JP6289715B1 - 金属線材連続処理装置 - Google Patents
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Abstract
Description
また、スケールの除去を連続的に行う方法として、ブラストガンから砥粒と液体の混合液を圧縮気体で噴射するウェットブラストが考えられるが、走行する金属線材の一つの通過点に周方向に複数のブラストガンを配置して全周のスケールを一度に除去することが困難であり、走行する金属線材に沿って複数のブラストガンを配置するとともに、混合液の噴射角度を180度や90度や60度ずつ変化させて、最終的に金属線材の全周のスケールを除去することが考えられる。しかし、金属線材は、ロール状に巻かれた状態から引き出される際に軸回りに回転するようにねじれた状態となり、このねじれに基づいて金属線材は走行中に回転してしまう。そのため、ブラストガンの噴射角度をブラストガンの並び順に異ならせて金属線材の全周のスケールを除去しようとした際に金属線材の軸回りの回転により、スケールがまだらに残る虞がある。なお、並んだ各ブラストガンの噴射角度を金属線材の回転に応じて設定することが考えられるが、金属線材の回転量は、ロール内の位置や、ロールによって異なる可能性があり、ブラストガンの配置や角度を変更することなく、常に金属線材からスケールをきれいに除去することが難しいと思われる。
前記軸回りに回転しながら前記軸方向に沿って走行する前記金属線材に連続的に処理を施す金属線材連続処理装置であって、
ウェットブラストにより、走行する前記金属線材からスケールを除去するスケール除去部と、
スケールが除去されて走行する前記金属線材に皮膜を形成する皮膜形成部とを備え、
前記スケール除去部は、液体と研磨剤との混合液を走行している前記金属線材に圧縮気体で噴射するブラストガンを、走行する前記金属線材の周囲で前記軸方向に沿って螺旋状の配列を成して複数並べて配置し、
全ての前記ブラストガンからの前記混合液の噴射が終わる所定の前記金属線材の走行位置において、走行方向の最後となるブラストガンの噴射時における前記各ブラストガンの前記金属線材に対する噴射位置が前記ブラストガン配列全体として前記金属線材の軸回りに略全周に渡って略均等に分散するように、前記ブラストガンが前記軸方向から見て前記金属線材のねじれに伴って前記軸回りで不均等な噴射角度間隔を成して配置され、
前記軸方向に沿って複数並べて配置された前記ブラストガンの前記噴射角度を、前記金属線材の前記軸回りの回転の回転角度の増加に応じて、並び順に前記噴射角度が増えるように異ならせ、
隣り合う前記ブラストガン同士の前記噴射角度の差の平均を隣り合う前記ブラストガン同士の距離の平均で除算した単位距離当たりの噴射角度差の値が走行する前記金属線材の単位走行距離当たりの前記軸回りの回転角度の2倍以上となっていることを特徴とする。
なお、全ての前記ブラストガンの前記混合液の噴射が終わる所定の走行位置とは、走行方向に沿って並ぶブラストガンのうちの走行方向の最後となるブラストガンの位置である。また、ブラストガンからは連続的に混合液が噴射されるので、金属線材状の混合液が噴射された領域は、金属線材の表面を帯状に配置されることになり、ブラストガンの数に対応する帯が金属線材の全表面を覆うように混合液が噴射されるが、金属線材が回転することで帯の配置がらせん状にずれるが、それを許容するようにウェットブラストが配置されている。
隣り合う前記ブラストガン同士の前記噴射角度の差の平均を隣り合う前記ブラストガン同士の距離の平均で除算した単位距離当たりの噴射角度差の値が走行する前記金属線材の単位走行距離当たりの前記軸回りの回転角度の2倍以上となっている。
なお、ブラストガン同士の配置間隔の下限や隣り合うブラストガン同士の噴射角度の差の上限を決めるものとしてもよく、例えば、ブラストガン同士の配置間隔の下限を0.05m以上としたり、隣り合うブラストガン同士の噴射角度の差の上限を120度以下としてもよい。
前記ベンディング部を通過した前記金属線材を矯正して直線化して前記スケール除去部に送り出す矯正部とを備えることが好ましい。
前記金属線材の外周面に凹みを形成するインデント加工部と、
前記金属線材を真直加工する矯正加工部と、
前記金属線材を熱処理する加熱部とを備えることが好ましい。
図1に示すように、本実施の形態の金属線材連続処理装置は、巻かれた金属線材10を直線状に引き出して供給するサプライ11と、金属線材10に曲げを加えてスケールを機械的に金属線材10表面から剥離させるベンディング装置(ベンディング部)12と、ベンディング装置12で曲げを加えられた金属線材を直線状に矯正する矯正装置(矯正部)13と、研磨材と水(液体)を圧縮空気(気体)で金属線材に噴射してスケールを除去するウェットブラスト装置(スケール除去部)14と、スケールを除去された金属線材10の表面に皮膜を形成する皮膜装置(皮膜形成部)15と、金属線材10を引き伸ばして径を小さくする連続伸線機(連続伸線部)16と、金属線材10の表面に凹みを形成するインデント加工を行うインデント加工機(インデント加工部)17と、金属線材10を真直加工する矯正加工機(矯正加工部)18と、金属線材10を熱処理する加熱装置(加熱部)19と、処理が終わった金属線材10を巻き取る巻取装置20とを備える。
サプライ(コイルプッシャ付き水平サプライ)11では、巻かれたロール状の金属線材10を例えばロールの軸回りに回転させて引き出すのではなく、巻かれた金属線材10を一方の端部側から引き出しており、例えば、ばねをそのまま伸ばしたように、ねじれを生じさせながら金属線材10を引き出して供給している。また、連続処理が金属線材10の1ロール分で終わらないように、サプライ11では、複数のロール状の金属線材10を加熱圧接機により溶接するようになっており、金属線材連続処理装置が作動中は、切れ目なしに連続的に金属線材10を供給可能となっている。
ブラストガン31は金属線材10の周りに12本設置し、全周に噴射する。また、ブラストガン31は、金属線材10の走行方向(軸方向)に対して、90度(金属線材10に直交する角度)以外の角度で、金属線材10と平行とならない角度で混合液を噴射することが好ましい。すなわち、ブラストガン31は、90度以外の金属線材10と交差する角度で混合液を噴射するように配置されており、この際の角度θは、0°<θ<180°、θ≠90°である。また、走行する金属線材10に対して、ブラストガン31の噴射方向は、走行方向に沿う角度θとして0°<θ<90°であっても、走行方向と逆になる角度として90°<θ<180°であってもよい。
加熱装置19は、金属線材10を高周波誘導加熱する高周波加熱装置と、加熱した金属線材10を冷却する水冷槽を有する。加熱装置19は、金属線材10を熱処理して、引張強さと降伏強度を向上させる。なお、加熱装置19としては、高周波以外にも、ガス輻射炉、熱風炉、電気炉等が使用可能である。皮膜は、リン酸塩皮膜等の電解皮膜で無くとも良く、各種蒸着、各種メッキ、各種コーティング等で形成される皮膜であってもよい。
巻取装置20は、処理された金属線材10を巻き取るが、この際に金属線材10を任意の長さに切断する切断装置を有する。
この比較例では、走行する金属線材10のウェットブラスト装置14となる範囲にベース部34が設けられ、金属線材10の走行方向に沿って、2個ずつ同じ噴射角度で6対のブラストガン31が配置されている。すなわち、ブラストガン31として、第1ガンから第12ガンまで12個のブラストガン31が金属線材の走行方向に沿って並んで配置されている。たとえば、金属線材10一周分の360度内に60度毎に6対のブラストガン31が配置されている。たとえば、金属線材10が水平方向に走行している状態で、軸線方向に直交する方向の上を向く角度を0度とした場合に、第1ガンおよび第2ガンが右に30度の角度から金属線材10に混合液を噴射し、第3ガンおよび第4ガンが90度の角度から金属線材10に混合液を噴射し、第5ガンおよび第6ガンが150度の角度から金属線材10に混合液を噴射し、第7ガンおよび第8ガンが330度の角度から金属線材10に混合液を噴射し、第9ガンおよび第10ガンがおよそ270度の角度から金属線材10に混合液を噴射し、第11ガンおよび第12ガンが210度の角度から金属線材10に混合液を噴射するようになっている。なお、これら第1ガン〜第12ガンの角度は、金属線材10の軸周りの角度であり、第1ガン〜第12ガンは、金属線材10の走行方向に対して、その進行方向を0度とした場合に必ずしも走行方向に直交する方向の90度ではなく、0度から180度の範囲(90度を除く)で設定可能であり、90度より小さい場合に走行方向側に噴射する状態となり、90度より大きい場合に、走行方向の逆側に噴射する状態となる。
また、各ブラストガン31は、前半の6つと、後半の6つとに分けて配置されており、前半においては、隣り合うブラストガン31同士の間隔が例えば160〜180mmであり、後半においては、隣り合うブラストガン31同士の間隔が例えば160〜200mmであり、前半と後半の間には、740mmの間隔があけられている。
ここでは、金属線材10が水平方向に走行している状態で、軸線方向に直交する方向の上を向く角度を0度とした場合に、第1ガンの角度を299度とし、第2ガンの角度を342度とし、第3ガンの角度を24度とし、第4ガンの角度を66度とし、第5ガンの角度を108度とし、第6ガンの角度を150度とし、第7ガンの角度を210度とし、第8ガンの角度を253度とし、第9ガンの角度を296度とし、第10ガンの角度を339度とし、第11ガンの角度を21度とし、第13ガンの角度を63度とした。この角度は、上述の場合と同様に混合液の金属線材10への周方向の噴射角度となる。走行方向に対する噴射角度は上述の場合と同様である。前半と後半で、299度と296度、342度と339度、24度と21度、66度と63度とが重複する角度となる。
また、走行する金属線材10の単位走行距離当たりの軸回りの回転角度に対して、隣り合うブラストガン31同士の噴射角度の差を隣り合うブラストガン同士の距離で除算した単位距離当たりの噴射角度差の値が多すぎると、金属線材10の回転速度によってはブラストガン31の配置間隔が短くなり過ぎたり、上述の角度差が大きくなり過ぎたりするので、隣り合うブラストガン31同士の噴射角度の差を隣り合うブラストガン同士の距離で除算した単位距離当たりの噴射角度差の値が走行する金属線材10の単位走行距離当たりの軸回りの回転角度の10倍以下より好ましくは9倍以下となるように設定することが好ましい。
この場合に、角度の異なるブラストガン31を増やすものとしてもよく、たとえば、全てのブラストガン31を投射位置(投射角度)が異なるものとしてもよい。また、各角度のブラストガン31の配置順を入れ替えるものとしてもよい。たとえば、ブラストガン31の走行方向に沿った配置順に角度が増加するものでなくともよく、例えば、単位距離当たりの噴射角度差を上述の条件で設定した後に、配置順を入れ替えるように変更してもよい。また、ここでの角度の増加とは、回転方向を指すことになり、金属線材10と同じ回転方向に合わせて角度が変化する場合に増加し、回転方向と逆に変化する場合に減少することにしている。ここで、ブラストガン31の上述の配置順を逆にして、上述の角度差がブラストガン31の配置順に減少するようにしてもよい。いずれにしろ、走行方向に沿って並ぶ各ブラストガン31の間隔と、ブラストガン31の金属線材10の軸回りの噴射角度とが、全てのブラストガン31からの混合液の噴射が終わる所定の金属線材10の走行位置において、軸回りに回転しながら軸方向に沿って走行している金属線材10の各ブラストガン31から混合液が噴射された少なくとも一つずつの領域が、金属線材10の軸回りに略全周に渡って略均等に分散するように設定されている。
また、ウェットブラスト31の配置間隔と混合液の噴射角度を上述のように設定することで、金属線材10が走行する際に回転し、かつ、その回転速度が状況によって変化するような場合であっても、上述のように、隣り合うブラストガン31同士の噴射角度の差を隣り合うブラストガン同士の距離で除算した単位距離当たりの噴射角度差の値が走行する金属線材10の単位走行距離当たりの軸回りの回転角度の2倍以上10倍以下の範囲内とすることで金属線材10の全周面のスケールを除去することが可能となる。すなわち、金属線材10の回転速度が状況に応じて変化しても、ブラストガン31の配置や回転角度を変更せずに対応することができる。
また、ウェットブラストによるスケール除去の前に予備的にベンディング装置12による機械的スケール除去を行うことで、スケール除去を効率的に行うことができる。また、ベンディング装置12とウェットブラスト装置14の間に矯正装置13を配置し、ベンディング装置12で曲げを加えられた金属線材10を直線状に矯正してからウェットブラストを行うことにより効率的にスケールを除去できる。
12 ベンディング装置(ベンディング部)
13 矯正装置(矯正部)
14 ウェットブラスト装置(スケール除去部)
15 皮膜装置(皮膜形成部)
16 連続伸線機(連続伸線部)
17 インデント加工機(インデント加工部)
18 矯正加工機(矯正加工部)
19 加熱装置(加熱部)
31 ブラストガン
Claims (4)
- 巻かれた金属線材を前記金属線材の軸回りに螺旋状にねじれた状態に引き出して、このねじれに基づいて前記金属線材を前記軸回りに回転させながら当該金属線材の軸方向に沿って走行させ、
前記軸回りに回転しながら前記軸方向に沿って走行する前記金属線材に連続的に処理を施す金属線材連続処理装置であって、
ウェットブラストにより、走行する前記金属線材からスケールを除去するスケール除去部と、
スケールが除去されて走行する前記金属線材に皮膜を形成する皮膜形成部とを備え、
前記スケール除去部は、液体と研磨剤との混合液を走行している前記金属線材に圧縮気体で噴射するブラストガンを、走行する前記金属線材の周囲で前記軸方向に沿って螺旋状の配列を成して複数並べて配置し、
全ての前記ブラストガンからの前記混合液の噴射が終わる所定の前記金属線材の走行位置において、走行方向の最後となるブラストガンの噴射時における前記各ブラストガンの前記金属線材に対する噴射位置が前記ブラストガン配列全体として前記金属線材の軸回りに略全周に渡って略均等に分散するように、前記ブラストガンが前記軸方向から見て前記金属線材のねじれに伴って前記軸回りで不均等な噴射角度間隔を成して配置され、
前記軸方向に沿って複数並べて配置された前記ブラストガンの前記噴射角度を、前記金属線材の前記軸回りの回転の回転角度の増加に応じて、並び順に前記噴射角度が増えるように異ならせ、
隣り合う前記ブラストガン同士の前記噴射角度の差の平均を隣り合う前記ブラストガン同士の距離の平均で除算した単位距離当たりの噴射角度差の値が走行する前記金属線材の単位走行距離当たりの前記軸回りの回転角度の2倍以上となっていることを特徴とする金属線材連続処理装置。 - 前記単位距離当たりの噴射角度差の値が走行する前記金属線材の単位走行距離当たりの前記軸回りの回転角度の10倍以下となっていることを特徴とする請求項1に記載の金属線材連続処理装置。
- 前記スケール除去部によるスケール除去の前に、引き出された前記金属線材に曲げを加えて機械的にスケールを剥離させるベンディング部と、
前記ベンディング部を通過した前記金属線材を矯正して直線化して前記スケール除去部に送り出す矯正部とを備えることを特徴とする請求項1又は2に記載の金属線材連続処理装置。 - 前記スケール除去部を通過した前記金属線材を連続的に伸線する連続伸線部と、
前記金属線材の外周面に凹みを形成するインデント加工部と、
前記金属線材を真直加工する矯正加工部と、
前記金属線材を熱処理する加熱部とを備えることを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載の金属線材連続処理装置。
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