JPH1085910A - 金属溶湯急冷装置 - Google Patents

金属溶湯急冷装置

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JPH1085910A
JPH1085910A JP24346096A JP24346096A JPH1085910A JP H1085910 A JPH1085910 A JP H1085910A JP 24346096 A JP24346096 A JP 24346096A JP 24346096 A JP24346096 A JP 24346096A JP H1085910 A JPH1085910 A JP H1085910A
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JP
Japan
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pouring
cooling roll
molten metal
roll
cooling
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JP24346096A
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English (en)
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Yukinao Miyaji
志直 宮地
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Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【課題】冷却ロールに対する熱的負荷を平準化して軽減
し、所望の急冷効果が得られ、品質が優れた急冷金属を
高い製造歩留りで量産することが可能な金属溶湯急冷装
置を提供する。 【解決手段】回転する冷却ロール5cの外周走行面に金
属溶湯3を射出する注湯孔9を穿設した注湯ノズル4
を、前記冷却ロール5cに対向するように配置する一
方、前記注湯ノズル4を冷却ロール5cの幅方向に往復
動させる駆動機構11を設けたことを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は金属溶湯急冷装置に
係り、特に冷却ロールに対する熱的負荷を軽減でき、所
望の急冷効果が得られ、品質が優れた急冷金属を量産す
ることが可能な金属溶湯急冷装置に関する。
【0002】
【従来の技術】液体金属(金属溶湯)を、従来の鋳造法
と比較して大きな冷却速度で急冷凝固させる溶湯急冷法
が、新素材の開発や金属製品の品質改良に広く利用され
ている。すなわち金属溶湯を急冷凝固することにより、
結晶粒の微細化を図ったり、偏析を除去したり、溶質の
固溶限度を拡大したり、準安定結晶相を形成したり、非
晶質材料を形成したりして新しい機能を有する金属材料
や特性をさらに改善した金属材料を開発する試みが広く
実施されている。
【0003】金属溶湯を急冷凝固せしめ、フレーク状ま
たは薄帯状の急冷金属を製造する金属溶湯急冷装置とし
ては、例えば図4に示す単ロール法による金属溶湯急冷
装置や図5に示す双ロール法による金属溶湯急冷装置が
従来から広く利用されている。
【0004】図4は、単ロール法による金属溶湯急冷装
置を示す。この急冷装置は、銅、ニッケル等の熱伝導性
に優れる直径400mm程度の冷却ロール5と、取鍋2
からタンディッシュ8を経由して供給された金属溶湯3
を貯留した後に前記冷却ロール5の走行面に噴射する注
湯ノズル4とを備えた構成となっている。注湯ノズル4
の底部には金属溶湯3を噴射するための注湯孔9が、冷
却ロール5の幅方向に沿って複数個間隔をおいて穿設さ
れている。また注湯ノズル4の外周部には、金属溶湯を
所定の温度に保持するための加熱ヒータ10が配設され
ている。前記冷却ロール5等は不活性ガス雰囲気に調整
された冷却チャンバー1内に収納されている。また、前
記冷却ロール5の回転数は、冷却ロール5の濡れ性と冷
却速度および金属溶湯3の噴射量に依存するが、概ね3
00〜5000rpmに設定される。
【0005】上述した図4に示す急冷装置において、取
鍋2から供給された金属溶湯3を注湯ノズル4より冷却
ロール5の走行面へ噴射すると、金属溶湯は冷却ロール
5に接する面より固化し、結晶成長が始まり、冷却ロー
ル5より離脱するまでに完全に固化が終了する。その
後、冷却チャンバー1内を飛翔する間に更に冷却が進
み、偏析が少なく結晶成長方向が揃ったフレーク状また
は薄帯状の急冷金属6が製造される。
【0006】図5は、双ロール法による金属溶湯急冷装
置を示す。この急冷装置は、冷却チャンバー1内に各走
行面が対向するように配置された1対以上の冷却ロール
5a,5bと、原料金属を溶解し金属溶湯3を調製する
溶解炉7と、この溶解炉7からの金属溶湯3をタンディ
ッシュ8を経て前記冷却ロール5a,5bの間に噴射す
る注湯ノズル4を備えた構成になっている。
【0007】前記冷却ロール5a,5bは、銅、鉄等の
熱伝導性に優れた材質で形成された直径300mm程度
のものである。前記冷却ロール5a,5bは0.01〜
0.5mm程度の微少な間隙dを維持しながら300〜
2000rpm程度の回転数で高速回転する。なお、特
に薄い急冷金属を製造する場合は、上記間隙dはゼロに
設定される。また冷却ロールとしては図5に示すように
走行面が平行になっているものの他、走行面の断面形状
をU字型やV字型とした、いわゆる型ロールを採用する
こともできる。また、冷却ロール5a,5bの間隙dを
過大にすると、冷却方向が揃わず、その結果結晶成長方
向が揃わない急冷金属が製造されるため、0.2mm以
下に設定することが好ましい。
【0008】上述した図5に示す急冷装置において、注
湯ノズル4から金属溶湯3を冷却ロール5a,5bの間
隙方向へ噴射すると、金属溶湯が両側の冷却ロール5
a,5bに接する側より固化、結晶成長が始まり、冷却
ロール5a,5bより離脱するまでに完全に固化が終了
する。その後、冷却チャンバー1内を飛翔する間に更に
冷却が進み、偏析が少なく結晶成長方向が揃ったフレー
ク状または薄帯状の急冷金属6が製造される。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の金属溶湯急冷装置においては、冷却ロールと注湯ノ
ズルの注湯孔との相対位置が固定された状態であるた
め、冷却ロールの表面は注湯開始から注湯終了まで金属
溶湯により同一部位が繰り返して大きな熱的負荷を受け
る。そして、この繰り返して作用する熱的負荷により、
冷却ロール表面部の構成材の金属組織が変化し、機械的
強度や熱伝導率が劣化するおそれがある。特に注湯量が
多くなり、冷却ロールに対する熱負荷の作用時間が長く
なる程、上記冷却ロールの構成材の劣化が進行し易くな
り、注湯開始時の急冷条件から大きく変化し、所望する
急冷効果が得られないという問題点があった。
【0010】上記問題点を回避するため、1回当りの注
湯量を少量に限定する対策もとられているが、連続操作
が困難で回分操作となるため量産性が低下し、急冷金属
の製造コストが上昇してしまう欠点もあった。また経時
的に冷却条件が変化してしまうため、特性および品質が
安定した急冷金属を得ることが困難になる問題点もあっ
た。さらに冷却条件が変化するため、製品として得られ
る急冷金属の表面性状が悪化し易く、製造歩留りが低下
し易い難点もあった。
【0011】本発明は上記課題を解決するためになされ
たものであり、特に冷却ロールに対する熱的負荷を平準
化して軽減し、所望の急冷効果が得られ、品質が優れた
急冷金属を高い製造歩留りで量産することが可能な金属
溶湯急冷装置を提供することを目的とする。
【0012】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本願第1の発明に係る金属溶湯急冷装置は、回転す
る冷却ロールの外周走行面に金属溶湯を射出する注湯孔
を穿設した注湯ノズルを、前記冷却ロールに対向するよ
うに配置する一方、前記注湯ノズルを冷却ロールの幅方
向に往復動させる駆動機構を設けたことを特徴とする。
【0013】また本願第2の発明に係る金属溶湯急冷装
置は、回転する冷却ロールの外周走行面に金属溶湯を射
出する注湯孔であり、かつ冷却ロールの幅方向に間隔を
おいて穿設された複数の注湯孔を備える注湯ノズルを前
記冷却ロールに対向するように配置する一方、上記複数
の注湯孔の開口部に摺接しながら冷却ロールの幅方向に
往復動することにより、上記複数の注湯孔を順次開閉す
る摺動板を配置したことを特徴とする。
【0014】ここで上記冷却ロールを構成する材料は、
特に限定されないが、熱伝導率が高い銅合金やニッケル
合金で構成することが好ましい。また冷却ロール内部に
は水などの冷却媒体が還流するように構成される。
【0015】上記構成の金属溶湯急冷装置によれば、冷
却ロールに対する金属溶湯の注湯位置が、駆動機構や摺
動板によって経時的に冷却ロールの幅方向に変化するた
め、金属溶湯の熱的負荷が冷却ロールの全体に分散し平
準化される。したがって、金属溶湯の熱的負荷が軽減さ
れ、熱的負荷による冷却ロールの組織の変化が効果的に
防止でき、注湯開始から終了まで安定した急冷効果を得
ることが可能となる。
【0016】また冷却条件が変化しないために、急冷金
属の表面性状が悪化することがなく、特性のばらつきが
少ない高品質の急冷金属を高い歩留りで量産することが
可能になる。
【0017】さらに金属溶湯の熱的負荷を冷却ロール全
体に分散できるため、1回の急冷処理における注湯量を
大幅に増加させることが可能になり、急冷金属の量産性
を高めることも可能になる。
【0018】
【発明の実施の形態】次に本発明の実施形態について添
付図面を参照してより具体的に説明する。図1は本発明
に係る金属溶湯急冷装置を単ロール法による急冷装置に
適用した一実施例を示す断面図である。なお図4に示す
従来例と同一構成要素には同一符号を付している。
【0019】すなわち本実施例に係る金属溶湯急冷装置
は、回転する冷却ロール5cの外周走行面に金属溶湯3
を射出する注湯孔9を穿設した注湯ノズル4を、前記冷
却ロール5cに対向するように配置する一方、前記注湯
ノズル4を冷却ロール5cの幅方向に往復動させる駆動
機構11を設けて構成される。
【0020】また上記駆動機構11は、注湯ノズル4お
よびタンディッシュ8を保持する移動架台12と、この
移動架台12を往復動自在に支持する車輪13と、この
車輪13を保持し移動架台12を所定方向に移動自在に
支持するガイドレール14と、上記移動架台12の端部
に接続された送りねじ桿15を介して移動架台12を冷
却ロール15cの幅方向に往復動させる駆動装置16と
から構成される。また冷却ロール5cとしては、従来の
冷却ロールと比較して、注湯ノズル4の往復動のストロ
ークより大きな幅を有する冷却ロールが採用される。上
記各構成要素は冷却チャンバー1内に収容されている。
【0021】上記金属溶湯急冷装置において、取鍋2ま
たは溶解炉からタンディッシュ8に供給された金属溶湯
3は、注湯ノズル4の注湯孔9を通り、回転する冷却ロ
ール5cの外周走行面に噴射される。噴射された金属溶
湯3は、冷却水によって冷却された冷却ロール5cの表
面において、102 〜107 ℃/秒程度の冷却速度で急
冷され凝固する。凝固した金属はさらに冷却ロール5c
から離脱して冷却チャンバー1内を飛翔する間に、さら
に冷却され、フレーク状または薄帯状の急冷金属6とし
て回収される。
【0022】上記急冷操作において、注湯開始直後から
駆動装置16が始動して移動架台12を冷却ロール5c
の幅方向に往復動させる。したがって、冷却ロール5c
の幅方向に沿って金属溶湯3の注湯位置が経時的に変化
し、金属溶湯3の熱的負荷が冷却ロール5cの全体に亘
って分散される。その結果、注湯開始から終了に至るま
での間に、冷却ロール5cの1か所に熱的負荷が集中す
ることがなく、冷却ロール5c全体に熱的負荷が分散さ
れ、熱的負荷の平準化が達成される。
【0023】本実施例に係る金属溶湯急冷装置によれ
ば、冷却ロール5cに対する金属溶湯3の注湯位置が、
駆動機構11によって経時的に冷却ロール5cの幅方向
に変化するため、金属溶湯3の熱的負荷が冷却ロール5
cの全体に分散し平準化される。したがって、金属溶湯
3の熱的負荷が軽減され、熱的負荷による冷却ロール5
cの組織の変化が効果的に防止でき、注湯開始から終了
まで安定した急冷効果を得ることが可能となる。
【0024】また冷却条件が変化しないために、急冷金
属6の表面性状が悪化することがなく、特性のばらつき
が少ない高品質の急冷金属6を高い歩留りで量産するこ
とが可能になる。
【0025】さらに金属溶湯3の熱的負荷を冷却ロール
5c全体に分散できるため、1回の急冷処理における注
湯量を大幅に増加させることが可能になり、急冷金属6
の量産性を高めることも可能になる。
【0026】次に本発明の他の実施例について図2およ
び図3を参照して説明する。すなわち、図2に示す金属
溶湯急冷装置は、回転する冷却ロール5dの外周走行面
に金属溶湯3を射出する注湯孔9aであり、かつ冷却ロ
ール5dの幅方向に間隔をおいて穿設された複数の注湯
孔9aを備える注湯ノズル4aを前記冷却ロール5dに
対向するように配置する一方、上記複数の注湯孔9aの
開口部に摺接しながら冷却ロール5dの幅方向に往復動
することにより、上記複数の注湯孔9aを順次開閉する
摺動板17を配置して構成される。
【0027】また上記注湯孔9aは、図3に示すよう
に、冷却ロール5dの幅方向に所定間隔をおいて1列に
穿設してもよいが、2列以上複数列に穿設してもよい。
また、注湯孔9aを冷却ロール5dの幅方向に連続する
スリットとして形成してもよい。
【0028】上記摺動板17には、一部の注湯孔9aと
連通する連通孔18が設けられており、この連通孔18
と連通する注湯孔9aのみから金属溶湯3が射出される
ように構成されている。摺動板17の端部は、駆動装置
16aによって往復動する送りねじ桿15aの端部に接
続されている。
【0029】上記金属溶湯急冷装置において、取鍋2ま
たは溶解炉からタンディッシュ8に供給された金属溶湯
3は、摺動板17の連通孔18と連通した注湯孔9aの
みから噴射され、他の注湯孔9aからは射出されない。
注湯開始直後から駆動装置16aが始動して摺動板17
を冷却ロール5dの幅方向に往復動させる。
【0030】したがって、注湯ノズル4aの底部に1列
に穿設した複数の注湯孔9aが摺動板17によって順次
開閉されることによって、金属溶湯3の注湯位置が経時
的に変化し、金属溶湯3の熱的負荷が冷却ロール5dの
全体に亘って分散される。その結果、注湯開始から終了
に至るまでの間に、冷却ロール5dの1か所に熱的負荷
が集中することがなく、熱的負荷の平準化が達成され、
前記実施例装置と同様な作用効果を得ることができる。
【0031】
【発明の効果】以上説明の通り、本発明に係る金属溶湯
急冷装置によれば、冷却ロールに対する金属溶湯の注湯
位置が、駆動機構や摺動板によって経時的に冷却ロール
の幅方向に変化するため、金属溶湯の熱的負荷が冷却ロ
ールの全体に分散し平準化される。したがって、金属溶
湯の熱的負荷が軽減され、熱的負荷による冷却ロールの
組織の変化が効果的に防止でき、注湯開始から終了まで
安定した急冷効果を得ることが可能となる。
【0032】また冷却条件が変化しないために、急冷金
属の表面性状が悪化することがなく、特性のばらつきが
少ない高品質の急冷金属を高い歩留りで量産することが
可能になる。
【0033】さらに金属溶湯の熱的負荷を冷却ロール全
体に分散できるため、1回の急冷処理における注湯量を
大幅に増加させることが可能になり、急冷金属の量産性
を高めることも可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る金属溶湯急冷装置の一実施例を示
す断面図。
【図2】本発明に係る金属溶湯急冷装置の他の実施例を
示す断面図。
【図3】図2における III−III 矢視平断面図。
【図4】従来の単ロール法による金属溶湯急冷装置の構
成を示す断面図。
【図5】従来の双ロール法による金属溶湯急冷装置の構
成を示す断面図。
【符号の説明】
1 冷却チャンバー 2 取鍋 3 金属溶湯 4,4a 注湯ノズル 5,5a,5b,5c,5d 冷却ロール 6 急冷金属 7 溶解炉 8 タンディッシュ 9 注湯孔 10 加熱ヒータ 11 駆動機構 12 移動架台 13 車輪 14 ガイドレール 15,15a 送りねじ桿 16,16a 駆動装置 17 摺動板 18 連通孔

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 回転する冷却ロールの外周走行面に金属
    溶湯を射出する注湯孔を穿設した注湯ノズルを、前記冷
    却ロールに対向するように配置する一方、前記注湯ノズ
    ルを冷却ロールの幅方向に往復動させる駆動機構を設け
    たことを特徴とする金属溶湯急冷装置。
  2. 【請求項2】 回転する冷却ロールの外周走行面に金属
    溶湯を射出する注湯孔であり、かつ冷却ロールの幅方向
    に間隔をおいて穿設された複数の注湯孔を備える注湯ノ
    ズルを前記冷却ロールに対向するように配置する一方、
    上記複数の注湯孔の開口部に摺接しながら冷却ロールの
    幅方向に往復動することにより、上記複数の注湯孔を順
    次開閉する摺動板を配置したことを特徴とする金属溶湯
    急冷装置。
JP24346096A 1996-09-13 1996-09-13 金属溶湯急冷装置 Pending JPH1085910A (ja)

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