JP2019081226A - 酸化スケール除去方法 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、従来にない画期的な酸化スケール除去方法を提供することを目的とする。【解決手段】金属製の伸線用長尺材21を熱処理することで表面に生じた酸化スケール30を除去する方法であって、前記伸線用長尺材21の表面に、液体１と砥粒２との混合物であるスラリ３を圧縮空気と混合して噴射する酸化スケール除去方法である。【選択図】図１

Description

本発明は、酸化スケール除去方法に関するものである。

従来から、金属製の伸線用長尺材を、熱処理と伸線加工を繰り返して必要な径まで伸ばした後、そのまま棒材や線材として利用したり、切断してボルトやナットなどに成形したりしている。

ところで、伸線用長尺材を熱処理した際、この伸線用長尺材の表面に硬い酸化スケールが生じてしまうが、この酸化スケールが表面に付いたままの状態で伸線加工すると、この伸線加工時に脱落した酸化スケールによって材料表面に傷がつく為、この伸線加工前に参加スケールを除去する必要がある。

この酸化スケールの除去方法としては、例えば伸線用長尺材をコイル状に巻いた状態において塩酸などの薬品に浸漬して溶解除去する方法が一般的であったが、１ｔ、２ｔと大量の伸線用長尺材をまとめて処理できるメリットはあるが、伸線用長尺材同士の密着した部分で酸化スケールが残ってしまう問題があり、その他、酸化スケールの成分によっては十分除去できないという品質上の問題、また、コイル状に巻いた伸線用長尺材全体を浸漬するため有害な薬品を大量に使用しなければならない問題、更に、溶解反応中に有害なガスが発生するなどの作業環境上の問題などがある。

そこで、この薬品を使わずに酸化スケールを除去する方法として、例えば特開２００８−４９４１４号に開示される表面処理方法（以下、従来法という。）が提案されている。

この従来法は、羽根車（インペラー）を回転させて平均粒子径０．３〜１ｍｍ程度のスチール球を加速投射して酸化スケールを叩き割って除去する方法であり、この従来法であれば、例えばコイル状に巻いた伸線用長尺材を直線状に伸ばして送りながら処理することができ、よって、酸化スケールの除去から次工程の潤滑剤塗布や伸線加工するラインに組み込むことができる。

特開２００８−４９４１４号公報

しかしながら、本出願人は、この従来法について実際に試してみたところ次の問題があることを確認した。

即ち、スチール球を使用しているため酸化スケールを叩き割る効果はあっても削る能力がないため一部の酸化スケールが伸線用長尺材内に埋まり込むなどの品質上の問題があり、その他、例えば焼きなまし工程時に生じる薄い酸化スケールには対応できないなどの問題があることが判明した。

本出願人は、上述した問題に着目し、種々の実験・研究を重ねた結果、従来にない画期的な酸化スケール除去方法を開発した。

添付図面を参照して本発明の要旨を説明する。

金属製の伸線用長尺材21を熱処理することで表面に生じた酸化スケール30を除去する方法であって、前記伸線用長尺材21の表面に、液体１と下記の砥粒２との混合物であるスラリ３を圧縮空気と混合して噴射することを特徴とする酸化スケール除去方法に係るものである。
記
前記砥粒２はステンレス製であり、また、前記砥粒２はビッカース硬度が７００〜８００Ｈｖであり、更に、前記砥粒２の８５％（重量）は粒子径が９０μｍ以上２００μｍ未満である。

また、請求項１記載の酸化スケール除去方法において、前記砥粒２のクロム含有量は３０％（重量）以上であることを特徴とする酸化スケール除去方法に係るものである。

また、請求項１，２いずれか１項に記載の酸化スケール除去方法において、前記砥粒２として図４に示す不定形粒子を採用したことを特徴とする酸化スケール除去方法に係るものである。

また、請求項１〜３いずれか１項に記載の酸化スケール除去方法において、前記砥粒２として平均粒子径が約１５０μｍの砥粒２を採用したことを特徴とする酸化スケール除去方法に係るものである。

また、請求項１〜４いずれか１項に記載の酸化スケール除去方法において、前記伸線用長尺材21としてビッカース硬度が２００〜４００Ｈｖの伸線用長尺材21を採用したことを特徴とする酸化スケール除去方法に係るものである。

本発明は上述のようにしたから、伸線用長尺材の表面に形成される酸化スケールが良好に除去されるなど、従来にない作用効果を発揮する画期的な酸化スケール除去方法となる。

本実施例に係る酸化スケール除去方法を実施する装置の説明図である。 本実施例に係る酸化スケール除去方法を示す説明図である。 本実施例に係る酸化スケール除去方法で使用する砥粒２の組成を示す表である。 本実施例に係る酸化スケール除去方法で使用する砥粒２の拡大写真である。 本実施例に係る酸化スケール除去方法と従来法との比較実験結果を示す表である。

好適と考える本発明の実施形態を、図面に基づいて本発明の作用を示して簡単に説明する。

伸線用長尺材21の表面に、液体１と砥粒２との混合物であるスラリ３を圧縮空気と混合して噴射することで、該伸線用長尺材21の表面に生じた酸化スケール30を除去する。

従って、砥粒２が液体１により運ばれる為、周囲の空気による抵抗を受けにくく（減速しにくく）、微粒子の砥粒２であっても酸化スケール30に勢い良く衝突して該酸化スケール30を除去することができる。

また、本発明は、液体１と砥粒２との混合物であるスラリ３を採用する為、砥粒２は液体１と共に流れ落ちることになるから、伸線用長尺材21の表面の残留も少なくなり、しかも、周囲に飛散することが可及的に防止される。

ところで、本発明の砥粒２はステンレス製であり、また、砥粒２はビッカース硬度が７００〜８００Ｈｖであり、更に、砥粒２の８５％（重量）は粒子径が９０μｍ以上２００μｍ未満であり、種々の作用効果を発揮する。

即ち、本発明で採用される砥粒２は、ビッカース硬度が７００〜８００Ｈｖであるから、硬質の酸化スケール30を良好に除去することができ、また、衝突させた際の衝撃で砥粒２自体が破砕し難く且つステンレス製故に錆びにくく、よって、繰り返し使用できてコスト面に優れている。

また、本発明による処理をした伸線用長尺材21は、伸線加工を行った場合、前述した従来法で処理した伸線用長尺材に比し、当該伸線用長尺材21の表面に多くの潤滑剤の膜が残っており、強加工（潤滑剤の保持性が必要となる加工）に適用できることが判明した。

これは、本発明で採用される砥粒２の８５％（重量）は粒子径が９０μｍ以上２００μｍ未満という微粒子であり、本発明による処理の後の伸線用長尺材21の表面粗さが極めて細かく、よって、該処理後の伸線用長尺材21の表面に形成された微細な凹凸が潤滑剤を良好に保持するからと考える。

また、本発明は、前述したように微粒子の砥粒２が採用される為、薄い酸化スケール30にも対応して良好に除去することができる。

本発明の具体的な実施例について図面に基づいて説明する。

本実施例は、金属製の伸線用長尺材21を熱処理することで表面に生じた酸化スケール30を除去する方法であり、後述するワーク処理装置を使用して行われる。

このワーク処理装置は、図１，２に図示したように伸線用長尺材21を搬送するワーク搬送部５と、このワーク搬送部５により搬送される伸線用長尺材21にウエットブラスト処理を行うワーク処理部６とを具備している。

ワーク搬送部５は、図１に図示したようにボックス状の基体４内に伸線用長尺材21を架設状態に載置する複数の送りローラー５ａを間隔を介して並設して構成されており、処理対象となる伸線用長尺材21を、基体４の一側（上流側）に配設される導入部から、基体４の他側（下流側）に配設される導出部へ連続的に搬送するものである。

このワーク搬送部５で搬送される伸線用長尺材21はその搬送途時にワーク処理部６でウエットブラスト処理が行われる。

具体的には、ワーク処理部６は、図１，２に図示したように伸線用長尺材21を通過せしめる基体４に配設され、スラリ噴射部７と、下方位置に配設されるスラリ貯留部８と、このスラリ貯留部８からポンプ装置９を介してスラリ噴射部７へスラリ３を搬送するスラリ搬送部10とを具備し、スラリ噴射部７から噴射されたスラリ３はスラリ貯留部８へ送られて再利用される構成である。

スラリ噴射部７は、図１，２に図示したように基体４内にしてワーク搬送部５で搬送される伸線用長尺材21の周囲に複数（６個）設けられている。

この各スラリ噴射部７には前述したスラリ搬送部10が接続されるとともに、別回路で設けられ圧縮空気供給部11から延設される圧縮空気搬送部11ａが接続されており、スラリ搬送部10から供給されるスラリ３を圧縮空気搬送部11ａから供給される圧縮空気により加速して、所定の噴射速度でスラリ噴射部７から噴射されるように構成されている。

また、各スラリ噴射部７は、図２に図示したように伸線用長尺材21の搬送方向となる所定間隔を介した位置（伸線用長尺材21の軸方向の等間隔のずれた位置）に設けられ、更に、伸線用長尺材21の周方向の等間隔（６０度間隔）のずれた位置に設けられており、６個によって伸線用長尺材21の周方向全面にスラリ３が噴射されるように構成されている。

従って、各スラリ噴射部７から噴射されるスラリ３同士が衝突することなく良好に伸線用長尺材21にスラリ３を噴射することができる。

また、本実施例は、６個のスラリ噴射部７によって伸線用長尺材21の周方向全面にスラリ３を噴射するスラリ噴射ユニットを、伸線用長尺材21の搬送方向に２つ設けている。従って、伸線用長尺材21の搬送方向に合計１２個のスラリ噴射部７が設けられている。尚、スラリ噴射部７の数は適宜設定するものである。

本実施例で使用するスラリ３は、液体１と砥粒２との混合物である。

この砥粒２としては、図３に示す組成を有するステンレス製の不定形粒子（図４参照）を採用している。

以上の構成からなるワーク処理装置を使用し、以下のような条件下で伸線用長尺材21（ビッカース硬度２００〜４００Ｈｖ）の表面処理を行った。

砥粒・・・ステンレスグリッド／ビッカース硬度７００〜８００Ｈｖ／平均粒子径
１５０μｍ（８５％（重量）の粒子径が９０μｍ以上２００μｍ未満）
エアー圧力・・・０．４ＭＰａ
処理速度（伸線用長尺材21の搬送速度）・・・３０ｍｍ／ｍｉｎ

尚、本明細書で言う砥粒２の平均粒子径は、モード径（分布中最も出現頻度の高い粒子径）で定義され、粒子にレーザー光を照射して計測する計測法を用いてその数値を得ている。

以上の条件で処理した場合、伸線用長尺材21の表面に生じた酸化スケール30は良好に除去され、砥粒２自体も破損することはなかった。

また、本実施例と従来法（ショットブラスト）との比較実験した結果は図５の通りである。

処理後の伸線用長尺材21の表面の粗さ（算術平均粗さ及び粗さピッチ）は、本実施例は従来例に比して小さい。

従って、本実施例は、伸線用長尺材21の表面から酸化スケール30が除去されるだけでなく、伸線用長尺材21の表面には微細な凹凸が形成されることになり、伸線加工する際の潤滑剤を良好に保持し得ることになる。例えば、１回あたり断面縮小率が１５〜３０％となる伸線加工が良好に行え、具体的には、φ１０ｍｍの伸線用長尺材21でφ８．５ｍｍ〜φ７ｍｍまでの伸線加工後において潤滑剤を良好に保持する。

また、本実施例は、従来法に比して処理後の表面硬度が低い。

これは、従来法は、平均粒子径の大きな砥粒（平均粒子径０．３〜１ｍｍのスチール球）で処理面を叩くように処理することになるため、伸線用長尺材21の表面を硬化させてしまうが、これに対し、本実施例は、従来法よりも平均粒子径の小さな砥粒で処理面を削るように処理することになるため、伸線用長尺材21の表面を硬化させてしまうことが可及的に抑制される。

よって、本実施例によれば、伸線用長尺材21の処理方法として有効と言える（伸線用長尺材21の表面が硬くなることは伸線加工には良くないとされる。）。

また、本実施例の砥粒２は、錆を防止する不導態被膜となるクロムの含有量は３０％（重量）以上であるから極めて錆びにくく、この点においてもウエットブラスト処理で使用する砥粒２として有用である。

尚、本発明は、本実施例に限られるものではなく、各構成要件の具体的構成は適宜設計し得るものである。

１ 液体
２ 砥粒
３ スラリ
21 伸線用長尺材

屠龍…ステンレスグリッド／びっかーす硬度700〜800Hv／平均粒子径
１５０μｍ（８５％（重量）の粒子径が９０μｍ以上２００μｍ未満）
エアー圧力・・・０．４ＭＰａ
処理速度（伸線用長尺材21の搬送速度）・・・３０ｍ／ｍｉｎ

Claims (5)

1. 金属製の伸線用長尺材を熱処理することで表面に生じた酸化スケールを除去する方法であって、前記伸線用長尺材の表面に、液体と下記の砥粒との混合物であるスラリを圧縮空気と混合して噴射することを特徴とする酸化スケール除去方法。
   記
   前記砥粒はステンレス製であり、また、前記砥粒はビッカース硬度が７００〜８００Ｈｖであり、更に、前記砥粒の８５％（重量）は粒子径が９０μｍ以上２００μｍ未満である。
2. 請求項１記載の酸化スケール除去方法において、前記砥粒のクロム含有量は３０％（重量）以上であることを特徴とする酸化スケール除去方法。
3. 請求項１，２いずれか１項に記載の酸化スケール除去方法において、前記砥粒として図４に示す不定形粒子を採用したことを特徴とする酸化スケール除去方法。
4. 請求項１〜３いずれか１項に記載の酸化スケール除去方法において、前記砥粒として平均粒子径が約１５０μｍの砥粒を採用したことを特徴とする酸化スケール除去方法。
5. 請求項１〜４いずれか１項に記載の酸化スケール除去方法において、前記伸線用長尺材としてビッカース硬度が２００〜４００Ｈｖの伸線用長尺材を採用したことを特徴とする酸化スケール除去方法。