JPH0350613B2 - - Google Patents

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JPH0350613B2
JPH0350613B2 JP60254956A JP25495685A JPH0350613B2 JP H0350613 B2 JPH0350613 B2 JP H0350613B2 JP 60254956 A JP60254956 A JP 60254956A JP 25495685 A JP25495685 A JP 25495685A JP H0350613 B2 JPH0350613 B2 JP H0350613B2
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solidified
metal strip
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molten metal
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OCC Co Ltd
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D11/00—Continuous casting of metals, i.e. casting in indefinite lengths
    • B22D11/10—Supplying or treating molten metal
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D11/00—Continuous casting of metals, i.e. casting in indefinite lengths
    • B22D11/06—Continuous casting of metals, i.e. casting in indefinite lengths into moulds with travelling walls, e.g. with rolls, plates, belts, caterpillars

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Continuous Casting (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、加工性にすぐれた一方向凝固組織か
らなる、金属ストリツプ（帯）あるいは金属線の
如き、径や厚さに比して長さの大なことを特徴と
する金属条の連続鋳造に関するものである。
より詳しくは、その表面上に供給される溶湯を
凝固させるため凝固基体を略連続的に一方向に移
動せしめ、かつ、その凝固基体の溶湯供給場所を
予め加熱すると共に溶湯供給場所の下流において
凝固基体の移動に伴つて移動する鋳造金属、即ち
金属条の上面を強制的に冷却することによつて、
凝固基体面における結晶の核生成を阻止し、結晶
が鋳造方向に長く伸びた一方向凝固組織からな
る、加工性のすぐれた金属条を連続的に鋳造する
方法に関するものである。
最近電子工業の急速な発展に伴い、使用される
機器が小型化、精密化の一途をたどるようにな
り、それについて用いられる金属材料もより薄肉
で且つ幅細になり、品質に対しても過酷な要求が
なされるようになつた。すなわち、内部に巣や気
泡のなく、また、不純物の集積しやすい結晶粒界
のない一方向凝固組織を有する素材からつくられ
たより細い線やより薄い板や箔が要求されるよう
になつた。
一般に金属条に、圧延または引き抜きの如き冷
間加工を施すときは、加工硬化をおこし、やがて
凝固時に形成されたいわゆる一次の結晶粒界から
破壊しやすいことが知られている。したがつて、
極細線や極薄肉の板や箔の素材としての金属条の
組織は、前記した加工により亀裂発生の起源とな
りやすい一次の結晶粒界のないものであることが
きわめて望ましい。
従来、一方向に回転移動する、冷却したローラ
ー条の凝固基体面に、ノズルを用いて溶湯を連続
的に供給し、急冷凝固させることによつて帯状の
金属条を製造する方法が、非晶質金属リボンの製
造法として広く用いられてきた。
この方法は、非晶質金属のみならず、一般に薄
肉の帯状金属条の製造法として用いられている。
しかしながら、この方法で得られる帯状金属条
は、溶湯が冷却された凝固基体表面と接触して結
晶の核生成が起こるために、得られる金属条は多
結晶体からなり、しかも結晶は凝固基体表面に略
垂直に並んで成長する傾向があつた。このような
多結晶体からなる帯状金属条は加工に際して結晶
粒界に沿つて亀裂を生じやすいために、極薄肉箔
の製造や極細線への加工がしにくいという問題が
あつた。特に、凝固温度範囲の大きい合金条の製
造にあつては結晶粒界に沿つて亀裂が生じやす
く、金属条のローラー状凝固基体からの亀裂なし
での剥離が困難とされてきた。
本発明の目的は、このような、従来の一方向に
回転する冷却されたローラー状凝固基体面に、ノ
ズルを用いて溶湯を供給凝固させる多結晶体から
なる帯状金属を得ら方法とはまつたく異なり、凝
固基体面を金属の溶融点以上の温度に維持すると
共に、溶湯供給場所の下流において移動しつつあ
る金属条の上面を強制的に冷却することによつ
て、凝固基体面上での結晶の核生成を阻止し、結
晶が鋳造方向に長く伸びた完全な一方向凝固組織
からなる加工生のすぐれた金属条を連続鋳造する
方法を提供することである。
すなわち、凝固基体を一方向に移動せしめつ
つ、ノズルから溶湯を凝固基体表面に供給する場
所を、予め加熱し、溶湯を凝固基体面上に供給し
たのち、ノズルの下流側において鋳造金属の上面
を適宜の冷却材によつて冷却することによつて容
易に長手方向に結晶が伸びた一方向凝固組織から
なる金属条を連続的に得ることができる方法であ
る。
なお、ここにいう凝固基体とは、溶湯をその面
上で凝固せしめるためのもので、帯状の金属条の
製造のためには、平滑な平板やエンドレス状通路
を有する、例えばローラー状回転体又は回転ベル
トを凝固基体として用いることができる。また線
状の金属条の製造のためには、単一又は複数の溝
を有する溝型、又は溝付き回転体を凝固基体とし
て用いることができる。
つぎに本発明を図面に用いて説明する。第１図
において１は黒鉛又は耐火物、又は高融点の金属
からなる凝固基体で矢印の方向に一定速度で移動
するようになつている。２は凝固基体１に溶湯を
供給するためのノズルで溶湯保持容器（図示せ
ず）に連結している。３はノズル２を加熱するた
めの発熱体で、電気抵抗発熱体又は高周波誘導コ
イルからなる。ノズル２の出口は常に鋳造金属の
凝固温度以上に加熱保持されている。４はノズル
２の上流側で凝固基体１の面を加熱するためのガ
スバーナーの如きヒーターで、抵抗発熱体又は高
周波誘導コイル、又は電子ビームを用いることも
できる。５は溶湯で、溶湯保持容器から連続的に
ノズル２内に供給されるようになつている。６は
ノズル２の下流側に設けられた冷却スプレーで、
冷却ガス又は霧などを用いることもできる。７は
金属条である。
いま、凝固基体１を矢印の方向に移動せしめつ
つガスバーナー４で凝固基体１表面を鋳造金属の
凝固基体以上になるように加熱する。ノズル２か
らの溶湯を移動しつつある凝固基体１表面上に供
給し、凝固基体１と共に移動する金属条７の上面
を冷却スプレー６で冷却するときは金属条７の結
晶は金属条の長手方向に優先的に成長し、従つ
て、結晶が鋳造方向に長く伸びた一方向凝固組織
からなる金属条とすることができる。
第１図に示す如く、金属条７の凝固先端が常に
ノズル２と凝固基体１の間隙に位置し、金属条７
よりそれの接する凝固基体１表面の温度が高くな
るように、溶湯、ノズル、凝固基体１の表面温度
と、金属条７の冷却速度を調整することによつ
て、金属条７は凝固基体の表面および側面から新
たな結晶の核生成なしに、完全な長手方向の一方
向凝固組織を有する金属条とすることができる。
なお、金属条７の上面に多少の凹凸が存在して
もよい場合には、金属条７の凝固先端はノズル２
から外れても、長手方向の一方向凝固組織からな
る帯状の金属条を得ることができる。
第２図は本発明の原理を応用し、ローラー状の
回転体を凝固基体として用いる、長手方向に伸び
た完全な一方向凝固組織からなる帯状金属条の製
造のための装置の要部縦断面正面図の例を示すも
のである。
第２図において１１はローラー状回転体で矢印
の方向に回転できるようになつている。１２は溶
湯供給用ノズルで発熱体１３によつて、鋳造金属
の凝固温度以上に加熱されている。１４はガスバ
ーナーで溶湯供給場所の凝固基体１１表面を鋳造
金属の凝固温度以上に加熱するようになつてい
る。１５は溶湯で、１６は冷却スプレー、１７は
金属条である。１８は金属条を凝固基体であるロ
ーラー状回転体１１から離脱させるためのナイフ
である。
加熱された凝固基体１１表面にノズル１２から
供給された溶湯は、金属条１７の先端において優
先的に凝固し、一方向凝固組織からなるので、凝
固基体１１表面から亀裂の発生なしにナイフ１８
によつて離脱させロール（図示せず）に巻きとる
ことができる。
第３図は本発明の原理をエンドレスの回転ベル
トによる金属条の製造に応用した装置の要部縦断
面正面図の例を示すもので２１は凝固基体をなす
金属ベルトで表面に溶湯との反応を防止するため
の耐火物被覆が施されており、ローラー２９，３
０によつて矢印の方向に移動できる。ガスバーナ
ー２４で加熱された金属ベルト２１上にノズル２
２から供給された溶湯２５は、冷却スプレー２６
で、冷却された金属条２７の先端で、優先的に凝
固するようになつている。金属条２７はガイドロ
ール３１上を通つて巻取り機（図示せず）に巻き
とられる。３２はベルトの支持台で、ガイドロー
ルを用いることもできる。
本発明の方法においては凝固基体面の加熱によ
つて、凝固基体面での新たな結晶の核生成が完全
に阻止されるため、金属条を構成する結晶の数
は、金属条の鋳造が進むにつれて、成長競争によ
つて減少し、遂には単結晶になる傾向を有する。
したがつて、本発明は、単に一方向凝固組織を有
する金属条を得るに適した方法を提供するのみで
なく、単結晶からなる金属条を容易に製造するこ
とのできる方法を提供するものである。更に、共
晶組成の合金の連続鋳造においては、柱状共晶が
一方向に整列した組織や単一共晶からなる組織の
条を容易に製造することができる。
本発明を実施するに当つては溶湯は結晶の核生
成の機会をあたえないように、加熱したノズルは
凝固基体面にできるだけ接近するようにしなけれ
ばならない。更に、金属条の凝固先端の凝固基体
表面の温度が鋳造金属の凝固温度以上になるよう
に金属条の冷却の程度を調整しなければならな
い。
本発明の方法を実施するために用いられる凝固
基体表面の材料は、錫、又は鉛合金の如き低融点
の金属条の鋳造のためには、耐熱ゴム、黒鉛、耐
火物（例えばセラミクス）、又はステンレス鋼の
如き耐熱金属で、溶湯と反応しない材料を選択し
て使用できる。またアルミニウム、銅、又は鉄合
金の如き融点の高い金属条の鋳造のためには、シ
リコンカーバイド、シリコンナイトライド、ボロ
ンナイトライド、アルミナ、マグネシア、ジルコ
ニアの如き耐火物のなかから、金属条を構成する
金属の溶融酸化物と反応しない耐火物を選んで使
用すればよい。凝固基体は下地を金属にして表面
に溶湯と反応しない耐火物を被覆して用いること
ができる。特に回転ベルトにより凝固基体を構成
するときは、溶湯と反応しない耐火物又は炭素被
膜を施した金属ベルトを使用することによつて、
金属条と回転ベルトの焼きつきを防ぐことができ
る。
また融点の高い金属条の製造のためには、金属
の溶解及び溶湯の供給時の酸化を防止するために
必要に応じて無酸化雰囲気にするが、更にノズル
をアルゴン又は窒素の如き不活性ガス、又は水
素、一酸化炭素の如き還元性ガス雰囲気で保護す
ると好ましい。
ノズル及び凝固基体の加熱のためには、錫、亜
鉛、鉛の如き低融点金属やアルミニウムの条に対
してはニクロム線、シリコンカーバイドの如き低
い抵抗発熱体を用いることができるが、融点の高
い金属のためには、タンタル、タングステン、モ
リブデン、白金、シリコンカーバイドの如き高い
抵抗発熱体を用いることができる。また加熱手段
としては高周波誘導加熱コイルやガスバーナー、
電子ビームヒータなどを用いることもできる。
また、本発明の方法によつて、得られる一方向
凝固組織からなる金属条の凝固先端は、ノズル先
端の下方において基体表面の温度を凝固温度以上
に維持することによつて、凝固基体面上での結晶
の核生成が阻止される結果、組織は長手方向に伸
びた完全な一方向凝固組織となり、微細な巣、ガ
ス泡、マクロ的な溶質偏析のような欠陥のない高
品質の金属条をうることができるので、本発明は
磁性材料の如く一方向凝固組織を必要とする材料
や極薄箔や極細線用素材を簡単な操作で、しかも
高速で製造できる画期的な方法である。
本発明の方法によれば、巣や気泡の如き従来の
鋳造法では、避けがたい鋳造欠陥を容易に除くこ
とができるが、溶湯中に存在する非金属介在物は
そのまま金属条の中に捕捉されてしまうので、介
在物のない高品質材料をうるためには、凝固以前
の段階でこれを除去しなければならない。そのた
めには、ノズルまたはノズルに供給される以前の
段階で溶湯を耐熱性金属網又は多孔性セラミクス
フイルターを通過させることが必要である。
ノズルの溶湯を供給する際に、溶湯保持容器で
予め溶解し一定温度に保持した溶湯を適当な方法
で加圧又は減圧して供給量を一定に調節しつつ連
続的に供給することができるが、場合によりノズ
ル内に金属を粉粒又は線の形で供給し、ノズル内
で溶解したのち凝固基体上に供給することもでき
る。
また金属条の幅及び厚さは、ノズル開口部な幅
と、ノズルと凝固基体間の間隙をかえることによ
つて、自由にかえることができる。
本発明の実施例を以下に示す。
実施例 １ 第１図の如き装置を用い、1100℃に加熱した先
端の内径が３mmのアルミナ製ノズルにCu溶湯を
供給し、予め表面を1090℃に加熱した幅30mm、長
さ2000mmのアルミナ製の平板状の凝固基体の表面
とノズルの先端が１mmの間隙を保つようにして、
ノズルを設置し、凝固基体を200mm／minで冷却
スプレーの方向に移動せしめた。その際、凝固基
体表面にノズルから帯状に流出した溶湯表面に、
冷却スプレーより５℃に冷却したアルゴンガスを
凝固基体の移動方向に沿うように斜め上方より
101／minの割合で吹きつけた。
得られた帯状の金属条の表面の腐食組織を観察
したところ、第４図に模式図として示されるよう
に結晶が矢印方向に成長して、結果として鋳造方
向に長く伸びた完全な一方向凝固組織からなり、
本発明の方法が、一方向凝固組織の帯状の金属条
を製造するにきわめてすぐれた方法であることが
分つた。
実施例 ２ 表面に幅８mm、深さ３mmの溝を有する径400mm
の回転ホイルを凝固基体として用いる第２図の如
き装置を用い、250℃に加熱した先端の内径が１
mmの石英製ノズルにSn溶湯を供給し、予め表面
を240℃に加熱された回転ホイルの溝表面に、ノ
ズルの先端と凝固基体との間隙を１mmに保つよう
にしてノズルを設置し、回転ホイルを1000／min
の周速度で冷却装置方向に回転せしめた。その
際、回転ホイル上面に、ノズルから帯状に流出し
た溶湯表面に冷却水を、凝固基体の移動方向に沿
うように斜め上方より２／minの割合で吹きつ
けた。
得られた厚さ２mm、幅８mmの帯状のSn条の表
面の腐食組織を観察したところ、長手方向に伸び
た完全な一方向凝固組織からなつており、且つ得
られたSn条を50ミクロンの厚さまで圧延したと
ころ、耳割れの発生がまつたくなく、更に、容易
に圧延することが可能で、本発明が帯状の金属箔
用素材を連続的に製造するにきわめてすぐれた方
法であることを示した。
本発明は、一定方向に移動する凝固基体上に、
溶湯を供給するという、きわめて単純な操作によ
つて、溶湯から加工性のよい小径又は薄肉の金属
条を直接うることができる方法で、省エネルギ
ー、省力化の点からもきわめて工業的に価値のあ
る画期的な方法である。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明の方法の一実施例の要部縦断正
面図、第２図はローラー状回転体を用いた本発明
の他の実施例を示す要部縦断面正面図、第３図は
回転ベルトを用いた本発明の更に他の実施例を示
す要部縦断面正面図、第４図は本発明の実施例に
より得られた金属条の凝固組織の成長状態を模式
的に示す説明斜視図である。 １，１１，２１……凝固基体、２，１２，２２
……ノズル、３，１３，２３……発熱体、４，１
４，２４……バーナー、５，１５，２５……溶
湯、６，１６，２６……スプレー、７，１７，２
７……金属条、１８……金属条剥離用ナイフ、２
９，３０……ローラー、３２……支持台。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. １ 一方向に移動する凝固基体表面に溶湯を供給
    し凝固せしめる金属の連続鋳造法において、溶湯
    の供給用ノズルの先端の下方において基体表面の
    温度を鋳造金属の凝固温度以上に加熱すると共
    に、溶湯供給用ノズルの下流において凝固基体の
    移動に伴つて移動する金属条の上面を強制的に冷
    却することを特徴とする、結晶が鋳造方向に長く
    伸びた一方向凝固組織を有する金属条の連続鋳造
    法。
JP60254956A 1985-11-15 1985-11-15 結晶が鋳造方向に長く伸びた一方向凝固組織を有する金属条の連続鋳造法 Granted JPS62114747A (ja)

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JP60254956A JPS62114747A (ja) 1985-11-15 1985-11-15 結晶が鋳造方向に長く伸びた一方向凝固組織を有する金属条の連続鋳造法
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