JPH08157908A - 粉末圧延装置および粉末圧延方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】本発明は、粉末材料の圧延と焼結を同時に行い
幅方向においても均質な圧延材を得ることを可能とし、
大電流供給の電源を不要としてエネルギーコストの低減
を図り、粉末圧延装置における絶縁の構成を簡素にした
粉末圧延装置および方法を提供することを目的とする。 【構成】粉末圧延装置は、粉末材料を少なくも一対の圧
延ロール間に供給して圧延材を得る粉末圧延装置におい
て、一対の圧延ロールのロールバレル面と共に粉溜り部
を形成すべく、ロールバレルの両端面に押圧調整可能な
サイド堰を設けたことを特徴とし、また、粉末圧延方法
は一対の圧延ロールのロールバイト間の粉末材料の幅方
向に通電および／またはロールバレル長方向に通電する
ことにより、加熱を行うことを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は金属粉末等の粉末材料を
圧延および加熱して直接圧延材を成形する粉末圧延方法
および粉末圧延装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】粉末材料から所定の寸法、形状を有する
製品を製造する方法としては、プレス成形、引き抜き加
工、押し出し加工、等方圧加圧成形、射出成形あるいは
粉末圧延方法など種々の方法が実施あるいは検討されて
いる。

【０００３】上記各種方法の中で粉末圧延方法は、粉末
材料を少なくとも一対の圧延ロールで圧延して圧延材を
連続して成形する加工方法であり、粉末材料から直接長
尺製品を連続的に効率よく製造できることに加えて、ロ
ールバイト内に高圧力が容易に発生することから難加工
性材料の塑性加工にも適しているという特徴を有してお
り、種々の粉末材料から長尺製品を製造する方法として
適している。

【０００４】粉末圧延方法は、少なくとも一対の圧延ロ
ールにおける夫々のロールバレルの上半部の互いに対向
する部分に挟まれて形成される空間部、すなわち粉溜り
部に、粉末材料を収納したホッパーから粉末材料を供給
し、一対の圧延ロールを回転して前記粉溜り部に供給さ
れた粉末材料を一対の圧延ロールのロールバイト内で圧
延して圧延材を成形することを基本の動作とするもので
ある。ただし、粉末圧延方法は、被圧延材である金属粉
末などの粉末材料が流動性を有するために、一対の圧延
ロールのロールバレル間の粉溜り部に供給された粉末材
料がロールバレル長方向にも流動して粉溜り部両端の端
面から外部に流出することがあり、このため圧延ロール
間のロールバレル端部で粉末材料の供給量が不足し、成
形された圧延材の幅方向端部の密度低下が発生し、圧延
材の品質、歩留りの点からまた後工程にも多大な支障を
きたすことがある。

【０００５】そこで、従来より粉末圧延方法において
は、一対の圧延ロール間に供給された粉末材料が圧延ロ
ールのロールバレル長方向に流動して粉溜り部両端の端
面から外部に流出することを阻止し、圧延材の幅方向端
部の密度低下や板厚低下がない良質な圧延材を成形する
ために対策が講じられている。しかし、これらの方法で
は十分とはいえない。

【０００６】そこで、特開昭６３−１４９３０５号公報
では、粉末材料の圧延ロールのロールバレル長方向への
流動を抑える一対のロールを圧延ロールのロールバレル
両端部に配置する方法が開示されており、特開昭６３−
２２１０１４号公報では、圧延ロールのロールバレルの
両端部に粉末材料の圧延ロールのロールバレル長方向へ
の流動を抑えるＬ字型断面形状のエンドレスベルトを巻
き掛ける方法が開示されており、特開平４−１３５０９
６号公報では粉末成形体の幅両端部を抑えるべく圧延ロ
ールにベルトを巻き付ける方法が開示されている。

【０００７】さらに、特開平３−２４７７０４公報およ
び特開平４−１６８２０４公報では粉末のロールバレル
長方向への流動を抑える一対のサイド堰を圧延ロールの
ロールバレル間に設ける方法が開示されている。すなわ
ち、この方法は一対の圧延ロールのロールバレル間に形
成される粉溜り部の一対の圧延ロールのロールバレル間
に一対のサイド堰を立てて配置し、この一対のサイド堰
で区切られた粉溜り部の内側の部分に粉末を供給する方
法である。

【０００８】一方、粉末圧延方法により成形した圧延材
は、圧延後に、焼結−再加熱−熱間加工−熱処理−冷間
加工等の複雑な諸工程を経て最終製品となるのが一般的
である。この圧延材は圧縮成形された状態であるため、
焼結工程を終了するまでは脆く、その取扱い、次工程へ
の搬送などにも十分な注意を要し、技術的課題を残して
いる。特に、帯状の長尺体よりなる圧延材の場合には、
焼結工程を終了するまでに多大な努力を必要とする。一
般に、被圧延材を熱間圧延および温間圧延する分野にお
いては、圧延ライン内で被圧延材を加熱することも行わ
れている。その加熱方法には直接通電加熱および誘導加
熱などの電気的加熱方法が知られており、被圧延材の圧
延直前の加熱、あるいは圧延直後の温度制御に実用化さ
れている。

【０００９】また、特開昭６３−１８０３１１号公報に
は、一対の圧延ロールに電極を介して通電してロール自
体を加熱し、被圧延材をこのロールからの熱伝達により
加熱する方法が開示されており、特開昭６３−１８３７
０６号公報には被圧延材を介して一対の圧延ロール間に
電流を流してロールバイト内の被圧延材自体を直接通電
加熱する方法が開示されている。

【００１０】また、粉末圧延方法においては、特開平２
ー１１５３０２号公報に、一対の圧延ロール間に導電性
を有する粉末材料を供給し、被圧延材である粉末材料を
介してロールバイト内の電流を流して粉末材料自体を直
接通電加熱し、且つ圧延を行い圧延材を得る方法が開示
されている。

【００１１】ここで、上記した圧延ロールを介してロー
ルバイト内の被圧延材（原料が粉末材料ではない。）を
通電加熱し圧延する方法について説明する。図８は板材
の圧延方法の概念図を示している。図８において回転す
る圧延ロール１Ａ、１Ｂの間に板状の被圧延材３を通し
て圧延を行う。一対の圧延ロール１Ａ、１Ｂは夫々独立
して電源２に接続して、一対の圧延ロール１Ａ、１Ｂ間
に電流Ｉを流してロールバイト内の被圧延材３自体を直
接通電加熱する。圧延ロール１Ａ、１Ｂと被圧延材３と
の接触投影長さをＬ、板幅をＷ（図８には示していな
い）とすると圧延ロール１Ａ、１Ｂと被圧延材３との接
触面積Ｓは次の（１）式で表される。

【００１２】Ｓ＝Ｌ・Ｗ……（１） 圧延ロール１Ａ、１Ｂのロールバイト内の被圧延材３の
平均厚をｈｍとすると被圧延材３のロールバイト内の抵
抗値Ｒは次の（２）式で表される。この（２）式におい
てρは被圧延材３の固有抵抗値である。

【００１３】 Ｒ＝ρ・ｈｍ／Ｓ＝ρ・ｈｍ／（Ｌ・Ｗ）……（２） 熱間圧延および温間圧延において板材からなる被圧延材
に対し必要な圧延温度を確保するためには所定の電流密
度が必要である。実際の板材の圧延において（１）式に
示した接触面積で所定の電流密度を得るためには電源２
から多量の電流Ｉを供給する必要がある。また、被圧延
材３のロールバイト内の抵抗Ｒは（２）式に示したが、
（２）式右辺の平均厚ｈｍと接触面積Ｓの比ｈｍ／Ｓが
板材の圧延においては一般に極めて小さな値であり、さ
らにジュール熱の発生量がこの抵抗Ｒに比例することか
らも、ジュール熱によりロールバイト内の被圧延材３を
急速に加熱する場合にとっては極めて不利である。

【００１４】これらのことから圧延ロール１Ａ、１Ｂを
介して被圧延材３を通電加熱し圧延する方法において
は、圧延ロール１Ａ、１Ｂを電極とする通電加熱は効率
が悪いために通電加熱用の電源２は大電流の電源装置が
必要となり、加えて電源２から圧延ロール１Ａ、１Ｂに
通電するための導体および電極等の機能を考慮すると圧
延機の設備コスト、さらには電気的コストが大変高くな
る。さらに、この圧延方法に用いる圧延機は、通電する
圧延ロールとハウジングおよび駆動系を電気的に絶縁す
る必要があるが、大きな負荷が加わり、且つ大電流が通
電される圧延機において、信頼性と寿命を確保すること
を考慮して絶縁構造とするためには、構造上からも絶縁
材の選定からも大きな設備コストがかかる。

【００１５】また、圧延ロール１Ａ、１Ｂ自身も圧延時
の高い面圧のもとで通電することを可能とするために
は、被圧延材３の電気的、力学的特性に適した仕様のも
のを用いる必要があり、従来用いられていた圧延ロール
に比較して構成が複雑となりコストが高くなり、たとえ
それを使用したとしても圧延ロール替え等の段取りが煩
雑となる

【００１６】

【発明が解決しようとする課題】次に粉末圧延方法にお
いて一対の圧延ロールに電流を流してロールバイト内の
粉末材料を通電加熱する場合について説明する。図９は
粉末圧延方法の概念図を示している。図においてホッパ
ー１４に収納された粉末材料１５は圧延ロール１１Ａ、
１１Ｂのロールバレルにより構成される粉溜り部１２に
供給され、この粉末材料１５は回転する圧延ロール１１
Ａ、１１Ｂのロールバイトにより圧延されて圧延材１６
として圧延ロール１１Ａ、１１Ｂのロールバイトから出
てくる。

【００１７】圧延ロール１１Ａ、１１Ｂには電源１３か
ら電流Ｉが供給されて圧延ロール１１Ａ、１１Ｂで圧延
すると同時にロールバイト内で通電加熱が実施される。
具体的には図示していないが、圧延ロールのロールチョ
ックから外側に突き出たロールジャーナル部にスリップ
リングを介して通電する。

【００１８】ここで、本発明でいうロールバレルとは圧
延ロールの圧延部の周面全体のことをいい、ロールバイ
トとは被圧延材への加圧および圧延が行われる部分のこ
とをいう。

【００１９】粉末圧延方法では、圧延ロール１１Ａ、１
１Ｂに供給された粉末材料１５がロールバイト入口から
出口に進行するに従って相対密度（本発明では真密度と
の比をいう）が増加し、出口において所定の相対密度と
なるべく条件が決められている。

【００２０】ただし、圧延ロールのロールバイト内では
粉末材料から圧延材まで存在するので、通常の材料（粉
末でない）と比較して圧延ロールと粉末との接触長さを
含めて力学的な解明が未解決であり、通電加熱をするに
しても圧延ロール１１Ａ、１１Ｂの内部で抵抗分布、電
流密度分布についても未知の部分があり、この場合にも
圧延材１６の幅方向端部の密度の不均一が発生する。

【００２１】そして、このように圧延ロールを介して粉
末に通電しながら圧延を行う粉末圧延においては、図８
で説明したような板材の被圧延材に通電しながら圧延を
行う方法に発生する問題点と同じ種類の問題点が発生す
る。すなわち、圧延ロールを電極として通電加熱を行う
と効率が悪く大電流および大容量の電源装置を必要と
し、また圧延機を絶縁構造にするために設備コストが高
い。

【００２２】本発明は前記事情に基づいてなされたもの
で、粉末材料から直接圧延材を得る粉末圧延時におい
て、粉末材料の圧延と焼結を同時に行い、且つ得られた
圧延材の幅方向においても均質な圧延材を得ることがで
きる粉末圧延方法および粉末圧延装置を提供することを
目的とする。

【００２３】また、本発明は前記目的に加えて、大電流
供給の電源装置を不要とし、エネルギーコストの低減を
図ることが可能であり、また粉末圧延装置における絶縁
の構成が簡素である粉末圧延方法および粉末圧延装置を
提供することを目的とする。

【００２４】さらに、本発明は前記の各項の目的に加え
て、一対の圧延ロ−ルのロールバレル間の粉溜り部の両
端からの粉末材料の流出をより強固に阻止できる粉末圧
延方法および粉末圧延装置を提供することを目的とす
る。

【００２５】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するた
め、請求項１の発明の粉末圧延装置においては、粉末材
料を少なくとも一対の圧延ロール間に供給して圧延材を
得る粉末圧延装置において、前記一対の圧延ロールのロ
ールバレル面と共に粉溜り部を形成すべく、ロールバレ
ルの両端面に押圧調整可能なサイド堰を設けたことを特
徴とする。

【００２６】また、請求項２の発明の粉末圧延装置は、
請求項１のサイド堰が、電極であり、ロールバイト間の
粉末材料の幅方向に通電および／またはロールバレル長
方向に通電することにより通電加熱を行うことを特徴と
する。

【００２７】また、請求項３の発明の粉末圧延装置は、
請求項２のサイド堰が、導電材料により構成されている
ことを特徴とする。また、請求項４の発明の粉末圧延装
置は、請求項２のサイド堰が、絶縁部および導電部を有
する複合材料であることを特徴とする。

【００２８】さらに、請求項５の発明の粉末圧延方法に
おいては、粉末材料を少なくとも一対の圧延ロール間に
供給して圧延材を得る粉末方法において、前記一対の圧
延ロールのロールバイト間の粉末材料の幅方向に通電お
よび／またはロールバレル長方向に通電することにより
通電加熱を行うことを特徴とする。

【００２９】また、請求項５の発明の粉末圧延方法は、
請求項４の一対の圧延ロールのロールバイト間の粉末材
料の幅方向に通電および／またはロールバレル長方向に
通電する手段が、ロールバレルの両端面に設けられたサ
イド堰、ロール、ベルト、ロールバレル間のサイド堰の
いずれか１種であることを特徴とする。

【００３０】

【作用】請求項１の発明の粉末圧延装置においては、粉
末材料を少なくとも一対の圧延ロール間に供給して圧延
材を得る粉末圧延装置において、前記一対のロールのロ
ールバレル面と共に粉溜り部を形成すべく、ロールバレ
ルの両端面に押圧調整可能なサイド堰を設けることによ
り、粉末圧延特有の粉末材料のロールバレル長方向への
流動、さらには粉溜り部の両端部の端部から外部への漏
洩、消失を強固に防止することができる。

【００３１】また、請求項２の発明の粉末圧延装置にお
いては、請求項１のサイド堰を電極とし、ロールバイト
間の粉末材料の幅方向に通電および／またはロールバレ
ル長方向に通電することにより通電加熱を行うことによ
り、圧延ロールを電極として用いた場合に比較して効率
良く通電加熱を行うことが可能となり、大電流供給の電
源装置が不要であり、また、圧延ロールを電極として用
いないので圧延ロールとハウジングおよび駆動系を電気
的に絶縁する場合に比較して簡素な構造となる。

【００３２】また、請求項３の発明の粉末圧延装置にお
いては、請求項２のサイド堰を導電材料により、ロール
バイト間の粉末材料の幅方向に通電および／またはロー
ルバレル長方向に良好に通電することができる。

【００３３】また、請求項４の発明の粉末圧延装置にお
いては、請求項２のサイド堰を絶縁部および導電部を有
する複合材料とすることにより、被圧延材である粉末材
料の種類、圧延ロール径、圧延ロール周速、圧延材のロ
ールバイト出側の板厚あるいは幅などの各種条件により
通電形態を種々変更することができる。

【００３４】さらに、請求項５の発明の粉末圧延方法に
おいては、粉末材料を少なくとも一対の圧延ロール間に
供給して圧延材を得る粉末圧延方法において、前記一対
の圧延ロールのロールバイト間の粉末材料の幅方向に通
電および／またはロールバレル長方向に通電することに
より通電加熱を行うことにより、圧延ロールを電極とし
て用いた場合に比較して効率良く通電加熱を行うことが
可能となり、大電流供給の電源装置が不要であり、ま
た、圧延ロールを電極として用いないので圧延ロールと
ハウジングおよび駆動系を電気的に絶縁する場合に比較
して簡素なものとなる。

【００３５】また、請求項６の発明の粉末圧延方法にお
いては、請求項４の一対の圧延ロールのロールバイト間
の粉末材料の幅方向に通電および／またはロールバレル
長方向に通電する手段を、ロールバレルの両端部に設け
られたサイド堰、ロール、ベルト、ロールバレル間のサ
イド堰のいずれか１種を用いることにより、粉末圧延特
有の粉末材料のロールバレル長方向への流動、さらには
粉溜り部の両端部の端面から外部への漏洩、消失を強固
に防止することができる。

【００３６】さらには、粉末材料が非金属で導電体では
ない場合においても、一対の圧延ロールのロールバレル
長方向より通電することにより、圧延ロールのロールバ
レル自体を局部的に効率良く通電加熱し、この加熱され
た圧延ロールバレルの熱伝導によって導電体ではない粉
末の圧延と加熱を同時に実現できる。

【００３７】また、圧延ロールとしてセラミックロール
などの絶縁ロールを使用した場合においても、一対の圧
延ロールのロールバイト間の粉末材料のみを効率良く通
電加熱可能である。

【００３８】なお、本発明において、被圧延材である粉
末材料とは、通電によりジュール熱を発生する全ての材
料あるいは加熱により焼結または成形されうる全ての材
料を意味する。すなわち、純金属の粉末、合金の粉末、
異種金属が混合された粉末、金属と無機材料または有機
材料との複合粉末、有機材料の粉末等が原料である粉末
材料であり、粉末状態で圧延ロールに投入され圧延成形
されて圧延ロール内を出た段階で所定の相対密度の形状
を持つ状態までが圧延材である。

【００３９】圧延ロールのロールバイト間の粉末材料の
幅方向に通電および／またはロールバレル長方向に通電
することにより、通電加熱する温度は熱間圧延温度、温
間圧延温度、焼結に必要な温度などであるが圧延ロール
のロールバイト内の応力状態に基づいて目的に応じて精
度よく圧延材を加熱する温度とする。

【００４０】

【実施例】本発明の一実施例を図１ないし図３を用いて
説明する。図１ないし図３は本発明の粉末圧延方法に用
いる圧延装置の概略的構成を示している。圧延ロール２
１Ａ、２１Ｂは互いに水平且つ平行に配設されて図３に
示すようにハウジングポスト２５Ａ、２５Ｂに支持さ
れ、図示しない回転駆動装置により回転される。

【００４１】一対の圧延ロール２１Ａ、２１Ｂのロール
バレルにおける夫々の上半部の互いに対向する部分に挟
まれた空間部が粉溜り部２２として形成される。一対の
圧延ロール２１Ａ、２１Ｂにおけるロールバレルの両端
面には夫々一対のサイド堰２３Ａ、２３Ｂが配置され、
これら一対のサイド堰２３Ａ、２３Ｂで一対の圧延ロー
ル２１Ａ、２１Ｂのロールバレルに挟まれて形成される
粉溜り部２２のロールバレル長方向の両端面を閉塞し、
一対のサイド堰２３Ａ、２３Ｂで粉溜り部２２の両端部
の端面に粉末が漏洩しないように押圧されて接触してい
る。一対のサイド堰２３Ａ、２３Ｂは通電を行うために
導電性を有する材料で構成されている。

【００４２】さらに、図３に示すように一対のサイド堰
２３Ａ、２３Ｂはハウジングポスト２５Ａ、２５Ｂに絶
縁部材２６を介して絶縁状態で取り付けられている。ま
た、一対のサイド堰２３Ａ、２３Ｂは上端が水平に折り
曲げられて電源装置２４に接続されている。

【００４３】次に圧延を行う方法について説明する。一
対の圧延ロール２１Ａ、２１Ｂのロールバレルにおける
夫々の上半部の互いに対向する部分に挟まれてロールバ
レル長方向に沿って形成された粉溜り部２２へ、ホッパ
２７から粉末材料２８を供給する。回転駆動装置により
一対の圧延ロール２１Ａ、２１Ｂを図示矢印方向に回転
し、粉溜り部２２に存在する粉末材料２８を一対の圧延
ロール２１Ａ、２１Ｂの間のロールバイト内に通して加
圧圧延する。

【００４４】これと同時に電源装置２４により一対のサ
イド堰２３Ａ、２３Ｂに通電する。この場合、圧延ロー
ル２１Ａ、２１Ｂが絶縁材料で形成されていれば電流は
粉溜り部２２にある粉末材料２８のみを通って一対のサ
イド堰２３Ａ、２３Ｂの間を通って流れる。圧延ロール
２１Ａ、２１Ｂが導電材料で形成されていれば電流は粉
溜り部２２にある粉末材料２８と主として圧延ロール２
１Ａ、２１Ｂのロールバレルを通って一対のサイド堰２
３Ａ、２３Ｂの間に流れる。これにより圧延ロール２１
Ａ、２１Ｂのロールバイト内で加圧成形される粉末材料
が通電加熱される。

【００４５】このようにして粉末材料２８は圧延による
高圧力の発生と通電による同時加熱により粉末間の結合
が増進し焼結される結果、ち密な所定の相対密度を持つ
連続した断面矩形をなす帯状の圧延材２９となる。

【００４６】ここで、一対の圧延ロール２１Ａ、２１Ｂ
のロールバレル両端面の側方に夫々サイド堰２３Ａ、２
３Ｂを配置し、これら一対のサイド堰２３Ａ、２３Ｂは
圧延ロール２１Ａ、２１Ｂのロールバレル両端面に接触
して、一対の圧延ロール２１Ａ、２１Ｂのロールバレル
の上半部に挟まれて形成される粉溜り部２２の両端面を
閉塞することにより、粉末材料２８が一対の圧延ロ−ル
２１Ａ、２１Ｂの間で形成される粉溜り部２２の両端部
の端面から外部に流出することを確実に阻止する。

【００４７】このため、圧延ロール２１Ａ、２１Ｂ間の
ロールバレル長方向端部で粉末材料２８の供給量が不足
することを阻止し、幅方向端部の密度低下や板厚低下の
発生を防止して均質な圧延材２９を得ることができる。

【００４８】一対の圧延ロール２１Ａ、２１Ｂのロール
バレルの両端面に夫々導電性を有するサイド堰２３Ａ、
２３Ｂを配置し、これら一対のサイド堰２３Ａ、２３Ｂ
で一対の圧延ロール２１Ａ、２１Ｂのロールバレルの上
半部に挟まれて形成される粉溜り部２２のロールバレル
長方向の両端面を閉塞するとともに、一対のサイド堰２
３Ａ、２３Ｂの間に電流を流してロールバイト間の粉末
材料の幅方向に通電および／または一対のロールバレル
長方向に通電することにより粉末材料２８を加熱する。

【００４９】このため、粉末材料２８が一対の圧延ロ−
ル２１Ａ、２１Ｂのロールバレル間で形成される粉溜り
部２２の両端から外部に流出することを確実に阻止でき
ることに加えて、圧延ロールを電極に用いた場合に比較
して効率良く通電加熱を行え、大電流供給の電源装置が
不要であり、また圧延ロールを電極として用いないので
圧延ロール２１Ａ、２１Ｂとハウジングポスト２５Ａ，
２５Ｂおよび駆動系を電気的に絶縁する必要がなく、絶
縁構造が圧延ロールを電極として用いる場合に比較して
簡素で安価なものとなる。

【００５０】ここで、粉末圧延について説明を加える。
所定の密度（１００％相対密度も含む）を圧延材２９に
付与するには粉末材料の種類、その粒度等にもよるが圧
延ロール２１Ａ、２１Ｂの径、圧延中の設定ロールギャ
ップ、圧延速度、圧延温度等がパラメータとなる。この
圧延温度の制御は電源装置２４から供給される電流Ｉを
制御することによって実施される。この電流Ｉが幅方向
から供給される場合に、ロールバイト内の有効接触長さ
をＬｐ、このＬｐ内の平均厚をＨｍとするとサイド堰２
３Ａ、２３Ｂを介してロールバイト内の加圧された粉末
材料に通電する面積Ｓｐは次式である。

【００５１】Ｓｐ＝Ｌｐ・Ｈｍ……（３） この時加圧された粉末材料の電気抵抗Ｒｐは次式で表さ
れる。 Ｒｐ＝ρｐ・Ｗｐ／Ｓｐ＝ρｐ・Ｗｐ／（Ｌｐ・Ｈｍ）……（４） （４）式においてρｐはロールバイト内の加圧された粉
末材料の平均抵抗率、Ｗｐは加圧された粉末材料の幅で
あり、図１においては圧延ロール２１Ａ、２１Ｂのロー
ルバレル長方向にあたる。一方、図９に示した如く圧延
ロール２１Ａ、２１Ｂを介して通電する場合には、通電
する面積Ｓｐ´、このときの抵抗Ｒｐ´は、前述した
（１）式、（２）式と同様に次式である。

【００５２】 Ｓｐ´＝Ｌｐ・Ｗｐ……（５） Ｒｐ´＝ρｐ・Ｈｍ／Ｓｐ´＝ρｐ・Ｈｍ／（Ｌｐ・Ｗｐ）……（６） そして、（３）式ないし（６）式を組み合わせて次式が
得られる。

【００５３】Ｓｐ／Ｓｐ´＝Ｈｍ／Ｗｐ……（７） Ｒｐ／Ｒｐ´＝（Ｗｐ／Ｈｍ）² ……（８） （７）式よりサイド堰を介して通電する方法と、圧延ロ
ールを介して通電する方法を比べた場合に、所定の電流
密度を得る為にサイド堰を介して通電する場合は圧延ロ
ールを介して通電する場合のＨｍ／Ｗｐ倍の電流を供給
すれば良いことになる。また、（８）式より、ロールバ
イト内で加圧された粉末材料に同一の電流を供給した場
合にサイド堰を介して通電すればロールを介して通電す
る場合の（Ｗｐ／Ｈｍ）² 倍のジュール熱が発生するこ
とになる。

【００５４】板材の圧延においてはその幅（Ｗｐ）とロ
ールバイト内平均厚（Ｈｍ）の比は大きな値を示すもの
であり、例えば３ｍｍ厚で６００ｍｍ幅としてＨｍ／Ｗ
ｐ＝５×１０^-3、（Ｗｐ／Ｈｍ）² ＝４×１０⁴ とな
る。

【００５５】すなわち、図１ないし図３に示したように
サイド堰２３Ａ、２３Ｂを介して粉末材料２８に通電す
れば電源装置２４から供給する電流Ｉは、圧延ロール２
１Ａ、２１Ｂが導電性材料の場合、一部は圧延ロール２
１Ａ、２１Ｂを介して分流するが、図９に示したように
圧延ロール２１Ａ、２１Ｂを介して通電するよりはるか
に小さな値で所定の圧延温度を確保することができる。
すなわち、通電してジュール熱を発生させる電源装置２
４の容量は、はるかに小さなものでよい。また、図１な
いし図３で示したように通電回路を構成する場合には圧
延機を複雑な絶縁構造にする必要もない。

【００５６】ここで、図１ないし図３において示したサ
イド堰２３Ａ，２３Ｂは前記図面に示した形状に限ら
ず、例えば圧延ロール２１Ａ，２１Ｂのロールバレル面
に沿った形状とすることにより圧延ロール２１Ａ，２１
Ｂのロールバレル端面との接触面積を大きくすることに
より、必要に応じて粉溜り部２２の容積を大きくする場
合、あるいは圧延ロール２１Ａ，２１Ｂを予熱する場合
など適宜設定可能である。

【００５７】さらに、本発明において一対のサイド堰を
圧延ロールのロールバレル両端面に押圧調整可能に設け
て、ロールバレルの両端面に向けて圧力を加えることに
より、粉溜り部の両端部の端面からの粉末の流出をより
強固に阻止することが可能である。

【００５８】図４はこの方法の一例を示している。サイ
ド堰ベース３１は絶縁部材２６を介してハウジングポス
ト２５に取り付けられている。サイド堰ベース３１はサ
イド堰支持部３４と傾斜面部３５と軸孔３９を有してい
る。サイド堰３２はサイド堰ベース３１のサイド堰支持
部３４に圧延ロールの軸方向（図示矢印方向）に沿って
変位可能に設けられている。押圧部材３６は軸部３７と
楔形部３８とを有しており、軸部３７を軸孔３９に挿通
し楔形部３８を傾斜面部３５に当接させてサイド堰ベー
ス３１に設けられている。そして、押圧部材３６の軸部
３７を適宜な手段で下方に向けて押すと、楔形部３８が
サイド堰ベース３１の傾斜面部３５に沿って移動し、サ
イド堰３２を圧延ロールのロールバレル端面に接近する
向きに移動させる。これによりサイド堰３２がサイド堰
支持部３４に沿って変位して図示しない圧延ロールのロ
ールバレル端面に接触する。これにより一対の圧延ロ−
ルのロールバレル間の粉溜り部の両端部からの粉末の流
出をより強固に阻止する。

【００５９】この図４においては、図１ないし図３で示
した電流Ｉは、具体的にはサイド堰３２に導体が連結さ
れて供給される。この方法を用いた具体的な例について
説明する。

【００６０】図１ないし図４に示した粉末圧延装置にお
いてモリブデン粉の圧延を実施した。装置の主な仕様と
圧延条件は以下である。 圧延ロール直径 ：３００ｍｍ 圧延ロール長さ（ロールバレル長） ：〜１００ｍｍ 圧延ロール回転速度 ：〜１ｒｐｍ 電源 ：直流１０Ｖ、２０，０００Ａ 圧延雰囲気 ：真空または不活性ガス 粉末材料 ：モリブデン粉末 出側厚 ：０．６〜１／５ｍｍ 加熱前の粉末温度 ：２０℃ 以上の条件で圧延を行った結果、図９に示した圧延ロー
ルから通電（具体的には図に示していないが圧延ロール
のロールチョックから外側に突き出たロールジャーナル
部にスリップリングを介して通電）する場合と比較して
はるかに少ない電流でロールバイト出側の圧延材を所定
の板厚および密度にすることが可能であるこが確認され
た。このことは圧延材の幅が大きい程顕著である。すな
わち、通電方法として本発明方法の方が図９の方法に比
較してジュール熱発生に必要な実効抵抗を大きくできる
からである。

【００６１】また、圧延材の幅端部を含めて圧延材幅方
向の密度分布、硬度分布等も本発明方法で実施した方が
図９の方法で実施したよりはるかに均一であること、難
加工性の材料であっても本発明方法の方法で実施した場
合には圧延材の幅端部に微小エッジクラックが発生しな
いこと、また条件設定次第では従来得られなかった幅端
部ほど組織的に優れた結果が得られることも確認され
た。すなわち、サイド堰と圧延ロールのロールバレルと
で完全に閉じた粉溜り部が構成され粉末成形体の幅方向
流動を拘束する効果と通電時の接触抵抗による加熱温度
の効果が同時に発揮された結果である。

【００６２】図５はサイド堰に押圧力を加える方法の他
の例を示している。図５において図２と同じ部分は同じ
符号を付して示している。油圧シリンダなどからなる一
対の押圧装置４１Ａ、４１Ｂが絶縁部材４２を介して一
対のサイド堰２３Ａ、２３Ｂを一対の圧延ロール２１
Ａ、２１Ｂのロールバレルの端面に向けて変位して一対
の圧延ロール２１Ａ、２１Ｂのロールバレルの端面に接
触させる。油圧ポンプなどの圧力発生装置４３は一対の
押圧装置４１Ａ、４１Ｂに圧力を加える。一対のサイド
堰２３Ａ、２３Ｂは電源装置２４に接続されている。

【００６３】ここで、押圧装置４１Ａ，４１Ｂが絶縁部
材４２を介して一対のサイド堰２３Ａ、２３Ｂに押圧す
るための負荷を検討する。板材の圧延は略平面歪であ
り、幅方向には中間主応力が働く。また、圧延方向の応
力は非常に小さい。圧延荷重をＰとするとサイド堰に働
く幅方向の荷重Ｐｓは次式で表される Ｐｓ＝（Ｐ／２）×（Ｈｍ／Ｗｐ）＋α……（９） この式において、αは圧延ロールのロールバレル側面と
の接触荷重であり、前記した如くＨｍ／Ｗｐは非常に小
さい。即ち、押圧装置４１Ａ、４１Ｂの負荷容量は小さ
いものでよく、従って圧延機に挿入、設置することも容
易に可能である。 サイド堰２３Ａ、２３Ｂは導電材料
単体で構成することも可能であるが、その他種々の形態
を採用することが可能である。

【００６４】図６はサイド堰２３Ａ、２３Ｂの形態の例
を示している。図６（ａ）はサイド堰２３Ａ、２３Ｂに
おける粉溜り部を構成する面、および圧延ロールのロー
ルバレル端面に接触する面の全てが通電面となる例であ
る。図６（ｂ）はサイド堰２３Ａ、２３Ｂにおける圧延
ロールのロールバレル端面と接触する面の部分に絶縁材
を溶射等により被覆し（ハッチング部分）、サイド堰２
３Ａ、２３Ｂから圧延ロールのロールバレル端面に直接
的に通電することを避け、一意的にはロールバレル間の
粉末材料の幅方向からのみ通電するようにした例であ
る。図６（ｃ）はサイド堰２３Ａ、２３Ｂにおける通電
接触面積を狭い範囲に限定して通電加熱の効率を高める
例である。図６（ｄ）は図６（ｂ）の逆でサイド堰２３
Ａ、２３Ｂにおける少なくともロールバレル間の粉末材
料と接触する部分に絶縁材を溶射等により被覆し、圧延
ロールのロールバレル端面からのみ通電するようにした
例である。

【００６５】これらに例示したサイド堰２３Ａ，２３Ｂ
は被圧延材である粉末の種類、ロール径、ロール周速、
圧延材の出側板厚および幅などの圧延条件により使い分
けられる。

【００６６】圧延材２９の断面形状は前述した各実施例
の単純な矩形断面を持つ場合に限定されず、例えば図７
（ａ）、（ｂ）、（ｃ）および（ｄ）に示すように幅方
向に板厚の異なった断面形状を持つ板材、いわゆる異形
条材の圧延材を圧延ロールの形状を変えることにより粉
末を圧延して得ることができる。このように断面形状が
複雑な圧延材を圧延成形する場合には、異周速圧延と本
発明による通電方法を組み合わせることによっても所定
の真直度を持つ良質な長尺異形条材を製造することがで
きる。

【００６７】なお、本発明は前述した実施例に限定され
ずに種々変更して実施することができる。例えば、本発
明の粉末圧延方法における通電方法は、前述した実施例
で示したサイド堰に限定されず、ロールバレル間の粉末
材料の幅方向に通電および／またはロールバレル長方向
に通電することができるものであれば種々変更して実施
される。

【００６８】具体的には、圧延ロールのロールバレルの
両端部に一対のロールを設けこのロールを介して通電す
る手段、圧延ロールのロールバレルの両端部にエンドレ
スベルトを設けこのエンドレスベルトを介して通電する
手段、一対の圧延ロールのロールバレル間にサイド堰を
設け、このサイド堰を介して通電する手段などの種々の
手段が実施可能である。さらには、圧延ロールに帯状の
ベルトを巻き付けこのベルトを介して通電する手段、フ
ランジ付ロールで圧延材を製造する際にはこのフランジ
を介して通電する手段なども実施可能である。

【００６９】

【発明の効果】本発明の粉末圧延方法および粉末圧延装
置によれば、粉末材料から直接圧延材を得る粉末圧延時
において、粉末材料の圧延と焼結を同時に行い、且つ得
られた圧延材の幅方向においても均質な圧延材料を得る
ことが可能となる。

【００７０】また、本発明は従来の粉末圧延方法および
粉末圧延装置に比較して大電流供給の電源を不要とし、
エネルギーコストの低減を図ることが可能であり、粉末
圧延装置における絶縁の構成を簡素にすることが可能と
なる。

【００７１】さらに、本発明は上記効果に加えて、一対
の圧延ロールのロールバレル間の粉末材料の幅方向の流
動を拘束することが可能となり、粉末材料の流出を強固
に阻止することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例に用いる粉末圧延装置を示す正
面図。

【図２】同実施例の粉末圧延装置を示す平面図。

【図３】同実施例の粉末圧延装置に用いるサイド堰を設
ける構成を示す図。

【図４】サイド堰を設ける構成の他の例を示す図。

【図５】サイド堰を設ける構成の異なる他の例を示す
図。

【図６】サイド堰の形態の例を示す図。

【図７】圧延材の形態の例を示す図。

【図８】板材を圧延する方法を示す図。

【図９】従来の粉末圧延方法の一例を示す図。

【符号の説明】

１Ａ，１Ｂ…圧延ロール、 ２…電源、３…被
圧延材、 １１Ａ，１１Ｂ…圧延ロ
ール、１２…粉溜り部、 １３…電
源、１４…ホッパー、 １５…粉末材
料、１６…圧延材、 ２１Ａ，２１
Ｂ…圧延ロール、２２…粉溜り部、
２３Ａ，２３Ｂ…サイド堰、２４…電源装置、
２５Ａ，２５Ｂ…ハウジングポスト、２６…
絶縁部材、 ２７…ホッパー、２８…
粉末材料、 ２９…圧延材、３１…サ
イド堰ベース、 ３２…サイド堰、３４…サ
イド堰支持部、 ３６…押圧部材、４１Ａ，
４１Ｂ…押圧装置、 ４２…絶縁部材、４３…圧
力発生装置。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 昼間 国夫 神奈川県川崎市幸区堀川町66番２ 東芝エ ンジニアリング株式会社内

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 粉末材料を少なくとも一対の圧延ロール
   間に供給して圧延材を得る粉末圧延装置において、前記
   一対の圧延ロールのロールバレル面と共に粉溜り部を形
   成すべく、ロールバレルの両端面に押圧調整可能なサイ
   ド堰を設けたことを特徴とする粉末圧延装置。
2. 【請求項２】 サイド堰は、電極であり、ロールバイト
   間の粉末材料の幅方向に通電および／またはロールバレ
   ル長方向に通電することにより通電加熱を行うことを特
   徴とする請求項１記載の粉末圧延装置。
3. 【請求項３】 サイド堰は、導電材料により構成されて
   いることを特徴とする請求項２記載の粉末圧延装置。
4. 【請求項４】 サイド堰は、絶縁部および導電部を有す
   る複合材料であることを特徴とする請求項２記載の粉末
   圧延装置。
5. 【請求項５】 粉末材料を少なくとも一対の圧延ロール
   間に供給して圧延材を得る粉末圧延方法において、前記
   一対の圧延ロールのロールバイト間の粉末材料の幅方向
   に通電および／またはロールバレル長方向に通電するこ
   とにより通電加熱を行うことを特徴とする粉末圧延方
   法。
6. 【請求項６】 一対の圧延ロールのロールバイト間の粉
   末材料の幅方向に通電および／またはロールバレル長方
   向に通電する手段は、ロールバレルの両端面に設けられ
   たサイド堰、ロール、ベルト、ロールバレル間のサイド
   堰のいずれか１種であることを特徴とする請求項５記載
   の粉末圧延方法。