JP2003181761A

JP2003181761A - 線材、棒材の表面処理方法及びその装置

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Publication number: JP2003181761A
Application number: JP2001384128A
Authority: JP
Inventors: Mitsugi Umemura; 貢梅村; Kiyoshi Okumura; 潔奥村
Original assignee: Sintokogio Ltd; Sintobrator Ltd
Current assignee: Sintokogio Ltd; Sintobrator Ltd
Priority date: 2001-12-18
Filing date: 2001-12-18
Publication date: 2003-07-02

Abstract

(57)【要約】【課題】処理場所がコンパクトでしかも特別の技
能を要することなく表面仕上げの優れた線材、棒材のデ
ィスケ−リング、錆落しあるいは表面あらしの表面処理
方法及びその装置を提供する。【解決手段】線材、棒材の機械的表面処理方法であっ
て、ショットブラストにより線材、棒材のディスケ−
ル、錆の除去あるいは表面あらしをする工程において、
硬さが処理材の表面硬度より高いＨｖ９００〜１００
０、ヤング率が６．３７×１０^４〜９．８×１０^４ＭＰ
ａであるアモルファス微粒子を線材あるいは棒材の外周
方向より処理材の表面にむけてブラストする線材、棒材
の表面処理方法およびその装置。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、線材、棒材等の処
理材のディスケ−リング、錆落しあるいは表面あらし等
の表面処理方法及びこれに好適な表面処理装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】従来、線材、棒材等の被処理材のディス
ケ−リングは、真空中における放電アークによるデスケ
ーリングと機械的デスケーリングおよび／あるいは軽酸
洗を組み合わせることは公知である（例えば、特開平７
−２７５９２０号公報）。この公報に記載のディスケ−
リングは、処理材の搬送系に軽圧下ミル、複数のロ−ル
手段、ショットブラスト、グラインダーおよび軽酸洗装
置のうち１種以上を配設し、この下流に前記処理材のパ
スラインを挟んで処理材の幅方向に配設した多分割電極
とコンダクタロ−ルとを対設した真空処理室を設け、さ
らにこの下流にコイルグラインダー、軽酸洗装置、ブラ
ッシロ−ルのうち１種以上を配設したことを特徴とする
金属の連続表面処理装置列を用いている。

【０００３】しかしながら、この方法では、真空処理室
が不可欠であり、さらに、この真空処理室の下流に酸洗
装置、コイルグラインダー、ブラッシロ−ルのうち１種
以上を配設する必要があり、設備スペ−スが膨大にな
る。しかも、酸洗によると、設備ランニングコストが高
く、処理液による環境問題があり好ましくない。グライ
ンダ−は局部的な疵手入れに使用されるが、グラインダ
−の交換やメンテナンスに時間がかる問題があった。ブ
ラッシロ−ルでは、汚物を擦り落とすロ−ルとして、刷
毛あるいは繊維質のブラシの輪を組ませたブラッシロ−
ルを用いているが、表面品質を安定させるのにブラシ調
整に技能を要し、さらにブラッシロ−ルの消耗に伴う交
換やメンテナンスが不可欠であり、ディスケ−リング効
率が落ちていた。

【０００４】さらに、鋼材のデスケーリングを従来の鉄
製の投射材を使用してショットブラストした場合、デス
ケーリングの効率が低くまた、処理表面の硬さが処理前
より硬くなり、後工程の曲げ加工、引抜加工、冷間鍛
造、その他の加工上で加工硬化が問題になる場合も多々
あった。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記の問題
に鑑みて成されたもので、本発明の目的は、処理場所が
コンパクトでしかも特別の技能を要することなく、しか
も加工硬化が低く表面仕上げの優れた線材、棒材のディ
スケ−リング、錆落し又は表面あらしの表面処理方法及
びその装置を提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するのための手段】上記の目的を達成する
ため、本発明の線材、棒材のディスケ−リング、錆落し
あるいは表面あらし等（以下ディスケ−リング等とい
う）の表面処理方法は、機械的表面処理方法であって、
ショットブラストによりアモルファス微粒子を線材等の
表面に投射しディスケ−リング等をする。本発明によれ
ば、真空処理室、酸洗装置、コイルグラインダー、ブラ
ッシロ−ルは全く用いずに、デスケーリング等の効率が
低いとされたショットブラスト装置で、アモルファス微
粒子を投射することで線材、棒材のディスケ−リング等
を効率化している。さらに、アモルファス微粒子の投射
は、スケールの除去を完全にして、線材等の表面の滑ら
かさを確保することができる。さらに表面処理による加
工硬化を従来の投射材を使用した時より著しく低い値に
させているので、後工程が必要な場合には、特に有効で
ある。この線材等の表面の滑らかさを確保し、さらに表
面の加工硬化を従来の一般鋳鋼ショット、鋳鉄ショット
あるいは円柱状のカットワイヤショット等の投射材を使
用した時より著しく低い値にさせるには、粒径が８００
〜４４μｍのアモルファス微粒子が好ましい。なお、本
発明において最表面とは、表面より２０μｍまでの表面
をいう。

【０００７】また、上記の目的を達成するために本発明
に線材、棒材の表面処理装置は、線材の搬送系から送ら
れてくる線材を投射室入口の下流搬送直線方向に複数台
配設したショットブラスト投射手段と、前述のアモルフ
ァス微粒子のブラスト投射により発生した該微粒子の破
砕粉を分離する分離装置と、集塵装置と、を具備したこ
とを特徴とする。本発明によれば、ディスケーリング等
の効率が低いとされたショットブラスト装置に、アモル
ファス微粒子を投射することで線材、棒材等のディスケ
−リング等の効率を上げている。

【０００８】本発明において、アモルファス微粒子は、
表面硬度がＨｖ９００〜１０００、ヤング率が６．３７
×１０^４〜９．８×１０^４ＭＰａのものである。粒子径
は問わない。ショットブラストは、遠心式であると圧力
式であるとを問わない。細径処理の場合、圧力式を用い
ることにより、投射効率を上げることが可能である。遠
心式のメリットは、広範囲にわたって投射範囲を設定で
きるため、同一範囲の処理に数多くの圧力式のノズルを
要しないことである。

【０００９】また、本発明において、直径が８００〜４
４μｍのアモルファス微粒子とは、線材、棒材の表面に
付着したスケ−ルを除去することができる大きさであ
る。線材の材質や径によっては、粒子径を２００μｍ以
下、例えば４４μｍにすることにより、直径３ｍｍ以下
の細い線材又は柔らかい線材の表面を非常に滑らかに仕
上げることができる。

【００１０】さらに、本発明において、アモルファス微
粒子は、被処理材の線材の周方向から線材の断面中心に
向けて１回だけでなく２回以上投射することができる。
この場合複数のショットブラスト投射手段を用いる。２
回以上投射するには、たとえば、上下方向からの第１回
目の投射の後、水平方向からの第２回目の投射をしても
よい。また、上→前→下→後の４回の投射でもよい。さ
らに、斜め４方向からの投射や、３方向、６方向などか
らも投射が可能である。このうち、上下方向からの第１
回目の投射後、水平方向からの第２回目の投射は、被処
理材の線材にかかる重力と浮力が調整できるため、ま
た、ショットブラスト投射手段を設置することが容易で
あるため製作上便利である。

【００１１】本発明において集塵機は、バグフィルタ式
の集塵機を用いることができるが、その種類や構成は問
わない。被処理材の線材の径、材質及び表面状態、線材
の搬送速度、並びに投射するアモルファス微粒子の被投
射速度、粒子径により風量の調整が可能である。例え
ば、スケール量が少ない鋼材種で線径が細い場合は一般
に細かいアモルファス微粒子径を選択するので、スケー
ル粉、アモルファス微粒子粉は少ない風量で回収が可能
であり、図示しない風量調整弁の開口割合は少なくて良
い。

【００１２】本発明においてアモルファス微粒子のブラ
スト投射により発生した該微粒子の破砕粉を分離する分
離装置とは、スケール粉をおおまかに除去されたアモル
ファス微粒子からさらに研掃に無益な粒子である破片を
除去する装置である。この装置はモータに連結された軸
にかん着された円錐台形状の円盤複数段と処理粉供給装
置、輸送管等から構成された篩を使用しない分離装置で
ある。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、図面に基づき本発明を説明
する。図１は、本発明の実施の形態を示すレイアウトの
正面図である。図２は、本発明の実施の形態を示すレイ
アウトの側面図である。図３はショットブラスト装置の
投射室の断面図である。図４はショットブラストの投射
方向を示す図である。図５は分離装置Ｒの図２における
Ａ−Ａ断面図である。図６は図５のＢ−Ｂ断面図であ
る。図７は従来の鋳鉄ショットとアモルファス微粒子で
ＳＷＲＨ材の表面を処理したとき発生した加工硬化を示
す。

【００１４】図１、図２において、本発明の表面処理装
置は、被処理材の線材あるいは棒材Ｓを搬送する図示し
ていない搬送手段の下流に設けられたショットブラスト
装置１と分離装置Ｒより構成されている。また、本発明
の表面処理装置の下流には、図示されない線材あるいは
棒材回収手段が設けられている。また、図１及び図２に
おいて、ショットブラスト装置１には、投射材タンクＴ
と一体となっているバケットエレベ−タＥと、図示され
ない点検窓及びショットセパレ−タが設けられ、投射材
タンクＴからの図示していない配管は、投射室２に投射
材を投射する各ショットブラスト投射手段３、４、５、
６の開口部に臨ませている。さらに、図１において、投
射された投射材はシュ−トを介して前記バケットエレベ
−タＥに連結されている。図２において図示されないシ
ョットセパレ−タの連通された配管Ｐは分離装置Ｒの処
理粉供給装置に臨ませている。分離装置Ｒの下方の排出
口には輸送管Ｐがあり、一端はバケットエレベ−タＥに
連通されている。

【００１５】図３はショットブラスト装置１の投射室２
の断面図である。図３において、ショットブラスト装置
１の投射室２は図３の右側から左側に向かって線材ある
いは棒材Ｓが搬送されてくる。投射室２の上流側あるい
は下流側には図示されないシ−ル部材が設けられてお
り、ショットブラスト時に投射材が外部に飛び出さない
ようになっている。また、投射室２の入口の下流直線上
に図示されないガイドが設けられ、線材Ｓの断面中心に
向けて水平方向に対向して一対の前ショットブラスト投
射手段３及び後ショットブラスト投射手段４が投射室２
内部に配置されている（図３参照）。そして、この水平
方向の一対の前ショットブラスト投射手段３、後ショッ
トブラスト投射手段４の下流には、図示されないガイド
を介して、垂直方向に配置した対向する一対の上ショッ
トブラスト投射手段５及び下ショットブラスト投射手段
６が、線材あるいは棒材Ｓの断面中心に向けて構成され
ている。尚、図４はショットブラストの投射方向を示す
図である。

【００１６】また、図５は図２の分離装置のＡ−Ａ断面
図である。図６は図５のＢ−Ｂ断面図である。この装置
はモータＭに連結された軸にかん着された円錐台形状の
円盤Ｃ（１段のみ図示）の複数段と処理粉供給装置、輸
送管Ｐ等から構成された篩を使用しない分離装置であ
る。

【００１７】以下、これらの構成を用いた場合の動きに
ついて説明する。被処理物の線材として直径１０φの硬
鋼線材を用いた。まず、図示しない投射室外ローラの間
を通す。次いで、ショットブラスト装置１の投射室２の
図示されない入口から線材Ｓを投射室２内を貫通させ
る。そして、図示しない投射室２の外ロ−ルにより上下
左右位置を調節し通り芯を出す。このように被処理材の
線材Ｓを図示しないロ−ルを組み合わせた装置内を搬送
通過し、該線材Ｓを引き続きショットブラスト装置１の
投射室２内に搬送される。

【００１８】次いで、４００ミクロン以下のアモルファ
ス微粒子を複数方向から投射するショットブラスト投射
手段３、４、５、６によりディスケ−ルがされ、ショッ
トブラストにより脱落したスケ−ル粉とアモルファス微
粒子はシュ−トを介して前記投射材タンクＴと一体とな
っているバケットエレベ−タＥに回収され、図示されな
いショットセパレ−タに搬送され、連通した投射材タン
クＴに一時的に貯蔵される。投射材タンクＴからの図示
していない配管は、各ショットブラスト投射手段３、
４、５、６の開口部に臨ませている。さらに、図１にお
いて、投射材タンクＴ貯蔵されたアモルファス微粒子の
一部は図示されないショットセパレ−タおよび投射材タ
ンクＴに連通した配管Ｐを介して分離装置Ｒの処理粉供
給装置に供給される。分離装置Ｒ内ではモータＭの回転
により円錐台状の円盤Ｃが回転し、この円盤表面を流れ
落ちるとき研掃に無益な細かい粒子は分離され、研掃に
有益な微粒子のみが下方の排出口に接続された輸送管Ｐ
よりバケットエレベ−タＥに輸送され、この循環系を何
回も循環することにより、研掃に無益な細かい粒子を除
去する。なお、研掃に無益な細かい粒子は上記以外の排
出口Ｐ１より機外に、また、スケール粉は図示しない集
塵機により集塵される。

【００１９】本発明のディスケ−リング等の結果とし
て、硬鋼線ＳＷＲＨの線材の搬送速度を、８０ｍ／min
として、ショットブラストの遠心式ショットブラスト投
射手段３、４、５、６の投射速度を７３ｍ／sec、使用
したアモルファス微粒子の粒径を２００μｍとした。処
理後の表面を触針式の粗さ計で計測したところ、Ｒmax
で１４〜１６μｍであった。

【００２０】また、同線材Ｓの搬送速度を８０ｍ／min
とし、ショットブラストでは遠心式ショットブラスト投
射手段３、４、５、６の投射速度を７３ｍ／secとし、
２００μｍ以下のアモルファス微粒子を投射したとこ
ろ、この線材Ｓの表面が清浄化した。この処理により酸
洗と同等の表面が得られた。

【００２１】また、硬鋼線材ＳＷＲＨを搬送速度８０ｍ
／minとして、ショットブラストの遠心式ショットブラ
スト投射手段３、４、５、６の投射速度を７３ｍ／se
c、処理面のショット投射密度１８０ｋｇ／ｍ^２にて処
理した場合の加工硬化の値を深さ方向に計測した。芯部
の硬度Ｈｖ３０１に対して最表面の硬度はＨｖ３２２で
あった。なお、同一投射条件で同径の０．２ｍｍ径の一
般鋳鉄ショット（表面硬度Ｈｖ４００〜４５０）を使用
して処理した場合、最表面においてＨｖ３５０であっ
た。アモルファス微粒子の表面硬度が高いにも関わらず
最表面において、表面の硬化が少ないことがわかる。

【００２２】また、図７は硬鋼線材（ＳＷＲＨ）の加工
硬化の実験結果である。未処理の硬鋼線材（硬度は芯部
の硬度Ｈｖ約３００；◆印）に対して、搬送速度８０ｍ
／minとして、ショットブラストの遠心式ショットブラ
スト投射手段３、４、５、６の投射速度を７３ｍ／se
c、処理面のショット投射密度１８０ｋｇ／ｍ^２の同一
条件で同一粒径の０．２ｍｍの条件にて処理した場合の
加工硬化の値を深さ方向に計測した。ここでＳＢ−２は
従来の鋳鉄ショット（表面硬度Ｈｖ４００〜４５０；▲
印）、Ａmoはアモルファス微粒子ショット（表面硬度Ｈ
ｖ９００〜１０００；■印）を用いた結果である。図７
から明らかなように、同一投射条件で同一粒径の鋳鉄シ
ョットを使用して処理した場合、最表面においてＨｖ３
５０であったが、アモルファス微粒子の場合にはＨｖ３
２２であった。このように、硬鋼線材（ＳＷＲＨ）にお
いても、アモルファス微粒子は、表面硬度が高いにも関
わらず最表面において、加工硬化が少ないことがわか
る。

【００２３】したがって、被処理材の最表面の加工硬化
を従来の投射材を用いたブラスト法に比較し低く抑える
ことができるため、酸洗を使わずにディスケ−リング、
錆落しあるいは表面あらしをすることができるのであ
る。特に、従来のブラスト法で加工硬化が問題となって
酸洗を使用していた線材には好適である。また、アモル
ファス微粒子の表面硬度が高いため、酸化スケール、
錆、被処理材等の表面硬度との差は大きく、ブラストに
よる表面削蝕、表面あらし等の表面処理加工についても
加工効率は著しく高い。従って、ブラストによる被処理
材への微粒子衝突エネルギーも小さくても加工が可能な
ため、従来の鋳鋼ショット、鋳鉄ショットあるいは円柱
状のカットワイヤショットの粒径より細かくても同等以
上の前記の加工ができる。以上のことから被処理材の表
面をあらさず一段と細かい滑らかさを確保することがで
きる。更に使用初期の粒径より極めて細かいアモルファ
ス微粒子でも前述の表面処理加工に有効に活用できるこ
とから耐用時間は長く、ブラスト加工量割合による摩滅
消耗量は前述の従来の投射材に対して著しく少ないこと
が確認できた。従って、単位生産当りの発生粉塵量も低
減でき著しい効果をもたらした。

【００２４】

【発明の効果】本発明の表面処理方法は上記の説明から
明らかなように、線材、棒材等の機械的表面処理方法で
あって、真空処理室、酸洗装置、コイルグラインダー、
ブラッシロ−ルは全く用いずに、ショットブラストの投
射材としてアモルファス微粒子を選択することで、特別
の技術を要することもなく、スケールの除去を完全にし
て、従来の鋳鋼ショット、鋳鉄ショットあるいは円柱状
のカットワイヤショットに比較し表面硬度が著しく高い
にも拘わらず、表面処理による加工硬化の程度を高くさ
せない、また、表面をあらさず滑らかさを確保する方法
として有効である。

【００２５】本発明の表面処理装置は上記の説明から明
らかなように、線材の搬送系から送られてくる線材を同
一直線上にショットブラスト投射手段を向けて複数台配
設したショットブラスト投射手段と、集塵装置と、投射
に無益な粒子を除去する分離装置とを具備したことか
ら、線材のディスケ−リング等の研掃効率の向上を実現
させた。尚、脱落したスケ−ルはブラスト投射により発
生したブラスト加工に無益なアモルファス微粒子の破砕
粉とともに集塵機に集塵されるので、環境を悪化させる
ことはなかった。以上のように本発明が産業界に与える
効果は著大である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態を示すレイアウトの正面図
である。

【図２】本発明の実施の形態を示すレイアウトの側面図
である。

【図３】ショットブラスト装置の投射室の断面図であ
る。

【図４】ショットブラストの投射方向を示す図である。

【図５】図２における分離装置ＲのＡ−Ａ断面図であ
る。

【図６】図５のＢ−Ｂ断面図である。

【図７】従来の鋳鉄ショットとアモルファス微粒子でＳ
ＷＲＨ材の表面を処理したとき発生した加工硬化を示
す。

【符号の説明】

１ショットブラスト装置Ｓ線材２投射室３、４、５、６ショットブラスト投射手段Ｒ分離装置

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】線材、棒材の機械的表面処理方法であ
って、ショットブラストにより線材、棒材のディスケ−
ル、錆の除去あるいは表面あらしをする工程において、
硬さが被処理材の表面硬度より高いＨｖ９００〜１００
０、ヤング率が６．３７×１０^４〜９．８×１０^４ＭＰ
ａであるアモルファス微粒子を被処理材の線材あるいは
棒材の外周方向より該処理材の表面にむけてブラストす
る線材、棒材の表面処理方法。
【請求項２】線材、棒材の機械的表面処理方法であ
って、後工程の前にショットブラストにより線材、棒材
のディスケ−ル、錆の除去あるいは表面あらしをする工
程で、粒径が８００〜４４μｍで、硬さが被処理材の表
面硬度より高いＨｖ９００〜１０００、ヤング率が６．
３７×１０^４〜９．８×１０^４ＭＰａであるアモルファ
ス微粒子を被処理材の外周方向より被処理材の表面にむ
けてブラストし、ディスケ−リング、錆の除去あるいは
表面あらしをすることを特徴とする表面処理方法。
【請求項３】線材、棒材の機械的表面処理方法であっ
て、ショットブラストにより線材、棒材のディスケ−
ル、錆の除去あるいは表面あらしをする工程において、
硬さが被処理材の表面硬度より高いＨｖ９００〜１００
０、ヤング率が６．３７×１０^４〜９．８×１０^４ＭＰ
ａであるアモルファス微粒子を被処理材外周方向より被
処理材の表面にむけてブラストし、被処理材の表面の硬
化を一般鋳鋼ショット、鋳鉄ショットあるいは円柱状の
カットワイヤショットによる同一処理条件時に得られる
硬化値より小さくしたことを特徴とする表面処理方法。
【請求項４】線材、棒材の搬送中心から放射状に、
かつ、搬送直線方向に複数台配設したショットブラスト
投射手段と、該ショットブラスト投射手段から脱落した
スケ−ル、その他の粉塵を集塵する集塵装置と、処理時
に適用したアモルファス微粒子のブラスト投射により発
生した該微粒子の破砕粉を分離する分離装置と、を具備
したことを特徴とする表面処理装置。
【請求項５】前記複数のショットブラスト投射手段が、
搬送直線方向に配置すると共に線材の周方向から線材の
断面中心に向けて投射する上ショットブラスト投射手段
及び下ショットブラスト投射手段と、前ショットブラス
ト投射手段と後ショットブラスト投射手段とからなるこ
とを特徴とする請求項４に記載の表面処理装置。