JPS59110419A - 線材の乾式連続伸線方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、線材または棒鋼（以下「線材」という）を
連続的に伸線する乾式による連続伸線方法に関する。　
　　　゛ 冷間鍛造用の線材に対する２次加工は、線材を酸洗によ
り脱スケールし、ついで潤滑下地および潤滑処理した後
１次伸線し、その後伸線による加工硬化に対処するため
球状化焼鈍し、さらに２段階目の酸洗、潤滑下地および
潤滑処理を施した後、スキンパスによる２次伸線を行な
う方法が一般的である。

ここで、従来の酸洗、潤滑下地処理および潤滑処理は、
線材コイルをＣ形フックにより吊り下げ、各処理液槽に
浸し、順次移し替えるバッチ処理方式により行なわれて
いる。このため、生産性が低くコスト高となり、各処理
液の公害対策費が嵩むし、湿式処理のため作業環境とし
ても好ましくなく、その上全長検査が困難であるなどの
問題を有している。

なお、従来の潤滑処理下地剤としては、液状のリン酸塩
が用いられ、潤滑剤としては粉状の金属石けん、または
石灰と金属石けんの混合物を溶かして液状として用いて
いる。冷間鍛造用の線材は、伸線時の潤滑剤がそのまま
冷間鍛造時の潤滑を兼ねるので、高価であるにも拘らず
潤滑性のすぐれたリン酸亜鉛により潤滑下地処理を行な
っている。

一方、近年の益々厳しい品質保証要求に対して、伸線材
の探傷および手入れは極めて重要な工程である。しかし
、一般にオンラインでの線材の探傷および自動手入れは
非常に困難で、専らオフラインで行なわれている。具体
的には、伸線材をいったん巻取った後、これを精整過程
で非破壊または破壊探傷装置を用いて、あるいは表面疵
については目視により検出し、疵部分をグラインダ等に
より手作業で研削除去を行なっている。しかし、これで
は多大な手間と時間がかかり、設備ヌベースを別に要し
、また運搬作業が繁雑になるなど、非能率かつ非経済的
なものであった。

他方、前記の表面疵の除去に当って、従来の一般的手法
では、線材の全長全周を切削あるいは研削する方法があ
るが、この方法では歩留シが低下することになるので、
最近、歩留り、能率向上を目的に、表面疵部のみを切削
除去する部分摘取方法が報告されている。この方法は、
探傷機により線材の表面疵検出を行ない、その信号が切
削指令とし”Ｃ部分庇取装置に伝えられ、回転している
切削バイトが半径方向に動くことにより疵部分が切削除
去される方式である。しかし、この部分疵取装置による
手入れ法は、従来の全長皮削法よりは歩留りは高いが、
表面疵の存在する部分の円周全体を切削するため、歩留
り同上対策としては十分とは言い得ないものであり、ま
たその手入れ後の線材を引き抜いた場合切削の影響が寸
法変動として残るという難点を有している。

この発明者らは、前記したように、■バッチ処理方式で
は能率性等の点で問題があるため連続伸線処理に度える
べきであること、■湿式処理では作業環境または設備費
が嵩み得策でなく、その点で乾式処理が望まれているこ
と、■探傷および手入れに至るまでの工程をオンライン
化すること、の８点を課題として鋭意実験研究を重ねた
結果、オンラインで歩留りよく疵手入れを行なうことが
できる線材の乾式連続伸線方法を開発した。

すなわち、この発明は、ペイオフスタンドから繰り出さ
れた線材を機械的に脱スケールした後、粉末の潤滑下地
剤を収納した槽内を通過させたまま、あるいはさらに圧
着ダイスを通して線材表面に潤滑下地処理を施し、続い
て潤滑下地剤と異なる粉末潤滑剤を収納し、伸線方向に
直列に配置したｌ＠またはそれ以上のダイス前乾式潤滑
剤槽を通して潤滑処理を施した後１次伸線し、ついで表
面疵探傷機により連続的に線材の表面疵検出を行ない、
その表面疵情報に基づいて円筒状の回転砥石の内面で表
面疵の存在する部分のみを選択的に研削除去する内面砥
石研削装置により疵手入れを行ない、手入れ後の線材を
そのまま、あるいは伸線して巻取ることを特徴とするも
のである。

以下、この発明の一実施例を図面に基づいて説明する。

第１図において、（１）は線材、（２）はペイオフスタ
ンド、（３）はＶ−１（構成の矯正機、（４）は脱スケ
ール装置（ショツトブラスト装置、ロールペングー）（
５−１）〜（５−８）は粉末潤滑剤槽、（６−１）、　
（６−２）は潤滑剤圧着ダイス、（６−４）は伸線ダイ
ス、（７）は表面疵探傷機（たとえば渦流探傷機）　、
　（８）は疵取装置（内面砥石研削機）　、（９）は伸
線ダイス、ａｌは巻取機をそれぞれ示す。

すなわち、線材（１）はコイル状に巻回された状態でペ
イオフスタンド（２）に設置された後、伸線ラインに通
される。このライン通しは、あらかじめ前工程で線材（
１）の先端を細くする先付は加工しておいたものを通す
ことにより行なう。ペイオフスタンド（２）から繰り出
された線材（１）は、矯正機（３）を経て脱スケール装
置（４）を通９線材表面の酸化膜等の剥離がはかられた
後、潤滑剤圧着ダイス（６−１）。

（６−２）および伸線ダイス（６−８）を備えたタンデ
ム配列の粉末潤滑剤槽（５−１）〜（５−８）を通る。

これら各種には、潤滑下地剤として石灰粉が潤滑剤槽（
５−１）に、補強潤滑剤として例えばステアリン酸す）
　ＩＪウムが潤滑剤槽（５−２）に、伸線ダイス前潤滑
剤として例えばステアリン酸カルシウムまたはステアリ
ン酸ナトリウムと消石灰との混合物が潤滑剤槽（５−８
）にそれぞれ収納される。

この潤滑工程において、脱スケール後の線材（１）はま
ず潤滑下地剤が収納された潤滑剤槽（５−１）を通過し
、圧着ダイス（６−１）を抜ける。その際、線材（１）
に石灰粉が付着するとともに、圧着ダイ７（６−１）の
孔径があらかじめ線材（１）の径よりやや大きめの所定
の径に選定されているので、その圧着ダイ７（６−１）
の孔を線材（１）が通過する際線材（１）表面に石灰粉
が圧着される。石灰粉は潤滑剤の下地として機能し、続
く補強潤滑剤およびダイス削潤滑剤の付着性を高める。

また石灰粉としては、消石灰のほか、生石灰を使用する
ことも可能であるが、生石灰の場合取扱い上問題になる
ことが多いので、消石灰の方が望ましい。

続いて、線材（１）は補強潤滑剤が収容された潤滑剤槽
（５−２）および圧着ダイス（６−２）を通過するが、
その際前記の石灰粉の場合と同様にして、線材（１）の
石灰粉が圧着された表面層上に例えばステアリン酸ナト
リウムが圧着される。なお、補強潤滑剤としてステアリ
ン酸ナトリウムを用いる場合、粒子径が２μ以下である
といわゆるトンネル効果によシ付着量が低下し、潤滑効
果が不十分となるので、少なくとも２μ以上とするのが
好ましい。また、この補強潤滑剤の塗布は低強度材の伸
線の場合は省略することができる。

その後、線材（１）は伸線ダイス前潤滑剤が収容された
潤滑剤槽（５−３＞に導かれ、ステアリン酸カルシウム
またはステアリン酸ナトリウムと石灰との混合物が線材
（１）の表面層上に付着され、伸線ダイス（６−３）に
より所定の加工率で伸線がはかられる。

伸線された線材（１）は、表面疵探傷機（７）により連
続的にオンライン上で探傷し、その表面疵情報に基づい
て内面砥石研削機（８）により表面疵を除去する。

この発明における自動手入れ機は、より一層の歩留り向
上と寸法精度の向上を目的として、内面砥石研削法を採
用したものである。この内面砥石研削法の基本原理は、
回転する円筒状の砥石の内面を利用して、走行する線材
の特定円周上の部分を一定負荷で押当てることにより、
表面疵の存在する特定の部分を選択的に研削除去する方
法である。この方法によれば、線材の特定円周部分だけ
を選択的に手入れすることができるので、先に報告され
ている全周切削あるいは研削方式の線材部分読取装置に
よる方法に比べはるかに歩留りよく手入れすることがで
きる。また、表面疵手入れ跡がなめらかで、手入後の線
材の寸法、形状の変動も少なく、手入れ跡の次工程への
影響が少ない利点がある。

第２図はその自動手入れ機の原理構成を示すもので、１
．Ｌηは渦流探傷機、（ト）は探傷機と連動して線材の
特定円周部分のみを選択的に研削除去することができる
内面砥石研削装置、（ロ）は探傷機からの信号により疵
の周方向位置、疵長さ、疵深さを演算し、その結果を研
削指令として内面砥石研削装置（至）に伝える演算制御
装置を示す。

上記内面砥石研削装置ｍは円筒状の回転砥石（１８−１
）が線材（１）に対し直角方向に揺動する仕組みとなし
、かつ円周任意の位置で任意の方向に任意の圧力で押付
けられる機能を備えたものを用いる。

第３図はその一例を示すもので、基端部を中心にして直
径方向に揺動自在に支持されかつ自転用モータ（Ｍｌ）
にて回転駆動される筒体（１８−２）の先端に円筒状砥
石（１８−１）を装着し、前記筒体の外側に位置して公
転用モータ（Ｍ２）により回転可能に設けた外筒（１８
−８）に、筒体を直径方向に押付ける油圧サーボシリン
ダー（１８−４）を円周数個所に配設してなる研削装置
を用いることができる。

すなわち、この装置は、自転用モータ（Ｍｌ）にて筒体
（１８−２）と一体に回転駆動される円筒状砥石（１８
−１）を、筒体の円周数個所に配設した油圧サーボシリ
ンダー（１８−４）にて押付けて研削する仕組みとなし
、かつ公転用モータ（Ｍ２）にて外筒（１８−３）を回
転させて疵の周方向位置に油圧サーボシリンダー（１８
−４）を位置させ、疵の深さおよび長さに応じて所定の
圧力で砥石を線材（１）に押付けられるように構成され
ている。

今、渦流探傷機α力によシ線材（１）の表面疵が検出さ
れると、その信号にょ９演算制御装置ＯＩ）でその疵の
深さ、疵長さ、疵の周方向位置（例えば周を３６等分割
とする）が演算され、内面砥石研削装置１０８）に対し
油圧サーボシリンダーの周方向設定位置、押付は圧力、
押付けのタイミングが指示される。その指示に基づいて
円筒状砥石（１８−１９が作動し、該砥石の内面で疵の
存在する部分だけが研削され疵が除去される。

このようにして表面疵が除去された線材は、２次伸線ダ
イス（９）により所定の加工率で伸線がはかられた後、
巻取機ｕ０により巻取られる。また、別のオフラインで
再度伸線を要する工程等がある場合には、２次伸線せず
にそのまま巻取ってもよい。

ここで、この発明の主たる特徴とするところを従来方式
との比較のもとに説明する。

この発明は乾式でありかつ連続伸線処理を行なうもので
ある。従来のバッチ処理方式では能率が悪く経済的でな
いが、この発明のように連続伸線処理とすれば、そのラ
インスピードを例えば１２０１１１７ｍｉｎ程度とする
ことができ処理能率が著しく向上する。また、連続伸線
ライン上で疵検用および庇取りを行なうので、従来のバ
ッチ方式に比べ迅速な処理が可能となる、必要に応じて
は疵研削時のみフィンスピードを低下せしめて研削能力
をはかり、研削後は再度光のスピードに上昇させること
もできる。また、この発明では線材の特定円周上の部分
を選択的に研削除去できる内面砥石研削法により表面疵
を除去するので、従来の全長成剤りによる庇取り、ある
いは疵部分の全周を切削する部分庇取装置による庇取に
比較して、歩留り向上あるいは生産性向上に著しい効果
をもたらすものである。

また、この発明の乾式連続伸線処理は、潤滑下地処理剤
として石灰粉を用いる点に特徴を有する。

従来、潤滑下地処理剤としては、高価ではあるが潤滑性
にすぐれているリン酸亜鉛を用いている。

リン酸亜鉛は液状であるため、これを乾式処理によるこ
の発明に適用することはできない。そこで、リン酸亜鉛
に代るものとして、石灰粉を用いている。この石灰粉に
よる潤滑ド地処理と乾式の潤滑処理によって得られる伸
線材は、必ずしも表面肌の性状等について、従来の代表
的な湿式方式である酸洗→リン酸亜鉛下地→金属石けん
（または石灰・金属石けん混合物）潤滑によって得られ
る伸線材よりすぐれているわけではない。しがし、１次
伸線処理は２次伸線処理に先立つ予備的なものであり、
表面肌の性状等については２次伸線工程で改良できるも
のであるから、この発明方式の簡易法であっても十分そ
の目的が達成でき、むしろ合理的でもある。

このように乾式方式とすることによる最大の利点は、ラ
イン長の短縮および設備費を低減できることである。例
えば、湿式で連続処理しようとすれば、潤滑下地処理２
よび潤滑処理において所定の膜厚を得るためにはかなり
の反応時間を要するのでそれだけ長大な設備が必要とな
るのに対して、乾式方式では小さな槽とダイスがあれば
よいので、ライン長を短縮でき設備費を大巾に低減でき
る。

また、酸類を使用しない等の点で作業環境の改善も達成
される。さらに、一般にステアリン酸ナトリウムあるい
は石灰・ステアリン酸カルシウムはパウダー状のもので
あり、従来これを湿式処理のため溶解させて使用してい
るが、乾式方式ではそれをそのまま使用することができ
るので取扱性にすぐれている。

以上の通り、この発明法は、伸線を乾式でかつ連続で行
ない、しかも安価な石灰粉により潤滑下地処理を行なう
ものであるから、極めて経済的に伸線できる。また、潤
滑下地剤および補強潤滑剤はダイスにより絞り込み圧着
させるようにしでいるので、付着性が良好になる等の利
点がある。さらに、内面砥石研削法により表面疵の部分
のみを研削除去するので、歩留り向上あるいは生産性向
上に著しい効果を奏するという利点がある。

次に、この発明の実施例について説明する。

〔実施例１〕 第１図に示すライン構成でかつ第３図に示す内面砥石研
削装置を有する伸線設備により、材質８４５Ｃで、１４
．０　ＭＷφのＡｓロール材を下記に示す条件で伸線し
、最終的に１１．１３ｍｘφの伸線材を得た。

操業条件 ０デスケ一ル条件 平均粒径０．３訛φのスチールボールを約３００Ｋｓ＋
／ｍ’の投射密度でショツトブラストを行なう。

ｏ？？Ａ滑条件 平均粒径１５μの石灰粉により潤滑下地、平均粒径１２
．５μのステアリン酸ナトリウムによる補強潤滑、石灰
・ステアリン酸カルシウムによるダイス削潤滑を行なう
。

０伸線条件 １次伸線ダイス：タイス角２α−２０′、減面率２０．
８チ、ベアリング長さ０．５ｄ （ｄ：ダイス径） ２次伸線ダイヌ：ダイス角２α＝２０°、減面率１８．
９φ、ベアリング長さ０．５ｄ （ｄ：ダイス径） 伸線速度：　６０ｍ／ｍ１ｎ ０探傷条件 探傷機：回転グローブ型渦流探傷機、探傷周波数６４Ｋ
Ｈ２ Ｏ自動手入れ条件 内面砥石研削装置：砥石内径５　Ｑ　ｍｍ−，外径１０
０ｍ笥φ９幅５０朋、砥石周速１０００ ７Ｍ／ｍｉｎ、油圧サーボシリンダ ー４個、研削深さＭＡＸ　０．２間 第１表は１次伸線ダイスの寿命を、ダイス削潤滑のみを
行なった場合と比較して示したものである。同表中、ダ
イス寿命とは、伸線ダイスの焼付までの伸線量を示した
もので、焼付がないということは線材の潤滑性がよいと
いうことになるので、得られる伸線材の品質を測る一つ
の尺度となる。

第　　　　１　　　表 上記第１表より明らかなごとく、本発明法によれば高品
質の伸線材を得ることができることを示している。

なお、ステアリン酸ナトリウムの平均粒径を変化させて
付着量を調亘した結果を第２表に示す。

平均粒径２μ以下はいわゆるトンネル現象が起こり満足
な付着量が得られず実用になりなかった。

第　　　２　　　表 また、第８表は製品歩留りを、従来の全長成剤法、部分
切削法と比較して示したものである。

第８表より明らかなごとく、本発明法を適用することに
より従来の疵取り法に比較して、歩留りがより向上する
ことができた。

第３表 但し、歩留りは２ｏφ直径の場合。

さらに、２次伸線による手入れ跡解消効果を調べた結果
を第４表に示す。

第４表から明らかなごとく、疵手入れ跡も２次伸線によ
り十分解消できること、特に２次伸線で１５％程度の減
面率を与えれば疵手入れ跡を完全に除去できることが判
明した。

第　　　４　　　表 本実施例においては、オンラインで２次伸線まで行なう
ようにしたことにより、各伸線ダイアでの減面率を低く
することができ、ダイア寿命を大巾に延長することがで
きる。同時に、１次伸線のみのものに比べて、伸線肌が
格段に改善された。

なお、１次および２次伸線での減面率配分は、仕上り線
径の引き細り（１次伸線減面率が２次伸線にとってバッ
クテンションとして影響し、引キ細りを生じる）を考慮
し、材質等により適宜選択する必要がある。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例を示す概要図、第２図は同
上における自動庇取方法の説明図、第３図は同上におけ
る内面砥石研削装置を示す概要図である。 １・・・線材、２・・・ペイオフスタンド、３・・・矯
正機、４・・・脱ヌケール装置、５−１〜５−３・・・
粉末潤滑剤槽、６−１．６−２・・・潤滑剤圧着ダイス
、６−８・・・１次伸線ダイア、７・・・表面疵探傷機
、８・・・庇取装置、９・・・２次伸線ダイア、１０・
・・巻取機、１７・・・渦流探傷機、１８・・・内面砥
石研削装置。 出願人　　住友金属工業株式会社 代理人　　　押　　　１）　　良　　　ぺ〜□、・　　
　、Ｉ ５ ■出　願　人　株式会社ノリタケカンパニーリミテド 名古屋市西区則武新町３丁目１ 番３６号

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. ペイオフスタンドから繰り出された線材を機械的に脱ス
   ケールした後、粉末の潤滑Ｆ地割を収納した槽内を通過
   させたまま、あるいはさらに圧着ダイスを通して線材表
   面に潤滑下地処理を施し、続いて潤滑下地剤と異なる粉
   末潤滑剤を収納し、伸線方向に直列に配置した１個また
   はそれ以上のダイス前乾式潤滑剤槽を通して潤滑処理を
   施した後１次伸線し、ついで表面疵探傷機により連続的
   に線材の表面疵検出を行ない、その表面疵情報に基づい
   て円筒状の回転砥石の内面で表面疵の存在する部分のみ
   を選択的に研削除去する内面砥石研削装置により痛手入
   れを行ない、手入後の線材をそのまま巻取るか、あるい
   はその後に２次伸線して巻取ることを特徴とする線材の
   乾式連続伸線方法。