JPS60227952A - スプレーからの金属ストリップ及びスラブの製造方法 - 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】 本発明は、スプレーからの全屈ストリップおよびスラブ
の製造方法に関するものである。。

英国特許第１２６２４７１号明細書には、気体噴霧化し
た溶融金属粒子の流れを基体上へ指向させて、その上に
粒子を凝集させ、かつ凝集層を形成し、この層を熱間加
工してストリップを形成する金属ストリップの製造方法
が記載されている。

この基体が極めて平滑であれば、そこに接触する最初の
粒子は冷却する際にその内部収縮応力により１１脱して
極めて多孔質の層を形成し、この層は支持体から外して
ストリップまで熱間加゛［するにはスプラット間に不充
分な凝集を示づ。他方、この基体が極めて粗面であれば
、そこに接触する粒子は極めて硬く付着して、層を所要
に応じて離脱させることができない。したがって、僅か
な粗面（たとえば僅かに砂吹ぎしたもの）が好適であり
、そこに接触する最初の粒子は、はぼ直角にすなわち、
この公知方法においては、より好ましくは基体に対し軸
線が９０°または約９０°であるスプレー接触すれば、
殆んど尚早には離脱しないであろう。故意に基体を僅か
に粗面化すれば、後の加工により平滑となしうるような
付着層をもたらす。

本発明は、溶融金属のスプレーを２個の平滑な冷却ロー
ルにより形成された間隙部の方向へ指向させ、噴霧され
た金属を間隙部が熱間圧縮するＪ：うにロールを回転さ
せて間隙部の出口から出るストリップまたはスラブを得
ることを特徴どする、金属ストリップおよびスラブの製
造方法を提供する。平滑な冷却ロールは、間隙部に達す
る前にロールに衝突する溶融スプレーの液滴により形成
されたスプラットが完全にはロール表面に粘着せず、凍
結に際し少なくとも部分的にＩＩＩＲして新たな表面を
形成し、その上に後のスプレー液滴が接触づるようにす
べきである。間隙部に達すると部分離脱した凍結液滴と
その土層例着物とが両ロール上で熱間圧縮される。スプ
レーの最外部により規定される角度は　好ましくは、ロ
ールの軸線によりスプレー源にて形成される角度の１７
２未滌であり、かつスプレーの中心ｗＡはロールに対し
接線方向に指向し、または接線方向から大して外れない
ものとする。

平滑なロール表面とスプレーの低入射角度との組み合せ
は、移動ロール表面上で形成するスプラットを与え、こ
れらスプラットは凍結し、次いでその縁部にて平泪表面
から’ｌ！ｌ緩し、巻き上るか或いは完全に離脱状態に
さえなる。弛緩しかつ離脱した凝固スプラットは次いで
、さらにロールの移動とそれ自身のモーメントと（気体
噴霧スプレーの場合には）噴霧ガスの圧力とにより間隙
部中へ推進される。しかしながら、ロール表面に対し、
垂直方向の移動は、急激に傾斜する空隙部と噴霧スプレ
ーの中心からの熱液滴の近接流れにより拘束される。し
たがって、凝固したスプラットはスプレーの中心から新
たに到達する液滴と接近するロール表面との間で絞られ
る。冷たい凝固スプラットは、新たに到達した溶融液滴
を急冷してこれらを凍結させる。その直後に合体物質は
ロールにより熱間強化されて、連続もしくは半連続のス
トリップもしくはスラブを形成する。

これは、平滑なまたは研磨した基体の使用がスプレー形
成に際し良好に作用する基本的配置、および平滑性が驚
異的にプラスの利点を有する基本的配置である。格別の
利点は、スプラット自身が表面からＩＩＩＩＩＲするの
で、この表面がたとえば粗面の場合に起こりつるような
高温度または腐食に連続的に晒されないことである。

以下、添付図面を参照して本発明を実施例につき説明す
る。

本発明のｈ法によれば、加熱されたタンテ゛イッシュ１
における溶８ｉ鋼は幅約２０Ｃｒｎかつ厚さ１／２Ｍの
ストリップ７に成形される。タンディッシ１１には直径
８ｍの底部注出ノズル２とストッパー３とを装着する。

溶融鋼はノズル２から円筒状流れ４として下降し、気体
アトマイザ−５からの４ｋＮ１２における窒素の一次噴
霧ジエツトに遭遇し、これにより流れ４を小さい溶融液
滴まで破壊する。

これら液滴は、噴霧ガスにより下方向へ指向されて、直
径６００−の２個の水冷平滑ロール６を有するロールミ
ルの間隙部に入り、これらロール６は薄い（０，５ｍ＞
の鋼ストリップ７を形成しうるように予備負荷されかつ
１ＴｒＬ／Ｓの周速にて図示したように回転する。

大気を効果的に排除しかつ噴霧化粒子が窒素により完全
包囲されるように確保する工程がチャンバ８で生ずる。

このチャンバ８には、ロール６に接する封止部を装着す
る。走査Ｈ置を英国特許第１４５５８６２号明細書に記
載されたようなアトマイザ−に装着して、スプレーを５
０ＨＺにて紙面に対し垂直方向に走査し、噴霧粒子を１
コールに沿って軸方向に均一・分配させる。

スプレー半陰影部９における液体粒子のスプレー（ロー
ルに対する接線方向から外れた大部分）は、スプレー１
０の中心におけるよりも密度が低い（粒子はより１１１
間している）。外側粒子は平滑なロール表面１１Ｆでス
プラットを形成し、極めて急速に冷却し、かつロール表
面から少なくとも部分的に離脱して、ロールを内部のよ
り熱い粒子１２から保護し、内部粒子の上に載ってロー
ルに対し押圧され、下方向にロール間隙部１３中へ摺動
する。

ロールが回転し続けると、これらの初期スプラットは上
層スプラットど一緒にスプレー１０の中心からさらに液
体粒子を受け、その後合体したサンドイッチがロール加
工されて密実ストリップ７を形成する。

アトマイザ−５の高さは、スプレーにより形成される角
度θ、（４１°）が、ロール６の軸線によりスプレーを
形成する個所で形成される角度θ。

（８４’　）の１／２未満である。

ロール上に落下する粒子の形成、寸法、温度および速度
は大きくばらついた成分を有する。すなわち、成る粒子
は大ぎく、かつかなり溶融しているのに対し、他の粒子
ｔよ小さくかつ既にかなり凝固している。成る粒子はロ
ール表面に部分付着するのに対し、他の粒子は離脱する
。したがって、粒子の挙動に関する本明細書における説
明は平均的粒子を示し、必ずしも全ての粒子で（よない
。

たとえば、ロールミルの予備負荷、ロール速度、スプレ
ー付着物に付与される減寸、スプレー供給速度、ロール
温度および冷却速度などの因子は全て成る程度相互依存
する。たとえば、伯の因子（特にスプレー供給速度）に
対しロール速度が大き過ぎると、多孔質の非凝集性スト
リップが形成される。他の因子（特にスプレー供給速度
）に対しロール速度が低く過ぎると、溶融鋼が間隙部に
蓄積しで、そこで凍結してミルを閉塞させ、いずれの場
合にも製品において望ましい構造である、（メタル・テ
クノロジー、１９８３年２月、第６１−６８頁参照）順
次に凝固するスプレー成形金属の微細結晶粒子の形成と
ノ１偏析構造を妨げる。ロール工程は前記したようなパ
ラメータにより作用するが、たとえば可変スプレー供給
速度のような成る稈麿調整自在な制御を有することが極
めて望ましく、特に好ましくは液圧手段または機械的手
段のいずれかにより可変ロール速度および厚さの制御を
行なう。

アトマイザ−５からのガスの流れを考慮して、月１出噴
霧ガスは、スプレー粒子の無駄な部分を一緒に持ち去る
ことなく付着領域から離間すべきである。これは、単独
で、または組み合せて使用しうる２つの方法で達成され
る。

図示した実施例において、スプレーは走査装置によりロ
ールの軸線範囲に沿って均一分配される。

走査の作用は、ガスをロールの軸線に対しほぼ平行な方
向に容易に逃がすという格別の利点を有する。このよう
な走査作用は揺動（すなわち、前後方向、すなわちこの
掃引の終りにおける逆転方向）とすることができ、或い
は一方向のみとすることもできる。後者の場合、ストリ
ップもしくはスラブの構造はより均一となり、ガスの流
出は主として軸線方向かつ掃引の方向となる。

しかしながら代案としてまたは付加的に、粒子寸法に関
連して排ガス速度が小さくなるようにガス圧力と噴霧距
離とを使用することにより、スプレー粒子が無駄となら
ないようにすることもできる。これは、比較的低い噴霧
圧力（これはより大きい粒子およびより小さいガス速度
をもたらす）を用いるか、または噴霧ノズルと付＠領域
との間の比較的大きい間隔（これは粒子速度を著しく低
下させることなくガス速度を減衰させる）を用いて達成
される。勿論、この距舗はθ　が１／２θ１、を越える
程大きくてはならない。いずれにせよ、θ、は好ましく
は４５’未満である。

Ｏ−ルの冷却は操作におｔプる小数な因子である。

何故なら、本発明の方法により簿いストリップを作成す
る際、凝固潜熱の１部がロールにより吸収されるからで
ある。内部水冷が准奨され、［１−ル表面の水冷も必要
であろうが、後者の場合にはロール表面は溶融金属スプ
レーに晒される前に完全に乾燥していなりればならず、
さもないと望ましくない反応または爆発が起こるであろ
う。本発明の方法により厚いストリップもしくはスラブ
を作成する際にも０−ル冷却は同等に必要であるが、た
とえばロールから出る厚いスト−・ンブも１．　＜はス
ラブに対し噴霧する水ジェツトによるなどの二次的冷却
がより重要である。

本発明による第２の例は、厚さ３０．かつ幅５００間の
アルミニウム合金のスラブに関する水平スプレー注型で
ある。この例においては、Ｏ−ル間隙部を所要のスラブ
厚さとほぼ等しく設定する。厚さが僅かに小さいが同様
な幅を有する出発鋼スラブを抜取側から３回転ロール間
に、はぼ両ロール軸線を含む面の位置まで挿入し、その
面は垂直であり、軸線は水平である。出発スラブは中心
線を僅かに越えて突出するａ目付きの舌部を有して、ス
プレー付着物がそこに強固に付着するのを確保する。溶
融アルミニウム合金の流れを噴霧化して、はぼ水平方向
に指向させ、次いでスプレーの中心部分がロールに対し
ほぼ接線方向に間隙部中へ指向し、かつスプレーの外側
部分（半陰影部）が約４０°の角度にてロール表面に衝
突するように走査する（これをはぼ水平に保つ）。スプ
レーの外側部分の衝突により形成されたスプラツ［・は
凝固し、平滑な［１−ル表面から弛緩し、かつ間隙部中
に推進されてスプレーの中心部分からの液滴に遭遇する
。全ての液体は表面張力によりそのままＳ留する。その
結果、部分的に凍結した厚さ約５０顛のアルミニウム合
金の塊がロールの間隙部に蓄積する。

ロールが回転すると、これは圧縮されて厚ざ３０＃のス
ラブを形成し、これをミルの出口側から抜き取って、ざ
らに水噴霧により冷却する。溶融スプレーの所定供給速
度につき、スラブの抜取速度は最初の実施例の抜取速度
と比較して相応に小さい。

アルミニウム合金からの熱の抽出は、一部は冷却ロール
により、一部には輻蛙−および比較内冷たい排出噴霧／
走査ガスとの接触に基づく冷却により、また部分的には
ロール間隙部の出口を越えた水ｌ＠霧によるスラブの二
次冷却により行なわれる、。

肌用した両実施例において、走査噴霧はロールの全軸線
範囲を網羅し、したがって必ず成る程度の過剰噴霧をも
たらすと思われる。この場合、飛行中に過剰噴霧を冷却
かつ凝固させて、冷表面に衝突する前に粉末を形成させ
るのが有利である。

この粉末を集めてアトマイザ−中に再投入し、液体流を
噴霧化するのに使用したと同じガス中に同伴させること
ができる。この同伴粉末を、便利には金属流と一次噴霧
化ノズルとの間に英国特許出願第２１１５０１４Ａ号明
１書に記載されたように接続方向で導入することができ
る。このように導入された過剰噴霧粉末はスプレー注型
物に組み込まれて、全収率を向上させかつスプレー注型
物の冷却速疫を増大させるという二重の利点をもたらす
。

スラブの製作に際し付与されるロール前二［減寸は極め
て少なく（すなわち１〜５％とすることができ）、この
場合表面層を強化し、かつスラブを殆んど延伸させるこ
となく内部の多孔度を減少させる。或いは、第２の例に
おけるようにかなり減寸して、スラブの相当な塑性変形
と延伸とをもたらす。

スラブのスプレー成形の場合における他の方法は、ロー
ルのバレル縁部に縁部ダムを設けることである。これら
は過剰噴霧を減少させるが、ロール加工の方向に移動さ
せて、イー１＠粒子の蓄積を避りる必要がある。さらに
、これらは付着領域から離間する拮ガスの流れを制限す
る傾向を有する。

補助ガスジェットをこれら縁部において内方に指向させ
て過剰噴霧を減少させうるが、これらは排出噴霧ガスの
流れを阻害する傾向をも有する。

これら２つの例は、ロール機械の間隙部中へ垂直下方向
および水平方向の両者に噴霧することによるストリップ
またはスラブの製造を示している。

ロールの間隙部には如何なる時点においても溶融金属の
実質的蓄積が存在せず、この方法を付着と圧縮とに関す
る限り重力とは無関係に操作しうるので、他の配置も可
能である。液体金属の蓄積が存在しないため与えられる
自由性は、この方法をできるだけ便利に後の製作操作に
供拾するよう配置することを可能にする。

他の可能性は、ロールを同一直径にする必要がなく、ま
たストリップもしくはスラブを製作する限り同速痘で回
転さＵる必要もなく、さらに平滑である必要もないこと
である。すなわち、これらは、その表面が機能的に平滑
である限り型彫りして、異形ストリップもしくはスラブ
を製造することもできる。スラブの場合、・一方のロー
ルが他方のロールより小さいものを使用して成る種の利
点を得ることもでき、この場合ストリップもしくはスラ
ブは小さいロールの方向に傾斜した角度で排出される１
、これは、ストリップも１・くはスラブを後のロール加
工、切断または焼なましのための便利な方向へ指向させ
る必要がある場合に有益である。

【図面の簡単な説明】

図面は垂直スプレー鋳造法を？：ｉなう装置の略図であ
る。 １・・・・・・タンディツシュ、２・・・・・・ノズル
、３・・・・・・ストッパー、４・・・・・・流れ、５
・・・・・・アトマイザ−１６・・・・・・ロール、７
・・・・・・ストリップ、８・・・・・・チャンバ、１
０・・・・・・スプレー、１１・・・・・・ロール、１
２・・・・・・粒子、１３・・・・・・間隙部。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）　溶融金属のスプレーを２個の平滑な冷却ロール
   により形成された間隙部の方向へ指向させ、噴霧された
   金属を間隙部が熱間圧縮するようにロールを回転させて
   間隙部の出【」から出るストリップまたはスラブを得る
   ことを特徴とする金属ストリップおよびスラブの製造り
   法。 ■　間隙部に達する前にロールに衝突する溶融スプレー
   の液滴がスプラットを形成して、凍結に際し［１−ルか
   ら少なくとも部分的に離脱することを特徴とする特許請
   求の範囲第１項記載の方法。 （３）　スプレーの最外部により規定される角度が、ス
   プレー源における１コールの軸線により規定される角度
   の１／２未満である特許請求の範囲第１項または第２項
   記載の方法。 （ＩＩ）　スプレーの中心線が、両ロールに対しほぼ接
   線り向である特許請求の範囲第１項から第３項のいずれ
   かに記載の方法。 （５）　間隙部を形成する２個の平滑な冷却自在なロー
   ルと、間隙部の方向へ溶融金属を噴霧する手段とからな
   る、金属ストリップおよびスラブのｔＪ３ｍ装置。 （６）特許請求の範囲第１項から第４項のいずれかに記
   載の方法により、または特許請求の範囲第５項記載の装
   置を使用して作成された金属ストリップまたはスラブ。