JP2912473B2 - Manufacturing method of long preform by spray deposit method - Google Patents

Manufacturing method of long preform by spray deposit method

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JP2912473B2 JP17715091A JP17715091A JP2912473B2 JP 2912473 B2 JP2912473 B2 JP 2912473B2 JP 17715091 A JP17715091 A JP 17715091A JP 17715091 A JP17715091 A JP 17715091A JP 2912473 B2 JP2912473 B2 JP 2912473B2
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preform
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molten metal
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良雄 井川
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、スプレイ・デポジット
による長尺プリフォームの製造法に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for producing a long preform by spray deposition.

【0002】[0002]

【従来の技術とその課題】一般にスプレイ・デポジット
法とは、溶融金属を不活性ガスによってアトマイズし、
細かく粉砕された溶滴を飛散中に急冷凝固させてコレク
ターに堆積させ所望の形状のプリフォーム(素形材)を
得る方法(例えば、特公昭54−29985号公報、特
公昭56−12220号公報および特開昭64−152
64号公報など参照)であって、普通鋳造法に比べ、急
冷凝固による均一なミクロ組織ができること、マクロ偏
析のないこと、および加工性・鍛造性が良好であること
等の特徴を有している。
2. Description of the Related Art In general, the spray deposit method involves atomizing molten metal with an inert gas,
A method in which finely pulverized droplets are rapidly cooled and solidified during scattering and deposited on a collector to obtain a preform (formed material) having a desired shape (for example, JP-B-54-29985 and JP-B-56-12220). And JP-A-64-152
No. 64, etc.) and has features such as the ability to form a uniform microstructure by rapid solidification, no macro segregation, and good workability / forgeability as compared with the ordinary casting method. I have.

【0003】また、かかるスプレイ・デポジット法は、
溶融金属の粒子群を被覆材の表面に吹付けて積層被膜を
形成させる溶射法に比べ、ポロシティが少なくでき高密
度なプリフォームが得られ、しかも生産性が高い特徴を
有している。
[0003] Further, the spray deposit method,
Compared to the thermal spraying method in which a group of molten metal particles are sprayed onto the surface of a coating material to form a laminated coating, the porosity is reduced, a high-density preform is obtained, and the productivity is high.

【0004】ところが、かかる急冷凝固を極端に行うと
ポロシティが生じ、高密度なプリフォームが得られなく
なる。すなわち、このポロシティの発生原因は、ガスに
よる冷却が極端になり過ぎると、プリフォームに堆積す
る粒子の中で固相粒子の比率が高くなり、固相粒子間の
隙間を埋める液相、半溶融粒子が少なくなるため、固相
粒子間の隙間がそのままポロシティになると考えられて
おり、また、粒子温度が比較的低温になると粒子が衝突
時に偏平になりにくく、後から来る粒子に対して影にな
る部分を形成する。
However, when such rapid solidification is performed extremely, porosity occurs, and a high-density preform cannot be obtained. In other words, the cause of this porosity is that if the cooling by gas becomes too extreme, the ratio of solid phase particles in the particles deposited on the preform will increase, and the liquid phase and semi-molten It is considered that the gap between solid phase particles becomes porosity as it is because the number of particles decreases, and when the particle temperature becomes relatively low, the particles are less likely to flatten at the time of collision, and shadow Is formed.

【0005】しかし、後から来る粒子の温度が十分高い
溶融状態であれば、この影の部分を埋めることができる
が、その温度が低いと埋めつくせずポロシティになると
考えられている。
[0005] However, if the temperature of the subsequent particles is sufficiently high in a molten state, the shadow portion can be filled, but if the temperature is low, it is considered that the shadow cannot be filled and porosity occurs.

【0006】かように、プリフォーム中のポロシティ発
生原因は、温度に関係するものと考えられるが、依然と
して明確でない。例えば、チューブ状プリフォームを製
造する場合、チューブ用コレクター近傍にポロシティ層
が発生することがあった。これを分析してみると、コレ
クターに接した粒子が低温となって、前記のような理由
によりポロシティが発生するものと考えられる。
As described above, the cause of the porosity in the preform is considered to be related to the temperature, but is still unclear. For example, when manufacturing a tubular preform, a porosity layer may be generated in the vicinity of the tube collector. When this is analyzed, it is considered that the temperature of the particles in contact with the collector becomes low, and porosity is generated for the above-described reason.

【0007】そこで、チューブ用コレクターを予熱する
ことが考えられる。この予熱方法として高周波予熱、プ
ラズマ予熱等を施してみると、予熱の不連続性やチュー
ブ状長尺物の場合に長手方向での温度差が生じ、依然と
して部分的なポロシティの発生があり、また、中実のビ
レットにクラッド層を接合する場合には、コレクター側
と堆積層との間にポロシティ層が発生する、という問題
があった。
Therefore, it is conceivable to preheat the tube collector. When applying high-frequency preheating, plasma preheating, etc. as this preheating method, discontinuity of preheating or a temperature difference in the longitudinal direction occurs in the case of a tubular long object, there is still partial porosity generation, and When a clad layer is bonded to a solid billet, there is a problem that a porosity layer is generated between the collector side and the deposited layer.

【0008】一方、前掲の特開昭64−15264号公
報には、スプレイ・デポジット法を用いた複合金属材の
製造法において、異種金属用としてスプレイ・デポジッ
トする前に、別置の予熱用溶融金属を板状母材上に流下
させて母材にコーティング層を形成し、このコーティン
グ層上に異種金属用としてスプレイ流を堆積させた複合
金属材の製造法が示されているが、かかる製造法は、一
般の圧延クラッド鋼の製造法のように、異種金属と母材
との接合力を高めるために、母材と異種金属との間で、
例えば炭素拡散防止のための予熱用溶融金属(例えば、
ニッケル)のコーティング層(所謂はく)を介在させた
ものであって、スプレイされた粒子間の境界が残存する
ので、ポロシティ発生を完全には防止できないと共に、
これをそのまま、長尺の中空あるいは中実のプリフォー
ム用として適用することもできない、という問題があっ
た。
On the other hand, the above-mentioned Japanese Patent Application Laid-Open No. Sho 64-15264 discloses a method of manufacturing a composite metal material using a spray deposit method, in which a separate preheating molten metal is used before spray depositing for a dissimilar metal. A method of manufacturing a composite metal material in which a metal is allowed to flow down onto a plate-like base material to form a coating layer on the base material, and a spray flow is deposited on the coating layer for use with a different kind of metal is disclosed. The method, like the general method of manufacturing rolled clad steel, to increase the bonding strength between the dissimilar metal and the base material, between the base material and the dissimilar metal,
For example, preheating molten metal to prevent carbon diffusion (for example,
Nickel) with a coating layer (so-called foil) interposed, and the boundary between the sprayed particles remains, so that porosity cannot be completely prevented, and
There is a problem that this cannot be applied as it is to a long hollow or solid preform.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】そこで本発明は、前述の
諸問題を一挙に解消しようとして創作されたもので、そ
の要旨とするところは、チャンバーの天井側に、不活性
ガスを噴出するアトマイザーを介して、スプレイ・デポ
ジットを行うための溶融金属を入れた第1の容器を設
け、前記アトマイザーからのスプレイ流を受け、しかも
回転し、かつ、長手方向に移動する柱状長尺プリフォー
ム用コレクターを、前記チャンバーを貫通して横設し、
該コレクターの移動方向上流側で、前記チャンバー内で
支持され、かつ、前記第1の容器の溶融金属と同質の予
熱用溶融金属を入れた第2の容器を設け、該第2の容器
の巾広で、かつ、前記コレクターの軸心方向に接近して
沿わした注ぎ口から予熱用溶融金属流を薄く注湯して前
記コレクターの外周に、前記スプレイ流によるポロシテ
ィ層を溶解する金属層を形成した後、前記スプレイ流を
堆積させることにより、プリフォームのコレクター側ポ
ロシティを抑制することを特徴とするスプレイ・デポジ
ット法による長尺プリフォームの製造法にある。
SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, the present invention has been made to solve the above-mentioned problems at once, and its gist is to provide an atomizer for ejecting an inert gas to a ceiling side of a chamber. A first container containing a molten metal for performing a spray deposit, receiving a spray flow from the atomizer, and rotating and moving in the longitudinal direction, a collector for a columnar long preform. Is laid laterally through the chamber,
On the upstream side in the moving direction of the collector, a second container is provided which is supported in the chamber and contains a preheating molten metal of the same quality as the molten metal of the first container. A molten metal stream for preheating is thinly poured from a spout that is wide and close to the axial direction of the collector to form a metal layer on the outer periphery of the collector that dissolves a porosity layer due to the spray flow. After that, there is provided a method for producing a long preform by a spray deposit method, wherein the porosity of the preform on the collector side is suppressed by depositing the spray flow.

【0010】[0010]

【実施例】本発明の構成を添付図面に示す実施例装置に
より詳細に述べる。図1は本発明の実施例装置の模式
図、図2は図1のA矢視側面図であって、この実施例は
スプレイ・デポジット装置(いわゆるオスプレイ装置)
によって、鉄または非鉄金属の中空あるいは中実の長尺
のチューブ状プリフォームを製造するのに好適なもので
ある。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The construction of the present invention will be described in detail with reference to an embodiment shown in the accompanying drawings. FIG. 1 is a schematic view of an apparatus according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a side view as viewed from an arrow A in FIG.
It is suitable for producing a hollow or solid long tubular preform made of a ferrous or non-ferrous metal.

【0011】図中、1は長尺のチューブ用コレクター
(S25C製)あるいは母材であって、チャンバー2に
横方向に貫通されてチャンバー2の外側に設けたコレク
ター支持台3,3によって支持されており、5〜500
rpmで回転すると共に、図中、右から左へ徐行するよ
うになっている。
In FIG. 1, reference numeral 1 denotes a long tube collector (made of S25C) or a base material, which is supported by collector supports 3 and 3 which penetrate the chamber 2 in the lateral direction and are provided outside the chamber 2. 5 to 500
While rotating at rpm, the vehicle slowly moves from right to left in the figure.

【0012】なお、このコレクターあるいは母材1は、
中空のプリフォームを製造する時にはコレクターとな
り、中実のプリフォームを製造する時には母材となる
が、以下両者を合せてコレクターと称する。
Incidentally, this collector or base material 1
When producing a hollow preform, it becomes a collector, and when producing a solid preform, it becomes a base material. Hereinafter, both are collectively referred to as a collector.

【0013】前記チャンバー2内部において、コレクタ
ー1の移動方向の上流側には予熱用タンディシュ4が傾
動可能に設けられており、また、チャンバー2の天井側
においては、下側流にスプレイ・デポジット用のタンデ
ィシュあるいはルツボ等の容器5が設けられている。こ
の容器5の下側にはアトマイザー6が取付けられてい
る。
Inside the chamber 2, a preheating tundish 4 is provided on the upstream side in the direction of movement of the collector 1 so as to be tiltable. On the ceiling side of the chamber 2, a spray deposit for spray deposit is formed in a downward flow. A container 5 such as a tundish or a crucible is provided. An atomizer 6 is mounted below the container 5.

【0014】これらのタンディシュ4や容器5には同質
の溶融金属(例えば、SUS304)7が入っている
が、タンディシュ4に入っている溶融金属7は若干高温
に保持されている。そして、このタンディシュ4の注ぎ
口は巾広に構成されており、コレクター1の外周に薄く
注湯すると均一な厚さの金属層8が形成できるようにな
っている。この金属層8の温度は、図示しないパイロメ
ータ等の温度計で測定されて、タンディシュ4の傾倒を
調節し、注湯量を制御するようにしている。
The tundish 4 and the container 5 contain homogeneous molten metal (for example, SUS304) 7, but the molten metal 7 contained in the tundish 4 is maintained at a slightly high temperature. The pouring opening of the tundish 4 is wide so that a thin metal layer 8 can be formed around the collector 1 to form a metal layer 8 having a uniform thickness. The temperature of the metal layer 8 is measured by a thermometer such as a pyrometer (not shown), and the tilt of the tundish 4 is adjusted to control the amount of molten metal.

【0015】そして、このタンディシュ4が配置された
位置の下側には、コレクター1に隣設して補助の矯正ロ
ール9が設けられており、金属層8の一層の平滑化と金
属流の落下防止を行っている。更に、このタンディシュ
4の上流側(コレクター1の移動方向に対する)には、
必要に応じプリヒータ14を付設してもよい。
Below the position where the tundish 4 is arranged, an auxiliary straightening roll 9 is provided adjacent to the collector 1 so as to further smooth the metal layer 8 and to drop the metal flow. Prevention. Further, on the upstream side of the tundish 4 (with respect to the moving direction of the collector 1),
A preheater 14 may be provided as needed.

【0016】前記タンディシュ4の直下には、耐火物で
ライニングされた受皿12が設けてあって、コレクター
1で捕捉できなかった注湯金属を受け止めるようにして
いる。また、コレクター1で捕捉できなかったスプレイ
流10は、通常のスプレイ・デポジット装置と同様、排
気ガス用ベンチレータ13を介して、図示しない集塵器
によって回収される。
Immediately below the tundish 4, a saucer 12 lined with a refractory is provided to receive the pouring metal that could not be captured by the collector 1. Further, the spray stream 10 that cannot be captured by the collector 1 is collected by a dust collector (not shown) via an exhaust gas ventilator 13, similarly to a normal spray deposit apparatus.

【0017】次に、本実施例装置の作用を述べると、先
ず、回転するコレクター1の外周に、タンディシュ4の
巾広の注湯口から予熱用溶融金属流を薄く注湯して、そ
の全周に平滑な金属層8を成形する。この時、必要に応
じて補助の矯正ロール9によって層表面の凹凸をなくし
て、凹凸によるポロシティ層を予防する。
Next, the operation of the present embodiment will be described. First, a thin molten metal stream for preheating is poured from the wide pouring port of the tundish 4 onto the outer periphery of the rotating collector 1, and the entire circumference thereof is Then, a smooth metal layer 8 is formed. At this time, the unevenness of the layer surface is eliminated by the auxiliary straightening roll 9 if necessary, thereby preventing a porosity layer due to the unevenness.

【0018】その結果、コレクター1はその軸方向にも
均一に予熱される。この予熱されたコレクター1の箇所
をスプレイ・デポジット用の容器5の直下に移動させて
スプレイ流10を堆積させる。
As a result, the collector 1 is evenly preheated in the axial direction. The preheated collector 1 is moved to a position immediately below the spray deposit container 5 to deposit the spray stream 10.

【0019】なお、このスプレイ流10はチャンバー2
内で四散されて、タンディシュ4内にも混合するが、同
質の溶融金属であるため支障は生じない。その結果、先
に被覆した金属層8によりコレクター1は予熱されてポ
ロシティの発生が防止でき、更に、スプレイ・デポジッ
トによってポロシティ層ができても、この金属層8によ
って溶解して除去することができる。
The spray flow 10 is applied to the chamber 2
Although it is scattered inside and mixed into the tundish 4, there is no problem because it is a molten metal of the same quality. As a result, the collector 1 is preheated by the previously coated metal layer 8 to prevent the occurrence of porosity, and even if a porosity layer is formed by spray deposition, the collector 1 can be dissolved and removed by the metal layer 8. .

【0020】[0020]

【発明の効果】本発明によれば、中空あるいは中実のプ
リフォームを成形するためのコレクターあるいは母材が
チャンバーを貫通して横設されているので、長尺のプリ
フォームが形成でき、しかも、コレクターあるいは母材
の外周にタンディシュの巾広の注ぎ口から注湯された金
属層を予め形成して、コレクターあるいは母材を予熱し
ているので、金属層表面に凹凸がなく、しかも、長尺で
ありながら均一加熱となって、ポロシティの発生を防止
し、品質の良い長尺プリフォームを製造することができ
る。
According to the present invention, since a collector or a base material for forming a hollow or solid preform is laid laterally through the chamber, a long preform can be formed. Since the metal layer poured from the wide spout of the tundish is preliminarily formed on the outer periphery of the collector or the base material and the collector or the base material is preheated, there is no irregularity on the surface of the metal layer, and the length is long. Even though the length is long, uniform heating is performed to prevent generation of porosity, and a long preform of good quality can be manufactured.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】図1は本発明の実施例装置の模式図である。FIG. 1 is a schematic view of an apparatus according to an embodiment of the present invention.

【図2】図1のA矢視側面図FIG. 2 is a side view of FIG.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 コレクター、2 チャンバー、4 タンディシュ、
5 容器、6 アトマイザー、8 金属層、10 スプ
レイ流、11 プリフォーム
1 collector, 2 chamber, 4 tundish,
5 containers, 6 atomizers, 8 metal layers, 10 spray flows, 11 preforms

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 チャンバーの天井側に、不活性ガスを噴
出するアトマイザーを介して、スプレイ・デポジットを
行うための溶融金属を入れた第1の容器を設け、前記ア
トマイザーからのスプレイ流を受け、しかも回転し、か
つ、長手方向に移動する柱状長尺プリフォーム用コレク
ターを、前記チャンバーを貫通して横設し、 コレクターの移動方向上流側で、前記チャンバー内で
支持され、かつ、前記第1の容器の溶融金属と同質の
熱用溶融金属を入れた第2の容器を設け、該第2の容器
の巾広で、かつ、前記コレクターの軸心方向に接近して
沿わした注ぎ口から予熱用溶融金属流を薄く注湯して前
記コレクターの外周に、前記スプレイ流によるポロシテ
ィ層を溶解する金属層を形成した後、前記スプレイ流を
堆積させることにより、プリフォームのコレクター側ポ
ロシティを抑制することを特徴とするスプレイ・デポジ
ットによる長尺プリフォームの製造法。
1. A first container containing a molten metal for performing spray deposition is provided on an upper side of a chamber via an atomizer that ejects an inert gas, and receives a spray flow from the atomizer, And it turns,
First , a column-shaped elongate preform collector that moves in the longitudinal direction is laid laterally through the chamber, and is supported in the chamber on the upstream side in the moving direction of the collector, and is provided in the first container. A second container containing a preheated molten metal of the same quality as the molten metal is provided, and the second container is wide and close to the axial direction of the collector.
A thin stream of molten metal for preheating is poured from the spout along the porosity, and a porosity by the spray flow is spread around the collector.
A method for producing a long preform by a spray deposit method , wherein a porosity of the preform on the collector side is suppressed by forming a spray layer after forming a metal layer for dissolving a metal layer.
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