(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
連続被鉛機のシリンダの冷却孔と、その出口から入口までをつなぐ配管とで冷却油の循環路を構成し、前記配管の途中に、冷却油を循環させるポンプと、冷却孔から出てきた冷却油を冷却する冷却器と、冷却孔に送り込む冷却油をシリンダの冷却に適する温度に加熱する加熱器と、循環する冷却油を加圧する加圧器とを設け、連続被鉛機のシリンダの冷却孔に、加圧された液相状態の冷却油を流通させて、シリンダの冷却を行うことを特徴とする連続被鉛機の冷却装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ケーブルコアに合金鉛シースを押出被覆するのに好適な連続被鉛機の冷却装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
ハンソン被鉛機に代表される連続被鉛機は、鉛溶解鍋から溶融鉛をシリンダに供給し、シリンダ内で溶融鉛をスクリューにより軸線方向に送りながら冷却して凝固させ、凝固した鉛をシリンダ先端のダイブロックからパイプ状に押し出して鉛シースを形成するものである。
連続被鉛機では溶融鉛を凝固させるためシリンダを冷却している。シリンダの冷却は、シリンダの壁内にらせん状に冷却孔を形成して、そこに水を供給し、水が沸騰して蒸発する際の蒸発潜熱を利用して行っている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
従来の連続被鉛機は水の蒸発潜熱を利用してシリンダの冷却を行っているため次のような問題がある。
▲１▼  冷却孔の入口から供給された水は、冷却孔に沿ってシリンダの周方向に流れていく過程で、水→湿り蒸気→乾き蒸気と変化するため、シリンダ周方向の冷却力が一様ではなく、シリンダの周方向に大きな温度差（２５〜３５℃）が生じやすい。この温度差は、純鉛の凝固には殆ど問題とならないが、合金鉛（ＤＩＮ規格Ｃｕ−Ｔｅ−Ｐｂ合金、ＢＳ規格Ｓｎ−Ｃｄ−Ｐｂ合金、Ｓｂ−Ｓｎ−Ｐｂ合金など）を凝固させる際に添加元素の偏析を生じやすくするという問題がある。偏析が多くなると、押出成形された鉛シースの機械的強度が低下し、亀裂発生などの原因となるので好ましくない。
【０００４】
▲２▼  偏析を少なくするためには冷却速度を低くすることが有効であるが、そのためには押出速度を低下させねばならず、生産性の点で好ましくない。
▲３▼  シリンダの冷却は、シリンダを長手方向に複数のゾーンに分け、各ゾーン毎に冷却孔に水を供給することにより行っているが、水の蒸発潜熱を利用する方式であるため、各ゾーンに供給する水の量が少なく（定常運転状態で０．２〜０．６リットル／分）、温度を安定させるための水量コントロールが難しい。このため運転中に作業者による調整が不可欠であり、かつ調整作業に高度のスキルが要求されるという問題がある。
【０００５】
本発明の目的は、以上のような問題点に鑑み、シリンダ周方向の温度差を小さくして合金鉛を偏折の少ない状態で凝固させ、押し出すことができ、かつ温度調節が簡単な連続被鉛機の冷却装置を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
この目的を達成するため本発明に係る連続被鉛機の冷却装置は、連続被鉛機のシリンダの冷却孔と、その出口から入口までをつなぐ配管とで冷却油の循環路を構成し、前記配管の途中に、冷却油を循環させるポンプと、冷却孔から出てきた冷却油を冷却する冷却器と、冷却孔に送り込む冷却油をシリンダの冷却に適する温度に加熱する加熱器と、循環する冷却油を加圧する加圧器とを設け、連続被鉛機のシリンダの冷却孔に、加圧された液相状態の冷却油を流通させて、シリンダの冷却を行うことを特徴とするものである。
【０００７】
シリンダの冷却孔を冷却油が液相状態のまま通過すれば、冷却力が大きく変化することがないため、シリンダ周方向の温度差を小さくすることが可能となる。高温の冷却孔内で冷却油を液相状態を保つためには、なるべく沸点の高い油を使用することは勿論であるが、流量を大きくすること、加圧して沸点を高くすること等が有効である。加圧は冷却油の引火点を高めるので、安全性の向上にも有効である。
【０００８】
冷却油の流量を大きくすれば、冷却油が冷却孔を通過するときの温度変化が小さくなり、シリンダ周方向の温度差を小さくできる。冷却油の流量は各冷却ゾーン毎に１〜２０リットル／分の範囲で調整することが好ましい。冷却孔の入口と出口での冷却油の温度差は１００℃以内、好ましくは８０℃以内に収めるとよい。また冷却孔を通過するときの冷却油の温度変化を小さくするためには、冷却油を予め加熱して供給することが好ましく、冷却油の供給温度は１００±４０℃にすることが好ましい。
【０００９】
冷却油としては、熱安定性がよく、腐食性がなく、粘度が低く、低温から高温まで粘度変化が小さいものが好ましい。シリンダは２８０℃程度で運転されるがヒートアップ時には３５０〜４００℃になるので（鉛溶解鍋から供給される溶融鉛の温度は３５０〜３６０℃）、この温度を考慮すると、冷却油は４５０℃程度まで使える方がよいが、実用的には４００℃以下で安定して使えれば十分である。冷却油の粘度は０〜５００℃の温度範囲で常に５００ＣＰ以下、好ましくは３００ＣＰ以下であればよい。
以上のような条件を満たす冷却油としては、アルキルジフェニル系の熱媒体などが好適である。
【００１１】
この装置は、シリンダの冷却孔から出てきた冷却油をいったん冷却してから所要の温度に加熱してシリンダの冷却孔に送り込むので、冷却油の温度調節を簡単にかつ正確に行うことができる。また循環する冷却油を加圧するので、冷却油の沸点および引火点がが上がり、安定性が向上する。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面を参照して詳細に説明する。図１は本発明の一実施形態を示す。図において１１は鉛溶解鍋であり、この鉛溶解鍋１１で溶解された合金鉛は、連結管１３を通ってシリンダ１５の下部に供給される。シリンダ１５内に入った溶融合金鉛はスクリュー１７の回転によりシリンダ１５内を上方へ送られる。スクリュー１７はモーター１９により回転駆動される。
【００１３】
シリンダ１５は後述するように冷却油で冷却されているため、溶融合金鉛はシリンダ１５内を上方へ移動するうちに徐々に冷却され、凝固する。凝固した合金鉛はさらにスクリュー１７で上方へ送られ、ダイブロック２１に入り、そこで円筒状に成形されて、ダイブロック２１を通過するケーブルコア２３上に押し出され、合金鉛シース２５となる。
【００１４】
シリンダ１５の冷却は軸線方向に３〜５ゾーンに分割して行われるが、図示の例は３ゾーンに分割した場合である。シリンダ１５の壁内には各ゾーン毎にらせん状に冷却孔２７Ａ、２７Ｂ、２７Ｃが形成されている。本発明は、この冷却孔２７Ａ〜２７Ｃにそれぞれ加圧された液相状態の冷却油を流通させてシリンダ１５の冷却を行うものである。このため各ゾーンの冷却孔２７Ａ〜２７Ｃの出口から入口までをつなぐ配管２９が設けられ、その配管２９の途中に設置されたポンプ３１によって冷却油が循環するようになっている。
【００１５】
配管２９の冷却油送り出し側は３分岐され、それぞれ流量調節バルブ３２Ａ〜３２Ｃを介して冷却孔２７Ａ〜２７Ｃの入口に接続されている。また配管２９の冷却油戻り側も３分岐され、それぞれ冷却孔２７Ａ〜２７Ｃの出口に接続されている。
【００１６】
また配管２９の途中には、循環する冷却油を加圧するための加圧器３３が分岐管３５を介して接続されている。この加圧器３３は容器内に冷却油を満杯にならない程度に貯えており、容器内に窒素ガス源３７から加圧窒素ガスを導入することにより冷却油を加圧するものである。圧力は、アルキルジフェニル系の冷却油（例えば新日本製鉄化学製の商品名サームエス６００等）を使用した場合で、約２．５×１０５  Ｐａ程度である。この加圧器３３は冷却油の温度変化による膨張、収縮を吸収する働きも兼ねている。
【００１７】
また配管２９の冷却油戻り側には、冷却孔２７Ａ〜２７Ｃから出てきた冷却油を冷却する冷却器３９が設置されている。この冷却器３９は配管２９内を流通する冷却油を冷却水により冷却するタイプである。冷却力の調整は冷却水の流量調節弁４１で行う。
【００１８】
さらに配管２９の冷却油送り出し側には、冷却孔２７Ａ〜２７Ｃに送り込まれる冷却油を所定の温度に加熱する加熱器４３が設置されている。この加熱器４３は配管２９内を流通する冷却油をヒーター４５により加熱するタイプである。加熱温度の調整は電源４７のオンオフにより行う。
【００１９】
加熱器４３により加熱されて冷却孔２７Ａ〜２７Ｃに送り込まれる冷却油の温度は温度検出器４９により検出される。また冷却孔２７Ａ〜２７Ｃから出てきた冷却油の温度は温度検出器５１Ａ〜５１Ｃにより検出される。これらの温度検出信号は温度制御器５３で処理され、冷却器３９の冷却水の流量調節や、加熱器４３のヒーター４５のオンオフ制御に利用される。
【００２０】
この装置は、冷却油を液相状態のまま循環させるため、流量に制限がなく、冷却油を大流量で循環させてシリンダ１５の周方向の温度差を小さくすることができる。このため溶湯から凝固に至るゾーンをほぼ均一に徐冷することが可能となり、合金鉛を偏析の少ない状態で凝固させることができる。したがって偏析の少ない高品質の合金鉛シースを形成することができる。
【００２１】
【実施例】
シリンダの冷却ゾーンを図示のように３分割し、各ゾーンの冷却孔に２〜１２リットル／分の範囲で流量を調整して冷却油を流通させ、シリンダを冷却した。冷却油としては新日本製鉄化学製の商品名サームエス６００（アルキルジフェニル）を使用した。冷却油の圧力は約２．５×１０５  Ｐａとした。一定の押出速度で合金鉛シースを押出成形し、成形されたシースの周方向１０等分点での添加元素の濃度（偏析の程度）を発光分光分析により測定した。その結果、添加元素の濃度は、平均濃度に対し−６％〜＋７％のバラツキに収まった。
また押出中に、凝固ゾーン付近でシリンダ内周面８等分点の温度を測定した結果、最高温度と最低温度の差は１０℃であった。
【００２２】
これに対し、同じシリンダで、各ゾーンの冷却孔に０．２〜０．６リットル／分の範囲に流量を調整した水を流通させ、水の蒸発潜熱を利用してシリンダを冷却した（従来方法）。上記と同じ押出速度で、同じ合金鉛シースを押出成形し、同じ測定を行った。その結果、添加元素の濃度は、平均濃度に対し−２０％〜＋１９％のバラツキがあった。
また押出中に、凝固ゾーン付近でシリンダ内周面８等分点の温度を測定した結果、最高温度と最低温度の差は２５℃であった。
【００２３】
この結果から本発明の装置によると、従来の装置より、シリンダ周方向の温度が均一になり、合金鉛の添加元素の偏折が大幅に少なくなることが確認された。
【００２４】
また本発明の装置で合金鉛シースを押出成形した場合、添加元素の濃度の平均濃度に対するバラツキ（偏折の程度）は、押出速度（合金鉛の冷却速度）を低くすると−１０％〜＋１２％程度に大きくなることも確認された。これは、偏折を従来と同程度とすれば、押出速度をアップして生産性の向上が図れることを意味する。
【００２５】
また本発明によると、温度の安定性がきわめて良好であるため、運転開始時に温度を設定すれば運転中の温度調整作業をなくすことが可能である。実際に連続１２０時間の無調整運転も可能であることが確認された。
【００２６】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、シリンダの周方向の温度差が小さくなり、合金鉛を偏析の少ない状態で押出成形することができる。また温度調節が簡単で温度の安定性が高いため、温度調節作業を大幅に少なくすることができ、工数節減にも効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る連続被鉛機の冷却装置を示す説明図。
１１：鉛溶解鍋
１３：連結管
１５：シリンダ
１７：スクリュー
２１：ダイブロック
２３：ケーブルコア
２５：合金鉛シース
２７Ａ、２７Ｂ、２７Ｃ：冷却孔
２９：配管
３１：ポンプ
３３：加圧器
３９：冷却器
４３：加熱器
【図１】
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