JPS5847939B2 - 金属合金の均一ガラス質フィラメントの鋳造方法および装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は金属合金を移動冷却基体に鋳込んで実質上均一
式法の連続ガラス質（非品質）フィラメントを製造する
方法および装置に関する。

ガラス質金属合金を得るためには溶融金属合金を固体状
態にまで急速に冷却することが重要である。

これを行なうには、溶融合金の流れをノズルから放出し
て、この流れをチルホイールのような高速移動冷却基体
上で冷却するのである。

基体表面とノズルとの相対的位置の変化、例えばチルロ
ールの丸みが完全でないことあるいはロール寸法が変わ
ることからあるいはロール．ベルトの厚みが一定でない
ことから生ずるそのような変化はノズルと基体表面の間
の距離を変えることがある。

直径が約０．２ないし２ｒｒＬというチルホイールの寸
法からノズルと冷却ホイールとの間の距離の変動が高速
回転時に生ずる。

そのような変動が起こるとガラス質金属フィラメントの
幅および厚さが変わり、そして製品が不均一となる結果
になる。

かくして、本発明によれば、金属合金の均一なガラス質
フィラメントを鋳造するための装置が与えられる。

容器に収容されている溶融金属合金は該容器に連絡した
ノズルから流れとして放出される。

この流れは移動冷却基体で受けとられてガラス状態にま
で急速に冷却される。

このノズルと移動冷却基体との間を実質的に一定の距離
に保つために離間手段を設ける。

さらに、本発明によれば、金属合金のガラス質フィラメ
ントを鋳造する方法が与えられる。

溶融金属合金の流れを容器からノズルを介して移動冷却
基体上に放出させるが、その際、移動冷却基体はノズル
から実質上一定の距離に保たれる。

溶融金属合金の流れは移動冷却基体によって受けとられ
ると急速に冷却される。

■もしくはそれ以上のノズルを有する容器は溶融したガ
ラス形或性金属合金を収容している。

それらのいくつかのノズルは、円形または溝形のような
同一または異なった断面形状をもつものとしてもよい。

ノズルまたはノズルの一部は、アルミナ、マグネシウム
および石英のようなセラミックス材料で作ってもよい。

ノズルの寸法は０．２ ５ｍｍＸ Ｏ．２ ５扉と２．
５１ｒＬＴｎＸ １ ５＋ｍとの間でよい。

ノズルオリフイスの直径は約Ｑ．２５ｍ１Ｋと２． ５
１ｒｌ１ｎとの間でよい。

ノズルオリフイスは例えば円形、矩形および波形のよう
な断面形状ともったものでよい。

溶融合金は供給炉からこの容器に連続的に供給され、ノ
ズルから移動冷却基体上に放出される。

ノズルと移動冷却基体との距離は、この移動冷却基体に
接する固体部材、ロール、ボールまたはエアパッドのよ
うな離間手段を使って容器を支持することにより実質上
一定に保持される。

容器は固体部材、例えば適度に耐熱性であり耐熱衝撃性
のある材料の鋳造ブロックなどに取り付けてもよい。

例えば、その鋳造ブロックはアルミニウムまたはステン
レス鋼のような金属から作ってもよい。

容器を支持する離間手段は１もしくはそれ以上の光輝面
を与える１もしくはそれ以上のロールおよび／またはボ
ールから構戒することもできる。

好ましくは１ないし４の数のロールが使用される。

これらのロールは耐摩耗性であって基体材料を損傷しな
いような種類のものであるのが好ましい。

本発明の最良の態様はロールを使用することである。

固体部材を戒形して移動基体の輪郭をなすようにしても
よい。

移動基体に接する固体構造体表面はアルミナ繊維ブロッ
クのような低摩耗材料から作ることができる。

潤滑剤を使うことによって両表面間の摩擦を少なくする
ことができる。

あるいは、変更例として、圧力ガスの出口を有するフッ
ト部のような固体部材を使用することによって、エアパ
ッドを設けてもよい。

ガス皮膜が上記フット部を移動基体の表面から離間させ
る。

好適ガスとしては窒素、アルゴン ヘリウム、二酸化窒
素、空気等がある。

ガスの圧力は約０． ０ ０ １ ４ ｋｇ／ｍｍ 〜
０． ０ １ ７ ５ｋｇ／ｍｙｔｇ、好ましくは約０
． ０ ０ ３ ５ ｋｇ／ｒＩＬ７７ｔ〜０． ０
１ｋｇ／ｍ７ｊの範囲内にある。

ガス出口はフルイの場合と同様に均一にフット部に設け
るのが好ましい。

ガス出口の直径は約ｌｍ１１Ｌないし約１０關が好まし
いが、小さな出口を多数設けるのが好ましい。

ノズルと基体との間を所望程度に離間させる別の手段は
、容器に取り付けてはあるが必ずしもこれを支持はして
いないスペーサを使用することであり、該スペーサは可
撓性ベルト型基体に接触していてベルトの軌跡が前記ノ
ズルに接近する程度を制御できる。

容器を垂直方向に移動させる装置は、■もしくはそれ以
上のリニアベアリング、ヒンジもしくは可撓性ばね板組
立体または他の適宜機構によって構威してもよい。

移動冷却基体は、ホイール ロール、エンドレスベルト
、不連続シートまたは単一構造体（モノリシック）であ
ってもよい。

このロールは、銅、ベリリウム、ベリリウム銅、モリブ
デン、クロムメッキ金属、ステンレス鋼等の熱伝導性金
属から作ることができる。

エンドレスベルトは銅およびステンレス鋼のような金属
から作ることができる。

移動基体の速度は約２ ｒｒｔ／ ｓｅｅないし４０ｍ
／ ｓｅｃ ，好ましくは１０〜３０ｒｒＬ／ＳｅＣ
とすることができる。

固体部材の表面と移動基体との間の摩擦は適当な材料を
使用することにより少さくされる。

容器支持用の固体部材を使用する場合、該固体部材はそ
の下側が移動基体の表面にならった輪郭が与えられてお
り、またこの部材は、基体を摩耗させることなくまた潤
滑油を塗布した鋼のような基体によっても摩耗を受ける
ことのない材料から作られる。

そのような構造体は、溶融金属と接触することがないよ
うに、ノズルと基体表面とに対し相対的な位置に配置し
てもよく、その場合にはこれらのノズルや容器の材料に
要求されるような耐熱性を必要としない。

固体部材がホイール面と直接に接触している場合には、
本質的にホイールを摩耗させることもまたホイールによ
って摩耗させられることもない被覆材料をこの固体部材
のブロックの下側表面に設けることができる。

そのような材料は、溶融金属に接触することなくブロッ
クを支持するように、固体部材の下側面に配置させても
よい。

したがって、この材料はノズルまたは容器の場合のよう
な耐熱性を必要としない。

ノズルと基体との間の距離は、処理方法に応じて、約０
．１ 〜２０ｍｍ、好ましくは０． ５ ｍｍ 〜１
０ ｍｍの間をとり得る。

ホイール表面に対するノズル開口部の相対的位置は、ブ
ロックおよびいずれかの支持部材の固有の幾何学的形状
によって固定されるが、これはそのホイールがブロック
およびいずれかの支持部材を常に支持しているからであ
る。

溶融金属合金の流れはノズル開口部の寸法および形状な
らびにノズルとホイールとの間の距離によって影響を受
けるが、これらの要因は両部材がブロックの形態に組立
てられるおかげで一定である。

上記流れはまた容器内の溶融体の水準、すなわち圧力、
ホイール速度によっても影響を受けるが、これらの要因
は一定値にコントロールすることができる。

流速はリボン幅ＩＣ１ｒＬ当り約９０？／ｓｅｅ，好ま
しくは約２ ０ 〜３ ０ ０ ？／ ｓｅｅである。

溶融体にかかる圧力は約０． ０ ０ ０ ３ ５ ｋ
ｇ／ｍ４と０．００７ｋｇ／一との間とすることができ
る。

本発明にお℃・て有用な溶融合金は急速冷却によってガ
ラス相を形成する合金を包含する。

溶融金属合金はノズルを通って容器から基体表面に流れ
、このノズルおよび基体表面の作用で金属には所望形状
が与えられて凝固フィラメントに鋳造される。

このフィラメントは一時的に基体表面に付着するが、フ
ィラメントの熱収縮および遠心力の作用で、ノズルから
わずかに離れた地廃では、基体表面から離れることにな
る。

鋳込み期間中、容器内の溶融体はその表面部の高さを監
視し、それに応じて供給炉から容器への供給量を制御す
ることによって一定の高さに保持しておくことができる
。

ブロックにはオーバフロー装置を設け、これによって鋳
込み期間中も確実に一定の高さの溶融体が容器内に維持
されるようにしてもよい。

一定の高さに保持することによってノズル部におし・て
所定の一定の鋳込み（ヘッド）圧が得られるのである。

本発明は、例えば噴流（ジェット）鋳込み、平面流れ鋳
込み、または掃引（ドラッグ）鋳込み等の各種の鋳込み
法に適用できるが、それらはいずれもノズル形状および
それと移動基体との関係が異なるだけである。

本発明はさらにこれら既知の鋳込み方法の原理に制限さ
れない態様で利用することも可能である。

他のストリップ鋳込み法、例えば噴流鋳込み、平面流れ
鋳込み、溶融体掃引鋳込み法と比較して、この方法はそ
れらのいずれにも適用することを包含するが、次のよう
な利益もさらに有する。

ノズルと基体との離間は容器およびこの容器に連絡した
すべての剛性部材に一体になって組込まれていて、鋳込
み作業に先立って、あるいは鋳込み期間に調整する必要
はない。

装置全体は基体の膨張によって影響を受けることはなく
、すなわち、容器および支持部材あるいは連絡部材が常
に基体に接触しているために、装置は基体の膨張または
収縮に対し敏感でない。

この装置は基体のわずかな偏心あるいは徐々にみられる
不規則化には比較的敏感ではない。

ノズルを含む容器は比較的小さく安価なものであっても
よく、溶融金属供給用の大形炉とは別個のものである。

このように、容器とノズルとの組立体は取り換え可能な
ものつまり消耗品と考えることができ、供給炉からの流
れを停止して別の容器を装置に取り付けることによって
、鋳込みのいずれの段階においてでも直ちに取り換える
ことができる。

溶融体を収容する比較的重量のある供給炉にはオリフイ
スが付けられていないことから、この炉は容器または移
動基体を支持している構造体とは別個の固定支持体に載
置してもよい。

したがって広範囲にわたる供給炉の位置の変化は処理操
作に何ら影響を与えない。

本発明による装置は外部から溶融体に圧力をかけること
を要しない。

基体の運動および容器内の溶融体の高さによって生じる
圧力ヘッドの作用で溶融体は流れ出し、ストリップを形
成する。

本発明によれば、ノズルを含む容器と離間手段（スペー
サ）との組立体は供給炉から独立しているため、本発明
の装置はリボン製品の幾何学的形状の変更を直ちに行な
い得るようになっている。

その場合に溶融体供給物を収容している炉には伺らの変
更も要しないのである。

供給炉は溶融体を移送するコンベアとして作用するため
、２以上の溶融体供給炉を使用することによって溶融体
を連続的に供給できる。

溶融体の高さの変化、すなわち鋳込み期間中の溶融体供
給炉からの供給が欠乏しても、ノズル部における鋳込み
圧力に影響を及ぼすことはない。

以上のような特徴を備えていることから、本発明に係る
装置は連続供給および鋳込みに直ちに役に立つ。

ここに第１図について説明すると、溶融金属合金１２を
収容している容器（ルッポ）１０が示してある。

このルッポ１０はフレーム１６に取り付けた鋳造ブロッ
ク支持体１４により支持されている。

このフレームはそれに載置された軸２０を有するロール
１８によって所定位置に保持されている。

ロール１８は高速移動冷却鋳造ホ・１−ルの円周面２２
上に載っており、ホイール円周面２２とフレーム１６と
の一定の相対位置を決定する。

垂直リニアベアリング２４はフレーム１６に取り付けら
れている。

静止アーム２６はこのリニアベアリング２４に沿って移
動できる。

上記静止アーム２６は、溶融金属を収容する組立体を支
持しているとともにそれを鋳込みホイールの円周面から
離間させるために使用することができる。

オリフイス３０を有するノズル２８はルツボの底部に設
けられていて鋳込みホイールの表面に向って溶融金属の
流れを放出する。

ロール１８と鋳込みホイール円周面２２とが接触すると
ともにロール１８とノズル２８との間の機械的接続が行
なわれていることから、ノズルのオリフイス３０と鋳込
みホイール円周面２２との間には実質上一定の距離が保
たれている。

第２図には本発明の第二の具体化例を示すが、空気支持
フイルムがノズル４２とホイール円周面４４とを実質上
一定に離間させる。

ノズル４２は溶融金属合金４８を収容するルッポ４６の
下端に取り付げられている。

ルツボ４６は鋳込みブロック支持体５０によって支持さ
れ、この支持体５０にはアーム５２が取り付けられてい
る。

アーム５２は静止支持体６２の可動アーム５８ ．６０
用のリニアベアリング５４，５６から戊る。

エアフイルム支持千段６４は支持部材６６を介してアー
ム５２に取り付けられている。

このエアフィルム支持手段６４は、内側に加圧ガスが供
給されている中空空間部を備えている。

エアフィルムの鋳込みホイール円周面を向℃・た側はこ
の鋳込みホイールに向かってガスを放出する多数のオリ
フイスから戒−る。

ガスはエアフィルム支持手段と鋳込みホイール円周面と
の間から逃がれ、これによって、ノズル４２と鋳込みホ
イール円周而４４との間の距離を実質上一定に保つ。

第３図はルッポと支持ブロックとが下側にノズル７２を
有する鋳込みユニット７０を形或している具体化例を示
す。

鋳込みユニット７０のノズルからまた鋳造フィラメント
からも離れた下側部分は鋳込みホイールの輪郭７４にな
らった形状に戊形されている。

この鋳込みユニットは高速回転鋳込みホイールと摺動接
触しており、これによりノズルと鋳込みホイールとの間
を実質上一定間隔に保っている。

実施例 １ キャリオット（ ｃｈａｒｉｏｔ ）型の固体部材を銅
製の鋳込みホイール面の上の載置された３個の高速ロー
ルに取り付けた。

したがって、この固体部材は銅製の回転ホイール対し適
宜偏心率で垂直方向に移動が自由であった。

外側ホイール速度は１４〜１ ６ ｍ／ ｓｅｃの範囲
内にあった。

′ギャップ“の変化は、ノズル先端の位置を代表する容
量性プロープを使って以下の３種の条件の下で測定した
。

（ａ） 回転する鋳込みホイールの上方にプローブを
静止して保持した（標準ＰＦＣ関係）。

（ｂ） 余分の負荷をかげることなくグローブを固体
部材に取り付けた（固体部材無負荷）。

（ｃ） ５５０ｇｒの重みをかけて負荷を与えた固体
部材にプローブを取り付けた（すなわち、この負荷は２
５ｍｍ幅のストリップを鋳込むとき固体部材が支持する
重みに等しい）。

３回の試験はいずれもホイール速度１５．２ｍ／ｓｅｅ
で行なった。

これらの３回の試験の結果を次にまとめて示す。

これらの試験は実際の鋳込み作業中に行なったものでは
ない。

したがって、これらの試験では温度上昇によるホイール
の膨張は考慮していない。

実際の鋳込み条件下では、ホイール膨張の効果が、静止
ノズルとホイール面との間のギャップの上記の測定され
た変化にさらに加わる。

しかし、スケートブロックに取り付けたノズルとホイー
ルとの間の測定されたギャップに何の影響も与えないよ
うにすべきである。

実施例 ２ 実質上均一の寸法をもった連続ストリップを実施例１の
キャリオット型装置の変更例を使用した一連の試験で製
造した。

ガラス或形性合金を、下側にノズルを設けた容量９ｋｇ
のシリカ製ルッポで溶解した。

シリカ製ルツボは繊維アルミナから作った容量０． ９
ｋｇの容器上に直接に置いた。

１つのタイプの実験では、この容器１つの高速ボールベ
アリングを使って支持し、他の実験では４個のボールベ
アリングで支持した。

いずれの場合にも、直径０． ４ ８ ｍの銅製ホイー
ルから構戒され、３００〜６ ０ ０ ＲＰＭの範囲の
一定の速度で回転している基体上に上記ボールベアリン
グを載置した。

容器とボールベアリングとの組立体は２つのリニアベア
リングを使うことによって垂直方向に自由に移動できた
。

鋳込み期間中における供給炉から容器への溶融合金の流
れは、ノ？ツボ内の溶融体を覆う加圧ガスを使用すると
ともに適宜寸法のノズルを使うことによって、制御され
た。

容器には５ｍｍＸ０．５關矩形開口部を備えた取り換え
可能なアルミナノズルを設けた。

ノズルと銅製のホイール面との距離はそれぞれの実験で
０． ２ ｍｍから０．４ｍｓに維持した。

鋳込み期間中、容器内の溶融体の高さは供給炉から容器
への流れを調節することによって一定に保った。

所望のストリップ寸法に応じて、０． ０ ６ 〜０．
１ ８ ｋｇ／ｃｒＡというヘッド圧力に対応する９
ＣＩｒＬ〜２７ｃＩＩＬとい５ 一定の溶融体高さを鋳
込み期間中容器内に維持した。

次の２種の合金組成を使って連続ストリップを製造した
。

（’） Ｎｉ４０ Ｆｅ４０ Ｐ １４ Ｂ６
（原子％）（２）Ｎｉ４５Ｃｏ２ｇＣｒ１０Ｆ
ｅ５Ｍｏ４Ｂ１６ （ ” ）第１番目の合金は１
２００℃で、第２番目の合金は１２５０℃で鋳込んだ。

この方法で製造したストリップは厚さでは５％未満、幅
では１％未満の変化を示したにすぎなかった。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明に係る装置を一部断面で示す略式側面
図：第２図は、別の変更例を示す同じ・く略式側面図；
および第３図は、さらに別の変更例の鋳込みユニットを
示す部分断面図である。 １０：容器（ルツボ）、１２：溶融金属合金、１６：フ
レーム、１８：ロール、２２：円周面、２４：ベアリン
グ、２６：静止アーム、２８：ノズル ３０：オリフイ
ス。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １（ａ）溶融金属合金を収容する容器； （ｂ） 前記容器に連絡していて、溶融金属合金の流
   れを放出するノズル；および （ｅ） 前記ノズルから液体金属合金の流れを受け入
   れ、該液体金属合金をガラス質の状態にまで急速に冷却
   する移動冷却基体； から成り、離間手段を設け、前記移動冷却基体に接触さ
   せて、前記ノズルと該移動冷却基体との間に実質的に一
   定の距離を保つようにしたことを特徴とする、金属合金
   の均一ガラス質フィラメントを鋳造する装置。 ２ 前記離間手段が１またはそれ以上のロールおよび／
   またはボールである、特許請求の範囲第１項記載の装置
   。 ３ 前記離間手段がエアパッドである、特許請求の範囲
   第１項記載の装置。 ４ 実質的に一定の距離を保つ前記離間手段が移動冷却
   面に対して流体を吹付ける複数の開口部を有する容器に
   取り付けた湾曲板であり、これによりノズルと移動冷却
   面との間に一定の距離を設ける、特許請求の範囲第１項
   に記載の装置。 ５ 前記離間手段が前記移動基体と少ない摩擦で調和し
   ている外側表面によって与えられる、特許請求の範囲第
   １項記載の装置。 ６ 前記移動冷却基体が冷却鋳込みホイールである、特
   許請求の範囲第１項記載の装置。 ７ 溶融金属合金の流れをノズルを通って容器から放出
   するとと； 移動冷却基体を前記ノズルから実質上一定の距離を置い
   て保持すること：および 前記移動冷却基体によって受け入れたときに前記溶融金
   属合金の流れを急速に冷却すること、から成り、 前記移動冷却基体が、ころがり接触した２つの表面を使
   用するか、または２つの摺動面の間に流体を存在させる
   かして、前記ノズルから実質上一定の距離に保たれてい
   る、 ことを特徴とする、金属合金のガラス質フィラメントの
   鋳造方法。 ８ 前記流体が潤滑剤かあるいはエアパッドで、ある、
   特許請求の範囲第７項記載の方法。