JPS60172425A - 鋼繊維の製造方法 - 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】 （産業上の利用分野） この発明はコンクリートの強度を補強する目的で混入す
る鋼繊維の製造方法に関する。

（従来技術） 古来から土壁に麦藁を入れて補強する例がみられたよう
に、ここ数年来材料を複合化させて使用する技術が台頭
し始め、従来の個々の材料には全くなかったような新し
い特性を持つ材料、所謂複合材料が多く現れてきている
。

そこで、土木建築材料として用いられる安価で多くの長
所をもつ反面、脆くてひびわれし易いと言う宿命的な欠
陥のあるコンクリートに対しても、直径０．４〜０．６
１１１１、長さ２０〜４０ｔｍの鋼繊維を容積百分率で
１〜２％程度（重量で８０〜１６０ｋｇ／＋＆）を混入
させることによって引張り強度の高い極めて靭性に富ん
だ鋼繊維補強コンクリート（以下、補強コンクリートと
いう）が得られることが判明し、この補強コンクリート
も本格的実用化の段階に入ってきており、その製造技術
、施工技術、並びに用途開発等で多くの研究開発が行わ
れている。

ところで、実際の作業で上記の容積比をもとに、コンク
リートに対し混入すべき鋼繊維の使用量を換算すると、
セメント単位容量（Ｉｎ？）当たりに混入すべき鋼繊維
は８０〜１６０　ｋｇにも達し、実際のコンクリート打
ち込みには大量の鋼繊維を必要とする。

現在、この大量の鋼繊維を製造する方法として、次のよ
うな製法が提案されている。

（１）板厚０．２〜０．７韮の冷延コイルを回転刃を使
用してせん断する薄板せん新法。

（２）板厚０．２〜０．７の薄板シートを数百枚重ねて
フライス平刃で切断する薄板切断法。

（３）適当な径に線引きされた鋼線を所定の長さに切断
する伸線切断法。

（４）鋼のスラブ又はインゴットをフライス平刃による
切削加工により製造する切削法。

（５）溶鋼の表面にネジ山状の水冷ディスクを接触回転
させ、そこから溶鋼を引き出して瞬間に凝固させ、回転
するディスクの遠心力で、これを前方に飛ばして製造す
る溶湯法。

−上記の各鋼繊維製造方法は、それぞれに製法の相違に
よる特有の特徴を有している。

（発明の背景） この発明は、上記鋼繊維の製法の一つ、切削法によって
鋼繊維を得る方法に係り、先づ、この鋼繊維を得る切削
法（以下、切削法という）、及び切削法により得られる
鋼繊維（以下、切削鋼繊維という）について考察する。

切削法はフライス平刃の切削条件を工夫して針状の削り
屑（チップ）を鋼繊維とする方法であり、その最大の特
長は、切削条件を変えることにより形状、品質の異なっ
た鋼繊維が得られることである。

上記切削条件としては、カッターの直径、切刃の枚数、
回転数、材料送り速度、切刃の形状、切り込み、また切
削方向等が挙げられる。

また第１図ａ、ｂに示すように１．に向き切削と下向き
切削とでは同一条件でも鋼繊維の形状が異なる。更に第
２図ａ、ｂに示すように掬い角θが正の場合と負の場合
とでも鋼繊維の形状が異なってくる。

切削鋼繊維は、特定な切削条件、材料のもとでは切削熱
により鋼繊維の表面が焼けて多少青味がかった酸化被膜
で覆われるもので、この酸化被膜は、鋼繊維の保管中の
防錆に役立つ。

切削鋼繊維はかなり大きな塑性変形を受けており、加工
硬度により強さが増すと同時に脆くもなっている。その
ため原材料としては、比較的延性の高い軟鋼等の材料が
適している。

切削鋼繊維の表面は片面がざらざらで他の面は滑らかと
なるものであり、また多少の曲がりや捻じれもあり、表
面積が大きく付着性もよい。

切削鋼繊維の形状、寸法精度には多少バラツキがあり、
これは加工機械、工具、および材料の振動等に原因があ
ると思われるが、切刃の切れ味の良否Ｇごも関係がある
。しかし、これらのバラツキがあっても全体的に補強効
果が優れておればよいと考えてられている。

切削鋼繊維の生産性は、切削幅、切込み、材料送り速度
によって決まり、生産能率を上げるためカッターを多数
並べて、同時に多数の鋼繊維を生産することが可能であ
る。

ただ、この切削法の最大の問題点は切刃の寿命が短いこ
とである。

さて、切削法は上記するように、フライス平刃によって
素材を切削した切屑を鋼繊維とするものであり、素材切
削面の温度がビビリの発生のし易さ、チップ（工具）の
摩耗、製品品質（偏平度、引張強さ等）に影響を与える
。

第３図は自然切削における素材切削面温度と切削抵抗の
推移を示す図である。

即ち、この図は室温状態の素材をある切削条件で切削し
た時の素材切削面温度と切削抵抗の推移を示している。

つまり、素材は素材に伝導してきた切削熱によって刻々
温度上昇し、また切削抵抗の方は逆に低下する。（但し
、チップの摩耗も進むのである点からは緩やかに上昇し
ている） 尚、ここでいう素材切削面の温度とはカッターが素材切
削面から離れた直後の素材温度を意味し、接触温度計等
で数点測定の上、平均値をめたものであり、所謂切削温
度とは異なる。

第４図は素材切削面温度とビビリの出ない素材切削幅を
めた図である。

即ち、この図はある切削設備について、素材切削面の温
度とビビリの発生のし易さを見るため、素材の切削幅と
温度を変え、その時の温度におけるビビリのでない素材
切削幅をめたものである。

この結果から明らかなように、素材の温度が高い方が大
きい素材が使用でき、生産性が高くとれコスト」−有利
なことが判る。

このことから、自然切削では、夏場と冬場で同じ素材の
切削でもビビリ易さが異なることが理解できる。

尚、ヒビリが発生すると、振動のため製品に切れ目がつ
いたり、分断されたりして品質が低下すると共に、チッ
プに刃こぼれが生じ易くなってその寿命を著しく低下さ
せる。

ビビリは特に可動部分の多い設備等で設備剛性が不足し
切削抵抗に負けて発生する場合と、設備剛性が充分でも
固有振動数の問題で発生する場合等があるが、今問題に
しでいるのは前者についてである。

第５図は素材温度とチップの摩耗を示す図である。

図において、■は素材を予熱した場合、■は通常の切削
の場合を示す。

即ち、この図から明らかなように、素材切削面の平均温
度が高い方がチップの摩耗が少なく有利である。

尚、チップの摩耗を少なくする方法として切削速度を下
げる方法もあるが、生産能力が低下する等の問題がある
。

第６図は素材温度と製品偏平度との関係を示す図である
。

この図に示すように、切削鋼繊維は素材の温度が高いと
薄目となる傾向が見られるが、この例のように素材温度
が室温〜２００℃程度では実用的にはほとんど同じと考
えてよい。

尚、この製品偏平度が問題となるのは、「製品偏平度■
コンクリートとの付着力」の関係があり、あまり偏平度
が大きく付着力が高いとコンクリートのひび割れ荷重は
改善できても、クラック発生後の′持ち゛が低下すると
いう傾向がある。

第７図は素材温度と製品引張強さの関係を示す図である
。

この図より明らかなように、素材切削面温度が高い程、
製品の引張強さは低下する。（加工硬化するも切削熱で
焼きなましを受けるためと思われる） 即ち、鋼繊維は本来、［コンクリートとの付着力〈鋼繊
維の引張力」の関係が必要で、引張強さの低下は好まし
くない。従って、この面からは素材の温度は低い方がよ
いといえる。

しかし、適当な偏平度（付着力を適当に抑える）の切削
鋼繊維を用いれば、この図に示されるように素材温度が
２００℃程度までならこの引張強さの低下はそれほど気
にしなくてもよい。

勿論、低下のないことにこしたことはない。

（発明の構成） この発明は、上記の考察に基づいてなされたものであっ
て、鋼スラブ、厚板、またはインゴット等をフライス平
刃によって切削加工し、所定の長さの鋼繊維を製造する
鋼繊維製造方法において、素材の少なくとも切削予定面
を室温より り高い温度に加熱すると共に、切削中、素材切削面温度
の過度の上昇を抑止する温度制御を行うことを特徴とす
る鋼繊維の製造方法を要旨とするものである。

即ち、切削法による鋼繊維の製造では、ある適当な素材
温度が存在する。切削条件によってそれは異なると考え
られ、それぞれの設備について適当に決定する必要があ
る。

しかし、実用的な切削条件では、１００〜２００℃程度
に保持するのが実用的と考えられる。

素材温度が高いと、ビビリ難く大きい素材が使用できる
ので生産性が向上し、工具の寿命が向上する等の利点が
ある反面、製品偏平度が上がり、製品引張強度が下がる
等の欠点がでてくるという一長一短があるが、実用上は
素材切削面温度が室温より高く、且つ大略２００度まで
の温度においては上記の欠点はほとんど無視できその長
所とするところを相当利用できることが判明した。

そして、上記切削面温度を維持するのに、切０ 剤中、素材切削面温度の過度の上昇を抑止する温度制御
を行う。

この温度制御を実現する方法は種々考えられるが、現場
的な方法として次の方法があげされる。

（１）　素材の予熱 内部に抵抗線が組込まれた加熱板を使用して切削予定面
を予熱する。

この加熱板は設備に組み込んでもよいし、別の場所で予
熱したものを設備にセットするようにしてもよい。

（２）切削開始初期において、通常の切削時の切込量よ
り切込量を少なくし、この切削熱で所定の温度になるま
で切削予熱する。

（３）素材の冷却には実用的にはファンによる冷却が最
も現場的である。ファンは設備に組み込んでもよいし、
市販のファンの使用も効果的である。

尚、上記（１）における加熱板といっても相当容量の大
きいものが必要であるが、種々の制約で１ 容量に限度のある時は、（２）の切削予熱と併用するこ
ともできる。

（効　果） 然して、この発明によれば、素材切削面の温度を、最適
切削条件とするような温度範囲を設定して、切削作業中
、この温度範囲に保持するように温度制御を行いつつ切
削作業を行うようにしたから、この発明による鋼繊維は
従来の切削法にように切削面温度上昇を自由とするのに
比べ、均質なものが得られ、また季節的にも左右されず
、高品質の鋼繊維が提供でき、チップ摩耗も少なくして
作業能率、及び加工精度を向上して材料歩留りの低下、
並びに品質低下等がない等の効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図ａ、ｂは素材切削方向の説明図、第２図ａ、ｂは
掬い角の説明図、第３図は素材切削面温度と切削抵抗の
関係図、第４図は素材温度とビビリの発生関係図、第５
図は素材温度とチップの摩耗関係図、第６図は素材温度
と製品傷２ 平度の関係図、第７図は素材温度と製品引張強さ関係図
である。 ３ 算　１　図 ＜ａ）（ｂ） Ｍ；３図 記２図 （ａ）　（ｂ） 鷲４図 （ｔＱｍ・１時Ｍ） （イＡｔ／Ｊ削Ｊｉｏ逼崖 ｒｌＪｉ１１１ｓ１間 υ消１１峠間

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 鋼スラブ、厚板、またはインゴット等をフライス平刃に
   よって切削加工し、所定の長さの鋼繊維を製造する鋼繊
   維製造方法において、素材の少なくとも切削予定面を室
   温より高い温度に加熱すると共に、切削中、素材切削面
   温度の過度の上昇を抑止する温度制御を行うことを特徴
   とする鋼繊維の製造方法。