JP4119522B2

JP4119522B2 - Winding method of rapidly solidified foil for frustum ring joint material

Info

Publication number: JP4119522B2
Application number: JP11974098A
Authority: JP
Inventors: 有一佐藤; 茂克尾崎
Original assignee: Nippon Steel Corp
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 1998-04-28
Filing date: 1998-04-28
Publication date: 2008-07-16
Anticipated expiration: 2018-04-28
Also published as: JPH11314141A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、鋼管等の管同士を接合する際、接合面に挿入される円錐台リング接合材用急冷凝固箔を製造する際の該急冷凝固箔の巻取り方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
鋼管等の管同士の接合手段として、図７に示すような方法がある。すなわち、接合しようとする管１２および管１３の端面を加工し、一方の管１２には凹テーパ１４を、他方の管１３には凸テーパ１５を形成し、両テーパ１４，１５の間に円錐台リング接合材１１を挿入して管１２と管１３を接合させ、加熱して接合する方法である。この方法は、ＭＩＧ溶接やＴＩＧ溶接に比べて安価かつ簡易な方法であり、油井鋼管の現地施工等に採用されている。
【０００３】
円錐台リング接合材１１は、接合対象材中への拡散成分を有する合金の急冷凝固箔からなる。従来の円錐台リング接合材は、シート状の箔材から切り出して製造されるため、切り捨て部分が多く発生し、製造歩留が低いとともに、切り出し作業に時間がかかるという問題があった。
【０００４】
この問題の対策として本発明者らは、特開平５−１２３８９０号公報により、図６に示すような方法を提案している。すなわち、冷却ロール６の表面をテーパ状に形成し、該テーパ面５とほぼ平行になるようにスリット９を配置させたるつぼ１０を冷却ロールテーパ面５に接近させ、回転軸７により高速回転させた冷却ロール６のテーパ面５に、るつぼ１０内の溶融金属８を噴出して急冷凝固箔４を製造する方法である。この方法により得られる帯状の急冷凝固箔を所定の長さに切断し、切断部を突き合わせることで円錐台リング接合材を製造することができ、製造歩留および作業性が著しく向上する。
【０００５】
さらに、本発明者らは、特開平１０−５８５９号公報において、上記方法で製造される急冷凝固箔の巻取り方法を提案した。この方法は図５に示すように、テーパ面５を有する冷却ロール６と同じ形状の（つまり、同じ径およびテーパ角を有する）巻取ロール１を用い、巻取ロール１のテーパ面２と冷却ロール６のテーパ面５が平行で、巻取ロール１と冷却ロール６の回転軸３，７が同一平面内となり、かつ両テーパ２，５の短径側同士あるいは長径側同士が対向する位置関係に配置し、巻取ロール１を冷却ロール６に接近させて巻取りを開始し、少なくとも一周巻取り後は、両テーパ２，５が平行を維持した状態で両テーパ面２，５の間隔を拡大させ、かつ巻取ロールの短径側が冷却ロール６の長径側に近づく方向に巻取ロール１を移動させて、急冷凝固箔４を巻取る方法である。
【０００６】
また、本発明でいう円錐台リング状接合材には、例えば図４に示すような管１２，１３の開先が垂直な面の水平な形状の接合材１１も含まれるが、このような水平リング接合材用急冷凝固箔の製造方法としては、図３に示すような方法がある。つまり、冷却ロール６の側面（水平なテーパ面５）に、このテーパ面５とほぼ平行になるようにスリット９を配置させたるつぼ１０を冷却ロール６のテーパ面５とに接近させ、回転軸７により高速回転させた冷却ロール６のテーパ面５に、るつぼ１０内の溶融合金８を噴出させて急冷凝固箔４を製造する方法である。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、本発明者らが提案した円錐台リング状接合材用急冷凝固箔製造用の巻取り方法には改善すべき点が存在していた。つまり、この巻取り方法では、用いる巻取ロールの径を冷却ロールの径に合わせなければならないから、冷却ロールの径が大きくなると、大きな径の巻取ロールに必要となり、大規模な巻取装置を必要とすることになる。実際の接合に用いる円錐台リング状接合材の量はそれほどでもないのに、大規模な巻取り装置とするのは、製造設備建設の費用が嵩んだり、巻取り作業が煩雑なるので好ましくない。
【０００８】
一方、本発明者らが提案した巻取り方法は、図３に示すような水平リング状接合材用急冷凝固箔製造のための巻取り方法には適用できず、水平リング状接合材用急冷凝固箔製造のための巻取り方法の開発が望まれていた。
【０００９】
本発明の目的は、図３に示すような水平リング状接合材用急冷凝固箔の製造プロセスにおいて、該急冷凝固箔をオンラインで巻取ることを可能とする巻取り方法、さらにはいかなる径およびテーパ角の円錐台リング状接合材の場合でも、小型の巻取装置で該接合材用急冷凝固箔の巻取りを可能とする巻取り方法を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明は、以下の構成を要旨とする。すなわち、
テーパ付き冷却ロールのテーパ面に溶融合金を噴出して製造される急冷凝固箔を、テーパ付き巻取ロールを用いて巻取る方法において、下記の（１）式を満足する中心径およびテーパ角を有する巻取ロールを用いて巻取ることを特徴とする円錐台リング状接合材用急冷凝固箔の巻取り方法である。
φ_１／ｓｉｎθ_１＝φ_２／ｓｉｎθ_２ …（１）
ここで、θ_１＝巻取ロールテーパ角
θ_２＝冷却ロールテーパ角
φ_１＝巻取ロール中心径
φ_２＝鋳造中心位置での冷却ロール径
但し、θ _１ ≠θ _２かつφ _１ ≠φ _２である。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の方法を詳細に説明する。
本発明は、例えば径が３００mm以下の巻取ロールからなる小型の巻取装置を用いて、いかなる径およびテーパ角を有する円錐台リング状接合材用急冷凝固箔の場合でも、該急冷凝固箔の巻取りを可能とする方法である。
【００１２】
図１を用いて具体的に説明する。図１は、水平リング状接合材用急冷凝固箔の製造およびオンライン巻取りを行っているところを模式的に示している。つまり、本発明はテーパ角θ_１で中心径φ _１の巻取ロール１を用いることにより、θ_２が９０°である冷却ロール６を用い製造する水平リング状接合材を巻き取る方法である。但し、これを実現するには、用いる巻取ロール１のテーパ角θ_１と中心径φ_１は、前述の（１）式を満足しなければならない。ここで、（１）式中、θ_２は冷却ロールテーパ角（図１の場合９０°）であり、φ_２は鋳造時の幅方向中心位置での冷却ロール径（図１中に図示）である。
【００１３】
なお、図１において、急冷凝固箔４の製造について簡単に説明すると、該急冷凝固箔４は回転軸７により高速回転している冷却ロール６のテーパ面５上に、るつぼ１０に保持した溶融合金８をるつぼ１０の下部に設けたスリット９を介して噴出し、冷却ロール６上で鋳造して得る。
【００１４】
該急冷凝固箔の巻取りは、巻取ロール１のテーパ面２を冷却ロール６に接近させて、巻取ロール１を回転軸３により冷却ロール６の表面速度並みの速さで高速回転させ、該急冷凝固箔４の先端を巻取ロール１のテーパ面２で捕捉させて開始し、その後継続して巻き取る。巻取り開始後、少なくとも一周巻取後は両テーパ面２，５が平行を維持した状態で、両テーパ面２，５の間隔が拡大する方向（図１に示すｙ方向）、および巻取ロール１の短径側が冷却ロール６のテーパ面５から遠ざかる方向（図１に示すｘ方向）に巻取ロール１を移動させる。これは、巻取りの進行に伴い巻取ロール１のテーパ面２上に積層される急冷凝固箔４の積層厚が、増加することから生じる冷却ロールとの接触の恐れ、および、該箔４は幅方向に湾曲しているので、短径側にずれていくことにより生じるしわや破損の恐れを防止するためである。なお、巻取ロールの移動の要領に関しては実施例にて具体的に説明する。
【００１５】
さらに、本発明について図２を用いて説明する。図２は、テーパ角がθ₂、鋳造中心位置での径がφ₂からなる冷却ロール６を用いて、テーパ角θ₂からなる円錐台リング状接合材用の急冷凝固箔４を製造する際に、本発明の方法を採用して該箔４の巻取りをオンラインで行っている様子を模式的に示している。
【００１６】
ここで、用いる巻取ロールのテーパ角はθ₁、中心径はφ₁であり、これらθ₁およびφ₁を、冷却ロールのテーパ角θ₂および径φ₂との間に、（１）式が満足するように設定する。こうすることにより、冷却ロール径が大きくなっても、小さい径の巻取ロールで該急冷凝固箔４の巻取りが可能となる、なお、該急冷凝固箔４は、冷却ロール回転軸７により高速回転している冷却ロール６のテーパ面５上に、るつぼ１０に保持した溶融合金８をるつぼ１０の下部に設けたスリット（図２には示していない）を介して噴出し、冷却ロール６上で鋳造して製造する。製造された該急冷凝固箔４は、回転軸３で高速回転する巻取ロール１のテーパ面２で捕捉され巻取られる。
【００１７】
該急冷凝固箔４の巻取りは、巻取ロール１を冷却ロール６に接近させて開始するが、少なくとも一周巻取り後は、両テーパ２，５が平行を維持した状態で両テーパ２，５の間隔ｄが拡大する方向（ｙ方向）、および巻取ロール１の短径側が冷却ロール６の長径側に近づく方向（ｘ方向）に巻取ロール１を移動させる。これは、巻取りの進行に伴い巻取ロール１のテーパ面２上に積層される急冷凝固箔４の積層厚が、増加することから生じる冷却ロールとの接触の恐れ、および、該箔４は幅方向に湾曲しているので、短径側にずれていくことにより生じるしわや破損の恐れを防止するためである。なお、巻取ロールの移動の要領に関しては実施例にて具体的に説明する。
【００１８】
なお、図１，２において共通して言えることであるが、本発明において、巻取り開始時、急冷凝固箔４の先端を巻取ロール１に捕捉させるには、該箔４が磁性を有する場合は、テーパ面２に永久磁石あるいは電磁石を埋め込んでおく等の磁気的捕捉手段を採用することができる。また、該箔４が非磁性の場合は、テーパ面２に粘着性の物質を付着させる等の捕捉手段を採用することができる。
【００１９】
本発明において、巻取ロール１のテーパ角θ₁および中心径φ₁を決定する際に用いる（１）式の意味について図８を用いて説明する。図８には２つの円錐台リングＡ・Ｂと水平リングＣを同一中心線上に重ねて示す、それぞれのリングのテーパ角を図中に示すように、θ_a，θ_b，θ_cとし、それぞれのリングの中心位置での径を、φ_a，φ_b，φ_cとする（半径がそれぞれ、φ_a／２，φ_b／２，φ_c／２となる）。また、それぞれのリングののりの長さをそれぞれ、Ｌ_a，Ｌ_b，Ｌ_cとする。
【００２０】
ここで、Ｌ_a，Ｌ_b，Ｌ_cを等しいと仮定すると、円錐台リングＢを下方へ降ろした場合、θ_bがθ_aになったとき、円錐台リングＢは円錐台リングＡとなる。また、水平リングＣを下方へ降ろした場合、θ_cがθ_aになったとき、水平リングＣは円錐台リングＡとなる。
【００２１】
すなわち、本発明により用いる巻取ロールを円錐台リングＡとみなし、円錐台リング状接合材を円錐台リングＢおよび水平リングＣとみなすと、Ｌ_a，Ｌ_b，Ｌ_cを等しくなるように設計すれば、円錐台リングＡの形状の巻取ロールを用いれば、円錐台リングＢおよび水平リングＣの形状の円錐台リング状および水平リング状接合材用急冷凝固箔を巻き取ることができる。
【００２２】
よって、図８に示すＬ_a，Ｌ_b，Ｌ_cが等しくなるような関係式を満足すればよいことになる。
すなわち、図８に示すように、

となり、さらに、φ_a，θ_aをそれぞれ巻取ロールの中心経φ₁、テーパ角θ₁とし、φ_b，φ_cを冷却ロールの中心径φ₂，θ_b，θ_cを冷却ロールのテーパ角θ₂として表すと、
（φ₁／２）／ｓｉｎθ₁＝（φ₂／２）／ｓｉｎθ₂
すなわち、φ₁／ｓｉｎθ₁＝φ₂／ｓｉｎθ₂
となり、（１）式が導かれる。
【００２３】
なお、本発明により急冷凝固箔を巻取る際、少なくとも一周巻取り後巻取ロールをｘ方向およびｙ方向に移動する必要がある旨先に述べたが、これは巻取りが進行するにつれ図８に示すように急冷凝固箔をのりの長さを一定になるように巻取らないとしわや破損が生じるためである。
以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。
【００２４】
【実施例１】
図４に示すような９０°開先を有する鋼管同士（鋼管サイズ：外径３６０mm、内径３４０mm、肉厚１０mm）を接合するための水平リング状接合材を得るために、図１に示すような装置で急冷凝固箔の鋳造および巻取実験を行った。用いた冷却ロールは、径４００mm、幅３５mmの銅製のもので、鋳造は必要な水平リング状接合材のサイズに合わせて、冷却ロールの中心から半径１７５mmの位置を中心として行った。急冷凝固箔の巻取りには、（１）式を満足するような小型サイズの巻取ロールを用いた。すなわち、中心径、テーパ角がそれぞれ、２４８mm、４５°で厚さが５０mmの巻取ロールを用いた。なお、巻取ロールのテーパ面２には永久磁石（Ｓｍ−Ｃｏ合金）を埋め込み、磁力で急冷凝固箔（強磁性を有する）の先端を捕捉する方式を採用した。
【００２５】
鋳造は以下のように行った。すなわち、冷却ロール６を１４００rpm （平均表面速度でおよそ２６ｍ／ｓ）の速さで高速回転させ、るつぼ１０からＦｅ−９wt％Ｓｉ−１．５wt％Ｂからなる組成の溶融合金８を、噴出圧０．２kg／cm^２で、スリット９（スリットサイズ：０．６mm×１１mm）からテーパ面５へ噴出した。噴出時の溶融合金の温度は１３００℃とし、スリット９と冷却ロール６のテーパ面５とのギャップは０．２mmとした。
【００２６】
巻取条件は、鋳造開始時の回転数を１９５０rpm とし、巻取り開始から０．５秒後以降は巻取張力が５kgf の一定値となるように制御した。また、巻取り開始後０．５秒後から、巻取ロールをｘ方向に３４mm／分で移動させ、さらに２秒後からはｙ方向に２０mm／秒で移動させた。
【００２７】
結果として、幅は１８mm、厚さはおよそ２０μｍの急冷凝固箔４を整然と積層して巻取ることができた積層厚さは約２０mmで、巻取り量は約１kgであった。この急冷凝固箔４を、鋼管の９０°開先の周長に合わせて１周長さ分を切り出したところ、目標の水平リング状接合材となり、この鋼管接合用として長さ、幅、傾きのすべての寸法が一致した。
【００２８】
この結果から、水平リング状接合材用急冷凝固箔でも、（１）式を満足するように設計した巻取ロールを用いれば、良好に巻取ることができることを確認できた。
【００２９】
【実施例２】
図７に示すような４５°開先を有する鋼管同士（鋼管サイズ：外径４００mm、内径３８０mm、肉厚１０mm）を接合するための円錐台リング状接合材を得るために、図２に示すような装置で急冷凝固箔の鋳造および巻取実験を行った。用いた冷却ロールは、必要な円錐台リング状接合材のサイズに合わせて、中心径が３９０mm、テーパ角が４５°で、厚さは３５mmであった。急冷凝固箔の巻取りには、（１）式を満足するような小型サイズの巻取ロールを用いた。つまり、中心径、テーパ角がそれぞれ、２３２mm、２５°で、厚さが５０mmの巻取ロールを用いた。なお、巻取ロールのテーパ面２には永久磁石（Ｓｍ−Ｃｏ合金）を埋め込み、磁力で急冷凝固箔（強磁性を有する）の先端を捕捉する方式を採用した。
【００３０】
鋳造は以下のように行った。すなわち、冷却ロール６を１２００rpm （平均表面速度２４．５ｍ／ｓ）の速さで高速回転させ、るつぼ１０から、Ｆｅ−９wt％Ｓｉ−１．５wt％Ｂからなる組成の溶融合金８を、噴出圧０．２kg／cm²で、スリット９（スリットサイズ：０．６mm×１８mm）からテーパ面５に噴出した。噴出時の溶融合金の温度は１３００℃とし、スリット９と冷却ロール６のテーパ面５とのギャップは０．２mmとした。
【００３１】
巻取条件は、鋳造開始時の回転数を２０００rpm とし、巻取り開始から０．５秒後以降は巻取張力が５kgf の一定値となるように制御した。また、巻取り開始後０．５秒後から、巻取ロールをｘ方向に３４mm／分で移動させ、さらに２秒後からはｙ方向に２０mm／秒で移動させた。
【００３２】
結果として、幅は１８mm、厚さはおよそ２０μｍの急冷凝固箔４を整然と積層して巻取ることができた積層厚さは約１４mmで、巻取り量は約１kgであった。この急冷凝固箔４を、鋼管の４５°開先の周長に合わせて１周長さ分を切り出したところ、目標の円錐台リング状接合材となり、この鋼管接合用として長さ、幅、傾きのすべての寸法が一致した。
【００３３】
この結果から、冷却ロールにより小型の巻取ロールでも、（１）式を満足するように設計した巻取ロールを用いれば、比較的大型の円錐台リング状接合材用急冷凝固箔でも良好に巻取ることができることを確認できた。
【００３４】
【発明の効果】
本発明によれば、鋼管等の管同士を接合する際、接合面に挿入される水平リング状さらには大型の円錐台リング状の接合材用急冷凝固箔でも、小型の巻取装置で、良好に巻取ることが可能となり、該急冷凝固箔製造時の設備建設費用の削減と、作業性および歩留の向上を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一例を示す模式図である。
【図２】本発明の他の一例を示す模式図である。
【図３】水平リング状接合箔用急冷凝固箔の製造の様子を示す模式図である。
【図４】水平リング状接合箔を用いて管を接合する様子を示す模式図である。
【図５】円錐台リング状接合箔用急冷凝固箔の従来巻取方法を示す模式図である。
【図６】円錐台リング状接合箔用急冷凝固箔の製造方法を示す模式図である。
【図７】円錐台リング状接合箔を用いて管を接合する様子を示す模式図である。
【図８】本発明における（１）式の意味を説明する模式図である。
【符号の説明】
１：巻取ロール
２：巻取ロールテーパ角
３：巻取ロール回転軸
４：急冷凝固箔
５：冷却ロールテーパ角
６：冷却ロール
７：冷却ロール回転軸
８：溶融合金
９：スリット
１０：るつぼ
１１：円錐台リング状接合材
１２，１３：管
１４：凹テーパ管
１５：凸テーパ[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a method for winding a rapidly solidified foil when manufacturing a rapidly solidified foil for a truncated cone ring bonding material to be inserted into a joining surface when joining pipes such as steel pipes.
[0002]
[Prior art]
As a means for joining pipes such as steel pipes, there is a method as shown in FIG. That is, the end surfaces of the pipe 12 and the pipe 13 to be joined are machined, a concave taper 14 is formed on one pipe 12, and a convex taper 15 is formed on the other pipe 13. This is a method in which the base ring bonding material 11 is inserted to join the pipe 12 and the pipe 13 and to join by heating. This method is cheaper and simpler than MIG welding or TIG welding, and has been adopted for on-site construction of oil well steel pipes.
[0003]
The frustoconical ring bonding material 11 is made of a rapidly solidified foil made of an alloy having a diffusion component into the material to be bonded. Since the conventional frustoconical ring bonding material is manufactured by cutting out from a sheet-like foil material, there are problems that many cut-off portions are generated, the manufacturing yield is low, and the cutting operation takes time.
[0004]
As a countermeasure against this problem, the present inventors have proposed a method as shown in FIG. 6 according to Japanese Patent Laid-Open No. 5-123890. That is, the surface of the cooling roll 6 is formed in a taper shape, and the crucible 10 in which the slit 9 is arranged so as to be substantially parallel to the tapered surface 5 is brought close to the cooling roll taper surface 5 and rotated at a high speed by the rotating shaft 7. In this method, the rapidly solidified foil 4 is produced by ejecting the molten metal 8 in the crucible 10 onto the tapered surface 5 of the cooling roll 6. By cutting the strip-like rapidly solidified foil obtained by this method into a predetermined length and butting the cut portions, a truncated cone ring bonding material can be manufactured, and the manufacturing yield and workability are significantly improved.
[0005]
Furthermore, the present inventors have proposed a method for winding a rapidly solidified foil manufactured by the above method in Japanese Patent Application Laid-Open No. 10-5859. As shown in FIG. 5, this method uses a winding roll 1 having the same shape as the cooling roll 6 having the tapered surface 5 (that is, having the same diameter and taper angle), and the tapered surface 2 of the winding roll 1 and the cooling roll 1 are cooled. Positional relationship in which the taper surface 5 of the roll 6 is parallel, the

rotary shafts

3 and 7 of the winding roll 1 and the cooling roll 6 are in the same plane, and the short diameter sides or the long diameter sides of both the

tapers

2 and 5 face each other. The winding roll 1 is moved close to the cooling roll 6 and winding is started. After winding at least one turn, the distance between the

taper surfaces

2 and 5 is kept in a state where the

tapers

2 and 5 are maintained in parallel. In this method, the winding roll 1 is moved in a direction in which the short diameter side of the winding roll approaches the long diameter side of the cooling roll 6 to wind the rapidly solidified foil 4.
[0006]
In addition, the frustoconical ring-shaped bonding material referred to in the present invention includes a horizontal-shaped bonding material 11 having a vertical surface of the

pipes

12 and 13 as shown in FIG. 4, for example. As a method for producing a rapidly solidified foil for a ring bonding material, there is a method as shown in FIG. That is, the crucible 10 in which the slit 9 is arranged on the side surface (horizontal taper surface 5) of the cooling roll 6 so as to be substantially parallel to the taper surface 5 is brought close to the taper surface 5 of the cooling roll 6 to rotate the rotating shaft. 7 is a method of manufacturing the rapidly solidified foil 4 by ejecting the molten alloy 8 in the crucible 10 onto the tapered surface 5 of the cooling roll 6 rotated at a high speed by 7.
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
However, there has been a point to be improved in the winding method for producing a rapidly solidified foil for a frustoconical ring-shaped bonding material proposed by the present inventors. In other words, in this winding method, the diameter of the winding roll to be used must be matched to the diameter of the cooling roll. Therefore, when the diameter of the cooling roll increases, it is necessary for a winding roll having a large diameter, and a large-scale winding device is required. Will be required. Although the amount of the frustoconical ring-shaped bonding material used for actual bonding is not so large, it is not preferable to use a large-scale winding device because the cost of manufacturing equipment construction increases and the winding operation becomes complicated. .
[0008]
On the other hand, the winding method proposed by the present inventors is not applicable to the winding method for manufacturing the rapidly solidified foil for horizontal ring-shaped bonding material as shown in FIG. Development of a winding method for foil production has been desired.
[0009]
An object of the present invention is to provide a winding method that enables the rapidly solidified foil to be wound online in a manufacturing process of a rapidly solidified foil for a horizontal ring-shaped bonding material as shown in FIG. 3, and any diameter and taper. An object of the present invention is to provide a winding method that enables winding of a rapidly solidified foil for a bonding material with a small winding device even in the case of an angular frustoconical ring-shaped bonding material.
[0010]
[Means for Solving the Problems]
The gist of the present invention is as follows. That is,
In a method of winding a rapidly solidified foil manufactured by jetting a molten alloy onto a tapered surface of a tapered cooling roll using a tapered winding roll, a center diameter and a taper angle satisfying the following formula (1) are set. A method for winding a rapidly solidified foil for a truncated conical ring-shaped bonding material, wherein the winding roll is wound using a winding roll.
φ ₁ / sin θ ₁ = φ ₂ / sin θ ₂ (1)
Where θ ₁ = winding roll taper angle
θ ₂ = cooling roll taper angle
φ ₁ = winding roll center diameter
φ ₂ = Cooling roll diameter at the center of casting
However, θ ₁ ≠ θ ₂ and φ ₁ ≠ φ ₂ .
[0011]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
The method of the present invention will be described in detail below.
The present invention uses, for example, a small winding device composed of a winding roll having a diameter of 300 mm or less, and the rapidly solidified foil for a frustoconical ring-shaped bonding material having any diameter and taper angle. This is a method that enables winding.
[0012]
This will be specifically described with reference to FIG. FIG. 1 schematically shows the production and online winding of a rapidly solidified foil for a horizontal ring-shaped bonding material. In other words, the present invention is a method of winding a horizontal ring-shaped bonding material manufactured using a cooling roll 6 having a taper angle θ ₁ and a center diameter φ ₁ of θ ₁ and a θ ₂ of 90 °. However, in order to realize this, the taper angle θ ₁ and the center diameter φ ₁ of the winding roll 1 to be used must satisfy the above-described formula (1). Here, in the formula (1), θ ₂ is the cooling roll taper angle (90 ° in the case of FIG. 1), and φ ₂ is the cooling roll diameter (shown in FIG. 1) at the center position in the width direction during casting. is there.
[0013]
In FIG. 1, the production of the rapidly solidified foil 4 will be briefly described. The rapidly solidified foil 4 is a molten alloy held in a crucible 10 on a tapered surface 5 of a cooling roll 6 rotating at a high speed by a rotating shaft 7. 8 is ejected through a slit 9 provided in the lower part of the crucible 10 and cast on the cooling roll 6.
[0014]
For winding the rapidly solidified foil, the taper surface 2 of the winding roll 1 is brought close to the cooling roll 6, and the winding roll 1 is rotated at a high speed at the same speed as the surface speed of the cooling roll 6 by the rotating shaft 3. The tip of the rapidly solidified foil 4 is captured by the taper surface 2 of the take-up roll 1 and then wound up continuously. A direction (y direction shown in FIG. 1) in which the distance between the

tapered surfaces

2 and 5 is increased in a state in which both the

tapered surfaces

2 and 5 remain parallel after at least one turn after winding is started, and a winding roll The winding roll 1 is moved in a direction (x direction shown in FIG. 1) in which the minor axis side of 1 moves away from the tapered surface 5 of the cooling roll 6. This is because the laminated thickness of the rapidly solidified foil 4 laminated on the taper surface 2 of the winding roll 1 as the winding progresses may cause contact with the cooling roll, and the foil 4 This is because it is curved in the width direction, so as to prevent wrinkles and breakage caused by shifting to the short diameter side. In addition, about the point of movement of a winding roll, it demonstrates concretely in an Example.
[0015]
Further, the present invention will be described with reference to FIG. 2, ₂ taper angle theta, using a cooling roll 6 diameter of the casting center position consists of phi _2, when manufacturing the frustoconical rapid solidification foil 4 of ring-like bonding material made of a taper angle theta ₂ Fig. 6 schematically shows a state in which the foil 4 is wound up online by employing the method of the present invention.
[0016]
Here, the taper angle of the take-up roll used is θ ₁ and the center diameter is φ ₁ , and these θ ₁ and φ ₁ are expressed by the formula (1) between the taper angle θ ₂ and the diameter φ ₂ of the cooling roll. Is set to satisfy. By doing so, even when the diameter of the cooling roll is increased, the rapidly solidified foil 4 can be wound with a winding roll having a small diameter. On the taper surface 5 of the rotating cooling roll 6, the molten alloy 8 held in the crucible 10 is ejected through a slit (not shown in FIG. 2) provided in the lower part of the crucible 10, Cast and manufacture with. The manufactured rapidly solidified foil 4 is captured and wound by the taper surface 2 of the winding roll 1 that rotates at a high speed around the rotating shaft 3.
[0017]
Winding of the rapidly solidified foil 4 is started by bringing the winding roll 1 close to the cooling roll 6, but at least after one round winding, the both

tapers

2, 5 are maintained in a state where the both

tapers

2, 5 remain parallel. The winding roll 1 is moved in the direction in which the distance d increases (y direction) and in the direction in which the short diameter side of the winding roll 1 approaches the long diameter side of the cooling roll 6 (x direction). This is because the laminated thickness of the rapidly solidified foil 4 laminated on the taper surface 2 of the winding roll 1 as the winding progresses may cause contact with the cooling roll, and the foil 4 This is because it is curved in the width direction, so as to prevent wrinkles and breakage caused by shifting to the short diameter side. In addition, about the point of movement of a winding roll, it demonstrates concretely in an Example.
[0018]
In addition, as can be said commonly in FIGS. 1 and 2, in the present invention, when the winding roll 1 captures the tip of the rapidly solidified foil 4 at the start of winding, the foil 4 has magnetism. Can adopt a magnetic capturing means such as embedding a permanent magnet or an electromagnet in the tapered surface 2. Further, when the foil 4 is non-magnetic, it is possible to adopt a capturing means such as attaching an adhesive substance to the tapered surface 2.
[0019]
In the present invention, the meaning of the equation (1) used when determining the taper angle θ ₁ and the center diameter φ ₁ of the winding roll 1 will be described with reference to FIG. FIG. 8 shows two frustoconical rings A and B and a horizontal ring C superimposed on the same center line. The taper angles of the respective rings are θ _a , θ _b , θ _c as shown in the figure, The diameters at the center positions of the rings are φ _a , φ _b , and φ _c (the radii are φ _a / 2, φ _b / 2, and φ _c / 2, respectively). Further, each of the rings of glue length respectively, and _{_{_{L a, L b, L c}}} .
[0020]
Here, assuming that L _a , L _b and L _c are equal, when the truncated cone ring B is lowered, the truncated cone ring B becomes the truncated cone ring A when θ _b becomes θ _a . When the horizontal ring C is lowered, the horizontal ring C becomes the truncated cone ring A when θ _c becomes θ _a .
[0021]
That is, when the winding roll used according to the present invention is regarded as a truncated cone ring A and the truncated cone ring-shaped joining material is regarded as a truncated cone ring B and a horizontal ring C, L _a , L _b and L _c are designed to be equal. Then, if the winding roll in the shape of the truncated cone ring A is used, the rapidly solidified foil for the truncated cone ring shape and the horizontal ring-shaped bonding material in the shape of the truncated cone ring B and the horizontal ring C can be wound.
[0022]
Therefore, it is only necessary to satisfy the relational expression such that L _a , L _b , and L _c shown in FIG. 8 are equal.
That is, as shown in FIG.

Next, further, phi _a, the center through phi ₁ of each winding roll theta _a, a taper angle theta _1, phi _b, central diameter phi ₂ of the phi _c cooling roll, theta _b, tapered cooling roll theta _c When expressed as the angle θ _2,
_{(Φ 1/2) / sinθ} 1 = (φ 2/2) / sinθ 2
That is, φ ₁ / sin θ ₁ = φ ₂ / sin θ ₂
Thus, equation (1) is derived.
[0023]
It should be noted that when the rapidly solidified foil is wound according to the present invention, it is necessary to move the winding roll in the x direction and the y direction after at least one round winding, as shown in FIG. This is because if the rapidly solidified foil is not wound up so that the length of the paste is constant, wrinkles and breakage occur.
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
[0024]
[Example 1]
In order to obtain a horizontal ring-shaped joining material for joining steel pipes having a 90 ° groove as shown in FIG. 4 (steel pipe size: outer diameter 360 mm, inner diameter 340 mm, wall thickness 10 mm), as shown in FIG. Casting and winding experiments of rapidly solidified foil were carried out with the equipment. The cooling roll used was made of copper having a diameter of 400 mm and a width of 35 mm, and casting was performed centering on a position having a radius of 175 mm from the center of the cooling roll in accordance with the required size of the horizontal ring-shaped bonding material. For winding the rapidly solidified foil, a small-sized winding roll satisfying the formula (1) was used. That is, a winding roll having a center diameter and a taper angle of 248 mm and 45 ° and a thickness of 50 mm was used. In addition, a system was adopted in which a permanent magnet (Sm—Co alloy) was embedded in the taper surface 2 of the winding roll and the tip of the rapidly solidified foil (having ferromagnetism) was captured by magnetic force.
[0025]
Casting was performed as follows. That is, the cooling roll 6 is rotated at a high speed of 1400 rpm (average surface speed is approximately 26 m / s), and the molten alloy 8 having the composition of Fe-9 wt% Si-1.5 wt% B is ejected from the crucible 10 The ink was ejected from the slit 9 (slit size: 0.6 mm × 11 mm) onto the tapered surface 5 at 0.2 kg / cm ² . The temperature of the molten alloy at the time of ejection was 1300 ° C., and the gap between the slit 9 and the taper surface 5 of the cooling roll 6 was 0.2 mm.
[0026]
The winding condition was controlled such that the number of revolutions at the start of casting was 1950 rpm, and the winding tension became a constant value of 5 kgf after 0.5 seconds from the start of winding. Further, 0.5 seconds after the start of winding, the winding roll was moved at 34 mm / min in the x direction, and after 2 seconds, it was moved at 20 mm / sec in the y direction.
[0027]
As a result, the rapidly solidified foil 4 having a width of 18 mm and a thickness of approximately 20 μm was orderly laminated and wound, and the laminated thickness was about 20 mm and the amount of winding was about 1 kg. When this rapidly solidified foil 4 was cut out by one round length in accordance with the circumferential length of the 90 ° groove of the steel pipe, it became a target horizontal ring-shaped joining material, and the length, width, and inclination of the steel pipe were used for joining. All dimensions matched.
[0028]
From this result, it was confirmed that even a rapidly solidified foil for a horizontal ring-shaped bonding material can be wound well by using a winding roll designed to satisfy the expression (1).
[0029]
[Example 2]
In order to obtain a frustoconical ring-shaped joining material for joining steel pipes having a 45 ° groove as shown in FIG. 7 (steel pipe size: outer diameter 400 mm, inner diameter 380 mm, wall thickness 10 mm), as shown in FIG. Experiments on casting and winding of rapidly solidified foils were carried out using a simple device. The cooling roll used had a center diameter of 390 mm, a taper angle of 45 °, and a thickness of 35 mm in accordance with the size of the necessary frustoconical ring-shaped bonding material. For winding the rapidly solidified foil, a small-sized winding roll satisfying the formula (1) was used. That is, a winding roll having a center diameter and a taper angle of 232 mm and 25 °, respectively, and a thickness of 50 mm was used. In addition, a system was adopted in which a permanent magnet (Sm—Co alloy) was embedded in the taper surface 2 of the winding roll and the tip of the rapidly solidified foil (having ferromagnetism) was captured by magnetic force.
[0030]
Casting was performed as follows. That is, the cooling roll 6 is rotated at a high speed of 1200 rpm (average surface speed 24.5 m / s), and the molten alloy 8 having the composition of Fe-9 wt% Si-1.5 wt% B is ejected from the crucible 10. The ink was ejected from the slit 9 (slit size: 0.6 mm × 18 mm) onto the tapered surface 5 at a pressure of 0.2 kg / cm ² . The temperature of the molten alloy at the time of ejection was 1300 ° C., and the gap between the slit 9 and the taper surface 5 of the cooling roll 6 was 0.2 mm.
[0031]
The winding condition was controlled so that the number of rotations at the start of casting was 2000 rpm, and the winding tension was a constant value of 5 kgf after 0.5 seconds from the start of winding. Further, 0.5 seconds after the start of winding, the winding roll was moved at 34 mm / min in the x direction, and after 2 seconds, it was moved at 20 mm / sec in the y direction.
[0032]
As a result, the rapidly solidified foil 4 having a width of 18 mm and a thickness of about 20 μm was orderly laminated and wound up. The laminated thickness was about 14 mm and the amount of winding was about 1 kg. When this rapidly solidified foil 4 is cut out by one round length in accordance with the circumference of the 45 ° groove of the steel pipe, it becomes a target frustoconical ring-shaped joint material, and the length, width and inclination are used for joining this steel pipe. All dimensions matched.
[0033]
From this result, even with a small winding roll by a cooling roll, if a winding roll designed to satisfy the formula (1) is used, even a relatively large rapidly solidified foil for a truncated cone ring-shaped bonding material can be wound well. I was able to confirm that I could take it.
[0034]
【The invention's effect】
According to the present invention, when pipes such as steel pipes are joined together, a horizontal ring shape inserted into the joining surface or a large frustoconical ring-shaped rapidly solidified foil for joining material is good in a small winding device. Thus, it is possible to reduce the cost of constructing equipment during the production of the rapidly solidified foil and to improve workability and yield.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic diagram showing an example of the present invention.
FIG. 2 is a schematic diagram showing another example of the present invention.
FIG. 3 is a schematic view showing a state of manufacturing a rapidly solidified foil for a horizontal ring-shaped joining foil.
FIG. 4 is a schematic view showing a state in which tubes are joined using a horizontal ring-shaped joining foil.
FIG. 5 is a schematic view showing a conventional winding method of a rapidly solidified foil for a frustoconical ring-shaped joining foil.
FIG. 6 is a schematic view showing a method for producing a rapidly solidified foil for a frustoconical ring-shaped joining foil.
FIG. 7 is a schematic view showing a state in which tubes are joined using a truncated cone-shaped joining foil.
FIG. 8 is a schematic diagram for explaining the meaning of the formula (1) in the present invention.
[Explanation of symbols]
1: take-up roll 2: take-up roll taper angle 3: take-up roll rotating shaft 4: rapidly solidified foil 5: cooling roll taper angle 6: cooling roll 7: cooling roll rotating shaft 8: molten alloy 9: slit 10: crucible 11: Frustum ring-shaped joining material 12, 13: Tube 14: Concave taper tube 15: Convex taper

Claims

A winding roll having a center diameter and a taper angle satisfying the following formula in a method of winding a rapidly solidified foil produced by jetting a molten alloy onto a tapered surface of a tapered cooling roll using a tapered winding roll: A method for winding a rapidly solidified foil for a frustum ring-shaped bonding material, wherein
φ ₁ / sin θ ₁ = φ ₂ / sin θ ₂
Where θ ₁ = winding roll taper angle
θ ₂ = cooling roll taper angle
φ ₁ = winding roll center diameter
φ ₂ = Cooling roll diameter at the center of casting
However, θ ₁ ≠ θ ₂ and φ ₁ ≠ φ ₂ .