JPH05471B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は金属管或は円筒状の内面を有する各種
金属製品の内面に金属ライニングを施す方法に関
するものである。

〔従来の技術〕

従来、鋼管等の特性改善や寿命延長などを目的
としてその内面に金属層を形成することが行なわ
れている。その方法として、溶射法、メツキ法、
クラツド法、テルミツト法、溶接肉盛法などが挙
げられるが、これらの方法は次に示すように、そ
の施工法の特質上、用途、目的によつては形成不
可能な形成材料や寸法があり、汎用性に乏しいと
いう難点がある。

〔発明が解決しようとする問題点〕

即ち、 (1) 溶射法は、直径50mm以下の細径のものへの適
用や長尺物への適用が困難であり、 (2) メツキ法は、金属層を形成できる金属が少な
い上に厚盛することができず、 (3) クラツド法は、現状では金属層を形成できる
金属が少なく、 (4) テルミツト法は、反応金属の組合せが難し
く、未だ研究の域を脱していない (5) 溶接肉盛法は、細径のものや長尺物への適用
が困難な上に、母材への熱影響が大きい などの問題点があるばかりでなく、いずれの方法
も作業環境が良好とはいえなかつた。

〔問題点を解決するための手段〕

上記のような従来技術の問題点を解決するため
に、本発明は簡易な設備で、短時間に然も良好な
環境を維持したまま、金属管等の内面に、各種の
用途、目的に応じた金属管を容易に形成すること
のできるライニング方法を提供することを目的と
してなされたもので、その構成は、金属管等の円
筒状内面を有する金属製品の内面に粉末金属によ
る金属ライニングを施すに際し、前記金属管製品
をその内面にかかる遠心力が3G以上になるよう
に回転させながら、その内面にスリツト又は小穴
等を設けた中空管から成る槍により粉末金属を供
給し、この状態を維持したまま、該金属製品の外
面からその内面の温度が前記粉末金属の融点より
低い適切な温度になるまで予熱することにより内
面の粉末金属層が焼結状態となつて導電性が生じ
るようにした後、金属製品をその内面から高周波
誘導加熱により前記粉末金属層と共にその内面の
温度が前記粉末金属の融点より適宜温度高くなる
ように加熱することにより、該金属製品の内面に
前記粉末金属を溶融付着させて金属層を形成する
ことを特徴とするものである。

即ち、本発明は鋼管等の円筒状の内面を有する
金属製品（母材という）を加熱しながら粉末金属
によるライニングを施すわけであるが、この時、
内面からの加熱だけであれば、母材全体の温度が
上がりにくく、このため粉末金属の溶融保持時間
が短かくなつて、気孔や酸化物が金属層内に残つ
たり、或は未溶融部分を生じるなどの欠点があ
り、また、加熱時間を長くするだけでは、内表面
近傍温度が高くなり過ぎて金属層の過熱や母材と
金属層との著しい相互拡散が生じ、本来の金属層
の特性を得られない。一方、逆に外面からの加熱
だけであれば、外面から内部の粉末金属を溶融す
るに足りる温度を与えるわけであるが、これでは
加熱による母材への影響は著しく、歪や組織変化
の面で大きな問題を生じる結果を招来するおそれ
があるので、本発明においては上記のような構成
としたのである。

〔作用〕

従つて、本発明は、母材の外面から内表面温度
が粉末金属の融点よりも低く且つ母材材質に影響
を及ぼさない程度に予熱を施すことにより、母材
に予め蓄熱を与え、また、粉末金属層をこれによ
り焼結状態として導電性を生じさせた後、速かに
内部から内表面が粉末金属の融点より50〜100℃
程度高くなるように、粉末金属層と共に母材の内
面を高周波誘導加熱することにより、母材の材質
を損なうことなく、且つ前記粉末金属の溶融時間
を短かく出来ることから、母材と金属層との相互
拡散も少なくなり、本来の特質を持つたままの母
材及び金属層を生成させようというものである。

尚、前記の予熱の加熱手段には高周波誘導加熱
またはガス加熱のいずれを用いてもよい。

また、上記方法で粉末金属又は導電性セラミツ
クスを混入した粉末を金属管等の内面に供給した
後、高周波誘導子を前記金属管等の内部に挿入
し、該管等の内面から加熱して粉体を溶融すれ
ば、該粉体のみが溶融して金属管等は変形変質等
を殆んど生じることなくライニング加工できる。

而して、上記において内面加熱を行なう場合、
金属管等の極内表面及び金属層のみを前記の温度
に加熱するために、該金属層の厚みがｔのとき、 〔ρ：抵抗率、μ：透磁率〕 を満足する周波数ｆをもつ高周波誘導加熱装置を
用いて加熱すれば、極めてよい結果を得られる。

次に本発明方法について、鋼管の内面に金属を
施す場合の図に拠り説明する。

第１図において、１は内面に金属層を形成すべ
き鋼管、２は粉末金属を前記鋼管１内に供給する
ための粉末金属供給管、３は粉末金属、４は鋼管
１の内面に付着した粉末金属の層、５は回転装
置、６は該回転装置５の管支持部材、７は外面か
らの予熱装置、８は高周波誘導子から成る内面か
らの加熱装置、９は内面からの加熱装置８を取付
けた槍、１０は前記粉末金属の層４が内面からの
加熱装置８により溶融されて鋼管１の内面に形成
された金属層で、管支持部材６に鋼管１を支持さ
せる一方、鋼管１内に粉末金属供給管２を挿入
し、回転装置５を駆動して鋼管１をその内面の遠
心力が3G以上になるように回転させながら、粉
末金属供給管２から粉末金属３を鋼管１の内面に
供給して、遠心力により鋼管１の内面に粉末金属
の層４を形成させ、然る後、該層４も含め、外面
からの予熱装置７により鋼管１の内面が粉末金属
の融点よりも低く且つ母材材質に影響を及ぼさな
い温度になるまで予熱した後、更に内面からの加
熱装置８を用いて、該金属層の厚みがｔの場合、 なる周波数ｆで、該層４及び鋼管１の内面が粉末
金属の融点より50〜100℃程度高くなるように加
熱して、鋼管１の内面に金属層１０を形成するの
であるが、これを連続的に行なうため、外面から
の予熱装置７と内面からの加熱装置８は一定間隔
を保持したまま、一定速度で鋼管の外面と内面を
移動させるのである。

尚、上記の加熱時において、加熱雰囲気を酸
化、還元、不活性等のいずれかに設定する必要の
ある場合は、ガスノズル１１から雰囲気ガス１２
を管１の内部に供給するものとする。

然しながら、上記の加熱により、金属層１０が
形成された後も、鋼管１が著しく過熱されるよう
な場合には冷却ノズル１３から空気１４等を噴出
させて冷却するものとする。

また、上記説明においては、金属ライニングを
施すべき金属製品として鋼管を挙げたが、本発明
は鋼管に限定されるものではなく、円柱状の内面
を持つた金属製品であれば、すべて適用される。

〔実施例〕

次に本発明の実施例を示す。

実施例 １ (1) 鋼製品 鋼管 材質 STPG 4B Sch40 寸法外径114.3mm、内径102.3mm、長さ1500mm 化学組成（WT％）C0.25、Si0.35、Mn0.30〜
0.90、P0.04、S0.04 (2) 粉末金属 品種MSFWC2（タングステン・カーバイド自溶
合金 化学組成（WT％） WC：20〜80、MSFNi4：残部 使用量 10Kg (3) 回転数 300rpm (4) 予熱方法 高周波誘導子による外面誘導加熱 700℃ 加熱条件 周波数 2KHz、送り速度 ５mm／sec 電力量 60KWh (5) 加熱方法 高周波誘導子による内面誘導加熱 1100℃ 加熱条件 周波数 20KHz、送り速度 ５mm／sec 電力量 80KWh (6) 雰囲気制御 使用ガス Ar 流量 50／min 以上により、耐食性、高温耐摩耗性付与の目的
を以て、鋼管の内面に粉末金属によるライニング
を施したところ、該鋼管の内面に厚さ2.0mmの金
属層が形成され、鋼管内面の耐食性、高温耐摩耗
性は著しく向上した。

〔発明の効果〕

本発明は上述の通りであつて、鋼管等の円筒状
の内面を有する金属製品を回転させながらその内
部に粉末金属を供給して前記金属製品の内面に遠
心力により粉末金属の均一な層を形成させた状態
で、前記金属製品の外部からその内面と粉末金属
を、該粉末金属の融点より低い温度に予熱し、然
る後、速やかに前記金属製品の内面と粉末金属
を、該粉末金属の融点より高い温度に加熱し、粉
末金属を金属製品の内面に溶融付着させて金属層
を形成する方法であるから、金属製品の内面に均
一な厚みの金属層を形成することができる。ま
た、金属層に金属製品内面への付着形態は合金化
によるか、或は鋼管等の内面は通常粗面であるた
め、溶融した粉末金属が該面にかみつく所謂かみ
つき現象によつて強固に付着するものであるか
ら、ライニング施工後、金属層が剥離するおそれ
は全くなく、しかもかなりの厚みの均一な金属層
を形成することができる。更に、ライニング材料
として使用する粉末金属としては、冶金用の粉末
金属や溶射用の粉末金属或は導電性セラミツクス
の殆どすべてを、単体または複合して使用できる
ので、目的、用途に応じて適宜の粉末金属や導電
性セラミツクスを択用することにより、極めて広
範囲の金属ライニングに適用できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明において金属管内に粉末金属を
供給する状態の一例を示す図、第２図は本発明の
実施態様の一例を示す図、第３図は管の内径と回
転数の関係を示す図表である。 １……鋼管、２……粉末金属供給管、３……粉
末金属、４……粉末金属の層、５……回転装置、
７……予熱装置、８……加熱装置、１０……金属
層。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 金属管等の円筒状内面を有する金属製品の内
   面に粉末金属による金属ライニングを施すに際
   し、前記金属製品をその内面にかかる遠心力が
   3G以上になるように回転させながら、その内面
   にスリツト又は小穴等を設けた中空管から成る槍
   により粉末金属を供給し、この状態を維持したま
   ま、該金属製品の外面からその内面の温度が前記
   粉末金属の融点より低い適切な温度になるまで予
   熱することにより内面の粉末金属層が焼結状態と
   なつて導電性が生じるようにした後、金属製品を
   その内面から高周波誘導加熱により前記粉末金属
   層と共にその内面の温度が前記粉末金属の融点よ
   り適宜温度高くなるように加熱することにより、
   該金属製品の内面に前記粉末金属を溶融付着させ
   て金属層を形成することを特徴とする金属管等の
   内面に金属ライニングを施す方法。 ２ 金属製品の内部に高周波誘導子を挿入して該
   金属製品内部から加熱するとき、粉末金属のみを
   溶融し、金属製品は実質的に溶融させない特許請
   求の範囲第１項に記載の方法。 ３ 粉末金属として１種を単独で又はその２種以
   上を混合したものを用いる特許請求の範囲第１項
   または第２項に記載の方法。 ４ 粉末金属として粉末金属に導電性セラミツク
   スを１種又は２種以上混合したものを用いる特許
   請求の範囲第１項または第２項または第３項に記
   載の方法。