JPH0642981B2 - 金属細線の連続製造方法 - Google Patents

金属細線の連続製造方法

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JPH0642981B2
JPH0642981B2 JP62026735A JP2673587A JPH0642981B2 JP H0642981 B2 JPH0642981 B2 JP H0642981B2 JP 62026735 A JP62026735 A JP 62026735A JP 2673587 A JP2673587 A JP 2673587A JP H0642981 B2 JPH0642981 B2 JP H0642981B2
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昭二 岡本
哲夫 十代田
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Kobe Steel Ltd
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Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は金属細線、特にアモルファス線材の連続製造方
法に関する。
(従来技術およびその問題点) アモルファス線材は、補強材や各種センサーとして実用
化されつつあり、今後の需要が期待され、金属溶湯から
直接極細線を連続的に製造する実用的技術が望まれてい
る。
溶湯金属から直接,断面が円形の細線を得る方法とし
て、ノズルから噴出した溶融金属を冷却液層を形成する
回転体中に導き、冷却固化させた後、回転体の内壁に連
続的に巻取る方法がある(特開昭56−165016号
公報など)。しかし、この方法によると、必ずバッチ運
転となり、工業化規模での連続生産運転は非常に難しい
という欠点がある。
この欠点は、冷却液体層を遠心力によって回転円筒内に
維持し、しかも冷却固化した金属フィラメントを回転円
筒内壁に連続して集積・巻取るという方法そのものに起
因するものだとして、回転体を用いず噴出ノズルあるい
は溝付ベルトコンベアによって帯状冷却体で冷却させる
方法も考案されている(特開昭58−119440号公
報,特開昭58−173059号公報)。この方法にお
いては、冷却液体層を安定にすることが非常に難しく、
また水層移動速度を大きくできないという欠点がある。
溶融金属より直接、金属細線を得る際に製造条件上重要
な因子の1つとして、溶融ジェット流速Vjとドラム周速
VDの速度比を適切な値にするという点がある。VD/Vj
最適範囲をはずれて小さくなると、粒状のものあるいは
形の不規則な不連続の線ができるか、連続線になっても
形のよれたものになってしまい、また逆にVD/Vjが最適
範囲をこえて大きくなると、連続した細線は得られにく
く、短い繊維状のものしか得られない。例えば、回転体
中に線材を取り出すことなく連続的に巻取るという、特
開昭56−165016号公報に記載された方法におい
ては、できた細線がドラム内面に拘束されるため、最終
的に固化,冷却が完了した線材の速度と、ドラム周速は
完全に一致している。ジェット流速とドラム周速の変動
差は、固化しつつある溶湯ジェット流の断面積の減少等
で吸収し得るが、連続した長い細線を得るVD/Vjの条件
は非常にせまいものと考えられる。このVD/Vjについ
て、前記公報(特開昭56−165016号公報,特開
昭58−119440号公報,特開昭58−17305
9号公報)は1.05<VD/Vj<1.30の狭い範囲を
提示している。
一方、まったく違った金属細線の連続製造方法・装置と
して、特開昭61−253148号公報に示したものが
ある。この方法では、円筒状ドラムを回転させつつ該ド
ラム内に冷却水を供給して遠心力によりドラム内周面に
沿って冷却水層を形成し、溶湯金属をノズルを介して冷
却水層に向けて噴射して凝固させ、遠心力により取出口
(放水口)に向けて案内し、該取出口から冷却水ととも
に金属凝固線を連続的に放出し、金属細線をドラム外に
取り出す。すなわち、ドラム内面に細線を堆積させず
に、取出口より冷却水と共に放出させる。
(発明が解決しようとする問題点) この方法においては、できた細線はある助走距離をおい
たのち、ドラム内面に拘束されることなく、冷却液体と
共に放出されるため、必ずしも固化・冷却の完了した細
線とドラム周速は一致していない。すなわち、冷却水の
進入後の細線の運動挙動がはじめの方法とまったく異な
る。
VD/Vjの最適製造条件が装置固有の製造因子によって変
化・限定されるために、この方法において新たにその関
係を把握する必要がある。
本発明の目的は、回転体を用い、かつ、内壁にできた細
線を堆積させることなく冷却液体と共に放出される金属
細線製造方法において、連続線を安定して取り出せる条
件を備えた方法を提供することである。
(問題点を解決するための手段) 本発明に係る金属細線の連続製造方法は、円筒状ドラム
を回転させつつ該ドラム内に冷却水を供給して遠心力に
よりドラム内面に沿って冷却水層を形成し、該冷却水層
内方から溶湯金属をノズルを介して冷却水層に向けて噴
射し凝固させ、遠心力により取出口に向けて案内し、該
取出口から冷却水とともに金属凝固線を連続的に放出
し、金属細線をドラム外に取り出す金属細線の連続製造
方法において、ドラム周速VD,溶湯ジェット流速Vj,冷
却水表面に進入する溶湯金属のジェットが鉛直線となす
角度θ、および、溶湯ジェットが冷却水表面に着地した
点から取出口の位置までの角度ψとの間の関係式 を満たすようにして製造することを特徴とする。
(作用) 上記の条件の下で、安定して連続的に金属細線を製造で
きる。
(実施例) 以下、添付の図面を参照して本発明の実施例を説明す
る。
(a)製造条件 本発明に係る金属細線の連続製造方法(特開昭61−2
53147号公報参照)では、第1図に示すように、円
筒状ドラム1を回転させつつ該ドラム内に冷却水を供給
して遠心力によりドラム内周面に沿って冷却水層2を形
成し、該冷却水層2の内方から溶湯金属Mをノズル3を
介して下方冷却水層2に向けて噴射して凝固させ、遠心
力により、取出口14に向けて案内し、該取出口14か
ら冷却水とともに金属凝固線Wをドラム1外に連続して
取り出す。回転ドラムからの取り出しを内側から行うと
機構的に連続取り出しが難しいが、それに対して冷却水
層を形成する回転ドラムに溶湯金属を噴射するノズル3
に対向して取り出し開口14を設けると、冷却水によっ
て凝固した金属細線Wをそれに負荷される外力に逆らう
ことなく、極自然に取り出すことができる。
この方法では、ノズルより噴出された溶湯は、A点で液
体層2に進入した際、溶湯ジェット流速Vjと、液体層2
の速度の噴出方向成分のVDcosθの差により、溶湯流に
動圧がかかり、その流れが乱される。この乱れが小さい
場合は問題なく、液体層2内にて固化した線Wはドラム
内面より助走距離Lをもって取出口14より放出され
る。しかし、動圧が大きいと、乱れが大きくなり、固化
した線Wもその乱れの影響をうけ、ストレートな線では
なく、よれた線になる。このよれの程度が大きいと、取
出口14でその線Wに抵抗がかかり、放出が不可能にな
り、ドラム内面にできた線が堆積し、運転が不可能にな
る。
本発明において、後に例を示すように、動圧の程度を決
めるジェット流速Vjと液体層速度成分VDcosθの差が、V
jに対する一定の割合をこえると、放出が不可能となる
ことを見いだした。すなわち、進入角度をθとした時、 を満たしていればよいことがわかった。
また、この方法では、ノズル3より噴出された溶湯ジェ
ットは、A点で液体層2に進入し、固化・冷却された細
線Wは、ドラム内壁に達する。ここで、ドラム内壁に沿
って、ある一定の助走距離Lをおいたのち、拘束されな
いうちに取出口14より細線Wが放出される。
したがって、固化・冷却された細線Wの速度とドラム周
速は完全に一致していない。細線にかかる力は、その速
度差によって生じる細線とドラム間のすべり摩擦であ
り、その大きさは助走区間Lに比例する。本発明では、
後に示すように、ノズル噴出位置Aと取出口位置Bの間
の角度ψによって条件が決まることを見い出した。すな
わち、 である。この条件を満たさないと、すべり摩擦によって
生ずる力が大きくなり、その力をうけて細線がきれてし
まい連続線が得られなくなる。
以上のことから、特開昭61−253148号公報の方
法を用いて、連続細線を安定して取出口より放出される
ことのできる条件が、 であることがわかった。すなわち、連続線を安定して取
り出すための条件をVD/Vjに関してその下限と上限を装
置に固有な関数として見出し、数式化できた。
(b)金属細線の連続製造装置 第2図は、本実施例に用いた金属細線の連続製造装置の
平面図で、第3図はその立面図、第4図はその側面図、
第5図はその側面断面図である。第3図において、円筒
状ドラム1は、周面三方を固定軸受21,…で支持さ
れ、周面に巻回された駆動ベルト22を駆動プーリ25
により駆動して、水平中心軸の周りに回転させるように
なっている。この駆動ベルト22は、電動モータ23に
てVベルト24を介して作動される。なお、駆動ベルト
22は、取出口プーリ26,26にて支持され、かつ、
テンション用プーリ27にて外方に広がるように張設さ
れている。したがって、取出口プーリ26,26の間に
開口である取出口14が形成され、回転ドラム1の取出
口14前方に細線W取出用の空間を確保する。後に説明
するように、取出口14から冷却水とともに金属細線W
が取り出される。
回転ドラム1は、第4図と第5図に示すように給水側ド
ラム部11と加熱側ドラム部12とをその間にスリット
13が形成されるように対設し、該スリット13を塞ぐ
ように駆動ベルト22を巻回し、前述したように、両放
水口プーリ26,26間に駆動ベルト22が存在せず、
取出口14を形成する。もちろん、回転ドラム1の駆動
とスリット状円周開口の封鎖用ベルト22とは別個のも
のとしてもよく、別途、中心軸等の駆動手段を配設して
もよい。
給水パイプ4は、給水ドラム部開口16から回転ドラム
1内に先端が挿入され、取出口14の下方に配設された
受水槽(図示しない)からフィルター42を介してポン
プ43により取出口から放水される冷却水を回転ドラム
1内に再び循環供給して、一定の厚さの冷却水層2を形
成する。
また、第5図に示すように、回転ドラム1内には支持軸
15から溶湯金属噴射ノズル3を上記冷却水層2に一定
の角度をもって指向するように配設する。該ノズル3に
はそれを取り巻くように高周波コイル32が配設され、
噴射する金属溶湯Mを加熱溶融するようになっている。
該ノズルにおいては、第2図に示すArボンベ31から供
給される圧縮ガスにより溶湯金属Mを噴射する。
取出口14から取り出される凝固した金属細線Wは、第
1図に示すネット状ベルトコンベア5上に落下させ、ス
パイラル状にし、コンベア端でコイル状に巻取るのがよ
い。なお、6はブロワーである。
本装置の運転にあたっては、ドラム1を回転させつつ、
供給パイプ4から冷却水をドラム内に供給し、ドラム内
周面に沿って冷却水層2を形成する。ついで、ノズル3
から溶融金属Mを噴射すると、溶湯Mは冷却水層中に進
入して、冷却凝固すると同時に冷却水の回転方向に曲げ
られ、遠心力によりドラム内周面に着地する。生成した
凝固細線Wは、スリット状円周開口13上を冷却水とと
もに取出口14に向けて進行し、冷却水の遠心力によっ
て放出される際の流体圧とそれ自体に作用する遠心力に
よって放水口プーリ間の開口部(取出口)14からドラ
ム外に放出される。
(c)例 次に示す条件でアモルファス金属細線を製造した。
細線材質 アモルファスFe-Si-B 線径 φ120μm(±10μm) ドラム回転数 305rpm ドラム周速 7.98m/s ガイド材質 透明塩化ビニール ガイド部分長さ 150mm 取出口スリット巾 1mm 取出口長さ 30mm ガイド板と接線方向のなす角度 0° 噴出圧力 3.0〜4.0kgf/mm2 ドラム内径 φ300〜800mm 表に種々のVD/Vj,θ,ψの条件の下での製造結果を示
す。
ここに、VDはドラム周速(m/s)であり、Vjはノズル口
径,溶湯噴出重量,溶湯密度,噴出時間より算出した溶
湯ジェット流速(m/s)であり、θは溶湯ジェット流が、
冷却液体表面に進入する時に、表面の着地点における接
線と、鉛直方向のなす角度(進入角度)であり、ψは溶
湯ジェットが冷却液体表面に着地した点から、ドラムの
回転方向から測定した取出口の位置までの角度(90°
≦ψ≦300°)である。
NO.1〜NO.6では、進入角度θ60°,取出口角度ψ2
40°で固定し、噴出圧力を変えてVD/Vjを変化させ
る。
条件式(1)の範囲内のNO.1〜NO.3ではストレート連続
線の取出に成功した。その他では、よれた線が取出口1
4でつまったり、断線がおこる。
NO.7〜NO.10では、進入角度θ30°にして、VD/Vj
を変化させる。条件式(1)に従い製造条件は拡がるが、
やはり範囲がずれると(NO.9,NO.10)、うまくいか
ない。
NO.11〜NO.13では、取出口位置ψを変化させる。ψ
により条件式(1)の上限が変化するが、この条件をこえ
たものは、途中で断線がおこる。
NO.14では、進入角度θ65°,取出口位置ψ240
°にすると、製造条件が極度にせまくなり、途中でつま
ってしまった。
(発明の効果) 最適製造条件を見い出したことにより、安定した連続線
の製造が可能になった。
また、本発明はアモルファス線材の製造に適するだけで
なく、他の金属の極細線を溶湯から直接製造する技術に
も適用することができるので、その実用性は極めて高い
ものである。
【図面の簡単な説明】
第1図は金属細線の連続製造方法を図式的に示す断面図
である。第2図は本発明に係る金属細線の連続製造装置
の平面図、第3図はその立面図、第4図はその側面図、
第5図は第3図のV−V線断面図である。 1……回転ドラム、2……冷却水、 3……溶湯金属噴出ノズル、4……給水パイプ、 5……ベルトコンベア、14……取出口。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】円筒状ドラムを回転させつつ該ドラム内に
    冷却水を供給して遠心力によりドラム内周面に沿って冷
    却水層を形成し、該冷却水層内方から溶湯金属をノズル
    を介して冷却水層に向けて噴射して凝固させ、遠心力に
    より取出口に向けて案内し、該取出口から冷却水ととも
    に金属凝固線を連続的に放出し、金属細線をドラム外に
    取り出す金属細線の連続製造方法において、 ドラム周速VD,溶湯ジェット流速Vj,冷却水表面に進入
    する溶湯金属のジェットが鉛直線となす角度θ、およ
    び、溶湯ジェットが冷却水表面に着地した点から取出口
    の位置までの角度ψとの間の関係式 を満たすようにして製造することを特徴とする金属細線
    の連続製造方法。
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