉末クラッド製造ライン - Google Patents

Abstract

【課題】板表面に粉末を圧着して粉末圧着材を形成し、続いて粉末圧着材を加熱して粉末を板に融着させることにより製造される粉末クラッドを高品質で高能率に製造できるようにする。
【解決手段】巻戻機３から一定速度で巻き出す板１の表面に粉末圧延機４により粉末を圧着して粉末圧着材５ａを形成し、粉末圧着材５ａを加熱炉６に導き一定温度で加熱して粉末を板１に融着させた粉末クラッド５を形成し、粉末クラッド５を冷却した後巻取機１０により巻き取る粉末クラッド製造ラインであって、加熱炉６の下流に粉末クラッド５の張力を計測する張力計１４を設置し、張力計１４による検出張力１９が、加熱炉６における加熱と張力の作用により粉末クラッド５が許容範囲の幅縮みに収まる張力設定値２１に維持されるように巻取機１０による粉末クラッド５の巻取張力を制御する張力制御装置２０を備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、板表面に粉末を圧着して粉末圧着材を形成し、続いて粉末圧着材を加熱して粉末を板に融着させることにより製造される粉末クラッドを高品質で高能率に製造できるようにした粉末クラッド製造ラインに関する。

近年、例えば、ステンレス、耐熱合金等の金属板の両面又は片面に、ニッケル等を主成分とする金属の粉末を一体化してロウ材層が形成された粉末クラッドを製造することが行なわれており、このような粉末クラッドを製造する際には、図４に示すような設備を使用することが提案されている。

図４に示される粉末クラッド製造設備は、母材である板１が巻かれた板コイル２を一定速度で巻き出すようにした巻戻機３と、該巻戻機３によって板コイル２から巻き出された板１の表面に金属粉末（粉末）を圧着して粉末圧着材５ａを形成する粉末圧延機４と、該粉末圧延機４で形成した粉末圧着材５ａを加熱して粉末を板１に融着させることにより粉末クラッド５を形成する加熱炉６と、該加熱炉６で粉末が融着した粉末クラッド５を冷却する冷却器７と、該冷却器７で冷却した粉末クラッド５を必要に応じて圧延する圧延機或いはピンチロール８と、該圧延機或いはピンチロール８で圧延された粉末クラッド５を粉末クラッドコイル９に巻き取る巻取機１０とを備えてなる構成を有している。

前記粉末圧延機４は、回転自在となるよう対向配置された一対のロール１１と、該各ロール１１上に粉末を供給する粉末供給装置１２とを備え、前記一対のロール１１間に上方から下方へ向け板１を導入しつつ、前記粉末供給装置１２から各ロール１１上に粉末を供給して該各ロール１１を回転させることにより、前記板１の両面に粉末を圧着させて粉末圧着材５ａを形成するようになっている。１３ａ，１３ｂは方向変えローラである。

また前記加熱炉６には通常、図示しない電気ヒータを備えてあり、該電気ヒータは不活性ガスの雰囲気温度を高め、輻射熱によって粉末圧着材５ａの粉末が融解する温度まで加熱することによって粉末を板１に融着させて粉末クラッド５を形成するようにしている。

前記粉末クラッド製造設備により粉末クラッド５を製造するには、先ず、巻戻機３から一定速度で巻き出された板１の表面に粉末圧延機４により粉末が圧着されて粉末圧着材５ａが形成される。続いて、粉末が圧着された粉末圧着材５ａは加熱炉６に導かれて加熱されることにより粉末が融解して板１に融着されることにより粉末クラッド５が形成される。この時、加熱によって粉末の粒子表面又はその一部が融解して（液相を出させて）軟化することにより粉末は板１に融着する。続いて、粉末クラッド５は冷却器７に導入され冷却されて粉末粒子が固化された後、圧延機８を経て巻取機１０に巻き込まれ所定の巻取り速度で巻き取られて粉末クラッドコイル９が形成される。この時、粉末クラッド５は巻取機１０の巻取り力によって引っ張られ、この巻取張力によって前記巻戻機３から板１が一定速度で巻き出されるようになっている。

尚、前述の如き粉末クラッド製造設備と関連する一般的技術水準を示すものとしては、例えば、特許文献１がある。
特開２００５−１８６１２７号公報

前記クラッド材製造設備では、巻戻機３は板１を一定速度で巻き出すようにしており、粉末圧延機４の入側板は巻戻機１０によって一定張力に設定され、粉末圧延機４の出側板は巻取機１０によって一定張力が付加される。

一方、加熱炉６では、ロウ材層を形成するために粉末が融解する温度まで加熱するようにしているが、粉末が融解する温度まで加熱すると板１が加熱によって軟化するという問題がある。

従って、巻戻機３から巻き出される板１が特に薄い材料（例えば数百ミクロンメータ程度）の場合には加熱炉６での加熱により板１が軟化し、この時、粉末圧延機４の出側板の設定張力が大きいと、熱間での張力作用によって粉末クラッド５は図５に示す如く引き伸ばされて幅縮みを生じ、製品品質が低下するという問題がある。

又、逆に、設定張力が小さい場合には、粉末クラッド５が加熱炉６内部で自重により垂れ下がり、粉末クラッド５が固定部材に接触することによってクラッド５が傷付くという問題がある。

本発明は、斯かる実情に鑑みてなしたもので、板表面に粉末を圧着して粉末圧着材を形成し、続いて粉末圧着材を加熱して粉末を板に融着させることにより製造される粉末クラッドを高品質で高能率に製造できるようにした粉末クラッド製造ラインを提供するものである。

本発明は、巻戻機から巻き出される板の表面に粉末圧延機により粉末を圧着して粉末圧着材を形成し、該粉末圧着材を加熱炉に導いて加熱することにより粉末を融解させて板に融着させることにより粉末クラッドを形成し、続いて粉末クラッドを冷却器で冷却し巻取機により巻き取る粉末クラッド製造ラインであって、加熱炉の下流に粉末クラッドの張力を計測する張力計を設置し、該張力計による検出張力が、加熱炉における加熱と張力の作用による板の幅縮みが許容範囲内に収まる張力設定値に維持されるように前記巻取機による巻取張力を制御する張力制御装置を備えたことを特徴とする粉末クラッド製造ライン、に係るものである。

上記粉末クラッド製造ラインにおいて、張力計は、粉末クラッドの長手方向に間隔を隔てて接触する固定ローラと、該固定ローラ間に配置して粉末クラッドを前記固定ローラ間に押込むように移動させる移動ローラと、該移動ローラにかかる荷重を検出する荷重計とからなることが好ましい。

又、上記粉末クラッド製造ラインにおいて、加熱炉出側に、粉末クラッドの張力計、圧延機或いはピンチロール、巻取機の順に配置することが好ましい。

又、上記粉末クラッド製造ラインにおいて、加熱炉内の粉末クラッドの張力を刻々計測して張力設定値と比較し、一定張力値幅に収まるように巻取機により粉末クラッドの張力一定制御を行うようにすることが好ましい。

本発明の粉末クラッド製造ラインにおいては、加熱炉における加熱と張力の作用による板の幅縮みが許容範囲内に収まる張力設定値に維持されるように、巻取機による粉末クラッドの巻取張力を制御しているので、加熱された粉末クラッドが引き伸ばされて部分的な許容範囲以上の幅縮みを生じたり或いは粉末クラッドが垂れ下がって傷付くといった問題を防止でき、且つ高速で安定した粉末クラッドの巻取りができるため、高品質の粉末クラッドを安定して高能率に製造できるという優れた効果を奏し得る。

以下、本発明の実施の形態を添付図面を参照して説明する。

図１、図２は本発明を実施する形態の一例を示すもので、図１は粉末クラッド製造ラインの全体側面図、図２は図１の部分詳細図である。

本発明を適用する粉末クラッド製造ラインの一例を示す図１では、前記図４と同様に、板コイル２の板１を一定速度で横方向に巻き出すようにした巻戻機３と、板１を鉛直下方に導くための方向変えローラ１３ａと、前記板１の表面に粉末を圧着して粉末圧着材５ａを形成する粉末圧延機４と、粉末圧着材５ａを再び横方向に向かわせる方向変えローラ１３ｂと、粉末圧着材５ａを一定温度に加熱して粉末を融解し板１に融着させて粉末クラッド５を形成する加熱炉６と、粉末クラッド５を冷却して粉末を固化させる冷却器７と、圧延機或いはピンチロール８と、粉末クラッド５を巻き取る巻取機１０とを備えた構成を有している。

ここで、前記巻戻機３による板１の巻出し速度は、加熱炉６における一定の加熱温度に対し、移動する粉末圧着材５ａの粉末が融解して板１に融着する適温に維持されるように予め実験等によって求めておいた一定速度で板１を巻き出すようにしている。尚、図１、図２に示した前記圧延機或いはピンチロール８は駆動モータを備えて積極的に圧延を行うようにしたものや駆動モータを備えずに軽圧下するようにしたものでもよく、又、冷却器７は不活性ガスによって冷却するようにしたもの、或いは不活性ガスによる冷却と水冷却とを組み合わせるようにしたものでもよい。

上記した粉末クラッド製造ラインにおいて、前記冷却器７の出口に粉末クラッド５の張力を計測する張力計１４を設ける。該張力計１４は図１、図２に示すように、冷却器７の出口に、粉末クラッド５の長手方向に間隔を隔てて配置して粉末クラッド５に接触する固定ローラ１５，１６と、該固定ローラ１５，１６間に位置して粉末クラッド５を前記固定ローラ１５，１６間に押込むように移動させる移動ローラ１７と、該移動ローラ１７に粉末クラッド５の張力によってかかる荷重を検出する荷重計１８とを備えている。図の例では、固定ローラ１５，１６の下面に接した粉末クラッド５を移動ローラ１７により固定ローラ１５，１６間に押上げるようにしているが、固定ローラ１５，１６の上面に接するようにした粉末クラッド５を移動ローラ１７により固定ローラ１５，１６間に押下げるようにしてもよい。

前記張力計１４の荷重計１８によって検出される検出張力１９は張力制御装置２０に入力している。一方、加熱炉６内で一定温度に加熱している粉末クラッド５に作用させる張力を種々変化させた際における板１の伸びを計測する実験を予め実施し、これにより板１が幅縮みしない上限値を求め、幅縮みが発生しない或いは発生しても許容範囲内に収まるような張力設定値２１を設定して張力制御装置２０に予め入力している。この張力設定値２１は、図３に示すように、所要の一定張力値幅Ｗをもたせて設定することができる。

従って、前記張力制御装置２０は、張力計１４からの検出張力１９が、加熱炉６内で加熱される粉末クラッド５の板１が許容範囲内の幅縮みに収まる張力設定値２１に維持されるように、巻取機１０に指令信号２２を出力して巻取機１０による巻取張力を制御するようにしている。

ここで、例えば銅の板１の表面にリン銅粉末を圧着した粉末圧着材５ａを加熱して粉末を融着させることによりリン銅ロウ材を備えた粉末クラッド５を製造する場合について説明する。リン銅粉末を融着するためには加熱炉６において粉末圧着材５ａを７３０℃前後まで加熱する必要がある。一方、粉末圧着材５ａを７３０℃前後まで加熱すると、融点が１０８３℃である銅の板１は軟化を生じる。この時、加熱された粉末クラッド５に作用する張力が例えば１．５ｋｇ／ｃｍ２程度以下に維持されていれば板１の幅縮みが大きく問題になることはないが、粉末クラッド５に掛る張力が変動して大きく増加した場合には板１が伸び、製造される粉末クラッド５の幅縮みが生じて目的の製品が製造できなくなる問題がある。

ここで、前記張力制御装置２０は、張力計１４による検出張力１９が加熱炉６内での加熱による粉末クラッド５の幅縮みが許容範囲内に収まる、例えば１．０〜１．５ｋｇ／ｃｍ２の張力設定値２１に維持されるように、巻取機１０による巻取張力を制御するので、張力変動によって板１が伸びて粉末クラッド５が大きく幅縮みするといった問題を確実に防止することができる。

又、上記したように、加熱炉６内で加熱される粉末クラッド５の張力を張力設定値２１に維持するようにしているので、粉末クラッド５が加熱炉６内部で垂れ下がって固定部材に接触することによりクラッド材５が傷付くといった問題を防止することができる。

尚、上記において、加熱炉６の加熱により前記粉末クラッド５の板１が必要以上に軟化した場合には、圧延機８によって粉末クラッド５を所要の荷重で軽圧下することにより、加工硬化により板１の硬さを高めることができる。

次に、上記図示例の作動を説明する。

図１、２に示す粉末クラッド製造ラインにおいては、巻戻機３から板１を一定速度で巻き戻すようにした状態において、巻取機１０により粉末クラッド５に所定の張力が作用するようにして巻き取る。

この時、冷却器７出口において粉末クラッド５の張力を計測している張力計１４からの検出張力１９が張力制御装置２０に入力され、更に張力制御装置２０には加熱された粉末クラッド５の板１が許容範囲内の幅縮みに収まるように設定された張力設定値２１が予め入力されているので、張力制御装置２０は加熱炉６内の粉末圧着材５ａに作用する張力が常に張力設定値２１に維持されるように巻取機１０に指令信号２２を出力して巻取機１０による巻取張力を制御する。

ここで、粉末クラッド５を製造する板１と粉末の材料に応じて、加熱炉６での粉末の加熱融解時にクラッド材５が許容範囲内の幅縮みに収まるに収まる張力設定値２１を予め実験によって求めて張力制御装置２０に設定しておくことにより、種々の材料による粉末クラッド５を安定して製造することができる。

従って、巻戻機３による板１の巻出し速度と巻取機１０による巻取り速度を高めて、粉末クラッド５の製造速度を高めても、加熱炉６内で加熱された粉末クラッド５が引き伸ばされて幅縮みを生じたり或いは粉末クラッド５が垂れ下がって傷付くといった問題の発生を防止することができ、よって高品質の粉末クラッド５を安定して高能率に製造することができるようになる。

なお、本発明の粉末クラッド製造ラインは上記形態にのみ限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。

本発明を実施する形態の一例としての粉末クラッド製造ラインの全体概要構成図である。 図１の部分詳細図である。 張力設定値の説明用線図である。 従来のクラッド材製造設備の一例を示す全体概要構成図である。 粉末クラッドが引き伸ばされて幅縮みを生じた状態を示す平面図である。

符号の説明

１ 板
３ 巻戻機
４ 粉末圧延機
５ 粉末クラッド
５ａ 粉末圧着材
６ 加熱炉
７ 冷却器
８ 圧延機或いはピンチロール
１０ 巻取機
１４ 張力計
１５，１６ 固定ローラ
１７ 移動ローラ
１８ 荷重計
１９ 検出張力
２０ 張力制御装置
２１ 張力設定値

Claims (4)

1. 巻戻機から巻き出される板の表面に粉末圧延機により粉末を圧着して粉末圧着材を形成し、該粉末圧着材を加熱炉に導いて加熱することにより粉末を融解させて板に融着させることにより粉末クラッドを形成し、続いて粉末クラッドを冷却器で冷却し巻取機により巻き取る粉末クラッド製造ラインであって、加熱炉の下流に粉末クラッドの張力を計測する張力計を設置し、該張力計による検出張力が、加熱炉における加熱と張力の作用による板の幅縮みが許容範囲内に収まる張力設定値に維持されるように前記巻取機による巻取張力を制御する張力制御装置を備えたことを特徴とする粉末クラッド製造ライン。
2. 張力計は、粉末クラッドの長手方向に間隔を隔てて接触する固定ローラと、該固定ローラ間に配置して粉末クラッドを前記固定ローラ間に押込むように移動させる移動ローラと、該移動ローラにかかる荷重を検出する荷重計とからなることを特徴とする請求項１に記載の粉末クラッド製造ライン。
3. 加熱炉出側に、粉末クラッドの張力計、圧延機或いはピンチロール、巻取機の順に配置したことを特徴とする請求項１又は２に記載の粉末クラッド製造ライン。
4. 加熱炉内の粉末クラッドの張力を刻々計測して張力設定値と比較し、一定張力値幅に収まるように巻取機により粉末クラッドの張力一定制御を行うようにしたことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載の粉末クラッド製造ライン。

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