JPH04501384A - ２ホイール式熔融物溢流方法及び装置 - Google Patents

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】 名称：　２ホイ一ル式溶融物溢流方法及び装置技術分野 本発明は最終的に管理された厚さ及び微細構造のフィルム又はシートの製造方法 及び付随する装置に関し、より特別には、多種のかかる素材を、金属、ポリマー 及びセラミックスのよう溶融物質より直接製造する方法及び装置に関する。工程 は、まず、冷却用回転ロールの表面を、その上に急速に凝固する層を形成するよ うに溶融物質との接触領域を通過させて動かし、次いで層を冷却し、これをキス 区間内に通過させ、ここで、これは、冷却され凝固している層を含むことができ 反対方向に回転している第２の上方ロールと接触する。その結果の圧迫が、装置 から取り出される単一の、又は融合された製品のフィルム又はシートを形成する 。

背景技術 従来技術は、溶融物質源から固体物質を直接製造できる種々の方法及び装置を明 らかにした。これら従来技術システムの多くは金属製品の製作のためであり、製 品の寸法の安定にため、何かの形式の固定され、強固で、制御できない成型用オ リフィスを使用する。更に、従来技術は、反対方向に回転しキス区間を形成する 種々の２ホイールシステムを利用する。

完成品を形成する２ホイールシステムに関して、ベッセマー（Ｂ　ｅｓｓｅｍｅ ｒ）の特許４９０５３は現在使用されているシステムの大部分の背後の基本的な 概念を明らかにする。ベッセマーは、キス区間を形成するように水平で平行な位 置にその中心を有する１対のロールの使用により、液状の可鍛鋳鉄又は鋼からシ ート材、板材及び類似品を直接製造する。溶融金属はキス区間又はロール間の狭 い隙間に注がれ、これらのロールはこの間に金属の流れの有るときは定常的に運 動する。ロールの冷却面が金属を急速に凝固させ、ロールの圧力が金属製品を成 形する。しかし、かかる初期の機構からはく考えられるように、ベッセマーのシ ステム、特に一定寸法の湯溜まりの使用に関して現れる多くの困難性がある。

ホブキンス他の米国特許第１７５６１９６号は、第１のロール上で凝固させ、次 いで第２のロールで圧延して完成品を作る金属シートの製造方法を開示している 。

シモンズの米国特許第２１７１１３２号は、１対の比較的低温の回転円柱状部材 の各の表面の一部が加熱された物質中に浸けられる溶融金属からのフィルム製品 の製造方法を開示している。ホイールの外面の溝の間の溶融物質を吸い取るため に吸引処理が使用される。

ストレンジの米国特許第９９３９０４号は、本発明の使用に関係のある溶融物溢 流システムの先駆を明らかにしている。

フレインの米国特許第４２２４９７８号は、２個のロール及び特別の構造を有す るノズル手段によりロール間にアルミニウムを吐出するキス区間を特徴とする連 続鋳造方法における金属ストリップ製品の形成を明らかにしている。ただし、こ の方法及び装置は本発明によるものとは実質的に異なる。

ミノウラ他の米国特許第４２７４４７１号は、シート、線、棒及び類似物への金 属の連続鋳造方法を明らかにしている。この方法は、内部から冷却される主ロー ル及び複数の副ロールを備え、副ロールは主ロールに対して付与の隙間を保って 主ロールの外周面に沿って設けられ、主ロールと副ロールとを相互に溶融金属を 輸送する方向に回転させながら主ロールと副ロールとにより形成された隙間内に 溶融金属を供給し、溶融金属が主ロールと副ロールとの間の隙間を通過するとき に凝固させ凝固した金属をロールシステムから連続的に取り出すことができる。

シブヤ他の米国特許第４５１８０２９号は、反対方向に回転している２個の冷却 用ロール間のキス区間内に希望の組成の溶融金属を注ぎ、これがキス区間を通過 中に溶融金属を急速に冷却し凝固させて薄い金属シートを製造する２重ロール式 の方法及び装置を開示している。

米国特許第４７０５９０５号は、冷却用ロールとしての使用に適した粗い地の表 面を明らかにする。

フリードリッヒ・マルチン他の論文［西独、ニスエムニス　シュレーマンージー マク社における高速ストリップ塗布機械の最近の開発と運転結果Ｊ（Ｌａｔｅｓ ｔ　Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｓ　ａｎｄ　Ｏｐｅｒａｔｉｎｇ　Ｒｅ５ｕｌｔｓ 　ｏｆ　ｔｈｅ　ＨｉｇｈＳｐｅｅｄ　５ｔｒｉｐ　Ｃｏａｔｉｎｇ　Ｍａｃｈ ｉｎｅ　ａｔ　ＳＭＳ　Ｓｃｈｌｏｅｍａｎｎ−８ｉｅｓａｇＡＧ、Ｗ、　Ｇｅ ｒｍａｎｙ）の４５ページ、図３において、２ホイ一ル式のストリップ鋳造機が 説明される。

シート又はフィルム上に加わる最終圧力を制御するために回転ホイールに弾性的 に取り付けられたばねを使用することが知られている。

従つて、一方のロール又は両方のロールの上で物質を固化し続いて単一の、又は 融合した製品を形成するようにロールを圧迫することにより、注意深（管理され た厚さ、平滑さ及び微細構造の均一、高品位のフィルム又はシートを製造できる 方法及びこれに付随する装置を提供することが本発明の目的である。

ロールのキス区間内のロール圧力を監視でき、金属オリフィスを含んだ問題点が なく、固化されたフィルムの厚さ及び微細構造の高度の管理ができ、かつ所望の 特性の製品を作るような肌合いにされたロールの使用に適した簡単で柔軟性のあ る方法及びこれに付随する装置の使用により、多種のフィルム及びシート製品を 製造することが本発明の別の目的である。

本明細書及び請求範囲のなお一層の考察により、本発明のその他の目的及び利点 が熟練技術者に対して明らかになるであろう。

発明の詳細な説明 本発明は、その方法面においては、ロール間にキス区間を形成するように間隔を 空けて反対方向に回転している第１及び第２のロールを使用する溶融物質からの 最終的に管理された厚さと細部構造のフィルム又はシートの製造方法にして、こ の方法は、第１のロール上に溶融物質容器から溢流している予定厚さの溶融フィ ルムを接触させ、少なくも部分的に凝固された第１のフィルムを形成するように その上で冷却させ、第１のロールは第２のロールよりも下方の円周軸の回りで回 転し：第２のロールを１）溶融物質及び容器より完全に上方か又は２）部分的に 浸漬させるかのいずれかに位置決めし、部分的に浸漬された第２のロールはその 上に少なくも部分的に凝固されたフィルムを形成し冷却し：実質的に凝固された フィルム製品を形成するキス区間において、第１のロール上で第１のフィルムを １）第２のロール面か又は２）第２のロール上の第２のフィルムのいずれかで圧 迫し；凝固されたフィルム製品を取り外すことを含む。

本発明は、その装置面においては、溶融物質から最終的に管理された厚さ及び微 細構造のフィルム又はシートを製造する装置にして、この装置は、（ａ）溶融物 質の溜まりを収容する容器、この容器は前記容器の頂部よりも比較して低くかつ その上を溶融物質が溢流しうる一般に水平の上部の縁を有し：（ｂ）溶融物質の 上面の高さで溢流した溶融物質と接触するように縁から一定の間隔を空けられた 可動取り付けで吸熱用の一般に円柱状の第１のロール；（Ｃ）第１のロールと平 行ではあるが第１のロールの軸の上方に置かれた軸に沿って第１のロールと反対 の方向に回転するようにされた可動取り付けの一般に円柱状の第２のロール、こ れにより第１及び第２のロールの外表面間の距離がキス区間を形成しかつ少な（ も一方のロールはキス区間内でフィルム又はシートに加わる圧力を調整する手段 を有し：（ｄ）第１及び第２のロールを実質的に互いに同じ表面速度で反対方向 に回転させる手段を具備する。

図面の簡単な説明 図１−３は、本発明の３種の実施例の単純化した図であり、各がタンディシュ内 にある溶融金属の表面に関して異なった位置の上方回転ロールを持っている。

図４は、２個のロール間のキス区間内に流入している溶融物質及び固化物質の拡 大断面図である。

図５は、各ロール上で物質を少なくも部分的に固化しかつ２個のフィルムを一緒 に融合することにより製造されたフィルム製品の断面図を示す。

図６は、内部溶融物質収容構造を示し又いるタンディシュの側方断面図である。

図７は、外側接触面上に複数のパターンを備えた溶融物質接触に適したロールを 示す。

図に示された好ましい実施例の説明においては、明瞭にするために特別な用語が 採用されるであろう。しかし、本発明は、選定された特別の用語に限定されるこ とを意図するものでなく、各特別の用語は同様な目的を達成するために同様な方 法で作動する総ての技術的な相当事象を含むことを理解すべきである。

詳細な説明 図１は、通常の方法で加熱され、かつ炉１４からのような種々の方法により供給 される溶融金属１２の溜まりを収容する容器又はタンディシュ１０を示す。しか し、容器１０の壁は溶融金属１２の上表面１６の上方であらゆる所において延び ているのではな（て、容器１０の壁の一部の頂部に形成された全体的に水平な縁 １８の上方の部分における領域で容器壁の一部が欠如している。回転面及び類似 物の上に薄い溶融物質を堆積させるために特に適切な容器が、参照としてその開 示が組み入れられた１９８６年１月１６日付けの同時係属出願第８１９４７４号 明細書に示される。

縁１８は容器のその他の壁の頂部よりも低く、従って溶融物質の液位は、縁１８ を越えて下方の円筒状吸熱用基体、即ち旋回軸２２の回りを回転する回転ホイー ル又はロール２０の外周面上に溢流するに十分に上昇できる。冷却用ロール２０ は、縁１８から一定距離の間隔を空けられ、更に縁からの間隔を管理可能に変更 できかつ溶融物質の溶融物又はフィル１１２４がロール２０の表面２６と接触す るロール２０回りの角度位置の調整ができるように、装置の非運転時に縁に関し て垂直方向及び水平方向で調整可能であることが好ましい。

ロール２０の表面２６が溶融物１６との接触の領域を通過するようにこれを駆動 するために、電動機及び連結している駆動手段（両者とも図示せず）のような普 通の手段が設けられる。大多数の応用例において、これは０．１から１５．０　 ｍ／ｓｅｅの範囲の表面速度で駆動される。

第１のロール２０の上方に第２の回転基体、即ちロール２８が位置決めされ、こ れらの回転運動は反対方向であるが、それぞれのロール回転軸は平行である。上 方ロール２８は不動の基体３２上に置かれた弾性はね手段３０に取り付けられる 。これにより、「キス区間」、即ち２個のロール表面２６と３４とが互いに最も 接近した位１にされかつ製品フィルム又はシートを形成するように圧迫すべき溶 融されかつ部分的に凝固した１個又は複数個のフィルムが通過する領域の内部に おける結果的な圧力を予定範囲内に注意深く維持することができる。

本質的ではないが、ばねシステムの代わりに、制御された上方ロールばね圧及び 水圧システム又は類似のものを使用することができる。図１に示された実施例に おいては、上方ロール面３４は、溶融物がキス区間３６に入るまでは、下方ロー ル２０上の溶融金属の冷却されたフィルム又は固化した溶融物と接触しない。こ のキス区間においては、上方ロールは、希望の管理された圧力で溶融物を圧迫し 、希望厚さ、平滑度かつ微細構造の平滑で高品質のフィルム製品を製造する。更 に、ロール２０は技術熟練者に知られた方法で冷却される。

上方ロール２８においては、取り付けられた弾性ばねの使用により接触圧力が管 理され、従ってこの方法により平滑、一定、高品質で、更に希望するならば非常 に薄いフィルム製品を製造できる。溶融物溢流技術は、部分的には、非常に薄（ 高品質の製品を形成を可能とするため、製造されたフィルム及び繊維を非常に薄 くすることができる。

図２及び３に見られるように、本発明の利点は、基本装置の小変更が製造しつる 製品の形式における広範囲かつ大きな柔軟性を可能とすることである。両実施例 は、溶融物質の溜まりの表面１６に関する上方ロール２８の位置変えを特徴とす る。図２においては、図１及び３と同様に、溶融物溢流システムは薄い溶融物フ ィルム３８を製造し、特にこの特別な実施例においては、これはホイール２０と ２８との間の直接キス区間内で大部分が堆積される。上方ロール２８は、上方ロ ール面３４が容器１０内の溶融物質の表面１６とほとんど接触するように位置決 めされる。

図３は、２個のロールの基本的な幾何学的相互関係、即ち、ばね制御されるロー ルの軸が堆積溶融物冷却用ロール２０の上方にあることは保留している。しかし 、ロール２８は溶融金属の溜まりの中に浸漬され、従って下方ロール及び上方ロ ールの両者がそれぞれの面上に冷却された物質のフィルム３８及び４０を形成し 、これらは溶融フィルム２４に融合される。上方ロール２８はその表面に固化フ ィルムを作るように図３においては冷却されるが、図１の実施例のようなその他 の実施例においては上方ロールは冷却されず従って冷開成型用ロールとして機能 することに注意すべきである。従って、本発明は、その最も広い実施例において は、結果的に得られる種々の製品を形成するために１個又は２個の冷却面のいず れでも使用できる。冷却用の面として両方のホイールを利用することが好ましい 。また、各ホイールにおける正確な冷却程度は一定とは限らず、むしろ形成すべ き製品の特性を変えるように変更可能としつる。

熟練技術者が容易に理解できるように、２個のロールのそれぞれの軸位置の変化 、各ロールの取りつる冷却率及び直径の相異、並びにキス区間の寸法の差より得 られる装置実施例の多くの変化は、その総てが相当に異なった製品の製造を可能 とする小変化をすることができる。従って、この比較的簡単なシステムはその運 転で形成される製品の形式に関する大きな柔軟性を与える。また、本発明のある 実施例は、物質を溶融状態で、あるいは一方又は両方のロールを冷却用として少 なくも部分的に固化されたフィルムとして、キス区間内に通過させることを可能 とする。

図１及び２と同様の実施例の拡大図が図４に示され、この図においては、溶融物 の溢流が下方冷却基体２６と接触して固体フィルム３８を形成すること、また、 ある量の溶融物質がキス区間内に入りここで圧迫されてフィルム製品２４を形成 することが見られる。

熟練技術者が迅速に実現できるように、所望の製品を作るためにキス区間３６の 特別な寸法は注意深（管理されねばならない。例えば、この領域における間隔は 、各ロール上で固化した２個の凝固層の厚さのちょうど和であり、結果的に得ら れる製品フィルムは中心線偏析を特徴とする。即ち、例えば、もしロールが離れ 過ぎているならば、溶融物質、即ち液体が２個の凝固フィルム間に存在し、得ら れた製品の断面は固体成分に見られるものとは異なった合金成分を持つ。こうし て得られた製品は、２個の冷却部分が一緒に融合した線に沿って実質的に一様な 組成を有する融合帯域が見出だされる融合線を形成できないので、製品フィルム に要求される一貫した一様性が欠ける。

図５は、図３又は４に見られるような作動より形成された製品フィルムの断面の 単純化された外形である。この実施例においては、本方法は各ロール面に少なく も部分的に冷却されたフィルムを形成し、次いで２個のフィルムをキス区間にお いて一緒に融合し製品１００を形成する。

断面図は、上方ロール及び下方ロールに形成されたフィルムの完全に冷却された 部分に相当するそわぞれの領域１０２及び１０４において、形成された樹脂状結 晶が見えることを示す。従って、製品１００は、強固な凝固した結晶粒構造が両 面に見られ、同時に中央部分１０６は、粒構造を欠きその代わりに全体に実質的 に一様な組成を示す融合帯域のある断面を示す。また、部分１０２．１０４及び １０６の種々の厚さは、固化される溶融物の厚さを管理することにより注意深く 管理される。これは、キス区間において一緒に融合されるより前は各ロール上で 溶融した状態に保持される。従って、熟練技術者の容易に理解しつるように、本 発明の方法により形成された製品は非常に注意深く構成でき、かつその構造及び 特性は非常に注意深く管理される。

溶融物溢流の特別な利点は、基体上に堆積され又は固化される金属の厚さを非常 に正確に制御する能力である。これは、溶融金属の高さの管理を、ベッセマー法 と組み合わせられた小さなキス区間で行いつるよりも、より容易かつ注意深（行 いうる大きな容器内に、溶融金属が保たれるためである。ベッセマー法において は、キス区間内の金属の結果的な高さを一定に管理することは非常に困難である 。更に、オリフィスを有するシステムは、金属固化のような問題のため、小さな オリフィスを通る一定流維持の同様な問題を持つ。このため、一定な溶融物質流 は、溶融物溢流システムにおけるようも制御が更に困難である。

図６は、特に本発明での使用に適した溶融物質収容容器、即ちタンディシュ５０ の断面を示す。変化する高さ５２．５４及び５６によりタンディシュ内側の容積 の変動を注意深く形成することにより、熟練作業者が下方の縁５８を溢流する物 質の量を注意深くかつ容易に管理しうろことが分かる。

図７は、畝、等高線、又は類似の形状とすることができ、かつ本発明に使用され るロール表面の一方又は双方に形成しつるパターンを有する表面を示す。第２の ロールもこのように構成することができるが、第１又は底部のロールのみをこの ような肌合いにすることが好ましい。円形で同心の畝が円柱の回りに置かれ、圧 迫、及び希望するならば形成製品の冷却における使用に適したロールを形成する 。回転ロールの一方又は双方にかかる刻み目を使用することにより、多種の製品 を作ることができる。また、溝は、厚さの大きなフィルムが構成品に使用される ことを可能とし、これはある場合には望ましい。いずれの場合も、技術熟練者は 、出願番号第８１９４７４号と同様の方式で希望の商品を作るために、多種の畝 、溝、螺旋構造及び類似の肌合いを使用できる。

本発明により製造された製品の特性は、その他の要因により、並びに組み合わせ の特別な方法により影響される。例えば、公知のように、プランジャーの使用に より溶融物質収容容器内の液位を細か（制御することが好ましい。また、溢流し た溶融物質の圧力水頭又は静水圧は、溢流縁の上方の溶融物質の面の高さ依存す る。その他の変数には、前述のような各回転ロールの位置、製品の形成に使用さ れる特定の溶融物質、及び類似の事象が含まれる。

本発明の好ましい実施例が詳細に開示されたが、未発明の精神又は以下の請求範 囲より離れることなく種々の変更をなしうろことを理解すべきである。

ＦＩＧ、Ｉ ＦＩＣ，２ ＦＩＣ，３ ＦＩＧ、４ ＦＩＧ、５ ＦＩＣ，６ ＦＩＧ、７ 補正書の写しく翻訳文）提出書　（特許法第１８４条の８）平成３年５月１日

Claims (19)

【特許請求の範囲】
1. １．ロール間にキス区間を形成するように間隔を空けて反対方向に回転している 第１及び第２のロールを使用して熔融物質から最終的に管理された厚さと細部構 造のフィルム又はシートを製造する方法にして、熔融物質容器から溢流している 熔融物質を回転している第１のロール上に接触させ予定厚さの少なくも部分的に 凝固された第１のフィルムを形成するようにその上を冷却し； 第２のロールを第１のロールよりも高い円周軸の回りで回転させ；実質的に凝固 されたフィルム製品を形成するようにキス区間において第１のロール上の第１の フィルムを第２のロール面で圧迫し；凝固されたフィルム製品を取り外す ことを含んだ方法。
2. ２．第２のロールが実質的に予定値内の範囲にされ管理されたキス圧力を加える 請求範囲１による方法。
3. ３．熔融物質の完全に上方に第２のロールを位置決めすることを更に含み、第２ のロール面はこれがキス区間に接近するときに熔融物又は凝固した熔融物質から 実質的に離れている請求範囲１による方法。
4. ４．第２のロールを容器内の熔融物質内に部分的に浸漬しその上に第２の少なく も部分的に凝固したフィルムを形成し冷却し；次いで第２のロール上の形成され たフィルムが第１のロール上の第１のフィルムを圧迫して融合したフィルム製品 を形成する請求範囲１による方法。
5. ５．冷却ロール間のキス区間は形成されたフィルム製品が実質的に一様な組成を 示す融合帯域を有することを可能とする大きさのものである請求範囲４による方 法。
6. ６．キス区間に入ってくる金属が少なくも部分的に熔融される請求範囲１による 方法。
7. ７．第１及び第２のロールの少なくも一方がロール面上の多数のパターンを使用 し、このパターンは所望の厚いフィルムを作るように運動方向の横方向に同時に 移動される請求範囲１による方法。
8. ８．第１のロールのみがフィルムと接触する多数のパターンを使用する請求範囲 ７による方法。
9. ９．ロールの表面速度が約０．１から１５．０ｍ／ｓである請求範囲１による方 法。
10. １０．請求範囲３の方法により製造されたフィルム製品。
11. １１．請求範囲４又は４の方法により製造されたフィルム製品。
12. １２．熔融物質から最終的に管理された厚さ及び微細構造のフィルム又はシート を製造する装置にして、 （ａ）熔融物質の溜まりを収容する容器、この容器は前記容器の頂部よりも比較 して低くかつその上を熔融物質が溢流しうる一般に水平の上部の縁を有する壁の 部分を持ち； （ｂ）熔融物質の上面の液位で溢流した熔融物質と接触するように縁から一定の 間隔を空けられた可動取り付けで吸熱用の実質的に円柱状の第１のロール； （ｃ）第１のロールと平行ではあるが第１のロールの軸の上方に置かれた軸に沿 って第１のロールと反対の方向に回転するようにされた可動取り付けの一般に円 柱状の第２のロール、これにより第１及び第２のロールの外表面間の距離がキス 区間を形成しかつ少なくも一方のロールはキス区間内でフィルム又はシートの加 わる圧力を調整する手段を有し；更に （ｄ）第１及び第２のロールを実質的に互いに同じ表面速度で反対方向に回転さ せる手段 を具備する装置。
13. １３．第１のロールが非作動中に縁に関して垂直方向及び水平方向に調整可能で ある請求範囲１２による装置。
14. １４．第２のロールが熔融物質の上面及び／又は第１のロールに対して垂直方向 及び水平方向で調整可能である請求範囲１２による装置。
15. １５．第１及び第２のロールの少なくも一方が多数の隆起したパターンを特徴と する請求範囲１２による装置。
16. １６．熔融物質の溜まりを収容する容器が、その内部熔融物質の液位を制御し縁 を越えて流れさせるようになしうるプランジャーを更に構える請求範囲１２によ る装置。
17. １７．キス区間の管理された圧力が第２のロールに取り付けられた弾性ばねによ り調整される請求範囲１２による装置。
18. １８．第１及び第２のロールが冷却用ロールである請求範囲１２による装置。
19. １９．ロールが約０．１から１５．０ｍ／ｓで回転する請求範囲１２による装置 。