JPS582733B2 - ヨウユウタイキユウソクレンゾクギヨウコソウチ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は溶融体を急速に凝固せしめ、繊維または箔を連
続的に製造する装置に関するものである。

最近繊維強化あるいは積層複合材料が進歩しつつあり、
その素材としての繊維および箔については高品質化と安
価な提供が強く要望されている。

とくに金属は一般に強度、靭性などの面ですぐれた材料
であるが、繊維または箔状にすることは多くの工程を必
要とし多額の製造費用を要する。

たとえば金属ひげ結晶は高い強度を有する理想的な繊維
材料であるが、溶液からの析出、還元、蒸気の凝集など
化学反応や相変化によって作られるために高価でありま
た量産も困難である。

また金属細線たとえばピアノ線は冷間伸線と中間焼鈍と
をくり返す工程をとるため価格は高い。

金属箔についても同様である。

そこでもつとも安価な製造法として期待されるのは金属
の溶融状態から直接繊維または箔状に凝固させることで
あるが、そのためにはいくつかの技術的な困難さがある
。

その一つは繊維状または箔状の形状を得るためには溶融
金属流の断面積を制限する必要があるが、そのためにた
とえばノズルから金属流を噴出させた場合にはノズルの
つまり、あるいはノズルロが摩耗及び侵食によって消耗
し長期の使用に耐えないことである。

また溶融金属の表面張力は必ずしも小さくなく、自然流
にした場合に滴状になって連続した繊維あるいは箔を得
ることが困難な場合が多い。

さらに材質上では、とくに合金の場合凝固まゝでは合金
成分の偏析、凝固欠陥あるいは結晶粒の粗大化などのた
めに脆い場合が多い。

本発明は上記の問題点を解決し、安価でかつ大量に繊維
あるいは箔を製造するために発明したもので、その要旨
とするところは、溶融体を噴出するノズルを有するるつ
ぼと、溶融物流を未凝固のまゝ断面積を減少させるため
の中間ロールと、溶融物流の表面積のみまたは全体を凝
固せしめかつ断面積を減少させるためのロールよりなる
溶融体の急速連続凝固装置であり、あるいはこれのるつ
ぼの底面あるいは別途にもうけたガイドを中間ロールの
表面とせまい空隙がほソ平行に生ずるような形状に配置
した装置である。

以下本発明を実施例により溶融金属を急速凝固させる場
合について説明する。

すなわち凝固まゝの金属の脆性を防止するには冷却速度
を高めることが有効であり、とくに１０００ないし１０
０５℃／秒程度の冷却速度を与えればある種の金属では
非結晶あるいは超微細結晶粒の状態にすることが出来て
強度、靭性をいちじるしく向上させることが出来る。

しかしそのためには材料の熱伝導率の関係から得られる
製品の厚みに制限があり、通常０． １ｍｍ以下にする
ことが必要である。

一方溶融金属を供給する方法としてはノズルを経由する
のが簡便であるが上記のような厚みの薄い製品を得るに
はノズルの口径は約１ｍｍ程度以下でなければならない
。

実験室的には通常石英ノズルなどが用いられるが、大量
の溶融金属を処理する場合にはノズルの口径の精度を保
つことは困難である。

とくに鉄系の金属のように融点が高くまたノズル材質と
反応しやすい場合にはその困難はいちじるしい。

そこで本発明者らはノズルの口径が１ｍｍ以上たとえば
数ｍｍであっても、最終的に溶融金属流を０．Ｉｍｍ以
下の厚さで凝固させるべく、流れの途中で流れの断面積
をしぼる方法を種々考案の結果、効果的な方法を得た。

その方法は第１図に示すように所要の金属をノズル１を
有するるつぼで溶解するか、あるいはすでに溶融した金
属４をそのるつほに供給し、ノズル１から下方に噴出さ
せる。

溶融金属流は回転するたとえばセラミックまたは金属等
で形成した中間ロール２のロール間隙に供給され、そこ
で溶融状態のまゝ断面積がロールによってしぼられて次
のロール３の間隙に供給される。

そこでロール３によって急速に冷却して凝固され、かつ
断面積も減少して製品となり、ロールの回転に伴って連
続的に排出される。

この場合、中間ロール２の回転数はロール間隙に溶融金
属を溢れさせないために十分速くする。

またこれに伴って製品の凝固を行わせるロール３の回転
数も速めるが、これは生産速度を増加する上からも有利
である。

ノズルと中間ロール２との間隔はそこで金属流が表面張
力によって途切れてもかまわないが、中間ロール２とロ
ール３との間は金属流が途切れないように十分近ずける
。

さらに中間ロール２の回転にともなって溶融金属流が散
る場合には、電磁力などの利用によって流れを収束させ
ることが有効である。

また第２図に示すものは上記の中間ロール２の作用に流
体の流れをとり入れて中間ロール２における溶融金属の
凝固を防ぐとともに、溶融金属の流れを円滑にするため
に発明したものである。

その要旨とするところは溶融金属のルツボ１の底面ある
いは別途にもうけたガイドを中間ロール２の表面とせま
い空隙がほソ平行に生ずるような形状にして配置し、中
間ロール２の回転に沿ってその空隙に気体または液体を
流れせしめ、ロール間隙に吸いこむものである。

これにより溶融金属はロールと直接に接触することが防
がれ、かつ流体の流れが溶融金属を下方に移送する作用
を持つために流れが高速かつ円滑になる。

ロール３は平滑ロールを用いれば箔状の製品が得られる
が、円周に沿った溝をつけておけば繊維状またはリボン
状の連続製品が得られ、さらに胴長に平行な溝をつけて
おけば断続した製品となって、製品形状の制御はかなり
自由である。

このような箔、リボンあるいは繊維状の製品はその厚さ
を薄くし、冷却速度を十分速めれば成分によっては非品
質化することが可能である。

また本装置で溶融金属のみならず、高分子、無機物質な
どを急速凝固することも可能である。

本発明は以上のように中間ロール２によって実質的に細
い溶融物流を得ることが出来るので、ノズルの大きさは
直径数ｍｍ程度までは許容出来、また高い寸法精度も必
要としない。

製造する物質の種類によっては溶融体の酸化を防ぐよう
に不活性または還元性ガスによるシールが有効であるが
、大量かつ連続的な急冷金属の製造法として有効なもの
である。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図はノズルから噴出された溶融物流の
断面積を減少させるためのロールと、急速に凝固させる
ためのロールとの組合せから成る溶融体急速連続凝固装
置の骨格図を示したものである。 １：ノズル、２：中間ロール、３：ロール、４：溶融金
属。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 溶融体を噴出するノズルを有するるつぼと、溶融物
   流を未凝固のまゝ断面積を減少させるための中間ロール
   と、溶融物流の表面層のみまたは全体を凝固せしめかつ
   断面積を減少させるためのロールより成る溶融体の急速
   連続凝固装置。 ２ 溶融体を噴出するノズルを有するるつぼと、溶融物
   流を未凝固のまゝ断面積を減少させるための中間ロール
   と、溶融物流の表面層のみ、または全体を凝固せしめ、
   かつ断面積を減少せしめるためのロールより成る溶融体
   の急速連続凝固装置において、るつぼの底面あるいは別
   途にもうけたガイドを中間ロールの表面とせまい空隙が
   ほゞ平行に生ずるような形状に配置して成る溶融体の急
   速連続凝固装置。