JP2540183B2 - 管の製造方法 - Google Patents
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- B21B2003/005—Copper or its alloys
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Description
【発明の詳細な説明】 技術分野 本発明の方法は、連続鋳造された、あるいは同様のビ
レットから冷間加工により管、棒、および帯板を製造す
ることに関するもので、加工工程の開始時に素材の温度
が周囲温度であり、変形抵抗の影響によって素材の温度
が再結晶領域まで上昇するものである。特にこの方法
は、銅、アルミニウム、ニッケル、ジルコニウム、もし
くはチタンなどの非鉄金属、またはこれらのそれぞれの
合金からなるビレットの後工程に関するものである。
レットから冷間加工により管、棒、および帯板を製造す
ることに関するもので、加工工程の開始時に素材の温度
が周囲温度であり、変形抵抗の影響によって素材の温度
が再結晶領域まで上昇するものである。特にこの方法
は、銅、アルミニウム、ニッケル、ジルコニウム、もし
くはチタンなどの非鉄金属、またはこれらのそれぞれの
合金からなるビレットの後工程に関するものである。
背景技術 銅または銅合金の半製品の製造において、丸ビレット
あるいは平板などのインゴット鋳造からのインゴットを
次に処理するのに通常適用される従来の工程は、まず熱
間加工が行われ、その後に冷間加工が行われる。熱間加
工段階は、たとえば圧延、押出し、または穴抜きなどが
行われ、冷間加工段階は、たとえば圧延、絞り、あるい
はピルガーミルによる圧延などが行われる。その後、そ
れぞれの製造品はその製品の種類によって特別な後処理
が施される。
あるいは平板などのインゴット鋳造からのインゴットを
次に処理するのに通常適用される従来の工程は、まず熱
間加工が行われ、その後に冷間加工が行われる。熱間加
工段階は、たとえば圧延、押出し、または穴抜きなどが
行われ、冷間加工段階は、たとえば圧延、絞り、あるい
はピルガーミルによる圧延などが行われる。その後、そ
れぞれの製造品はその製品の種類によって特別な後処理
が施される。
製造工程における加工段階を短縮するため、最近の技
術では、かなりの程度連続鋳造を採用している。その目
的は、インゴットの寸法を最終製品の寸法にできるだけ
近づけるためである。この鋳造方法は、いくつかの関連
分野では浸潤ダイ連続鋳造とも呼ばれている。管状シェ
ルなどの連続鋳造で作られる製品の結晶構造は、本来粗
粒状であり、また不均質である。これによって、素材の
後処理に特別な問題が生ずる。帯板などの小さい断面積
を有する鋳造ビレットの後処理は、しばしば冷間加工が
行われてきた。しかし、鋳造で作られる粗粒状で不均質
な構造は、特に管や棒の冷間加工の場合、いわゆるオレ
ンジピール面が素材に生ずることがあり、その欠陥は最
終製品でも視認でき、最終の検査に合格しない。この構
造のもう１つの欠点は、当技術において一般的なように
中間アニールなしで冷間加工工程を続けると、その素材
は破壊に至るクラックが早い時期にすでに生じやすくな
ることである。これはとくに、たとえばブルブロック引
抜きが管に適用される場合など、素材が張力下でたわま
なければならない加工工程で一般的である。
術では、かなりの程度連続鋳造を採用している。その目
的は、インゴットの寸法を最終製品の寸法にできるだけ
近づけるためである。この鋳造方法は、いくつかの関連
分野では浸潤ダイ連続鋳造とも呼ばれている。管状シェ
ルなどの連続鋳造で作られる製品の結晶構造は、本来粗
粒状であり、また不均質である。これによって、素材の
後処理に特別な問題が生ずる。帯板などの小さい断面積
を有する鋳造ビレットの後処理は、しばしば冷間加工が
行われてきた。しかし、鋳造で作られる粗粒状で不均質
な構造は、特に管や棒の冷間加工の場合、いわゆるオレ
ンジピール面が素材に生ずることがあり、その欠陥は最
終製品でも視認でき、最終の検査に合格しない。この構
造のもう１つの欠点は、当技術において一般的なように
中間アニールなしで冷間加工工程を続けると、その素材
は破壊に至るクラックが早い時期にすでに生じやすくな
ることである。これはとくに、たとえばブルブロック引
抜きが管に適用される場合など、素材が張力下でたわま
なければならない加工工程で一般的である。
管の一般的な製造方法によれば、押し出された管状シ
ェルは、まずピルガーミルで冷間圧延され、その後、ブ
ルブロック引抜きが行われる。しかし、ピルガー圧延の
コストは高く、また付言に値する他の欠点は、シェルの
起こりうる偏心をピルガーミルで修正できないことであ
る。
ェルは、まずピルガーミルで冷間圧延され、その後、ブ
ルブロック引抜きが行われる。しかし、ピルガー圧延の
コストは高く、また付言に値する他の欠点は、シェルの
起こりうる偏心をピルガーミルで修正できないことであ
る。
既に指摘したように、熱間加工はインゴット鋳造に関
しては伝統的な方法であり、連続鋳造においても部分的
にそうである。この方法を用いれば、鋳造後の不均質な
結晶構造によって引き起こされる問題を解決することが
できる。その理由は、熱間加工工程において金属および
合金は再結晶化され、その結果、均質化することが知ら
れているからである。しかし、熱間加工技術の適用は、
特に銅、アルミニウム、およびそれらの合金で小さい断
面積を有する連続鋳造ビレットの場合、あまりにも不経
済である。
しては伝統的な方法であり、連続鋳造においても部分的
にそうである。この方法を用いれば、鋳造後の不均質な
結晶構造によって引き起こされる問題を解決することが
できる。その理由は、熱間加工工程において金属および
合金は再結晶化され、その結果、均質化することが知ら
れているからである。しかし、熱間加工技術の適用は、
特に銅、アルミニウム、およびそれらの合金で小さい断
面積を有する連続鋳造ビレットの場合、あまりにも不経
済である。
SMS Schloemann−Siemag AGは、遊星圧延技術を開発
した。この技術は、３つの円錐ロールが互いに120度の
角度で配置されている。これらのロールはそれら自身の
軸と、遊星システム全体の中心軸のまわりを回転する。
１回の単一経路で受ける面積減少率は高く、90％以上で
ある。遊星圧延は、PSWという略称が使用され、この装
置はいくつかの特許権により保護されている。
した。この技術は、３つの円錐ロールが互いに120度の
角度で配置されている。これらのロールはそれら自身の
軸と、遊星システム全体の中心軸のまわりを回転する。
１回の単一経路で受ける面積減少率は高く、90％以上で
ある。遊星圧延は、PSWという略称が使用され、この装
置はいくつかの特許権により保護されている。
従来、遊星圧延は鉄の圧延に適用されていた。管の場
合、予熱が加えられたビレットをまず、たとえば穴抜き
ミルなどに導入し、その後にPSWミルに導入する。棒を
圧延する際、各ビレットは、まず、圧延工程とは別の工
程において予熱される。そのため、遊星ミルにおける鉄
の圧延に関しては従来の熱間加工の方法が常に適用され
る。
合、予熱が加えられたビレットをまず、たとえば穴抜き
ミルなどに導入し、その後にPSWミルに導入する。棒を
圧延する際、各ビレットは、まず、圧延工程とは別の工
程において予熱される。そのため、遊星ミルにおける鉄
の圧延に関しては従来の熱間加工の方法が常に適用され
る。
発明の開示 驚くべき発見が最近なされ、それによれば、非鉄金
属、特に銅、アルミニウム、ニッケル、ジルコニウム、
およびチタン、ならびにこれらのそれぞれの合金の加工
において、もし冷間加工において素材の温度が該素材の
大きい面積減少、および内部摩擦により上昇するなら
ば、冷間加工工程とは別の予熱工程または中間アニール
工程を行なわなくても素材の微細構造に関して良好な最
終結果を得ることができる。本発明の新規な特徴は添付
されている特許請求の範囲から明らかである。
属、特に銅、アルミニウム、ニッケル、ジルコニウム、
およびチタン、ならびにこれらのそれぞれの合金の加工
において、もし冷間加工において素材の温度が該素材の
大きい面積減少、および内部摩擦により上昇するなら
ば、冷間加工工程とは別の予熱工程または中間アニール
工程を行なわなくても素材の微細構造に関して良好な最
終結果を得ることができる。本発明の新規な特徴は添付
されている特許請求の範囲から明らかである。
冷間加工は、一般に、処理中の素材が少しの予熱も加
えられずに導入され、加工段階中、その素材の温度が再
結晶温度以下を維持する工程を意味する。本発明に関し
て冷間加工と称する場合、加工工程の開始時に温度が周
囲温度であり、加工工程中は温度が基本的には通常の冷
間加工温度以上、すなわち素材の再結晶領域まで上昇す
る加工を意味する。
えられずに導入され、加工段階中、その素材の温度が再
結晶温度以下を維持する工程を意味する。本発明に関し
て冷間加工と称する場合、加工工程の開始時に温度が周
囲温度であり、加工工程中は温度が基本的には通常の冷
間加工温度以上、すなわち素材の再結晶領域まで上昇す
る加工を意味する。
行った実験によれば、加工工程中、大きい面積減少と
内部摩擦によって素材に変形抵抗が生ずるため、素材の
温度が250〜750℃の範囲に上昇することが証明された。
実験によれば、銅および銅合金の場合、適切な再結晶温
度が250〜700℃の範囲内であり、アルミニウムおよびア
ルミニウム合金が250〜450℃、ニッケルおよびニッケル
合金が650〜760℃、ジルコニウムおよびジルコニウム合
金が700〜785℃、そしてチタンおよびチタン合金が700
〜750℃の範囲内であることが示された。加工温度は、
冷却工程を調節することによって該当するおのおのの素
材に適するように調整することができる。この少なくと
も部分的に再結晶化した構造によれば、たとえば管のブ
ルブロック引抜きなどの冷間加工による後工程が、素材
にひびを入れさせる危険もなく可能となる。
内部摩擦によって素材に変形抵抗が生ずるため、素材の
温度が250〜750℃の範囲に上昇することが証明された。
実験によれば、銅および銅合金の場合、適切な再結晶温
度が250〜700℃の範囲内であり、アルミニウムおよびア
ルミニウム合金が250〜450℃、ニッケルおよびニッケル
合金が650〜760℃、ジルコニウムおよびジルコニウム合
金が700〜785℃、そしてチタンおよびチタン合金が700
〜750℃の範囲内であることが示された。加工温度は、
冷却工程を調節することによって該当するおのおのの素
材に適するように調整することができる。この少なくと
も部分的に再結晶化した構造によれば、たとえば管のブ
ルブロック引抜きなどの冷間加工による後工程が、素材
にひびを入れさせる危険もなく可能となる。
しかも、本方法が有利なことは、加工に関する温度上
昇が短時間であり、表面の過大な粒子成長および過大な
酸化の危険性を避けられることである。加工段階で生ず
る素材の粒形状は小さく、約0.005mm〜約0.050mmであ
る。
昇が短時間であり、表面の過大な粒子成長および過大な
酸化の危険性を避けられることである。加工段階で生ず
る素材の粒形状は小さく、約0.005mm〜約0.050mmであ
る。
管状シェルの冷間加工において、遊星圧延は温度を再
結晶領域まで上昇させるのに適した方法であることが証
明された。管状シェルは、例えば直径で80/40mmが都合
よいが、このシェルの内側に心金を心金支持装置によっ
て配置し、この管状シェルを、少なくとも55/40mmの寸
法、あるいはもっとも好ましくは45/40mmの寸法に圧延
し、その後、さらに引抜きを行う。棒の圧延は、管と同
じように行われる。しかし、当然心金は使用しない。帯
板の製作中、鍛造などの十分に大きな面積減少を引き起
こす何らかの他の加工方法を選択することが可能であ
る。
結晶領域まで上昇させるのに適した方法であることが証
明された。管状シェルは、例えば直径で80/40mmが都合
よいが、このシェルの内側に心金を心金支持装置によっ
て配置し、この管状シェルを、少なくとも55/40mmの寸
法、あるいはもっとも好ましくは45/40mmの寸法に圧延
し、その後、さらに引抜きを行う。棒の圧延は、管と同
じように行われる。しかし、当然心金は使用しない。帯
板の製作中、鍛造などの十分に大きな面積減少を引き起
こす何らかの他の加工方法を選択することが可能であ
る。
この加工工程で生ずる温度の上昇が素材の再結晶化に
足りない場合は、たとえば誘導コイルを利用してこれに
ビレットを加工工程の直前に通過させることで素材にわ
ずかな予熱を加えることによって温度上昇効果を高める
ことができる。
足りない場合は、たとえば誘導コイルを利用してこれに
ビレットを加工工程の直前に通過させることで素材にわ
ずかな予熱を加えることによって温度上昇効果を高める
ことができる。
以上の説明から明らかなように、連続鋳造された素材
は、PSW圧延にとってより適した供給原料である。それ
は別としても、連続鋳造された素材は、たとえば押し出
された管状シェルであってもよい。したがって、高価な
ピルガー圧延を安価なPSW圧延に置き換えることがで
き、得られる他の利点は、素材の微細な構造が改良さ
れ、また工程中に管状シェルの偏心が減少する可能性が
あることである。管および棒の製造において本発明の方
法のもっとも有利な選択例は、連続鋳造とPSW圧延設備
との相対的に安価な組み合わせを使用することであり、
これは、ビレット鋳造と、押出し（または穴抜き）と、
ピルガー圧延との高価な技術に代って使用することがで
きる。
は、PSW圧延にとってより適した供給原料である。それ
は別としても、連続鋳造された素材は、たとえば押し出
された管状シェルであってもよい。したがって、高価な
ピルガー圧延を安価なPSW圧延に置き換えることがで
き、得られる他の利点は、素材の微細な構造が改良さ
れ、また工程中に管状シェルの偏心が減少する可能性が
あることである。管および棒の製造において本発明の方
法のもっとも有利な選択例は、連続鋳造とPSW圧延設備
との相対的に安価な組み合わせを使用することであり、
これは、ビレット鋳造と、押出し（または穴抜き）と、
ピルガー圧延との高価な技術に代って使用することがで
きる。
実施例 本発明は、以下の実施例によってより詳細に説明され
る。
る。
例１（従来技術） 燐酸第二銅（Cu−DHP）からなる連続鋳造管状シェル
をピルガーミル内で圧延した。シェルの初期サイズは、
80/60mmで、鋳造物構造の粒形状は1mm〜20mmであった。
圧延は成功し、出口の管のサイズは44/40mmであり、こ
れに伴って鋳造物構造は硬化構造に変化した。この管の
硬度は、120〜130 HV5の範囲内であった。しかし、上述
した方法で圧延した管は、直線台引抜きは成功したがブ
ルブロック引抜きには耐えなかった。この方法で製造し
た管をブルブロックで引に抜くためには、中間アニール
が必要であった。したがって、鋳造物構造が圧延で消失
しないで維持されるのは、この種の圧延では素材の温度
が低いままであるためである。さらに表面の質は、粗粒
状鋳造物構造であるため、満足できなかった。
をピルガーミル内で圧延した。シェルの初期サイズは、
80/60mmで、鋳造物構造の粒形状は1mm〜20mmであった。
圧延は成功し、出口の管のサイズは44/40mmであり、こ
れに伴って鋳造物構造は硬化構造に変化した。この管の
硬度は、120〜130 HV5の範囲内であった。しかし、上述
した方法で圧延した管は、直線台引抜きは成功したがブ
ルブロック引抜きには耐えなかった。この方法で製造し
た管をブルブロックで引に抜くためには、中間アニール
が必要であった。したがって、鋳造物構造が圧延で消失
しないで維持されるのは、この種の圧延では素材の温度
が低いままであるためである。さらに表面の質は、粗粒
状鋳造物構造であるため、満足できなかった。
例２（従来技術） 80/40mmの連続鋳造管状シェルを引抜台で直状に引き
抜いた。管表面の質は低く、中間アニールなしではブル
ブロック引抜きとして引抜きを継続することができなか
った。これは、この鋳造物構造が強い変形に耐えられな
いためである。シェルの素材は先の例と同じであり、同
様に鋳造硬化構造、ならびに冷間加工管の硬度は上記と
同じ範囲内に維持した。
抜いた。管表面の質は低く、中間アニールなしではブル
ブロック引抜きとして引抜きを継続することができなか
った。これは、この鋳造物構造が強い変形に耐えられな
いためである。シェルの素材は先の例と同じであり、同
様に鋳造硬化構造、ならびに冷間加工管の硬度は上記と
同じ範囲内に維持した。
例３（従来技術） 燐酸第二銅（Cu−DHP）からなり、サイズが280mm×66
0mmの鋳造ビレットから押し出された80/60mm、粒形状が
約0.1mmの管状シェルは、寸法が44/40mmになるまでピル
ガーミルで圧延された。こうして圧延された管の硬度
は、約120〜130 HV5となり、構造は硬化構造だった。最
終寸法になるまでの管の後工程は、中間アニールなしで
ブルブロック引抜きと台引抜きが行われた。最終製品
は、必要に応じてソフトアニールを行うことができる。
0mmの鋳造ビレットから押し出された80/60mm、粒形状が
約0.1mmの管状シェルは、寸法が44/40mmになるまでピル
ガーミルで圧延された。こうして圧延された管の硬度
は、約120〜130 HV5となり、構造は硬化構造だった。最
終寸法になるまでの管の後工程は、中間アニールなしで
ブルブロック引抜きと台引抜きが行われた。最終製品
は、必要に応じてソフトアニールを行うことができる。
例４ 燐酸第二銅（Cu−DHP）からなり、直径が80/40mmで、
通常の鋳造物構造（粒形状１〜20mm）の連続鋳造された
管状シェルを寸法46/40mmになるまでPSWミルで圧延し
た。圧延は成功し、こうして圧延された管はブルブロッ
クによりさらに引き抜くことができた。圧延された管の
微細構造については、粒形状が小さく、0.005mm〜0.015
mmであることが観測され、これは圧延中に構造内で再結
晶が起こっていたことを意味している。圧延された管の
構造は75〜85 HV5で、これはソフトアニールが必要ない
ことを示している。この管に６回のブルブロック引抜き
を行い、寸法18/16.4mmを達成した。引抜後、管の硬度
は、132 HV5であった。
通常の鋳造物構造（粒形状１〜20mm）の連続鋳造された
管状シェルを寸法46/40mmになるまでPSWミルで圧延し
た。圧延は成功し、こうして圧延された管はブルブロッ
クによりさらに引き抜くことができた。圧延された管の
微細構造については、粒形状が小さく、0.005mm〜0.015
mmであることが観測され、これは圧延中に構造内で再結
晶が起こっていたことを意味している。圧延された管の
構造は75〜85 HV5で、これはソフトアニールが必要ない
ことを示している。この管に６回のブルブロック引抜き
を行い、寸法18/16.4mmを達成した。引抜後、管の硬度
は、132 HV5であった。
例５ 素材が無酸素銅Cu−OFで80/40mmの押し出した管状シ
ェルを、寸法が46/40mmになるまでPSWミルで圧延した。
圧延は成功し、構造は加工工程における温度上昇の影響
により再結晶化した。圧延した管の粒形状は約0.010mm
で、硬度は約80 HV5であった。
ェルを、寸法が46/40mmになるまでPSWミルで圧延した。
圧延は成功し、構造は加工工程における温度上昇の影響
により再結晶化した。圧延した管の粒形状は約0.010mm
で、硬度は約80 HV5であった。
要約すると、本発明の方法は連続鋳造された、あるい
は同様のビレットから冷間加工により管、棒、および帯
板を製造することに関するもので、加工工程の開始時に
素材の温度が周囲温度であり、変形抵抗の影響によって
素材の温度が再結晶領域まで上昇するものである。この
方法は特に、銅、アルミニウム、ニッケル、ジルコニウ
ムもしくはチタンなどの非鉄金属、またはこれらの合金
からなるビレットの後工程に関する。
は同様のビレットから冷間加工により管、棒、および帯
板を製造することに関するもので、加工工程の開始時に
素材の温度が周囲温度であり、変形抵抗の影響によって
素材の温度が再結晶領域まで上昇するものである。この
方法は特に、銅、アルミニウム、ニッケル、ジルコニウ
ムもしくはチタンなどの非鉄金属、またはこれらの合金
からなるビレットの後工程に関する。
Claims (14)
- 【請求項１】非鉄金属の管を製造する方法において、該
方法は、 遊星圧延による前記管の圧延の開始時に、該管の温度は
周囲温度であり、 前記遊星圧延の１回のパスによる前記管の面積減少率は
少なくとも70％であり、 該面積減少時における、変形に対する前記管の抵抗によ
り、該管の温度が再結晶領域まで上昇することを特徴と
する管の製造方法。 - 【請求項２】請求項１に記載の方法において、前記管は
銅または銅合金よりなることを特徴とする管の製造方
法。 - 【請求項３】請求項１に記載の方法において、前記管は
ニッケルまたはニッケル合金よりなることを特徴とする
管の製造方法。 - 【請求項４】請求項１に記載の方法において、前記管は
ジルコニウムまたはジルコニウム合金よりなることを特
徴とする管の製造方法。 - 【請求項５】請求項１に記載の方法において、前記管は
チタンまたはチタン合金よりなることを特徴とする管の
製造方法。 - 【請求項６】請求項１に記載の方法において、前記面積
減少率は約90％であることを特徴とする管の製造方法。 - 【請求項７】請求項１に記載の方法において、前記管
は、連続鋳造によって製造された後に、前記遊星圧延に
より圧延されることを特徴とする管の製造方法。 - 【請求項８】請求項１に記載の方法において、前記管
は、押し出しによって製造された後に、前記遊星圧延に
より圧延されることを特徴とする管の製造方法。 - 【請求項９】請求項１に記載の方法において、圧延され
る前記管の温度は250〜750℃の範囲まで上昇することを
特徴とする管の製造方法。 - 【請求項１０】請求項２または９に記載の方法におい
て、前記温度は250〜700℃の範囲まで上昇することを特
徴とする管の製造方法。 - 【請求項１１】請求項３または９に記載の方法におい
て、前記温度は650〜750℃の範囲まで上昇することを特
徴とする管の製造方法。 - 【請求項１２】請求項４、５、または９に記載の方法に
おいて、前記温度は700〜750℃の範囲まで上昇すること
を特徴とする管の製造方法。 - 【請求項１３】請求項１または９に記載の方法におい
て、前記温度は冷却の調節によって調整されることを特
徴とする管の製造方法。 - 【請求項１４】請求項１に記載の方法において、前記圧
延後の素材の粒形状は0.005mm〜0.050mmの範囲内にある
ことを特徴とする管の製造方法。
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FI871344A FI77057C (fi) | 1987-03-26 | 1987-03-26 | Foerfarande foer framstaellning av roer, staenger och band. |
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ID=8524207
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|---|---|---|---|
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| AT (1) | AT391430B (ja) |
| AU (1) | AU600801B2 (ja) |
| BE (1) | BE1001676A5 (ja) |
| BG (1) | BG60198B2 (ja) |
| BR (1) | BR8801480A (ja) |
| CA (1) | CA1313780C (ja) |
| CH (1) | CH673844A5 (ja) |
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| DD (1) | DD280978A5 (ja) |
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| ES (1) | ES2007168A6 (ja) |
| FI (1) | FI77057C (ja) |
| FR (1) | FR2612818B1 (ja) |
| GB (1) | GB2202780B (ja) |
| IN (1) | IN166784B (ja) |
| IT (1) | IT1233875B (ja) |
| MX (1) | MX173615B (ja) |
| MY (1) | MY102742A (ja) |
| NL (1) | NL193867C (ja) |
| PL (1) | PL156320B1 (ja) |
| RU (1) | RU2025155C1 (ja) |
| SE (1) | SE503869C2 (ja) |
| TR (1) | TR23926A (ja) |
| YU (1) | YU46255B (ja) |
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| EP0644272A3 (de) * | 1993-09-17 | 1995-06-07 | Mannesmann Ag | Verfahren zum Herstellung von Rohren aus Kupfer oder Kupferlegierungen. |
| DE4332132A1 (de) * | 1993-09-17 | 1995-03-23 | Mannesmann Ag | Herstellverfahren für nahtlose Rohre aus Nichteisenmetallen, insbesondere Kupfer und Kupferlegierungen |
| IT1316715B1 (it) * | 2000-03-03 | 2003-04-24 | A M T Robotics S R L | Procedimento per la realizzazione di tubi metallici e relativaapparecchiatura |
| FI114900B (fi) * | 2000-12-20 | 2005-01-31 | Outokumpu Oy | Menetelmä ja laitteisto putkien valmistamiseksi |
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