KR900002122B1 - 금속필라멘트 주조장치 및 방법 - Google Patents

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Description

금속필라멘트 주조장치 및 방법

제 1 도는 칠 롤(chill roll)주조장치와 관련하여 허거벨트(hugger belt)장치를 사용하는 예시도이다.

제 2 도는 주조면이 무한 주조벨트에 의해 제공되는 본 발명의 구체예를 나타내는 예시도이다.

제 3 도는 주조면이 칠롤에 의해 제공되는 본 발명의 구체예에 대한 측면도이다.

제 4 도는 가이드 휠(wheel)조립체의 등각도이다.

제 5 도는 입방체구조를 가진 스트립을 나타내는 예시도이다.

제 6 도는 고스(goss)구조를 가진 스트립을 나타내는 예시도이다.

제 7a, b 도는 철 기질상에서 냉각된 주물방치(as-cast) FeSi스트립의 극점도 (pole figure)이다.

제 8a, b 도는 산세척 및 소둔(annealing)후 철 기질상에서 냉각된 FeSi스트립의 극점도이다.

제 9a, b 도는 Cu-Be기질상에서 냉각된 주물방치 FeSi스트립의 극점도이다.

제 10a, b 도는 산세척 및 소둔후 Cu-Be기질상에서 냉각시킨 FeSi스트립의 극점도이다.

제 11 도는 본 발명에 의한 Fe-6.5중량% Si스트립의 B-H곡선이다.

제 12a, b 도는 무방향성(non-oriented)규소강의 자성과 비교한 본 발명의 스트립의 자성을 나타내는 도면이다.

제 13a, b 도는 철 기질상에 주조된 Fe-Si스트립주조물의 미세구조도이다.

제 14a, b 도는 Cu-Be기질상에서 Fe-Si스트립주조물의 미세구조도이다.

제 15a, b 도는 소둔후 철 기질상에서 Fe-Si스트립주조물의 미세구조도이다.

본 발명은 용융금속흐름이 회전하는 환상(annular)칠롤(chill roll)의 원주면상에 침적(deposit)되는 용융스핀공정(melt spin process)에 의해 금속 및 금속합금 필라멘트를 주조하는 장치 및 방법에 관한것이다.

금속리본, 금속스트립 및 금속시이트(metal sheet)같은 금속필라멘트의 제조에 있어서, 용융 금속흐름은 움직이고 있는 냉각면으로 향하거나 그 냉각면상에 침적된다.

그 냉각면 위에서 용융금속은 응고된 다음 원심력의 작용에 의해 분리되거나 떨쳐진다.

이러한 형태로되는 통상의 주조시스템은 일반적으로 회전칠롤(rotating chill roll)에 설치된 냉각면을 이용하며, 아주 뚜렷한 융점을 갖는, 다시말해서, 약 4℃-6℃의 아주 협소한 고체-액체전이온도를 갖는 금속필라멘트를 만드는데 적합한것이다.

그러나 몇몇 비결정성 유리질 금속 및 몇몇 결정성 금속합금은 가끔 100℃를 넘는 아주 광범위한 전이온도 범위를 갖는다. 이러한 금속들은 만족할만한 냉각효과를 위하여 칠롤과의 오랜 접촉이 필요한것이다.

그러나 통상의 주조시스템은 필라멘트를 칠롤에서 일찍 떨쳐버리는 경향이 있으며, 칠롤 표면으로부터 필라멘트가 분리되는점이 변하므로 필라멘트를 모아 적절한 권취기로 보내는 것이 어렵게된다.

게다가 너무 이른 분리는 주조 필라멘트의 냉각율을 감소시키며, 필라멘트표면상에서 과도한 산화가 일어나게된다.

칠롤 표면상에서의 불충분한 필라멘트보존 및 칠롤로부터 필라멘트 분리점이 변화하는 문제점은 종래의 고안들에 의해 단지부분적으로 언급되었다.

캐비쉬(Kavesh)의 미국특허 3856074는 회전칠롤의 외면상에 형성된 필라멘트를 닙핑(nipping)장치를 사용하므로써 보존하는 기술을 포함한다.

베델(Bedell)의 미국특허 3862658은 가스젯트(gas jet), 구동 금속벨트 및 회전휠같은 장치로써 회전축을 향하여 방사상으로 향한힘을 칠롤 표면에 대하여 가함으로써 필라멘트 및 칠롤사이의 접촉시간을 길게하는 것을 포함한다.

특정 구체화에 있어서, 베델은 리본을 한정하고 칠롤로부터 이른분리를 방지하기 위해 2개의 롤러위를 지나가는 베릴륨구리로된 금속벨트를 사용한다.

금속스트립의 연속주조를 위한 휠 및 밴드타입(wheel-and-band type)금속주조기구는 홈이파인 주조휠과 그 주조휠과 함께 움직이는 지지밴드사이에 형성된 간극(cavity)내부로 용융 금속을 침적한다. 이들 기구는 지지밴드를 위해 여러개의 가이드휠(guide wheel) 및/혹은 드라이브휠(drive wheel)을 사용할수 있으며, 또한 구멍뚫린 스트립제품을 만들기위해, 주조 간극내부로 튀어나온 다수의 등거리 배열된 못이나 심(cores)을 가진 주조휠을 사용할수도있다.

칼슨(Carlson)의 미국특허 4202404는 회전하는 환상 칠롤의 외주면과 마찰 맞물림으로 움직이는 신축성있는 유연벨트를 개시한다. 그 신축성있는 벨트는 적어도 3개의 롤러에 의해 지지되며 칠롤상의 필라멘트주조물을 오래접촉할 수 있도록 추진된다.

그러나 신축성있는 벨트는 400℃ 이상의 온도에는 견딜수 없는 것이다.베델에 의해 공표된것과같은 금속벨트는 보다 높은 온도에 견딜수 있으나 내구성 및 열안정성이 떨어지는 것이다.

주조공정동안 가해진 열 응력(thermal stress)은 초기에 벨트를 휘게하거나 변형 또는 파괴시키는 원인이 되는 것이다.

벨트의 이러한 열특성으로 인하여, 주조필라멘트는 불연속적이었으며 길이방향으로 부스러지며 불균일한 단면을 가졌던 것이다.

더구다 통상의 장치는 냉각면에 대하여 초기 주조필라멘트의 상대운동을 충분히 방지하는 수단이 결여되어 있다. 초기의 뜨거운 필라멘트는 그들의 상승된 고체화온도에서 인장강도 및 전단력(shear strength)이 감소되기 때문에, 수직적으로나 또는 수평적으로의 그러한 상대운동은 초기 필라멘트를 부스러지게 할수 있다. 필라멘트가 냉각되어 실질적으로 비점착상태의 고체화되었더라도, 주조면과 유연벨트사이의 엔트레인먼트(entrainment)에 의해 받는 스트레스를 견딜만한 인장강도나 전단력을 갖지못하는 것이다. 이와 같이 신축성있는 혹은 연속 박막금속벨트를 사용하는 통상의 주조장치는 고열의 연속금속필라멘트와 냉각면사이에서 냉각접촉을 유지하는데 필요한 충분한 내구성, 열저항성 또는 열안정성을 가지지 못하는 것이다.

또한 통상의 장치는 주조면 및 벨트에 관하여 초기 필라멘트의 상대운동을 충분히 방지하지 못하는 것이었다. 그결과 주조필라멘트는 부서지고 불균일한 단면을 갖게되며 표면상에 과도한 산화가 일어나는 것이다.

FeSi합금같은 여러가지 결정성 금속합금을 생산하기 위하여 전술한 장치가 사용되어왔다.

특히 6-7중량% 실리콘(Si)를 포함하는 FeSi합금은 이들이 높은 투자성, 높은 포화자화치, 낮은 자기변형 및 낮은전력 손실때문에 특히 바람직하다.

그러나 이들 실리콘 고함유합금은 낮은 연성(ductility)을 가지며, 원하는 형상으로 스탬핑(stamping)하거나 원하는 형상으로 권취할 수 있는 얇은 시이트로 만들기가 힘든 것이다.

연성을 개선시키기 위한 시도가 급냉기술에 의해 행하여졌으며 급냉된 철-실리콘함유(4-7중량%)합금의 자성에 대하여 많은 문헌이 출간되었다. 이들 연구에 있어서는 소둔(anealing)처리 및 냉간압연과 소둔을 통한 철심손(core loss)을 줄이는데 촛점을 모았다. 이렇게하여 철심손은 줄어든 반면, 자성은 비등방성이 되며, 그 성질은 금속의 고유조직때문에 리본의 세로방향을 따라 가장 뛰어난다. 그결과, 이들 FeSi합금 물질은 자장이 계속적으로 변하는 방향에서는 회전하는 전자기장치에 사용하는데 적합치않는 것이다.

본 발명은 본질적으로 균일한 칫수 및 물성을 가진 연속적인 금속필라멘트를 신뢰성있게 주조하는 장치 및 방법을 제공한다.

이장치는, 필라멘트를 위하여, 용융금속을 주조표면상에 침적시키기위한 추출장치 및 움직이는 주조표면을 포함한다.

적어도 그 일부분이 실질적으로 주조표면의 속도와같은 속도로 움직이도록 된 금속망 허거 벨트(metallic mesh hugger belt)는 냉각접촉을 유지하기 위해 주조면에 대하여 필라멘트를 옮겨준다. 필라멘트 및 주조면을 향하여 허거벨트를 추진시키기 위한 장치들은 주조면 및 허거벨트에 대한 필라멘트의 상대운동을 본질적으로 방지하기에 충분한 동반 허거입력(hugger pressure)을 제공한다.

조절장치는 냉각도중 필라멘트내부에 과도한 힘이 부과되는것을 막기위하여 허거압력을 조절한다.

본 발명에 의하면, 연속적으로 금속필라멘트를 주조하는 방법이 또한 제공한다. 용융금속의 흐름이 필라멘트를 형성하기위하여 움직이는 주조면상에 추출되며, 이 필라멘트는 냉각접촉을 유지하기위해 주조면에 대하여 동반된다. 이 필라멘트는 주조면에 대한 필라멘트의 상대운동을 본질적으로 방지하는데 필요한 허거압력하에서 주조면에 대면하여 진전되며, 허거압력은 냉각동안 필라멘트내부의 과도한 스트레스부과를 방지하기 위하여 조절된다.

신축성있는 벨트혹은 시이트금속벨트(sheet metal belt)를 사용하는 통상의 장치 및 조작과 비교해볼때, 본 발명은 아주높은 융점을 가진 합금으로 구성된 연속 필라멘트를 보다 신뢰성있게 주조하는 것이다.

금속망 허거벨트(metallic mesh hugger belt)는 보다 튼튼하고, 필라멘트를 보다 균일하게 냉각시키며, 필라멘트에서의 비연속성을 보다 잘 제거하는 것이다.

초기 필라멘트(nascent filament)내에서의 응력을 조절하기위한 조절장치가 없는 경우와 비교해보면, 본 발명은 보다 낮은 산화, 보다 균일한 치수 및 자성과 같은 개선된 물성을 가진 연속금속필라멘트를 보다 효과적으로 주조한다.

또한 본 발명에 의한 장치 및 방법은 특히 FeSi합금같은 결정성 Co, Ni 및 Fe 강자성(ferromagnetic)합금으로된 연속필라멘트를 주조하는데 유용한 것이다.

주방(as-cast)필라멘트는 일관되고 균일한 품질을 가지며 고유투자율 및 보자력(coercivity)를 포함한 고유강자성을 지닌 필라멘트를 제조하도록 조작된다.

이러한 성질은 특히 전기모터 및 발전기같은 회전하는 전자기장치를 만드는데 유용한 것이다.

본 발명에 의한 기구 및 방법이 약 1중량%에서 10중량% 실리콘을 포함하는 결정성 FeSi금속 필라멘트를 생산하는데 사용될때, 필라멘트내부의 결정입자는 주상입자(columnar grains)가, 입자경계에서 실질적으로 2차위상입자(second phase particles)없이, 주조필라멘트면에 수직으로 배열된 주상조직(columnar structure)을 갖는다.

또한 이 필라멘트는 평탄한 표면을 가지며 실질적으로 표면산화가 일어나지않는 것이다.

이러한 필라멘트는 필라멘트평면내에 개선된 등방성 강자성있는 것으로 추후처리 되기에 특히 적합한 것이다.

이와같이, 본 발명에 의하여, 필라멘트내에 본질적으로 등방성 강자성성질을 가진 FeSi금속 필라멘트를 만드는 방법이 제공된다. 일반적으로 이방법은 FeSi금속의 결정성 필라멘트를 형성하는 단계를 포함한다.

이 필라멘트는 본질적으로 스트립면에 직각으로 배열된 주상입자구조를 가지며 입자경계에서 2차위상입자를 가지지 않는 것이다.

그리고나서 필라멘트는 산성용액에서 세척 및 소둔처리되어 필라멘트면에 실질적으로 직각방향으로 배향된〈100〉결정방향을 갖는 입자들의 강도(intensity)가 최소 2배 확률인〈100〉 섬유조직을 갖는 필라멘트를 제공한다.

본 발명은 본질적으로 필라멘트의 평면내에 등방성 강자성을 지닌 FeSi금속으로 구성되는 개선된 결정성필라멘트를 공급하는 것이다.

이 필라멘트는 필라멘트면에 실질적으로 직각인 방향으로 배향된〈100〉결정방향을 가지는 입자들의 강도가 최소한 2배확률인〈100〉섬유조직을 갖는다.

발명의 상세한 설명 및 특허청구의 범위에 사용됨에 있어서, 필라멘트는 그 직경이 길이보다 훨씬적은, 가늘고 긴 몸체를 갖는 것을 의미한다.

이러한 필라멘트는 리본, 스트립 혹은 시이트형태를 가질수있고, 좁거나 넓고, 균일하거나 불균일한 단면을 가질수 있다.

또한, 본 발명에 있어서, 벨트는 유연한 물질로된 무한스트립이며, 롤은 본질적으로 원통형구조이다.

제 1 도는 본 발명의 장치 및 공정을 나타내는 대표적인 형태이다. 주조칠롤 (1)은 약 100-4000m/min의 원주속도로 회전한다.

또한 유도가열코일(3)이 설치된 컨테이너(2)는 용융 금속합금을 담고 있다.

추출장치(7)은 용융된 금속을 회전하는 주조칠롤(1)의 냉각주조면(9)위에 침적시키며, 주조면(9)위에서 용융금속은 필라멘트(6)으로 고체화 되는 것이다. (이하에서 "주조칠롤"은 "주조롤"로도 표기함)

금속망 허거벨트(4)는 가이드휠(5)에 의해 지지되며, 이 벨트의 적어도 일부분은 주조롤에 대하여 필라멘트(6)을 보지하기 위하여 회전하는 롤과 같은 방향으로 움직인다.

벨트(4)가 필라멘트(6)보다 폭이넓은 곳에서, 주조롤(1)의 외주면과 벨트의 직접 접촉 및 마찰맞물림이 일어난다.

벨트(4)는 원호상의 칠롤부위를 따라 필라멘트를 동반하고, 이는 최소한 약 120°의 각을 이루면서, 주조면과 접촉하여 필라멘트를 유지하는 것이다. 적어도 3개의 가이드휠(5)를 포함하는 보조장치는 환상의 주조 칠 롤과 원하는 바의 접촉이되도록 벨트를 안내하며 위치를 정한다.

제 2 도는 본 발명에 의한 한가지 유형의 구체적인 장치의 개요도이다. 여기서 무한 주조벨트(40)은 움직이는 주조표면(9)를 제공한다. 금속망 허거벨트(4)는 가이드휠(5) 및 (15)에 의해 지지되며, 벨트(4)의 일부분은 주조면과 냉각접촉되게 필라멘트(6)을 동반하고 보지하기위하여 인접부분의 주조벨트와 같은방향으로 움직인다.

벨트(4)의 속도는 실질적으로 인접부분의 주조벨트(40)의 속도과 같다. 벨트(4)가 필라멘트(6)보다 넓은곳에서, 주조벨트(40)의 인접면과 벨트의 직접접촉 및 마찰맞물림이 일어난다.

작동기(16)과 같은 인장수단이 가이드휠(15)을 바깥쪽으로 움직이게하여 벨트(4)에 있어서의 장력을 조절한다. 또다른 작동기(17)을 포함한 동력장치는 이동부재(displacement member) (19)를 움직이며, 이는 필라멘트(6) 및 주조면(9)에 대면하여 허거벨트(4)를 추진시켜 동반허거압력을 제공한다.

이 허거압력(hugger pressure)은 주조면(9) 및 허거벨트(4)에 대한 필라멘트의 상대운동을 본질적으로 방지하는데 충분한 것이다. 조절장치(18)은 냉각동안 필라멘트(6)내에의 과도한 응력부과를 방지하기위하여 허거압력을 조절한다.

제 3 도는 본 발명의 다른 바람직한 장치를 예로든것으로써, 여기서는 회전가능한 칠롤(1)이 움직이는 주조면(9)을 공급한다.

금속망 허거벨트(4)는 가이드휠(5) 및 (15)에 의해 지지되며 벨트(4)의 적어도 일부분은 주조면에 대하여 필라멘트(6)을 동반하여 냉각접촉을 유지할 수 있도록 주조면(9)의 속도와 실질적으로 같은속도로 움직이게 되어있다.

동력장치는 작동기프레임(12)와 같은 이동부재 및 공기작동기(14)와 같은 작동수단으로 구성되어있다.

동력장치는 필라멘트(6) 및 주조면(9)에 마주하여 허거벨트(4)를 추진시켜 벨트 및 주조면에 대한 필라멘트의 상대운동을 본질적으로 방지하는데 충분하다.

공기작동기(20) 및 (14)와 연결된 조절기밸브(21) 및 (22)로 구성된 조절장치는 각각 냉각동안 필라멘트(6)내에 과도한 압력이 부과되는 것을 방지하기위하여 허거압력을 제어한다.

주조칠롤(1)은 통상의 구조로되어있으며, 냉각면을 제공하는 칠롤의 외주면은 충분한강도, 열안정성 및 높은 열전도성을 가진 물질로이루어져있다.

칠롤구조를 이루는 보다 나은 물질로서는 예를들어 벨릴륨구리, 무산소동, 저탄소강 및 스테인레스강 등을 들수있다. 부식, 마모혹은 열피로등을 방지하기위해, 칠롤의 외주면은 세라믹코팅이나 크롬과 같은 부식방지 금속코팅등의 적절한 내식성 또는 고융점코팅제로서 코팅될수 있다.

필라멘트(6)을 형성하게되는 용융금속은 적절한 추출수단에의해 주조칠롤(1)의 외주면상에 침적된다.

제 1 도에 예시된 하나의 적절한 방법은 금속을, 바람직하게 불활성기권하에서, 융점보다 적어도 50 내지 100℃ 높은 온도로서 가열하는 것을 포함한다.

불활성기체로서 콘테이너(2)를 가압하면 용융금속이 칠롤(1)상에 추출된다.

주조면(9)상에 침적된후, 용융금속은 급속냉각되고 고체화되어 필라멘트(6)을 형성한다.

어떤조성을 가진 금속필라멘트를 주조하는데 있어서는, 적절한 냉각을 얻기위해서 필라멘트와 칠롤사이의 접촉시간을 연장하는것이 바람직하다. 또한 적어도 10⁴℃/sec의 극단적인 급속냉각을 요하는 유리질금속합금이나 결정성금속합금을 주조할때는, 회전칠롤의 표면은 최소한 약 25m/sec의 아주 고속으로 움직인다.

이는 큰 원심력을 발생시켜 필라멘트를 주조면에서 떨쳐버리는 경향이 있으므로, 불균일하게 냉각되고 칫수 및 구조적으로 불균일한 필라멘트를 초래하는 조기분리를 자주 일으킨다.

덧붙여서, 초기과정의 뜨거운 필라멘트가 통상의 허거벨트시스템에 의하여 냉각된 주조면에 대하여 눌려질때, 바람직하지 않은 응력이 필라멘트상에 가해질 수도 있는것이다.

응고점(solidus temperature)가까운 상승된 온도에서, 몇몇금속의 인장 및 전단강도는 상당히 감소될수 있다.

뜨거운 필라멘트는 허거벨트에 의해 유발된 응력을 견딜수 없어 파열될 수도 있다.

제 3 도는 적절한 냉각을 확실히 하고 초기의 뜨거운 필라멘트내의 응력을 극소화할 수 있는 바람직한 허거벨트시스템을 예시하고 있다.

이 시스템은 지지프레임(11) 및 작동기프레임(12)같은 이동부재를 포함하는데, 이들은 스테인레스강 304같이 충분한 강도 및 내구성을 가지는 적당한 물질에 의해 만들어진다.

지지프레임(11)은 일반적으로 작동기프레임(12)를 지지하는 2개의 평행판으로 이루어진다.

작동기프레임(12)는 샤프트(13)상에서 지지프레임(11)내에 축선회식으로 설치된다.

공기작동기(14) 같은 제 1 작동기는 지지프레임(11)상에 위치하며 프레임(12)가 샤프트(13)주위를 선택적으로 회전하도록 작동기프레임(12)에 작동가능하게 연결한다.

프레임(12)의 회전은 허거벨트(4)를 필라멘트(6) 및 주조면(9)를 향하여 추진시켜, 벨트 및 주조면에 대한 필라멘트의 상대운동을 본질적으로 방지하기에 충분한 허거압력을 제공한다.

작동기프레임(12)는 출구부분(26)의 운동과 비교하여 주조면(9)을 향한 허거벨트시스템의 입구부분(25)의 운동을 강하게 할 수 있는 방향으로 회전하는데 적합하게 되어있다.

이를 이행하기 위하여, 작동기(14)는 샤프트(13) 및 벨트가 들어가는 부분(25)사이를 지나는 선을 따라 작동기동력을 가르키는 점에서 프레임(12)에 연결된다.

이 형태는 적절한 허거압력이 벨트가 들어가는 부분에서 제공된다는 것을 강조한 것이다.

덧붙여서, 벨트(4)와 주조면(9)의 처음 접촉하는 점은, 초기필라멘트가 냉각되고 벨트와 주조면사이에서의 동반공정을 견딜 충분한 강도를 가질때까지 초기필라멘트의 접촉을 연장시키기 위해 조정된다.

접촉이 너무 빨리되면, 뜨거운 필라멘트는 파괴될 수 있으며, 너무 오래동안 늦어지면 필라멘트의 주조면을 떠나서 입구(25)를 놓치게 된다. 허거압력은 주의깊게 조절되어야 한다.

벨트(4) 및 주조면(9)사이에서의 식별가능한 미끄러짐이 없다하더라도, 허거압력은 뜨거운 초기필라멘트에 있어서의 파괴를 초래하는 과도한 응력생성을 막기에 불충분할 수도 있다는 것이 발견되었다.

놀랍게도, 증가된 허거압력은 필라멘트파괴를 감소시킨다. 어느특정이론에 근거하지는 않으나, 증가된 허거압력은 필라멘트와 허거벨트, 주조면과의 보다 밀접한 접촉을 제공하는것으로 사료된다. 보다 밀접한 접촉은 뜨거운 필라멘트로부터 보다 빨리 열전달이 되게하고, 즉 보다 나은 냉각을 가능케하며, 또한 필라멘트강도를 급격히 증가시키는 것이다. 필라멘트가 강할수록 동반공정에 의해 부가된 응력을 잘 견디는 것이다.

장력수단은 장력아암(23) 및 공기작동기(20)같은 제 2 작동기로 구성된다. 장력아암(23)은 휠(15)를 지지하며, 샤프트(24)주위를 회전하도록 작동기 프레임에 축으로 연결되어있다.

공기작동기(20)은 작동기프레임(12)상에 설치되며 장력아암(23)을 움직이고 회전시키도록 연결되어 있다.

그 회전은 벨트(4)와 접촉하여 휠(15)를 움직이고, 그로부터 선택된 장력을 제공한다.

압축가스는 조절밸브(22) 및 (21)을 통하여 공급되어 작동기(14) 및 (20)을 각각 작동시킨다.

작동기에 공급된 가스압력을 조절함으로써, 허거압력을 바람직하게 조절하여, 냉각동안 주조면(9) 및 벨트(4)에 의한 필라멘트(6)내의 과도한 응력부과를 막는것이다.

휠상의 벨트를 정돈하기 위해 한개 혹은 여러개의 가이드휠에 안내장치가 부착될수 있다.

이러한 가이드장치는 최소한 하나의 가이드휠에 부착된 플랜지에 의해 제공될수 있다.

예를들어, 제 4 도에서, 샤프트(30)은 가이드휠(5,15)을 지탱하여 그위에서 회전하도록 한다.

가이드휠(15)은 그사이에 벨트가 놓이는 플랜지(flange) (63) 및 (65)를 가진다.

칼라(collar) (32) 및 (34)는 샤프트(30)상에 가이드휠(5,15)을 위치시키며, 고정나사(36) 및 (38)은 샤프트 (30)의 길이를 따라 칼라(32) 및 (34)의 위치를 고정시킨다. (40)은 샤프트고정나사이다. 벨트(4)는 작동기프레임(12)에 의해 지지되는 적어도 3개의 가이드휠위로 움직인다.

2개의 가이드휠은 소망곡선거리에서 칠롤과 접촉되게 벨트를 위치시킨다. 제 3 의 휠 및 기타부가적인 가이드휠은, 칠롤로부터 떠나는 영역에 대한 벨트의 반대방향부분의 통로를 제한함으로써, 칠롤표면과 접촉하여 움직이는 벨트부분과 반대방향으로 움직이는 고리모양의 벨트부분사이에 접촉을 방지한다.

최소한 3개의 가이드휠의 사용은 약 120°- 320°, 바람직하게는 약 150°-240°범위의 각에 해당하는 회전칠롤의 아치형 부분과 접촉하여 필라멘트가 보지하도록 벨트의 위치를 정한다. 약 1450℃ 이상의 온도에서 추출된 합금으로 필라멘트를 주조할때, 탄성벨트는 그들이 400℃ 이상의 온도를 견디지 못하기 때문에 부적합하여 품질저하 혹은 타버린다는 것이 밝혀졌다.

가요성시이트금속벨트역시, 소망가요성을 갖기에 충분히 얇은 벨트는 주조동안 부가된 열응력하에서 우구러져 부적당하다는 것이 알려졌다. 덧붙여서, 시이트금속벨트는 주조공정동안 흡수된 열에의해 야기되는 약화를 피하기에 충분할 정도로 신속히 열을 흩트리지 못하는 것이다.

시이트 금속벨트는 너무약해서 필라멘트(6) 및 주조표면(9)에 대하여 요구되는 허거압력수준을 내는데 필요한 벨트인장을 지탱하고 유지하지 못할수도 있다.

금속 망벨트(metallic wire mesh belt)는 유연하고 높은 주조열을 견디기에 충분할 정도로 강하나, 과거의 경험에 의하면 직조된 벨트표면의 칠롤의 주조면 및 주조필라멘트의 표면상에 자국을 남겼다.

약 0.04㎝직경의 얇은 강선으로 조밀하게 직조된 벨트가 사용되어도 벨트조직의 잔존자국이 주조면상에 식별될 수 있을 것이며, 통상적으로 이러한 자국은 표면가공 및 필라멘트의 품질을 저하시킬 것으로 예상 되어있다.

그러나 놀랍게도 실제주조동안 주조필라멘트의 표면은 벨트조직의 형태에 의해품질저하되지 않았으며, 필라멘트표면은 매끈하게 그대로 있었으며, 직조모양에 의해 실질적으로 영향받지않았다.

덧붙여서, 직조벨트(woven belt)는 뜨거운 필라멘트로부터 흡수된 열을 보다 효과적으로 분산시켰으며, 실질적으로 자기냉각이 되었다는 것이 발견되었다.

금속망허거벨트가 1600℃를 넘는 추출온도로써 금속합금을 주조하는데 사용된때에도 벨트의 열에 의한 탈색은 거의 없었다.

이는 통상의 시이트금속허거벨트에서 발견되는 열에 의한 탈색과 큰차이를 보이는 것이다.

이러한 개선된 열분산 성질의 결과로써, 이금속망 허거벨트는 응력에의해 야기되는 구부러짐에 강했으며, 더욱 빠르고 균일한 주조필라멘트의 냉각을 제공한다. 이 주조필라멘트는 실질적으로 표면산화가 없는 것이다.

바람직한 구체예에 있어서, 본 발명의 장치는 0.04㎝직경(16밀게이지)의 스테인레스선을 주로 "코드-위브"(cord-weave) 및 "유니버셜-위브"(universal-weave)로서 칭하여지는 직조패턴으로 제직한 금속망벨트를 사용한다.

이러한 벨트는 미국 필라델피아소재 아두본 금속직조벨트상사(Audubon Metal Wore Belts Corporation)에서 판매되고 있다. 바람직하게 금속망 허거벨트(4)는 주조면(9)와 마찰맞물림에 의해 움직여진다.

이 금속망벨트는 필라멘트(6)을 덮고, 필라멘트 가장자리에 가까운 영역을 따라 주조표면(9)에 직접 접촉되는 규격으로 한다.

그러나, 허거벨트 및 구동냉각체(chill body)를 움직이는데 분리메카니즘이 사용될 수도 있다.

그러나 금속망허거벨트(4)에 의하여 필라멘트(6) 및 주조면(9)에 가해지는 허거압력의 양이 아주 중요하다는 것이 발견되었다.

구동하는 마찰맞물림을 이행시키기에 적합한 압력은 연속필라멘트를 실시가능하게 주조하는데 적합하지 않을수도 있다.

허거압력이 너무 낮으면, 주조필라멘트는 허거벨트(4) 및 주조면(9)사이에서 필라멘트를 동반하는 공정동안 야기된 과도한 응력에 기인하여 부스러지게 된다.

최소허거압력은 합금조성, 주조속도, 주조면의 조성, 직조금속망벨트의 조성 및 특정망조직패턴을 포함하는 다수의 인자들에 달려있다. 신뢰할만한 조작을 위하여는, 허거압력은 최소 0.5psi이어야 하며 바람직한 범위는 약 0.7-4psi이다.

제 3 도에 예시된 특정구체예에 있어서, 작동기(14)는 3/4인치(inch)의 직경을 가지고 최소한 20psi의 기체압력으로 가압되는데, 바람직한 압력범위는 20-100psi이다.

더욱 바람직하게는 50-70psi의 압력범위가 좋다. 마찬가지로 작동기(20)은 3/4인치직경을 가지며 최소 20psi의 기체압력으로써 가압된다.

작동기(20)에 있어서의 바람직한 압력은 20-100psi이며, 더욱 바람직한 압력은 50-70psi이다.

벨트(4)에 유지되는 인장력은 벨트수명을 위하여 벨트강도이 10%를 초과해서는 안된다.

본 발명은 구리, 알루미늄, 니켈, 코발트, 철 혹은 이들의 합금으로된 필라멘트같은 결정성금속 필라멘트를 주조하는데 적당하다.

특히 본 발명은 FeSi합금으로된 필라멘트를 주조하는데 유용하다. 이들 FeSi합금은 중량을 기준으로 90-99%의 철과 1-10%의 실리콘으로 구성되는 일반식 Fe90-99Si1-10의 조성을 갖는다. 바람직한 실리콘의 조성비는 약 3-7중량%이며, 더욱 바람직하게는 6-7중량%이다.

이러한 합금은 높은 투자율, 높은 포화자화치, 높은 퀴리온도(curie temperature), 낮은 자기변형 및 낮은 철심손과 같은 좋은 자기적성질때문에 특히 바람직하다. 이러한 합금은 그다지 비싸지도 않는 것이다.

약 6.5중량% 실리콘을 함유하는 FeSi합금을 주조하는 방법 및 장치에 대한 연구와 노력이 있었다.

이 특정합금은 매우 바람직한 강자성을 가지나 그 기계적인 성질은 보잘것없다.

즉, 이는 보통연성이 좋지않아 원하는 형상으로 스탬핑하거나 권취될수 있는 얇은 리본 혹은 시이트로 쉽게 형성되지 않는 것이다. 파괴되지 않고 필라멘트두께 10배의 반경으로 구부릴수 있을정도로 연성이 좋은 금속 필라멘트가 고려된다.

연성을 개량하기 위한 시도로서, 부분적으로 실리콘을 알루미늄으로 대체하고 상온에서 용융물로 부터 필라멘트를 공기내 "직접연신"하는 것이 이루어졌다.

또한 약 10-40미크론(micron)의 두께 및 약 1-2mm폭을 가진 얇은 필라멘트가 용융방사기술에 의해 형성되었다.

이 기술에 있어서, 합금의 흐름은 노즐을 통하여 압출되고, 곧이어 빠르게 회전하는 디스크(disk)의 원주면상에서 급냉각되어 연성이 있는 리본을 형성한다. 그러나 통상의 용융방사기구는 주조리본과 주조면의 접촉을 연장하는 결합장치는 구비하지 못했다. 그결과, 주방필라멘트의 최종품질 및 자성은 바라는 바보다 좋지 않았던것이다.

덧붙여서, 그 용융방사기술에 의해 제조된 리본은 매우좁은 약 1-2mm폭 및 매우 짧은 약 5-10mm의 길이를 갖는 것이었다.

그러나 본 발명에 의하면 약 6.5중량% 실리콘을 함유하는 FeSi합금같은 결정성 Co, Ni 및 Fe 강자성 합금으로된 연속필라멘트를 주조할 수 있는 것이다.

주물방치 필라멘트는 좋은 품질을 갖고 있으며 놀라웁게도 특수한 강자성을 갖는 물질을 제조하기 위하여 제조될 수 있는것이다.

강자성은 전기모터나 발전기같이 회전하는 전자기장치를 제조하기 위하여 사용할때 특히 바람직하다.

어느 특정이론에 근거하지는 않으나, 제조된 필라멘트의 개선된 강자성은 본 발명의 장치 및 방법에 의하여 필라멘트(6)내에 생성된 특정결정입자 구조에 기인히는것으로 믿어진다.

매우 빠른 냉각률 및 냉각면과의 접촉연장에 의하여 산화를 최소화하며, 회전하는 전자기기구에 유용한 물질을 생산하기 위해 선택적으로 개질될수 있는 실질적으로 균일한 주상 결정입자들을 제조한다.

이러한 입자는 용융방사공정같은 통상의 기구 및 방법에의해 제조된 FeSi(6.5%) 합금에 있어서는 일관되고 균일하게 형성되지 않는 것이다.

본 발명에 의한 장치 및 방법은 또한 넓고 연속적인 필라멘트를 제조할 수 있는 것이다.

제조된 필라멘트는 최소 약 0.7㎝폭 및 1m길이를 갖는다. 전형적으로, 이 필라멘트는 최소 1㎝폭 및 10m길이를 갖는다. 폭이 넓은 물질은 특히 보다 큰 복합형태를 스탬핑(stamping)하는데 좋으며, 보다 긴 물질은 특히 자기코어로 권취하는데 좋다. 철의 단일결정체는 등축 정계결정구조를 가지고 있으며 〈100〉에서 가장 쉽게 자화되고, 〈110〉방항에서는 덜 자화되며, 〈111〉방향에서 가장 자화되지 않는다는 것이 알려졌다.

이러한 자기이방성은 교류자화(alternating magnetization)동안 변압기로 코어의 정전 히스테리시스 손실(static hysteresislose)에 큰 영향을 미친다.

따라서, 변압기 시이트강의 제조에 있어 사용된 압연 및 소둔처리는 자기이방성을 최소화하기 위한 자유조직 또는 가능한 많은 결정이 압연방향과 평행되는 〈100〉방향으로 배향된 강한조직을 제조하기 위해 선택된다. 평면 및 방향은 표면 결정학적부호로 표시되어 있다.

예를들어 방향 (001)[100]에 있어서, [100]스트립방향은 금속스트립의 길이 혹은 압연(RD)방향에 일치한다. [010]방향은 스트립의 횡폭(TD)에 따르는 것이며, [001]방향은 두께방향 혹은 스트립면에 수직방향이다. 제 5 도 및 6 도 두가지 형태의 조직, 즉 6면체조직 및 고스(Goss)의 조직이 방향성 전기강 시이트에 대하여 개발되어왔다.

6면체조직에 있어서, 방향(orientation)은 (001)[100]으로 기술될 수 있으며(즉,제 5 도) 후자의 고스조직에 있어서, 방향은(011)[100]으로 기술될수 있다. (즉, 제 6 도) 변압기의 철심층(core laminations)으로 사용하는 통상의 입자배열된 전기강은, 냉각압연 및 소둔을 포함하는 복합공정체계에 의해 제조된 2차재결정화 구조의 형태로 아주 강한 고스(Goss)행태를 보이게 처리된 실리콘함량 3.5중량%의 규소강이었다. 회전기계용 철심(core)에 있어서, 자장은 평평한 평면내에 있으나 자장과 시이트의 세로방향사이의 각도는 철심이 회전함에 따라 변하는 것이다. 그러므로, 이경우에 있어서, 시이트의 세로방향을 "쉬운(easy)"(가장쉽게 자화되는)방향을 가질 필요는 없으며, 만족할만한 형상 [100] 〈UVW〉이며, 이는 시이트의 평면밖에서, "어려운(hard)" (가장 자화되기 어려운) (111)방향을 유지한다. 〈100〉 섬유(fiber) 조직은 쉬트가 그 고유 평면내에서 동방성 강자성을 가지기때문에 보다 좋을 것이다.

명세서 및 특허청구 범위에 사용된 용어 "조직"(texture)은 무질서하게 배열된 입자결정을 가진 시료와 비교시 금속내에서의 결정체 입자의 지배배열(predominate orientation)을 의미한다. 형태는 X선 회절 및 전자회절분석등과 같은 통상의 기술에 의해 결정될수 있다.

본 발명은 〈100〉 섬유조직을 가진 주상입자구조를 얻기위하여 Fe-Si합금(바람직하게는 6-7중량% 규소를 포함함)으로된 주방(as-cast)리본을 제조하는 방법을 제공한다. 이 공정은 그 리본을 산세척한 후 진공 혹은 수소기체내와 같은 산소가 제한된 대기내에서 소둔처리하는 것을 포함한다. 그결과 얻어지는 물질은 뛰어난 자성(예를들어 낮은 전력손실, 강자성에 대하여 평면등방성)을 갖는다.

물질은 B-H 곡선에 의해 결정되듯이, 그의 강자성이 관련방향 가운데서 20%이상 변하지않을때 본질적으로 등방성강자성을 가진다. 입자배열과 함께 입자성장은 (1)매트릭스(matrix)조직 (2)표면에너지 및 (3)입자 경계충돌을 조절하므로서 얻어진다.

이 매트릭스조직은 특정 입자만을 성장하게 하는 선택적인 성장방해를 한다. 각입자 및 그인근입자사이에서 특정배향적인 관계때문에 특정입자들은 다른 입자들보다 빨리 성장할 수 있다. 기체/금속경계면에서 표면에너지 차이가 있기때문에 표면에너지는 입자성장에 영향을 준다. 가장낮은 표면에너지를 갖는 입자들이 보다 성장하기 쉽다. 입자경계충돌은 고립된 용해원자, 2차위상입자 또는 자유 표면드랙효과(drag effect)등 때문에 입자성장을 방해한다. 단지 이 드랙효과를 이기기에 충분한 크기를 가진 입자만이 성장할수 있다.

본 발명에 있어서, 주방(as-cast)스트립에 있어서의 매트릭스구조 및 자유표면드랙 효과는 선택된 주조기질 및 장치 그리고 선택된 주조공정을 사용하므로서 조절된다. 그리고나서, 자성을 최적화하기 위하여, 주방스트립은 다음과같이 표면처리 및 소둔처리가 된다.

(1) 여러가지 용액속에서 산세척(바람직하게는 0-16분동안)시킴.

(2) 산화마그네슘(Mgo)으로 표면도포(surface coating)함.

(3) 진공 혹은 수소가스내에서 소둔(바람직하게는 900°-1200℃온도에서 5분 내지 17시간동안)함.

1000℃ 이하의 온도에서 수둔하기위해서는 (2)단계를 생략해도된다. 산세척은 특정매트릭스입자의 성장을 방해하는 표면입자사이의 차등항력(differential drag)을 가져와서 바람직한 배향을 가진 입자의 성장을 촉진한다.

입자에 대한 부식정도(산부식)는 입자의 결정배향에 크게 좌우된다. 이같이, 바람직하지않은 결정체배향을 가진 입자를 부식하는 선택부식이 있는 것이다.

이 선택부식은 입자들사이에서 차등항력을 만드는 차등높이(differential height)를 내는 것이다. 소둔공정에 있어서, 보다큰 크기 및 보다적은 항력을 가진 이들 선택된 입자들은 다른 입자들보다 빨리 성장하여 원하는 바의 구조로 전개된다.

또한, 산세척은 냉각기질에 가까운 냉각영역내에 존재할수 있는 무질서하게 핵을 이루는 입자들뿐만 아니라 리본표면에 존재할수 있는 산화물층을 제거하는데 도움이된다. 그러나 과도한 산화물층의 존재는 산세척단계의 효과를 현저하게 감소시킨다는 것을 주목하여야한다. 스트립표면의 과도한 산화가 있으면, 산화물층의 제거후 노출된 결정체입자는 불균일한 높이를 가진것이 된다. 바람직하지않은 결정체 배열을 가진 노출된 입자가 바람직한 결정체 배열을 갖는 노출된 입자보다 더욱 높을수도 있다.

결과적으로, 산세척단계는 바람직하지 않은 입자가 바람직한 섬유구조로 전개되기위한 성장을 충분히 방지하지 못할 수도 있는 것이다.

산화마그네슘(MgO)표면도포는 소둔동안 표면확산에 의해 리본이 함께 용접되는 것을 방지하기 위한 절연층을 제공한다. 덧붙여서, 표면도포는 소둔동안 입자배열에 영향을 끼치는 리본의 길이방향으로의 인장응력을 제공할수 있다.

소둔은 보다 나은 자성을 위한 적정입자크기 및 구조를 제공한다. 입자의 표면에너지(γ)는 바라는바 구조를 얻는 주요인이다. 로(furnace)압력, 사용기체 및 합금의 조성을 변화시킴으로써, 탁월한 2차재결정조성이 조절될수 있다. (100)[001] 결정은 금속경계면에서 충분한 산소가 존재할때 우선적으로 성장하여 최저 γ100를 만든다. 기체/금속경계면에 산소가 없거나 아주 소량을 존재할때 (즉, 산소 차단대기), γ100은 최저이며 (100)[001]입자는 선택적으로 성장한다.

γ100 및 γ110이 거의 같으나 모든(hkℓ)표면에너지 가운데, 수소대기내에서 발생하는 것과 같이, 가장 낮을때, (100)[001] 및 (100)[001]입자는 동시에 선택적으로 성장한다. 덧붙여서, 수소대기는 고온산화를 막고, Fe-Si 합금에 있어서, 탄소같은 간극 불순물의 감소를 도와주기위한 가장 효과적인 환원제이다. 이와같이 진공소둔이나 수소기권하소둔은 (1)바람직한 배열을 가진 선택된 입자에 최저표면에너지를 공급하여 이들 입자가 성장하게 하고, (2)고온 산화를 방지하며, (3)물질내의 간극 불순물을 제거하는 것이다.

[실시예들]

약 6.5% 실리콘(Si)을 포함하는 FeSi 합금 스트립을 제 3 도에 대표적으로 나타난 본 발명의 장치위에서 주조하였다. 주조휠은 탄소함유량이 적은 철 주조기질을 가지며 약 250rpm의 외주면 주조표면속도를 제공하도록 회전되었다.

약 55psi의 가스압력이 금속망 허거벨트에 장력을 부여하기 위해 공기작동기(pneumatic actuator)에 가해졌다. 주물방치스트립(as-cast strip)은 평균입자직경 2.3×10^-5m의 100% 주상입자조직을 가졌으며, 제 13 (a)(b)도에 나타난 바와같이 압자경계에서 실질적으로 2차위상입자는 없었다. 스트립은 제 7 (a)(b)의 극점도에 보는 바와같이, 매우 불규칙한 조직을 가졌다.

이 물질은 100% 인산속에서 4분동안 세척되고 진공상태하 1000℃에서 4시간동안 소둔처리되었다.

제 15 (a)(b)에 보는 바와같이, 소둔처리된 시료는 스트립면을 따라 측정했을때 1㎜의 평균입자직경을 갖는 주상입자조직을 가졌다.

통상의 X-선 회절기술(예를들어 구조측정기)을 이용한 구조분석은 리본의 평면에 대하여 직각인, 20배확률의 강도를 가진 〈100〉섬유조직을 보인다(제 8(a)(b)도).

한편, Cu-Be 기질을 사용하여 또하나의 스트립을 주조하였다. 주물장치 스트립은 제 14 (a)(b)도에 나타난 바와같이 평균입자 직경이 1.5×10^-5m인 100% 주상입자조직을 가졌다.

구조분석은 10배정도 확률의 강도(intensity)를 가진 강한 〈100〉(〈100〉에 대등함) 섬유조직 및 4배정도 확률의 강도(intensity)를 가진〈211〉 구성요소를 나타내었다. (제 9 (a)(b) 도)

수소대기속에서 1120℃에서 2시간동안 소둔된후, 시료는 7×10^-4m의 평균입자크기를 가졌으며 8배정도확률의 강도를 가진〈200〉(〈100〉에 대등함) 섬유조직을 가졌다.

발명의 상세한 설명 및 특허청구범위에서 사용된 바와같이, "강도"(intensity)는 입자결정이 불규칙하게 배열된 시료내에서 그러한 결정체배열을 가지는 입자수와 비교한 특정결정체배열을 가진 결정체입자의 상대적인 수치를 의미한다. 특정 결정체배열의 강도는 X선 회절 및 전자회절분석같은 통상의 기술에 의해 결정된다. 적절한 측정장치는 구조측정기(texture goniometer)이다. 최종제품이 섬유조직을 가졌기때문에, 스트립은 스트립 평면에 있어서 본질적으로 등방성인 자성을 가진다. (11도)

B=1.0T, F+60Hz에서, 스트립은 0.46W/Kgr의 철심손 및 0.62VA/Kg의 여자력 (exciting power)을 보인다.

제 12a 도는 모터적용에 널리 사용되는 무방향성 전기강과 비교하여 스트립물질의 평륜철심손을 나타낸다.

제 12b 도는 이 스트립물질의 평균여자력과 무방향성 전기강철의 여자력과의 비교를 나타낸다.

상기 스트립물질의 보다 낮은 전력손실 및 등방성은 통상적으로 모터 및 발전기에 사용되는 무방향성규소강에 비교하여 현저하게 개선된 것임을 분명히 알수 있다. 더우기 본 발명에 의한 FeSi 물질의 포화자기변형은 통상적으로 모터 혹은 발전기에 사용되는 물질과 비교해 볼때 현저하게 감소되었다. 자성물질이 자화되면, 그칫수는 약간변한다. 원래길이에 대하여 자화에 평행한 방향으로 길이의 변화율(λ)을 자기변형이라고 한다. (즉,

)

변압기나 모터와 같이, 변화하는 자장에 적용되는 자기장치에 있어서 보자력강(H)에 대한 선속밀도(B)의 변화를 히스테리시스고리를 남긴다. (예를들어 11도를 참조) 그러나 동시에 H에 대한 λ의 변동은 자기변형스트레인이 자화의 방향과 독립적이기때문에 2중고리를 남긴다. 그러므로 이물질은 그것이 속한 자장의 주파수에서 2차례 진동한다. 이진동은 변압기나 모터에 의해 발생되는 윙-하는 소리의 주원인이다. 이진동운동은 그물질의 자성을 또한 격하시킨다. 소음을 줄이고 자성물질의 자성을 개선시키기 위해서는 이러한 자기변형은 금속화되어야 한다.

본 발명에 의한 금속스트립은 약 3-4ppm(parts per million)범위의 포화자기변형을 갖는다.

반대로 입자배열된 철-(3.2중량%)실리콘합금은 23ppm의 포화자기변형을 가지며, 또한 불규칙 구조를 갖는 다결정성의 철은 7ppm의 포화자기변형을 갖는다.

Claims (7)

1. 주조면을 가지는 구동 냉각체 ; 필라멘트를 형성하기위하여 상기 주조면 상에 용융금속을 침적시키기 위한 추출장치 ; 냉각접촉을 유지하기위하여 필라멘트를 주조면에 대면하여 이동시키는, 일부 또는 전부가 상기 주조면의 속도와 동일한 속도로 움직이도록 구성된, 금속망 허거벨트 ; 주조면 및 허거벨트에 대한 필라멘트의 상대운동을 방지하기에 충분한 동반 허거압력을 제공하기위하여 필라멘트 및 주조면에 대하여 허거벨트를 추진시키는 동력장치 ; 및 냉각동안 필라멘트내의 과도한 응력부과를 방지하기위하여 상기 허거압력을 조절하는 조절장치로 구성됨을 특징으로 하는 금속필라멘트 주조장치.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 냉각체가 외면의 원주형 주조면을 갖는 환상의 회전가능한 칠롤인 것을 특징으로 하는 장치.
3. 외면의 원주형 주조면을 갖는 회전가능한 환상의 칠롤로 구성된 냉각체 ; 원심력작용에 의하여 주조면으로부터 필라멘트가 일탈하기 바로 전의 점에서부터 마찰맞물림에 의하여 주조면 원호상 부분을 따라 주조면과 함께 이동되어져서, 상기 필라멘트를 주조면에 대면하여 이동시키는 금속망 허거벨트 ; 상기 주조면에 대하여 허거벨트를 추진시키는 3개이상의 가이드휠 설비를 지지하고 움직이도록 설계된 작동기 프레임 ; 상기 작동기 프레임에 조작가능하게 연결되어 작동기 프레임 및 주조면에 대향한 허거벨트를 움직여서 허거압력을 제공하도록 설계된 제 1 공기작동기로 구성되는 동력장치 ; 장력아암 및 그에 조작가능하게 연결된 제 2 공기작동기로 구성되며 상기 허거벨트내에 선택된 장력을 산출할 수 있도록 설계된 장력장치 ; 및 상기 허거압력을 조절하기위하여 상기 제 1 및 제 2 공기작동기들에 공급되는 가스압력을 조절하여주는, 공기작동기들에 연결된 조절밸브들로 이루어진 조절장치를 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 금속필라멘트 주조장치.
4. 제 1 항에 있어서, 상기 금속망 허거벨트가 0.04㎜(16밀)게이지 이하의 강선으로 짜여진 코오드제직 금속망으로 구성된것을 특징으로 하는 장치.
5. 필라멘트면에 수직방향배열된 주상 입자조직을 가지면 입자경계면에서 2차위상입자를 갖지않는 FeSi 금속으로 구성된 결정질 필라멘트를 형성하는 단계 ; 산용액내에서 상기 필라멘트를 세척하는 단계 ; 및 필라멘트면에 수직방향 배열된 〈100〉결정방향을 갖는 입자들의 강도가 2배이상 확률인 〈100〉섬유조직을 제공하기위하여 필라멘트를 산소차단 기권하 900℃-1200℃의 온도에서 5분-17시간동안 소둔시키는 단계를 포함하여 구성된, 등방성 강자성을 갖는 FeSi 금속필라멘트의 제조방법.
6. 제 8 항에 있어서, 소둔에 앞서 필라멘트를 MgO로 코우팅함을 특징으로 하는 방법.
7. 필라멘트면에 수직방향 배열된 주상 결정입자들을 갖고, 그러한 수직방향 배열된 〈100〉 결정방향을 갖는 입자들 강도가 2배이상 확률인 〈100〉 섬유조직을 가지며 등방성 강자성을 갖는 결정질 FeSi 금속필라멘트.

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