JP3565510B2 - Ｚｎ−Ｍｇ−Ａｌ合金線材のフレーム溶射方法および装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、鉄鋼の防食溶射に使用されるＺｎ−Ｍｇ−Ａｌ合金線材のような線材の溶射、とくに、その溶射のための線材の供給に関する。
【０００２】
【従来の技術】
本願出願人は、先に特願２０００−１９７８５１号において、亜鉛メッキ鋼板の補修のための溶射に適したＺｎ−Ｍｇ−Ａｌ合金と溶射に使用するＺｎ−Ｍｇ−Ａｌ合金線材を開示した。
【０００３】
この合金は、優れた耐食性を有するとともに、連続鋳造圧延設備による線材製造工程で亀裂及び破断の発生を効果的に防止することができる。
【０００４】
この合金は、その基礎となるＺｎ−Ａｌ合金が優れた耐食性を有しておりながら、時効現象にともなう硬化と硬化による機械的強度の低下から亀裂の発生を起こすこと、また、この現象は、微量のＭｇを添加することによって抑制できるという知見の下で完成したものである。すなわち、過剰のＭｇの添加は、粒界に腐食し易い析出物を形成し粒界腐食を起こし易くするとともに、機械的強度、特に、衝撃値を低下させるという問題を、Ｍｇ：０．３０〜０．７０％、Ａｌ：０．１５〜０．７０％、残部がＺｎからなる組成とすることによって解消したものである。
【０００５】
そして、さらに、このＺｎ−Ｍｇ−Ａｌ合金を溶射用の線材とするために、溶解から鋳造・圧延までを連続的に行い棒状の長尺鋳片素材を製造する第一工程と、棒状の長尺鋳片素材から引き抜き加工前までの任意の断面形状の長尺棒状素材にまで圧延加工する第二工程と、任意の断面形状の長尺棒状素材から任意の断面形状の線材に加工する引き抜き加工による切削と伸線を連続的に行う第三工程を経て製造することを開示した。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、この溶射用のＺｎ−Ｍｇ−Ａｌ合金線材は鋼板の接合部における防食性能維持のための補修用溶射材として好適なものではあっても、Ｍｇの比較的多量の添加により常温における機械的強度（衝撃値）の低下をまねき連続的な溶射に支障をきたす。すなわち、コイル状に巻かれたＺｎ−Ｍｇ−Ａｌ合金線材を溶射装置に供給するためには、この線材をある程度まっすぐ伸ばすことが必要となるが、この直線化工程においてＺｎ−Ｍｇ−Ａｌ合金線材が折損し連続溶射が不可能となる場合がある。
【０００７】
この対策として、溶射に際してＺｎ−Ｍｇ−Ａｌ合金線材をバーナーで加熱しつつ溶射に支障のない程度まで伸ばし、２ｍ程度に切断したものを溶射用の線材として使用せざるを得なかった。このため、連続溶射ができず、作業効率が極端に悪くコスト増となり、他の溶射材料に比較して耐食性には優れるものの実用化に至らなかった。
【０００８】
ガスフレーム溶射線材は、通常、内径４５０ｍｍ、外径６５０ｍｍのコイル形状に巻かれており、保管性を考慮してファイバードラム缶にコイル状に捲回して収納されている。純Ｚｎ線のように本質的に軟質のものであれば、ファイバードラム缶から線材を直線に引き出すことは可能であるが、Ｚｎ−Ｍｇ−Ａｌ合金線材のように固いものになるとファイバードラム缶をターンテーブルに乗せて線材を引き出す力により自力で回転させて、捩れがないように線材を引き出す必要がある。
【０００９】
線材のフレーム溶射装置への送給は、一般的には、溶射ガンに内蔵されたエアーモーターあるいは電動モーターにより行われる。しかしながら、係る手段によりファイバードラム缶から線材を引き出し、しかも溶射装置に一定速度で供給することは送給手段の能力から困難となり、そのため、溶射皮膜品質が確保できず、さらには、連続溶射が不可能となる。
【００１０】
本発明が解決しようとする課題は、コイル状に巻かれた硬くて高い脆性の合金線材を連続的に一定速度で溶射装置に供給できるようにすることにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明は、Ｍｇが０．３０〜０．７０％とＡｌが０．１５〜０．７０％と、残部がＺｎからなるＺｎ−Ｍｇ−Ａｌ合金線材の溶射方法であって、前記線材を３０〜８０℃に加熱、保持しながら、コイル状収納位置から線材引き出し装置により線材を引き出し、その線材の引き出し速度を、フレーム溶射装置における線材の供給速度より早くするとともに、その線材供給路上にループ状形成ルートを形成することで引出し装置ＯＮ−ＯＦＦ制御用センサーによって調整し、線材を溶射装置へ一定速度で連続供給することを特徴とする。
【００１２】
しかしながら、過度の温度上昇は、合金線材の軟化に繋がり、伸び等の塑性変形を引き起こし、溶射装置に適した線径が保持できなくなり、溶射に際しての線材の詰まり、それによるフレームの逆火等を生じ連続溶射が不可能となり、そのため、線材を３０℃〜８０℃の範囲に保持することが必要となる。そのための線材の加熱手段としては、バーナー、湯浴、抵抗線ヒーター、熱風等を用いることができる。
【００１３】
さらに、本発明を実施するためには、ファイバードラム缶から所定温度に加熱された線材を引き出す機能と、この引き出された溶射装置に一定速度で線材を供給する機能を分離させた装置を用いることができる。前者のファイバードラム缶から所定温度に加熱された線材を引き出す機能のためには、電動機を駆動源とした引き出し装置を、引き出された溶射装置に一定速度で線材を供給する機能を有する装置とは別個に設ける。この線材を引き出す機能を有する装置により、ファイバードラム缶における線材の巻きぐせを修正したのち溶射装置直前まで供給する。これによって、溶射装置が内蔵している供給機構の負荷を低減させることができ、線材の供給精度が向上し、溶射皮膜品質の均一化と連続溶射を可能とする。
【００１４】
線材を引き出す速度と、溶射装置への供給速度の調整は、引き出された線材の動きをセンサーが感知し、この感知した動きを引き出し側の装置のＯＮ−ＯＦＦ信号により、線材を供給する装置の送り出しを制御する。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を添付図に示す鋼板自動溶射装置に適用した例によって説明する。
【００１６】
図１は本発明を適用した鋼板自動溶射装置の平面図を示す。 同図において、１は自動溶射装置であって、自動溶射装置可動範囲２内に載置された鋼板Ｓの長さ方向に走行する。３はフレーム溶射装置であって、本発明の線材供給装置１０を設置した自動溶射装置１に搭載されており、鋼板の上を横行（巾方向）に一定速度で移動し、鋼板位置から外れた点で、走行方向（長さ方向）に決められた量だけピッチ送り後、逆方向に横行し、図に示す溶射ガン移動軌跡Ｘに示すような動きにより、鋼板全面にＺｎ−Ｍｇ−Ａｌ溶射皮膜を形成する。
【００１７】
図２は、図１に示す自動溶射装置１に搭載された本発明の線材供給装置１０の全体構造を示す。同図において、Ｚｎ−Ｍｇ−Ａｌ線材Ｗは、ターンテーブル４上に載置されたファイバードラム缶５内にコイル状に捲回されて収納されている。そして、ファイバードラム缶５内のＺｎ−Ｍｇ−Ａｌ線材Ｗは、線材引き出し装置６により固定蓋７に取り付けられた線材引き出しガイド８を通してファイバードラム缶５から上方にスムーズに引き出される。
【００１８】
固定蓋７には、温度コントローラー９を介して熱風発生装置１１と温度を測定するための熱電対１２からなる加熱装置が取り付けられている。これによって、ファイバードラム缶５の内部温度を５０±５℃に設定し、ファイバードラム缶５内のＺｎ−Ｍｇ−Ａｌ線材の温度は、ほぼ５０℃に加熱維持されることによって線材の脆性は改善される。そして、ターンテーブル４の回転により、線材の捩じれを防止しつつＺｎ−Ｍｇ−Ａｌ線材は線材引き出し装置６によりスムーズに上部に引き出される。１３は、加熱状態にある線材Ｗの線材出口７１の上部に取り付けられたレベラーであって、ファイバードドラム缶５内にコイル状に捲かれた線材Ｗの巻ぐせを改善して直線化する。
【００１９】
この線材供給装置１０は、ファイバードラム缶５からの線材の引き出し速度と、フレーム溶射装置３への線材供給速度を調整する機能を有する。この機能は、線材引き出し装置６に続いて設けられた引き出し装置ＯＮ−ＯＦＦ制御用センサ１５とループ状形成ルート１６の端部に設けられた溶射装置への伸縮自在な線材ガイド用チューブ１７と、フレーム溶射装置３に設けられた定速度線材供給装置３１をＺｎ−Ｍｇ−Ａｌ合金溶射皮膜形成に最適な条件に調整することによって達成される。
【００２０】
以下に、上記構成からなる線材供給装置１０の線材供給速度の調整方法についてその調整部分を拡大して示す図３によって説明する。
【００２１】
図２に示す引き出し装置のＯＮ−ＯＦＦ制御用センサ１５は、図３に示すように、ＯＦＦ信号位置に設けられた近接センサー１５１と、ＯＮ信号位置に設けられた近接センサー１５２からなり、その内側には、線材ガイド用チューブ１７と、それをガイドするためのスライドガイド１５４を有する。さらに、１７１と１７２は、それぞれ、図２に示す溶射装置への線材ガイド用チューブ１７の上下の固定位置を示す。
【００２２】
線材引き出し装置６による線材Ｗの引き出し速度は、フレーム溶射装置３における線材Ｗの供給速度より早く設定する。その速度差は任意で良いが、あまりにも速度差が大きいと線材引き出し装置６による線材の引き出し速度を調整するＯＮ−ＯＦＦの頻度が多くなり、電動機の負荷に悪影響を与える。
【００２３】
引き出し装置６による線材Ｗの引き出し速度の方がフレーム溶射装置３における線材の供給速度より早いため、スライドガイド１５４にベヤリング１５５を介してその末端部１７０が取り付けられた線材ガイド用チューブ１７が線材Ｗに押し上げられて、スライドガイド１５４に沿って上昇する。このスライドガイド１５４から最初のチューブ固定位置１７１まではフリーな状態となっており、そこに線材Ｗのループ１６を形成する。
チューブ１７は、図のようにフレーム溶射装置３の上部位置１７１で固定されており、チューブ１７とともに押し上げられたスライドガイド１５４上のベヤリング１５５がＯＦＦ信号位置を感知する近接センサー１５１の箇所まで移動しこの信号により線材引き出し装置６の作動が停止する。
【００２４】
フレーム溶射装置３に内蔵された定速度線材供給装置３１は、一定速度で連続的に線材Ｗを供給しているので線材き出し装置６が停止の状態では、逆に線材が線材ガイド用チューブ１７を押し下げる方向に作用する。ループ１６の上部Ｒ部を境に溶射装置側はチューブ１７が固定されているため、近接センサーを備えたスライドガイド１５４側のチューブ１７端の末端部１７０が下がりスライドガイド上のベアリング１５５がＯＮ信号位置を感知する近接センサー１５２の位置まで下がり、この信号により線材引き出し装置６が再び稼動を始める。この引き出し装置６による線材の引き出し状態の調整により、引き出し側とフレーム溶射装置３に供給される線材Ｗの速度が調整される。
【００２５】
【発明の効果】
本発明によって、全体的にスムーズで高精度にフレーム溶射装置への線材供給を達成し、高効率の連続溶射を達成することが可能となる。
【００２６】
また、本発明により常温で脆弱なＺｎ−Ｍｇ−Ａｌ合金線材が連続的に溶射可能となり、耐食性に優れた高品質な溶射被覆鋼材及び鋼構造物を経済的に供給することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を鋼板表面への溶射に適用した実施例を示す平面図である。
【図２】線材供給装置の構成を説明する図である。
【図３】線材供給装置における速度調整機構を説明する図である。
【符号の説明】
１ 自動溶射装置 ２ 自動溶射装置可動範囲
３ フレーム溶射装置
３１ 定速度線材供給装置
４ ターンテーブル ５ ファイバードラム缶
６ 線材引き出し装置 ７ 固定蓋 ８ ガイド
９ 温度コントローラー １０ 線材供給装置
１１ 熱風発生装置 １２ 熱電対 １３ レベラ
１５ 引き出し装置ＯＮ−ＯＦＦ制御用センサ
１５１，１５２ 近接センサー
１５４ スライドガイド １５５ ベアリング
１６ ループ形成ルート
１７ 溶射装置への線材ガイド用チューブ
１７１、１７２ 線材ガイド用チューブの上下の固定位置
Ｗ 線材 Ｘ 溶射ガン移動軌跡

Claims (2)

1. Ｍｇが０．３０〜０．７０％とＡｌが０．１５〜０．７０％と、残部がＺｎからなるＺｎ−Ｍｇ−Ａｌ合金線材の溶射方法であって、
   前記線材を３０〜８０℃に加熱、保持しながら、コイル状収納位置から線材引き出し装置により線材を引き出し、
   その線材の引き出し速度を、フレーム溶射装置における線材の供給速度より早くするとともに、その線材供給路上にループ状形成ルートを形成することで引出し装置ＯＮ−ＯＦＦ制御用センサーによって調整し、線材を溶射装置へ一定速度で連続供給するＺｎ−Ｍｇ−Ａｌ合金線材のフレーム溶射方法。
2. 線材をコイル状に捲回して収納しているファイバードラム缶をターンテーブル上に載置し、前記ファイバードラム缶の天辺の固定蓋に取り付けられた引き出しガイドを通して引き出し装置から引き出される線材供給装置を設けたＭｇが０．３０〜０．７０％とＡｌが０．１５〜０．７０％と、残部がＺｎからなるＺｎ−Ｍｇ−Ａｌ合金線材のフレーム溶射装置であって、
   前記ファイバードラム缶内にコイル状に捲回された合金線材を３０〜８０℃に加熱保持する加熱装置と、その上部に配置した線材引き出し装置に続いて設けられたループ状形成ルートの端部に設けられた溶射装置への伸縮自在な線材ガイド用チューブをガイドするためのスライドガイドと、引き出し装置ＯＮ−ＯＦＦ制御用センサーとを有する線材供給装置と、引き出された線材を溶射装置に一定速度で供給する定速度線材供給装置とに分離したＺｎ−Ｍｇ−Ａｌ合金線材の溶射装置。

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