JPH01501295A - 溶融体から薄板テープ又はフォイルを鋳造する方法と装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 溶融体から薄板テープ又はフォイル を鋳造する方法と装置 この発明は、請求の範囲第１項及び第５項の前段に従う、金属ないしは金属酸化 物の溶融体からテープないしはフォイルを鋳造する方法とその鋳造装置に関する 。

産業上使用されている金属、ないし金属酸化物の板の大部分は、薄板又はフォイ ルの形状にして要求されている。従って、伝統的な鋳造・ローラ技術を避けて、 このような薄板ないしはフォイルを直接製造する方法と装置に関しては相当な制 約がある。初期の努力は、この方向に指向されていたように、薄い金属ないしは 金属酸化物のテープ又はフォイルが溶融体から直接製造されている。この場合、 一方では伝統的な方法に比べて大幅なエネルギの節約が達成され、他方では製品 の特性を一定にできる。これ等のことは、従来の鋳造方法では行えないものであ る。アモルファス、ナノ／マイクロ結晶構造、あるいは両者の混在する、例えば ある領域ではアモルファスで、他の領域では結晶構造を有する板材あるいはフォ イルは、もっばら新しく開発された方法又は装置によって製造される。

例えば、金属溶融体を可動する冷却体上に直接鋳造する方法又は装置は公知であ って、その場合、通常、冷却ドラム又は可動冷却ベルトが使用されている。金属 溶融体は、ここでは、ノズル状の噴出部材を経由して冷却ドラム又は冷却ベルト に導入される。

その場合、鋳造プロセスに対して最も重要な製造パラメータは、鋳造ノズルに対 する冷却体の表面の運動速度、ベルトから冷却体への熱伝導であって、他のパラ メータとしてノズルの形状がある。

ノズルと冷却体の表面間のギャップ間隔の外に、鋳造方向に向う噴出スリットの 幅も鋳造プロセスに重大な影響を及ぼす。噴出スリットの形状も、従来の開発で 重要な意味を持っていた。それに応じて、鋳造方法の改良に対する努力は、ノズ ル開口部の形状と寸法、及びノズル開口部と冷却体表面間の間隔にも向けられい た。この場合、全てこれまで公知の提唱に共通することは、金属溶融体がその重 力によって鋳造容器からノズルと噴出スリットに流出してしまう点にある。この 重力によって派生する溶融体の流出は、新しいベルト鋳造技術にあっては制御で きる加圧系によって最も精度よく抑制できる。ノズルの開口部及びこのノズル開 口部と冷却体表面の間の領域を設計すると、上記の理由により確実な鋳造が保証 され、噴出スリットの溶融体を本来の鋳造過程の前に制御できない流出又は固着 させることを狙止するため、相当な制約があることに注意する必要がある。

西独特許第３４１１４６６号公報から、例えば薄い金属テープを製造する方法は 公知である。この方法では、ノズルから噴出する溶融体の流れの向きと鋳造表面 間の噴出角度が２０から８０度の間にある。厚いテープを製造するには、西独特 許第３４４２００９号公報によると、多数のノズルスリットを鋳造方向に連続し て並べたノズル構造を提唱している。これにより、ノズルスリット相互の間隔を 適切に合わせ、ノズルの幅を適切に選定すると、溶融体をｍ続的に多重塗布して 厚いテープができる。

この発明の課題は、改良された品質の鋳造製品をもたらし、簡素で廉価な溶融体 案内装置に繋がる、金属又は金属酸化物の溶融体からテープ又はフォイルを鋳造 する方法と装置を提供することにある。更に、この溶融体案内装置はより多様な 鋳造形状の製作、特に製造できるテープ幅を多重複製できる必要がある。

上記の課題は、この発明により請求の範囲第１項及び第５項の特徴部分を加算し た構成によって解決されている。

この発明による横の金属供給部にもかかわらず、著し表面品位で、非常に均一な 厚さの鋳造製品が端部領域でも作製される。ノズルの比較的簡単で頑丈な構造の 制約下であっても、鋳造プロセスが非常に正確で信頼性をもって制御できる。そ れ故、鋳造時に最適な条件が得られ、同時に長期間の鋳造を保証できる。この新 しい方法ないしは新しいノズル装置を用いて、厚いテープのみが製造できない。

ノズル管及び鋳造スリットを長くすることによって、金属の供給系に変更をいな くても、従来の技術に比べて種々の幅を有するテープを作製できる。ノズル自体 は、簡単な構造で、鋳造スリットの寸法は従来の技術に比べて自由に構成できる 。

溶融体は、その重力で鋳造ノズルに導入される。

その場合、液面制御部を介して中間槽で静圧を一定に維持できる。中間槽の貫流 制御装置によって、鋳造の初めが決定できる。一つの実施例によれば、溶融体を ガス圧によってノズルの下方の鋳造容器又は中間槽にある槽鏡の液面からこのノ ズルに向けて押圧すると、特に有利である。この解決法では、噴出スリットが鋳 造前まで無接触に維持しである。

鋳造ノズルに向かう溶融体の流出速度は、特に製造するテープの断面積に関連し ている。厚さが０．３１１ＩＩＩ＋以下のテープに対して、噴出スリットの領域 前の円管状ノズル本体での溶融体の流出速度は、最大２Ｉｌ／ｓｅｃ、主として 最大０．８　ｍ／ｓｅｃに設定しておくことが推奨される。

円管状の鋳造ノズルの断面は、卵形、長方形、多角形等にできる。この円管状の 鋳造ノズルが円形モあると、作製に有利で、流通抵抗を少なくすることが保証で きる。

鋳造ノズルの噴出スリットの幅の外に、鋳造ノズルの表面を形成する場合、溶融 体が曲がったり滞留する個所が大切である。別な実施例によれば、円形のノズル 断面の場合、噴出スリットの領域で円管外被面を平らにすることを推奨している 。

溶融体を鋳造ノズルに向けて一方から供給するには、基本的に種々の方法がある 。特に有利な実施例では、鋳造ノズルとしてＬ字形の円管本体が示しである。こ の円管本体は、足部を溶融槽に浸し、鋳造系の一部である溶融体容器から分離し ている。

Ｌ字形の円管本体の代わりに、Ｕ字形の円管本体も考えられる。この円管本体に は、中間傾斜足部に噴出スリットがあり、その両方の足部をそれぞれ溶融体容器 の中に浸している。

種々の理由から、冷却体の上に金属を噴出スリットに沿って、種々のスリット幅 から流出させることを不規則に構成することが望ましい。スリットの幅は、例え ば流れの方向に向けて狭めててもよい。ここでは、特に所定のアモルファス及び ／又は結晶性の構造、表面構造、目標テープ幅等を保有するテープの製造が考え られる。前記の構造、幅等は、それぞれこのテープの幅にわたって一様又は異な っていても良い。

噴出スリットを経由して冷却体上に溶融体を乱れのなく流出させることは、製造 しようとするテープの品質に対して重要である。特に、厚さが０．０１〜０．３ １の程度になるテープの場合、しかも特にテープ幅が８０　ａｈａ以上の場合、 品質の問題が生じる。

他の実施例によれば、噴出スリットの幅が鋳造するテープの目標幅の２０〜５０ 倍、主として２０〜３０倍にすることが提唱されている。この場合、鋳造ノズル と可動冷却体の間の隙間間隔は、０．０５　〜０゜５ＩｌｌＩ１１、主として０ ．１１Ｉｌｒａ〜０．２１ａｌ１１にしたほうが良い。

鋳造を始める場合、鋳造パラメータのバランスが早く調節できるなら、一様なテ ープ品質を実現することができる。実施例の変形では、円管状鋳造ノズルの長さ の一部にわたってのみ噴出スリットが設置してあり、供給側に対向する円管が、 空気孔のある蓋部分を保有していることを推奨している。

例えば、重力、ガス圧又は他の制御装置によるように、金属を鋳造ノズルに導（ 様式に応じて、鋳造ノズルが少なくとも部分的に湾曲している形状の冷却体に沿 う位置、又は溶融体と冷却体の間の第一接触位置で水平に対する冷却体の本体表 面の角度をノズルから噴出した後選択できる。溶融体をノズルに対して案内する 様式の外に、テープの厚さ、溶融体の成分のような他の鋳造パラメータ、及びそ の成分から得られる粘性、表面張力等のような物理特性が冷却体表面の角度に対 して鋳造ノズルの位置を決めるために基準となる。同じ様に、噴出スリットの排 出方向とテープの引っ張り方向との間で溶融体の屈折角が調節できる。この屈折 角は、例えば３０と１２０度の間、主として６０と１００の間にある。冷却体の 本体表面の角度に対する鋳造ノズルの位置も、溶融体の屈折角も鋳造パラメータ と製造する製品に最適に適合させることができる。

以下に、この発明を好適実施例に基づき図面の助けでより詳しく説明する。

第１図、一部を断面図にした、鋳造容器から分離したノズルを有する鋳造装置の 側面 図。

第２図、一方の側から鋳造ドラムに向けたノズル間隔を有する第二実施例の垂直 端面 図。

第３図、第２図の一部で線分■−■の断面図にした平面図。

第４＋５図、鋳造ノズルの平面図。

第６Ａ ＋６Ｂ図、この発明によるものと従来の製造法で作製したフォイルに対する厚さ 測定の グラフ。

第７＋８図、種々の冷却体に噴出する時、溶融体の屈折を示す模式図。

第１図には、金属又は金属酸化物製のテープないしフォイル用の鋳造装置が模式 的に示しである。可動冷却体６としては、回転するドラムが使用されている。鋳 造ノズル３は、冷却体６の鋳造表面から所定の間隔Ａに離して配設しである。鋳 造ノズｌし３は、鋳造噴出部８によって貯蔵槽から供給される中間容器とも呼ば れる鋳造槽１から横方向の溶融体流出を自由し処理する。更に、鋳造ノズル３は 噴出スリット４を装備している。このスリットは、その伸長部りを鋳造ノズル３ に対して軸方向に、しかも冷却体６の表面の運動方向２１に対してほぼ垂直に配 設しである。この噴出スリットの長さしは、鋳造しようとするテープ幅に一致し ている。噴出スリット４での溶融体の噴出方向とテープの引っ張り方向とも呼ば れる運動方向２１０間には、隙間間隔Ａで溶融体の屈折が、第７図及び第８図で 詳しく説明するよにして行われる。

鋳造ノズルは、この例では大体丸い円管状の横断面を有する。溶融体の一方の横 供給部は、カップリング１０を介して鋳造ノズル３に連結している。

第２図及び第３図では、同じ部分に同じ引用記号が付けである。外部円管被服面 ２１は、隙間間隔Ａを冷却体６の運動方向２１に延ばすため、噴出スリット４の 領域で平らにしである。鋳造ノズル３としては、この実施例では直角のＬ字形円 管体が使用されている。第２図の断面図の前にあり、点線で示した垂直円管部分 ２３は平面２４で圧力気密にした鋳造容器に溶融体槽中に漬かっている。溶融体 槽の圧力によって、溶融体を鋳造容器から鋳造ノズル３に押圧できる。

噴出スリット４０幅２６は、選定した鋳造パラメータ及び鋳造製品に応じて、鋳 造するテープ２８の目標厚さ２７の２０倍と５０倍、主に２０〜３０倍になる。

鋳造ノズル３の面２２と可動冷却体６との間にある隙間間隔Ａは、０．０５　ｍ ｍと０．５　ｍｍの間、主に薄いテープに対して０．１ｍ＋ｓと０．２　ａ＋ｓ ＋の間になる。

第３図で最も良（分かるように、噴出スリット４は円管遮断蓋３１の前の長さ３ ０で終えている。従うて、噴出スリット４の長さ伸長部は円管状の鋳造ノズル３ の長さの断片である。供給側に対向して設置しである遮断蓋３１は、鋳造時に空 気を制御して吐き出す排気孔を装備している。

第４図及び第５図には、鋳造ノズル４０と５０の実施例が示しである。この場合 、鋳造ノズル４０は溶融体を排出する向きに向けて狭ばまっている。鋳造ノズル ５０では、噴出スリット５２０幅を溶融体の排出方向に向けて狭めである。

方法の特徴を第２図及び第３図に基づいて以下に説明する。鋳造ノズル３の下に ある平面２４の槽鏡上の圧力Ｐによって、溶融体３３は矢印３４が示すように、 垂直円管２３を経由して鋳造ノズル３に押し込まれる。この場合、この溶融体３ ３は噴出スリット４に向けて噴出する直前まで、円管状の鋳造ノズル３に大体平 行に（矢印３５）、言い換えれば、噴出スリット４で噴出方向に垂直に（矢印３ ６）案内される。案内方向３５は、同時にテープの引っ張り方向３７に垂直でも ある。噴出スリットの流入領域及びこの噴出スリット４自体では、溶融体の屈折 が矢印３８に従って金属案内方向３５から噴出方向３６に向けて行われる。鋳造 ノズル３と冷却体６の表面間の隙間間隔Ａでは、噴出スリット４から噴出した？ 容融体３３が噴出スリット４の噴出方向３６からテープ引っ張り方向３７に曲が る。テープの固化は、はぼ隙間間隔Ａの中でテープ側から可動冷却体６の上に熱 を渡して行われる。

鋳造作業の間噴出スリット４の一平面３９で溶融体上に及ぼす計算上の静的な圧 力は、０．１〜０．２バールに設定される９円管状の鋳造ノズル３では、この場 合、噴出スリット４の領域の前で溶融体の流出速度が２ｍ／ｓｅｃ、主に０．８ 　ｍ１ｓｅｃに制限される必要がある。

第７図及び第８図には、噴出スリットの領域で冷却体表面の角度が異なる二つの 例が模式的に示しである。引用数字７０及び８０を用いて、テープ又はドラム状 の冷却体の平面又は湾曲部分が示しである。

鋳造ノズルの噴出スリットからの噴出方向７１は、鋭角７３、例えば６０〜８９ °の間の角度はど屈折してテープの引っ張り方向７２になる。噴出スリットの後 の第一冷却区間は、この例では水平になっている。第８図では、溶融体が鋳造ノ ズルからの噴出方向８１から湾曲状テープ引っ張り方向８２に向けて直角８３は と曲がる。噴出スリットを出てからの第一冷却区間は、この例の場合、上に上が り湾曲している。必要であれば、この第一冷却区間を冷却体表面の角度を下げた 角度にも配設できる。

鋳造製品としては、大幅に調節ができ１、極めて一様な厚さのテープ又はフォイ ルができ上がる。製造されたテープ又はフォイルの厚さの均一さは、測定によっ て実証するこができる。第６Ａ図には、この発明で作製した一つの製品に対して 長さ間隔りにわたって材料厚の測定曲線の経過が示しである。第６Ｂ図には、従 来の方法で製造した比較製品に対する対応する経過が示しである。この発明によ る方法では、内径１５１．噴出スリットの４１１．５　ｍｍを有する円管ノズル が使用された。比較した方法の場合には、噴出スリットの幅がただ０．４　ｍｍ にしである。

鋳造速度は両方の方法で２５　ｍｍ１ｓｅｃである。噴出スリットの領域の前の 円管ノズルでの溶融体速度は、溶融体の厚さが６．７　ｋｇ／ｄａｄ’の場合、 ０．４２４　ｍ／ｓと算出された。テープの幅がただ３０１ｆｆｌであっても、 第６Ａ図のこの発明による方法によるテープが、第６ｂ図の公知の方法によるテ ープよりも大幅に一様な厚さを有するとを明確に認めるとかできる。

鋳造ノズルは、通常、５ｉｎ２、石英製品等のような高品位不燃性材料で作製さ れている。テープ幅が広い場合、望ましい製作コストを達成するため、円管状鋳 造ノズルの断面積と壁厚を小さく維持することは特に興味がある。ノズル円管の 内側断面積が、例えば１８０〜２５０ｍｍ”の場合、例えば１００　ｍｍ幅のテ ープを製作できる。これ等のことから、比率テープ＋ｔ＝　ｍｍ１００　ｍｍ 内側貫通断面積ｍｍ２１５０　２５０　ｍｍｔが算出される。実際の目安値とし ては、ノズル円管の内側断面積をｍａｎｔで選ぶためには、ｍ１１１のテープ幅 １〜３倍の値を使用することができる。

国際調査報告 □１□ｍ　ｐＣ〒／ＣＭ　８７１００１２６国際調査報告　ＣＨ＝７ｃｏｘｚｓ

Claims (17)

【特許請求の範囲】
1. １．溶融体（３３）を鋳造ノズル（３）の噴出スリット（４）から可動する冷却 体（６）の表面上に付着させ、溶融体（３３）を鋳造ノズル（３）と冷却体（６ ）の表面の間の隙間間隔（Ａ）で噴出スリット（４）の噴出方向（３６）からテ ープ引っ張り方向（３７）に屈折させ、その場合、実質上可動する冷却体（６） の冷却によって固化させる金属ないしは金属酸化物の溶融体からテープ及びフォ イルを鋳造する方法において、鋳造ノズル（３）の溶融体（３３）を噴出スリッ ト（４）で噴出させる直前まで噴出スリット（４）の噴出方向（３６）に対しほ ぼ垂直で、テープ引っ張り方向（３７）に対して垂直に案内し、噴出スリット（ ４）の領域及び鋳造ノズル（３）の内部で溶融体から金属流入方向（３５）から 流出方向（３６）に屈折する部分があることを特徴とする方法。
2. ２．鋳造作業の間、溶融体（３３）の上にはキ、噴出スリット（３９）の平面で 計算して静圧０．１〜０．５バールとなる圧力が印加されていることを特徴とす る請求の範囲第１項記載の方法。
3. ３．溶融体（３３）は、噴出スリット（４）の槽鏡の液面高さ（２４）のガス圧 力（Ｐ）によって鋳造ノズル（３）に向けて押圧されることを特徴とする請求の 範囲第１項又は第２項記載の方法。
4. ４．全方向が遮断された円管状の鋳造ノズル（３）中の溶融体（３３）の流通速 度は、噴出スリット（４）の領域前で最大２ｍ／ｓｅｃ、主として最大０．８ｍ ／ｓｅｃに調節してあることを特徴とする請求の範囲第１〜３項のいずれか１項 に記載の方法。
5. ５．鋳造ノズル（３）は、溶融体用の貯槽（１）からの流入を自由に処理し、し かも噴出スリット（４）を有し、この噴出スリットはその長さ区間（Ｌ）で冷却 体の移動方向にほぼ垂直に配設してあり、噴出スリット（４）の噴出方向（３６ ）とテープ引っ張り方向（３７）の間に溶融体の屈折個所を有し、一個の冷却体 と鋳造表面から所定の間隔（Ａ）にして配設してある一個の鋳造ノズル（３）を 装備する金属ないしは金属酸化物の溶融体からテープ又はフォイルを鋳造する装 置において、ほぼ円管状の鋳造ノズル（３）は一個の供給部を有し、円管外被に 鋳造するテープ幅に相当する軸方向の噴出スリット（４）を有することを特徴と する装置。
6. ６．円管状の鋳造ノズル（３）は、円形の断面を有することを特徴とする請求の 範囲第５項記載の装置。
7. ７．外部の円管外被表面（２２）は、噴出スリット（４）の領域で平らにしてあ ることを特徴とする請求の範囲第５項又は第６項記載の装置。
8. ８．鋳造ノズル（３）は、一個のＬ字形の円管本体から構成されていることを特 徴とする請求の範囲第５〜７項のいずれか１項に記載の装置。
9. ９．噴出スリット（５２）の幅は、溶融体の流通方向に向けて狭めてあることを 特徴とする請求の範囲第５〜８項のいずれか１項に記載の装置。
10. １０．円管状鋳造ノズル（４０）は、溶融体の流通方向に向けて狭めてあること を特徴とする請求の範囲第５〜８項のいずれか１項に記載の装置。
11. １１．噴出スリット（４）の幅（２６）は、目標とする鋳造テープ（２８）の厚 さの２０〜５０倍、主として２０〜３０倍であることを特徴とする請求の範囲第 ５〜１０項のいずれか１項に記載の装置。
12. １２．鋳造ノズル（３）の円管外被表面（２２）と可動冷却体（６）間の隙間間 隔（Ａ）は、０．０５〜０．５ｍｍ、主として０．１〜０．２ｍｍであることを 特徴とする請求の範囲第５〜１１項のいずれか１項に記載の装置。
13. １３．円管状の鋳造ノズル（３）は、溶融槽（１）から分離していることを特徴 とする請求の範囲第５〜１２項のいずれか１項に記載の装置。
14. １４．噴出スリット（４）は、円管状の鋳造ノズル（３）の全長の一部であり、 供給側に対向して鋳造ノズル（３）は空気孔（１１）を有する蓋部分（３１）を 装備していることを特徴とする請求の範囲第５〜１３項のいずれか１項に記載の 装置。
15. １５．冷却体（６）に対する鋳造ノズル（３）の位置は、噴出スリット（４）の 後にある第一冷却区間がほぼ水平になるように設置されていることを特徴とする 請求の範囲第５〜１４項のいずれか１項に記載の装置。
16. １６．冷却体（６）に対する鋳造ノズル（３）の位置は、噴出スリット（４）の 後にある第一冷却区間が立ち上がるように設置されていることを特徴とする請求 の範囲第５〜１４項のいずれか１項に記載の装置。
17. １７．溶融体が噴出スリットの噴出方向（７１，８１）とテープ引っ張り方向（ ７２，８２）の間で屈折する角度は、３０度と１２０度の間、主として６０度と １００度の間にあることを特徴とする請求の範囲第５〜１６項のいずれか１項に 記載の装置。