KR100526646B1 - 금속 박편 제조 장치 - Google Patents

Abstract

냉각 롤(11), (12)을 제조되는 금속 박체의 두께로 간격을 두고 설치하여, 냉각 롤(11)의 표면에 용탕을 분출하는 노즐(14)을 설치한다. 그리고, 최초의 냉각 롤(11)에서 노즐(14)부터 분출된 용탕을 급냉하여 금속 박체를 만들어 다음의 냉각 롤(12)에서 제조된 금속 박체를 대어 박편으로 함과 동시에, 과잉의 용탕을 금속 박체로 하도록 한다.

이로써, 용탕의 공급의 자유도를 높여 안정하게 금속 박편을 효율적으로 제조할 수 있도록 한다.

Description

금속 박편 제조 장치{Thin metal strip producing device}

본 발명은, 금속 박편 제조 장치에 관한 것으로, 열전 소자용 재료, 자석 재료, 수소 흡장 합금 등을 제조하는 경우에 필요하게 되는 금속의 급냉 박편 소재를 간단하며 또한 고능률로 제조할 수 있도록 한 것이다.

열전 소자용 재료, 자석 재료, 수소 흡장 합금 등을 제조하는 경우, 이들 재료가 금속간 화합물인 것이 대부분이고, 잉곳(ingot)을 분쇄하여 제조하는 것도 가능하지만, 성능 향상을 도모하는 유효한 방법으로서 급냉 금속 박편 소재를 사용하는 것을 고려할 수 있으며, 급냉 효과로서의 조성적 균일성 및 급냉 방향의 결정의 경사를 이용하도록 하고 있다.

이러한 금속 박편은, 미리 광폭(廣幅)의 연속 박대(薄帶)를 제조하여, 이 연속 박대를 분쇄하거나, 절단함으로써 제조되고 있고, 연속 박대의 제조에는 주로 단일 롤법과 쌍롤법이 사용되고 있다.

단일 롤법은, 도 1a에 도시하는 바와 같이, 냉각 롤(1)의 상방에 설치한 노즐(2)로부터 용융 금속을 분출시키고, 연속적으로 광폭의 박대를 제조하도록, 냉각 롤(1)의 꼭대기부의 용융 금속과의 접촉부에 용융 금속의 표면 장력에 의해서 탕 저장(패들)을 안정적으로 유지하도록 하여, 얻어진 연속 박대를 수납 상자(3)에 수납하도록 하고 있다.

또한, 쌍롤법에서는 도 1b에 도시하는 바와 같이, 2개의 냉각 롤(4)을 접촉시켜 배치하고, 이 냉각 롤(4)의 접촉부 바로 위에 용융 금속을 노즐(5)을 개재하여 공급하고, 냉각 롤(4)사이에서 응고 및 압하시킴으로써 양면으로부터 냉각한 박대를 연속적으로 제조하도록 하고 있다.

그렇지만, 단일 롤법에서는 냉각 롤(1)의 꼭대기부에 탕 저장(패들)을 안정적으로 유지하기가 어렵고, 과잉의 용융 금속이 분출되면 탕 저장이 불안정하게 되어 냉각 롤(1)의 횡 또는 후방향으로 낙하하여 버리거나, 제품의 박대에 혼입하여, 제품의 균일성이 저하한다고 하는 문제가 있다.

또한, 쌍롤법에서는 냉각 롤(4)로 냉각 응고와 압하를 행하기 위해서 냉각 롤(4)의 구동에 큰 동력을 필요로 함과 동시에, 냉각 롤(4)의 손상이 크다고 하는 문제가 있다.

더욱이, 종래의 어느 방법으로도 제품으로서 연속한 박대가 얻어지기 때문에, 부피 밀도가 낮게 되어 대형의 수납 상자가 필요하게 되거나, 별도로 수납 상자의 전단에 분쇄 장치나 절단 장치가 필요하게 되어 있다.

도 1a 및 도 1b는 종래의 금속 박대의 제조 장치에 따른 단일 롤법 및 쌍롤법의 설명도.

도 2는 본 발명의 금속 박편 제조 장치의 일실시예에 따른 2개의 냉각 롤에서 구성한 경우의 개략 구성도.

도 3a내지 도 3c는 본 발명의 금속 박편 제조 장치의 다른 실시예에 따른 냉각 롤의 배치 및 개수의 개략 설명도.

도 4a 및 도 4b는 본 발명의 금속 박편 제조 장치의 일실시예에 따른 개략 사시도 및 개략 평면도.

도 5는 본 발명의 금속 박편 제조 장치의 일실시예에 따른 동일 직경의 2개의 냉각 롤에서 구성하는 경우의 개략 구성도.

도 6은 본 발명의 금속 박편 제조 장치의 일실시예에 따른 크기가 다른 직경의 2개의 냉각 롤에서 구성하는 경우의 개략 구성도.

도 7은 본 발명의 금속 박편 제조 장치의 일실시예에 따른 동일 직경의 냉각 롤에서의, 롤의 회전 속도와 금속 박편(flake)의 평균 두께의 관계를 도시하는 그래프.

도 8a 및 도 8b는 본 발명의 금속 박편 제조 장치의 또다른 실시예에 따른 노즐 부분의 단면도.

도 9는 본 발명의 금속 박편 제조 장치의 또다른 실시예에 따른 노즐 직경과플레이크의 두께의 관계를 도시하는 그래프.

본 발명은 상기 종래 기술이 갖는 과제를 감안하여 이루어진 것으로, 단일 롤법의 용융 금속의 안정 공급의 문제를 해소하면서 동시에, 쌍롤법의 롤 구동력의 문제를 해소하여, 금속의 급냉 박편 소재를 간단하며 또한 고능률로 제조할 수 있는 금속 박편 제조 장치를 제공하려고 하는 것이다.

열전 소자용 재료, 자석 재료, 수소 흡장 합금 등의 제조에 필요한 급냉 금속 소재에 관해서 검토한 바, 박대의 급냉 효과로서의 조성적 균일성 및 급냉 방향의 결정의 경사를 이용하는 것으로, 박대를 다음의 공정에서 절단하거나 분쇄하여 사용하기 때문에 반드시 연속한 박대로서 제조할 필요가 없다고 하는 지견에 근거하여 본 발명을 완성한 것이다.

즉 상기 과제를 해결하기 위해서, 냉각 롤을 제조되는 금속 박체의 두께로 간격을 두고 복수 설치하고, 상기 냉각 롤의 표면에 용탕을 분출하는 노즐을 설치하도록 하고 있고, 최초의 냉각 롤에서 노즐로부터 분출된 용탕을 급냉하여 금속 박체를 만들고 다음의 냉각 롤에서 제조된 금속 박체를 대어 박편으로 함과 동시에, 과잉의 용탕을 금속 박체로 하도록 하여, 용탕의 공급 자유도를 높이어 안정하게 금속 박편을 효율적으로 제조할 수 있도록 하고 있다.

또한, 복수의 냉각 롤을 용탕 내지 금속 박체가 순차로 접촉하도록 높이가 다르게 배치하고 있고, 만들어진 금속 박체가 냉각 롤에 접촉하는 기회를 증대하여 보다 미세하게 분쇄하거나, 박편의 취출 방향을 변경하도록 하고 있다.

더욱이, 냉각 롤의 회전축 끼리가 평행 이외로 되도록 배치하고 있고, 금속 박체의 비행(飛行) 방향이 회전축의 직각 평면이 되기 때문에, 금속 박체의 비행하는 방향을 변경하는 자유도를 증대할 수 있도록 하고 있다.

또한, 냉각 롤이 다른 원주속도로 회전되도록 구성되어 있고, 동일 직경의 냉각 롤이 동일 원주속도로 회전하면, 상류측의 롤에서 제조되는 금속 박체의 두께가 얇고, 하류측의 롤에서 제조되는 금속 박체의 두께가 두껍게 되지만, 롤의 원주속도를 변경함으로써, 금속 박체의 두께를 조정할 수 있도록 하고 있다.

더욱이, 냉각 롤을 다른 롤 직경인 것으로 구성하도록 하고 있고, 롤의 원주속도의 경우와 마찬가지로, 롤 직경을 변경함으로써 원주속도를 변경하고, 금속 박체의 두께를 조정할 수 있도록 하고 있다.

또한, 노즐의 노즐 구멍을 냉각 롤의 축방향에 복수 설치하도록 하고 있어, 슬릿 형상이나 원형 등의 노즐 구멍을 축방향에 복수로 함으로써 한층 효율적으로 금속 박편을 제조할 수 있도록 하고 있다.

더욱이, 노즐의 노즐 구멍의 단면적을 0.78 내지 78㎟로 하도록 하고 있어, 지금까지의 금속 박체의 제조에 사용되는 노즐의 노즐 구멍의 단면적에 비해, 매우 큰 단면적 28 내지 78㎟이라도, 두께가 두꺼운 금속 박체를 얻을 수 있어, 고효율로 금속 박체를 제조할 수 있도록 하고 있다. 또한, 노즐 구멍은 원형에 한정하는 것이 아니다.

또한, 노즐 및 냉각 롤을 분위기 가스 중에 설치함과 동시에, 냉각 롤의 회전에 의한 분위기 가스의 말려들어감을 방지하는 방풍 부재를 설치하도록 하고 있어, 불활성 가스 등의 분위기 속에서 제조함으로써 금속 박편의 품질을 향상할 수 있고, 방풍부재에 의해서 냉각 롤의 회전에 의한 분위기 가스의 말려들어감을 방지하여, 노즐의 냉각을 방지하거나 금속 박편의 비산을 방지할 수 있도록 하고 있다.

더욱이, 분위기 가스를 공급하는 취입 노즐을, 가스 취입에 의해서 상기 금속 박편을 수납하는 수납 상자에 금속 박편이 유도되는 방향으로 하고 있고, 금속 박편의 비산을 방지하여 효율 양호하게 수납 상자에 모이도록 하고 있다.

또한, 수납 상자에 수납되는 상기 금속 박편을 냉각하는 냉각 장치를 설치하도록 하고 있어, 금속 박편의 냉각 효율을 한층 향상할 수 있도록 하고 있다.

이하, 본 발명의 실시예에 관해서 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 2는 본 발명의 금속 박편 제조 장치의 일실시예에 따른 2개의 냉각 롤에서 구성한 경우의 개략 구성도이다.

상기 금속 박편 제조 장치(10)에서는, 중공의 내부 냉각식의 냉각 롤(11, 12)을 2개 구비하고 있고, 용탕의 공급 상류측의 1차 냉각 롤(11)의 회전축에 대하여 하류측의 2차 냉각 롤(12)의 회전축을 상방에 어긋나게 하여 2개의 냉각 롤(11, 12)은 높이가 다른 상태로 배치됨과 동시에, 2개의 냉각 롤(11, 12)의 간격은 제조되는 금속 박체의 두께보다 큰 간격으로 하고 있다. 냉각 롤(11)의 냉각 능력과 회전수에 의해서 제조되는 금속 박체의 두께는 대부분 정해지지만, 예를 들면 금속 박체의 두께가 50 내지 60μm인 것으로 하면, 냉각 롤(11, 12)의 간격은 3mm 정도로 한다.

또한, 이들 냉각 롤(11, 12)은 서로 역방향으로 냉각 롤(11, 12)의 중앙부에서 상방으로부터 하방으로 박편이 흐르도록 회전 구동되도록 되어 있고, 도시하지 않은 구동 기구에 의해서 구동되어, 예를 들면 원주속도가 10 내지 50m/sec 정도가 되도록 회전 구동된다.

그리고, 1차 냉각 롤(11)의 상부에는 턴디시(13) 및 노즐(14)이 설치되고, 턴디시(13)에 공급되는 용융 금속을 노즐(14)을 개재하여 1차 냉각 롤(11)의 표면에 분출하게 되어 있다.

상기 노즐(14)은 1차 냉각 롤(11)의 꼭대기부로부터 회전 방향 하류측의 표면에 용탕을 분출하게 되어 있고, 분출한 용탕이 과잉이어도 용탕이 후방에 비산하지 않고 전방으로 튀어나가도록 하고 있고, 예를 들면 1차 냉각 롤(11)의 꼭대기부로부터 중심각에서 45도 정도 회전 방향 하류측의 표면에 용탕을 분출하도록 하고 있다.

또한, 노즐(14)의 노즐 구멍은 단일 구멍으로 하는 경우에 한정하지 않고, 복수 구멍으로 하여 1차 냉각 롤(11)의 롤 축방향과 평행하게 복수 배치하도록 하고, 금속 박체를 복수 제조하도록 하거나, 특별히 그럴 필요는 없지만 광폭 형상으로 제조하도록 하여도 된다.

더욱이, 상기 노즐(14)은 1차 냉각 롤(11)의 표면에 대하여 어느정도의 간격을 두고 배치하고 있고, 폭이 넓은 연속 박대로 할 필요가 없기 때문에 종래의 단일 롤과 노즐의 간격에 비해 큰 간격으로 하고 있다.

상기 노즐(14)에는 원형의 노즐 구멍이 형성된 것이나 슬릿 형상의 노즐 구멍이 형성된 것 등이 사용되고, 원형의 노즐 구멍의 경우, 직경을 3mm 이하 단면적을 약 7.1㎟ 이하로 하는 것이 제조되는 금속 박편의 수율 향상하는 데에 있어서 바람직하지만, 직경 3mm 이상 단면적을 약 7.1㎟ 이상으로 하여도 되고, 두꺼운 금속 박편을 얻을 수 있다.

또한, 노즐 구멍은 상기 단면적을 확보할 수 있으면 원형에 한정하는 것이 아니다.

더욱이, 노즐(14)에 보온 가열 장치 등을 설치하면, 노즐 부분에서의 용탕의 응고를 방지하여 안정한 상태로 조업할 수 있다.

이러한 2개의 냉각 롤(11, 12)의 하방에 수납 상자(15)가 배치되고, 1차 냉각 롤(11)에서 응고한 금속 박체를 2차 냉각 롤(12)에 얹어 분쇄함과 동시에, 1차 냉각 롤(11)에서 냉각 응고되지 않고 비산하는 용탕 등을 2차 냉각 롤(12)에서 냉각 응고시킴으로서 얻어진 이들 금속 박체를 수납 상자(15)에서 회수하도록 하고 있다.

그리고, 금속 박체를 효율 양호하게 수납 상자(15)에 회수하기 위해서, 2개의 냉각 롤(11, 12)의 하방과 수납 상자(15)의 사이에 유도관(16)이 배치되고, 비산시키지 않고 수납 상자(15)에 회수하도록 하고 있다.

또한, 상기 금속 박편 제조 장치(10)에서는 불활성 가스 등의 분위기 가스속에서 금속 박편을 제조할 수 있도록 하기 위해서, 장치 전체가 밀폐 용기(17)내에 설치됨과 동시에, 턴디시(turn dish; 13)의 밑바닥부에 예압벽(18)이 설치되고 밀폐 용기(17)가 상하로 칸이 막아져 있다.

그리고, 상기 밀폐 용기(17)내에 불활성 가스를 공급하는 분위기 가스 공급 노즐(19)이 냉각 롤(11, 12)의 하부로부터 롤의 대향면을 따라서 분사되도록 배치되고, 제조된 금속 박체를 냉각함과 동시에 불활성 가스의 흐름을 이용하여 금속 박체를 수납 상자(15)에 유도할 수 있도록 하고 있다.

그리고, 분사된 불활성 가스는 수납 상자(15)에 설치한 가스 흡인구를 개재하여 도시하지 않는 블로우로 흡인하여, 열 교환기(20)를 개재하여 냉각 후 다시 분위기 가스 공급 노즐(19)로부터 공급하여 순환하도록 하고 있다.

더욱이, 상기 금속 박편 제조 장치(10)에서는 불활성 가스 등의 분위기 가스속에서 냉각 롤(11, 12)이 고속 회전하면, 분위기 가스의 말려들어 감에 의해서 바람이 생기기 때문에, 이 바람에 의한 노즐(14)의 냉각을 방지하거나 금속 박체가 비산하는 것을 방지하기 위해서, 노즐(14)의 양측의 예압벽(18) 부분으로부터 냉각 롤(11, 12)을 향해 돌출하는 방풍판(21)이 설치되어 있다.

또한, 상기 금속 박편 제조 장치(10)에서는 냉각 롤(11, 12)의 표면을 청정하게 유지하기 위해서 냉각 롤(11, 12)의 각각의 외부 가장자리에 접하여 롤형상의 청소 브러시(22)가 설치되어 있다.

이와 같이 구성한 금속 박편 제조 장치(10)의 동작과 함께, 금속 박편의 제조에 관해서 설명한다.

상기 금속 박편 제조 장치(10)에서는, 분위기 가스 공급 노즐(19)로부터 분위기 가스로서 불활성 가스를 공급한 상태로 하고, 용해로에서 용해한 용융 금속을 턴디시(13)에 공급하고, 노즐(14)에 의해 회전 구동되어 있음과 동시에 내부로부터 냉각되어 있는 1차 냉각 롤(11)상에 용탕을 분출한다.

그러면, 용탕은 1차 냉각 롤(11)의 표면에 접촉함으로써 응고하여 박대형상이 되고, 2차 냉각 롤(12)의 표면에 접촉하여 분쇄된다. 또한 1차 냉각 롤(11)에서 응고하지 않고 그대로 전방으로 비산하는 소량의 덩어리로 분할된 용탕은 2차 냉각 롤(12)의 롤 표면에 접촉하여 냉각되어 응고하고, 이로써 각각의 용탕의 덩어리가 박편 형상이 된다.

이렇게 해서, 1차 냉각 롤(11) 및 2차 냉각 롤(12)에서 박편 형상이 된 금속 박체는 1차 냉각 롤(11)의 표면에 다시 접촉하여 한층 분쇄되어 박편으로 되고, 유도관(16)과 분위기 가스 공급 노즐(19)로부터 공급되는 불활성 가스에서의 흐름으로 유도되어 수납 상자(15)에 회수된다.

그리고, 제조되는 각 단계의 금속 박체는 1차 냉각 롤(11)에서부터 2차 냉각 롤(12)에 접촉하는 동안까지의 2차 냉각 롤(12)을 거쳐서 다시 1차 냉각 롤(11)에 접촉하는 동안까지, 또한 유도관(16)을 거쳐서 수납 상자(15)에 달하기까지의 동안에 분위기 가스에 의해서 냉각됨과 동시에, 수납 상자(15)내에서도 순환되는 불활성 가스로 냉각되어 효율적으로 금속 박편이 냉각된다.

이러한 금속 박편 제조 장치(10)에 의하면, 단일 롤법의 경우와 같이 냉각 롤에의 용탕의 공급량을 노즐과 롤 사이에서 안정적인 패들이 형성되도록 조정할 필요가 없고, 간단히 조업할 수 있음과 동시에 1차 냉각 롤(11)에서 응고되지 않은 과잉의 용탕이 있을지라도 2차 냉각 롤(12)에서 냉각하여 금속 박편으로서 회수할 수 있어, 수율을 대폭 향상할 수 있다.

또한, 수납 상자(15)에 모이는 금속 박편은 2차 냉각 롤(12)에 접촉하여 분쇄된 것이나 작은 덩어리의 용탕이 응고하여 얻어진 것으로, 종래의 박대형상의 것을 수납하는 경우에 비해, 부피 밀도가 커져 소형의 수납 상자(15)에 퇴적시켜 모을 수 있다.

더욱이, 상기 금속 박편 제조 장치(10)에 의하면, 다시 1차 냉각 롤(11)에 접촉하여 박편 형상이 된 금속 박편이 유도관(16)과 분위기 가스 공급 노즐(19)로부터 공급되는 불활성 가스의 흐름으로 유도되어 수납 상자(15)에 회수되기 때문에, 박편일지라도 비산을 방지하여 효율 양호하게 수납 상자(15)에 모을 수 있다.

또한, 상기 금속 박편 제조 장치(10)에 의하면 냉각 롤(11, 12)이 비접촉 상태로 배치됨과 동시에, 롤 사이의 응고 금속에 압하력을 가할 필요도 없고, 종래의 쌍롤법인 경우에 비해 냉각 롤(11, 12)의 구동력을 작게 할 수 있어, 롤의 손상도 대폭 절감할 수 있다.

더욱이, 상기 금속 박편 제조 장치(10)에 의하면, 분위기 가스를 공급하여 불활성 가스 분위기 등으로 금속 박편을 제조할 수 있어, 품질이 좋은 금속 박편을 제조할 수 있음과 동시에, 분위기 가스의 말려들어감에 의한 바람이 생기더라도 이것을 방풍판(21)으로 방지할 수 있어, 노즐(14)의 냉각을 방지하거나 금속 박편의 비산을 방지할 수 있다.

또한, 상기 금속 박편 제조 장치(10)의 수납 상자(15) 앞에 금속 박편을 분쇄하는 분쇄 장치를 설치하고 있고, 또한 분쇄하여 수납 상자(15)에 모으도록 하여도 된다.

또한, 분위기 가스 공급 노즐(19)과는 별도로 밀폐 용기(17)내나 주위에 냉각 장치를 설치하여 금속 박편을 냉각하도록 하여도 된다.

다음에, 본 발명의 금속 박편 제조 장치의 다른 실시예에 관해서, 도 3a 내지 도 3c에 의해 설명하지만 이미 설명한 실시예와 동일부분의 설명은 생략한다.

본 발명의 금속 박편 제조 장치(10)에서는, 복수의 냉각 롤이 사용되지만, 그 배치 및 개수는 예를 들면 도 3a에 도시하는 바와 같이, 2개의 냉각 롤(11, 12)을 사용하여, 1차 냉각 롤(11)에 접촉한 금속 박체를 2차 냉각 롤(12)에 접촉한 후 회수하도록 하거나, 도 3b에 도시하는 바와 같이 2차 냉각 롤(12)에 접촉한 후, 다시 1차 냉각 롤(11)에 접촉하여 회수함으로써 분쇄 효과를 높이도록 하거나, 또한 도 3c에 도시하는 바와 같이, 3차 냉각 롤(23)을 설치하여 2차 냉각 롤(12)에서부터의 금속 박편을 한층더 분쇄함과 동시에, 금속 박편의 회수 방향을 가로방향으로 변경하도록 제어하여, 장치의 높이를 억제하도록 하여도 된다.

또한, 냉각 롤의 배치 및 개수 이외의 구성은 이미 설명한 실시예와 동일이다.

이러한 냉각 롤의 배치 및 개수를 변경한 금속 박편 제조 장치(10)에 의해서도 마찬가지로 금속 박편을 제조할 수 있다.

이상과 같이, 본 발명의 금속 박편 제조 장치에 의하면 용탕의 분출량이 많더라도 안정하게 금속 박편의 제조가 가능해진다.

또한, 박대를 제조 도중에 분쇄할 수 있어 분쇄 장치를 별도로 설치할 필요가 없어 수납 상자를 작게 할 수 있다.

더욱이, 냉각 롤의 배치나 개수를 변경함으로써 금속 박편의 취출 방향을 자유롭게 변경할 수 있다.

또한, 종래의 쌍롤법에 비해 냉각 롤의 손상 및 회전 구동력을 적게 할 수 있다.

더욱이, 노즐의 형상 등 운전 조건이 변화하여도 안정하게 금속 박편을 제조할 수 있는 범위가 넓고, 일정 품질의 금속 박편의 대량 생산에 적합하다.

다음에, 본 발명의 금속 박편 제조 장치의 또다른 실시예에 관해서 도 4a 도에 도시하는 개략 사시도, 및 도 4b에 도시하는 개략 평면도에 의해 설명하지만, 이미 설명한 실시예와 동일 부분의 설명은 생략한다.

본 발명의 금속 박편 제조 장치(30)에서는 복수의 냉각 롤, 예를 들면 2개의 냉각 롤(31, 32)을 사용하는 경우에, 냉각 롤의 회전축(31a, 32a)을 평행하게 배치하지 않고 평행 이외로 배치하도록 한 것으로, 여기서는 1차 냉각 롤(31)의 회전축(31a)에 대하여 2차 냉각 롤(32)이 하방에 배치됨과 동시에, 회전축(32a)이 비틀림의 위치에 배치하고 있고, 1차 냉각 롤(31)에 접촉한 금속 박체를 2차 냉각 롤(32)에 접촉한 후 회수하는 경우의 금속 박편의 회수 방향을 변경하도록 하여, 장치의 컴팩트화 등을 꾀하도록 하고 있다.

또한, 냉각 롤의 회전축 이외의 구성은 이미 설명한 상기 실시예와 동일하다.

이러한 냉각 롤(31, 32)의 회전축(31a, 32a)의 배치를 평행 이외로 한 금속 박편 제조 장치(30)에 의해서도 마찬가지로 하여 금속 박편을 제조할 수 있어, 1차 냉각 롤(31)상에 분출된 용탕은 1차 냉각 롤(31)의 표면에 접촉함으로써 응고하여 박대형상으로 되어 회전축(31a)에 수직인 평면(31b)을 따라서 비행하여 2차 냉각 롤(32)의 표면에 접촉한다. 상기 2차 냉각 롤(32)에서는, 1차 냉각 롤(31)에서 응고한 박대형상의 금속 박체가 분쇄됨과 동시에, 응고하지 않고 비산하는 용탕이 표면에 접촉함으로써 냉각되어 응고하고 박편형상이 되어, 2차 냉각 롤(32)의 회전축(32a)에 수직인 평면(32b)을 따라서 비행하게 된다.

따라서, 냉각 롤(31, 32)의 회전축(31a, 32a)의 배치를 변경함으로써, 금속 박편의 비행 방향을 조정할 수 있어, 장치를 구성하는 경우의 자유도를 증대할 수 있다.

또한, 냉각 롤의 배치는 상기 실시예의 경우에 한정하지 않고, 필요한 비행 방향에 의해서 적절히 정하도록 하면 되고, 냉각 롤의 개수도 상기의 2개의 경우에 한정하지 않고 3개 내지 보다 다수인 경우에도 적용하여 비행 방향의 자유도를 증대할 수 있다.

다음에, 본 발명의 금속 박편 제조 장치의 다른 실시예에 관해서, 도 5 내지 7에 의해 설명하지만, 이미 설명한 실시예와 동일 부분의 설명은 생략한다.

도 5 내지 도 7은 본 발명의 금속 박편 제조 장치의 다른 실시예에 따른, 도 5는 동일 직경의 2개의 냉각 롤에서 구성하는 경우의 개략 구성도, 도 6은 크기가 다른 직경의 2개의 냉각 롤에서 구성하는 경우의 개략 구성도, 도 7은 동일 직경의 냉각 롤에서의 롤의 회전 속도와 금속 박편(플레이크)의 평균 두께의 관계를 도시하는 그래프이다.

상기 금속 박편 제조 장치(40)에서는, 도 5와 같이 복수의 냉각 롤, 예를 들면 2개의 냉각 롤(41, 42)을 사용하는 경우에, 냉각 롤의 원주속도를 다르게 한 것이며, 동일 직경 그대로 1차 냉각 롤(41)의 롤 회전 속도(v1)와 2차 냉각 롤(42)의 회전 속도(v2)를 변경하도록 하거나, 또한 도 6과 같이 동일 회전수로 회전하여, 예를 들면 2차 냉각 롤(43)의 롤 직경을 변경함으로써 원주속도(v3)를 변경하도록 하고 있다.

냉각 롤의 롤 회전 속도(롤 외부 가장자리에서의 원주속도)와 냉각 응고되는 금속 박편(플레이크)의 평균 두께의 관계를 구하기 위해서 실험을 행하여, 도 7에 도시와 같은 실험 결과를 얻었다.

종래의 단일 롤법에서는 롤의 회전 속도의 상승에 동반하여, 제조되는 플레이크의 두께가 감소하는 것이 알려지고 있다.

한편, 2개의 냉각 롤을 사용하는 경우, 1차 냉각 롤에서 제조되는 플레이크의 두께는 단일 롤법과 마찬가지로, 회전 속도의 상승에 따라 플레이크의 두께가 감소하고, 실험에 의하면 회전수가 500rpm에서는, 평균 두께가 약 190μm인 데 반해, 회전수가 800rpm에서는 평균 두께가 100 내지 120μm로 되어 있다.

그러나, 2차 냉각 롤에서 제조되는 플레이크의 두께는 1차 냉각 롤과 2차 냉각 롤을 등속으로 한 경우에는 얻어지는 플레이크의 평균 두께가 두껍게 되고, 실험에서는 회전수가 500rpm이어도 회전수가 800rpm이어도, 거의 일정한 240μm 정도로 되어 있다.

이것은 2차 냉각 롤에서 제조되는 플레이크는, 용탕의 속도가 1차 냉각 롤에 비해 크기 때문에, 2차 냉각 롤의 회전 속도(원주속도)가 상대적으로 작아짐으로써, 그 만큼 두꺼운 플레이크가 얻어지는 것이다.

그래서 2차 냉각 롤의 회전수 만을 고속으로 변경한 경우에는, 2차 냉각 롤에서 제조되는 플레이크의 평균 두께를 감소할 수 있고, 실험에 의하면 예를 들면 1차 냉각 롤의 회전수를 800rpm로 하고, 2차 냉각 롤의 회전수를 1150rpm으로 하면, 거의 동일 두께의 플레이크가 얻어지고 있다.

이러한 2차 냉각 롤에서의 플레이크의 평균 두께의 감소는 롤 표면의 원주속도에 의해서 결정된다고 생각되기 때문에, 1차 냉각 롤(41)과 2차 냉각 롤(42)을 동일 직경으로 하여 회전 속도를 변경하도록 하는 경우와 마찬가지로, 1차 냉각 롤(41)과 2차 냉각 롤(43)의 회전수가 동일이어도 롤 직경을 변경함으로써 마찬가지로 플레이크의 평균 두께를 감소시키는 효과를 얻을 수 있다.

따라서, 금속 박편 제조 장치(40)와 같이, 예를 들면 2개의 냉각 롤(41, 42)을 사용하는 경우에, 도 5에 도시하는 바와 같이 동일 직경 그대로 1차 냉각 롤(41)의 롤 회전 속도(v1)와 2차 냉각 롤(42)의 회전 속도(v2)를 변경하도록 하거나, 혹은 동일 회전수로 회전하고 예를 들면 도 6에 도시하는 바와 같이, 1차 냉각 롤(41)의 롤 직경(d1)과 2차 냉각 롤(43)의 롤 직경(d3)을 변경함으로써 원주속도(v3)를 변경하도록 하고 있고, 이러한 2차 냉각 롤(42, 43)의 원주속도를 높이는 것으로, 1차 냉각 롤(41)에서 제조되는 플레이크의 평균 두께와 2차 냉각 롤(42, 43)에서 제조되는 플레이크의 평균 두께를 거의 동일 두께 등으로 할 수 있다.

또한, 플레이크는 원주속도에 의하지 않고, 어느쪽의 냉각 롤(41, 42, 43)에서 얻어지는 플레이크도 평균 두께가 다르지만, 금속 박편으로서는 어느것이나 동일성상의 것이 얻어진다.

또한, 냉각 롤의 원주속도 이외의 다른 구성은 이미 설명한 상기 실시예와 동일이며, 동일의 작용 효과를 발휘하는 것은 말할 필요도 없고, 더욱 회전축을 평행 이외로 하는 구성을 조합하도록 하여도 된다.

다음에, 본 발명의 또다른 실시예에 관해서 도 8a도, 도 8b 및 도 9에 의해 설명한다.

도 8a, 도 8b 및 도 9는 본 발명의 금속 박편 제조 장치의 또다른 실시예에 따른 노즐 부분의 단면도 및 노즐 직경과 플레이크의 두께의 관계를 도시하는 그래프이다.

상기 금속 박편 제조 장치(50)에서는, 도 8a에 도시하는 바와 같이 노즐(51)의 노즐 구멍(52)을 크게 하고 있고, 또한 도 8b에서는 노즐(51)의 노즐 구멍(52)을 더욱 크게 하고 있고, 상기 각 실시예의 노즐(14)로 원형의 노즐 구멍의 것을 사용하는 경우에는, 직경을 3mm 이하, 단면적을 7.1㎟로 하도록 했었지만, 여기서는, 노즐 구멍(52)의 직경을 1.0 내지 10.0mm의 범위, 단면적을 0.78 내지 78㎟로하고 있고, 직경 3mm 이상, 단면적 7.1㎟ 이상의 것을 사용하도록 하고 있다.

노즐 구멍(52)의 직경을 크게 하여도, 제조되는 금속 박편의 평균 두께가 두껍게 되지만 얻어지는 성상(性狀)에 하등 문제는 없고, 그대로 소재로서 사용할 수 있다.

상기 노즐 구멍(52)의 직경을 크게 하면, 1차 냉각 롤(53)로 냉각 응고되지 않고 용탕 그대로 2차 냉각 롤(54)에 비행하는 량이 증가하고, 이 용탕이 1차 냉각 롤(53)의 롤 축에 수직인 평면상을 방사 형상으로 비행하게 되고, 이로써 응고한 금속 박편이 2차 냉각 롤(54)의 표면에 접촉하는 동안에 퇴적하는 용탕량이 증가함으로써, 두꺼운 플레이크가 제조되어지게 된다.

그리고, 알루미늄 합금을 사용한 실험에 의하면, 도 9에 도시하는 바와 같이, 노즐 구멍의 단면적(직경)이 커지면 플레이크(금속 박편)의 평균 두께가 두껍게 됨을 알 수 있다.

그리고, 지금까지의 금속 박편의 제조에 사용되는 노즐 구멍의 직경에 비해, 매우 큰 직경 6 내지 10mm, 단면적 28 내지 78㎟로 한 경우라도 두께가 두꺼운 금속 박편을 얻을 수 있어 고효율로 금속 박편을 제조할 수 있다.

또한, 얻어진 금속 박편의 성상에 하등 문제는 없고, 그대로 소재로서 사용할 수 있는 것이었다.

따라서, 이러한 금속 박편 제조 장치(50)에 의하면, 노즐(51)의 노즐 구멍(52)을 크게 함으로써, 두꺼운 금속 박편의 제조가 가능해짐과 동시에, 금속 박편의 대량 생산을 고효율로 행할 수 있다.

또한, 노즐 구멍은 원형의 것에 한정하지 않고, 다른 형상으로도 된다.

이상과 같이, 본 발명의 금속 박편 제조 장치에 의하면, 용탕의 분출량이 많더라도 안정하여 금속 박편의 제조가 가능해진다.

또한, 박대를 제조 도중에 분쇄할 수 있어, 분쇄 장치를 별도로 설치할 필요가 없어 수납 상자를 작게 할 수 있다.

더욱이, 냉각 롤의 배치나 개수를 변경함으로써, 금속 박편의 취득 방향을 자유롭게 변경할 수 있다.

또한, 종래의 쌍롤법에 비해 냉각 롤의 손상 및 회전 구동력을 적게 할 수 있다.

더욱이, 노즐의 형상 등 운전 조건이 변화하여도 안정하여 금속 박편을 제조할 수 있는 범위가 넓고, 일정 품질의 금속 박편의 대량 생산에 적합하다.

이상, 실시예와 함께 구체적으로 설명한 바와 같이 본 발명의 금속 박편 제조 장치에 의하면, 냉각 롤을 제조되는 금속 박체의 두께로 간격을 두고 복수설치하고, 이 냉각 롤의 표면에 용탕을 분출하는 노즐을 설치하도록 하였기 때문에, 최초의 냉각 롤에서 노즐로부터 분출된 용탕을 급냉하여 금속 박체를 만들고, 다음 의 냉각 롤에서 제조된 금속 박체를 대어 박편으로 함과 동시에, 과잉의 용탕을 금속 박체로 할 수 있어, 용탕 공급의 자유도를 높여 안정하게 금속 박편을 효율적으로 제조할 수 있다.

또한, 복수의 냉각 롤을 용탕 내지 금속 박체가 순차로 접촉하도록 높이가 다르게 배치하였기 때문에, 만들어진 금속 박체의 냉각 롤에 접촉할 기회를 증대하여, 보다 미세하게 분쇄하거나, 박편의 취출 방향을 변경할 수 있다.

더욱이, 냉각 롤의 회전축 끼리가 평행 이외가 되도록 배치하였기 때문에, 금속 박체의 비행 방향이 회전축의 직각 평면이 되기 때문에, 금속 박체의 비행하는 방향을 변경할 수 있는 자유도를 증대할 수 있어, 장치의 컴팩트화 등을 꾀할 수도 있다.

또한, 냉각 롤이 다른 원주속도로 회전되도록 구성되였기 때문에, 동일 직경의 냉각 롤을 동일 원주속도로 회전하면, 상류측의 롤에서 제조되는 금속 박체의 두께가 얇고, 하류측의 롤에서 제조되는 금속 박체의 두께가 두껍게 되지만, 롤의 원주속도를 변경함으로써, 금속 박체의 두께를 조정할 수 있어, 어느 것의 롤로부터도 거의 동일 두께의 금속 박편을 얻을 수 있다.

더욱이, 냉각 롤을 다른 롤 직경의 것으로 구성하도록 하였기 때문에, 롤의 원주속도의 경우와 마찬가지로, 롤 직경을 변경함으로써 원주속도를 변경할 수 있어 금속 박체의 두께를 조정할 수 있다.

또한, 노즐의 노즐 구멍을 냉각 롤의 축방향으로 복수 설치하도록 하였기 때문에, 슬릿 형상이나 원형 등의 노즐 구멍을 축방향에 복수로 함으로써 한층 효율적으로 금속 박편을 제조할 수 있다.

더욱이, 노즐의 노즐 구멍의 단면적을 0.78 내지 78㎟으로 하도록 하였기 때문에, 지금까지의 금속 박체의 제조에 사용되는 노즐 직경에 비해 매우 큰 단면적 28 내지 78㎟로 한 경우라도 두께가 두꺼운 금속 박체를 얻을 수 있어, 고효율로 금속 박체를 제조할 수 있다.

또한, 노즐 및 냉각 롤을 분위기 가스 중에 설치함과 동시에, 냉각 롤의 회전에 의한 분위기 가스의 말려들어감을 방지하는 방풍 부재를 설치하도록 하였기때문에, 불활성 가스 등의 분위기 속에서 제조함으로써 금속 박편의 품질을 향상할 수 있음과 동시에, 방풍부재에 의해서 냉각 롤의 회전에 의한 분위기 가스의 말려들어감을 방지하여 노즐의 냉각을 방지하거나, 금속 박편의 비산을 방지할 수 있다.

더욱이, 분위기 가스를 공급하는 취입 노즐의 가스 취입 방향을 금속 박편을 수납하는 수납 상자에 금속 박편을 유도하는 방향에 설치하도록 하였기 때문에, 금속 박편의 비산을 방지하여 효율 양호하게 수납 상자에 모을 수 있다.

또한, 수납 상자에 수납되는 상기 금속 박편을 냉각하는 냉각 장치를 설치하도록 하였기 때문에, 금속 박편의 냉각 효율을 더한층 향상할 수 있다.

본 발명은, 열전 소자용 재료, 자석 재료, 수소 흡장 합금 등을 제조하는 경우에 필요하게 되는 금속의 급냉 박편 소재를 간단하며 또한 고능률로 제조할 수 있는 금속 박편 제조 장치를 제공한다.

Claims (10)

1차 냉각 롤의 표면에 용탕을 분출하는 노즐을 설치하고, 상기 노즐로부터 분출된 용탕을 상기 1차 냉각 롤로 급냉하여 금속 박체를 만들고, 제조된 금속 박체를 대어 분쇄하는 동시에 응고하지 않고 비산하는 용탕을 응고하여 박편으로 하는 2차 냉각 롤을, 상기 1차 냉각 롤에 대하여 제조되는 금속 박체의 두께보다 큰 간격을 두고 설치하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 금속 박편 제조 장치.

제 1 항에 있어서,

상기 1차 냉각 롤과 2차 냉각 롤을, 용탕 내지 금속 박체가 순차로 접촉하도록 높이가 다르게 배치한 것을 특징으로 하는 금속 박편 제조 장치.

제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

상기 1차 냉각 롤과 2차 냉각 롤을, 회전축 끼리가 평행 이외로 되도록 배치한 것을 특징으로 하는 금속 박편 제조 장치.

제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

상기 1차 냉각 롤과 2차 냉각 롤이 다른 원주속도로 회전되도록 구성된 것을 특징으로 하는 금속 박편 제조 장치.

제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

상기 1차 냉각 롤과 2차 냉각 롤을 다른 롤 직경으로서 구성한 것을 특징으로 하는 금속 박편 제조 장치.

제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

상기 노즐의 노즐 구멍을 상기 1차 냉각 롤의 축방향에 복수 설치한 것을 특징으로 하는 금속 박편 제조 장치.

제 6 항에 있어서,

상기 노즐의 노즐 구멍의 단면적을 O.78 내지 78㎟로 한 것을 특징으로 하는 금속 박편 제조 장치.

제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

상기 노즐 및 상기 1차 냉각 롤과 2차 냉각 롤을 분위기 가스 중에 설치함과 동시에, 상기 1차 냉각 롤과 2차 냉각 롤의 회전에 의한 분위기 가스의 말려들어감을 방지하는 방풍 부재를 설치한 것을 특징으로 하는 금속 박편 제조 장치.

제 8 항에 있어서,

상기 분위기 가스를 공급하는 취입 노즐을, 가스 취입에 의해서 상기 금속 박편을 수납하는 수납 상자에 금속 박편이 유도되도록 설치한 것을 특징으로 하는 금속 박편 제조 장치.

제 9 항에 있어서,

상기 수납 상자에 수납되는 상기 금속 박편을 냉각하는 냉각 장치를 설치한 것을 특징으로 하는 금속 박편 제조 장치.