JP2000509764A - 鋳鉄パイプを金属化するための方法および設備 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 本発明は、垂直連続変移させながら垂直上方向連続鋳造により得られる金属パイプを金属化するための設備につき開示し、この設備はパイプの通路に沿つてパイプのための通路と、金属化チャンバ（６）と、前記チャンバ内に前記通路を包囲する振動プレート（１０）上に装着されたスプレーガン（１１）と、金属化材料を各ガンに供給する手段（１２）と、支持プレートを振動させると共にガンを振動させながら前記チャンバ内で変移させて、その頻度および角移動が均一厚さのコーチングを確保する手段とを備えることを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】 鋳鉄パイプを金属化するための方法および設備 本発明は、金属基体の金属化方法に関するものであり、より詳細にはパイプ、 特に垂直連続鋳造により得られる鋳鉄パイプの熱金属化に関するものである。 パイプの熱金属化に関する公知方法のうち、次の方法が知られている： −慣用の熱亜鉛メッキ； −ＺｎもしくはＺｎＡｌによる鋼板の連続被覆； −ＺｎもしくはＺｎＡｌ合金による熱噴霧方法； −パイプの亜鉛被覆。 亜鉛メッキに基づく現存の解決策は次の欠点を有する。 慣用の熱亜鉛メッキはパイプを内部および外部で被覆すると共に、パイプは低 温度の危険にてパイプにつき行われた他の事前の操作の結果が悪影響を受けるよ うな温度の上昇を受ける。 液体に対する通過移動による熱亜鉛メッキは、垂直パイプと液状金属との間の 液体浴に関する現在未解決の液密性の問題、並びに綺麗（艶消しなし）であって 経時的に安定な組成を有す る浴を維持するという問題を提起する。 アニールに関連した低温金属化はパイプ表面を作成するための苛酷な条件が満 たされれば良好な分配を確保すると共に、恐らく不活性雰囲気における熱処理を 必要とするであろう。 この種の処理サイクルの経費は相当なものとなり、その結果として経済的観点 から利点が制限される。 連続鋳造後に出現する被覆すべきパイプは粗面でなく、表面作成の実施なしに は低温コーチングの固定を不可能にする。 良好に分配されたコーチングを得るには酸化物スキンを持たないパイプが必要 であり、作業温度を高くするか或いはパイプ処理時問を長くせねばならない。 本発明は、良好な耐衝撃性を有する均一分配されたコーチング（ｃｏａｔｉｎ ｇ）を提供することを目的とする。 さらに本発明の目的は、垂直方向に回転せずに連続移動する種々変化する位置 および直径のパイプの外側に極めて良好に付着すると共にパイプが熱アニールを 受けないよう防止するコーチングを提供することにある。 さらに本発明の目的は、損傷を受けた際に「自動治癒」するコーチングを提供 することにある。 最後に本発明の目的は、地下状態にて耐腐食性に貢献するコーチングを提供す ることにある。 したがって本発明は、垂直鋳造により得られると共に連続的に上方向移動しな がら垂直変移される金属パイプの金属化方法において： パイプを酸化に対し不活性な雰囲気にて７００〜９００℃の温度まで冷却し； 上記温度まで予め冷却されたパイプに亜鉛系の金属化合金を、金属化すべきパイ プの通路を包囲するよう配置された１組のスプレーガンによって噴霧する ことを特徴とする金属パイプの金属化方法に関するものである。 本発明の格別の特徴によれば、スプレーガンをパイプの通路周囲で振動させ、 均一厚さのコーチングを得るようパイプの変移速度に頻度および角度を適合させ る。 さらに本発明は、上方向垂直連続鋳造により得られると共に連続的に垂直変移 する金属パイプを金属化するためのプラントにも関するものであり、このプラン トはパイプの通路に沿ってパイプのための通路と、金属化エンクロージャと、前 記通路を包囲する振動プレートにおける前記エンクロジャ内に装着され たスプレーガンと、各ガンに金属化材料を供給するための手段と、支持プレート を振動させると共に前記エンクロジャ内のガンを振動させながら変移させる手段 とを備え、その頻度および角移動により均一厚さを有するコーチングの形成を確 保することを特徴とする。 さらに本発明は、上記方法により得られる金属化コーチングを有することを特 徴とする垂直鋳造により得られる金属パイプにも関するものである。 他の格別の特徴によれば、スプレーガンは３個であって互いに１２０°にてプ レート上に配置される。 他の特徴によれば、スプレーガンがフレームガンもしくはアークガンである。 本発明の他の特徴によれば、金属化材料はＺｎ_xＡｌ_1-x合金の線材であり、金 属化材料を供給する手段は各ガンにつき線材ストアと、ガンを支持するプレート の振動により操作される巻戻し装置とを備える。 以下、単に例として添付図面を参照しながら本発明を一層詳細に説明する。 第１図は本発明による金属化プラントの縦断面図であり； 第２図は第１図の２−２線断面図であり； 第３図は第１図による金属化プランの部分側面図であり； 第４図はプラントにおけるフレームガンの部分断面図であり； 第５図は本発明による方法で得られたコーチングの写真図である。 第１図に示した金属化プラントは、上方向垂直連続鋳造プラント（図示せず） で得られたパイプＴの通路に沿ってこのプラントの上方に製作されるパイプＴの 通路のためのシャフト１を備え、ここにダフト２を介し窒素を注入してパイプＴ を鋳造プラント出口と金属化プラントとの間に、パイプＴの表面を酸化に対し保 護する雰囲気下で変移させる。 シャフト１は、パイプが上方向移動に際し１１００℃から１０００℃まで移動 する下部３と、金属化帯域の直下に位置すると共にパイプの温度が１０００℃か ら７００〜９００℃の温度まで移行する水冷された上部４とを備える。 断熱材料で作成された摺動マスク５をシャフト１の内側にその下部３と上部４ との間の接合レベルに配置し、上部４の内部における移動によりパイプと前記冷 却部分の壁部との間に位置 決めによってパイプＴの冷却を制御しうる。 シャフト１の上方には金属化エンクロジャ６を配置し、このエンクロジャは中 心から周辺方向へ下方向に傾斜すると共に吸引ダクト８が設けられた底部７を備 える。 中心部分にて底部７は落下防止カバー９に接続され、このカバーを介し被覆す べきパイプＴは最少量の遊びで通過して、パイプ壁部に付着しない噴霧された金 属化物質がプラントの底部方向へ落下しないよう防止する。 さらにエンクロジャは振動プレート１０をも備え、ここにスプレーガン、たと えばフレーム金属化ガン（１１）を装着する。 各ガンには、第２〜４図を参照して説明するように金属化線材１２（metalliz ation wire）を供給する。 たとえばガン１１は個数が３個であって、互いに１２０°にてプレート１０に 配置される。 各ガン１０は金属化材料のジェット１３をパイプＴにその上方向移動に際し噴 霧する。 スプレーガンはアークガンとすることもできる。 これらは液状金属を噴霧するための装置で構成することもできる。 しかしながらフレーガンは、物質の冷却速度を妨げない熱技術を構成するとい う利点を有する。 これらは、噴霧される合金の液滴の噴霧に関し優秀な性能を確保する。何故な ら、これら液滴がたとえばアークガンを使用した場合のように基体から離脱しな いからである。 フレームガンの流れはアークガンの流れよりも微細である。 これらは１本のみの金属化材料の線材を必要とするのに対し、アークガンでは ２本の線材が必要とされる。 エンクロジャ６の上壁部１４は吸引ダクト１５をも有する。 エンクロジャ６は水冷ケーシング１６を装着して、金属化パイプを７５０℃の 温度にて金属化プラントから出現させると共に、熱スクリーンを形成してプラン トが過熱されないよう防止する。 第２図に断面図で示したプラントはプラットホーム（図示せず）を有し、ここ を形成されるパイプが通過すると共に、そこには環状プレート１０が設けられた 金属化チャンバも装着される。 プレート１０は、適するメカニズム（図示せず）により振動しながら回転駆動 される。 さらに上記したように、この例では前記プレートは３個のフレーム金属化ガン １１を備える。 この３個という個数は、プラントのコストとコーチング厚さの均一性との間の 最良の妥協点を確保する。しかしながら、ガンの個数は３個以外であってもよい 。 プレート１０の角度変位の程度およびその頻度は、ガン１１により噴霧される 溶融金属のジェット１３の分散角度および均一厚さの金属化層を施しうるような パイプＴの変位速度の関数である。 酸素およびガスを適するホース（図示せず）により供給する手段を備えた各金 属化ガン１１は、これと連携して線材１２の形態で金属化物質を供給するための 装置を備える。 各装置は線材ストア２０と、一般的参照符号２１により示され線材ストア２０ から連携ガン１１まで金属化線材１２を搬送することを目的とした巻出装置とを 備え、これは振動プレート１０に装着されたガン１１が受ける振動を考慮する。 線材１２は有利には５〜１５％のＡｌを含有する合金で構成される。 さらに、Ａｌシースにより包囲されたＺｎコアよりなるライ ニングされた線材を使用することも可能であり、この場合は溶融後にＺｎ₄₅Ａｌ₅₅ 合金を得ることができる。さらに、ライニング線材はアルミニウムコアとＺｎ シースとで構成することもできる。 最良のライニング線材または最良の合金は、Ｚｎ_ZＡｌ_1-Z型の所望の金属化組 成物に達するよう選択される。 第３図は、プラントの振動プレート１０に装着されたスプレーガン１１の１つ 、並びに線材ストア２０および関連の巻出装置もしくは巻出機２１を示す。 金属化線材１２はドラム２２（たとえば油物質のための標準型ドラム）の内部 にコイル型で位置せしめ、これには線材コイル（図示せず）をドラムの内側に螺 着する中心コア２３を設ける。 ドラムに沿って、線材くせ取り装置２７を支持するブラケット２６を備えたフ レーム２５を配置し、このくせ取り装置は線材１２のための導入コーン２８を関 連させてドラム２２の方向に指向させた４個のローラを備える。 線材くせ取り装置２７の出口には１組のホイールを配置し、その第１ホイール ３０をブラケット２６の直立部の点３２に固 定された傾斜支持体３１に装着する。第２ホイール３４は、分銅３６を懸垂させ た移動自在な支持体もしくはブラケット３５により第１ホイール３０の固定点３ ２に近接した点の周囲で振動するよう装着される。 分銅３６は、ブラケット３５に蝶着されたロッド３７に固定される。 線材をプレートの方向に再指向させる、振動プレート１０の上方に配置された 第３ホイール３８はプラントの構造部（図示せず）に固定される。 第３ホイール３８の出口には、４個のローラ４０を有する第２線材くせ取装置 を設ける。 ガン１１は、その後端部にスプレーノズル４２の反対側にて第４ホイール４４ ，すなわち線材をガン中へ進入させるホイールを装着し、これを旋回支持体に装 着すると共にプレート１０の振動により金属化線材１２の傾斜の変化を可能にす る。 金属化線材１２はドラム２２の内部に内蔵された貯蔵コイルから取り出されて 導入ネック２８を通過し、くせ取装置２７の内部で最初にくせ取りされ、第１ホ イール３０の上を移動し、次いで第２ホイール３４の下を通過し、次いで再び第 ３ホイー ル３８の上を移動する。これは、第２ホイール３４を支持する振動ブラケット３ ５に対し作用する分銅３６によって緊張状態に保たれる。 これは再ひ４個のローラ４０を備えた第２線材くせ取装置によりくせ取りされ 、第４ホイール４４の上を移動した後にフレームガン１１中へ進入する。 ガン１１は、線材を駆動させてこれを溶融帯域に搬入する装置を備える。 それ自体公知のこの装置（図示せず）は、一体化されたタコゼネレータを有す るサーボモータと、減速ギアおよび線材を駆動させるプーリーを有するトランス ミッション集成体と、プーリーを空気圧固定するための装置（これはピストンに よりプーリー間の線材の固定を確保する）とを備える。 第４図に一層明瞭に見られるように、プレート１０に固定された基板４６を有 するフレームガン１１には金属化ノズル４２の反対側の端部にベアリング４９、 ５０を備えた受台４８を設け、ここに第４進入ホイール４４を支持するフォーク 部材５１を振動するよう装着する。 ベアリング４９および５０は、振動プレート１０に対し半径 方向に配向される。 ホイール４４の入口における金属化線材１２の案内部５２をさらにフォーク部 材５１に装着する。 ガン４２の溶融帯域に最も近接位置する受台４８のベアリング５０は、線材１ ２が通過する軸方向通路５６を有する。さらにガンはホース（図示せず）を収容 してガンにガスおよび酸素を供給することを目的とした接続ソケット５８、６０ をも備える。 使用するガスは有利にはプロパン、アセチレンもしくは天然ガスとすることが できる。 したがって、線材のＺｎＡｌ合金はスプレーガン１１の溶融帯域の方向に搬送 されて、そこで微細液滴まで溶融されると共に噴霧される。 適正な作業温度（すなわち約８００℃）であって金属化帯域にて包囲する窒素 雰囲気に基づき表面酸化物を含まない金属化すべきパイプＴは、ガン１１により 放出されるパイプに付着するＺｎＡｌ液滴のミストで構成されたジェット１３を 受入れる。 ガン１１の交互の回転運動と共にパイブの並進移動の結果として、得られるコ ーチング６２の厚さの良好な均一性を確保す ることができる。 合金はパイプ上で液状に保たれるが、毛細管作用により並びにこのように得ら れた外部コーチングの極めて急速な表面酸化および表面固化のため流動しない。 金属化期間に続くと共に約１５分間持続する全冷却期間に際し、合金はパイプ を形成する材料の鋳鉄と反応してＦｅ_xＡｌ（_1-z）型の中間組成物を形成し、こ れは少比率の割込Ｚｎを有する。 得られる結果は、連続かつ完全に付着性となるよう形成される外部コーチング で被覆されたパイプとなる。 エンクロジャに連携すると共に特に底部７に設けられた吸引ダクト８と前記エ ンクロジャの上壁部１４に設けられた吸引ダクト１５とに接続される吸引システ ムは、パイプに達しなかった合金液滴の回収を可能にする。 例として、操作パラメータおよび使用する金属化合金の性質に関する所定の数 値データを下記に示す。 線材１２の供給速度は３ｍ／ｍｉｎであり、その直径は４ｍｍであり、その線 状質量は７０ｇ／ｍである。 生産収率は５０％の程度である。 上記したように、線材はＺｎ₈₅Ａｌ₁₅合金の形態またはＺｎ コアを有するライニングされた線材の形態のいずれかとされ、Ｚｎ₄₅Ａｌ₅₅合金 を得ることを可能にする。 スプレーガン１１の回転角度は９５°である。 噴霧サイクルのピッチは７０ｍｍである。 実施した試験においては、Ｚｎ₈₅およびＡｌ₁₅の合金により１００ｇ／ｍ²〜 ５００ｇ／ｍ²のコーチングを得ることができた。 第５図に示すように、得られたコーチングの断面写真は良好に分配された界面 の形成を明らかに示す。 事実、この図面には良好に分配された金属間の界面67が鋳鉄壁部６５とＺｎＡ ｌ被覆層６６との間に形成されたことが見られる。 被覆パイプにつき行った衝撃試験に際し、１５０Ｊまでの数値（すなわちコー チングの劣化なしにパイプを変形するまでの数値）に達することができた。 得られたコーチングの腐食特性は、同じ基体につき同じ合金にて慣用熱亜鉛メ ッキにより得られるものと同様である。 被覆に際し、パイプは何らアニール作用を受けない。 本発明による金属化方法は、従来技術と比べ次の利点を有す る。 これは、金属化合金の線材の供給速度を調節することにより金属化コーチング の厚さを調節することができる。 これは連続線状コーチングを得ることを可能にする。 これは良好に分配された腐食防止コーチングを得ることを可能にする。 これは金属化コーチングにより、最初の平滑なパイプに付与された粗面に基づ き封止剤の容易な塗布を可能にする。 最後に、これはライニングされた線材および他の合金の使用を可能にする。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＤＥ， ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，Ｌ Ｕ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ，ＣＦ ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ， ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，ＫＥ，ＬＳ，ＭＷ，Ｓ Ｄ，ＳＺ，ＵＧ)，ＥＡ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ ，ＭＤ，ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ)，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ ，ＡＺ，ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，ＣＨ， ＣＮ，ＣＵ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，Ｇ Ｂ，ＧＥ，ＨＵ，ＩＬ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ， ＬＶ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ，Ｎ Ｚ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ ，ＳＫ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＳ， ＵＺ，ＶＮ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １． 垂直鋳造により得られると共に連続的に上方向移動しながら垂直変移され る金属パイプの金属化方法において： パイプを酸化に対し不活性な雰囲気にて７００〜９００℃の温度まで冷却し； 上記温度まで予め冷却されたパイプに亜鉛系の金属化合金を、金属化すべきパイ プの通路を包囲するよう配置された１組のスプレーガンによって噴霧する ことを特徴とする金属パイプの金属化方法。 ２． 亜鉛系の合金がＺｎ_xＡｌ_1-xであることを特徴とする請求の範囲第１項に 記載の方法。 ３． 金属化合金が線材の形態であることを特徴とする請求の範囲第１項または 第２項に記載の方法。 ４． 前記線材が、５〜１５％のＺｎを含む合金の線材であることを特徴とする 請求の範囲第２項または第３項に記載の方法。 ５． 前記線材がＺｎ₈₅Ａｌ₁₅の線材であることを特徴とする請求の範囲第２項 または第３項に記載の方法。 ６． 前記線材が、Ｚｎ₄₅Ａｌ₅₅合金を溶融後に得ることを 可能にするＡｌシースにより包囲されたＺｎコアよりなるライニングされた線材 であることを特徴とする請求の範囲第２項または第３項に記載の方法。 ７． 前記線材が、Ｚｎシースにより包囲されたＡｌコアよりなるライニングさ れた線材であることを特徴とする請求の範囲第２項または第３項に記載の方法。 ８． 上方向垂直連続鋳造により得られると共に連続的に垂直変移される金属パ イプを金属化するためのプラントにおいて、パイプの通路に沿ってパイプのため の通路と、金属化エンクロージャ（６）と、前記通路を包囲する振動プレート（ １０）における前記エンクロジャ内に装着されたスプレーガン（１１）と、各ガ ンに金属化材料（１２）を供給するための手段（２０、２１）と、支持プレート を振動させると共に前記エンクロジャ内でガンを振動させながら変移させる手段 とを備え、その頻度および角移動により均一厚さを有するコーチングの形成を確 保することを特徴とする金属パイプの金属化プラント。 ９．被覆すべきパイプ（Ｔ）のための通路が下部（３）と、水冷された上部（４ ）と、下部（３）と上部（４）との間の接合部に配置されるパイプ（Ｔ）の冷却 を制御するための摺動マス ク（５）と、前記上部（４）の上方に配置されると共にこれに水冷されたケーシ ング（１６）を装着した金属化エンクロジャ（６）とを備えることを特徴とする 請求の範囲第８項に記載のプラント。 １０． スプレーガン（１１）が３個であって、互いに１２０°にてプレート上 に配置されることを特徴とする請求の範囲第８項または第９項に記載のプラント 。 １１． スプレーガン（１１）がフレームガンもしくはアークガンであることを 特徴とする請求の範囲第８〜１０項のいずれか一項に記載のプラント。 １２． 金属化材料（１２）がＺｎＡｌ合金の線材であり、金属化材料を供給す る手段が各ガンにつき線材ストア（２０）と、線材を移動させる手段が設けられ たガンを支持するプレート（１０）の振動により操作される巻出機（２１）とを 備えることを特徴とする請求の範囲第８〜１１項のいすれか一項に記載のプラン ト。 １３． 金属化エンクロジャ（６）が、中心から周辺の方向へ下方向に傾斜する と共に吸引オリフィス（８）を設けた底部（７）を有し、前記底部（７）がその 中心にて落下防止カバー （９）に接続され、ここを被覆すべきパイプ（Ｔ）が最少量の遊びで通過して、 パイプ壁部に付着しない噴霧された金属化物質がプラントの底部方向へ落下しな いよう防止することを特徴とする請求の範囲第８〜１２項のいずれか一項に記載 のプラント。 １４． 各ガン（１１）に金属化物質（１２）を供給する手段が線材ストア（２ ０）と、前記線材をストアから巻出すと共にこれを対応ガン（１１）の方向へ搬 送する装置とを備えることを特徴とする請求の範囲第８〜１３項のいずれか一項 に記載のプラント。 １５． 各ガン（１１）と連携した線材ストアが、線材のコイルを螺着する中心 コア（２３）を設けた金属化線材のコイルを受入れるためのドラム（２２）を備 えることを特徴とする請求の範囲第１４項に記載のプラント。 １６． 金属化線材を巻出す装置が、線材（１２）をストア（２０）から振動プ レート（１０）の上方まで搬送するための１組のホイール（３０、３４、３８） と、前記１組のホイール（３０、３４、３８）により供給された線材を対応ガン （１１）中へ進入させるホイール（４４）とを備え、前記進入ホイール が前記プレート（１０）の半径方向にガン上で振動するよう装着され、その配向 が前記プレート（１０）の振動に追随することを特徴とする請求の範囲第１４項 または第１５項に記載のプラント。 １７． １組のホイール（３０、３４、３８）が、線材（１２）を支持すると共 に固定支持体（３１）に装着された第１ホイール（３０）と、線材（１２）の下 側を移動すると共に振動支持体（３５）に装着されて線材（１２）を緊張させる ための手段（３６、３７）を連携させた第２ホイール（３４）と、線材（１２） をホイール（４４）の方向に再指向させて線材をガン（１１）中へ進入させる第 ３ホイール（３８）とを備えることを特徴とする請求の範囲第１６項に記載のプ ラント。 １８． 巻出し装置が、さらにドラム（２２）と第１ホイール（３０）との間に 線材（１２）のための導入コーン（２８）と第１線材くせ取装置（２７）を有す ると共に、第３ホイール（３８）の出口には第２線材くせ取装置（４０）を有す ることを特徴とする請求の範囲第１７項に記載のプラント。 １９． 線材（１２）を緊張させる手段が、第２ホイール（３４）の振動支持体 （３５）から懸垂された分銅（３７）を備えるこ とを特徴とする請求の範囲第１７項または第１８項に記載のプラント。 ２０． 線材（１２）をガン（１１）中へ進入させるホイール（４４）が、振動 プレート（１０）に対し半径方向に配置されたフォーク部材（５１）およびベア リング（４９、５０）によりその受台の内側で振動するよう装着され、ガン（１ １）の溶融帯域に最も近いベアリング（５０）が線材（１２）を通過させる通路 （５６）を備えることを特徴とする請求の範囲第１６〜１９項のいずれか一項に 記載のプラント。 ２１． 請求の範囲第１〜７項のいずれか一項に記載の方法により得られた金属 化コーチングを有することを特徴とする垂直鋳造により得られる金属パイプ。