特許 6289715 金属線材連続処理装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B1)

(11)【特許番号】6289715

(24)【登録日】2018年2月16日

(45)【発行日】2018年3月7日

(54)【発明の名称】金属線材連続処理装置

(51)【国際特許分類】

   B21B 45/04 20060101AFI20180226BHJP

   B21C 43/04 20060101ALI20180226BHJP

   B24C 5/02 20060101ALI20180226BHJP

   B24C 3/00 20060101ALI20180226BHJP

   C23C 22/78 20060101ALI20180226BHJP

【ＦＩ】

   B21B45/04 A

   B21C43/04

   B24C5/02 C

   B24C3/00 A

   C23C22/78

【請求項の数】4

【全頁数】15

(21)【出願番号】特願2017-131303(P2017-131303)

(22)【出願日】2017年7月4日

【審査請求日】2017年7月4日

【早期審査対象出願】

(73)【特許権者】

【識別番号】000252056

【氏名又は名称】日鉄住金ＳＧワイヤ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100104547

【弁理士】

【氏名又は名称】栗林 三男

(74)【代理人】

【識別番号】100206612

【弁理士】

【氏名又は名称】新田 修博

(74)【代理人】

【識別番号】100209749

【弁理士】

【氏名又は名称】栗林 和輝

(72)【発明者】

【氏名】横松 英賢

(72)【発明者】

【氏名】川名 章文

【審査官】 池ノ谷 秀行

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１６−２０３１９２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭４８−１０１３５１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０５−０６９０３３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 国際公開第２０１５／１４６９４３（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 特開昭５７−１０３７３０（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｂ２１Ｂ ４５／００−４５／０８

Ｂ２１Ｃ ４３／００−４３／０４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

巻かれた金属線材を前記金属線材の軸回りに螺旋状にねじれた状態に引き出して、このねじれに基づいて前記金属線材を前記軸回りに回転させながら当該金属線材の軸方向に沿って走行させ、
前記軸回りに回転しながら前記軸方向に沿って走行する前記金属線材に連続的に処理を施す金属線材連続処理装置であって、
ウェットブラストにより、走行する前記金属線材からスケールを除去するスケール除去部と、
スケールが除去されて走行する前記金属線材に皮膜を形成する皮膜形成部とを備え、
前記スケール除去部は、液体と研磨剤との混合液を走行している前記金属線材に圧縮気体で噴射するブラストガンを、走行する前記金属線材の周囲で前記軸方向に沿って螺旋状の配列を成して複数並べて配置し、
全ての前記ブラストガンからの前記混合液の噴射が終わる所定の前記金属線材の走行位置において、走行方向の最後となるブラストガンの噴射時における前記各ブラストガンの前記金属線材に対する噴射位置が前記ブラストガン配列全体として前記金属線材の軸回りに略全周に渡って略均等に分散するように、前記ブラストガンが前記軸方向から見て前記金属線材のねじれに伴って前記軸回りで不均等な噴射角度間隔を成して配置され、
前記軸方向に沿って複数並べて配置された前記ブラストガンの前記噴射角度を、前記金属線材の前記軸回りの回転の回転角度の増加に応じて、並び順に前記噴射角度が増えるように異ならせ、
隣り合う前記ブラストガン同士の前記噴射角度の差の平均を隣り合う前記ブラストガン同士の距離の平均で除算した単位距離当たりの噴射角度差の値が走行する前記金属線材の単位走行距離当たりの前記軸回りの回転角度の２倍以上となっていることを特徴とする金属線材連続処理装置。

【請求項2】

前記単位距離当たりの噴射角度差の値が走行する前記金属線材の単位走行距離当たりの前記軸回りの回転角度の１０倍以下となっていることを特徴とする請求項１に記載の金属線材連続処理装置。

【請求項3】

前記スケール除去部によるスケール除去の前に、引き出された前記金属線材に曲げを加えて機械的にスケールを剥離させるベンディング部と、
前記ベンディング部を通過した前記金属線材を矯正して直線化して前記スケール除去部に送り出す矯正部とを備えることを特徴とする請求項１又は２に記載の金属線材連続処理装置。

【請求項4】

前記スケール除去部を通過した前記金属線材を連続的に伸線する連続伸線部と、
前記金属線材の外周面に凹みを形成するインデント加工部と、
前記金属線材を真直加工する矯正加工部と、
前記金属線材を熱処理する加熱部とを備えることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の金属線材連続処理装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、ＰＣ鋼材、ばね、ワイヤ等で用いられるピアノ線等の金属製の線材に対してスケールの除去等の処理を連続的に施す金属線材連続処理装置に関する。

【背景技術】

【0002】

プレストレスト・コンクリート（ＰＣ）に緊張を与える緊張材として、例えば、ポールパイルのＰＣ鋼線が知られている。ポールパイルは、円筒状のコンクリート杭であるが、杭だけでなく電柱等としても用いられ、プレストレス用のＰＣ鋼線を有する。ＰＣ鋼線は、例えば、鋼材の線状体であるが、製造された鋼線の表面のスケールを除去した後に、鋼線の表面に皮膜を形成する処理がなされる。すなわち、鋼線のスケールを除去するバッチ酸洗工程（皮膜形成含む）として、塩酸への浸漬、水洗、中和、リン酸亜鉛皮膜の形成、湯洗、石灰塗布、乾燥が行われる。

【0003】

また、ポールパイル用のＰＣ鋼線では、さらに、図１８に示すように、サプライ１による素線（鋼線）の供給、伸線機２による線材の伸線、インデント加工機３による線材のインデント加工、駒矯直加工機４による線材の矯正、高周波加熱装置５による線材の熱処理が行われた後に巻取装置６により加工後の線材が巻き取られる。サプライ１から巻取装置６までは、鋼線（線材）に対して連続的に処理が行われる。なお、インデント加工では、コンクリートへのＰＣ鋼線の付着性を高めるために、例えば、素線の表面に軸方向に沿った凹みを形成する。

【0004】

それに対して、上述のスケールの除去および皮膜の形成は、連続処理ではなく、バッチ処理で行われる。例えば、スケールの除去としては、酸洗により線材表面のスケールが除去される。また、皮膜の形成は、例えば、ボンデライト処理によりリン酸塩皮膜を形成している。酸洗をバッチ処理で行う場合に、巻かれた状態の線材を強酸性溶液に浸けて酸洗を行い、次いで、皮膜を形成し、次に上述の線材の連続処理を行うが、この際に巻かれた線材を工程間で移送するのに手間がかかるとともに線材を疵つける虞がある。また、巻かれた状態の線材を酸洗した場合に、巻かれた線材において、隣接して重なる線材同士の間でスケールを落としきれなかったり、酸洗後に線材間に水が残り乾燥むらが生じたりする。この乾燥むらが錆の発生の要因となる。

【0005】

そこで、酸洗や皮膜形成を巻かれた状態の線材にバッチ処理で行うのではなく、線材を巻かれた状態から伸ばして連続的に電解酸洗や皮膜形成を行うことが提案されている（例えば、特許文献１参照）。また、線材の連続処理ではないが、メッキ処理前の鉄や鋼のワークの酸化皮膜を除去する方法として、ウェットブラスト処理を用いることが提案されている（例えば、特許文献２参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【特許文献1】特開２００４−１９７１１８号公報

【特許文献2】特開平６−３４６２８１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

ところで、電解酸洗処理を巻かれた状態の線材を伸ばして、連続処理で行うことにより、上述の巻かれた状態の線材をバッチ処理する際の問題の多くを解決できる可能性があり、酸洗時に巻かれた線材のように隣接する状態の線材がなく、線材が伸ばされているので、線材が重ならず、線材表面にスケールが残ったり、線材間で乾燥が遅くなって線材が錆たりする問題が緩和される。また、他の連続処理と合わせて多くの処理を連続的に行うことが可能となり、処理にかかる手間が低減される。しかし、例えば、電解酸洗をした場合に、金属の線材が水素に接触して水素を吸収し、水素脆化が起こり、金属線材が脆化して割れ易くなるという問題がある。たとえば、ハイカーボン材では、水素脆化により伸線加工時に割れが生じる虞がある。また、強酸性溶液の取扱に手間がかかり、使用済みの強酸性溶液の廃棄に環境への配慮が必要となる。
また、スケールの除去を連続的に行う方法として、ブラストガンから砥粒と液体の混合液を圧縮気体で噴射するウェットブラストが考えられるが、走行する金属線材の一つの通過点に周方向に複数のブラストガンを配置して全周のスケールを一度に除去することが困難であり、走行する金属線材に沿って複数のブラストガンを配置するとともに、混合液の噴射角度を１８０度や９０度や６０度ずつ変化させて、最終的に金属線材の全周のスケールを除去することが考えられる。しかし、金属線材は、ロール状に巻かれた状態から引き出される際に軸回りに回転するようにねじれた状態となり、このねじれに基づいて金属線材は走行中に回転してしまう。そのため、ブラストガンの噴射角度をブラストガンの並び順に異ならせて金属線材の全周のスケールを除去しようとした際に金属線材の軸回りの回転により、スケールがまだらに残る虞がある。なお、並んだ各ブラストガンの噴射角度を金属線材の回転に応じて設定することが考えられるが、金属線材の回転量は、ロール内の位置や、ロールによって異なる可能性があり、ブラストガンの配置や角度を変更することなく、常に金属線材からスケールをきれいに除去することが難しいと思われる。

【0008】

本発明は、前記事情に鑑みてなされたもので、酸洗を行わずに金属線材のスケールを連続的にウェットブラストで除去するとともに、ウェットブラストの際に金属線材の回転角度の変化に応じてブラストガンの角度や位置を変更することなくスケールを除去する金属線材連続処理装置を提供することを目的としている。

【課題を解決するための手段】

【0009】

前記目的を達成するために、本発明の金属線材連続処理装置は、巻かれた金属線材を前記金属線材の軸回りに螺旋状にねじれた状態に引き出して、このねじれに基づいて前記金属線材を前記軸回りに回転させながら当該金属線材の軸方向に沿って走行させ、
前記軸回りに回転しながら前記軸方向に沿って走行する前記金属線材に連続的に処理を施す金属線材連続処理装置であって、
ウェットブラストにより、走行する前記金属線材からスケールを除去するスケール除去部と、
スケールが除去されて走行する前記金属線材に皮膜を形成する皮膜形成部とを備え、
前記スケール除去部は、液体と研磨剤との混合液を走行している前記金属線材に圧縮気体で噴射するブラストガンを、走行する前記金属線材の周囲で前記軸方向に沿って螺旋状の配列を成して複数並べて配置し、
全ての前記ブラストガンからの前記混合液の噴射が終わる所定の前記金属線材の走行位置において、走行方向の最後となるブラストガンの噴射時における前記各ブラストガンの前記金属線材に対する噴射位置が前記ブラストガン配列全体として前記金属線材の軸回りに略全周に渡って略均等に分散するように、前記ブラストガンが前記軸方向から見て前記金属線材のねじれに伴って前記軸回りで不均等な噴射角度間隔を成して配置され、
前記軸方向に沿って複数並べて配置された前記ブラストガンの前記噴射角度を、前記金属線材の前記軸回りの回転の回転角度の増加に応じて、並び順に前記噴射角度が増えるように異ならせ、
隣り合う前記ブラストガン同士の前記噴射角度の差の平均を隣り合う前記ブラストガン同士の距離の平均で除算した単位距離当たりの噴射角度差の値が走行する前記金属線材の単位走行距離当たりの前記軸回りの回転角度の２倍以上となっていることを特徴とする。

【0010】

このような構成によれば、スケールの除去を、強酸を用いることなく、連続的に行うことができる。連続的にスケールの除去を行えることにより、例えば、伸線等の他の連続処理と組合せて連続的に処理を行えるので、処理が容易になる。また、強酸を使わないので、強酸の取扱や廃棄が問題となることがない。また、一箇所で複数方向から前記混合液を金属線材の全周に渡って噴射した場合に、複数の噴射がぶつかり合って、効率的にスケールを除去できない虞があるが、各噴射を金属線材の走行方向にずらして並べて配置することで効率的にスケールを除去することができる。また、水素脆化の問題も生じない。また、各ブラストガンの噴射角度を調整することで、ねじれにより金属線材が軸回りに回転し、状況に応じて回転角度が変化しても金属線材の全周のスケールを除去することが可能である。
なお、全ての前記ブラストガンの前記混合液の噴射が終わる所定の走行位置とは、走行方向に沿って並ぶブラストガンのうちの走行方向の最後となるブラストガンの位置である。また、ブラストガンからは連続的に混合液が噴射されるので、金属線材状の混合液が噴射された領域は、金属線材の表面を帯状に配置されることになり、ブラストガンの数に対応する帯が金属線材の全表面を覆うように混合液が噴射されるが、金属線材が回転することで帯の配置がらせん状にずれるが、それを許容するようにウェットブラストが配置されている。

【0012】

なお、例えば、金属線材が１ｍ移動する毎に３６０度回転する状況で、ブラストガンが１／８ｍ毎に噴射角度を４５度ずつ増加して８つ配置されると、全て金属線材表面の同じ角度位置に帯状に混合液が噴射されてしまい、金属線材の全周の一部しかスケールを除去できない。したがって、金属線材の走行距離当たりの回転角度に対して各ブラストガンの噴射角度の距離当たりの変化量をずらす必要があり、金属線材の回転速度より単位距離当たりの噴射角度の変化量を大きくすることが好ましい。

【0013】

また、本発明の前記構成では、前記軸方向に沿って複数並べて配置された前記ブラストガンの前記噴射角度を、前記金属線材の前記軸回りの回転の回転角度の増加に応じて、並び順に前記噴射角度が増えるように異ならせ、
隣り合う前記ブラストガン同士の前記噴射角度の差の平均を隣り合う前記ブラストガン同士の距離の平均で除算した単位距離当たりの噴射角度差の値が走行する前記金属線材の単位走行距離当たりの前記軸回りの回転角度の２倍以上となっている。

【0014】

したがって、効率的にウェットブラストによりスケールを除去することができる。例えば、走行中の金属線材の単位走行距離当たりの回転角度を測定し、ブラストガンの単位距離当たりの噴射角度差の値が、測定された金属線材の単位走行距離当たりの軸回りの回転角度のうちの最大の回転角度の２倍以上とすることで、金属線材の回転速度が変化しても単位距離当たりの噴射角度差の２倍以内に収まる可能性が高くなり、金属線材のねじれによる回転の回転速度が変化しても金属線材の全周に渡ってスケールを除去することができる。なお、単位距離当たりの噴射角度差の値が走行する前記金属線材の単位走行距離当たりの前記軸回りの回転角度の３倍以上となっていることがより好ましい。この発明は、各ブラストガンの噴射角度と、金属線材の走行方向に沿った位置の両方を限定したものであり、それを単位走行距離当たりの噴射角度差で示している。

【0015】

本発明の前記構成において、前記単位距離当たりの噴射角度差の値が走行する前記金属線材の単位走行距離当たりの前記軸回りの回転角度の１０倍以下となっていることが好ましい。

【0016】

このような構成によれば、ブラストガン同士の配置間隔が短くなり過ぎたり、隣り合うブラストガン同士の噴射角度の差が大きくなり過ぎたりするのを防止できる。言い換えれば、単位距離当たりの噴射角度差の値を設定した際に、この値の１／２〜１／１０の範囲で金属線材の単位走行距離当たりの回転角度が変化しても対応可能であり、ブラストガンの配置や角度を変える必要がない。
なお、ブラストガン同士の配置間隔の下限や隣り合うブラストガン同士の噴射角度の差の上限を決めるものとしてもよく、例えば、ブラストガン同士の配置間隔の下限を０．０５ｍ以上としたり、隣り合うブラストガン同士の噴射角度の差の上限を１２０度以下としてもよい。

【0017】

本発明の前記構成において、前記スケール除去部によるスケール除去の前に、引き出された前記金属線材に曲げを加えて機械的にスケールを剥離させるベンディング部と、
前記ベンディング部を通過した前記金属線材を矯正して直線化して前記スケール除去部に送り出す矯正部とを備えることが好ましい。

【0018】

このような構成によれば、スケール除去部でウェットブラストによりスケールを除去する前にベンディング部で機械的にスケールの一部を金属線材の表面から剥離させることができる。これによりウェットブラストで効率的にスケールを除去可能になり、スケールが残るのを抑制することができる。また、ウェットブラストの前に矯正部で金属線材を真っ直ぐに矯正することで、ブラストガンから噴射される混合液が正確に金属線材の表面に当たるようにして、スケールが残るのを抑制することができる。

【0019】

本発明の前記構成において、前記スケール除去部を通過した前記金属線材を連続的に伸線する連続伸線部と、
前記金属線材の外周面に凹みを形成するインデント加工部と、
前記金属線材を真直加工する矯正加工部と、
前記金属線材を熱処理する加熱部とを備えることが好ましい。

【0020】

このような構成によれば、金属線材をＰＣ鋼線として用いることができる。なお、インデント加工によりコンクリートに対するＰＣ鋼線の付着力を大きくしている。また、加熱部での熱処理によりＰＣ鋼線の硬さを調整している。

【発明の効果】

【0021】

本発明によれば、スケール除去を、酸を使わずにウェットブラストで連続的に行うことで、効率的に金属線材を処理することが可能となるとともに、金属線材のねじれによる回転にも対応することができる。

【図面の簡単な説明】

【0022】

【図1】本発明の実施の形態に係る金属線材連続処理装置を示す概略図である。

【図2】同、ウェットブラスト装置を示す概略図であるある。

【図3】同、ウェットブラスト装置を示す概略図であるある。

【図4】同、ウェットブラスト装置における金属線材の回転による影響を説明するための図表である。

【図5】同、ウェットブラスト装置における金属線材の回転による影響を説明するための図表である。

【図6】同、ウェットブラスト装置における金属線材の回転による影響を説明するための図表である。

【図7】同、ウェットブラスト装置における金属線材の回転による影響を説明するための図表である。

【図8】同、ウェットブラスト装置における金属線材の回転による影響を説明するための図表である。

【図9】同、ウェットブラスト装置における金属線材の回転による影響を説明するための図表である。

【図10】同、ウェットブラスト装置における金属線材の回転による影響を説明するためのグラフである。

【図11】同、ブラストガンの配置を変更した場合のウェットブラスト装置における金属線材の回転による影響を説明するための図表である。

【図12】同、ブラストガンの配置を変更した場合のウェットブラスト装置における金属線材の回転による影響を説明するための図表である。

【図13】同、ブラストガンの配置を変更した場合のウェットブラスト装置における金属線材の回転による影響を説明するための図表である。

【図14】同、ブラストガンの配置を変更した場合のウェットブラスト装置における金属線材の回転による影響を説明するための図表である。

【図15】同、ブラストガンの配置を変更した場合のウェットブラスト装置における金属線材の回転による影響を説明するための図表である。

【図16】同、ブラストガンの配置を変更した場合のウェットブラスト装置における金属線材の回転による影響を説明するための図表である。

【図17】同、ブラストガンの配置を変更した場合のウェットブラスト装置における金属線材の回転による影響を説明するためのグラフである。

【図18】従来の金属線材連続処理装置を示す概略図である。

【発明を実施するための形態】

【0023】

以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。
図１に示すように、本実施の形態の金属線材連続処理装置は、巻かれた金属線材１０を直線状に引き出して供給するサプライ１１と、金属線材１０に曲げを加えてスケールを機械的に金属線材１０表面から剥離させるベンディング装置（ベンディング部）１２と、ベンディング装置１２で曲げを加えられた金属線材を直線状に矯正する矯正装置（矯正部）１３と、研磨材と水（液体）を圧縮空気（気体）で金属線材に噴射してスケールを除去するウェットブラスト装置（スケール除去部）１４と、スケールを除去された金属線材１０の表面に皮膜を形成する皮膜装置（皮膜形成部）１５と、金属線材１０を引き伸ばして径を小さくする連続伸線機（連続伸線部）１６と、金属線材１０の表面に凹みを形成するインデント加工を行うインデント加工機（インデント加工部）１７と、金属線材１０を真直加工する矯正加工機（矯正加工部）１８と、金属線材１０を熱処理する加熱装置（加熱部）１９と、処理が終わった金属線材１０を巻き取る巻取装置２０とを備える。
サプライ（コイルプッシャ付き水平サプライ）１１では、巻かれたロール状の金属線材１０を例えばロールの軸回りに回転させて引き出すのではなく、巻かれた金属線材１０を一方の端部側から引き出しており、例えば、ばねをそのまま伸ばしたように、ねじれを生じさせながら金属線材１０を引き出して供給している。また、連続処理が金属線材１０の１ロール分で終わらないように、サプライ１１では、複数のロール状の金属線材１０を加熱圧接機により溶接するようになっており、金属線材連続処理装置が作動中は、切れ目なしに連続的に金属線材１０を供給可能となっている。

【0024】

ベンディング装置１２は、ピンチローラを備え、供給された金属線材１０をピンチローラで挟み込んで当該金属線材１０を押し出して金属線材１０をその長さ方向に沿って走行させることにより、金属線材１０を巻取装置２０側に送り出している。また、ベンディング装置１２は、縦横の複数のベンディングローラを備え、金属線材１０を上下や左右からベンディングローラで挟み込んで、金属線材１０に曲げを加えてスケールを機械的に剥離させている。なお、ベンディング装置１２による処理は、ウェットブラスト装置１４によるスケール除去の前処理（予備処理）に当たるもので、全てのスケールを除去するものではなく、ウェットブラストでスケールを除去し易くするものである。

【0025】

矯正装置１３は、ベンディング装置１２で曲げを加えられた金属線材を直線状に矯正してウェットブラスト装置１４に送り出すものであり、複数の矯正ローラで、金属線材１０を上下や左右から挟み込んで直線状に矯正している。ウェットブラスト装置１４では、できるだけ金属線材が直線状である方が効率的にスケールの除去ができる。

【0026】

図２に示すウェットブラスト装置１４は、研磨材（砥粒）を水と混ぜた混合液を圧縮空気で金属線材１０に噴射（投射）する複数のブラストガン３１を備えており、複数方向から混合液を金属線材１０に噴射することにより、金属線材１０の外周面からスケールを除去できる。また、ブラストガン３１については、後に詳細に説明するが金属線材１０の走行方向に沿って互いに間隔を開けて並んで配置された状態となっている。

【0027】

混合液の砥粒は、多角形状のステンレス（例えばＳＵＳ４３０）であり、粒径が５０〜２００μmで、その硬度がＨｖ７５０程度である。また、砥粒としては、金属線材１０の表面のスケール性状や硬度に対応して、アルミナやジルコンサンド等のセラミック、ガラスビーズ等を選択しても良い。
ブラストガン３１は金属線材１０の周りに１２本設置し、全周に噴射する。また、ブラストガン３１は、金属線材１０の走行方向（軸方向）に対して、９０度（金属線材１０に直交する角度）以外の角度で、金属線材１０と平行とならない角度で混合液を噴射することが好ましい。すなわち、ブラストガン３１は、９０度以外の金属線材１０と交差する角度で混合液を噴射するように配置されており、この際の角度θは、０°＜θ＜１８０°、θ≠９０°である。また、走行する金属線材１０に対して、ブラストガン３１の噴射方向は、走行方向に沿う角度θとして０°＜θ＜９０°であっても、走行方向と逆になる角度として９０°＜θ＜１８０°であってもよい。

【0028】

皮膜装置１５は、リン酸塩皮膜処理を行う装置であり、リン酸塩皮膜処理は、リン酸鉄、リン酸亜鉛、リン酸マンガンなどのリン酸塩の溶液を用いて金属の表面に化学的にリン酸塩皮膜を生成させる化成処理である。本実施の形態では、金属線材１０の連続処理の一部として走行する金属線材１０に皮膜を形成する。たとえば、金属線材１０を陰極とし、燐酸塩皮膜形成液を電解液として、金属線材の表面に燐酸塩皮膜を形成する。金属線材１０と接触して金属線材１０を陰極とするローラ状の電極である集電ローラと、皮膜が化成しにくい鋼材や条件にても安定した皮膜化成が得られるようにする表面調整剤が貯留された表面調整槽と、燐酸塩皮膜形成液を電解液として燐酸塩皮膜を化成する電解化成槽と、金属線材１０を洗浄する湯洗浄槽と、金属線材１０を乾燥する乾燥装置を有する。

【0029】

連続伸線機１６は、例えば、ダイスの孔に金属線材１０を通して引っ張るものであり、ダイスの孔は、金属線材１０が入る側より出る側の方が、孔が小さくなっており、ダイスを通しながら金属線材１０を伸ばすことにより、金属線材１０を所定の径としている。

【0030】

インデント加工機１７は、凸付きローラで、金属線材１０に凹みを付与するものであり、コンクリートの付着性を向上させるものである。

【0031】

矯正加工機１８は、金属線材１０に接触する駒を回転させ、金属線材１０を真直加工する。
加熱装置１９は、金属線材１０を高周波誘導加熱する高周波加熱装置と、加熱した金属線材１０を冷却する水冷槽を有する。加熱装置１９は、金属線材１０を熱処理して、引張強さと降伏強度を向上させる。なお、加熱装置１９としては、高周波以外にも、ガス輻射炉、熱風炉、電気炉等が使用可能である。皮膜は、リン酸塩皮膜等の電解皮膜で無くとも良く、各種蒸着、各種メッキ、各種コーティング等で形成される皮膜であってもよい。
巻取装置２０は、処理された金属線材１０を巻き取るが、この際に金属線材１０を任意の長さに切断する切断装置を有する。

【0032】

ウェットブラスト装置１４のブラストガン３１の配置について説明する。ウェットブラスト装置１４は、図２、図３に示すように、金属線材１０に対して設定角度となるように配置されるブラストガン３１と、ブラストガン３１を当該ブラストガン３１から噴射される混合液の角度が定角度となるように支持するとともに、ブラストガン３１から噴射される混合液を覆う支持カバー３２と、支持カバー３２を任意の角度で支持可能な脚部３３と、脚部３３を支持するベース部３４とを備える。ベース部３４は、金属線材１０の走行(搬送)方向に沿って延在するように配置されている。脚部３３は、ベース部３４から立設された状態であり、支持カバー３２を回転自在で設定角度で固定可能に支持している。支持カバー３２にブラストガン３１が固定的に支持されており、支持カバー３２の角度でブラストガン３１の噴射角度が決定するようになっている。また、支持カバー３２を金属線材１０が貫通するようにして走行する。

【0033】

なお、図２および図３は、本発明の実験段階におけるブラスト装置１４を示すものであって、一種の比較例的なものであり、後述するブラストガン３１の配置間隔および角度が後述の実施例と異なっており、以下において比較例として説明する。なお、図２、図３において、ブラストガン３１の角度および配置間隔以外の構成は、本実施の形態のウェットブラスト装置１４を示すものである。
この比較例では、走行する金属線材１０のウェットブラスト装置１４となる範囲にベース部３４が設けられ、金属線材１０の走行方向に沿って、２個ずつ同じ噴射角度で６対のブラストガン３１が配置されている。すなわち、ブラストガン３１として、第１ガンから第１２ガンまで１２個のブラストガン３１が金属線材の走行方向に沿って並んで配置されている。たとえば、金属線材１０一周分の３６０度内に６０度毎に６対のブラストガン３１が配置されている。たとえば、金属線材１０が水平方向に走行している状態で、軸線方向に直交する方向の上を向く角度を０度とした場合に、第１ガンおよび第２ガンが右に３０度の角度から金属線材１０に混合液を噴射し、第３ガンおよび第４ガンが９０度の角度から金属線材１０に混合液を噴射し、第５ガンおよび第６ガンが１５０度の角度から金属線材１０に混合液を噴射し、第７ガンおよび第８ガンが３３０度の角度から金属線材１０に混合液を噴射し、第９ガンおよび第１０ガンがおよそ２７０度の角度から金属線材１０に混合液を噴射し、第１１ガンおよび第１２ガンが２１０度の角度から金属線材１０に混合液を噴射するようになっている。なお、これら第１ガン〜第１２ガンの角度は、金属線材１０の軸周りの角度であり、第１ガン〜第１２ガンは、金属線材１０の走行方向に対して、その進行方向を０度とした場合に必ずしも走行方向に直交する方向の９０度ではなく、０度から１８０度の範囲（９０度を除く）で設定可能であり、９０度より小さい場合に走行方向側に噴射する状態となり、９０度より大きい場合に、走行方向の逆側に噴射する状態となる。
また、各ブラストガン３１は、前半の６つと、後半の６つとに分けて配置されており、前半においては、隣り合うブラストガン３１同士の間隔が例えば１６０〜１８０ｍｍであり、後半においては、隣り合うブラストガン３１同士の間隔が例えば１６０〜２００ｍｍであり、前半と後半の間には、７４０ｍｍの間隔があけられている。

【0034】

ここで、上述のようにサプライ１１において金属線材１０にねじれが生じており、走行する金属線材は、ねじれに基づく力により、軸周りに回転していまい、走行していくにしたがって外周面の位置がずれることになる。これにより、上述のように金属線材１０の走行方向に添って並んで配置されるブラストガン３１の第１ガン〜第１２ガンまで角度をずらしても金属線材１０の全周に渡って所定の強度以上で混合液を当てた状態とすることが困難になり、スケールが一部残ってしまう虞がある。なお、スケールの除去に対して金属線材１０の回転の回転速度と、各ブラストガン３１同士の配置間隔および角度との関係が影響することになり、単に各ブラストガンの角度だけを考慮しても意味がない。

【0035】

ここでは、金属線材１０がウェットブラスト装置１４を１ｍ移動する毎に、軸周りに図４に示すように３０度回転する場合と、１ｍ移動する毎に、軸周りに図５に示すように４０度回転する場合と、１ｍ移動する毎に、軸周りに図６に示すように５０度回転する場合と、１ｍ移動する毎に、軸周りに図７に示すように６０度回転する場合と、１ｍ移動する毎に、軸周りに図８に示すように７０度回転する場合と、１ｍ移動する毎に、軸周りに図９に示すように８０度回転する場合とを想定した。

【0036】

各ブラストガン３１は、上述のように６０度毎に２ずつ配置されるとともに、金属線材１０の走行方向に沿って図４〜図９に示す最終ガンまでの距離で配置されている。これらは第１ガン〜第１２ガンの第１２ガンまでの距離であり、第１２ガンは距離０となる。したがって、各ブラストガン３１の投射位置（略中央の位置）が、第１２ガンが噴射される位置まで到達した場合に、６対のブラストガン３１で均等に分散していれば、スケールをほぼ均等に除去できるが、各ブラストガン３１の投射位置に対応する位置が第１２ガン（ブラストガン）の投射位置で見た際に不均一で投射位置同士の間に６０度より大きな間隔、たとえば９０度等の間隔がある部分でスケールの除去が不十分となっている可能性がある。

【0037】

図１０は、金属線材１０において、上述のように第１２ガンの混合液が投射された投射位置と同じ軸方向位置における第１ガン〜第１２ガンの投射位置を角度で示すものである。なお、ここでは、隣り合う２つのブラストガン３１同士が金属線材１０に対して同じ角度で配置されているので、角度は６種類となっている。金属線材１０が１ｍ移動しても軸周りに回転しない場合には図１０のグラフのひし形の点で示されるように、投射位置は金属線材１０の周方向に均等となる角度（６０度）となっているが、１ｍで３０度〜８０度移動すると、投射位置が不均等となり、金属線材１０の周方向の投射位置の間に６０度ではなく９０度以上の間隔があいている部分があり、金属線材１０が１ｍで６０度以上回転すると、投射位置同士の間に１２０度位上の間隔があく場合がある。金属線材１０の同じ軸方向位置における各ブラストガン３１の投射位置が周方向にずれる場合に、スケールを完全またはそれに近い状態まで落とすことが困難である。

【0038】

そこで、上述のように互いに隣接する２個ずつのブラストガン３１を金属線材１０に対して同じ角度とした配置をやめて、角度位置の間隔を狭くし、８つの角度位置について、１つまたは二つのブラストガン３１を配置し、同じ角度となるブラストガン３１を隣に配置せずに前半と後半で分けて配置するものとした。言い換えれば、前半と、後半とでそれぞれ６個のブラストガン３１を略４５度間隔（実際には４２〜４３度程度）で配置し、前半と後半と（第6ガンと第７ガンの角度差）の角度差を６０度とし、前半の６個と、後半の６個のうちの４ずつを略同じ角度とすることで、略４５度間隔で８つのブラストガンを配置していることになる。また、ブラストガン３１は、混合液を略円錐状に広がるように噴射しているが、一つのブラストガン３１から噴射された混合液が金属線材１０の表面の全周のうちの６０程度または６０度以上の範囲で、スケールが除去されるようにブラストガン３１から噴射される混合液の噴射時の広がり角度と、金属線材１０からブラストガン３１までの距離が設定されている。これにより、金属線材１０の全周のスケールを除去するためには、最低６個のブラストガンが必要となる。なお、一つのブラストガン３１による混合液の金属線材１０の周方向に沿った噴射範囲は、スケールの除去率を考慮しなければ０度より大きい角度で、１８０度より小さい角度範囲で変更可能であるが、スケールの除去率を考慮すると６０度程度が好ましいが６０度に限られるものではない。噴射範囲を上述の６０度より少し大きな範囲とすれば、金属線材１０の全周に混合液を噴射するためのブラストガン３１の必要最小限度の数を５個とすることも可能である。本実施の形態では、ブラストガン３１の金属線材１０の周方向の噴射範囲を略６０度とし、必要最小限度のブラストガン３１の数を６とするが、上述のように５であってもよい。但し、スケールの除去率を所望の値以上とする上では、金属線材１０のスケールの除去において、金属線材１０の全周が混合液に二度以上噴射されることが好ましく、ブラストガン３１の数は、１２個以上であることが好ましく、例えば、１２個や１８個であることが好ましい。ブラストガン３１の数はこれに限られるものではなく、必ずしも６の倍数である必要はなく６〜１８個程度のブラストガン３１が配置されることが好ましい。

【0039】

なお、ブラストガン３１を上述のように、一部の角度を重複させて１２個配置するのではなく、全て異なる角度で８個だけ配置してもよいし、１２個のブラストガン３１を重複なく異なる角度で配置してもよい。ただし、スケール除去された金属線材１０の表面の各位置では、二つ以上のブラストガン３１による混合液が噴射されていることが好ましく、金属線材１０の軸回りの一周当たり６個ずつで１２個のブラストガン３１が配置されていることが好ましい。
ここでは、金属線材１０が水平方向に走行している状態で、軸線方向に直交する方向の上を向く角度を０度とした場合に、第１ガンの角度を２９９度とし、第２ガンの角度を３４２度とし、第３ガンの角度を２４度とし、第４ガンの角度を６６度とし、第５ガンの角度を１０８度とし、第６ガンの角度を１５０度とし、第７ガンの角度を２１０度とし、第８ガンの角度を２５３度とし、第９ガンの角度を２９６度とし、第１０ガンの角度を３３９度とし、第１１ガンの角度を２１度とし、第１３ガンの角度を６３度とした。この角度は、上述の場合と同様に混合液の金属線材１０への周方向の噴射角度となる。走行方向に対する噴射角度は上述の場合と同様である。前半と後半で、２９９度と２９６度、３４２度と３３９度、２４度と２１度、６６度と６３度とが重複する角度となる。

【0040】

ここで、金属線材１０が単位距離として１ｍ走行する際の回転角度を３０度〜８０度と見積もっている。それに対して、金属線材１０の軸方向に沿って複数並べて配置されたブラストガン３１の噴射角度を、金属線材１０の軸回りの回転の回転角度の増加に応じて、並び順に噴射角度が増えるように異ならせ、隣り合うブラストガン３１同士の噴射角度の差の平均（例えば、４２．５度）を隣り合うブラストガン同士の距離の平均（例えば、１７２ｍｍ）で除算した単位距離（例えば、１ｍ）当たりの噴射角度差の値（例えば、２４７度）が走行する金属線材１０の単位走行距離当たりの前記軸回りの回転角度（見積の最大８０度）の２倍以上となるようにしている。ここでは、８０度の３倍以上の２４７度となっており、３倍以上としてもよい。なお、見積もった角度で最も小さい角度の３０度に対しては、８倍以上となる。

【0041】

また、図１１〜１６には、上述の金属線材１０の走行１ｍ当たりの回転角度が異なる場合の第１ガン〜第１２ガンそれぞれの第１２ガンまでの距離に基づく回転角度と、第１ガン〜第１２ガンの投射の角度とから第１２ガンの投射位置と同じ軸方向位置における各ブラストガン３１の投射位置を角度で示している。

【0042】

これらの第１２ガンの投射位置と同じ金属線材１０の軸方向位置における第１ガン〜第１２ガンの投射位置を投射範囲の中心の角度で図１７のグラフに示す。図１０のグラフと図１７のグラフを見比べると分かるように、ほぼ同じ角度のブラストガン３１を隣接させずに離して配置するとともに、金属線材１０の軸方向に沿って複数並べて配置されたブラストガン３１の噴射角度を、金属線材１０の軸回りの回転の回転角度の増加に応じて、並び順に噴射角度が増えるように異ならせ、隣り合うブラストガン３１同士の噴射角度の差を隣り合うブラストガン同士の距離で除算した単位距離当たりの噴射角度差の値が走行する金属線材１０の単位走行距離当たりの軸回りの回転角度の２倍以上となるようにすることで、第１ガンから第１２ガンまでのブラストガン３１による金属線材１０外周面上の混合液の噴射位置を均等に近づけることができる。
また、走行する金属線材１０の単位走行距離当たりの軸回りの回転角度に対して、隣り合うブラストガン３１同士の噴射角度の差を隣り合うブラストガン同士の距離で除算した単位距離当たりの噴射角度差の値が多すぎると、金属線材１０の回転速度によってはブラストガン３１の配置間隔が短くなり過ぎたり、上述の角度差が大きくなり過ぎたりするので、隣り合うブラストガン３１同士の噴射角度の差を隣り合うブラストガン同士の距離で除算した単位距離当たりの噴射角度差の値が走行する金属線材１０の単位走行距離当たりの軸回りの回転角度の１０倍以下より好ましくは９倍以下となるように設定することが好ましい。
この場合に、角度の異なるブラストガン３１を増やすものとしてもよく、たとえば、全てのブラストガン３１を投射位置（投射角度）が異なるものとしてもよい。また、各角度のブラストガン３１の配置順を入れ替えるものとしてもよい。たとえば、ブラストガン３１の走行方向に沿った配置順に角度が増加するものでなくともよく、例えば、単位距離当たりの噴射角度差を上述の条件で設定した後に、配置順を入れ替えるように変更してもよい。また、ここでの角度の増加とは、回転方向を指すことになり、金属線材１０と同じ回転方向に合わせて角度が変化する場合に増加し、回転方向と逆に変化する場合に減少することにしている。ここで、ブラストガン３１の上述の配置順を逆にして、上述の角度差がブラストガン３１の配置順に減少するようにしてもよい。いずれにしろ、走行方向に沿って並ぶ各ブラストガン３１の間隔と、ブラストガン３１の金属線材１０の軸回りの噴射角度とが、全てのブラストガン３１からの混合液の噴射が終わる所定の金属線材１０の走行位置において、軸回りに回転しながら軸方向に沿って走行している金属線材１０の各ブラストガン３１から混合液が噴射された少なくとも一つずつの領域が、金属線材１０の軸回りに略全周に渡って略均等に分散するように設定されている。

【0043】

言い換えれば、各ブラストガン３１それぞれの金属線材１０の軸回りの噴射角度と、金属線材１０の混合液を噴射された各被噴射位置がそれぞれ混合液を噴射されてから全てのブラストガン３１の混合液の噴射が終わる所定の走行位置に至るまでの軸回りの回転角度と、をそれぞれ合わせた各角度が、金属線材１０の軸回りに略全周に渡って略均等に分散するように設定されている。

【0044】

本実施の形態の金属線材連続処理装置によれば、スケールの除去に酸洗や電解酸洗を用いることなくウェットブラストによりスケールを除去し、かつ、ウェットブラストを走行する金属線材１０に連続的に施すことにより、酸洗を行うことによる強酸の取扱の問題やバッチ処理による問題が解消できるとともに、電解酸洗による水素脆化の問題を解消できる。
また、ウェットブラスト３１の配置間隔と混合液の噴射角度を上述のように設定することで、金属線材１０が走行する際に回転し、かつ、その回転速度が状況によって変化するような場合であっても、上述のように、隣り合うブラストガン３１同士の噴射角度の差を隣り合うブラストガン同士の距離で除算した単位距離当たりの噴射角度差の値が走行する金属線材１０の単位走行距離当たりの軸回りの回転角度の２倍以上１０倍以下の範囲内とすることで金属線材１０の全周面のスケールを除去することが可能となる。すなわち、金属線材１０の回転速度が状況に応じて変化しても、ブラストガン３１の配置や回転角度を変更せずに対応することができる。
また、ウェットブラストによるスケール除去の前に予備的にベンディング装置１２による機械的スケール除去を行うことで、スケール除去を効率的に行うことができる。また、ベンディング装置１２とウェットブラスト装置１４の間に矯正装置１３を配置し、ベンディング装置１２で曲げを加えられた金属線材１０を直線状に矯正してからウェットブラストを行うことにより効率的にスケールを除去できる。

【0045】

また、スケール除去を直線状に走行する金属線材１０に対して行うので、それ以後の皮膜形成、伸線、インデント加工、熱処理等を連続的に行うことが可能となり、効率的に金属線材１０に処理を施すことができる。特に、処理前の鋼線から効率的にＰＣ鋼線を作製することができる。

【0046】

なお、金属線材は、たとえば、鋼線であるが、鉄線であっっても、鉄以外の金属、たとえば、アルミニウムや銅の線材や合金の線材であってもよい。また、上述の金属線材連続処理装置は、ＰＣ鋼線用の装置であるが、金属線材１０の処理としては、基本的にスケール除去と皮膜形成ができればよく、ピアノ線などの各種線材に適用できる。また、インデントを必要としなければ、インデント加工機１７がないものとしてもよいし、熱処理しないのであれば、加熱装置１９がないものとしてもよい。

【符号の説明】

【0047】

１０ 金属線材
１２ ベンディング装置（ベンディング部）
１３ 矯正装置（矯正部）
１４ ウェットブラスト装置（スケール除去部）
１５ 皮膜装置（皮膜形成部）
１６ 連続伸線機（連続伸線部）
１７ インデント加工機（インデント加工部）
１８ 矯正加工機（矯正加工部）
１９ 加熱装置（加熱部）
３１ ブラストガン

【要約】

【課題】酸洗を行わずに金属線材のスケールを連続的にウェットブラストで除去するとともに、ウェットブラストの際に金属線材の回転角度の変化に応じてブラストガンの角度や位置を変更することなくスケールを除去する金属線材連続処理装置を提供する。
【解決手段】金属線材処理装置は、巻かれた金属線材１０を直線的に引き出して、金属線材１０の長さ方向に沿って走行させ、走行する金属線材１０に連続的にウェットブラストを施すものである。金属線材１０の軸方向に沿って複数並べて配置されたブラストガン３１の噴射角度を、金属線材１０の軸回りの回転の回転角度の増加に応じて、並び順に噴射角度が増えるように異ならせる。隣り合うブラストガン３１同士の噴射角度の差を隣り合うブラストガン同士の距離で除算した単位距離当たりの噴射角度差の値が走行する金属線材１０の単位走行距離当たりの軸回りの回転角度の２倍以上１０倍以下とする。
【選択図】図１

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】

【図18】