JPH0130589B2 - - Google Patents

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JPH0130589B2
JPH0130589B2 JP56501434A JP50143481A JPH0130589B2 JP H0130589 B2 JPH0130589 B2 JP H0130589B2 JP 56501434 A JP56501434 A JP 56501434A JP 50143481 A JP50143481 A JP 50143481A JP H0130589 B2 JPH0130589 B2 JP H0130589B2
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molten metal
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diameter
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Suben Torubuyorun Ekerotsuto
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    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C2/00—Hot-dipping or immersion processes for applying the coating material in the molten state without affecting the shape; Apparatus therefor
    • C23C2/003—Apparatus
    • C23C2/0035—Means for continuously moving substrate through, into or out of the bath
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C2/00—Hot-dipping or immersion processes for applying the coating material in the molten state without affecting the shape; Apparatus therefor
    • C23C2/003—Apparatus
    • C23C2/0036—Crucibles
    • C23C2/00361—Crucibles characterised by structures including means for immersing or extracting the substrate through confining wall area
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C2/00—Hot-dipping or immersion processes for applying the coating material in the molten state without affecting the shape; Apparatus therefor
    • C23C2/26—After-treatment
    • C23C2/28—Thermal after-treatment, e.g. treatment in oil bath
    • C23C2/29—Cooling or quenching

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  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Coating With Molten Metal (AREA)
  • Continuous Casting (AREA)

Description

請求の範囲 1 溶融金属の直接鋳造によつて金属ワイヤ製品
を製造する方法であつて、溶融金属は浴4の形態
をなしてコンテナ3内に収容されており、該コン
テナ3は前記溶融金属が流出可能な取り出し穴6
をその底部5に有している方法において、 前記溶融金属と実質的に同じ融点を有した安定
化ワイヤ2を前記コンテナ3と前記安定化ワイヤ
2の直径より実質的に大きい直径の取り出し穴6
を通して通過させ、 前記溶融金属の噴射流を前記取り出し穴6から
外へ自由に流出させ、 前記安定化ワイヤ2によつて安定化された前記
噴射流によるワイヤ形状の被覆体8を形成し、 前記安定化ワイヤ2の前記取り出し穴6を通過
する速度を前記噴射流の該取り出し穴6からの流
出速度と少なくとも実質的に相当するように制御
し、 前記安定化ワイヤ2を包囲した前記噴射流の被
覆体8を冷却して、該被覆体を安定化ワイヤの回
りに固化させ、 該被覆体が固化された安定化ワイヤを巻き取る
ことを特徴とする方法。
2 請求の範囲第1項に記載の方法において、前
記取り出し穴6の直径は実質上前記安定化ワイヤ
の直径の1.5倍〜2倍の大きさである方法。
3 請求の範囲第1項又は第2項に記載の方法に
おいて、前記安定化ワイヤ2は、上側口19が前
記浴4の上側表面20上方に位置しており、下側
口21が前記取り出し穴6の付近に位置している
パイプ18を通つて前記浴4中に導入されている
方法。
4 請求の範囲第3項に記載の方法において、前
記パイプ18はセラミツク材料で出来ている方
法。
5 請求の範囲第3項又は第4項に記載の方法に
おいて、前記安定化ワイヤ2は前記パイプ18中
を通過する間に該パイプ中で冷媒23によつて冷
却されている方法。
6 請求の範囲第5項に記載の方法において、前
記冷媒23は液体アルゴンである方法。
7 溶融金属の直接鋳造によつて金属ワイヤ製品
を製造する装置において、該装置が 取り出し穴6が設けられた底5を有したコンテ
ナ3中の溶融金属の浴4と、 少なくとも一部が前記コンテナの上方に位置
し、安定化ワイヤ2を前記浴4及び取り出し穴6
を通つて供給するワイヤ供給装置1であつて、前
記溶融金属の融点に近い融点と、実質的に前記取
り出し穴6の直径より小さい直径とを有した安定
化ワイヤ2を包含しており、それにより前記浴4
の溶融金属が前記取り出し穴6を通つて前記安定
化ワイヤ2の回りに噴射流として自由に流出可能
であるワイヤ供給装置と、 前記取り出し穴6から流出する溶融金属を冷却
して、前記安定化ワイヤ2の被覆体8に固化する
冷却装置9,10と、 該被覆体8が固化した安定化ワイヤ2を巻き取
る巻き取り装置17とを有していることを特徴と
する製造装置。
8 請求の範囲第7項に記載の製造装置におい
て、前記取り出し穴6の直径は実質上前記安定化
ワイヤの直径の1.5倍〜2倍の範囲にある製造装
置。
9 請求の範囲第7項又は第8項に記載の製造装
置において、前記冷却装置9,10は前記コンテ
ナ3の下方に位置して、液体冷媒を内包する冷媒
用コンテナ9と、該冷媒を循環させる循環装置1
4,15,16とを包含しており、前記冷媒用コ
ンテナ9は上側開口と、その底12に密封穴11
とを有していて、溶融金属を有した安定化ワイヤ
の冷媒中の通過を許している製造装置。
10 請求の範囲第7項から第9項のいずれか1
項に記載の製造装置において、上側口19が浴4
の表面上方に位置しており、下側口21が前記取
り出し穴6近くの浴4中に浸漬された前記安定化
ワイヤを浴中に導入するパイプ18が設けられて
おり、該パイプは上昇及び下降可能であつて、前
記下側口21が溶融金属の前記取り出し穴6から
の流出を制御可能である製造装置。
11 請求の範囲第10項に記載の製造装置にお
いて、前記パイプ18はセラミツク材料で出来て
いる製造装置。
12 請求の範囲第10項又は第11項に記載の
製造装置において、前記パイプ18は前記安定化
ワイヤ2が該パイプ中を通過するときに該安定化
ワイヤを冷却する為の冷媒を内包するように構成
されており、上側口の近くに前記冷媒を加圧状態
で供給する為の少なくとも1つの開口24と、前
記安定化ワイヤの通過時に前記冷媒を前記パイプ
中に保持する為のシールとを有している製造装
置。
13 請求の範囲第7項から第12項のいずれか
1項に記載の製造装置において、前記取り出し穴
6の付近に電磁流体力場31を発生させて、該取
り出し穴6から流出する溶融金属の速度を制御す
る装置が設けられている製造装置。
明細書 本発明は直接鋳造により金属ワイヤ製品を製造
する方法即ち、溶融金属が実質的長さのワイヤ形
状製品に直接凝固させられ、金属からなる被覆部
材が金属ワイヤ上に注湯乃至添加されるような方
法に関するものである。本発明はまた前記方法を
実施するための装置にも関している。
ワイヤなる用語が比較的小さな横断面積及び実
質的な長さを備えた製品を意味する慣用の金属ワ
イヤ製造方法においては、金属のバツチ量がバツ
チ的にインゴツトに鋳造されるかストランドへと
連続的に鋳造され、これらがその横方向に長手方
向のワイヤビレツトへと分割される。前記インゴ
ツト及びそれぞれのビレツトは約10000mm2又はそ
れ以上の横断面積を備えており、当該ビツトは鋼
の場合通常直径が5〜9mmである丸形のような適
当な横断面寸法へと圧延機において熱間圧延され
る。かくて製造されたワイヤは冷間状態において
引抜きされることで更に処理される。
前述した製造方法は極めて高価であり、材料の
歩留りが悪い。圧延機設備もまた膨大なものとな
る。というのは開始材料即ちインゴツト及びそれ
ぞれのビレツトの横断面積と熱間圧延されたワイ
ヤの横断面積の間の差異が大きく、パス回数をき
わめて多くする必要があるからである。その上原
材料は良好な機械加工性を有していなくてはなら
ず、この機械加工性は材料の成分に主として依存
しており、従つて材料の観点からも慣用の製造方
法には限界が生ずる。
比較的小さな横断面が実質的に連続的に鋳造さ
れる直接ワイヤ鋳造の満足すべき操業方法がある
とすればこれは極めて多くの明白な技術的及び経
済的利点を提供するに違いない。現在の所そのよ
うな直接鋳造プロセスに含まれている顕著な技術
的問題点が解決されている方法は存在しておら
ず、従つて実際の生産においてもそのような方法
は採用されていない。
直接鋳造の1つの周知の試験済みの方法はミシ
ユリン(Michelin)プロセスであり、当該プロ
セスにおいては溶融金属の噴射流が高圧により小
さな孔乃至ノズルを経て押し出されており、かく
て良好な条件のもとでは約0.2mm径のワイヤを形
成することが出来る。
浴中の高シリコン濃度を維持し、前記噴射流を
酸素雰囲気で取囲むことにより、ミツシユリンに
よれば、酸化物の殻が形成され、当該殻が噴射流
の凝固する迄当該噴射流を保持する。実験室の規
模においてのみ試験済みの前記方法はコントロー
ルすることが極めて困難である。この方法におい
てはまた極めて薄肉のワイヤ製造のみが可能であ
り、ワイヤ材における高いシリコン濃度を必要と
する。
基本的にワイヤの急速凝固構造が望まれる他の
直接鋳造方法が試験されている。これらの方法に
おいては、極めて小さな寸法が試みられており、
低い液相温度即ち低い凝固開始温度を備えた合金
について実験室的規模ではあるが有望な結果が得
られている。しかしながら小さな寸法の故にこれ
らの方法は「通常の」製品及び材料のタイプにつ
いての実際製造の観点からすれば利点が無い。
溶融浴からスチールフアイバを製造するための
方法が知られており、ほぼ実用生産のレベルに迄
開発されている。これらの方法においては、ホイ
ールの周縁の一部分が浴中に浸漬されるような当
該ホイールが回転させられている。しかしなが
ら、このような方法は許容すべき横断面を備えた
均一なワイヤを製造するのには不適であることが
判明した。
別の周知の方法は「デイツプフオーミング」で
あり、この方法は銅ワイヤ上に極めて純粋な銅の
外側被覆を添加するのに用いられている。この方
法によればワイヤをこれと同一の材料からなる溶
融浴中に浸漬することでワイヤ上の被覆部分を
「凍結」することが可能なることが判明した。し
かしながら、技術的理由の故に、この方法は鋼に
は採用されていない。この方法はむしろ表面被覆
の一方法として考えられるべきである。
結論として言うならば、スチールワイヤ製品を
直接鋳造することの技術的及び経済的利点は明白
であるにもかかわらず、実際に使用し得る方法は
まだ得られていない。
原理的には、直接鋳造によりワイヤを製造する
最も簡単な方法はコンテナのいわゆるノズルであ
る開口中から溶融金属を流出させる方法であろ
う。しかしながら、この方法にはそのような噴射
流をいかにして所望の寸法のワイヤへと凝固させ
るかという未解決の問題点が含まれている。鋼の
高い表面張力のために、噴射流を点滴へと破壊せ
しめる強い傾向が生ずる。というのは浴にとつて
は点滴の形態がエネルギの観点からはより好まし
いからである。この傾向は、径を減ずるための必
要条件、即ち噴射流上に重力の加速効果が加えら
れてこれが一定体積の必要条件と組合わされるこ
とで更に増大される。
本発明はワイヤが前記開口乃至ノズル中を連続
的に流出する溶融金属の流出に関連する前述の問
題点を簡単に解決する方法に関するものである。
ワイヤは噴射流内の溶融金属によつて封じ込めら
れ、当該噴射流を溶融金属が凝固するのに必要な
期間だけ安定化せしめ、かくて連続するワイヤが
得られ、その直径は供給ワイヤの直径を超えるも
のとなる。本プロセスはとりわけて溶融材料の高
さ即ち浴の深さと、ワイヤの走出速度と、浴の温
度を調節することによりコントロールすることが
可能である。
かくて本発明は溶融金属の直接鋳造によつて金
属ワイヤ製品を製造する方法に関しており、前記
溶融金属はコンテナ、鋳造ボツクス又はその類い
内に溶融金属の浴の形態で含まれており、当該溶
融金属はコンテナの底部内の流出穴を通つて噴射
流の形態で自由に流出させられる。
本方法の特徴は前記流出穴中を流れ出す噴射流
が前記浴内の金属と実質的に同一の融点を備えた
金属ワイヤによつて安定化されるということであ
り、かつまた流出穴の直径又はこれに相当する寸
法がワイヤの直径又は相対応する寸法より実質的
に好ましくは1.5〜2倍大きいということであり、
かつまたワイヤの搬送速度が少なくとも流出穴中
を流出する溶融金属の速度に実質的に相対応する
速度にされており、かくてワイヤ及び当該ワイヤ
を取囲む溶融金属が冷却され集積されるというこ
とである。
本発明はまた付記の請求の範囲第1項に規定の
方法を実施するための装置にも関している。
本装置の特徴とすることはコンテナ、鋳造ボツ
クス又はその類いが溶融金属の浴を含んでおり、
アンコイリングリールがコンテナ上方又はこれと
同一レベルに配置されており、このレベルからワ
イヤをリール送出し、当該ワイヤはコンテナ内に
送入されており、コンテナ又は鋳造ボツクスの底
部内には取出し穴が配置されており、その穴の直
径又は相対応する寸法はワイヤの直径又は相対応
する寸法を超えており、好ましくは1.5〜2倍の
寸法であり、この取出し穴中を経てワイヤはコン
テナから押し出されると同時に、コンテナ内の溶
融金属もワイヤに沿つて流れ出すようにされてお
り、更にまた流出する溶融金属を冷却して当該金
属がワイヤ上に被覆するよう凝固させるための冷
却装置が設けられており、更にまた凝固した被覆
材を備えたワイヤを冷却するための冷却リールが
設けられているということである。
本発明は以下に付図を参照してより詳細に説明
される。付図において、 第1図は本発明を実施するための装置の第1の
実施例の図式的垂直方向断面図、 第2図は第1図の装置の取出し穴乃至ノズルの
詳細構造を示す垂直断面図、 第3図は本発明に係る方法を実施するための装
置の第2の実施例の図式的に示した一部分の垂直
断面図、 第4図は本発明に係る方法を実施するための装
置の第3の実施例の図式的に示した一部分の垂直
断面図、 第5図は本発明に係る方法を実施するための装
置の第4の実施例の図式的に示した一部分の垂直
断面図、 第6図は本発明に係る取出し開口の図式的に示
した第2の実施例の垂直断面図である。
第1図において、番号1はアイコイリングリー
ル又はその類いを示しており、当該リールから金
属ワイヤ2が走出している。前記アンコイリング
リール1はワイヤマガジンとすることが出来る
が、マガジンからのワイヤが巻き取られる1つの
ブロツクとして当該ブロツクからワイヤを走出さ
せる構造としても良い。
好ましくはアイコイリングリール1の下方又は
これと同一のレベルにおいてコンテナ3、いわゆ
る鋳造ボツクス3又はその類いが配置されてお
り、当該ボツクスはワイヤ2上に添加されるべき
溶融金属の浴4を保持する役目を果している。コ
ンテナ3の底部5には溶融金属のための取出し穴
6が例えばいわゆるノズル7又はその類いとして
配置されており、当該ノズルは例えばコンテナ3
の底部5内の穿孔セラミツクインサートからなつ
ている。
ワイヤ2は浴4内に導入されて、浴中を通過
し、取出し穴6を通つて浴4及びコンテナ3から
流出する。ここに穴6はワイヤ2の直径又は相対
応する寸法を実質的に超えた直径又は相対応する
寸法を備えている。かくて溶融金属は取出し穴6
を経てワイヤ2に沿い浴4から流出し、ワイヤ2
のまわりに被覆部材8を形成する。
好ましくはコンテナ3の下方において冷却装置
が設けられており、当該冷却装置は液体又は溶融
物の如き冷媒10を備えたコンテナ9を有してい
る。前記冷媒10を経て流出溶融金属からなる被
覆部材8を備えたワイヤ2が通過する。多くの場
合冷媒としては被覆部材と接触した時に気化しな
いものが好まれる。
前記コンテナ9は目的に応じて適当に配列され
ており、例えば上向きに開口し、底部12におい
て穴11を備えている。底12においては第1図
に示すように被覆部材8を備えたワイヤ2をシー
ルするため穴11に接続された適当な種類のシー
リング13が配置されているのが好ましい。
冷却装置9,10は好ましくは第1図において
図式的に示される如く集積コンテナ14と、ポン
プ15を備えた戻り導管16によつて冷媒10を
循環させるように設計されている。
第2図においては、取出し穴6、ノズル7及び
被覆部材8を備えたワイヤ2の詳細が示されてい
る。
本発明に係る装置の第2の実施例を示す第3図
においては冷却装置9,10が示されておらず番
号18は例えばセラミツク材からなるパイプ又は
その類いを示しており、当該パイプ18は溶融金
属からなる前記浴4内に浸漬されている。前記パ
イプ18はその上側口19が好ましくは浴4の上
側表面20上方に位置しており、その下側口21
がコンテナ3の底部5内の取出し穴6に連絡して
配置されている。前記パイプ18を経てワイヤ2
は浴4内に導入される。前記パイプ18は好まし
くは上昇及び下降が可能であり、その下側口21
は好ましくは前記流出穴6においてコンテナ3を
その内側においてシールするように作られてお
り、かくて溶融金属の取出し穴6を経ての浴4か
らの流出は前記パイプ18によつて調節及び/又
は完全遮断が可能となる。
パイプ18は第4図に示すような配置及び構造
とすることが可能であり、この例においては液体
アルゴンのような冷媒23がパイプ18内に導入
され、ワイヤ2がパイプ18中を通過する際冷却
されるようになつている。パイプ18は例えばそ
の上側口19近くにおいて開口24が形成されて
おり、この開口を経て冷媒23は送給導管25を
経て加圧状態で供給することが出来る。もちろ
ん、幾つかの開口24並びに送給導管25を設け
ることが可能である。番号26はパイプの上側口
19におけるワイヤとパイプ18の間のシーリン
グを示しており、ここにワイヤ2が導入されるよ
うになつている。
前記パイプは第5図に示すように、半径方向に
向いた穴27をパイプの下側口わずか上向に配置
させて、これらの穴を通つて浴4からの溶融金属
をパイプ及びワイヤに供給する構造とすることが
出来る。
取出し穴6の別の実施例を示す第6図におい
て、番号28は例えば底部5に位置する銅の冷却
ケーシングを示しており、このケーシンゲ中を冷
媒29が流れており、取出し穴6は第6図に示す
ような冷却ケーシング28によつて形成された穴
とされている。この場合取出し穴6は好ましくは
実質的に円錐状であり、コンテナ3の外側表面へ
と傾斜しており、かくて既に浴4内においてワイ
ヤ2上に凍結した被覆30を押圧することが可能
である。
前記取出し穴6に接続されて、その構造に関係
無く既知の種類の装置を設け、例えば第2図に示
す電磁流体MHD力場31を発生させることが可
能である。前記MHD装置は取出し穴6中を流出
する溶融金属にブレーキをかけ得るように、かつ
当該ブレーキ力を変化させ得るように配設するこ
とが可能である。前記MHD装置は更に静粛な凝
固並びに凝固被覆部材の一様な表面を助長する。
本発明に係る装置は次の通り作動する。
金属被覆材を添加されるべきワイヤ2はアンコ
イラリール1からコンテナ3内の溶融金属からな
る浴4内へと下方に通過させられ、当該金属はワ
イヤ2上に添加される。ワイヤ2はその後コンテ
ナ3の底部5内の取出し穴6を経て浴4から出
る。前記取出し穴6はワイヤ2の直径又は相対応
する寸法を実質的に超える直径又は相対応する寸
法を備えている。溶融金属は前記取出し穴を経て
かつワイヤに沿つて流出し、当該ワイヤは噴射流
上に粘着し噴射流が点滴へと破砕されることを防
止する。
かくて溶融金属の被覆部材を構成する前記ジエ
ツトはワイヤ上に添加され、前記被覆部材はワイ
ヤの直径に関連しとりわけ取出し穴の直径に依存
する厚味を備える。
本方法は前記溶融金属被覆部材を凝固する段階
を含んでおり、従つて溶融金属の温度は好ましく
は強制冷却によつて最初冷却開始温度いわゆる液
相温度以下の温度へと降下させられ、次に完全凝
固の温度いわゆる固相温度以下の温度へと降下さ
せられねばならない。
冷却段階は幾つかの方法で行なわれる。溶融金
属被覆部材はワイヤが被覆部材よりも低い温度を
備えている限りにおいてワイヤの「内側」から部
分的に冷却され、部分的に取出し穴から流出後例
えば空気の如き取囲み媒体によつて冷却される。
しかしながら、主要な冷却作用はワイヤが例えば
水又は溶融物の如き液体である冷却剤9を備えた
コンテナ9中を通過する時に強制的に発生する。
添加された凝固被覆材を備えたワイヤはコンテナ
底部内のシーリングを備えた穴中を通過し、その
後被覆部材を備えたワイヤはコイリングリール1
7を介して巻取られる。漏洩する可能性のある冷
媒は適当かつ可能性があると考えられる時には集
積されコンテナ9に戻される。冷却装置の必要な
冷却効果は時間当り冷却されるべき体積によつて
即ち被覆部材の厚味及びワイヤの速度によつて変
化する。冷却効果は要求に応じて調節可能であ
り、とりわけコンテナ内の浴深さを変化させるこ
とで調節可能であり、前記効果は浴深さとともに
増大する。ワイヤを何らかのループの形態でコン
テナ中を通過させることも考えられ、そうするこ
とにより浴中の滞在時間従つて冷却効果も増大す
る。
前記冷却段階はもちろん幾つかの他の方法によ
つても実施することが可能である。例えば液体又
はガスをワイヤにスプレー散布することも出来
る。また被覆物を備えたワイヤが冷却ロール又は
その類い間を通過する接触冷却も考えられる。も
ちろん、幾つかの冷却方法を組合せることも可能
である。
冷却作用を調節して巻取りに先立つて溶融金属
の被覆物乃至被覆部材が実質的に完全に凝固する
ようにしてやる必要があるということが一般的に
は言える。ある特定の冷却効果においてはこのこ
とは被覆物の厚味及びワイヤの送り速度に制限を
与えることになる。
前記溶融金属による前記被覆物の添加に先立つ
てワイヤを溶融金属の浴4中に通過させることに
はある種の条件乃至制限事項が存在する。例えば
前記ワイヤはもちろん浴中を通過する際溶融させ
られてはならない。溶融金属内の物質がワイヤ内
の物質と同一である場合にはワイヤの浴内での露
出時間は極めて短かくし、ワイヤの温度が当該物
質の固相温度へと増大しないようにする必要があ
る。前記露出時間はワイヤ速度を増大させること
で減少させることが可能であるが、この場合冷却
効果を考慮に入れねばならない。何故ならば前述
したように冷却の要求条件はワイヤ速度が大きく
なればなる程高くなるからである。露出時間もま
たワイヤが浴中を通過する距離を短かくすること
によつて減少させることが出来る。このことは好
ましくはワイヤの浴内への導入をその表面直下か
つ取出し穴近傍において行なうことで実現され
る。これは第3図に示す実施例におけるパイプ1
8の機能であり、この実施例においてはパイプの
下側口が取出し穴近くに保持されており、パイプ
の内径はワイヤの直径をわずかにしか超えていな
いので、溶融金属はワイヤとパイプ内壁間のスペ
ースが小さくワイヤが移動しているためにパイプ
内を上昇することがない。この作用はまた第4図
の実施例においてもパイプ18の主要な作用とな
つている。この実施例によればワイヤはまた例え
ば液体アルゴンからなる冷媒23によつても冷却
される。冷媒23は加圧状態でパイプ内に導入さ
れ、溶融金属がパイプ内を上昇するのを防止す
る。ワイヤが冷却されることにより溶融の危険性
は減少する。このことは第5図における実施例に
おいても共通しており、この例においてはパイプ
にはその下側口のわずか上方において半径方向に
向いた穴が設けられており、当該穴を経て浴から
の溶融金属はパイプ及びワイヤに供給される。第
4図に示す実施例の場合と同様に冷媒はパイプ内
に導入されるので、溶融金属はワイヤが冷却され
る際同時にパイプ内を上昇するのが防止される。
第6図の実施例はワイヤ上への金属の凍結が既
に浴内で得られるようなプロセス条件が支配する
場合を示している。この場合の冷却ケーシングは
コンテナの外側へと傾斜する円錐形状を備え、そ
の取出口に十分小さな直径又は相対応する寸法を
与えることにより凍結した被覆物を圧縮する即ち
被覆物厚味を減少する役目を果している工具であ
る。同時に、被覆物並びに流出する金属も冷却さ
れる。
前述したように、かくて多くの可能な条件の組
合せ下において前記溶融金属の被覆物を適用し、
ワイヤ上に凝固せしめることが可能である。とり
わけて重要なパラメータはワイヤの温度、ワイヤ
の液相及び固相温度、浴内の溶融金属の温度、溶
融金属の液相及び固相温度、溶融金属の熱拡散
度、ワイヤ直径に関する取出し穴の直径、冷媒の
温度及び被覆物及び冷媒間の熱伝達に関する熱伝
達係数である。もちろんワイヤが浴並びに取出し
穴中を通過させられる速度並びにワイヤの浴内に
おける露出時間も重要である。また条件によつて
は浴の高さ乃至深さもある程度の効果を有してい
る。
本プロセスの機能にとつて重要なのはもちろん
ワイヤ2の直径又は相対応する寸法に関する取出
し穴6の直径又は相対応する寸法である。加えら
れる溶融金属の被覆物の厚味は実質的に取出し穴
の半径とワイヤ半径の差に対応する。一般的に言
つてある特定の条件下においてはもちろん添加さ
れるべき被覆物の厚味に対する限度が存在する。
以下の表において本発明を実施可能な条件の組
合せの例が示されている。この組合せにおいては
溶融金属の温度が凝固を容易ならしめるために溶
融金属の液相温度よりもわずかに高く、ワイヤ速
度及び添加される被覆物の厚味はそれらが浴を去
つた後における冷却に必要な条件がシビアなもの
にならない程度に調整されているということが特
徴となつている。
表においては以下の用語が用いられる。
φt=ワイヤ直径(mm) φu=取出し穴直径(mm) V=ワイヤ速度(m/s) Ts=浴内における溶融金属の温度(℃) T1=溶融金属の液相温度(℃) 【表】 ワイヤ2の速度は取出し穴6中の溶融金属8の
速度よりも高くすることが可能であり、そうする
ことによりワイヤ2の速度が溶融金属の速度に対
応する場合よりも薄肉の製品が得られる。
取出し穴の直径は好ましくはワイヤ直径の1.5
〜2倍である。これらの比率はしかしながら、残
りのパラメータを変化させることにより大幅な限
界内で変化させることが可能である。
前述の記載から明らかなように、本発明に係る
方法はワイヤの直接鋳造に含まれる問題点の解決
方法を提供している。本方法はプロセス条件を広
範囲にわたつて変化させ得るような鋳造プロセス
のすぐれたコントロールの可能性を提供してい
る。
本発明の理念から離脱することなく本発明に係
る方法の幾つかの変更例及び装置の実施例を考案
することが可能なることは明白である。
例えばワイヤの材質はその固相温度が溶融物質
の温度を超えるか又は当該温度に近いように選ん
で、ワイヤ溶融の危険性を解消乃至減少させるこ
とが出来る。
ワイヤ及び浴に異なる物質を用いることの目的
はまた完成したワイヤの外側被覆物に例えば耐腐
蝕性に関して内部のワイヤよりもすぐれた特性を
与えることでもある。これは材料コストを減少さ
せる方法である。例えばステンレス鋼を非合金乃
至低合金鋼からなるワイヤに添加することが出来
る。
ワイヤ2及び鋳造される被覆物の特性を実質的
に異ならせることはまた被覆物の厚味及び冷却効
果を調節して凝固が極めて急速に進行するように
することでも実現可能である。この場合アモルフ
アス又は実質的にアモルフアスな組織が得られ、
当該組織は極めて良好な強度特性を備えている。
取出し穴を通つての溶融金属の流出をコントロ
ールするために溶融金属、浴は加圧して、流出を
圧力コントロールすることによつてコントロール
することが可能である。
前記アンコイリングリールは浴のコンテナと同
一のレベル又は下方のレベルに配置してワイヤが
浴内にプーリ又はその類いを介して通過させられ
るようにすることも可能である。これは本装置の
垂直方向の全長を短かくする一つの方法である。
同様にしてワイヤはプーリ又はその類いを経て水
平方向に巻取りリールへと通過させ、冷却装置の
少なくとも一部分が水平方向割溝又はその類い内
の浴又はその類いから構成されるようにすること
が出来る。
かくて、本発明は前述の方法及び装置の実施例
にのみ限定されると考えるべきではなく、付記請
求の範囲内で変化させ得るものであるということ
を理解されたい。
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