JP4646292B2 - 二重巻鋼管の製造方法 - Google Patents

Description

この発明は、耐食性被膜を有する二重巻鋼管の製造方法に関するものである。

二重巻鋼管の製造方法としては、両面に銅ろう材が電気めっきされた金属帯鋼を、成形装置を用いて二重巻管体に塑性変形し、その二重巻管体の壁間にある銅ろう材を、加熱装置を用いて溶融させた後、溶融した銅ろう材を冷却装置を用いて凝固させて製品化する方法がある。この二重巻鋼管の銅ろう材を溶融させる手段としては、電気炉を使用する方法と通電による抵抗発熱方式との二つの方法がある。

電気炉による方法は、成形装置を用いて二重巻に形成された二重巻管体を所定寸法に切断し、所定寸法に切断した二重巻管体を順次電気炉に送り、銅ろう材を溶融するものである。また、通電による抵抗発熱方式は、成形装置から連続的に送り出される二重巻管体の長手方向に互いに間隔をおいて設けられた二つの電極を介して通電し、二重巻管体の抵抗発熱により銅ろう材を溶融し、連続的にろう付けを行うものである。

上記の方法によって製造された二重巻鋼管は、表面の銅ろう材が耐食性被膜の働きをするが、溶融後の冷却段階でピンホールの発生することが避けられず、耐食性能が十分ではない。このため、この二重巻鋼管は、連続電気めっき装置または連続溶融めっき装置に導入して耐食性被膜を形成する耐食性被膜の被覆工程が必要であった。

また、所定寸法に切断された二重巻鋼管を連続溶融めっき装置に導入して耐食性めっき被膜の被覆を行うに際しては、各々の鋼管の両端を何らかの方法で接続したのち、二重巻鋼管を予熱して連続溶融めっき装置に導入し、耐食性めっき被膜の被覆を行っていた。
特公昭５１−２９９８６号公報 特公昭３２−１０４７４号公報 特許第１１９１１１２号公報 特許第８４２７９０号公報

前記の連続電気めっき装置を用いる耐食性金属被膜の形成方法は、造管工程とめっき工程の二工程に分かれていたため、所定寸法に切断された各々の鋼管の接続工程が必要であり、効率が悪く、設備ロスが発生するばかりでなく、耐食性めっき被膜にピンホールが発生するという欠点がある。

また、前記の連続溶融めっき装置を用いる耐食性金属被膜の形成方法は、造管工程とめっき工程の二工程に分かれていたため、所定寸法に切断された各々の鋼管の接続工程が必要であり、効率が悪く、設備ロスが発生する。しかも、この方法は、連続溶融めっき装置へ挿入する前に予熱工程が必要があり、熱効率が悪いばかりでなく、耐食性めっき被膜にピンホールが発生するという欠点がある。

この発明の目的は、上記従来技術の欠点を解消し、帯鋼板の両面に電気めっきされた銅または銅合金を耐食性金属被膜とでき、かつ、ピンホールのない耐食性被膜を得ることができる二重巻鋼管の製造方法を提供することを目的とする。

この発明の二重巻鋼管の製造方法は、両面に銅または銅合金の電気めっき層を備えた帯鋼板を幅方向に二重に巻いて圧合し、次いで内外両管の対向面に施された銅または銅合金の電気めっき層を加熱融合して両管の接着層を形成し、その後の冷却段階で成型ロールにより表面の銅または銅合金の耐食性被膜を二重巻鋼管の径方向に圧下し、銅または銅合金の耐食性被膜のピンホールを密着・拡散させることを特徴とする。

また、この発明の二重巻鋼管の製造工方法は、冷却段階での押圧ロールの圧下による銅または銅合金の電気めっき層のピンホールの密着・拡散を、不活性ガスまたは還元性ガス雰囲気下で行うことを特徴とする。

さらに、この発明の二重巻鋼管の製造方法は、不活性ガスまたは還元性ガス雰囲気下の冷却段階で、表面の銅または銅合金の耐食性被膜の温度が融点の７５〜９５％、好ましくは８０〜８５％に低下した時点で、成型ロールにより表面の銅または銅合金を二重巻鋼管の径方向に圧下することを特徴とする。

この発明の二重巻鋼管の製造方法は、表面に施された銅または銅合金の電気めっき層を施した帯鋼板を、二重巻管体に製管したのち、対向面に施された銅または銅合金の電気めっき層を加熱融合して接着層を形成し、その後の冷却段階で押圧ロールを用いて表面の銅または銅合金の電気めっき層を径方向に圧下し、銅または銅合金の電気めっき層のピンホールを密着・拡散させて耐食性被膜とするから、従来行われていた二重巻鋼管製造後の耐食性被膜の被覆工程が不要となる。

また、この発明の二重巻鋼管の製造工方法は、押圧ロールの圧下による銅または銅合金の電気めっき層のピンホールの密着・拡散を、不活性ガスまたは還元性ガス雰囲気下で行うから、被覆金属である銅または銅合金の酸化が防止され、酸化していない良質の銅または銅合金の耐食性被膜を得ることができる。

この発明の二重巻鋼管の製造方法は、不活性ガスまたは還元性ガス雰囲気下、銅または銅合金の温度がその融点の７５〜９５％、好ましくは８０〜８５％に低下した時点で、成型ロールにより表面の銅または銅合金を径方向に圧下することによって、表面の銅または銅合金のピンホールが高温拡散により金属的に結合するため、ピンホールのない銅または銅合金の耐食性被膜を得ることができる。

この発明における二重巻鋼管の製造方法は、図１に示すように、両面に銅または銅合金の電気めっき層を備えた帯鋼板１は、造管機２で幅方向に二重に巻いて圧接されて二重巻鋼管となる。造管機２で造管された二重巻鋼管は、電気炉あるいは直接通電装置からなる従来公知の加熱融合工程３において、吹き込まれる還元性ガス４の雰囲気下、銅または銅合金を加熱融合温度の１１２０℃に加熱して管体間の銅または銅合金の接着層が形成される。加熱融合工程３で管体間の銅または銅合金の接着層が形成され二重巻鋼管は、一次冷却装置５において吹き込まれる還元性ガス６の雰囲気下、銅または銅合金の融点の７５〜９５％、好ましくは８０〜８５％の温度まで冷却される。

一次冷却装置５で銅または銅合金の融点の７５〜９５％、好ましくは８０〜８５％の温度まで冷却された二重巻鋼管は、耐食性被膜圧下工程７において吹き込まれる還元性ガス８の雰囲気下、図２（ａ）（ｂ）に示すように、二重巻鋼管２１の銅または銅合金からなる耐食性被膜２２を、１段あるいは多段の押圧ロール２３を用いて圧下し、高温拡散により金属結合させると共に、耐食性被膜２２のピンホール２４を押しつぶして加圧密着させる。耐食性被膜圧下工程７からの耐食性被膜付き二重巻鋼管２１は、二次冷却装置９において吹き込まれる還元性ガス１０の雰囲気下、常温近くまで冷却されて製品となる。

この発明における造管機２としては、例えば、帯鋼板を多数段の押圧用ロールにより順次ロール成形するバンディ方式、帯鋼板を長手方向に移動させながら、該帯鋼板の長手方向の半分を相対方向に交叉してほぼ対象関係で巻回し、約７２０°に亘り帯鋼板をラップする際に、それぞれ長手方向の半分が約３６０°にわたりラップするようにして二重巻に形成する方法、あるいは帯鋼板を板状から一重巻成形するダイスまたはフォーミンクロールと、該一重巻成形体を縮径しながら二重巻チューブ形状に成形するダイスまたは絞りロールと、該二重巻チューブの壁間を緊縮するロールまたはロールと芯金から構成された造管機等を用いることができる。

この発明においては、帯鋼板の両面に施された銅または銅合金の電気めっき層は、二重巻壁間のろう材として働くばかりでなく、二重巻鋼管表面の銅または銅合金の電気めっき層は耐食性被膜を形成する。前記銅または銅合金としては、Ｃｕ、Ｃｕ−Ｓｎ合金、Ｃｕ−Ｎｉ合金等を挙げることができる。

また、前記押圧ロールによる耐食性被膜圧下工程７は、二重巻鋼管の温度が銅または銅合金の融点の７５〜９５％、好ましくは８０〜８５％に低下した時点で行う。その理由は、二重巻鋼管の温度が銅または銅合金の融点の７５％未満では、耐食性被膜のピンホールの加圧密着が十分に行われず、かつ高温拡散による金属結合が不足し、９５％を超えると、高温拡散による金属結合が十分であるが、耐食性被膜が軟らかすぎて押圧によって変形して膜厚が均等でなくなる。

前記押圧ロール２３による耐食性被膜圧下工程７は、押圧ロール２３を１段あるいは多段に使用して銅または銅合金の耐食性被膜２２のピンホール２４を加圧して密着させると共に、高温拡散により金属結合させる。使用する押圧ロール２３としては、二重巻鋼管２１に合わせた孔型を有する２ロール乃至４ロールが一組となった押圧ロールを少なくとも１段好ましくはロールの位相を変えて多段に用いることができる。

前記加熱融合工程３は、還元性ガス雰囲気、例えば、Ｄｘガス、Ｒｘガス・ＨＮｘガス雰囲気とする。また、一次冷却装置５から二次冷却装置９間は、還元性ガスまたは不活性ガス雰囲気、例えばアルゴンガス雰囲気に保持する。

前記図１、図２に示すように、両面に銅の電気めっき層を備えた帯鋼板１を幅方向に二重に巻いて圧接する造管機２で造管された二重巻鋼管２１を、還元性ガス雰囲気下、直接通電装置からなる加熱融合工程３で銅めっきを加熱融合温度の１１２０℃に加熱して管体壁間に銅の接着層を形成した。次いで、加熱融合工程３で１１００℃に加熱された二重巻鋼管２１は、無酸化状態の不活性ガスまたは還元性ガス雰囲気に保持した処理通路内の水冷ジャケットを備えた一次冷却装置５で銅の融点１０８３℃の８０〜８５％の９２０℃低下させたのち、押圧ロール２３を用いて径方向に圧下してCu被膜のピンホール２４を加圧密着させると共に、高温拡散により金属結合させ、均一で良好なＣｕ被膜付き二重巻鋼管２１を得た。

得られたＣｕ被膜付き二重巻鋼管２１は、Ｃｕ被膜の耐食性試験を実施した。耐食性試験は、Ｃｕ被膜付き二重巻鋼管から試験片を採取し、ＪＩＳ Ｚ ２３７１に規定の塩水霧試験の結果２４時間以上経過しても赤錆の発生はみられなかった。なお、比較のため、押圧ロールによる耐食性被膜圧下を行わなかった場合について、同様に試験を行った。その結果、１時間以内に赤錆の発生が見られた。

図１はこの発明の二重巻鋼管の製造工程と温度との関連を示す概略説明図である。 図２は押圧ロールによる耐食性被膜のピンホール抑制作用図で、図（ａ）は一部を切り欠いた側面図、図（ｂ）は図（ａ）のＡ−Ａ断面図である。

符号の説明

１ 帯鋼板
２ 造管機
３ 加熱融合工程
４、６、８、１０ 還元性ガス
５ 一次冷却装置
７ 耐食性被膜圧下工程
９ 二次冷却装置
２１ 二重巻鋼管
２２ 耐食性被膜
２３ 押圧ロール
２４ ピンホール

Claims (2)

1. 両面に銅または銅合金の電気めっき層を備えた帯鋼板を幅方向に二重に巻いて圧合し、次いで内外両管の対向面に施された銅または銅合金の電気めっき層を加熱融合して両管の接着層を形成し、その後の冷却段階で不活性ガスまたは還元性ガス雰囲気下、表面の銅または銅合金の電気めっき層を押圧ロールにより径方向に圧下して、銅または銅合金の電気めっき層のピンホールを密着・拡散させて耐食性被膜となし、かつ前記不活性ガスまたは還元性ガス雰囲気下の冷却段階での押圧ロールによる圧下は、表面の銅または銅合金の耐食性被膜の温度が融点の７５〜９５％に低下した時点で行うことを特徴とする二重巻鋼管の製造方法。
2. 前記融点の７５〜９５％を８０〜８５％とすることを特徴とする請求項１記載の二重巻鋼管の製造方法。
   

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