【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention]
発明の技術分野
この発明は、線材（棒鋼を含む）を連続的に移
動させながら脱スケール、潤滑下地処理、潤滑処
理を施して伸線する冷間鍛造用線材の連続伸線方
法に関する。
発明の技術的背景とその問題点
冷間鍛造用の線材に対する２次加工は、線材の
脱スケール−潤滑下地処理−潤滑処理−乾燥−伸
線−巻取りの順で行なわれるのが一般的である。
この伸線方法における線材の脱スケール法として
は、オンラインで行なう場合は酸洗ではなくシヨ
ツトプラスト法が採用されている。酸洗の場合
は、通常バツチ処理方式である上、酸濃度あるい
は処理時間の関係等でオンライン脱スケール法と
しては好ましくないからである。しかし、表面性
状および潤滑性能の点ではシヨツトプラスト法よ
り優れているため、線材の脱スケールに酸洗を採
用しているところもある。
一方、潤滑下地処理および潤滑処理はオンライ
ン方式で行なわれている。すなわち、処理液槽内
を通過させて線材表面に潤滑下地剤（リン酸亜鉛
等）、潤滑剤（ステアリン酸カルシウム、ステア
リン酸ナトリウム等）を付着させる方式である
が、目標の付着量を確保するためには処理液槽を
非常に長くするか、もしくはライン速度を低下せ
ざるを得ないため、設備費あるいは生産性の面で
好ましくなかつた。
発明の目的
この発明は、従来の前記実情に鑑みてなされた
もので、酸洗、潤滑下地処理、潤滑処理、伸線
を、生産性を低下させることなく、しかも安価な
設備費でオンライン化した線材の連続伸線方法を
提案することを目的とするものである。
発明の開示
この発明に係る線材の連続伸線方法は、ペイオ
フスタンドから繰出された線材を機械的に粗脱ス
ケールした後、超音波を付加した酸洗槽にて仕上
脱スケールを行ない、ついで超音波を付加して潤
滑下地処理槽にて線材に潤滑下地処理を施し、続
いて潤滑処理装置にて潤滑処理を施した後伸線し
て巻取ることを特徴とするものである。
すなわち、この発明は線材の脱スケールに酸洗
を採用するとともに、この酸洗に超音波を付加す
ることにより酸濃度の低下、処理時間の短縮化を
はかり、また潤滑下地処理においても超音波を付
加することにより処理時間の短縮化、ライン速度
の高速化、処理槽の短縮化をはかるとともに、従
来困難であつた付着量のコントロールを容易にし
たものである。
以下、この発明に係る連続伸線方法について説
明する。
この発明法における線材の脱スケールは、先ず
機械的に粗脱スケールした後酸洗する方法を採用
しているが、粗脱スケールにはロールベンダーを
用いることができる。ロールベンダーによれば、
全スケールの90％近くを脱スケールすることがで
きる。続いて、超音波を付加した酸洗槽により仕
上脱スケールを行なう。なお、ロールベンダーに
よる繰返し曲げ歪み量は５％以上、酸洗槽におけ
る超音波の周波数は脱スケールに対する効果、騒
音等を考慮した場合10〜70KHzが好ましい。また
出力については溶液１当り25Wが好ましい。ま
た酸濃度は酸ミスト、公害等を考慮して５％以
下、処理温度は室温〜30℃が好ましい。
第１図はこの発明者らがロールベンダーなしの
黒皮材を使つて実験によつて求めた超音波有無、
処理温度と酸洗所要時間の関係を示したものであ
る。この図表より、酸洗槽に超音波を付加するこ
とにより処理温度の低下、酸洗所要時間の短縮が
はかられ、超音波付加が有効であることがわか
る。さらに、超音波付加は処理温度が低いほど効
果があることがわかる。
また、潤滑下地処理としては、一般にリン酸亜
鉛溶液が使用されるが、最近では耐熱性に優れた
リン酸亜鉛カルシウム溶液が一部使用されてい
る。この発明では潤滑下地処理に超音波を付加す
ることによつて処理時間の短縮化、ライン速度の
高速化、あるいは処理槽長さの短縮、さらに付着
量のコントロールをはかることを特徴とする。な
お、超音波の周波数としては、前記酸洗の場合と
同様の理由、すなわち付着効果、騒音等を考慮し
て10〜70KHzが好ましい。また出力は溶液１当
り25Wが好ましい。
第２図は超音波付加とリン酸亜鉛付着量の関係
を示す図表であるが、目標の付着量を８ｇ／m2以
上（リン酸亜鉛付着量は後工程の冷鍛性を考えた
場合８ｇ／m2以上必要であると言われている）と
すれば、ライン速度を従来（超音波なし）の２倍
に高めることができ、あるいはリン酸亜鉛処理槽
を1/2に短縮することが可能となる。なお、リン
酸亜鉛処理においては線材を予熱した方が効果的
である。
上記潤滑下地処理後に行なう潤滑処理は、通常
非反応型の潤滑剤（ステアリン酸カルシウム）が
使用される。もちろん反応型の潤滑剤（ステアリ
ン酸ナトリウム）でもよい。ただしこの場合は反
応時間を必要とし槽が長くなる。この潤滑を線材
に付着させる方法としては、湿式スプレー（溶液
を塗布）あるいは乾式スプレー（粉末を塗布）が
知られているが、潤滑剤の付着量、皮膜の密着性
等から湿式スプレー方式による塗布が好ましい。
なお、材料によつては、ステアリン酸カルシウム
の潤滑処理を省略する場合もある。ただしこの場
合は伸線時ダイス前にて粉末の伸線潤滑剤を供給
する。
この発明法は上記のごとく、線材の脱スケール
を、ロールベンダー等による機械的脱スケールと
超音波付加酸洗により行なうので、処理時間の短
縮、濃度の低下がはかられる効果がある。また、
潤滑下地処理においても、超音波付加により処理
時間の短縮化がはかられるので、ライン速度の高
速化あるいは処理槽長さの短縮化がはかられる効
果がある。
第３図はこの発明の処理工程を示すブロツク図
である。すなわち、線材はペイオフスタンドから
繰出されて、先ずロールベンダー等にて粗脱スケ
ールが行なわれ、ついで超音波が付加された酸洗
槽にて仕上げ脱スケールが行なわれる。酸洗後水
洗工程を経て、予熱装置にて所定の温度（80℃以
上）に予熱された後、超音波が付加された潤滑下
地処理槽にて潤滑下地処理が行なわれる。潤滑下
地溶液（リン酸亜鉛溶液等）は70〜90℃の温度に
予熱されている。続いて水洗し、前記下地処理さ
れた線材を潤滑剤処理装置内を通して潤滑処理
（ステアリン酸カルシウム、ステアリン酸ナトリ
ウム等を付着させる）を施し、乾燥した後伸線す
る。
ここで、超音波酸洗と超音波潤滑下地処理を行
なうための装置としては、第４図および第５図に
示すごとく例えば、円筒状の処理槽１の外周面に
複数個の超音波付加装置２を間隔配設し、該処理
槽の入側と出側に突設した処理液受３の部分から
返戻管４を介して処理液タンク５に処理液を回収
するように設けるとともに、該処理液タンク５内
の処理液をポンプ６にて円筒状の処理槽１に循環
供給するように配管７した構造のものを用いるこ
とができる。
この装置による酸洗の場合は、円筒状の処理槽
１内の酸液９中に超音波付加装置２により超音波
が照射されて液が撹拌され、またキヤビテーシヨ
ン作用によつて、線材８の表面が迅速にそして完
全に脱スケールされる。また、潤滑下地処理の場
合も同様、潤滑下地剤溶液中に超音波が照射され
て液が撹拌され、またキヤビテーシヨン作用によ
つて、迅速に潤滑下地剤が線材表面に付着する。
また超音波付加の有無あるいは超音波付加装置の
周波数、出力を変えることにより潤滑下地剤の付
着量をコントロールすることができる。
次に、この発明の実施例について説明する。
第３図に示すライン構成で、機械的脱スケール
にロールベンダーを用い、第４図および第５図に
示す装置で超音波酸洗と超音波潤滑下地処理を行
なう設備により、材質S25Cで20mmφの材料を下
記に示す操業条件で伸線し、最終的に18.3mmφの
伸線材を得た。
操業条件
Γデスケール条件
粗デスケール：ロールベンダー、伸び率＝５％
仕上デスケール：超音波酸洗、H2SC45％（濃
度）×30℃（温度）×2sec（酸洗時間）超音波
＝1kW・20KHz
Γ予熱条件
蒸気吹付け：予熱温度80℃
Γ潤滑下地処理条件
潤滑下地剤：リン酸亜鉛溶液
付着条件：160ポイント（濃度）×80℃（温度）
×15sec（反応時間）
Γ潤滑処理条件
潤滑剤：ステアリン酸カルシウム、濃度350
ｇ／×室温×吹付け時間2sec
吹付け方法：シヤワー方式
Γ乾燥処理条件
赤外線乾燥炉：炉温80℃
Γ伸線条件
ダイス前潤滑：コーレンY45
減面率：約16.3％
伸線速度：50ｍ／min
本実施例における脱スケール後の線材表面の粗
さをシヨツトによる脱スケールと比較して第１表
に、リン酸亜鉛付着量（潤滑下地処理）をシヨツ
トによる脱スケールしたものと、超音波を付与し
なかつた場合と比較して第２表に、巻取後の伸線
材にて前方押出しを行なつたときの潤滑皮膜の密
着性をシヨツトによる脱スケール材と比較して第
６図にそれぞれ示す。
第１表より、脱スケール後の線材表面は酸洗の
方が細かい。従つて、メツキ製品等表面粗さが厳
しいものに対しては酸洗材の方が有利であること
がわかる。また第２表より、超音波付加により潤
滑下地剤の付着量が増加し、かつシヨツト肌なみ
の付着量が得られることがわかる。さらに第５図
より、超音波酸洗材はシヨツト材より潤滑皮膜の
密着性に優れていることがわかる。
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION The present invention relates to a continuous wire drawing method for cold forging wire rods, in which a wire rod (including a steel bar) is continuously moved and subjected to descaling, lubrication base treatment, and lubrication treatment before being drawn. Technical background of the invention and its problems Secondary processing of wire rods for cold forging is generally performed in the following order: wire rod descaling, lubrication surface treatment, lubrication treatment, drying, wire drawing, and winding. be.
As a method for descaling the wire in this wire drawing method, when carried out online, a shotplast method is used instead of pickling. This is because pickling is usually a batch treatment method and is not preferred as an online descaling method due to acid concentration or treatment time. However, because it is superior to the shotplast method in terms of surface quality and lubrication performance, some companies use pickling to descale wire rods. On the other hand, lubrication base treatment and lubrication treatment are performed on-line. In other words, it is a method in which a lubricating base agent (zinc phosphate, etc.) and a lubricant (calcium stearate, sodium stearate, etc.) are deposited on the surface of the wire by passing it through a treatment liquid tank, but in order to ensure the target amount of adhesion, In this case, the treatment liquid tank must be made very long or the line speed must be reduced, which is unfavorable in terms of equipment costs and productivity. Purpose of the Invention This invention has been made in view of the above-mentioned conventional circumstances, and is capable of bringing pickling, lubrication base treatment, lubrication treatment, and wire drawing online without reducing productivity and with low equipment costs. The purpose of this paper is to propose a continuous drawing method for wire rods. DISCLOSURE OF THE INVENTION In the continuous wire drawing method according to the present invention, after mechanically rough descaling the wire rod fed out from a payoff stand, final descaling is performed in a pickling tank to which ultrasonic waves are applied, and then ultrasonic This method is characterized in that the wire is subjected to a lubrication base treatment in a lubrication base treatment tank by applying sound waves, and then subjected to lubrication treatment in a lubrication treatment device, and then drawn and wound. That is, this invention uses pickling to descale the wire rod, and adds ultrasonic waves to this pickling to lower the acid concentration and shorten the processing time.It also uses ultrasonic waves in the lubrication base treatment. By adding it, the processing time can be shortened, the line speed can be increased, and the processing tank can be shortened, and the amount of adhesion can be easily controlled, which was difficult in the past. The continuous wire drawing method according to the present invention will be explained below. In the method of this invention, the wire rod is descaled by first mechanically roughly descaling and then pickling, but a roll bender can be used for the rough descaling. According to Rollbender,
Approximately 90% of all scales can be descaled. Subsequently, final descaling is performed using a pickling bath to which ultrasonic waves are applied. Note that the amount of repeated bending strain by the roll bender is preferably 5% or more, and the frequency of the ultrasonic waves in the pickling tank is preferably 10 to 70 KHz, taking into consideration the effect on descaling, noise, etc. As for the output power, 25 W per solution is preferable. Further, in consideration of acid mist, pollution, etc., the acid concentration is preferably 5% or less, and the treatment temperature is preferably room temperature to 30°C. Figure 1 shows the presence or absence of ultrasonic waves as determined by the inventors through experiments using black bark wood without a roll bender.
This figure shows the relationship between treatment temperature and pickling time. From this chart, it can be seen that by applying ultrasonic waves to the pickling tank, the processing temperature can be lowered and the time required for pickling can be shortened, and that the addition of ultrasonic waves is effective. Furthermore, it can be seen that the application of ultrasonic waves is more effective as the processing temperature is lower. Furthermore, as a lubricating base treatment, a zinc phosphate solution is generally used, but recently a zinc calcium phosphate solution, which has excellent heat resistance, has been used in some cases. This invention is characterized by adding ultrasonic waves to the lubricating base treatment to shorten the treatment time, increase the line speed, shorten the length of the treatment tank, and control the amount of adhesion. Note that the frequency of the ultrasonic waves is preferably 10 to 70 KHz considering the same reasons as in the case of pickling, namely adhesion effects, noise, etc. Further, the output power is preferably 25 W per solution. Figure 2 is a chart showing the relationship between the application of ultrasonic waves and the amount of zinc phosphate deposited. /m 2 or more), the line speed can be doubled compared to the conventional method (without ultrasonic waves), or the zinc phosphate treatment tank can be shortened by half. It becomes possible. In addition, in the zinc phosphate treatment, it is more effective to preheat the wire. A non-reactive lubricant (calcium stearate) is usually used in the lubrication treatment performed after the above-mentioned lubrication base treatment. Of course, a reactive lubricant (sodium stearate) may also be used. However, in this case, reaction time is required and the tank becomes long. Wet spraying (applying a solution) or dry spraying (applying powder) are known methods for applying this lubricant to the wire rod, but due to the amount of lubricant attached and the adhesion of the film, etc. is preferred.
Note that depending on the material, the lubrication treatment of calcium stearate may be omitted. However, in this case, powdered wire drawing lubricant is supplied before the die during wire drawing. As described above, in this invention method, the wire rod is descaled by mechanical descaling using a roll bender or the like and ultrasonic acid pickling, so that it has the effect of shortening the processing time and reducing the concentration. Also,
Even in the lubrication base treatment, the application of ultrasonic waves shortens the treatment time, which has the effect of increasing the line speed or shortening the length of the treatment tank. FIG. 3 is a block diagram showing the processing steps of the present invention. That is, the wire is fed out from a payoff stand, first subjected to rough descaling using a roll bender, etc., and then final descaling is performed in a pickling bath to which ultrasonic waves are applied. After a pickling and water washing step, the material is preheated to a predetermined temperature (80°C or higher) using a preheating device, and then a lubrication base treatment is performed in a lubrication base treatment tank to which ultrasonic waves are applied. The lubricating base solution (such as zinc phosphate solution) is preheated to a temperature of 70-90°C. Subsequently, it is washed with water, and the wire rod subjected to the base treatment is passed through a lubricant treatment device and subjected to a lubrication treatment (adhering calcium stearate, sodium stearate, etc.), dried, and then wire drawn. Here, as a device for performing ultrasonic pickling and ultrasonic lubrication base treatment, for example, as shown in FIGS. 2 are arranged at intervals, and the processing liquid is collected from the processing liquid receiver 3 protruding from the inlet and outlet sides of the processing tank to the processing liquid tank 5 via the return pipe 4. A structure in which piping 7 is used so that the processing liquid in the liquid tank 5 is circulated and supplied to the cylindrical processing tank 1 by a pump 6 can be used. In the case of pickling using this device, the ultrasonic wave adding device 2 irradiates the acid solution 9 in the cylindrical treatment tank 1 with ultrasonic waves to stir the solution, and the surface of the wire rod 8 is is rapidly and completely descaled. Similarly, in the case of lubricant base treatment, ultrasonic waves are irradiated into the lubricant base agent solution to stir the liquid, and the lubricant base agent quickly adheres to the wire surface due to the cavitation action.
Furthermore, the amount of lubricating base agent deposited can be controlled by changing the presence or absence of ultrasonic wave application or the frequency and output of the ultrasonic wave application device. Next, embodiments of the invention will be described. With the line configuration shown in Figure 3, a roll bender is used for mechanical descaling, and the equipment shown in Figures 4 and 5 performs ultrasonic pickling and ultrasonic lubrication. The material was drawn under the operating conditions shown below, and a drawn wire material with a diameter of 18.3 mm was finally obtained. Operating conditions Γ descaling conditions Rough descaling: Roll bender, elongation rate = 5% Finish descaling: Ultrasonic pickling, H 2 SC 4 5% (concentration) x 30℃ (temperature) x 2sec (pickling time) Ultrasonic wave = 1kW・20KHz Γ Preheating conditions Steam spraying: Preheating temperature 80℃ Γ Lubrication base treatment conditions Lubricating base agent: Zinc phosphate solution Adhesion conditions: 160 points (concentration) x 80℃ (temperature)
×15sec (reaction time) Γlubrication treatment conditions Lubricant: Calcium stearate, concentration 350
g/× Room temperature x Spraying time 2sec Spraying method: Shower method Γ Drying treatment conditions Infrared drying oven: Furnace temperature 80℃ Γ Wire drawing conditions Lubrication before die: Koren Y45 Area reduction rate: Approx. 16.3% Wire drawing speed: 50 m/ min The roughness of the wire surface after descaling in this example was compared with descaling by shot, and Table 1 shows the amount of zinc phosphate deposited (lubricating base treatment) for descaling by shot and by ultrasonic. Table 2 shows a comparison with the case where no coating was applied, and Figure 6 shows a comparison of the adhesion of the lubricant film when forward extrusion is performed with the drawn wire material after winding and with a descaling material by shot. show. From Table 1, the wire surface after descaling is finer when pickled. Therefore, it can be seen that the pickling material is more advantageous for products with severe surface roughness, such as plated products. Table 2 also shows that the amount of lubricating base agent adhered increases by the application of ultrasonic waves, and the amount of adhesion comparable to that of shot skin can be obtained. Further, from FIG. 5, it can be seen that the ultrasonic pickling material has better adhesion of the lubricating film than the shot material.
【表】【table】
【表】
上記の実施例からも明らかなごとく、この発明
法によれば、オンライン処理時間の短縮がはから
れるだけでなく、潤滑皮膜の密着性に優れた伸線
材が得られ、高品質の伸線材を安価に製造するこ
とができる。[Table] As is clear from the above examples, the method of this invention not only shortens the online processing time, but also produces drawn wire with excellent lubricant film adhesion, resulting in high quality. Wire drawing material can be manufactured at low cost.
【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]
第１図はこの発明における超音波有無、処理温
度および酸洗所要時間の関係を示す図表、第２図
は同上における超音波付加とリン酸亜鉛付着量の
関係を示す図表、第３図は同上における処理工程
を示すブロツク図、第４図は同上における超音波
酸洗と超音波潤滑下地処理を行なうための装置の
一例を示す概略図、第５図は同上装置における処
理槽を示す概略正面図、第６図はこの発明の実施
例における潤滑皮膜の密着性を示す図表である。
１……処理槽、２……超音波付加装置、３……
処理液受け、４……返戻管、５……処理液タン
ク、６……ポンプ、７……配管、８……線材、９
……処理液。
Figure 1 is a chart showing the relationship between the presence or absence of ultrasound, treatment temperature and pickling time in this invention, Figure 2 is a chart showing the relationship between the addition of ultrasound and the amount of zinc phosphate deposited in the same as above, and Figure 3 is the same as above. 4 is a schematic diagram showing an example of an apparatus for performing ultrasonic pickling and ultrasonic lubrication base treatment in the above, and FIG. 5 is a schematic front view showing a processing tank in the same apparatus. , FIG. 6 is a chart showing the adhesion of the lubricating film in Examples of the present invention. 1... Processing tank, 2... Ultrasonic addition device, 3...
Processing liquid receiver, 4... Return pipe, 5... Processing liquid tank, 6... Pump, 7... Piping, 8... Wire rod, 9
...processing liquid.