JPH07105261B2 - 金属材の製造方法 - Google Patents

金属材の製造方法

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JPH07105261B2
JPH07105261B2 JP894287A JP894287A JPH07105261B2 JP H07105261 B2 JPH07105261 B2 JP H07105261B2 JP 894287 A JP894287 A JP 894287A JP 894287 A JP894287 A JP 894287A JP H07105261 B2 JPH07105261 B2 JP H07105261B2
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鶴己 奥津
彦三 木村
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Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の目的〕 (産業上の利用分野) 本発明は金属材を直接通電加熱法により加熱する金属材
の製造方法に関する。
(従来の技術) 例えばタングステンやモリブデンなどの高融点金属から
なる焼結体を加熱するために直接通電加熱法が採用され
ている。
この直接通電加熱法(直接抵抗加熱法ともいう。以下、
通電加熱法と称する。)は、第3図で示す様に金属材1
の両端部を夫々電極2,2と把持体3,3とで把持するととも
に、各電極2,2を交流電源Gに接続し、交流電源Gから
電極2,2を介して金属材1の両端部間に直接電流を流し
て金属材1に生じる抵抗発熱を利用して金属材1自身を
加熱する方法である。
しかして、この通電加熱法においては、金属材の全体を
均一な温度分布で加熱し、また金属材を能率的に加熱す
る様に、金属材への通電状態を制御する必要がある。
(発明が解決しようとする問題点) しかして、この様な通電加熱法においては、金属材に流
す電流の電流値と金属材の加熱に必要な時間とは反比例
の関係にある。
このことから従来加熱の能率向上を図るために、第4図
で示す様に金属材に加熱目標温度に対応した標準電流値
よりも大きい電流値をもつ大電流を流して金属材を短時
間で所定の加熱目標温度まで加熱し加熱時間を短縮する
方法が知られている。第4図は金属材の加熱時間(通電
時間)と金属材に流す電流の電流値との関係を示す線図
であり、以降説明する第6図および第1図も同様の線図
である。しかし、この方法によれば、第3図において金
属材1の両端部すなわち電極2,2と把持体3,3とで把持し
た把持部A,Aに隣接した内側の部分B,Bの温度が金属材1
の他の部分の温度に比して部分的に高くなり、すなわち
加熱目標温度より高い温度になり、温度分布が不均一に
なるという問題がある。この傾向は金属材に流す電流の
電流値が大きい程顕著である。これは次の理由による。
電極2,2と把持体3,3は水冷構造となっており、金属材1
の把持部A,Aはこれら各部品により冷却されて温度上昇
しない。しかし、金属材1のB,Bの部分は電極2,2と把持
体3,3の接触抵抗の方が前記冷却効果より優ために温度
上昇する。この場合の金属材の温度分布を第5図に示
す。第5図は金属材の全体における各部の温度を示す線
図であり、第7図および第2図も同様の線図である。
これに対する方法として金属材AのB,Bの部分に冷やし
金を設けて冷却しB,Bの部分の温度を低下させることが
行なわれている。しかし、この方法では通電加熱装置が
大型となり、その構成が複雑となるという問題がある。
そこで、従来は一般的に金属材を短時間に且つ均一な温
度分布で加熱することを目的として、金属材に大電流を
流すことと、小電流を流すことを組合わせて通電加熱す
る方法が採用されている。すなわち、この通電加熱法
は、第6図で示すように加熱開始時点から加熱時間の中
間時点までの間は、金属材に加熱目標温度に対応した標
準電流値より大きい電流値をもつ大電流を流して金属材
を加熱目標温度まで温度上昇させ、次いで中間時点から
加熱終了時点までの間は加熱目標温度に対応した標準電
流値より小さい電流値をもつ小電流を流して加熱目標温
度より低い温度に維持する方法である。この方法によれ
ば、金属材に大電流を流すことにより加熱時間の短縮を
図ることができ、また小電流を流すことにより第7図で
示すように金属材1におけるB,Bの部分の温度を平滑に
して、金属材1の把持部A,Aを除く他の部分全体の温度
分布を均一にすることができる。
しかしながら、この通電加熱法においても次のような問
題点がある。すなわち、金属材1の両端部の把持部A,A
の温度が他の部分に比して部分的に低くなる、すなわち
加熱目標温度より低い温度になることである。これは次
の理由によるものである。前記したように金属材1の把
持部A,Aは構造となっている電極2,2および把持体3,3に
より冷却されているので、加熱時間の後半に金属材1に
流す電流の電流値を下げて加熱温度を下げた段階で把持
部A,Aの温度が部分的に低下するためである。
これに対処するために加熱時間の後半において、電極2,
2および把持体3,3の金属材1に対する把持力を弱めて把
持部A,Aの温度低下を抑制するする方法があるが、この
方法は電極2,2と把持体3,3を動かして金属材1に対する
把持状態を調整するための機構と動作が大変複雑であ
り、金属材1の両方の把持部A,Aの温度分布が均一にな
るように把持力を調整することが大変困難であるという
欠点がある。
本発明は前記事情に基づいてなされたもので、簡単な手
段および装置で金属材を能率良く均一な温度分布で通電
加熱により加熱することができる金属材の製造方法を提
供することを目的とする。
〔発明の構成〕
(問題点を解決するための手段と作用) 前記目的を達成するために本発明の金属材の製造方法
は、金属材に直接電流を流して金属材をそれ自身の抵抗
発熱により加熱するに際して、加熱開始時点から加熱時
間の中間時点までの間は、金属材に一定の電流値すなわ
ち加熱目標温度に対応した標準電流値よりも大きい電流
値の電流を流して金属材を一定の温度すなわち加熱目標
温度まで温度上昇させ、次いで金属材に流す電流を中間
時点までの電流値より小さい電流値すなわち加熱目標温
度に対応した標準電流値よりも小さい電流値にして金属
材を中間時点までの温度より低い温度すなわち加熱目標
温度より低い温度に維持し、さらに加熱終了直前の時点
で金属材に流す電流の電流値を中間時点までの電流値す
なわち加熱目標温度に対応した標準電流値よりも大きい
電流値に増大して金属材の温度を加熱目標温度まで上昇
させることを特徴とするものである。
以下本発明について説明する。
本発明により直接通電加熱法により金属材を加熱する方
法について説明する。この説明では第1図で示すように
金属材1として高融点金属の焼結体を通電加熱する場合
を例にとる。第1図は金属材への通電状態を示す線図、
第2図は金属材の加熱温度分布を示す線図である。
第1図で示すように加熱開始時点S1から加熱時間の中間
時点S2までの時間は、交流電源Gにより電極2,2を介し
て金属材1に所定の電流値Iすなわち加熱目標温度に対
応した標準電流値よりも大きい電流値を待つ電流(大電
流)を直接流し、金属材1に生じる抵抗熱により金属材
1を第2図で示す所定の温度T(加熱目標温度)まで温
度上昇させる。
次に中間時点S2から加熱終了時点に近い所定の時点S3ま
での時間は、前記中間時点S1までに金属材1に流す電流
の電流値Iよりも小さい所定の電流値I′すなわち加熱
目標温度に対応した標準電流値よりも小さい電流値をも
つ電流を金属材1に流す。このため、金属材1は前記中
間時点S2までの金属材1の温度Tよりも低い所定の温度
T′すなわち加熱目標温度より低い温度まで温度低下
し、この温度T′に維持される。ここで、金属材1にお
ける把持部A,Aに隣接する部分B,Bは、前記中間時点S2ま
でに電流値Iの電流が流れていた時に金属材1の温度T
よりも高い温度に部分的に温度上昇していたが、金属材
1の温度がT′まで低下することにより金属材1の中央
部分と同じ温度T′まで温度低下する。
さらに、前記時点S3から加熱終了時点S4までの時間に
は、前記中間時点S2まで金属材1に流していた電流の電
流値と同じ大きさの電流値Iすなわち加熱目標温度に対
応した標準電流値より大きい電流値をもつ電流を金属材
1に再び流す。このため、金属材1は温度T′から前記
中間時点S2までの金属材1の温度と同じ高さの温度Tす
なわち加熱目標温度まで温度上昇する。ここで、金属材
1の把持部A,Aは、前記中間時点S2から時点S3までの間
に金属材1の温度がT′まで低下していた時に金属材1
の把持部A,Aの温度がTよりも低い温度に低下していた
が、金属材1の温度が再びTまで上昇することにより金
属材1の他の部分と同じ温度Tまで温度上昇する。
このように金属材1に流す電流を制御し通電加熱を行な
うと、金属材1の把持部A,A、部分B,Bおよび中央部が揃
って加熱目標温度Tとなり、均一な温度分布で金属材1
を加熱できる。また、金属材1の加熱目標温度に対応し
た電流値よりも大きな電流値の電流を金属材1に流すの
で、金属材1の加熱時間を短縮することができる。ま
た、金属材1の把持部A,Aの温度低下を防止するため
に、電極2,2および把持体3,3による把持力を調節する必
要がなく、把持力を調節するための機構および操作が不
要で構造面および操作面で大変有利である。さらに、他
の方法である金属材1のB,Bの部分にこれを冷却するた
めの冷やし金を設ける必要がない。このため通電加熱装
置の構成が簡素となり、また小型化される。
なお、本発明は高融点金属の焼結体を直接通電加熱する
場合に限定されず、他の金属材を直接通電加熱する場合
に広く適用することができる。
(実施例) 直径13mm、長さ700mmのタングステン焼結体を直接通電
加熱法により加熱した。加熱目標温度は1400℃、焼結体
に流す電流の標準電流値は2600Aである。
本発明例として、電流値を3500A、2400A、3500Aの3段
階に分けて電流を焼結体に流した。この結果加熱時間は
25秒であり、焼結体の全体を1400℃の均一な温度分布で
加熱できた。
従来例として、電流値を3500A、2400Aの2段階に分けて
電流を焼結体に流した。この結果加熱時間は20秒であつ
た。焼結体の温度分布は、把持部A,Aが1140℃、他の部
分が1400℃で、把持部A,Aの温度の低下を生じた。
〔発明の効果〕
以上説明したように本発明の金属材の製造方法によれ
ば、大電流と小電流を組合わせた3段階の通電を行なう
直接通電加熱法により、簡単な手段および装置で能率良
く且つ均一な温度分布で金属材を通電加熱することがで
きる。
【図面の簡単な説明】
第1図および第2図は本発明方法を示し、第1図は金属
材に対する通電状態を示す線図、第2図は金属材の加熱
温度分布を示す線図、第3図は直接通電加熱法を示す説
明図、第4図および第5図は従来例を示し、第4図は金
属材に対する通電状態を示す線図、第5図は金属材の加
熱温度分布を示す線図、第6図および第7図は異なる従
来例を示し、第6図は金属材に対する通電状態を示す線
図、第7図は金属材の加熱温度分布を示す線図である。 1……焼結体、2……電極、3……把持体。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭63−166926(JP,A) 特開 昭51−101246(JP,A) 特開 昭51−101247(JP,A) 特公 昭46−27109(JP,B1)

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】金属材に直接電流を流して金属材をそれ自
    身の抵抗発熱により加熱するに際して、加熱開始時点か
    ら加熱時間の中間時点までの間は、前記金属材に一定の
    電流値の電流を流して前記金属材を一定の温度まで温度
    上昇させ、次いで前記金属材に流す電流を前記中間時点
    までの電流値より小さい電流値にして前記金属材を前記
    中間時点まで温度より低い温度に維持し、さらに加熱終
    了直前の時点で前記金属材に流す電流の電流値を前記中
    間時点までの電流値と同じ大きさの電流値に増大して前
    記金属材の温度を上昇させることを特徴とする金属材の
    製造方法。
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