JPH02217142A

JPH02217142A - 細い金属ワイヤの連続鋳造方法と装置

Info

Publication number: JPH02217142A
Application number: JP1334595A
Authority: JP
Inventors: Didier Huin; ディディエ　ユアン; Paul-Victor Riboud; ポール―ヴィクトール　リブー
Original assignee: Institut de Recherches de la Siderurgie Francaise IRSID
Current assignee: Institut de Recherches de la Siderurgie Francaise IRSID
Priority date: 1988-12-22
Filing date: 1989-12-22
Publication date: 1990-08-29
Also published as: EP0378036B1; FR2640898B1; ATE87517T1; DE68905793D1; US5035280A; CA2006167A1; BR8906655A; FR2640898A1; EP0378036A1; RU1819186C

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】産業上の利用分野本発明は溶融金属から細いワイヤを直接鋳造する方法と
装置に関するものである。

従来の技術近年、断面が約８０μｍ以下のほぼ円形の非常に小径の
金属フィラメントを溶融金属から無限長で製造可能な鋳
造方法が開発されている。この方法は、特に、ヨーロッ
パ特許ＵＰ　０．０３９．１６９号に詳細に記載されて
いる。この方法では、加熱手段と出口ノズルを備えた溶
融金属の容器から金属を噴射させるものであり、上記出
口ノズルの直径は所望のフィラメントの直径と同一また
はそれより若干大きくなっている。噴射された金属は、
金属ワイヤを凝固させることができる水、あるいは、例
えば、塩化ナトリウム、塩化マクネシウムまたは塩化亜
鉛のような塩の水溶液で構成される冷却液体層中に侵入
する。この冷却液体層は、金属の噴射方向に対して横方
向に運動している。すなわち、冷却液体は移動する固体
表面上を流れている。この固体表面は、回転ドラムの内
側（上記ヨーロッパ特許ＥＰ　Ｏ，０３９，１６９号〉
またはループを形成する溝付き移動ベルトの水平部分ま
たは開部分（ヨロッパ特許ＢＰ　０．０８９．１３４号
）によって構成することができる。

金属ワイヤは、上記鋳造過程において、遠心力効果によ
ってドラムの内側に巻き取られるか、鋳造機の外側で巻
き取られる。

この方法は、冷却速度が大きいので、非晶質化可能な金
属の場合には、特に引張強に優れた寸法が均一な非晶質
ワイヤを製造することができる。

従って、鉄、銅、コバルト、金、アルミニウム等の各種
の金属をベースとした合金の非晶質ワイヤを鋳造するこ
とができる。

こうした非晶質ワイヤを連続的に鋳造するためには、噴
射された金属を充分な速度で冷却し、特に、冷却液を金
属の噴射速度以上の速さで循環させるのが望ましいとい
うことが知られている（ヨーロッパ特許ＥＰ　Ｏ，０８
９，１３４号）。一般に、金属の噴射速度は約５〜１５
　ｍ／ｓであるので、冷却液が移動する固体表面に到達
した時点では冷却液は乱流状態にあることを意味してい
る。

均一直径の連続ワイヤを製造するのに必要な条件の１つ
は、噴射金属と接触した時に冷却液流の状態が層流に出
来る限り近い状態になっていることである。そうでない
場合には、噴射金属が凝固前に崩れて、連続ワイヤで無
い短いファイバになってしまう恐れがある。従って、噴
射金属を冷却液の供給管の出口から充分距離を置いた地
点で冷却液中に導入して、冷却液がこの地点に到達する
前に、冷却液の乱流が大部分無くなるまでの充分な時間
を与えるようにしなければならない。

しかし、このようにな条件を達成するためには、大規模
な設備を建設するか、冷却液を比較的低速にする必要が
ある。しかし、金属の噴射速度を高くしたまま冷却液を
低速にすると、冷却能力が低下するため、連続的にワイ
ヤを製造することは不可能とになる。反対に、金属の速
度噴射を相対的低くすると、設備の生産性が低下する。

発明が解決しようとする課題本発明の目的は、冷却液の乱流の分散を加速することに
よって、高品質の非晶質ワイヤを信頼性よく大規模に製
造できるようにする方法を提供することにある。

課題を解決するための手段本発明の対象は、移動表面上に供給された冷却液層中で
溶融金属の噴射流を冷却・凝固させる工程を含む細い金
属ワイヤの連続鋳造方法において、上記溶融金属の噴射
流が上記冷却液と接触する地点の上流で、上記冷却液の
乱流を積極的に分散させるこ止を特徴とする方法にある
。

本発明のもう１つの対象は、溶融金属の噴射流の流出ノ
ズルを有する容器を含み、この容器は移動表面の上方に
位置し、上記移動表面上には供給管を介して上記溶融金
属の噴射流を冷却・凝固させる冷却液層が供給されるよ
うになっている、細い金属ワイヤの連続鋳造装置におい
て、上記冷却液の乱流を積極的に分散させるために、上
記供給管と、上記溶融金属の噴射流が冷却液層中へ侵入
する点との間に、冷却液層に対し垂直に配置された格子
（グリル）を設けたことを特徴とする装置にある。

この格子は上記供給管の末端に配置するのが望ましい。

この格子は、液体の流れを「細（切って」、乱流度を小
さくする役目をする。これにより、乱流を速く分散し易
くなる。

この格子は、上記供給管の出口と金属噴射流が冷却液中
に侵入する地点との間の、冷却液の通路中に配置される
。この格子を通過する前の冷却液の内部では、渦が固有
の大きさを有している。この固有の大きさが上記格子の
目（間隙）より大きい場合には、格子を通過することに
より渦は分割されて、より小さな渦となり、渦の大きさ
は格子の目の大きさとほぼ同じになる。渦の大きさが小
さくなればなるほど、乱流はより速く減少する。

従って、格子を用いてこれらの渦の大きさを出来る限り
速く小さくする（望ましくは、供給管の出口において）
ことにより、冷却液を乱流状態から層流状態へ早く移行
することができる。一般には、格子の目が細かくなれば
なるほど、乱流はより早く減少する。

ス１男添付図面に示す設備では溶融状態の鋳造金属２が容器１
から供給される。この容器１は不活性ガスを吹込む手段
３を備えている。この不活性ガスは金属２を大気による
汚染から保護し、容器を加圧して金属の流量を調節する
役目をする。また、容器ｌには溶融金属を加熱する手段
４とノズル５が設けられている。このノズル５から出た
金属は金属噴射流（ジェット）６を形成する。このノズ
ルの直径は鋳造しようとするワイヤの直径と同じか、若
干大きい。ノズル５は溝（図示せず）を有するコンベヤ
ベルト７の鉛直上方に配置されている。このコンベヤベ
ルト７は回転滑車８．８′で示した手段により移動する
。冷却液１０は供給管９を介してコンベヤベルト７の溝
中に送り込まれる。

供給管９の末端には本発明による格子１１が取付けられ
ている。この格子１１は間隙１１°　を有している。

上記供給管９の末端と、容器１の鉛直下方の点との間で
はベルト７は直線状に延びている。金属噴射流はノズル
５の鉛直下方地点１２で冷却液中に侵入する。金属は冷
却液とその運動作用とによって凝固し、連続ワイヤ１３
となり、コンベヤベルト７と接触するまでには曲線状と
なっている。

この設備は、ワイヤがコンベヤベルト７から離れた後に
、これを巻き取る手段（図示せず）を備えている。

この図面では、液体中の乱流の変化を矢印で表現し、こ
れによって渦の数と大きさを質的に示しである。供給管
の内部では、渦が多数存在し、その大きさも大きい。液
体が供給管から出て、格子を通過した後では、これらの
渦は大きさの小さい（格子の間隙の大きさとほぼ同じ）
渦に分割される。これら渦の数と大きさは液体が進行す
るにつれて減少する。コンベヤベルト７の直線部分が充
分長ければ、渦が分散する時間があるので、冷却液はコ
ンベヤベルト７の移動方向と平行の矢印で示される層流
状態に変わる。連続ワイヤ１３を形成するための金属噴
射流６の冷却は、この層流領域で行うのが望ましい。

既に述べたように、乱流を出来るだけ早く減少させるた
めに、格子は供給管の末端に配置するのが好ましい。し
かし、このような措置を採用する場合には、冷却液が金
属噴射流と接触する前に冷却液が大きく乱れないように
することが必須であるということは明らかである。この
ような乱れは、例えば、冷却液が移動固体表面と接触す
る領域で急に流れの方向が変わる場合に起こる。従って
、実際には、上記のように格子を配置することは、接触
時点で、供給管の方向により決まる冷却液の流れ方向と
、固定表面の移動方向とがほぼ平行である場合に限ぎら
れる。

渦の大きさを大幅に減少させるために、格子の間隙の大
きさを供給管の直径の１／１０以下、さらに一般的には
液体層の厚さの１／１０以下にするのが望ましい。また
、格子を通過する液体の通路断面積は、液体流中での水
頭損失があまり高くならないようにしなければならない
。一般に、格子間隙は０．５〜１０ｍｍである。

既存設備に上記のような格子を取付けることにより、次
のような利点が得られる；（１）操作条件を変えずに、冷却液中の乱流を減少させ
、金属噴射流を確実に凝固させることができる。

（２）冷却液の移動速度を速くても、乱流を格子のない
状態と同じ状態に維持することが可能である。金属噴射
流の速度が同じであれば、凝固が加速し、ワイヤ構造の
非晶質化程度を高めることができる。また、金属噴射流
の速度を冷却液の速度と同じ比率で増加すれと、設備の
生産性を向上させることができる。

別の変形例では、他の操作条件を変えずに、金属噴射流
が液体中に入る地点と冷却液が移動表面に到達する地点
とを互いに接近させることもできる。これによって、ワ
イヤの品質と設備の生産性を変えることなく、設備全体
の寸法を小さくすることが可能となる。

例えば、直径１０　ｍｍの冷却液供給管を備え、冷却液
が１５ｍ／秒で移動する設備では、冷却液流は距離１０
ｍの後に実質的に層流となる。供給管の出口に間隙の大
きさが１ｍｍの格子を配置することにより、この距離を
約１ｍに縮小することができる。

もちろん、本発明はここで説明した実施例に制限される
ものではない。特に、格子は必ずしも冷却液供給管に取
付けられるわけではない。本発明で重要な点は、冷却液
の通路中で、金属噴射流の侵入地点から充分距離を置い
た地点に格子を配置冊し、ここで冷却液の乱流を確実且つ大幅に減少させるこ
とである。

本発明は、液体金属の容器に対して鉛直方向に設けられ
た移動表面が湾曲面を有し、その凹部が液体金属の容器
の方向を向いているワイヤ鋳造設備でも使用することが
できる。この形式の設備は特に回転ドラムで構成され、
冷却液は回転ドラムの内側表面で支持される。

【図面の簡単な説明】

添付の単一の図面は、本発明に従う装置を備えたワイヤ
の直接鋳造設備の縦方向概略断面図である。９・・供給管、１１・・格子、１２・・侵入点、ｌＯ・・冷却液、１１’　　・・間隙、１３・・連続ワイヤ（主な参照番号）１・・容器、　　　　２・・溶融金属、３・・不活性ガ
ス吹込み手段、４・・加熱手段、　　５・・ノズル、６・・金属噴射流、　７・・コンベヤベルト、８．８°
　・・回転滑車、

Claims

【特許請求の範囲】

（１）移動表面上を運ばれる冷却液の層中で溶融金属の
噴射流を冷却・凝固させる工程を含む細い金属ワイヤの
連続鋳造方法において、上記溶融金属の噴射流が上記冷
却液と接触する地点の上流で、上記冷却液の乱流を積極
的に分散させることを特徴とする方法。
（２）溶融金属の噴射流（６）の流出ノズル（５）を有
する容器（１）を含み、この容器は移動表面の上方に位
置し、上記移動表面上には供給管を介して上記溶融金属
の噴射流を冷却・凝固させる冷却液層が供給されるよう
になっている、細い金属ワイヤの連続鋳造装置において
、上記冷却液の乱流を積極的に分散させるために、上記供
給管（９）と、上記溶融金属の噴射流が冷却液層中へ侵
入する点（１２）との間に、冷却液層に対し垂直に配置
された格子（１１）を設けたことを特徴とする装置。
（３）上記格子が上記供給管の末端に配置されているこ
とを特徴とする請求項２に記載の装置。
（４）上記格子の間隙寸法が冷却液層の厚さの１／１０
以下であることを特徴とする請求項２に記載の装置。
（５）上記格子の間隙寸法が０．５〜１０ｍｍであるこ
とを特徴とする請求項４に記載の装置。
（６）上記移動表面が上記溶融金属の入った容器に対し
て鉛直方向に配置されており且つ一つの平面内を移動す
ることを特徴とする請求項２に記載の装置。
（７）上記移動表面が上記溶融金属の入った容器に対し
て鉛直方向に配置されており且つ湾曲しており、その凹
部が上記容器の方向を向いていることを特徴とする請求
項２に記載の装置。
（８）上記移動表面がドラムの内側表面であることを特
徴とする請求項７に記載の設備。