JPS6192763A - 非晶質金属製造における溶融金属供給装置 - 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】 （産業上の利用分野ン この発明は非晶質金属製造における溶融金属供給装置、
特に溶融金属をタンディツシュに供給する装置に関する
。

（従来の技術） 近年になって、良好な磁気特性を有する非晶質金属が注
目されている。この非晶質金属は１例えばタンディツシ
ュに貯えられた溶融金属をノズルチ・ンプの微小間隙ス
リットから高速回転する冷却ロールの周面等に連続的に
噴出供給し、急り凝固させることによって製造される。

この方法によって製造される非晶質金属（製品）は、厚
さ２５μｍ程度の極薄帯である。したがって、前記冷却
ロールの周面への溶融金属の供給量は、通常の連続鋳造
の場合におけるタンディー、シュから鋳型への供給量に
比べて直に小さく、タンディツシュ内の溶融金属のヘッ
ド、すなわち液面の高さを：Ａ整してノズルの微小間隙
スリットからの噴出量を安定させる必要がある。そこで
、取鍋などからタンディツシュへ溶融金属を微調整して
供給できる装置が強く要請されている。

従来、この非晶質金属製造における溶融金属の供給装置
としては、第１図に示すような装置が知られている。す
なわち、取鍋ｌからスライディングノズル２およびロン
グノズル３を介してタンディツシュ４に溶融金属Ｍを供
給し、更にタンディツシュ４の湯面高さを一疋に保ちな
がらストンバー５を操作して＝一定流量の溶融金属Ｍを
ノズル６のスリット７から高速で回転する冷却ロール８
の周面に噴出させるという装置である。

（発明が解決しようとする問題点） しかし、この装置においてはスライディングノズル２を
操作して取鍋ｌからタンディツシュ４に溶融金属Ｍを供
給するようになっている。ノズルスリ、１・７から噴出
した溶融金属を取鍋ｌからタンディンシュ４に補うため
には、スライディングノズル２の孔径をかなり小径にす
る必要がある。

この結果、スライディングノズル２の孔が閉塞し、タン
ディツシュ４への溶融金属の供給が短時間で不能になる
おそれが極めて大である。

たとえば、注入開始時の取鍋１の湯面高さＨ１＝　２０
ｃｍ　、タンディツシュ４の湯面から取鍋ｌの炉底まで
の高さ）ｉ２＝８０ｃ＋ｓ、ノズルスリット７の長さ１
５ｃｍ　、幅０．０８ｃｍ　、ノズルスリット７からの
溶融金属吐出速度を１５０ｃｍ／ｓｅ　ｃとする。この
とき、ノズルスリット７から吐出した分だけ取鍋１より
溶融金属Ｍを補うためには、スライディングノズル２の
プレート孔径を約７ｍｍにしなけれはならない１通常の
スライディングノズル２のプレート孔径が７０ｍｍ程度
であることに比へれば、これは遥に小ざな値であり、閉
塞により取鍋ｌからタンディー、シュ４への供給上不適
当である。溶融金属Ｍの供給は短時間に不能になるおそ
れが極めて大であり、溶融金属の微量供給用としては適
正を欠くものである。

又、他の装置としては、例えば特開昭５８−１０４４８
号のように取鍋と鋳型を耐火性のＵ字管でつなぎ、取鍋
を密閉容器に入れて取鍋内の溶融金属表面を気体で加圧
して溶融金属を、Ｕ字管を経てタンディツシュに供給す
る装置、あるいは特開昭５３−’１０４４８号真空装置
を組込んだ耐火性のＵ字管で取鍋とタンディツシュとを
つなぎ、真空装置によって取鍋内の溶融金属をＵ字管を
経て吸引し、タンディツシュに移送する装置も知られて
いる。

しかし、これらの装置においては、取鍋を出し入れでき
るような大容量の密閉容器、真空装置。

気冨性の高い耐火性のＵ字管等を必要とするので設備上
の負担が大きく、また溶融金属供給中に。

たとえば湯洩れ等の突発事故が起った場合、迅速対処が
困難である等の欠点がある。

更に他の装置としては′：Ｉｊ、磁ポンプによるものも
あるが、これはかなり高価であり、設備コストが大きく
実用的ではない。

この発明の目的は、前記従来の供給装置のような欠点が
なく、低コストでかつ溶融金属の微量供給、微調節も可
能とした非晶質金属製造における溶融金属の供給装置を
提供しようとするものである。

（問題点を解決するための手段） この発明の溶融金属供給装置は、タンディツシュに隣接
する中間容器、中間容器からタンディツシュに溶融金属
を送る気泡ポンプ、および気泡ガス供給管に設けられた
流量調整弁とからなっている。

気泡ポンプはポンプ本体が中間容器とタンディツシュと
の間に掛け渡されており、ポンプ本体内に気泡ガス供給
管から気泡が供給される。

（作用） 中間容器には取鍋から溶融金属が注入され、注入された
溶融金属は気泡ポンプによってタンディー、シュに供給
される。気泡ガス供ｉ管に設けた気泡ガス流量調整弁に
よりポンプ本体に供給する気泡ガス量を調整して、中間
容器からタンディツシュに供給する溶融金属の量を７１
４１１する。

これによって、タンディツシュ内の溶融金属のヘッド、
すなわち液面の高さを微細に調節し、ノズルから冷却体
表面へ供給する溶融金属の量を安定化する。

（実施例） 実施例１ 第２図および第３図は本発明を実施する装置の一例を示
している。

この図面において、取鍋ｌ、タンディツシュ４、ストッ
パー５、ノズル６、および冷却ロール８は第１図のもの
と同じであり、以下に述べる実施例ではこれらの部材に
は第１図のものと同じ参照ｆｉ　Ｘンを伺け、、ａ明を
省略する。

タンディツシュに隣接して、耐火材で作られた箱彫の中
間容器＋１が配置されている。中間容器１１には取鍋ｌ
より溶融金属Ｍが供給される。

タンディツシュ４と中間容器１１との間に気泡ポンプ２
１のポンプ本体２２が掛け渡すしている。ポンプ本体２
２は耐火材製で、前記中間容器ｌｌ内に垂直に入り込む
揚液管２３、前記タンディツシュ４に垂直−入り込む吐
出管２５、および揚液管２３の頂部と吐出管２５の頂部
とを結ぶ連絡管２７とからなり、全体としてＵ字形をし
ている。連絡管２７は上方に開口する排気孔２８を備え
ている。

ポンプ本体２２の材質としてはポンプ本体２２の全体の
予熱が十分にできない場合耐熱衝撃性の高いものが要求
される。すなわち、この場合、ｌｉｔ　ＩＩ初期管壁に
急激な温度勾配が形成され大きな熱応力が発生する。こ
の熱応力がポンプ本体２２の材質強度を上まわるとポン
プ本体２２にクラックが発生し湯もれ事故となる。熱応
力を緩和するためには低熱膨張性、低弾性率、高熱伝導
率の材質を用いる必要がある。低熱膨張性材質の代表と
しては溶融石英およびアルミニウムチタネート、低弾性
率で高熱伝導率の材質の代表としてはＡｌ２０３−Ｃ質
があげられる。従ってこれらの材質でポンプ本体２２を
形成することにより熱応力によるクラック発生を減らす
ことができる。

ポンプ本体２２の前記中間容器１１内に垂直に入り込む
揚液管２３の直下の位置において、前記中間容器１１の
底部に気泡ポンプ２１の気泡吹込み口３１が設けられて
いる。気泡吹込み口３１にはガス八ブリング用ポーラス
プラグ３２が埋め込まれており、気泡吹込み口３１には
金具３４を介してガス供給管３５が接続されている。ガ
ス供給管３５には流量調節弁３７を介して圧縮ガス溜３
９が接続されている。

ポンプ本体２１は第３図に示すように昇降装置４１に支
持されている。中間容器１１〜隣接して支柱４２が立ら
れており、支柱４２の内部には摺動自在にアーム４３が
はめ合っている。アーム４３の先端にはポンプ本体２１
が保持金具４４を介して保持されており、また後端には
ウィンチ４５のドラム４６に巻き掛けられたワイヤ４６
の端が固定されている。非晶質金属製造装置を休Ｗする
場合には、この昇降装置４１によりポンプ本体２１を中
間容器１１およびタンプッシュ４から引き上げる。

ヒ記のように構成された装置において、ガス供給管３５
を通じて圧縮ガス溜３３より気泡吹込み口３１にアルゴ
ンガスを供給する。気泡吹込み口３１の出側周辺の溶融
金属Ｍとアルゴンカスが混合し、気液混合体となる。こ
の気液混合体は比重が溶融金属のみの場合の比重より小
さくなるので、揚液管２３外の溶融金属Ｍによって押・
し上げられ揚液管２３内を一ヒ昇し中間容器１１の液面
よりも上方に至る。

このことを式で表わすと次のようになる。

γ、ｌ　（Ｈ，＋Ｈ十Δｈ）＝γＨｓ　　　　（ｔ）γ
に’揚液管２３内の気液混合体の平均比重量（ｋｇ／ｍ
’　５ｅｃｌ） ＨＪ、揚液管２３内の中間容器ｌｌ内における浸漬深さ
くｍ） Ｈ、揚程（ａ） Δｈ：ボ０ンフ０本体２２内のＰｆ擦損欠や出口損失な
どの流動抵抗（１） γ　：溶融金属の比重♀（ｋｇ／−ｓｅｃ’　）中間容
器＋１の液面よりも上方に至った溶融金属とガスの気液
混合体はここで、比重差によりカスと溶融金属とに分離
し、ガスは排気孔２９を経て系外に放５出され、溶融金
属はタンディツシュ４内に流れ込む、これによって中間
容器ｌｌ内の溶融金属Ｍは減少するが、この減少分は取
鍋１から補充され、中間容器１１内の溶融金属Ｍのレベ
ルはある一定の範囲に保てるようになっている。

タンディツシュ４の湯面が所定のレベルに達したとき、
ストッパー５を操作してタンディツシュ４内の溶融金属
をノズル６に供給する。ノズル６から高速回転する冷却
ロール８の周面に溶融金属を噴出し、急速冷却すると非
晶質金属薄帯が得られる。

非晶質金属薄帯の製造においては単位時間当りの溶融金
属の供給都が非常に小さく、中間容器ＩＩ内の溶融金属
Ｍの減少分を取鍋１より絶えず供給して補うことは困難
を伴なうので、中間容器ｌｌ内の湯面高さが所定の位置
まで下ったとき、取鍋１から冗の湯面高さになるように
溶融金属Ｍを供給するようにするのが好ましい、なお、
中間容器ｌｌ内の湯面高さが変動しても、タンディツシ
ュ４への溶融金属の供給量はできる限り一定に保たれる
ように前記流量調節弁３７をｙＡ整して、ガス供給量を
制御する。

実施例２ 第４図はこの発明の他の実施例を示している。

この図面に示すように、中間容器５１は取鍋ｌから溶融
金属Ｍが注がれる湯受部５２、および感受部５２よりも
深く、かつ横断面が湯受部５２よりも狭い湯送山部５３
よりなっている。

気泡ポンプ５５のポンプ本体５８の揚液管５７人口はヒ
記湯送出部５３の底近くまで伸びている。

この実施例のその他の構成（タンプッシュ、ポンプ本体
の昇降装置その他）は実質的に第１の実施例と同じであ
り、装置の作用も両者同じである。

ここで、揚程Ｈｍと、揚液管５７の浸漬深さＨ。

ｍ（最大は中間容器一杯に溶融金属が満たされたとき、
最小は液面が湯受！５２の底まで下ったとき）との関係
は、Ｈ５が最小の場合でも気泡ポンプの効率上Ｈｓ／Ｈ
＝１．５〜２．３にするのが望ましい。

この実施例において、中間容器５１の湯受部５２の内容
積を湯送山部５３に比へて大きくとれば残湯量はそれだ
け少なくすることができる。第２図のように中間容器１
１を一段にした場合、取鍋ｌからの溶融金属Ｍの供給が
終れば中間容器１１からタンディツシュ４への供給が続
く限り、中間容器ｌｌ内の湯面は下ってくる。モしてＨ
ｓ／Ｈがある値以下になるとガス流量を増してもほとん
ど中間容器１１からタンディツシュ４へ溶融金属が供給
されなくなり、中間容器にはかなりの量の残湯が発生す
ることになる。従って歩留の点から比較すれば中間容器
は本実施例のような２段底を形成した方が優れていると
いえる。

実施例３ 第５図はこの発明の更に他の実施例を示すものである。

この実施例では、中間容器６１の湯送出ＩＨが湯受部６
２寄りで上部６４および下部Ｂ５に分割されている０両
部８４，８５が接する部分はフランジ状の接合部６６と
なっており、湯送山部８３からの溶融金属Ｍの漏洩が防
止される。また、湯送山部Ｂ３の下部８５には加熱装２
ｉｓｓ、たとえば電気ヒータが配置されており、溶融金
属Ｍを加熱してこれの流動性を高めるとともに、湯送山
部６３内における溶融金属Ｍの凝固、固着を防１トする
。

非晶質金属製造作業が終って装置を停止したとき、湯送
山部８３の下ＦＩ＆６５をＬ部６４より取り外す。

そして、湯送山部８３の下部８５内に残留した溶融金１
〆Ｍは鋳型などに移して回収し、再溶解して取鍋ｌから
中間容器６１を経て再びタンプッシュ４に供給する。こ
のように湯送山部８３をヒ下に分割可能としておくと、
残湯処理が容易となる。

実施例４ 第６図はこの発明の更に他の実施例を示すものである。

中間容器７１の湯受部７２の底面は湯送山部７３に向か
って傾斜しており、湯送山部７３の下端は下方に向かっ
て開口し、７ランジ７４が設けられている。

湯送山部７３のフランシフ４下面にスライディングプレ
ート７６が摺動自在に接しており、スライディングプレ
ート７６の中央部に前記ガス八ブリング用ポーラスプラ
グ３２が、端寄りに貫通穴７７が設けられている。また
、スライディングプレート７Ｂの一端に油圧シリンダ７
８のロッド７９が連結されている。

非晶質金属製造作業中では、ポーラスプラグ３２が気泡
ポンプ８１の揚液管８３の直下にあるようにスライディ
ングプレート７８は位置している。非晶質金属９［ｉＩ
造作業が糾って装置を停屯したとき、油圧シリンダ７８
を駆動してＥ記貫通穴７７が揚液管８３の直ドに来るよ
うにスライディングプレート７Ｂを水平方向に変位させ
る。中間容器７１に残留した溶融金属Ｍは底面が傾斜し
た湯受部７２から湯送山部７３に流れ込み１貫通穴７７
を通ってこれの真下にセットした鋳型８０により回収さ
れる。

気泡ポンプ８１のポンプ本体８２において連絡管８７が
タンディツシュ４側に向けて傾斜している。そして、揚
液管８３の１ｔｌ上に排気孔８４が、吐出管８５の直上
にカス吹込み孔８８がそれぞれ設けられている。

連絡管８７内では、管壁との間に空間を生じるようにし
て溶融金属Ｍは流れる。この空間に上記ガス吹込み孔８
８からアルゴンなどの不活性ガスが供給され、溶融金属
の酸化が防止される。

揚液管内にポーラスプラグを介して不活性ガスを吹込む
際、細かい気泡が揚液管の断面になるべく一様に分布す
る方が効−Ｊｔ望ましくまた溶融金属流量の変動を一層
少なくすることができる。

一般に、ポーラスプラグはガス吐出面の単位面積当りの
ガス流量が小さいほど細かい気泡ができる。これは、ガ
ス流量が小さければ、ガス吐出面に点在して互いに離れ
たガスの出やすい細孔から優先的にガスが出るので、気
泡の合体が避けられるためである。したがって、同一ガ
ス流量の場合にはガス吐出面の面積が広いほど、ｍかい
気泡ができることになる。

このような細かい気泡を得るために、第７図のようにガ
ス吐出面直径りを揚液管５８の内径Ｉとほぼ同じにし、
かつ揚液管５８下端にスカート部５８を設は該スカート
部５８内にガス吐出面が完全に収めるようにすることが
好ましい、このとき、溶融金属Ｍの通路を確保するため
ポーラスプラグ３２が揚液管５８を塞がないことが必要
である。

一般に、ポーラス耐火物は所定の通気量を確保する必要
から気孔率が高くなっているので１強度および耐食性が
低い、したがって、ポーラスプラグ３２を形成する際は
、ポーラス耐火物の周囲を該耐火物より高強度で溶融金
属に侵されにくい耐火物３３で補強するのが望ましい。

なお、底部からポーラスプラグを介してガスを吹き込む
方法の他に、揚液管入口付近に気泡吹込み口を設けてガ
スを吹き込むことも可能である。

中間容器は前述のごとく湯受部の内容積が湯送山部の内
容積よりも大きければ大きいほどよい。

より具体的な形状は溶融金属量や周囲の装置との取り合
い等で決められる。残湯量を少なくする点からいえば、
水平方向と垂直方向の各々における揚液管と湯送山部内
壁との最短距離および揚液管の浸漬深さが同じならば、
湯送山部の空間の水平断面は矩形よりも円形の方が有利
である。このことは、揚液管が挿入されている湯送山部
の水平断面を示す第８図を見れば明らかである。たとえ
ば、揚液管５８の外径を１２ｃｍとする。また、円形断
面をした湯送山部の内壁５３の直径を１８ｃｍ　、矩形
断面の湯送山部の内壁５４が円形断面のそれに外接して
いるものとする。このとき、揚液管５８外周と湯送山部
の内壁５３．５４との間の水平断面面積はそれぞれ、円
形断面の場合には８８　、０　ｃ　ｍ’、矩形断面の場
合には１４２．９ｃｍ″となり、前者は後者の約６０％
の大きさにしか過ない。

溶融金属中の非金属介在物はポンプ本体の揚液管の中で
気泡に吸着されて１昇し、気泡と溶融金属が分離する箇
所では気泡とともに液面に浮−ヒする。いわゆるこの気
泡分離の効果により、非金属介在物が溶融金属とともに
タンディツシュ内に入る量は減少するので、非金属介在
物により生じる製品欠陥を軽減することができる。気泡
ポンプ内壁に介在物が吸着しやすい耐火物、たとえばＡ
ｌ２Ｏ３系介在物に対してはＣａＯ系耐火物を、また５
ｉ０２　　系の介在物に対してはＣａＯ系またはＭｇＯ
系の耐火物をコーティングしておけば、製品中の介在物
量は更に減らすことができる。

非晶質金属の製造例 第４図に示す非晶負金属薄帯の製造設備において、中間
容器５１からタンディツシュ４への溶融金属Ｍの供給に
本発明を実施した。この実施例における溶融金属の比重
は７．２．温度は１４００℃であり、ノズル６のスリッ
ト７の長さは１５ｃ腸９幅０．０８ｃ＋＊　。

このノズルスリット７から噴出する溶融金属の速度は１
５０ｃ＋ｓ／ｓｅｃである。この場合における溶融金属
Ｍの補給量は１３５　ｃ　ｍ’／　ｓ　ｅ　ｃである。

この補給量を確保する条件として気泡ポンプ５５の揚液
管５７の内径８１ｍ５、また中間容器５１の湯面が湯送
山部５３に差し掛ツタ・状、％ｌｉ　ニオイテＨ，＝　
３１０ｍ＋＊、Ｈ＝　１５０ｍｍ　トいう条件でタンデ
ィツシュ内溶融金属満量時より気泡吹込み口３１からア
ルゴンガスな吹き込ミ、鋳Ｗを開始した。このとき、ガ
ス流量は最大約２ＯＮＩ／磨ｉｎで閉塞することなく所
定量の溶融金ＫＭをタンディツシュ４に非常に円滑に連
続して供給することができた。

この発明は上記実施例に限られるものではない、たとえ
ば、冷却体は冷却ロールに代えてエンドレスベルトであ
ってもよい、また、第４図およびｙＪ５図に示す中間容
器５１．８１の湯受部５２．６２の底面を第６図に示す
ように傾斜させてもよい、さらにまた、第４図および第
６図に示す湯受部にヒータを設けてもよく、第４図およ
び第５図に示すポンプ本体５Ｂを第６図に示すものに取
り変えてもよい。

（発明の効果） 以上のように構成した本発明によれば、取鍋とダンディ
ツシュとの間にノズルスト−／パーとかスライディング
プレート等を設ける必要はなく、ポンプ本体内部が気液
混合体なので液体のみの場合よりも管内径が大きくなる
。したがって、溶融金属を供給する装置は構造が簡単と
なり、流路は閉塞しにくくなる。

溶融金属の供給量の調整は、気泡ポンプに送る気泡ガス
量を調整すればよい、したがって、非晶質金属の製造時
において特に要請度の高い溶融金属の微量供給、＃１量
調節が容易となり、また連続操業も容易となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は非晶質金属薄帯製造において取鍋かもスライデ
ィングプレートを介して溶融金属をタンディツシュに供
給する従来の装置を示す縦断面図、第２図はおよび第３
図は気泡ポンプを用いた本発明の装置の例を示すもので
、＃１２図は縦断面図、第３図は斜視図、第４図は本発
明の装置の他の例を示す縦断面図、第５図は本発明の更
に他の例を示すもので、中間容器の一部が上下に分割可
能となった装置の縦断面図、第６図は本発明の更に他の
例を示すもので、中間容器がスライディングプレートを
備え、気泡と溶融金属を中間容器の【α上で分離する装
置の縦断面図、第７図は細かい気泡を気泡ポンプの断面
になるべく一様に分布させるための揚液管とポーラスプ
ラグの構造を示す説明図、ならびに第８図は円形および
矩形断面を有する中間容器の湯送山部の水平断面を示す
説明図である。 ｌ・・・取鍋、４・・・タンプッシュ、６・・・ノズル
。 ８・・・冷却体、１１．５１．８１．７ト・・中間容器
、２１．５５、８１・・・気泡ポンプ、２２．５７．８
２・・・気泡ポンプ本体、３１・・・気泡ガス吹込み口
、３２・・・気泡ガス流量調整弁、Ｍ・・・溶融金属。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 冷却体、および高速で移動する冷却体表面に溶融金属を
   噴射するノズルを取り付けたタンディッシュよりなる非
   晶質金属製造装置において、前記タンディッシュに隣接
   する中間容器、ポンプ本体が中間容器とタンディッシュ
   との間に掛け渡され、中間容器からタンディッシュに溶
   融金属を送る気泡ポンプ、および前記ポンプ本体に気泡
   ガスを供給する管に設けられた気泡ガス流量調整弁とか
   らなることを特徴とする溶融金属供給装置。