JPH08290214A - 複合金属棒材の製造方法およびその装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 剥がれなどの接合不良がないクラッド中実棒
またはクラッド中空管などの複合金属棒材を、効率的に
高生産効率で製造することができる複合金属棒材の製造
方法およびその装置を提供すること。 【構成】 本発明に係る複合金属棒材（複合中空管およ
び複合中実棒を含む）の製造方法は、外表面を清浄化さ
れたコア材２と、内面になる側を清浄化された帯板８と
を、両材料の清浄面を当接しつつ、帯板８を円弧もしく
は半円弧状に逐次曲げ成形を行い、帯板端部を溶接する
ことを特徴とする。コア材２の外皮となる部分は、管の
形で供給されるのではなく、帯板８の形で供給される。
帯板８は、コア材２および帯板８の送りに連動して、コ
ア材２の外周を囲むように、円弧もしくは半円弧状に逐
次曲げ成形される。帯板８が、コア材の外周を略完全に
覆った状態で、帯板８の端部相互が、長手方向に沿って
連続的に溶接される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、クラッド管またはクラ
ッドバーなどの複合金属棒材の製造方法および製造装置
に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来では、円形断面のクラッド材を製造
する場合、押出成形法や鋳包み材のロール成形などが用
いられるが、熱間傾斜圧延を用いる成形法が比較的容易
で製造効率が高い。

【０００３】この方法では、図１９に示すように、コア
材となる中実棒または中空管と、被覆管となる中空管と
を準備し、それぞれに脱スケール処理を行い、接合面と
なる面をそれぞれ洗浄する。次に、コア材を被覆管に挿
入し、冷間で引抜きし、接合界面を密着させ、その後、
熱間で傾斜圧延する。このような方法を採用することに
より、所望の寸法のクラッド材を得る。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】この熱間傾斜圧延を用
いる方法では、インサート材を用いることなく、良好な
接合面が得られるが、接合状態は、接合面の密着度およ
び清浄度に大きく影響される。特に、清浄度が強く影響
し、洗浄工程から、挿入工程を経て引抜き工程に至るま
での間に、予期せぬ汚れが付着したり、洗浄漕に浮遊す
る僅かな汚れ、洗浄液の劣化などが原因となって接合不
良を引き起こす。また、数本を束にして洗浄する洗浄工
程と、基本的に一本づつ引抜きを行う引抜き工程とで
は、素材の停滞が起き、ここでの清浄度管理が困難であ
る。

【０００５】後工程の熱間傾斜圧延が比較的高速である
のに対して、素材製造工程である洗浄、挿入、引抜き工
程がバッチ方式であるため、上工程での低生産効率が全
体の生産効率を押し下げている。なお、板条のクラッド
材においては、特公昭６４−１５８号公報の様に、オン
ラインで、清浄化を行い、クラッド材の製造を連続して
行っているが、円形断面のクラッド材またはクラッド管
を効率的に製造できる方法および装置は、知られていな
い。

【０００６】本発明は、このような実状に鑑みてなさ
れ、剥がれなどの接合不良がないクラッド中実棒または
クラッド中空管などの複合金属棒材を、効率的に高生産
効率で製造することができる複合金属棒材の製造方法お
よびその装置を提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段および作用】上記目的を達
成するために、本発明に係る複合金属棒材（複合中空管
および複合中実棒を含む）の製造方法は、外表面を清浄
化されたコア材と、内面になる側を清浄化された帯板と
を、両材料の清浄面を当接しつつ、帯板を円弧もしくは
半円弧状に逐次曲げ成形を行い、帯板端部を溶接するこ
とを特徴とする。

【０００８】すなわち、本発明では、コア材の外皮とな
る部分は、管の形で供給されるのではなく、帯板の形で
供給される。帯板は、コア材および帯板の送りに連動し
て、コア材の外周を囲むように、円弧もしくは半円弧状
に逐次曲げ成形される。帯板が、コア材の外周を略完全
に覆った状態で、帯板の端部相互が、長手方向に沿って
連続的に溶接される。

【０００９】溶接時には、コア材が、溶接時の冷やし金
と同等な作用を発揮し、別途当て板を用意することな
く、溶接の品質が向上する。また、溶接後に生じる凝固
収縮応力および熱応力により、パイプ状に成形された帯
板（外皮）が、コア材を締め付け、外皮とコア材との接
合面の密着度が向上する。

【００１０】前記コア材の外表面が、機械的手法により
清浄化され、前記帯板の内面になる側が機械的手法によ
り清浄化されることが好ましい。機械的手法による清浄
化であれば、コア材および帯板の送りと同時に、これら
の表面を清浄化することができ、その後直ちに、連続的
に、コア材の外周で帯板をパイプ状に成形（外皮とな
る）し、これらを圧接するので、コア材と外皮との圧接
面は、きわめて清浄な状態で密着する。

【００１１】また、機械的清浄化方法は、化学的清浄化
方法に比較して、安定した清浄面が得られ、その結果、
生産効率が向上する。さらに、機械的清浄化方法による
清浄面は、ワイヤブラシの押し付け量、カッタの切込み
量または皮剥ぎダイスの径などの定量的で制御し易い因
子で、制御されるため、歩留まりの安定を図ることがで
きる。

【００１２】すなわち、本発明の方法によれば、接合面
清浄化工程と接合面密着工程とを連続して行うことがで
き、接合面の清浄度の維持が容易となり、接合面品質が
向上する。前記帯板を円弧もしくは半円弧状に逐次曲げ
成形する方法が、複数のロールを帯板の送り方向に配置
して、これら複数のロールを用いてロール成形を行う方
法であることが好ましい。

【００１３】前記帯板を円弧もしくは半円弧状に逐次曲
げ成形する方法が、複数のシューを帯板の送り方向に配
置して、これら複数のシューを用いてシュー成形を行う
方法であることが好ましい。前記帯板として、二枚の帯
板を用い、これら帯板を、半円弧状に逐次曲げ成形し、
コア材の外表面で、半円弧状に成形された帯板の両端部
相互を溶接することもできる。

【００１４】この場合には、帯板の長手方向に沿って二
箇所の溶接となるが、次の利点を有する。パイプ成形時
に、成形外径Ｄに対する平板の肉厚ｔの比ｔ／Ｄが、約
２％以下では、一枚の平板からパイプまでの成形を行う
通常のロール成形では、エッジの座屈が生じ、溶接品質
に悪影響を与えるおそれがある。通常のロール成形で
は、初期のエッジの立ち上げで素板中央を下げて成形
し、エッジ（端部）の伸びを抑制するが、本発明の成形
では、コア材が内面に存在するため、このようなダウン
ヒル成形を行うことができない。そこで、二枚の帯板を
用いて、それぞれを半円弧状に成形することで、前記ｔ
／Ｄが、約２％以下の帯板を用いる場合でも、エッジの
座屈を生じさせずに溶接を行うことができる。

【００１５】また、コア材の外周で、二枚の帯板を半円
弧状に成形して、これらの端部を溶接して接合し、外皮
を形成する構造では、外皮の熱収縮による押さえつけ
が、一枚の帯板を用いた場合の二倍となり、外皮とコア
材との密着度が向上する。前記帯板端部を溶接した後の
工程では、接合面の十分な接合強度が要求されない分野
では、得られた複合金属棒材を、そのまま製品として用
いる。

【００１６】また、接合面の十分な接合強度が要求され
る分野に用いられる複合金属棒材を成形するには、前記
帯板端部を溶接した後の工程で、複数個の傾斜ロールに
より延伸圧延する熱間傾斜圧延を行っても良い。また
は、ＨＩＰなどの成形を行っても良い。

【００１７】本発明に係る複合金属棒材の製造装置は、
コア材を、その長手方向に送る送り手段と、前記コア材
の送り動作に連動して、帯板を、その長手方向に送り込
み、帯板を、送られるコア材の外周に合わせて、円弧も
しくは半円弧状に逐次曲げ成形を行う曲げ加工手段と、
前記コア材の外周で、前記曲げ加工手段で曲げ加工され
た帯板の接合端部を、溶接する溶接手段とを有する。

【００１８】前記コア材を送る手段としては、単段また
は複数段のプッシャーロールによる推進力付与手段で構
成することができる。溶接手段としては、特に限定され
ないが、ＴＩＧ溶接などを用いることができる。

【００１９】帯板と組み合わされる前のコア材の外表面
を、コア材の送り移動中に清浄化するコア材清浄化手段
と、コア材と組み合わされる前の帯板の内面になる側
を、帯板の送り移動中に清浄化する帯板清浄化手段と
を、さらに有することが好ましい。これら清浄化手段
は、ステンレスのように、スケール被膜が薄いものに関
しては、ワイヤーブラシなどの手段を用いることができ
るが、熱間加工上がりの厚いスケールに関しては、回転
するカッタもしくは皮剥ぎダイスなどを用いることがで
きる。

【００２０】前記曲げ加工手段は、複数のロールを帯板
の送り方向に配置して、これら複数のロールを用いてロ
ール成形を行うロール成形手段で構成することもでき
る。前記曲げ加工手段は、複数のシューを帯板の送り方
向に配置して、これら複数のシューを用いてシュー成形
を行うシュー成形手段で構成することもできる。

【００２１】前記装置は、前記帯板端部を溶接した後
に、得られた棒材を、後続して引抜等の縮径加工を加え
る手段をさらに有することが好ましい。

【００２２】

【実施例】以下、本発明に係る複合金属棒材の製造方法
およびその装置を、図面に示す実施例に基づき、詳細に
説明する。第１実施態様 本発明の第１実施態様に係る複合金属棒材の製造方法の
概略を、図１に示す。

【００２３】図１に示すように、本実施態様では、コア
材と被覆板とを準備し、後述するクラッド素材製造装置
を用いてクラッド素材を製造する。次に、そのクラッド
素材を、そのまま、または引き抜き加工した後、加熱し
て、熱間傾斜圧延を行う。本発明の一実施態様で用いる
ことができるクラッド素材製造装置を、図２に示す。

【００２４】図２に示すように、この装置は、コア材２
を送る手段として、単段または複数段のプッシャーロー
ル４を有する。コア材２は、中空管または中実棒であ
る。このコア材２の材質は、特に限定されない。図２に
示すプッシャーロール４により送られるコア材２の横断
面（横半分のみ図示）の一例を図３（Ａ）に示す。

【００２５】本実施態様では、図２に示すように、二段
のプッシャーローラ４の間に、清浄化手段としてのワイ
ヤブラシ６が配置してある。このワイヤブラシ６は、コ
ア材２の外周を円周方向に回転し、コア材の外周を機械
的に研磨して清浄化するようになっている。なお、図示
省略してあるが、ワイヤブラシ６で清浄化されたコア材
２の外周には、空気を吹き付けて研磨屑を吹き飛ばすよ
うになっている。

【００２６】また、ワイヤブラシ６に対してコア材２の
送り方向下流側には、帯板８が巻回してあるアンコイラ
ー１０が配置してあり、コア材２の送り方向に沿って、
帯板８をコア材２の外周に供給するようになっている。
帯板８の幅は、コア材２の円周に略等しい長さである。
帯板８の材質および板厚は、得ようとするクラッド中空
パイプまたはクラッド中実棒の用途や目的に応じて適宜
変更することができる。

【００２７】アンコイラー１０からコア材２の外周へ至
る帯板８の経路の途中には、帯板８の内面となる面を清
浄化する清浄化手段としてのワイヤブラシ１２が配置し
てある。このワイヤブラシ１２が回転して帯板８の片側
表面に当接することにより、その表面の清浄化を行う。
なお、図示省略してあるが、ワイヤブラシ１２で清浄化
された帯板８の表面には、空気を吹き付けて研磨屑を吹
き飛ばすようになっている。

【００２８】清浄化された帯板８は、清浄化されたコア
材２の下面に、ローラ１４の位置で接触し、以下、コア
材と同じ送り速度で矢印Ａ方向に送られる。ローラ１４
の位置でのコア材２および帯板８の横断面（横半分のみ
図示）を図３（Ｂ）に示す。ローラ１４に対して、送り
方向Ａの下流側には、帯板を円弧状に逐次曲げ成形を行
うためのロール成形手段が配置してある。ロール成形手
段は、複数のロール成形型１６，１８，２０，２２，２
４，２６で構成される。各ロール成形型は、図４（Ｃ）
〜図６（Ｈ）に示すような断面形状を有し、帯板を順次
円弧状に、しかも最終的にはパイプ状となるように曲げ
成形するようになっている。

【００２９】図２および図６（Ｈ）に示すように、最終
ロール成形工程では、ロール成形型２６により、帯板８
は、コア材２の外周で、パイプ状に成形され、帯板８が
コア材２の外周に押し付けられる。そして、ロール成形
型２６の位置には、パイプ状に成形された帯板８の突合
せ端部相互を溶接するための溶接手段としてのＴＩＧ溶
接機２８が配置してあり、この溶接機により、突合せ端
部相互を長手方向に沿って連続して溶接し、クラッド素
材３０を得る。

【００３０】溶接時には、コア材２が、溶接時の当て板
と同等な作用を発揮し、別途当て板を用意することな
く、溶接の品質が向上する。また、溶接後に生じる熱収
縮により、パイプ状に成形された帯板８（外皮）が、コ
ア材２を締め付け、外皮とコア材との接合面の密着度が
向上する。

【００３１】この接合面の十分な接合強度が要求されな
い分野では、得られたクラッド素材３０を、そのまま製
品として用いる。また、接合面の十分な接合強度が要求
される分野に用いられる複合金属棒材を成形するには、
前記帯板端部を溶接した後の工程で、以下に示す傾斜圧
延装置を用いて、熱間傾斜圧延を行う。なお、傾斜圧延
の前には、クラッド素材３０は、図１に示すように加熱
処理される。

【００３２】まず、傾斜圧延装置の概略について説明す
る。傾斜圧延装置３２は、図７，８に示すように、加熱
工程を終え加熱炉から取り出された圧延対象たる素材管
３０が搬入されて所定位置に取り付けられるようになっ
ており、素材管３０を傾斜圧延するための成形ロール部
３４を有する。図７，８に示すように、成形ロール部３
４の図中左手側が素材３０の搬入側となっており、管内
に挿入される内面規制工具としてのマンドレル３６（図
８参照）およびマンドレルシャフト３８を保持するマン
ドレル保持装置５０が設けてある。マンドレルシャフト
３８は、加工前の素材３０よりも長い。図８に示すマン
ドレル３６は、加工温度において、素材管３０よりも高
い変形抵抗を有する材料（たとえばＮｉ基耐熱合金な
ど）で構成される。図７に示すマンドレル保持装置５０
は、素材管が加熱炉から出て、素材管搬入ベッド５２に
載せられる時点以前では、後退止めの位置で待機し、成
形ロールが昇降シリンダによって降下させられ成形が開
始する時点では、素材管３０の内部に挿入される。

【００３３】なお、素材管３０が複合中実棒である場合
には、マンドレル３６、マンドレルシャフト３８および
マンドレル保持装置５０は不要となる。図７に示すよう
に、成形ロール部２０に対してマンドレル保持装置５０
と反対側には、圧延動作中に圧延後のクラッド棒材４４
を送り方向に沿って所定の張力でまたは所定の引張速度
で引っ張る引張装置４０が設けてある。

【００３４】前記成形ロール部２０には、図８（Ａ）に
示すように、パスライン４２を中心として３個の成形ロ
ール３４ａ，３４ｂ，３４ｃが１２０°間隔で回転自在
に設けてある。各成形ロール３４（成形ロール３４ａ，
３４ｂ，３４ｃの総称）の駆動軸は、同図（Ｂ）および
同図（Ｃ）に示すように、パスライン４２に対して交差
角α、傾斜角βをもって傾いている。成形ロール３４の
回転数および傾斜角βによって、送り方向Ａに沿うクラ
ッド棒材４４に推進力を与える。

【００３５】成形ロール交差角αは、材料進行方向に向
かって収束する方向で、例えば３０〜４５°好ましくは
約４５°に固定され、傾斜角βは、例えば約０°〜約２
５°の範囲で可変自在となっている。なお、３個の成形
ロール３４は、全て同じ交差角αおよび傾斜角βを有し
ている。

【００３６】図７に示すように、成形ロール３４は、ロ
ール駆動モータ４６の駆動軸の先端に取り付けられてい
る。ロール駆動モータ４６のケーシングには傾斜角調整
手段としての傾斜角付与モータ４８の駆動軸が連結され
ており、傾斜角付与モータ４８の駆動調整により、成形
ロール３４をロール駆動モータ４６ごと回転させて、成
形ロール３４に与える傾斜角βの調整がなされる。

【００３７】成形ロール３４は、２つの円錐台から構成
され、第１の円錘台部の円錐半角は交差角αに等しく、
第１の円錐台部に連続して設けられた第２の円錘台の円
錐半角は交差角αよりも小さく形成されている。素材３
０が傾斜圧延される時には、先ず、パスライン４２に対
して比較的大きく傾斜した圧延面Ｓ１によって圧延さ
れ、次いで、パスライン４２に対して比較的小さく傾斜
した圧延面Ｓ２によって圧延される。

【００３８】前記引張装置４０は、図７に示すように、
パスライン４２上で成形ロール部３４に対して進退移動
自在に設けられ、クラッド材４４の先端を把持して該ク
ラッド材４４と共に回転するグリッパ４６と、このグリ
ッパ４６を保持する引張ロッド４８と、図示しない引張
力発生源とを有する。そして、圧延動作中には、クラッ
ド材４４をグリッパ４６によって把持しながら送り方向
Ａに沿って所定の張力または所定の引張速度で引っ張る
ようになっている。

【００３９】本実施例では、コア材２の外皮となる部分
は、管の形で供給されるのではなく、帯板８の形で供給
される。帯板８は、コア材２および帯板８の送りに連動
して、コア材２の外周を囲むように、半円弧状に逐次曲
げ成形される。帯板８が、コア材２の外周を略完全に覆
った状態で、帯板８の端部相互が、長手方向に沿って連
続的に溶接される。

【００４０】溶接時には、コア材２が、溶接時の当て板
と同等な作用を発揮し、別途当て板を用意することな
く、溶接の品質が向上する。また、溶接後に生じる熱収
縮により、パイプ状に成形された帯板８（外皮）が、コ
ア材２を締め付け、外皮とコア材との接合面の密着度が
向上する。

【００４１】また、本実施例では、コア材２の外表面
が、機械的手法により清浄化され、帯板８の内面になる
側が機械的手法により清浄化される。機械的手法による
清浄化であれば、コア材２および帯板８の送りと同時
に、これらの表面を清浄化することができ、その後直ち
に、連続的に、コア材２の外周で帯板８をパイプ状に成
形（外皮となる）し、これらを圧接するので、コア材と
外皮との圧接面は、きわめて清浄な状態で密着する。

【００４２】また、機械的清浄化方法は、化学的清浄化
方法に比較して、安定した清浄面が得られ、その結果、
生産効率が向上する。さらに、本実施例では、清浄面
は、ワイヤブラシの押し付け量などの定量的で制御し易
い因子で制御されるため、歩留まりの安定を図ることが
できる。

【００４３】すなわち、本実施例の方法によれば、接合
面清浄化工程と接合面密着工程とを連続して行うことが
でき、接合面の清浄度の維持が容易となり、接合面品質
が向上する。第２実施態様 本発明の第２実施態様に係る複合金属棒材の製造方法を
次に示す。

【００４４】本実施態様では、前記第１実施態様で用い
る図２に示すクラッド素材製造装置の代わりに、図９に
示すクラッド素材製造装置を用いる以外は、前記第１実
施態様と同様にして、複合金属棒材を製造する。以下の
説明では、前記第１実施態様と異なる部分のみについて
説明し、その他の構成については、前記第１実施態様と
同様であるとし、その説明の一部は省略する。

【００４５】図９に示すクラッド素材製造装置では、二
枚の帯板８ａ，８ｂを用い、これら帯板を半円弧状に成
形し、これらの端部を、二箇所で溶接する点が、前記第
１実施態様と異なる。また、コア材２の外周の清浄化手
段として、シェービングダイ６ａを用いている点も、前
記第１実施態様と異なる。

【００４６】図９に示すように、この装置は、コア材２
を送る手段として、単段または複数段のプッシャーロー
ル４を有する。図９に示すプッシャーロール４により送
られるコア材２の横断面（横半分のみ図示）の一例を図
１０（Ａ）に示す。本実施態様では、図９に示すよう
に、二段のプッシャーローラ４の間に、清浄化手段とし
てのシェービングダイ６ａが配置してある。このシェー
ビングダイ６ａは、コア材２が通過する加工孔を有し、
この加工孔をコア材が通過することにより、コア材２の
外周を機械的に切削して清浄化するようになっている。
なお、図示省略してあるが、清浄化されたコア材２の外
周には、空気を吹き付けて切削屑を吹き飛ばすようにな
っている。

【００４７】また、プッシャーローラー４に対してコア
材２の送り方向下流側には、帯板８ａ，８ｂがそれぞれ
巻回してあるアンコイラー１０ａ，１０ｂが、コア材２
を挟んで対向する位置に配置してあり、コア材２の送り
方向に沿って、帯板８ａ，８ｂをコア材２の外周に供給
するようになっている。帯板８ａ，８ｂの幅は、それぞ
れ、コア材２の円周の１／２に略等しい長さである。帯
板８ａ，８ｂの材質および板厚は、得ようとするクラッ
ド中空パイプまたはクラッド中実棒の用途や目的に応じ
て適宜変更することができる。

【００４８】アンコイラー１０ａ，１０ｂからコア材２
の外周へ至る帯板８ａ，８ｂの経路の途中には、帯板の
内面となる面を清浄化する清浄化手段としてのワイヤブ
ラシ１２ａ，１２ｂが配置してある。このワイヤブラシ
が回転して帯板８ａ，８ｂの片側表面に当接することに
より、その表面の清浄化を行う。なお、図示省略してあ
るが、ワイヤブラシ１２ａ，１２ｂで清浄化された帯板
８ａ，８ｂの表面には、空気を吹き付けて研磨屑を吹き
飛ばすようになっている。

【００４９】清浄化された帯板８ａ，８ｂは、清浄化さ
れたコア材２の下面および上面に、ローラ１４ａ，１４
ｂの位置で接触し、以下、コア材と同じ送り速度で矢印
Ａ方向に送られる。ローラ１４ａ，１４ｂの位置でのコ
ア材２および帯板８ａ，８ｂの横断面（横半分のみ図
示）を図１０（Ｂ）に示す。

【００５０】ローラ１４ａ，１４ｂに対して、送り方向
Ａの下流側には、それぞれの帯板８ａ，８ｂを半円弧状
に逐次曲げ成形を行うためのロール成形手段が配置して
ある。ロール成形手段は、複数のロール成形型１８ａ，
２０ａ，２２ａ，２４ａ，２６ａで構成される。各ロー
ル成形型は、図１１（Ｃ）〜図１３（Ｇ）に示すような
断面形状を有し、帯板を順次半円弧状に、しかも最終的
には、組み合わされてパイプ状となるように曲げ成形す
るようになっている。

【００５１】図９および図１３（Ｇ）に示すように、最
終ロール成形工程では、ロール成形型２６ａにより、帯
板８ａ，８ｂは、コア材２の外周で、パイプ状に成形さ
れ、帯板８ａ，８ｂがコア材２の外周に押し付けられ
る。そして、ロール成形型２６ａの位置には、パイプ状
に成形された帯板８ａ，８ｂの突合せ端部相互を溶接す
るための溶接手段としてのＴＩＧ溶接機２８が配置して
あり、この溶接機により、突合せ端部相互を長手方向に
沿って連続して溶接し、クラッド素材３０ａを得る。

【００５２】溶接時には、コア材２が、溶接時の当て板
と同等な作用を発揮し、別途当て板を用意することな
く、溶接の品質が向上する。また、溶接後に生じる熱収
縮により、パイプ状に成形された帯板８ａ，８ｂ（外
皮）が、コア材２を締め付け、外皮とコア材との接合面
の密着度が向上する。

【００５３】この接合面の十分な接合強度が要求されな
い分野では、得られたクラッド素材３０ａを、そのまま
製品として用いる。また、接合面の十分な接合強度が要
求される分野に用いられる複合金属棒材を成形するに
は、前記帯板端部を溶接した後の工程で、前記第１実施
態様で示した傾斜圧延装置を用いて、熱間傾斜圧延を行
う。なお、傾斜圧延の前には、クラッド素材３０ａは、
図１に示すように加熱処理される。

【００５４】本実施態様では、前記第１実施態様の作用
に加えて、以下の作用を有する。パイプ成形時に、成形
外径Ｄに対する平板の肉厚ｔの比ｔ／Ｄが、約２％以下
では、平板からパイプまでの成形を行う通常のロール成
形では、エッジの座屈が生じ、溶接品質に悪影響を与え
るおそれがある。通常のロール成形では、初期のエッジ
の立ち上げで素板中央を下げて成形し、エッジ（端部）
の伸びを抑制するが、本実施態様の成形では、コア材が
内面に存在するため、このようなダウンヒル成形を行う
ことができない。そこで、二枚の帯板を用いて、それぞ
れを半円弧状に成形することで、前記ｔ／Ｄが、約２％
以下の帯板を用いる場合でも、エッジの座屈を生じさせ
ずに溶接を行うことができる。

【００５５】また、コア材の外周で、二枚の帯板８ａ，
８ｂを半円弧状に成形して、これらの端部を溶接して接
合し、外皮を形成する構造では、外皮の熱収縮による押
さえつけが、一枚の帯板を用いた場合の二倍となり、外
皮とコア材との密着度が向上する。

【００５６】第３実施態様 本発明の第３実施態様に係る複合金属棒材の製造方法を
次に示す。本実施態様では、前記第１実施態様で用いる
図２に示すクラッド素材製造装置の代わりに、図１４に
示すクラッド素材製造装置を用いる以外は、前記第１実
施態様と同様にして、複合金属棒材を製造する。

【００５７】以下の説明では、前記第１実施態様と異な
る部分のみについて説明し、その他の構成については、
前記第１実施態様と同様であるとし、その説明の一部は
省略する。図１４に示すクラッド素材製造装置では、ロ
ール成形型の代わりに、シュー成形型を用い、帯板８を
円弧状に成形する点が、前記第１実施態様と異なる。ま
た、コア材２の外周の清浄化手段として、シェービング
ダイ６ａを用いている点も、前記第１実施態様と異な
る。

【００５８】図１４に示すように、この装置は、コア材
２を送る手段として、図示省略してあるプッシャーロー
ルを有する。本実施態様では、図１４に示すように、清
浄化手段としてのシェービングダイ６ａが配置してあ
る。このシェービングダイ６ａは、図１５（Ａ）に示す
ように、コア材２が通過する加工孔７を有し、この加工
孔７をコア材２が通過することにより、コア材２の外周
を機械的に切削して清浄化するようになっている。な
お、図示省略してあるが、清浄化されたコア材２の外周
には、空気を吹き付けて切削屑を吹き飛ばすようになっ
ている。

【００５９】また、図１４に示すように、シェービング
ダイ６ａに対してコア材２の送り方向下流側には、帯板
８が巻回してあるアンコイラー１０が配置してあり、コ
ア材２の送り方向に沿って、帯板８をコア材２の外周に
供給するようになっている。帯板８の幅は、それぞれ、
コア材２の円周に略等しい長さである。帯板８の材質お
よび板厚は、得ようとするクラッド中空パイプまたはク
ラッド中実棒の用途や目的に応じて適宜変更することが
できる。

【００６０】アンコイラー１０からコア材２の外周へ至
る帯板８の経路の途中には、帯板の内面となる面を清浄
化する清浄化手段としてのワイヤブラシ１２が配置して
ある。このワイヤブラシが回転して帯板８の片側表面に
当接することにより、その表面の清浄化を行う。なお、
図示省略してあるが、ワイヤブラシ１２で清浄化された
帯板８の表面には、空気を吹き付けて研磨屑を吹き飛ば
すようになっている。

【００６１】清浄化された帯板８は、清浄化されたコア
材２の下面に、ローラ１４の位置で接触し、以下、コア
材と同じ送り速度で矢印Ａ方向に送られる。ローラ１４
に対して、送り方向Ａの下流側には、それぞれの帯板８
を円弧状に逐次曲げ成形を行うためのシュー成形手段が
配置してある。シュー成形手段は、複数のシュー成形型
６２，６４，６６，６８，７０，７２，７４で構成され
る。各シュー成形型は、図１５（Ｂ）〜図１８（Ｇ）に
示すような断面形状を有し、帯板を順次円弧状に、しか
も最終的には、パイプ状となるように曲げ成形するよう
になっている。

【００６２】図１４および図１８（Ｇ）に示すように、
最終シュー成形工程では、シュー成形型７２，７４によ
り、帯板８は、コア材２の外周で、パイプ状に成形さ
れ、帯板８がコア材２の外周に押し付けられる。そし
て、シュー成形型７２，７４の間の位置で、パイプ状に
成形された帯板８の突合せ端部相互を溶接するための溶
接手段としてのＴＩＧ溶接機２８が配置してあり、この
溶接機により、突合せ端部相互を長手方向に沿って連続
して溶接し、クラッド素材３０ｂを得る。

【００６３】溶接時には、コア材２が、溶接時の当て板
と同等な作用を発揮し、別途当て板を用意することな
く、溶接の品質が向上する。また、溶接後に生じる熱収
縮により、パイプ状に成形された帯板８（外皮）が、コ
ア材２を締め付け、外皮とコア材との接合面の密着度が
向上する。

【００６４】図１４および図１８（Ｈ）に示すように、
本実施態様では、溶接された帯板８で構成された外皮が
被覆されたコア材２は、引き抜きダイ７６に通され、引
き抜き加工が行われる。この引き抜き加工により、外皮
とコア材との密着度はさらに向上する。

【００６５】この接合面の十分な接合強度が要求されな
い分野では、得られたクラッド素材３０ｂを、そのまま
製品として用いる。また、接合面の十分な接合強度が要
求される分野に用いられる複合金属棒材を成形するに
は、前記帯板端部を溶接した後の工程で、前記第１実施
態様で示した傾斜圧延装置を用いて、熱間傾斜圧延を行
う。なお、傾斜圧延の前には、クラッド素材３０ａは、
図１に示すように加熱処理される。

【００６６】本実施態様では、前記第１実施態様の作用
に加えて、以下の作用を有する。すなわち、溶接された
帯板８で構成された外皮が被覆されたコア材２は、引き
抜きダイ７６に通され、引き抜き加工が行われるので、
外皮とコア材との密着度はさらに向上する。

【００６７】この引き抜き加工は、前記第１実施態様ま
たは第２実施態様にも付加しても良い。以下、本発明
を、さらに詳細な実施例に基づき説明するが、本発明
は、これら実施例に限定されない。

【００６８】実施例１ この実施例では、高耐食性を有する化学プラント向け熱
交換器用クラッドチューブとして、 外皮材：Ｎｉ基耐食合金（ハステロイＣ−２２）肉厚
１．６ｍｍ板 コア材：配管用ステンレス鋼管（ＳＵＳ３０４）外径４
２．７ｍｍ×肉厚３．６ｍｍ を用いた。

【００６９】クラッド素材の製造装置としては、図２に
示す装置を用いた。コア材２となる鋼管はプッシャーロ
ール４，４によって送り出される。この際プッシャーロ
ール４，４間で回転する円筒内面にワイヤーブラシ６を
持つ、外面清浄化装置により外面を研磨した。これとは
別に、アンコイラー１０によってフープ材から巻き戻さ
れたＮｉ基合金板（帯板８）は、鋼管と接する側を回転
するワイヤーブラシ１２によって研磨した。いずれの材
料も研磨後は空気圧によって研磨屑が材料に付着せぬ様
に吹き飛ばした。

【００７０】清浄化された両材料は直ちに鋼管の下面と
板材の幅方向中央が接するように配置され、上流から下
流に向かってロール成形を用いて板材が連続的に曲げ、
図中の最終スタンドで外皮材は円管に成形され、鋼管外
面と外皮材内面が密着するように左右のロールによって
押しつけた。ここで、板材のエッジの突き合わせ部でＴ
ＩＧ溶接機により板材を溶接し、クラッド素材３０を製
造した。

【００７１】この後、加熱炉内で１２００°Ｃで３０分
間保持し、図７，８に示す熱間傾斜圧延装置により減面
率約４０％の加工を加えて、クラッドパイプを成形し
た。実施例２ この実施例では、苛性ソーダ製造用の電極棒（ブスバ
ー）として、 外皮材：純チタン、肉厚１．２ｍｍ板 コア材：銅、外径４２．０ｍｍ棒材 を用いた。

【００７２】チタンはスプリングバックが大きく、エッ
ジの座屈が生じやすいため、図９に示す装置を用い、二
枚の帯板８ａ，８ｂを半円弧に形成し、これを２か所で
溶接する手法を取った。コア材２となる鋼製棒はプッシ
ャーロールによって送りだされる。この際プッシャーロ
ール間においた皮剥ぎダイス６ａによって約２％程度の
減面率を与えることにより、銅棒表面に清浄面を形成す
る。これとは別にアンコイラー１０ａ，１０ｂによって
フープ材から巻き戻されたＴｉ板は、銅棒と接する側を
回転するワイヤーブラシ１２ａ，１２ｂによって研磨さ
れる。いずれの材料も研磨後は空気圧によって研磨屑が
材料に付着せぬ様に吹き飛ばされる。

【００７３】清浄化された両材料は直ちに銅棒の上下面
と板材の幅方向中央が接するように配置され、上流から
下流に向かってロール成形を用いて板材が連続的に曲げ
られ、図中の最終スタンドで外皮材は半円弧に成形さ
れ、銅棒表面とＴｉ内面が密着する様に左右のロールに
よって押しつけられる。ここで、板材のエッジの２か所
の突き合わせ部でＴＩＧにより板材を溶接し、クラッド
素材を製造した。

【００７４】このクラッド素材を加熱炉内で７００〜８
００°Ｃで４０分保持し、これに熱間傾斜圧延により４
５％の減面率を与え、クラッドブスバーを作った。実施例３ この実施例では、腐食雰囲気中でのボイラーチューブ用
として、 外皮材：Ｎｉ基耐食合金（ハステロイＣ−２２）肉厚
１．０ｍｍ板 コア材：ボイラ・熱交換器炭素鋼管（ＳＴＢ４１０）外
径４２．７ｍｍ×肉厚５．０ｍｍ を用いた。

【００７５】外皮材のｔ／Ｄが十分小さいため、実施例
１および２で用いたロール成形ではなく、図１４に示す
ように、所望の穴型を持つガイドシューを並べて順次曲
げ成形を行うシュー成形方式を取った。先端部をスエー
ジ加工された炭素鋼管を、内面側を清浄化され予め成形
を受けてガイドシュー内にある外皮材に重ね、先端部を
保持して引抜き加工を行う。

【００７６】炭素鋼管は、始めに皮剥ぎダイスによって
約２％程度の減面率を与えることにより、表面に清浄面
を形成する。コア材として用いた炭素鋼管は熱間加工あ
がりであり、実施例１で示したワイヤーブラシでは表面
の清浄化が困難であるため、皮剥ぎダイスを用いた。こ
れとは別にアンコイラーによってフープ材から巻き戻さ
れたＮｉ基合金板では、鋼管と接する側を回転するワイ
ヤーブラシによって研磨される。いずれの材料も研磨後
は空気圧によって研磨屑が材料に付着せぬ様に吹き飛ば
した。

【００７７】清浄化された両材料は直ちに鋼管の下面と
板材の幅方向中央が接するように配置され、上流から下
流に向かってガイドシュー内を順次曲げられ、図中の最
終スタンドで外皮材は円管に成形され、炭素鋼管外面と
外皮材内面が密着する様に２段の円形の穴の空いたシュ
ーを通過させた。この２段の円形穴付きプレートの間
で、板材のエッジの突き合わせ部でＴＩＧにより板材を
溶接し、クラッド素材３０ｂを製造した。

【００７８】このクラッド素材３０ｂを加熱炉内で１２
００°Ｃで３０分加熱し、これに、図７，８に示す熱間
傾斜圧延装置を用いて傾斜圧延を行い、φ３８．１×
４．０ｔに成形し、クラッドパイプを作った。実施例４ 前記実施例１〜３では、最終工程で、図７，８に示す傾
斜圧延装置を用いて、傾斜圧延を行い、クラッド素材を
製造した。しかしながら、用途によっては、コア材と外
皮とが密着していれば良く、金属間での接合を必要とし
ない複合金属棒材を得たい場合もある。以下に、この場
合の実施例について説明する。

【００７９】この実施例では、腐食雰囲気中で使用され
るヒートパイプとして、 外皮材：Ｎｉ基耐食合金（ハステロイＣ−２２）肉厚
１．２mm板 コア材：Ｃｕ合金管（９０％Ｃｕ−１０％Ｎｉのキュプ
ロニッケル管）外径４２．７mm×肉厚２．０mm を用いた。

【００８０】そして、図２に示す装置を用い、クラッド
素材を成形し、その後図７，８に示す傾斜圧延装置での
傾斜圧延を行わない以外は、前記第１実施例と同様にし
て、クラッド素材３０を得た。本実施例では、このクラ
ッド素材３０を、そのまま製品として用いた。

【００８１】この実施例では、このようにして得られた
クラッド素材を、ヒートパイプとして用いるため、作動
中は、パイプがほぼ均一な温度ととなり、コア材と外皮
とが接合せずとも、密着していれば熱特性はほとんど変
わらない。なお、本発明は、上述した実施例に限定され
るものではなく、本発明の範囲内で種々に改変すること
ができる。

【００８２】

【発明の効果】以上説明してきたように、本発明によれ
ば、溶接時には、コア材が、溶接時の当て板と同等な作
用を発揮し、別途当て板を用意することなく、溶接の品
質が向上する。また、溶接後に生じる熱収縮により、パ
イプ状に成形された帯板（外皮）が、コア材を締め付
け、外皮とコア材との接合面の密着度が向上する。

【００８３】また、本発明によれば、接合面清浄化工程
と接合面密着工程とを連続して行うことができ、接合面
の清浄度の維持が容易となり、接合面品質が向上する。
さらに、本発明の方法で採用することができる機械的清
浄化方法は、化学的清浄化方法に比較して、安定した清
浄面が得られ、その結果、生産効率が向上する。さら
に、機械的清浄化方法による清浄面は、ワイヤブラシの
押し付け量、カッタの切込み量または皮剥ぎダイスの径
などの定量的で制御し易い因子で、制御されるため、歩
留まりの安定を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は本発明の一実施例に係る複合金属棒材の
製造工程を示すフローチャート図である。

【図２】図２は本発明の一実施例に係るクラッド素材の
製造装置の概念図である。

【図３】図３（Ａ），（Ｂ）は図２に示す各工程での断
面図である。

【図４】図４（Ｃ），（Ｄ）は図２に示す各工程での断
面図である。

【図５】図５（Ｅ），（Ｆ）は図２に示す各工程での断
面図である。

【図６】図６（Ｇ），（Ｈ）は図２に示す各工程での断
面図である。

【図７】図７は傾斜圧延装置の概略図である。

【図８】図８（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）は図７に示す傾斜
圧延装置の要部概略図である。

【図９】図９は本発明の他の実施例に係るクラッド素材
の製造装置の概念図である。

【図１０】図１０（Ａ），（Ｂ）は図９に示す各工程で
の断面図である。

【図１１】図１１（Ｃ），（Ｄ）は図９に示す各工程で
の断面図である。

【図１２】図１２（Ｅ），（Ｆ）は図９に示す各工程で
の断面図である。

【図１３】図１３（Ｇ）は図９に示す最終工程での断面
図である。

【図１４】図１４は本発明の他の実施例に係るクラッド
素材の製造装置の概念図である。

【図１５】図１５（Ａ），（Ｂ）は図１４に示す各工程
での断面図である。

【図１６】図１６（Ｃ），（Ｄ）は図１４に示す各工程
での断面図である。

【図１７】図１７（Ｅ），（Ｆ）は図１４に示す各工程
での断面図である。

【図１８】図１８（Ｇ），（Ｈ）は図１４に示す各工程
での断面図である。

【図１９】図１９は従来例に係る複合金属棒材の製造方
法を示すフローチャート図である。

【符号の説明】

２… コア材 ６，１２… ワイヤブラシ ８，８ａ，８ｂ… 帯板 １６，１８，２０，２２，２４，２６… ロール成形型 １８ａ，２０ａ，２２ａ，２４ａ，２６ａ… ロール成
形型 ３０，３０ａ，３０ｂ… クラッド素材 ３２… 傾斜圧延装置

Claims (11)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 外表面を清浄化されたコア材と、内面に
   なる側を清浄化された帯板とを、 両材料の清浄面を当接しつつ、帯板を円弧もしくは半円
   弧状に逐次曲げ成形を行い、帯板端部を溶接することを
   特徴とする中空又は中実の複合金属棒材の製造方法。
2. 【請求項２】 前記コア材の外表面が、機械的手法によ
   り清浄化され、前記帯板の内面になる側が機械的手法に
   より清浄化される請求項１に記載の複合金属棒材の製造
   方法。
3. 【請求項３】 前記帯板を円弧もしくは半円弧状に逐次
   曲げ成形する方法が、複数のロールを帯板の送り方向に
   配置して、これら複数のロールを用いてロール成形を行
   う方法である請求項１または２に記載の複合金属棒材の
   製造方法。
4. 【請求項４】 前記帯板を円弧もしくは半円弧状に逐次
   曲げ成形する方法が、複数のシューを帯板の送り方向に
   配置して、これら複数のシューを用いてシュー成形を行
   う方法である請求項１または２に記載の複合金属棒材の
   製造方法。
5. 【請求項５】 前記帯板として、二枚の帯板を用い、こ
   れら帯板を、半円弧状に逐次曲げ成形し、コア材の外表
   面で、半円弧状に成形された帯板の両端部相互を溶接す
   ることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の複
   合金属棒材の製造方法。
6. 【請求項６】 前記帯板端部を溶接した後の工程で、得
   られた棒材を、複数個の傾斜ロールにより延伸圧延する
   傾斜圧延を行うことを特徴とする請求項１〜５のいずれ
   かに記載の複合金属棒材の製造方法。
7. 【請求項７】 コア材を、その長手方向に送る送り手段
   と、 前記コア材の送り動作に連動して、帯板を、その長手方
   向に送り込み、帯板を、送られるコア材の外周に合わせ
   て、円弧もしくは半円弧状に逐次曲げ成形を行う曲げ加
   工手段と、 前記コア材の外周で、前記曲げ加工手段で曲げ加工され
   た帯板の接合端部を、溶接する溶接手段とを有する複合
   金属棒材の製造装置。
8. 【請求項８】 帯板と組み合わされる前のコア材の外表
   面を、コア材の送り移動中に清浄化するコア材清浄化手
   段と、コア材と組み合わされる前の帯板の内面になる側
   を、帯板の送り移動中に清浄化する帯板清浄化手段と
   を、さらに有する請求項７に記載の複合金属棒材の製造
   装置。
9. 【請求項９】 前記曲げ加工手段が、複数のロールを帯
   板の送り方向に配置して、これら複数のロールを用いて
   ロール成形を行うロール成形手段である請求項７または
   ８に記載の複合金属棒材の製造装置。
10. 【請求項１０】 前記曲げ加工手段が、複数のシューを
    帯板の送り方向に配置して、これら複数のシューを用い
    てシュー成形を行うシュー成形手段である請求項７また
    は８に記載の複合金属棒材の製造装置。
11. 【請求項１１】 前記帯板端部を溶接した後に、得られ
    た棒材を、後続して引抜き加工などの縮径を行なう手段
    を有する請求項７〜１０のいずれかに記載の複合金属棒
    材の製造装置。