JPS6011573B2 - 金属フイラメントを鋳造する装置および方法 - Google Patents

金属フイラメントを鋳造する装置および方法

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JPS6011573B2
JPS6011573B2 JP18218281A JP18218281A JPS6011573B2 JP S6011573 B2 JPS6011573 B2 JP S6011573B2 JP 18218281 A JP18218281 A JP 18218281A JP 18218281 A JP18218281 A JP 18218281A JP S6011573 B2 JPS6011573 B2 JP S6011573B2
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JP
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crucible
metal
melt
molten metal
cooling surface
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ランジャン・レイ
リー・イー・タナー
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22DCASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D11/00Continuous casting of metals, i.e. casting in indefinite lengths
    • B22D11/06Continuous casting of metals, i.e. casting in indefinite lengths into moulds with travelling walls, e.g. with rolls, plates, belts, caterpillars
    • B22D11/0611Continuous casting of metals, i.e. casting in indefinite lengths into moulds with travelling walls, e.g. with rolls, plates, belts, caterpillars formed by a single casting wheel, e.g. for casting amorphous metal strips or wires

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Continuous Casting (AREA)
  • Manufacture And Refinement Of Metals (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は高温および/または反応性金属材料のチル鋳造
(chillcasting)の方法および装置に関す
る。
更に詳しくは、本発明は高い融点を有しかつ/または反
応性に富む溶融体から高速急冷された(rapidly
−quenched)フィラメントを探収するための方
法および装置に関する。液状溶融体からのフィラメント
の探収は、非晶質金属のフィラメントを形成するために
採用されてきた。
例えば控dell等は米国特許第3,863,70び号
中に、容器に含まれた溶融金属からフィラメントを探収
するための方法および装置を開示している。高濃度のチ
タン、ジルコニウム、ニオフ、バナジウム、クロム、等
を含む合金は、溶融状態にあるとき、アルミナ、溶融シ
リカ、ジルコニア、トリア、ィットリア、ベリリア等の
如き耐火性るつぼ材と反応することが知られている。る
つぼとの反応が生ずると、その結果として、溶融体の汚
染が起り、その結果鋳造したフィラメントが腕化するこ
と;溶融体の中に不溶性の混在物が形成されそのために
溶融体の流動性が減少することがあり得、そしてそのた
めにその鋳造特性が変化する場合があること;そして溶
融体によりるつぼが攻撃され、これがるつぼの寿命を短
かくすること;などといった欠点の原因となる。用いる
合金が何であるかに応じて採用するるつぼ材料の種類を
適切に選ぶことにより、上述の問題を最小限に留めるこ
とができるが全くなくすることはできない。
又そのような選択を行なう工程は、合金とるつば材料と
が両立する組合せを決定するために時間のかかる実験を
行なわなければならない。多くの場合、問題の合金によ
って影響を受けることが最も少ないるつぼ材料は熱的に
不安定であるという欠点を有し、熱的サイクルを受ける
と亀裂を生じたりする。高温のニッケル基ニッケルーク
ロムーチタン−アルミニウム合金が水冷型銅るつぼの中
で溶融された。
英国特許第1,517,283号はニッケル基合金を入
れるための水冷式るつぼの使用を教えてし、夕 る。溶
融体は、るつぼをその軸のまわりに回転させることによ
りるつぼから排出され、噴霧状にされた液体の粒子が生
じ、これらがるつぼの緩から放射状に排出される。だが
この特許は、溶融体がるつぼから、限定された寸法を有
する連続した流0れの形で孫収され得ることについては
何も教えていない。同様に、英国特許第1,428,6
91号は合金が水冷式鋳型中で溶融され得ることを教え
ている。
次いで溶融体はその場で固化される。この特許は水タ冷
された鋳型から液体金属を採収する方法については何も
教えていない。上記の実例において、溶融体へ熱を供給
するために用いられる電極は溶融体の直接上方にあるの
で、もし金属のフィラメントを引出したい場合に0は、
これらの電極から離脱する調節された寸法の流れを形成
することが必要である。
従って、上述の実例は水冷されたるつぼ中で物質を溶融
するための方法を示してはいるが、それらは液状溶融体
からフィラメントを引出すために適している教え夕を何
ら与えてはいない。本発明は、溶融体から直接に金属フ
ィラメントを鋳造するための装置を提供する。
該金属フィラメントは高温および/または反応性物質か
らつくられたものである。金属を加熱しかつ/またはそ
0れを溶融状態に保つためには、電気アークのような熱
源が採用される。金属供給物は、高い熱伝導率を有する
材料でつくられている冷却された懐斜可能なるつば内に
保持される。アークが熱源として用いられるときは、電
気伝導性物質がるつぼ材料として採用される。るつぼ構
成材料として適当なものは、銅、黒鉛、真鈴等である。
るつぼは1つまたはもっと多くの内部通路を有しており
、これらのチャンネルを冷却剤が通り抜けるようにつく
られている。
装置が電極を有するものであるときは、電極とるっぼと
が連携的になっており、電極とるつば内に含まれた金属
供給物との間にアークがかけられる。アークにより生ぜ
しめられた熱は金属を溶解するためにかつ/または金属
を溶融状態に維持するために用いられる。
溶融金属の高速急袷を行ない、これにより連続フィラメ
ントを形成するために装置は更に、溶融金属を枕積させ
るための前進可能な冷却面を含んでいる。
るつぼは注湯スパウトを有し、かつ、るつぼを煩けるた
めの手段が具備されている。この傾斜手段によりるつぼ
は煩けられて溶融金属の液面がるつぼのスパウトの位置
まで上げられ、ここから前進運動している冷却面の上に
溶融金属が枕積される。冷却面には比較的高い熱伝導率
を有すZる任意の金属例えば銅、ベリリウム‐銅合金、
モリブデン、鉄筆でつくられた冷却用部材を用いること
ができる。金属は冷却面と接触して固化し、前進運動す
る冷却面により引出されて連続した金属ストリップとな
る。 Z本発明は更に溶融体から直接
連続した金属フィラメントをつくる方法を提供する。こ
の方法は、注湯スパゥトを有する煩斜可能なるつぼ中に
溶融金属を供給する工程を含む。該金属溶融体とるつば
との相互反応を防ぐために、溶融体の固化層が2両者の
間に形成されるようにする。るつぼを煩斜ごせて溶融金
属の液面がスパゥトの位置まで上り、そこから流れ出る
流れが形成されるようにする。その流れは冷却用部材に
よって与えられる冷却面と接触し、該冷却面は前進運動
して溶融体を2固化し連続したストリップを形成する。
頃斜の程度は鋳造時に必要に応じて調節することができ
る。それにより溶融金属の連続した流れおよび均一な断
面を有するフィラメントが得られるように調節する。
3第1図は本発明の一
つの具体例である。該装置は溶融金属4を含むための冷
却性るつぼ2を有している。るつぼ2は銅、真鈴または
黒鉛のような高い導電率を有する材料を加工してつくら
れている。該るつぼ2は冷却剤入口5、チャンネル6お
3よび冷却剤出口7を有している。これらは例えば水な
どの冷却剤を通すための通路である。冷却剤はるつぼ2
の冷却特性を高める作用をする。スパウト8はるつぼ2
の周辺部の一端に設けられている。
4スパウト8は第2図に示すように
、絶縁性のインサート10を用いて随意的に絶縁するこ
とができる。このインサートはジルコニア、窒化棚素、
アルミナ、あるいはそれらに代るものとして粘土黒鉛の
ような材料でつくられたものであってよい。該インサー
トは加熱素子12によって加熱することができる。イン
サートが黒鉛または粘土黒鉛であるとき、それは容易に
磁場に結合させることができ、加熱は誘導コイルで行な
うことができる。再び第1図に言及し、金属供給物は溶
融して溶融金属4を形成させることができる。
この溶融金属は、供給物および/または溶融金属4に熱
を供給するための手段によりるつぼ2内に液態で保持さ
れる。図示された加熱手段はアーク源14であり、これ
は好ましくは水冷された電極ホールダー16および非消
耗性電極18を有している。典型的には、タングステン
が非消耗性電極18として使用される。典型的には、溶
融金属4と電極18との間にかけれる電極は約200乃
至500ボルトACとなるであろう。電源20は電極ホ
ルダー16とるつぼ2との間に連結される。電源2川ま
、上記の如き結合の代りに、複数の電極の間に連結し、
それらの電極と溶融金属4との間に電位を与えるように
することもできる。溶融金属4を加熱するための手段は
アーク源14として説明したが、e−ビームやレーザー
などの他の手段も採用できることは理解される筈である
溶融金属4は固化した層22によりるつぼから隔離され
る。この固化層22は溶融金属4と同一の組成を有して
いる。この固化層22、すなわちクラスト、は溶融金属
4とるつぼ2との反応を防止する。外周表面26を有す
る冷却ディスク24は点線で示されているモーター27
の如きディスク回転手段に連結されている。
ディスク24は冷却(熱吸収)面を与え、かつ該冷却面
を駆動する手段を具備している。回転ベルトような他の
手段を採用することもできる。るつぼ22のスパウト8
がディスク24の外周表面26と共通平面上にあるとき
、スパゥト8を外周表面26に極めて接近させることが
できる。
これはるつぼ2をそのピボット取付け部28のまわり‘
こ回転させることによって行なう。この回転運動(pi
votalmotion)は溶融金属4をスパウト8に
もたらすであろう。溶融金属4が外周表面26に接触す
ると、フィラメント30が引出される。外周表面26が
正しい円筒面であるとき、引出されるフィラメントは平
たいリボンとなる鏡向がある。フィラメントの寸法を最
も良く調節するためには、スパゥト8が約0.15伽乃
至0.5肌の曲率半径の溝(cha皿el)を有するよ
うにすることが好ましい。
上記範囲の下限値はフィラメント30を鋳造する際にチ
ャンネルが圧縮されずに残留することが確実に保証され
るようにするための必要値であり、一方上限値は実用上
の限界値であり、この値を越えるとフィラメント30の
形成時に一定のZヘッドを維持することが困難である。
もっと円筒に近い形のフィラメントが求められるときは
、第3図中に表面26′によって図示されているように
、外周面26′を懐斜のついた凸状の面とすることもで
きる。
この場合、スパウト8は円周端面26′の鏡像である輪
郭面を有するものとなるように改良されなければならな
い。溶融金属4が大気中で容易に反応を起こすときは、
制御された雰囲気を与えることが好ましい。第3図はる
つぼ2とディスク24を包含するために与えられている
チヤンバ−32を例示している。チャンバー32は真空
化するための出口34を有している。この出口はバルブ
36により閉ざすことができる。バルブ40を具備せる
入口38もある。この入口38はるつぼ2のための保護
気体を供給する機能を持っている。アーク源14はチャ
ンバー32のカバー42を通過する。電極ホルダー16
と取りはずしのできるカバー42との間に回転可能シー
ル44を設ける。取りはずしのできるカバー42はるつ
ぼ2とディスク24への暖近を可能とする。本発明を更
によく説明するために下記に実施例を示す。実施例 1
一9 水冷した銅るつぼの中で一連の試料を溶融した。
供給した量は50夕と100夕との間でいろいろに変え
た。非消耗性のタングステン電極を用いて溶融体を加熱
した。溶融体をアルゴン雰囲気の下で鋳造した。このよ
うな雰囲気は、10‐4ton(1.$×10‐2Pa
)に減圧した室内にるつぼとディスクを入れ、次いで高
純度アルゴンで再び室内圧を約2比功水銀程度に戻すこ
とによってつくった。べレットの形態の供v給物と電極
との間にアークを生ぜしめた。るつぼを徐々に額斜させ
ることにより、溶融金属をスパウトの位置にもたらし、
かつ回転している冷却ディスクの直円筒表面に軽く触れ
るような接触状態にする。ディスクの直径は約12イン
チ(30.5伽)であり、ディスクは約120仇pm乃
至160比pmで回転していた。ディスクは水冷された
モリブデンホイールであった。該ホイールによって、溶
融体からフィラメント状のファイバーが引出された。鋳
造された物質の仕様は要約すると下記第1表に示す通り
である。第1表 フィラメントとして加工 された金属および合金 融 点 Ta 3000℃ Hf 2200℃ Zr 1860℃ Ti 1720℃ Zr8oB2o(原子多) 1760℃Ti‐
6A〃‐4V(重量%) 1700℃Ti‐13
V−11Cr‐3Aム(重量%)1700℃Ti−11
.5Mo‐6Zr−4.5SnQ重量※)1750℃T
i−7Aム(重量努) 1700℃本発明は
好ましい具体例および実施例に関して詳しく開示された
が、本明細書に開示されたこれらの概念のいろいろな改
良が当業者によって行なわれ得ることが理解されるもの
と思う。
そういった改良や変形も、本発明の技術範囲に属するも
のであり、明細書に記載した特許請求の範囲に含まれる
ものであると考えられる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一つの具体例についての横断面の概略
図である。 第2図は本発明の一つの具体例であってスパウトが絶縁
性インサートを含んでいるるつぼおよびスバウトの構造
の概略図である。第3図は本発明の8Uの具体例であっ
てチャンバー内にるつぼと冷却用ディスクが包囲されて
いる場合についての透視図である。2・・・・・・るつ
ぼ、4・…・・溶融金属、5・・・・・・冷却剤入口、
6・…・・チャンネル、7・・・・・・冷却剤出口、8
……スパウト、10……インサート、12……加熱素子
、14…・・・アーク源、16・・・・・・電極ホルダ
ー、18・・・・・・非消耗性電極、20…・・・電線
、22・…・・固化層、24・・・・・・冷却ディスク
、26・・・・・・外周機面、27・・・・・・モータ
ー、28…・・・ピボツト敬付け部、30……フィラメ
ント、32……チャンバー、34……出口、36……バ
ルブ、38……入口、40……バルブ、42……カバー
、44…...回転可能シール。 篤L図 箱2図 第3図

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 下記a〜fの構成要素の組合せからなる、溶媒体か
    ら直接に金属フイラメントを鋳造する装置:a 熱伝導
    性物質により構成された、金属供給物を保持するための
    、傾斜可能なるつぼ;b 前記るつぼと一体になってそ
    の一部を形成している注湯スパウト;c 前記るつぼ内
    に含まれる金属供給物を融解して溶融体を形成するため
    の熱供給手段;d 前記るつぼの内部を通って冷却剤を
    通過させ、これにより溶融体と前記るつぼとの相互反応
    を防ぐための固化した溶融体の層を両者間に形成させる
    ための1つまたはそれ以上の冷却路;e 溶融金属を沈
    積急冷せしめてフイラメントにするための冷却用部材に
    よって提供される冷却面および該冷却面を前進運動させ
    るための手段;並びにf 溶融体の位置を前記スパウト
    の位置まで高め前進運動中の冷却面上に溶融体を沈積さ
    せるためのるつぼ傾斜手段。 2 前記スパウトが、約0.15cmと、約0.5cm
    との間の曲率半径を有するチヤンネルであることを特徴
    とする特許請求の範囲第1項に記載の装置。 3 前記熱伝導性るつぼが更に電気伝導性であり、かつ
    前記金属供給物への熱供給手段が電極であり、該電極は
    前記るつぼと連携して電極と前記るつぼ内に含まれてい
    る金属供給物との間にアークを生ぜしめ、これにより金
    属供給物を融解することを特徴とする、特許請求の範囲
    第1項に記載の装置。 4 前記スパウトが、インサート加熱手段を具備せる絶
    縁性インサートを有していることを特徴とする特許請求
    の範囲第3項に記載の装置。 5 前記の金属供給体への熱供給手段が少なくとも2つ
    の非消耗性電極および;前記両電極に接続された電源:
    からなり、該電源は前記金属供給物を経由して上記両電
    極間に電流を流すことを特徴とする、特許請求の範囲第
    2項に記載の装置。 6 注湯スパウトを具備せる傾斜可能るつぼ内に溶融金
    属供給物を供給し;該るつぼを傾斜させて溶融金属の液
    面が注湯スパウトの上に来るようにしてそこからの湯の
    流れが形成されるようにし;溶融体と前記るつぼとの間
    の相互反応を防ぐために、溶融体の固化層を形成せしめ
    ;前記湯の流れを冷却部材によって与えられる冷却面と
    接触させ;冷却面を前進運動させ:そして溶融金属を冷
    却面と接触させることにより目的を達するために十分な
    速度で溶融金属を急冷して溶融体を固化せしめ連続した
    金属ストリツプとすることからなる、溶融体から直接連
    続した金属フイラメントを形成する方法。
JP18218281A 1980-12-29 1981-11-13 金属フイラメントを鋳造する装置および方法 Expired JPS6011573B2 (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US22056180A 1980-12-29 1980-12-29
US220561 1994-03-31

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPS57112956A JPS57112956A (en) 1982-07-14
JPS6011573B2 true JPS6011573B2 (ja) 1985-03-27

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ID=22824028

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DE3165098D1 (en) 1984-08-30
JPS57112956A (en) 1982-07-14
EP0055342B1 (en) 1984-07-25
EP0055342A1 (en) 1982-07-07

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