JP2002536185A - 材料の回転融体連続鋳造方法及び装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 金属、合金、及び非金属を含む均質な材料の回転融体連続鋳造用装置(10)及び方法が開示されている。鋳造用材料は坩堝(120)に供給され、溶解される。高純度の融体を供給するために、融体は鋳造に先立って濾過される。材料の温度は、優れた均質性を有する凝固物を形成するように、全工程にわたって保持される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】 本出願は、出願日1999年1月25日、発明の名称「金属リボンの製造用装置及び
そのための方法」の同時係属米国特許出願第09/237267号の一部継続出願である
。

【０００２】 (発明の分野) 本発明は、材料の回転融体鋳造方法及び装置、特に均質材料の連続的で経済的
な回転融体鋳造方法及び装置に関する。

【０００３】 (発明の背景) 均質材料の生産に対しては多くの技術が知られている。粉体材料、例えば再充
電可能な電気化学的電池用電極材料として用いられる材料の製造分野では、特性
に対する必要条件は、粒径、均質な化学的性質、及び均質な結晶構造を包含する
。電池製造の分野では、水素貯蔵合金は、通常、融体から塊状鋳塊として形成さ
れる。水素貯蔵合金の一つの製法が、「水素貯蔵材料の合金調製」に対して与え
られ、Fetcenko、Sumner、及び LaRoccaの諸氏に共有譲渡された米国特許第4,94
8,423号に開示されており、参考にして此処に取り入れてある。しかし、均質な
材料特性が要求される場合に、材料を鋳塊として製造することに本来的に伴う懸
念は、鋳塊全体にわたる冷却の変動の比率である。鋳塊が凝固する際に、内部の
材料の冷却速度は外部のそれよりも非常に小さく、材料の結晶構造の変動をもた
らす。

【０００４】 前述の合金を用いた水素貯蔵負電極は比較的高硬度のものである。事実、これ
らの合金は一般に45から60又はそれを超えるロックウェル“C”(“Rc”)硬度を
示す。更に、高容量電気化学的性能に対して必要な単位体積及び単位質量あたり
の高表面積を達成するために、合金は微細粒子の形状でなければならない。好ま
しい実例においては、水素貯蔵合金粉は200米国メッシュ篩を通らなければ成ら
ず、粒度が75ミクロンより小さいことになる(200米国メッシュ篩は約75 ミクロ
ンの網目を有する)。それ故、得られた水素貯蔵合金材料は、水素貯蔵合金材料
を電極形状に形成する前に、細砕する即ち、破砕され、粉砕され、磨砕又は類似
工法で処理される。

【０００５】 水素貯蔵合金材料の塊状鋳塊の細砕は、上述の材料が非常に堅いので一層困難
に成り、簡単には均一な寸法及び形状の粒子に破壊されない。前記のフェトセン
コ、カーツ、サムナー、及びラロッカの諸氏に「金属水素化物水素貯蔵材料の水
素細砕用水素化物反応炉装置」に対して与えられ、共有譲渡された米国特許第4,
893,756号においては、その開示内容は参考にして此処に取り入れてあるが、水
素貯蔵合金材料の塊状鋳塊を約80-100メッシュ粒度片状粉まで第一段階の寸法低
減することに対して、水素化物-脱水素化物サイクル細砕処理法が開示されてい
る。この処理法は水素貯蔵合金の第一段階の寸法低減には効果的であるが、微細
粒子から成る水素貯蔵合金粉を75ミクロン又はそれ未満(即ち、200メッシュ又は
それより小)の必要な粒度まで更に細砕する仕事には不十分である。更にこの処
理方法は、見落とされてきたのであるが、上述したように鋳塊形状に製造された
材料に固有の熱的制約を受けてしまう、鋳塊というものを出発点としている。鋳
塊の形状の材料から粉末形成工程を始めることについての更にもう一つの懸念は
、粉末材料の最終寸法に関しての鋳塊の寸法である。粉末を形成するために、大
きな材料を用いて粉末形成工程を始めるのは全く効率的でない。

【０００６】 金属水素化物材料の経済的寸法低減法を提供するという目的を達成することが
出来る方法であれば、いずれも商用処理法として可能性のある候補である。しか
し、特別な、取り扱い、装置化、及びその他の諸注意を必要とする多数の材料特
性が存在する。これらの諸特性は以下から成る。すなわち、 (1)固有の合金粉硬
度、即ち約ロックウェル“Ｃ”硬度（“Rc”）６０；これは、ボール・ミル、ハ
ンマー・ミル、シュレッダー、流体エネルギー、及び円盤アトライターのような
剪断、摩擦、及びある型の衝撃機構からなる従来の粒度低減処理法は、鋳塊形状
の材料に対してはあまり効果的でないことを意味する； (2)安全な環境を提供し
且つ満足できる電気化学的性能を維持するために、不活性環境下で細粉化が成さ
れねばならぬというような酸化に対する感受性； (3)電気化学的活性のために必
要とされる特別な結晶構造に対する要求事項、即ち材料の顕微鏡組織は粉砕中又
は融体から直接粉体を製造するためのアトマイジング処理中において広範囲に変
化することは出来ない；及び、(4)最適充填密度及び電気化学的接近可能性を提
供するための最大粒径75(200メッシュ)を有する広範な粒度分布の必要性、であ
る。

【０００７】 鋳塊からの水素鋳造合金材料の寸法低減法を提供する当初の試みは、水素貯蔵
合金材料の極端な固さが原因で不十分なものであることが判明した。ジョー・ク
ラッシャー、機械的アトライター、ボール・ミル、及び流体エネルギー・ミル酔
うな装置を採用した従来の寸法低減処理法は、このような水素貯蔵材料の寸法を
経済的に低減することに常に失敗している。粉砕及び破砕処理法も亦、水素貯蔵
合金材料を中間粒度(即ち、10-100メッシュ)の微粒子までの初期段階の低減には
不十分であることが判明している。

【０００８】 金属粉を調製するには多くの方法が存在する。対象となっている合金はある段
階では溶融しているので、粉体を直接に調製するため液体の流れの超音波撹拌又
は遠心力アトマイジングが考えられるかもしれない。費用と生産物歩留が、この
手法を用いるに際しての二つの主な懸念材料である。粒形も最適ではない。最後
に、完全に不活性な雰囲気を提供することは困難なので、電気化学的観点からは
望ましくない表面層が微粒子上に形成されることがある。

【０００９】 寸法低減を容易にするために液体窒素中に浸漬するなどの方法で水素貯蔵合金
材料を脆化させる試みは、以下の理由により不十分である: (1)材料が十分に脆
化されない; (2)この方法は一般に合金中へ脆化剤を導入するが、水素貯蔵合金
材料の電気化学的性質に望ましくない影響を及ぼす; 及び(3)材料が脆くなるに
つれて、均一な粒形分布を得ることがますます困難に成る。金属を脆化させるそ
の他の方法は、例えば、ブラウン氏に与えられたカナダ特許第533,208号に開示
されている。ブラウン氏は寸法低減技術として、負極充電を採用している。

【００１０】 更に、水素化処理法による材料寸法低減は、水素ガスに伴う固有の危険性のた
め望ましくない。それ故、均質な材料特性を与える一方で以降の寸法低減処理を
最小化するような技術を採用することが切望されている。

【００１１】 粉体形成のための材料調製に対する一つの代替法は、急速凝固である。急速凝
固は、材料を液体または溶融状態から固体状態へ、原子の位置をそのままで凝固
させるのに十分な速度で急速冷却する技術を意味する。一つの急速凝固技術は、
溶融材料がリボンに形成される回転鋳造技術である。回転鋳造は広く融体回転鋳
造としても知られる、回転輪上へ溶融材料を散布する方法である。高伝導性の金
属、一般的には銅、で出来た回転輪は、溶融材料の貯蔵容器に近接して置かれる
。貯蔵容器は一般に溶融材料を回転輪上へ向けるための開口部またはノズルを有
している。溶融材料は、輪の質量、及び輪と溶融材料間の温度の著しい差によっ
て、急速に凝固させられる。溶融材料と比較して十分に冷たい運動面を提供する
ために輪を冷却することは不必要であるが、もしそれが望ましい場合は、より大
きな急冷速度を達成する為に輪を冷却してもよい。

【００１２】 輪は、一般に径が6インチと10インチ(15.24と25.40センチメートル)の間で、1
000と5000 rpmの間の回転速度で回転し、それにより輪の円筒形外周部と材料の
接触点において毎秒32.81から65.62フィート(毎秒1000-2000センチメートル)の
直線速度が得られる。

【００１３】 先行技術である融体回転鋳造技術によって製造された材料は、多数の因子に起
因する特性変動を示す。流量、流れの直径、材料温度、などの変動、及び融体流
れ内の化学的性質及び不純物を含む組成変動は、凝固材料の不均質性の一因とな
る。溶融材料の流れの直径及び流量における変動は、材料の冷却速度の違いをも
たらす。上で説明したように、異なる冷却速度は、材料の結晶構造に影響する。
不均質性が、先行技術である融体回転法の主な欠点である。材料の均質性への要
求の増加が、改善された技術を特に重要なものにしている。

【００１４】 融体回転鋳造は、それに伴う複雑さが無いため材料のリボン製造用として魅力
的な方法である。この技術は金属、金属合金、又は熱可塑性樹脂などの材料のリ
ボンを形成するのに用いられるであろう。融体回転鋳造による材料製造法の一つ
が、キーム氏他に不規則活性材料から作られた電極及びその製造法に対して与え
られ、共有譲渡がなされた、米国特許番号第4,637,967号に開示されており、そ
の開示内容は此処に参考にして取り入れてある。’967特許は、急冷輪の表面上
へノズルを通して溶融材料を押し出すための、坩堝に加圧する手段を備えた加熱
坩堝を開示している。この方法は均質な材料を形成するには非常に良い方法であ
るけれども、材料を押し出すために坩堝に加圧しなければならないので、生産効
率が低下する。坩堝内の材料の液面高さが変化すると材料の流量も変化するので
、流量に一貫性がない。この方法は連続的でないため、リボン材料の生産におけ
る中断が避けられず、生産能力の低下をもたらす。

【００１５】 材料の融体回転鋳造用のもう一つの方法及び装置は、オブシンスキー氏他に改
良非晶質ガラス材料を作る方法及び装置に対して与えられ、共有譲渡がなされた
、米国特許番号第4,339,255号であり、その開示内容は参考にして取り入れてあ
る。’255特許の教示内容は、非晶質材料の作製に対して薄膜法を凌駕する回転
溶融鋳造の利点を開示しているけれども、この方法には固有の限界がある。坩堝
内の材料を回転輪上に吐出させるためにピストンが備えらつけられる。しかし、
一旦材料全部が坩堝から出されると、工程は停止され坩堝が再充填されねば成ら
ない。この方法は、工程が停止されたり開始されたりせざるを得ないので、温度
及び化学的性質の変動の影響を受けやすい。

【００１６】 生産効率を改善するため、坩堝から溶融材料を押し出すのに必要な力を提供す
るのに、静水圧装置が採用されることがある。このような装置は、ワード(Ward)
氏に異常部分を有する急速鋳造された合金細片に対して与えられた米国特許番号
第4,485,839号に開示されている。’839特許は薄いリボンを引くための平面流鋳
造技術を開示している。この技術は溶融材料を配送するための静水圧系を備えて
いるけれども、その発明に伴う欠点がある。開示された装置は、真に連続的な融
体鋳造作業を提供することが出来ない。更に、開示された作業法は、ノズルが詰
まるのを防ぐために坩堝を加熱することに頼っているが、スラグやその他の不純
物は坩堝内に存在することが一般に知られているので、効果を挙げられない。更
に亦、0.120”(3.05mm)未満というこの装置に伴う公差のために、冷却輪の表面
は常に保守管理しなければならない。

【００１７】 従って、均質材料を生産するための、効率的で、連続的な回転融体鋳造法に対
する必要性が存在する。

【００１８】 (発明の要約) 此処に開示する本発明は、材料の回転融体連続鋳造用装置である。装置は、チ
ャンバ内に配置された供給坩堝及び鋳造坩堝から成っている。供給坩堝は、溶融
材料の少なくとも二つの流れを急冷輪上に吐出して凝固させるために、鋳造坩堝
に溶融材料を供給する。各々の流れは鋳造坩堝内の少なくとも二つの開口部の一
つを通って吐出される。監視手段が鋳造坩堝内の溶融材料の液面高さを決定する
。

【００１９】 本発明の装置は、鋳造坩堝内の溶融材料の液面高さをある範囲内に維持するた
めに、供給坩堝から鋳造坩堝への溶融材料の流れを制御するための、選択的に起
動される流量制御弁を備えている。弁制御手段が、監視手段によって検出された
鋳造坩堝内の材料液面高さの関数として、流量制御弁を動作させる。本発明は、 鋳造に先立って溶融材料を濾過するための手段、及び前記鋳造坩堝内の材料の
温度を制御するための温度制御手段、を備えている。一つの実施態様においては
、 濾過するための手段は、可動支持組立体内に配置された一つ以上の取外し可能な
フィルター素子である。

【００２０】 開口部の各々は急冷輪上の接触点から等しい距離にある。温度及び流量が一様
な材料の等しい長さの流れが、急冷輪により急速凝固させられて均質なリボンを
形成する。

【００２１】 装置は、供給坩堝へ溶融材料を供給するための溶解坩堝を更に備えている。溶
解坩堝は、チャンバ内に配置されるか又はチャンバの外に置かれることもある。
溶解坩堝へ鋳塊材料を供給するための運搬手段が更に開示されている。蓄積した
材料を前記開口部の外表面から除去するための手段が更に開示されており、この
手段は急冷輪であるか又はダイヤモンドホイールのような付属品であることもあ
る。

【００２２】 此処に開示されているのは、材料の回転融体連続鋳造の方法である。この新し
い方法は、チャンバ内に配置された材料供給坩堝及び鋳造坩堝を用意する工程、
ここで材料供給坩堝は鋳造坩堝に供給される溶融材料を受け取るために用意され
ている; 鋳造坩堝内の溶融材料の液面高さを監視する工程; 流量制御弁を通して
供給坩堝から溶融材料を放出する工程; 凝固に先立って材料供給坩堝から放出さ
れた溶融材料を濾過する工程; 鋳造坩堝内の溶融材料液面高さを維持する工程、
それにより開口部を通る溶融材料の流量が鋳造坩堝内の溶融材料の静水圧によっ
て制御されて一定の材料流量を与える; 鋳造坩堝内の溶融材料の温度を維持し一
貫した温度で鋳造用材料を供給する工程; 鋳造坩堝から溶融材料の少なくとも二
つの流れを吐出する工程、各流れは鋳造坩堝内の少なくとも二つの開口部の一つ
を通して吐出される; 及び溶融材料の等しい長さと径の流れを急冷輪上に吐出す
ることによって溶融材料を急速に凝固させる工程; から成る。

【００２３】 更に包含されているのは、供給坩堝へ溶融材料を供給するための溶解坩堝を用
意する工程であり、 溶解坩堝はチャンバ内又はチャンバの外に配置されること
がある。

【００２４】 連続鋳造中に取外し可能なフィルター素子を通して溶融材料が濾過されること
がある。 ターンテーブルなどの可動支持組立体が用意され、一つ以上のフィル
ター素子が可動支持組立体内に配置されることがある。各々のノズルは少なくと
も二つの各開口部の一つに連結されているような少なくとも二つ以上のノズルが
用意されることがある。蓄積した材料堆積物が開口部又はノズルから剪断装置、
急冷輪、またはダイヤモンドホイールを含む手段によって除去される。 運搬手
段が溶解坩堝へ鋳塊材料を供給するために用意されることがある。

【００２５】 (発明の詳細な説明) 本発明は、融体回転鋳造により材料のリボンを形成する装置及び方法を目指す
ものである。図1を参照して、本発明の装置10は、供給坩堝30及び鋳造坩堝40を
含むチャンバ20を備えている。供給坩堝30は溶融材料を受け取るために用意され
ており、溶融材料を鋳造坩堝40内へ放出するための選択的に動作する流量制御弁
70を有している。此処で更に図2を参照して、鋳造坩堝40は少なくとも二つの開
口部50を有し、各開口部50は水平回転軸を有する急冷輪110上に溶融材料の流れ
を吐出するためのものである。

【００２６】 好ましい実施態様において、溶解坩堝120はチャンバ20内に配置されて、溶融
材料を供給坩堝30へ供給する。しかし、溶解坩堝120はチャンバ20の外におかれ
ることがあることに注意すべきである。運搬手段(示されていない)が鋳造用材料
を装置10に供給するのに用いられることがある。チャンバ20と連結している装入
管130は、蝶番弁135を組み込むことにより、チャンバ20内の材料を汚染物質に曝
さないで溶解坩堝120に材料を供給する。蝶番弁がチャンバ20を気密封止するの
に使用されているが、技術的に知られている如何なる適切な手段も蝶番弁を置き
換えられるであろうということに注意すべきである。誘導加熱装置240が溶解坩
堝120内の材料を加熱するために採用されている。溶融坩堝120は、材料を供給坩
堝40に放出するための弁制御手段260により選択的に動作させられる流量制御弁2
50を具備している。溶融すると直ちに、溶解坩堝120内の材料は電気力学的方法
により、撹拌により、又はこの技術分野で知られた他の適切な手段により撹拌さ
れる。

【００２７】 装置10は、少なくとも二つのノズル55を備えていることがあり、各ノズルは鋳
造坩堝40内の開口部50の一つと連結している。流量制御弁70は弁制御手段80によ
って選択的に動作させられ、溶融材料を鋳造坩堝40に供給する。弁制御手段80は
手動で操作されるか、又は制御器(示されていない)によって自動的に制御される
であろう。弁制御手段80は、鋳造坩堝40内の材料液面高さの関数として動作させ
られる。

【００２８】 溶融材料は鋳造坩堝40から急冷輪110上に吐出される。鋳造坩堝40内の溶融材
料液面高さが開口部50に静水圧を加え、溶融材料を急冷輪110上に吐出する。鋳
造坩堝40内の材料液面高さは、均一な流量を保つように維持される。急冷輪110
は、好ましくは、銅のように高い熱伝導性を有する材料から形成される。急冷輪
110の温度は、水とエチレングリコールの混合物のような冷媒を含む、この技術
分野で知られた冷却手段(示されていない)により制御されることがある。好まし
い実施態様においては、急冷輪110は、冷媒を通過させて鋳造輪110から熱を取り
去るための通路を具備している。

【００２９】 供給坩堝30は熱制御手段100によって加熱される; 好ましい実施態様において
は、熱制御手段は誘導加熱装置180である。供給坩堝30内の溶融材料は、均質性
を維持するためにこの技術分野において知られている適切な手段で混合されるこ
とがある。鋳造坩堝40は熱制御手段105により加熱され、典型的実施態様におい
ては、熱制御手段は同様に誘導加熱装置190である。同様に、鋳造坩堝40は、こ
の技術分野で知られている適切な手段で撹拌されることがある。

【００３０】 チャンバ20内の雰囲気は、汚染を防ぐために不活性ガスから成るか、又は真空
に排気されることがある。一旦供給坩堝が鋳造用材料を受け取ると、粘度を維持
するために誘導加熱装置180により熱が供給される。供給坩堝30内の材料は、均
質性を維持するために混合される。誘導加熱装置180の周波数を下げることによ
り、材料は電気力学的に混合されるであろう。典型的実施態様においては、誘導
加熱装置180及び190は、1000 Hz未満に低減され、優れた混合効果をもたらして
いる。撹拌のような他の混合操作が電気力学的混合を置き換えられるということ
に注意すべきである。

【００３１】 更に図2を参照して、急冷輪110は多数の可能性のある配置の一つとして示され
ている。急冷輪110はX、Y、及びZ-軸内で移動可能であり、本発明に多くの利点
を提供している。急冷輪110の位置をZ-軸に沿って調整することにより、流れの
長さが変わり、周囲条件への曝露時間が変わり、最終的に温度が変わる。それ故
、急冷輪110に接触する前の溶融材料温度の微細調節は、Z-軸に沿った急冷輪110
の位置の調節によって成される。本発明の装置10により生産されたリボンの形状
は、材料の流れの急冷輪110への入射角を変化させるように、X-軸に沿って急冷
輪110を動かすことにより変えられるであろう。

【００３２】 更に図3を参照して、急冷輪110は直角座標の変化の組み合わせによって位置決
めされ、次いでY-軸に沿って並進して、急冷輪110で蓄積した材料を剪断破壊す
ることにより開口部50上に蓄積した材料を除去する。剪断又は研削手段を含む蓄
積材料160を除去するための他の適切な手段、例えばダイヤモンド輪を、急冷輪1
10との接触を避けるために、蓄積した材料を開口部50又はノズル55から除去する
ように別途適合させることがある。更に、開口部50又はノズル55は、材料の蓄積
を低減するために加熱されることがある。

【００３３】 熱遮蔽220が供給坩堝40を出る溶融材料の流量を安定化させるために供給坩堝4
0の下方に配置されることもある。熱遮蔽220は過熱され、それにより材料温度は
材料が供給坩堝40を出るときのままに保たれる。鋳造するのに先立って溶融材料
を濾過するための手段90が用意される。再び図3を参照して、手段90は、スラグ
、酸化物又はその他不純物を除去するために溶融材料の高温濾過が可能な、セラ
ミックフィルターなどのフィルター素子230であろう。溶解時に経験する一般的
な出来事は、熱的繰り返しにより坩堝が破損し融体中の介在物になることである
。

【００３４】 好ましい実施態様において、溶融材料を濾過するための手段90は可動支持組立
体150内に配置された取外し可能なフィルター素子140を包含する。フィルター素
子140は、フィルター素子140の耐久性（バイアビリティ）を改善するために微細
フィルター部分と粗大フィルター部分から成ることがある。フィルター素子140
及び支持組立体150は、鋳造坩堝40と供給坩堝30の間に配置される。フィルター
素子140を取り替えなければならない時は、供給坩堝30が鋳造坩堝40に材料を供
給していない間に可動支持組立体150が循環される。可動支持組立体150を循環さ
せることによって、それぞれの汚染されたフィルター素子140は新しいフィルタ
ー素子140と取り替えられるであろう。気密封止155はチャンバ20を絶縁し、フィ
ルター素子140を交換する時に鋳造材料の汚染を防止する。

【００３５】 鋳造坩堝内の材料の温度は、誘導加熱装置で維持され、均質性を維持するため
に撹拌される。高さを測定するためのサイトグラス又は材料の質量を決定するた
めの天秤などの監視手段60が、鋳造坩堝40内の材料液面高さを求めるために用意
される。鋳造坩堝40からの材料の流量は、静水圧によって支配される。鋳造坩堝
40内の材料液面高さが、材料の鋳造坩堝40から吐出される速度を決定するであろ
う。材料液面高さは、一定流量の溶融材料の流れを与えるため、ある範囲内に維
持しなければならない。一旦材料の流れが鋳造坩堝40から回転している急冷輪11
0上に吐出されると、材料は急速に凝固して急冷輪110から突き出され、結果とし
て生ずる材料のリボンは材料収集器210に捕集される。

【００３６】 リボンの寸法と形状は、急冷輪110の回転速度及び直径を変えることにより変
更できる。急冷輪の速度を上げることにより薄いリボンが形成され、材料の滞留
時間が低下する。好ましい実施態様において、鋳造輪の表面は研磨されて、融体
の流れとの十分な機械的且つ熱的接触が与えられる。

【００３７】 多数の開口部50を用意することによって、工程処理量は増加する。開口部50は
、急冷輪110上における材料の流れの接触点から一定の距離に置かれる。結晶粒
度、凝固材料の均質性などの一様な材料特性を得るためには、流量、温度、材料
純度、及び均質性は同時に維持されなければならない。本発明は、現技術水準で
見出される融体回転鋳造の関心事に対する、経済的解決法を開示している。本発
明は、鋳造坩堝40内に圧力を追加するためのピストンなどの機械的装置を必要と
しないで、処理能力を改善した。亦、急冷輪110上での急速凝固のための、優れ
た均質性と純度を有する材料の連続的な流れが提供されている。

【００３８】 (実施例) この実施例においては、チャンバ20は気密封止されており、融体の酸化を防ぐ
ために真空中で操業され、それにより高純度を達成している。再充電可能な電気
化学的貯蔵電池用負電極材料の鋳塊が、装入管130によりチャンバ20内の溶解坩
堝120に供給されて、１５５０℃迄加熱された。溶解後、融体は均質性を増すた
めに電気力学的に混合された。

【００３９】 融解すると、流量制御手段260が流量制御弁250を開き、溶融材料を供給坩堝30
中へ放出する。熱制御手段100は材料が鋳造坩堝40中へ放出されるまで材料温度
を維持する。供給坩堝30内の溶融材料は電気力学的に混合される。誘導加熱装置
の周波数を１０００Hz周波数より低く下げることによって、一層効果的な混合が
達成される。

【００４０】 供給坩堝30内の溶融材料は、弁制御手段80を動作させて流量制御弁70を開くこ
とによって、鋳造坩堝40へ放出される。制御弁によって放出された材料は、冷却
するのを避けるために材料温度が安定化される熱遮蔽220を通過する。材料は次
いでフィルター素子140を通過し、鋳造坩堝40に入る。鋳造坩堝40内の材料温度
は、誘導加熱装置190により安定化される。鋳造坩堝40内の材料の液面高さが約
２００mmに上がった時、弁制御手段80が供給坩堝流量制御弁70を閉じる。

【００４１】 鋳造坩堝40内の材料液面高さは、チャンバ20内に配置されたサイトグラスによ
って求められて、２００mmの材料高さが維持されているかを確かめられる。本実
施例において、溶融材料の十本の流れは、それぞれの流れは十個の較正済み開口
部50の一つにより形成されるが、回転している急冷輪110上に吐出される。各開
口部50は、径が一定で急冷輪110から等距離に在り、長さと径が等しい融体の流
れを形成する。この実施例では、開口部は急冷輪110上の接触点から約１５０mm
のところに配置されている。

【００４２】 本実施例において、冷媒は急冷輪110内の通路を貫通して流れる。急冷輪110を
冷却することによって、一定の幅と厚さを有するリボンが形成される。この技術
によって製造されたリボンは、工程の生産性を増加させる一方で、特性の高い均
質性と一様な結晶粒度を呈する。

【００４３】 鋳造坩堝の温度は約1500℃に、溶融浴の液面高さは約200mmに調節される。鋳
造坩堝40の流量は約0.15から0.32 L/分(1から2.5 kg/分)の間である。十本の流
れは、本実施例では約150mm未満の等しい長さと、約1.0から2.5mmの間の直径を
有する。急冷輪110は約5から25 m/秒の間の線速度で回転する。

【００４４】 本発明の装置と方法は、糸、箔、リボン、及びそれらの変形物を生産するのに
利用できる。更に、金属材料及び合金が特に引用されたけれども、プラスチック
のような非金属材料を含む多様な材料が、此処に発表した教示内容を採用するこ
とにより形成されるであろうことは、当業者にとって明白になるはずである。

【００４５】 発明は好ましい実施態様及び手順との関連において説明してきたが、発明を説
明した実施態様及び手順に限定する意図はないことが理解されるべきである。反
対に、此処に添付した特許請求の範囲の精神及び範囲の内に包まれるであろう、
全ての代替物、修正物、及び等価物を包含することが意図されている。

【図面の簡単な説明】

【図1】 本発明の一実施例の、内部の稼動構成要素を明らかにするためにチャンバを貫
通して描いた横断面図である。

【図2】 急冷輪との関連において、鋳造坩堝の一実施例の一操作位置を示す横断面図で
ある。

【図3】 図2の切断線A-Aに沿って描いた鋳造坩堝と急冷輪の断面図である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 イルジェンコ、 エヴゲニー ウラジミロ ヴィッチ ロシア国 ウドムルト リパブリック 427600 グラゾフ ブディオニー ストリ ート ２ 15エイ (72)発明者 ロシツキー、 アナトリー フランツェヴ ィッチ ロシア国 ウドムルト リパブリック 427600 グラゾフ ブディオニー ストリ ート ２ 15エイ (72)発明者 リブニン、 ヴィクトール アルカディエ ヴィッチ ロシア国 ウドムルト リパブリック 427600 グラゾフ ブディオニー ストリ ート ２ 15エイ (72)発明者 ムジャスニコフ、 ヴィタリー ヴァシリ エヴィッチ ロシア国 117454 モスクワ 76−618ロ バチェフスキー （番地なし) (72)発明者 ロドチェンコフ、 ニコライ ヴァシリエ ヴィッチ ロシア国 ウドムルト リパブリック 427600 グラゾフ ペクチン ストリート 24 アパートメント 60 (72)発明者 ホディレフ、 ボリス アファナシエヴィ ッチ ロシア国 ウドムルト リパブリック 427600 グラゾフ トルストイ ストリー ト 38 アパートメント ９ (72)発明者 オヴシンスキー、 スタンフォード アー ル． アメリカ合衆国 48013 ミシガン州 ブ ルームフィールド ヒルズ スカーレル ロード 2700 (72)発明者 ヤング、 ローザ アメリカ合衆国 48098 ミシガン州 ト ロイ ブレントウッド 1490 (72)発明者 イム、 ジュン スー アメリカ合衆国 48098 ミシガン州 ト ロイ サマートン ドライブ 4816 Ｆターム(参考） 4E004 DB06 MB01 MB15 NB07 NC06

Claims (21)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項1】 以下を具備する材料の回転融体連続鋳造用装置。 (a) チャンバ; (b) 前記チャンバ内に配置された供給坩堝及び鋳造坩堝、前記供給坩堝は前記
   鋳造坩堝に溶融材料を供給するためのもので、かつ前記鋳造坩堝は溶融材料の少
   なくとも二つの流れを吐出して凝固させるためのものであり、各々の流れは前記
   鋳造坩堝内の開口部を通って吐出される; (c) 前記鋳造坩堝内の溶融材料の液面高さを決定する監視手段; (d) 前記鋳造坩堝内の溶融材料の液面高さをある範囲内に維持するために、前
   記供給坩堝から前記鋳造坩堝への溶融材料の流れを制御するための、選択的に起
   動される流量制御弁; (e) 前記監視手段によって検出された前記鋳造坩堝内の材料液面高さの関数と
   して、前記流量制御弁を作動させるための弁制御手段; (f) 鋳造に先立って溶融材料を濾過するための手段; (g) 前記鋳造坩堝内の材料の温度を制御するための温度制御手段; 及び (h) 前記開口部を通して吐出された材料の流れを凝固させるため前記チャンバ
   内に配置された急冷輪、前記開口部の各々は前記輪上の接触点から等しい距離に
   あり、それにより温度及び流量が一定な材料の等しい長さの流れが急速凝固して
   材料の均質なリボンを形成する。
2. 【請求項2】 前記供給坩堝へ溶融材料を供給するための溶解坩堝を更に備
   える、請求項1による材料の回転融体連続鋳造用装置。
3. 【請求項3】 前記溶解坩堝が前記チャンバ内に配置されている、請求項2に
   よる材料の回転融体連続鋳造用装置。
4. 【請求項4】 前記溶解坩堝へ材料を供給するための運搬手段を更に備えて
   いる、請求項3による材料の回転融体連続鋳造用装置。
5. 【請求項5】 前記濾過するための手段が取外し可能なフィルター素子であ
   る、請求項1による材料の回転融体連続鋳造用装置。
6. 【請求項6】 前記フィルター素子が可動支持組立体内に配置されている、
   請求項5による材料の回転融体連続鋳造用装置。
7. 【請求項7】 複数のフィルター素子が前記可動支持組立体内に配置されて
   いる、請求項6による材料の回転融体連続鋳造用装置。
8. 【請求項8】 蓄積した材料を前記開口部の外表面から除去するための手段
   を更に備えている、請求項1による材料の回転融体連続鋳造用装置。
9. 【請求項9】 前記材料を除去するための手段が前記急冷輪である、請求項8
   による材料の回転融体連続鋳造用装置。
10. 【請求項10】 以下の工程を具備する材料の回転融体連続鋳造方法。 (a) チャンバを用意すること; (b) チャンバ内に配置された材料供給坩堝及び鋳造坩堝を用意すること、材料
    供給坩堝は鋳造坩堝に供給される溶融材料を受け取るためのもので、鋳造坩堝は
    少なくとも二つの開口部をその内部に有するものである; (c) 鋳造坩堝内の溶融材料の液面高さを監視すること; (d) 流量制御弁を通して、供給坩堝から溶融材料を制御された状態で放出する
    こと; (e) 結晶化に先立って材料供給坩堝から放出された溶融材料を濾過すること; (f) 鋳造坩堝内の溶融材料液面高さを維持すること、それにより開口部を通る
    溶融材料の流量が鋳造坩堝内の溶融材料の静水圧によって制御され、従って一定
    の材料流量が達成される; (g) 鋳造坩堝内の溶融材料の温度を制御し一貫した温度で鋳造用材料を供給す
    ること; (h) 鋳造坩堝から溶融材料の少なくとも二つの流れを吐出すること、各流れは
    鋳造坩堝内の開口部の一つを通して吐出され、各開口部は急冷輪上の関連する接
    触点から等距離に在り、各流れは等しい長さと直径を有する; 及び (i) 急冷輪上に溶融材料の流れを吐出することによって溶融材料を急速に凝固
    させること、それにより一貫した温度、流量、及び直径を有する溶融材料の流れ
    は急冷され、均質な特性を有する材料が形成される。
11. 【請求項11】 供給坩堝へ溶融材料を供給するための溶解坩堝を用意する工
    程を更に含む、請求項10による方法。
12. 【請求項12】 溶解坩堝がチャンバ内に配置されている、請求項11による方
    法。
13. 【請求項13】 連続鋳造中に取外し可能なフィルター素子を通して溶融材料
    が濾過される、請求項10による方法。
14. 【請求項14】 フィルター素子が可動支持組立体内に配置されている、請求
    項13による方法。
15. 【請求項15】 複数のフィルター素子が可動支持組立体内に配置されている
    、請求項14による方法。
16. 【請求項16】 可動支持組立体が回転可能である、請求項14による方法。
17. 【請求項17】 鋳造坩堝内の各開口部がノズルに連絡されている、請求項10
    による方法。
18. 【請求項18】 鋳造坩堝内の開口部から蓄積した材料堆積物を除去する工程
    を更に含む、請求項10による方法。
19. 【請求項19】 蓄積した材料堆積物がせん断装置によって除去される、請求
    項18による方法。
20. 【請求項20】 溶解坩堝へ材料を供給するための運搬手段を用意する工程を
    更に含む、請求項12による方法。
21. 【請求項21】 供給坩堝内の溶融材料の温度を制御する工程を更に含む、請求
    項10による方法。