JP4872646B2 - クラッド材製造設備の加熱冷却炉 - Google Patents

Description

本発明は、クラッド材製造設備の加熱冷却炉に関するものである。

近年、板表面の両面又は片面に、粉末を圧着してクラッド材を製造するアイデアが提案されており、このようなクラッド材を製造する際には、図３に示されるような設備を使用することが提案されている。

図３はクラッド材製造設備を構成する粉末圧着装置の一例を示したものであり、粉末圧着装置１は、水平方向へ対向配置されたロール１ａ，１ｂを備えている。ロール１ａ，１ｂは対向側が下方へ回転するよう駆動され得るようになっていると共に対向するロール間のロールギャップＧを調整し得るようになっている。２ａ，２ｂはロール１ａ，１ｂの上面に配置された駆動可能な金属粉末供給ローラであり、３ａ，３ｂは金属粉末供給ローラ２ａ，２ｂよりもロール１ａ，１ｂの回転方向上流側で金属粉末Ｐｍをロール１ａ，１ｂ上面に供給し得るよう、金属粉末Ｐｍが貯留される金属粉末ホッパである。又、Ｓは図示してない巻き戻し機により上方からロール１ａ，１ｂ間に供給されるステンレス等の母材である。

上記粉末圧着装置により母材Ｓに金属粉末Ｐｍを圧着して粉末圧着層を有するクラッド材４を製造するには、モータ等の駆動装置によりロール１ａ，１ｂが駆動されて図３の矢印方向へ回転させられると共に、上方よりロール１ａ，１ｂ間に母材Ｓが送給され、金属粉末ホッパ３ａ，３ｂによりロール１ａ，１ｂ上面に金属粉末Ｐｍが供給される。

而して、ロール１ａ，１ｂ上面に供給された金属粉末Ｐｍは、回転する金属粉末供給ローラ２ａ，２ｂにより供給量が調整されて母材Ｓ側へ送給され、ロール１ａ，１ｂのロールギャップＧにて母材Ｓに圧着され、クラッド材４が形成される。

また、クラッド材製造設備における前記粉末圧着装置と関連する一般的技術水準を示すものとしては、特許文献１がある。特許文献１に示すものは、金属粉末を圧延するための一対の圧延ロールと、金属粉末ホッパから圧延ロール間に供給される金属粉末を一定の量に調整するための金属粉末供給ローラを備えている。
特開２００２−２１２６０８号公報

ところで、前記粉末圧着装置により母材Ｓに金属粉末Ｐｍを圧着して金属粉末層を有するクラッド材４を製造するには、金属粉末Ｐｍを母材Ｓに圧着しただけでは接合強度が低いという問題がある。即ち、例えば前記クラッド材４を製品形状に切断して曲げ加工するような場合には、前記金属粉末層が母材Ｓから剥離してしまう可能性がある。

この問題を防止するためには、前記粉末圧着装置１で製造したクラッド材４を加熱することにより金属粉末層を焼結または溶融させることで母材Ｓに固着するようにした加熱炉をクラッド材製造設備として備える必要がある。

しかし、前記クラッド材４を加熱炉に導いて加熱することにより金属粉末層の温度を上げて母材Ｓに固着させる際に、クラッド材４が加熱炉の構成部材に接触すると、軟化した金属粉末層が傷付いてしまうという問題がある。

本発明は、上記課題に鑑みてなしたもので、クラッド材を搬送しながらクラッド材を加熱して金属粉末層を母材に固着させる際に、クラッド材が加熱炉の構成部材に接触することを防止するようにしたクラッド材製造設備の加熱冷却炉を提供しようとするものである。

本発明は、母材表面に金属粉末を圧着して金属粉末層を形成したクラッド材を移動させつつ該クラッド材を加熱することにより前記金属粉末層を母材に固着させるようにしたクラッド材製造設備の加熱冷却炉であって、加熱炉と、該加熱炉の後段に備えた冷却炉と、該冷却炉の後段に備えた巻取り装置と、前記金属粉末層が軟化温度に達していない前記加熱炉の入口部に備えた前側板支持部と、前記冷却炉において前記金属粉末層が固化温度に低下する位置に備えた後側板支持部とを有し、前記巻取り装置等の張力を付加する装置により、前側板支持部と後側板支持部とでクラッド材を宙づりに支持して搬送することを特徴とするクラッド材製造設備の加熱冷却炉、に係るものである。

クラッド材製造設備の加熱冷却炉において、前記加熱炉及び冷却炉内を通して外部に循環し、前記クラッド材の先端を前記加熱炉及び冷却炉に通過させる無端状の搬送ベルトを備えることは好ましい。

本発明のクラッド材製造装置の加熱冷却炉によれば、前記金属粉末層が軟化温度に達していない前記加熱炉の入口部に備えた前側板支持部と、前記冷却炉において前記金属粉末層が固化温度に低下する位置に備えた後側板支持部とを有し、巻取り装置等の張力を付加する装置により、前側板支持部と後側板支持部とでクラッド材を宙づりに支持して搬送するようにしたので、クラッド材における金属粉末層の軟化している部分が加熱炉等の構成部材に接触することが防止され、よって金属粉末層を焼結または溶融させて母材に一体に固着する作業を安定して効率良く行えるという優れた効果を奏し得る。

また、加熱炉及び冷却炉内を通して外部に循環し、クラッド材の先端を加熱炉及び冷却炉に通過させる無端状の搬送ベルトを備えているので、クラッド材の加熱開始時にクラッド材の先端を加熱炉及び冷却炉に容易且つ確実に通過させられる効果がある。また、加熱炉内でクラッド材が切れた場合などのトラブル発生時に、クラッド材の切断端部を加熱炉及び冷却炉から送り出せる効果がある。

以下、本発明の実施の形態を添付図面を参照して説明する。
図１は本発明のクラッド材製造装置の加熱冷却炉を実施する形態の一例を示す側面図である。

加熱冷却炉５は、前記した粉末圧着装置１によって母材Ｓの表面に金属粉末を圧着して金属粉末層を形成したクラッド材４を入口部６から導入するように水平に配置した加熱炉７と、該加熱炉７の後段に備えた水平な冷却炉８と、更に該冷却炉８の後段において前記クラッド材４を巻取るようにした巻取り装置９とを備えている。

前記加熱炉７は、前記入口部６の底部６ａの後端に設けた前側板支持部１０に対し、入口部６の底部６ａより高さが低くなった底部７ａを有している。また、前記冷却炉８は、前記加熱炉７の底部７ａと同じ高さの底部１１ａを有する第１冷却部１１と、該第１冷却部１１の後側に備えられ、前端に後側板支持部１２を備えて第１冷却部１１の底部１１ａより高く形成した底部１３ａを有する第２冷却部１３と、該第２冷却部１３の後側に同一高さの底部１４ａを有して延長された第３冷却部１４とから構成されている。

前記入口部６には還元ガス又は不活性ガス等の非酸化性雰囲気を形成する冷却媒体が吹込口１５ａにより供給されており、また、前記第１冷却部１１及び第２冷却部１３には水冷室１６が形成されていると共に前記冷却媒体が吹込口１５ｂ，１５ｃから供給されており、更に第３冷却部１４には前記冷却媒体が吹込口１５ｄから供給されており、これによって前記加熱炉７及び冷却炉８の内部は非酸化性雰囲気に保持されるようになっている。

また、前記加熱炉７及び冷却炉８内には、該加熱炉７及び冷却炉８内を通して外部に循環するようにしたメッシュベルト等からなる無端状の搬送ベルト１７が設けてあり、該搬送ベルト１７を矢印方向に駆動することによって前記クラッド材４の先端を前記加熱炉７及び冷却炉８内に対して通過させられるようにしている。

次に、上記した実施の形態の作動を説明する。
図１の加熱冷却炉５により、前記図３の粉末圧着装置１で製造したクラッド材４を加熱して金属粉末層を母材に焼結または溶着させて一体に固化させるには、先ず前記搬送ベルト１７上にクラッド材４の先端部を載置して搬送ベルト１７を矢印方向に運転することにより、クラッド材４を水平方向に移動させながら加熱冷却炉５に対して通過させ、クラッド材４の先端を巻取り装置９に巻込む。

クラッド材４の先端が巻取り装置９に巻き込まれると、前記搬送ベルト１７の張力は開放して搬送ベルト１７が加熱炉７の底部７ａに沿って載置されるようにする。

続いて、前記吹込口１５ａから入口部６に冷却媒体を供給し、吹込口１５ｂ，１５ｃ，１５ｄから第１〜第３の冷却部１１，１３，１４に冷却媒体を供給して加熱冷却炉５内部を非酸化性雰囲気に保持し、この状態で前記加熱炉７による加熱を開始すると共に、第１冷却部１１及び第２冷却部１３を水冷室１６によって冷却して、巻取り装置９によりクラッド材４の巻取りを行う。

この時、巻取り装置９によってクラッド材４に張力が付加されることにより、クラッド材４は前側板支持部１０と後側板支持部１２で支持されて、加熱炉７と第１冷却部１１内部を宙づり状態で搬送されるようになる。なお、クラッド材４に張力を付加する装置は、ピンチロールや圧延機等、巻取機以外でも構わない。

前記加熱炉７では、金属粉末層の金属粒子が焼結または溶着して固着する温度にクラッド材４を加熱する必要がある。例えば、図２に示すように、金属粉末層がリン銅合金Ｃｕ−８．４Ｐである場合には７１４［℃］で溶融するため、金属粒子が軟化して互いに固着する温度、即ち融点Ｔｍの０．７Ｔｍ［Ｋ］以上の温度、例えば４１８［℃］以上に加熱することが好ましい。

一方、前記クラッド材４が前側板支持部１０と後側板支持部１２に接触する部分におけるクラッド材４の温度は、金属粉末層の金属粒子が軟化して固着する温度よりも十分に低い温度に保持されている必要がある。入口部６から導入されるクラッド材４の温度は例えば１５０［℃］以下の十分に低い温度に保持することができるため、前側板支持部１０での温度は低く保持される。一方、後側板支持部１２を移動するクラッド材４の温度は、第１冷却部１１による冷却によって金属粉末層の軟化した金属粒子が固化する温度以下に冷却されるようにしている。例えば、金属粉末層がリン銅合金Ｃｕ−８．４Ｐである場合には、後側板支持部１２に位置するクラッド材４の温度は４１８［℃］以下に冷却されていることが好ましく、図２の例では略３５０［℃］まで冷却されている。

また、第３冷却部１４の出口のクラッド材４は、酸化が防止される温度に冷却されていることが好ましく、図２の場合には１５０［℃］以下に冷却されている。

上記したように、金属粉末層の金属粒子が軟化して固着する温度よりも十分に低い温度になっているクラッド材４の部分を前側板支持部１０と後側板支持部１２とで支持し、宙づり状態に保持された部分のクラッド材４を加熱炉７によって金属粉末層の金属粒子が軟化して固着する温度に加熱するようにしたので、クラッド材の高温部が加熱炉７や第１冷却部１１に接触することによって軟化した金属粉末層が傷付く問題を確実に防止することができ、よって金属粉末層を母材に固着させて一体化する作業を安定して高能率に行うことができる。

なお、上記実施形態はクラッド材を水平方向に移動させつつクラッド材を加熱することにより金属粉末層を母材に焼結または融着させるようにしたクラッド材の製造設備の加熱冷却炉の場合について説明したが、本発明の要旨を逸脱しない範囲内においてクラッド材の移動方向は水平方向に対して傾斜していてもよい。
また、クラッド材の移動方向以外の点においても、本発明は上記形態にのみ限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。

本発明のクラッド材製造装置の加熱冷却炉を実施する形態の一例を示す側面図である。 図１の加熱冷却炉によって加熱冷却されるクラッド材の温度の変化の一例を示すグラフである。 クラッド材製造設備を構成する粉末圧着装置の一例を示す側面図である。

符号の説明

１ 粉末圧着装置
４ クラッド材
５ 加熱冷却炉
６ 入口部
７ 加熱炉
８ 冷却炉
９ 巻取り装置
１０ 前側板支持部
１２ 後側板支持部
１７ 搬送ベルト
Ｐｍ 金属粉末
Ｓ 母材

Claims (1)

1. 母材表面に金属粉末を圧着して金属粉末層を形成したクラッド材を移動させつつ該クラッド材を加熱することにより前記金属粉末層を母材に焼結または融着させるようにしたクラッド材製造設備の加熱冷却炉であって、加熱炉と、該加熱炉の後段に備えた冷却炉と、前記金属粉末層が軟化温度に達していない前記加熱炉の入口部に備えた前側板支持部と、前記冷却炉において前記金属粉末層が固化温度に低下する位置に備えた後側板支持部とを有し、クラッド材に張力を付加して前側板支持部と後側板支持部とでクラッド材を宙づりに支持して搬送するようにし、前記加熱炉及び冷却炉内を通して外部に循環し、前記クラッド材の先端を前記加熱炉及び冷却炉に通過させる無端状の搬送ベルトを備えたことを特徴とするクラッド材製造設備の加熱冷却炉。

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