JPH06511200A - スプレー形成技術によるストリップ製品製造方法及び装置 - 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】 スプレー形成技術によるストリップ製品製造方法及び装置本発明は、細条又はシ ート（本明細書では以下単に「ストリップ」と称する）を、上昇した温度での金 属粒子又は落滴の飛沫（ブルーム：ｐｌｕ−〇）又はスプレーを適当な形状のリ セブタ表面上に堆積し、このリセプタ表面からストリップ形状に剥ぎ取るスプレ ー技術によって連続的に製造する装置及び方法に関する。

スプレー形成方法の一つの特別な方法としては、重力の下で自由に落下する溶融 金属の流れを、高圧ジェット装置によって霧化（アトマイズ）して落滴の必要な ブルーム又はスプレーを形成し、このスプレーが適当な条件の下での適当な形状 のサセプタ上に降り注ぐとき、堆積してその後に必要に応じて行うホット圧縮の ための固体の加工体を形成する。

これまでは、このような方法によって比較的肉厚のシート又はプレートを製造す ることは可能であった。しかし、最終厚さに近似する厚さのストリップの連続的 な製造のための適正な条件は確立されていなかった。

スプレー形成技術は、異なる成分の広範囲の金属ストリップの製造に使用するこ とができる。しかし、このような技術は、特別な用途として、電気技術用スチー ル（ｅｌｅｃｔｒｏｔｅｃｈｎｉｃａｌ　５ｔｅｅｌ）の連続生産がある。

よく知られているように、トランスフォーマ、モータ、ジェネレータ、及び同様 の電気的機械の動作は電磁誘導現象に依存し、これにより（−次）コイルに発生 する電流変動が近接（二次）コイルに磁気的に結合し、電流変動に対応の電圧が 二次巻線に発生し、この電圧の値は一次巻線と二次巻線の巻数の比に依存する。

この磁気的結合作用は、鉄材料の回路上に巻線を形成すると何倍も増幅され、装 置の効率を大きく向上させる。−次コイルの電流が変化してコアに磁束を発生す るとき、渦（エディ）電流又はフォウコウルト（Ｐｏｕｃａｕｌｔ）電流と称さ れる僅かな電流がコア材料内を、コアに発生する磁束の方向に直交する平面内で 流れる。このように、−次コイル電流が例えば商用（メイン）周波数（５０Ｈｚ ）で変化すると、これら渦電流によって導電性のコア材料の加熱を引き起こす。

このような加熱作用は、励起周波数の二次電力に大きく関係し、装置のシステム に電力損失を招くことになる。従って、このような渦（エディ）電流を減少する あらゆる努力がなされている。解決法としては、次の二つの方法がある。即ち、 （ａ）ラミネートしたシートからコアを形成し、このラミネートの各層の厚さを 代表的には０．３ｈｍとし、両面に電気絶縁性の極めて薄い（ミクロンオーダー の）層を担持する方法。

（ｂ）材料自体の固有抵抗値を増加させる方法。

装置システムにおける総電力損失は二次成分であるヒステリシス損失があること 、またこのヒステリシス損失はコア材料の粒子又は組織（ｇｒａｉｎ）　ｔＭ造 を、粒子寸法及び指向性の点で好ましい形態の磁区配向が各粒子に生じ、無駄な 熱となることが分かっているエネルギ損失が最も少ない材料の磁束保持能力を改 善するように成長させることによって処理できることは勿論承知している。

当業者には、鉄にシリコン及びアルミニウムを添加することによってこれら特徴 を有して装置コアを組み立てることができる広範囲の電気技術用のスチールスト リップを製造することは長い間知られてきた。しかし、最もよく知られている普 通のスチール製造技術でさえも、鉄に添加してできる材料の電気的固有抵抗を増 加し、又は粒子構造及び磁区ダイナミクスを改善することができるシリコン及び ／又はアルミニウム等の材料の量には限界がある。即ち、このような要素の添加 によって材料を脆くし、また粗い粒子形成が形成されることが原因で加工を困難 にするからである。約３．２５％以上の量のシリコン／アルミニウムの材料が存 在することは、亀裂を生ずることなく材料を冷間精錬することができないことを 意味する。冷間精錬は、経済的な生産にとって必要であり、更に重要な等級（グ レード）の電気技術用スチールにおいて所要の特性をもたらすとともに表面品質 を向上させる上で必要である。

メルトスピニング処理によりアモルファス（非晶質）材料を製造することによっ てこれらの問題を解決しようとする試みがなされてきたが、これらの材料は、今 日に至るまで、スピン形成されるとき極めて薄いものでしかなく　（最大で約４ ０ミクロン）、極めて大きな電気的装置に組み立てるには不適当な程極めて脆い ものでしかなかった。

従って、スプレー形成技術を電気技術用スチールストリップの連続生産に適用す ることは、普通の材料に対する機械的取り扱いに匹敵する材料を製造する上で可 能な方法であり、しかも抵抗性及び／又は粒子／磁区構造も向上する。これは、 スプレー形成技術によりシリコン／アルミニウムの添加を普通の技術で可能なレ ベルよりもずっと高いレベルまで添加できるとともに、小さい粒子寸法を維持し 、又は例えば、分離（セグレゲーション）のために普通の処理によっては不可能 であった合金形成を可能にするという事実に起因するためである。

本発明の目的は、従来の技術で見られる欠点を少なくとも軽減するストリップ形 成方法によってストリップを連続的に生産する装置及び方法を得るにある。更に 、特に（必ずしもではないが）、本発明の目的は、磁気性能が向上した電気技術 用（ｅｌｅｃｔｒｏｔｅｃｈｎｉｃａｌ）スチールストリップをスプレー形成方 法によって連続的に製造することができる方法及び装置を得るにある。

本発明は、スクラップ材料の再利用、相図表限界（ｐｈａｓｅ　ｄｉａｇｒａｍ ｌｌｓｌｔａｔｌｏｎｓ）等によってこれまで禁止されていた興味深い磁気特性 を有する混合物（合金）の使用のような技術から生ずる他の利点を提示すること を意図する。

この目的を達成するため、本発明ストリップ製造装置は、高温で金属粒子又は落 滴のスプレーを発生する霧化手段と、この霧化手段の下方に配置し、前記金属粒 子又は落滴を受け止める中空のりセブタロールと、このリセブタロールの内部に 配置し、前記金属粒子又は落滴が堆積するりセブクロールの外面の温度を制御し た状態て変化させるよう動作する加熱手段とを備えたことを特徴とする。

加熱手段は、リセブクロールの本体内に配置した炉素子（ｒｕｒｎａｃｅｅｌｅ ｍｅｎｔｓ）を有する構成とすると好適である。リセプタロールは鋳鉄又はマイ ルドスチール（ｍｉｌｄ　５ｔｅｅｌ）により構成し、このリセブタロールの壁 厚は、寸法的に安定性を示すとともに熱容量（ｔｈｅｒｍａｌ　＊ａＳＳ）を最 小化し、使用中に必要とされる温度変動に対して迅速な熱的応答性を生ずる寸法 を選択するとよい。代表的には前記リセブタロールの壁厚を０．２５〜１．２５ インチの範囲にするとよい。

リセブタロールを支持骨組の一方の側面から片持ち支持した軸受に支持し、前記 骨組は反対側の側面から前記炉素子のための片持ち支持体を支持すると好適であ る。

前記霧化手段、リセプタロール、炉素子及び骨組を気密室内に収容すると好適で ある。前記室には、気密グランド（ｇｌａｎｄｓ）を設け、前記リセブタロール のための駆動軸を通過できるようにすると好適である。

前記霧化手段は、複数個のガスジェットを、るつぼ（ｃｒｕｃｌｂｌｅ）等の流 出ノズルから重力の元に自由に落下又は押し出される溶融金属流の外周に指向さ せるよう接続したノズルの列を有する構成にすると好適である。前記るつほを、 前記霧化手段の上方に配置した誘導炉又は抵抗炉内に収納するとよい。

前記リセブタロールの表面に接触するブレードを有する堅固なナイフを設け、前 記リセプタロールの表面からストリップ形状の堆積材料を除去する構成とすると よい。前記ナイフのブレードの鉛直線に対するアタック角度を２５″〜６０°の 範囲内にすると好適である。

前記ナイフをリセブタロールの水平直径の上方に短い距離の位置に位置決めし、 前記ナイフの位置決め距離は、約９′の外径のロールに対して１′〜４′の範囲 の距離とするとよい。リセプタロールの軸線にほぼ平行な軸線を有する加重ロー ルを前記ナイフのすぐ上方に位置決めし、堆積材料を前記リセブタロールの表面 に保持してからナイフによる作用を加える構成とすると好適である。前記加重ロ ールの直径を１′〜５′の間の値とするとよい。

前記リセブタロールから導出するストリップ材料を、代表的には９００℃〜１３ ００℃の間の温度に再加熱する誘導炉に連続的に供給すると好適である。前記再 加熱炉から導出する際に前記ストリップを圧縮ロール間で必要な密度に圧縮する とよい。　。

本発明による金属ストリップ連続製造方法は、溶融金属粒子のスプレーを内部加 熱中空リセブタロールの表面に堆積させ、前記リセブタロール表面に隣接配置し た又は接触させたナイフによって前記堆積材料を前記リセプタロール表面から剥 ぎ取り、この剥ぎ取りの際に前記ロールの回転方向に見てナイフのすぐ上流に位 置決めしたロールによって前記堆積材料のロール表面との接触を保持することよ りなることを特徴とする。

溶融金属粒子のスプレーは、タンディツシュ（Ｌｕｎｄｌｓｈ）又はるつぼ等か ら重力の下に自由落下又は押し出される溶融金属流に、複数個のガスジェットを 指向させることによって発生させると好適である。前記霧化ガスを、ヘリウム又 はアルゴン等によって構成するとよい。この溶融金属は過加熱してから注出する と好適である。

処理のスタート時には、金属リードストリップ（又はユダストリップ）をリセブ タロールの表面に配置して初期霧化材料を受け止める構成とするとよい。前記リ ードストリップの表面を、例えば、ショツトブラスト処理（ｓｈｏｔ　ｂｌａｓ ｔｉｎｇ）によって粗い表面仕上げにし、このリードストリップとこのリードス トリップ上に堆積したスプレー材料をリセプタロールの表面から引き出して除去 すると好適である。ショツトブラスト処理後には、前記リセブタロールの表面（ 又はその一部）をコロイド状シリカ等の乾燥層で被覆するとよい。前記リセブタ ロールの初期回転は短時間の間遅延させて堆積材料が初期的に溜まることができ るようにするとよい。

次に、本発明を添付図面につき単に例示として説明する。

図１は、本発明による装置の線図的説明図、図２は、本発明によるリセブタロー ルの一部断面とする側面図、図３は、図２のＩＩＩ−ＩＩ＋線上の断面図、図４ は、本発明によるナイフ及びリセブクロールを示す拡大説明図である。

本発明の説明をするために、普通の処理ルートにより、３〜３．２５重量％のシ リコン−アルミニュウム化合物を有することで典型的に区別がつく無指向性電気 的スチール（ｎｏｎ−ｏｒｉｅｎｔｅｄ　ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ　５ｔｅｅｌ） の製造について参照する。しかし、図示の装置は、より高いレベルの混合合金化 成分を有する広い範囲の他の材料を製造するのに使用することができること勿論 である。

図１に示す装置は、るつぼ２を収容する誘導炉又は抵抗炉１を有し、このるつぼ ２内で無炭素（カーボンフリー）の電気的スチールスクラップ（ｅｌｅｃｔｒｉ ｃａｌ　５ｔｅｅｌ　５ｃｒａｐ）又はバージン溶融材料を製造する。この炉は 、溶融体にカーボンが集積するのを防止するよう構成しかつ隔絶する。るつぼ２ には、好適には熱電対を担持した中空のストッパロッド３を装着し、この熱電対 は接合部が溶融体の中心に位置して溶融体の温度を確実に記録できるように位置 決めする。

ストッパロッド３及び熱電対は、選択的に、好適には電磁的に上昇させ、るつぼ ２の底部に形成したオリフィスから溶融金属を排出できるようにする。

炉の組立体の全体は、気密の上側及び下側の水冷ジャケットを装備したステンレ ス鋼製の室４内に収容する。溶融金属の排出を促進するため、室には制御可能な ガス圧を供給する。０．２〜０．６バールの圧力が代表的である。溶融室の内面 は無炭素質の断熱材料で内張すする。下側水冷ジャケットの中心にはプラグ５を 装着し、このプラグ５には、極めて高温にも耐えることができるセラミックノズ ル（例えば、ボロンニトライド又は窒化ボロンから製造したノズル）を着座させ 、代表的には２，５〜５■■の内径の耐熱案内チューブによってるつぼ２の出口 に連結する。プラグ５には、微細加工し、造形したオリフィスの列を設け、加圧 ガスがるつぼ２から流出する溶融金属流に指向し、代表的には３０″の角度即ち ハーフアングルで１５″の霧化した金属６の円錐状スプレーを生ずるようにする 。噴霧ジェットオリフィスを、乾燥した不純物フリーの非酸化霧化ガス供給源に 接続する。容器に詰めたヘリウム又はアルゴンが好適なガスであるが、電気的ス チール処理の焼成（ａｎｎｅａ　ｌ　Ｉ　ｎｇ）ガスとしては、乾燥したクリー ンで圧縮したガスであれば種々のタイプのガスも適用できる。

オリフィスの下方の適当な距離（代表的には６′）の位置に、内部を加熱したり セブクロール１０を配置し、このロール１０の外径を代表的には９インチとする 。リセブタロールＩＯの軸線を水平にし、ロールをフレームに支持し、このフレ ームには堅固な「ナイフＪｌｌを担持し、このナイフのブレードをリセブタロー ルｌＯの表面に接触させるか、又は密接させ、リセブタロール１０の表面に堆積 した金属を連続ストリップ（連続細条）として剥ぎ取る機能を行う。剥ぎ取り作 用を促進するため、典型的には２インチの直径で、リセブタロール１０の軸線に 平行な軸線を有する重量のある小径の加重（クラッカ）ロール１２をナイフブレ ード１１の直ぐ上方に配置し、直前に剥ぎ取られる材料をナイフの剥ぎ取り端縁 上に抑え付けるようにする。

ナイフの剥ぎ取り作用を促進することの他に、加重ロール１２は、リセブタロー ルｌＯの表面に密接する現出材料を保持してリセブタロールｌＯの堆積ポイント の後方にまくれ上がるのを防止し、従って、現出材料が途切れたり、他のダメー ジを受けるのを防止する。ロールｌＯの水平直径に対するナイフ１１の位置決め 及びナイフ１１の剥ぎ取り端縁の角度が重要である。代表的には、ナイフは、リ セブタロールの水平直径の上方に１．５”インチの剥ぎ取りラインを与え、ナイ フブレードのアタック角度を２５°〜６０″にする。鉛直線に対するナイフブレ ードのアタック角度は、代表的には３〜５ｅにする。

リセブタロールｌＯは、低熱容量（ｌｏｗ　ｔｈｅｒｍａｌ　ｍａｓｓ）となる よう中空にし、従って、ロールの本体に収納した炉素子（ｆｕｒｎａｃｅ　ｅｌ ｅ■ｅｎｔｓ）　１４から供給された熱人力に迅速に応答することができる。リ セプタロールＩＯとしては、マイルドスチール（＠ｌｌｄ　５ｔｅｅｌ）を使用 することができるが、鋳鉄（ｃａｓｔ　１ｒｏｎ）ロールが最良の結果をもたら した。

中空リセプタロールｌＯの壁厚は、代表的には約１７２インチ又は約１．５ｃｍ とする。この壁厚は、ロールに強度と寸法的な安定性とを与えるとともに、熱容 量を低く維持して処理中に必要とされる加熱及び冷却に対して迅速な熱応答を得 ることができる。この目的を達成するため、骨組（ｆｒａｍｅｗｏｒｋ）の一方 の側面から片持ち支持した１個の軸受に、リセプタロール１０のシェルを担持す るとともに、骨組の他方の側面には熱電対を装着した炉の片持支持体及び配線を 担持する。炉素子１４の目的は、リセブタロールｌＯの表面を加熱して金属堆積 条件を制御できるようにすることである。

リセブタロールＩＯ１炉素子１４、骨組等の全体は、遮蔽体内に包囲し、溶融炉 の下方の水冷隔壁から存在する組立体全体をステンレス鋼製の気密の第２室１５ 内に収納し、この第２室１５には、堆積工程から生ずる余分なスプレーを除去す る集塵器（サイクロン）及びレシーバを装着する。

この下側室の壁には、電気的駆動軸が室内に進入することができるようにするだ めの気密の管又はグランド（ｇｌａｎｄｓ）を貫通させ、この駆動軸によりリセ プタロールＩＯを回転させ、上側の炉のるつほの内容物のりセブクロールＩＯに 対するスプレー堆積及びこのリセプタロール１０の表面からの剥ぎ取りを連続的 に処理することができるようにする。

剥ぎ取った材料は、堆積室の壁に形成したオリフィスに案内し、次に短い長さの 平坦ベッド状の高エネルギ人力透導炉１６に案内し、剥ぎ取った材料を再加熱し てから他のステンレス鋼製の封鎖容器に進入させ、この封鎖容器の内部には、被 駆動圧縮ロール１７の組を配置する。ロール１７の目的は現出する材料を確実に １００％の密度にすることであり、この後にコイル状に巻き取る。第２室内には 、更に霧化される前の金属流を捕集する容器を設ける。金属流の霧化を生じたら 即座にこの容器は、グランド（ｇｔａｎｄ）により回転するアームにより霧化流 の流路から逸脱するよう揺動することができるようにする。

上述の動作において、無炭素の電解鉄及びシリコン鉄（ｆｅｒｒｏ−ｓｌ　ＩＩ ｃｏｎ）の炉内充填を予め行っておき、その後の合成により安定した鉄と４．２ 重量％のシリコンを生ずるようにするのが代表的である。

溶融炉は充填し、全ての装備室は封鎖し、空気の抽気除去しておく。装置全体は アルゴン（又は他の適当なガス）により洗浄（ｆｌｕｓｈ）しておく。炉は、適 当な溶融状況となるようプログラムしておき、またストッパロッド３の内側の熱 電対によって溶融の進行状況をモニタすることができるようにする。充填物の溶 融点（約１５００℃）に達したとき、加熱処理を継続して溶融体が約１６５０℃ 又は約１５０　”０〜２００℃だけ過加熱する。過加熱の目的は、下側ノズルか ら霧化ガス流に流出するまで金属液体を維持することである。炉１からの金属を 制御配分は、約０．３〜０．５バールの上側室内を正圧にすることによって促進 される。

金属流は、一旦るつぼノズルの下方に配置した捕集装置内に自由に流れ込む。次 に、霧化ガスを約１７バールで噴出させ、これによりスプレージェットが発生し 、このとき捕集装置を流路から揺動させる。

この段階では、スプレーはりセブタロール■０には落下せず、焼成した（又は柔 軟にした）薄いゲージの電気技術用スチールストリッブの初期固定リードストリ ップに落下し、このリードストリップは、細粒でショツトブラスト処理をしてお き、装置全体にわたり供給しておく。次に、駆動装置を動作させ、このときリー ドストリップは装置から流出する金属スプレーの堆積層でカバーされる。やはり 表面にショツトブラスト処理をしたりセブクロール１０をリードストリップの端 部が通過するとき、スプレーがリセプタロールの表面に直接降りかかり、このよ うにして形成された材料をシステムから引き出す。リセブタロールの表面を、リ セブタロール内の炉により、堆積材料を約６００℃に維持して冷却するのを防止 する温度に加熱する。

リードストリップが通過できるよう圧縮ロールを持ち上げ、この後ロールギャッ プを所要のゲージ寸法まで減少させる。ナイフ１１及び加重（クラッカ）ロール １２によってスプレー後のストリップをロール１０から剥ぎ取った後、このスト リップを平坦ベッド状誘導炉１６内で約９００〜１０００℃に再加熱し、圧縮ロ ール１７を通過した後に両側に良好な表面を有する材料となるように十分軟化す る。整形平坦表面を有するシートメタルの案内を設け、スプレー後の材料を再加 熱炉に移送し、次いで圧縮ロール及び巻取り装置（コイラ）のグリップに移送す ることによってリードストリップの使用を回避することができることも本発明者 は見い出した。代案の構成として、案内を幅広のリンク連結チェーンによって構 成することもできる。

リセブタロール１０をショツトブラスト処理後にコロイド状シリカの乾燥した層 によってカバーすることによってリードストリップを使用せずに処理を開始でき ることも本発明者は見い出した。堆積スタート前に、リセブタロールに半回転を 与え、表面のホット部分がジェットの噴射を受けるようにし、霧化の開始時に約 ４秒にわたりリセプタロールＩＯ上に霧化流が降りかかるままにしておき、その 後静止堆積の短い期間によって、ナイフ１１がリセブクロールｌＯに切り込んで リセブタロール１０の表面から引き剥がすための肉厚初期端縁を生ずる。

リセブタロール１０、案内及び圧縮ロール、巻取り装置の回転速度は、ストリッ プのスプレー後の厚さを決定し、この厚さは約５０％の減少を受ける最終厚さに 関連し、代表的には、２．５＋＋ｎの案内チューブ及び上述の押し出し圧力及び 霧化圧力を使用したとして、毎秒約１インチの通過速度によって２〜３１讃の厚 さのスプレー厚さを生ずる。

これらの条件の下に堆積したストリップの幅は、メタル送給速度、案内チューブ の寸法、スプレー円錐形状又はプルームの角度、６インチ幅又はそれ以上の幅の より平坦なストリップを得るためのスキャニング（ｓｃａｎｎｉｎｇ）アトマイ ザの有無によって変化する。

メタル滴がリセブタロールに当たるとき、多孔質層が構成されるが、更にメタル 滴が当たることによって「スブラッティング（ｓｐｌａｔｔｉｎｇ）　４作用を 誘発し、半液体状の落滴が実質的に冷却せずに、普通の処理によって同一の混合 物ストリップを形成したときのような大きな粒を生ずる時間がない程互いに急激 に混じり合う。更に、霧化によって、５０〜２００ミクロン（好適には、８０〜 １００ミクロン）の平均寸法で噴射される落滴を生ずることによって、最終スト リップを冷間転造して良好な表面特性、正確なゲージ寸法、又は所要に応じて単 なる冷間スキン通過処理（ｃｏｌｄ　５ｋｉｎ−ｐａｓｓｅｄ）を行うに十分少 さいものとなる。霧化ガスで搬送されるため多孔質層が上側表面に形成され、上 側表面はいかなるサブストレートにも接触しないため、表面の触感は極めて粗い ものとなる。しかし、これら全ての欠陥はホット圧縮によって除去される。

スプレー又はプルームに含まれている種々の寸法の粒子の飛翔時間及び速度は、 押出及び霧化圧力、案内チューブ又は流出ノズルの寸法、霧化ガスの性質、スキ ャニングをしているか否か、流出ジェットとリセブタ表面との間の分離距離によ って影響を受ける。霧化ガスの速度は極めて高く、堆積を実施する容器の直径が 、スプレー又はプルームを乱して誤形成された材料を生ずる乱流又は混乱（ｂｕ ｆ’ｆｅｔｉｎｇ）を回避するに十分な程度に大きいものであることが必要であ る。高速ガスは極めて急激な冷却をも生する。従って、使用するガスの量はでき るだけ少なくしなければならない。

簡潔に言えば、ストリップを連続的に生産するシステムにとって必要なことは、 リセブタ表面を霧化粒子の円錐状プルームに対してプルーム源から適当な距離に おいて交差させ、この表面を連続的に更新しかつ適当な温度に維持し、堆積材料 を剥ぎ取りかつ圧縮することである。上述の方法は、これらの条件を満足し、ス トリップを連続的に生産する。

リセブタロールＩＯの詳細を図２及び図３に示す。図示のように、ロールの外側 ンエル２１により、ロール１０の幅全体にわたって延びる複数個の加熱チューブ ２３を有する電気的ヒータ２２を収容する。チューブ２３には電気ケーブル２４ によって給電する。ロール１０はスタンド２５に取り付け、駆動スプロケット２ Ｂによって駆動する。剥ぎ取りナイフＵと加重ロール１２との相対位置を図３に より詳細に示す。この図面から明らかなように、ナイフ１１をロール１０の一方 の側面に配置したホルダ２７に取り付け、加重ロール１２をロール１０の上方に 配置した弾性取付アーム２８によって担持する。図４に示すように、ナイフ１１ のブレードの傾斜角度は２５°と６０°との間で変化する。他の変更としては、 剥ぎ取りの実際のポイント、剥ぎ取りストリップの幅及び厚さ、ストリップ張力 、ストリップ温度、ストリップ成分、及びロール直径がある。

上述の説明から明らかなように、このシステムは、１３〜１６％タイプのアルミ ニュウムバランス鉄の望ましい磁性及び他の特性を有する合金を生産するのに使 用することができ、このような合金は、スプレー形成による連続ストリップ生産 方法でなければロールに巻いたり、商業的に加工することはできないであろう。

上述したところは、本発明による方法及び装置の例を示したに過ぎず、本発明の 真の請求の範囲を逸脱することなく容易に変更できること明らかである。

Ｌ、−ＩＩＩ 補正口の翻訳文の提出書（特許法第１８４条の８）１　特許出願の表示 ＰＣＴ／ＧＢ９２１０１３５９ ２　発明の名称 スプレー形成技術によるストリップ製品製造方法及び装置３　特許出願人 住　所　イギリス国、ニスイー１７エスエヌ　ロンドン、アルバート　インバン クメント　９ 名　称　ブリティッシュ　スチール　ビーエルシー４代理人 住　所　東京都中央区日本橋本石町四丁目２番１７号石田ビル８階 加熱手段は、リセプタロールの本体内に配置した炉素子（ｆ’ｕｒｎａｅｅｅｌ ｅ■ｅｎｔｓ）を有する構成とすると好適である。リセプタロールは鋳鉄又はマ イルドスチール（Ｉｌｈｉｌｄ　５ｔｅｅｌ）により構成し、このリセブタロー ルの壁厚は、寸法的に安定性を示すとともに熱容量（Ｌｈｅｒｍａｌ　ｒｓａＳ Ｓ）を最小化し、使用中に必要とされる温度変動に対して迅速な熱的応答性を生 ずる寸法を選択するとよい。代表的には前記リセプタロールの壁厚を０，６４〜 ３．１８ｃｏ＋の範囲にするとよい。

リセブタロールを支持骨組の一方の側面から片持ち支持した軸受に支持し、前記 骨組は反対側の側面から前記炉素子のための片持ち支持体を支持すると好適であ る。

前記霧化手段、リセプタロール、炉素子及び骨組を気密室内に収容すると好適で ある。前記室には、気密グランド（ｇｌａｎｄｓ）を設け、前記リセブタロール のための駆動軸を通過できるようにすると好適である。

前記霧化手段は、複数個のガスジェットを、るつぼ（ｃｒｕｃｌｂｌθ）等の流 出ノズルから重力の元に自由に落下又は押し出される溶融金属流の外周に指向さ せるよう接続したノズルの列を有する構成にすると好適である。前記るつぼを、 前記霧化手段の上方に配置した誘導炉又は抵抗炉内に収納するとよい。

前記リセブタロールの表面に接触するブレードを有する堅固なナイフを設け、前 記リセプタロールの表面からストリップ形状の堆積材料を除去する構成とすると よい。

前記ナイフのブレードの鉛直線に対するアタック角度を２５″〜６０゜の範囲内 にすると好適である。前記ナイフをリセブタロールの水平直径の上方に短い距離 の位置に位置決めし、前記ナイフの位置決め距離は、約２２．８６ｃｍの外径の ロールに対して２．５４〜ｉｏ、１８ｃｏ＋の範囲の距離とするとよい。リセブ タロールの軸線にほぼ平行な軸線を有する加重ロールを前記ナイフのすぐ上方に 位置決めし、堆積材料を前記リセプタロールの表面に保持してからナイフによる 作用を加える構成とすると好適である。前記加重ロールの直径を２．５４〜１２ ．７ｃｍの間の値とするとよい。

前記リセプタロールから導出するストリップ材料を、代表的には９００℃〜１３ ００℃の間の温度に再加熱する誘導炉に連続的に供給すると好適である。前記再 加熱炉から導出する際に前記ストリップを圧縮ロール間で必要な密度に圧縮する とよい。

本発明による金属ストリップ連続製造方法は、溶融金属粒子のスプレーを内部加 熱中空リセプタロールの表面に堆積させ、前記リセブタロール表面に隣接配置し た又は接触させたナイフによって前記堆積材料を前記リセプタロール表面から剥 ぎ取り、この剥ぎ取りの際に前記ロールの回転方向に見てナイフのすぐ上流に位 置決めしたロールによって前記堆積材料のロール表面との接触を保持することよ りなることを特徴とする。

ストッパロッド３及び熱電対は、選択的に、好適には電磁的に上昇させ、るつぼ ２の底部に形成したオリフィスから溶融金属を排出できるようにする。

炉の組立体の全体は、気密の上側及び下側の水冷ジャケットを装備したステンレ ス鋼製の室４内に収容する。溶融金属の排出を促進するため、室には制御可能な ガス圧を供給する。０．２〜０．６バールの圧力が代表的である。溶融室の内面 は無炭素質の断熱材料で内張すする。下側水冷ジャケットの中心にはプラグ５を 装着し、このプラグ５には、極めて高温にも耐えることができるセラミックノズ ル（例えば、ボロンニトライド又は窒化ボロンから製造したノズル）を着座させ 、代表的には２．５〜５市の内径の耐熱案内チューブによってるつぼ２の出口に 連結する。プラグ５には、微細加工し、造形したオリフィスの列を設け、加圧ガ スがるつぼ２から流出する溶融金属流に指向し、代表的には３０″の角度即ちハ ーフアングルで１５゜の霧化した金属６の円錐状スプレーを生ずるようにする。

噴霧ジェットオリフィスを、乾燥した不純物フリーの非酸化霧化ガス供給源に接 続する。容器に詰めたヘリウム又はアルゴンが好適なガスであるが、電気的スチ ール処理の焼成（ａｎｎｅａｌ　ｉｎｇ）ガスとしては、乾燥したクリーンで圧 縮したガスであれば種々のタイプのガスも適用できる。

オリフィスの下方の適当な距離（代表的には１５．２４ｃｍの位置に、内部を加 熱したりセプタロール１０を配置し、このロールＩＯの外径を代表的には２２． ８６ｃｍとする。リセプタロールｌＯの軸線を水平にし、ロールをフレームに支 持し、このフレームには堅固な［ナイフＪ　１１を担持し、このナイフのブレー ドをリセプタロール■０の表面に接触させるか、又は密接させ、リセプタロール ｌＯの表面に堆積した金属を連続ストリップ（連続細条）として剥ぎ取る機能を 行う。剥ぎ取り作用を促進するため、典型的には５．０８ｃｏ＋の直径で、リセ ブタロール１０の軸線に平行な軸線を有する重量のある小径の加重（クラッカ） ロール１２をナイフブレード１１の直ぐ上方に配置し、直前に剥ぎ取られる材料 をナイフの剥ぎ取り端縁上に抑え付けるようにする。

ナイフの剥ぎ取り作用を促進することの他に、加重ロール１２は、リセプタロー ルＩＯの表面に密接する現出材料を保持してリセプタロール１０の堆積ポイント の後方にまくれ上がるのを防止し、従って、現出材料が途切れたり、他のダメー ジを受けるのを防止する。ロールＩＯの水平直径に対するナイフ１１の位置決め 及びナイフ１１の剥ぎ取り端縁の角度が重要である。代表的には、ナイフは、リ セブタロールの水平直径の上方に３．８１ｃｍの剥ぎ取りラインを与え、ナイフ ブレードのアタック角度を２５°〜６０°にする。鉛直線に対するナイフブレー ドのアタック角度は、代表的には３〜５°にする。

リセブタロール１０は、低熱容量（ｌｏｗ　ｔｈｅｒｍａｌ　ｍａｓｓ）となる よう中空にし、従って、ロールの本体に収納した炉素子（ｆｕｒｎａｃｅ　ｅｌ ｅｍｅｎｔｓ）１４から供給された熱人力に迅速に応答することができる。リセ プタロールｌＯとしては、マイルドスチール（ｏ＋ｉｌｄ　５ｔｅｅｌ）を使用 することができるが、鋳鉄（Ｃａｓｔ　１ｒｏｎ）ロールが最良の結果をもたら した。

中空リセプタロール１０の壁厚は、代表的には約１．５ｃｍとする。この壁厚は 、ロールに強度と寸法的な安定性とを与えるとともに、熱容量を低く維持して処 理中に必要とされる加熱及び冷却に対して迅速な熱応答を得ることができる。こ の目的を達成するため、骨組（ｆ’ｒａｓｅｗｏｒｋ）の一方の側面から片持ち 支持した１個の軸受に、リセブタロール１０のシェルを担持するとともに、骨組 の他方の側面には熱電対を装着した炉の片持支持体及び配線を担持する。炉素子 １４の目的は、リセブタロール■０の表面を加熱して金属堆積条件を制御できる ようにすることである。

リセブタロール１０、炉素子１４、骨組等の全体は、遮蔽体内に包囲し、溶融炉 の下方の水冷隔壁から存在する組立体全体をステンレス鋼製の気密の第２室１５ 内に収納し、この第２室１５には、堆積工程から生ずる余分なスプレーを除去す る集塵器（サイクロン）及びレシーバを装着する。

この下側室の壁には、電気的駆動軸が室内に進入することができるようにするた めの気密の管又はグランド（ｇｌａｎｄｓ）を貫通させ、静止堆積の短い期間に よって、ナイフ１１がりセブクロールｌＯに切り込んでリセプタロールＩＯの表 面から引き剥がすための肉厚初期端縁を生ずる。

リセブタロール１０、案内及び圧縮ロール、巻取り装置の回転速度は、ストリッ プのスプレー後の厚さを決定し、この厚さは約５０％の減少を受ける最終厚さに 関連し、代表的には、２．５ａ＋ａ＋の案内チューブ及び上述の押し出し圧力及 び霧化圧力を使用したとして、毎秒的２．５４ｃ■の通過速度によって２〜３ｆ ｉｌＩｍの厚さのスプレー厚さを生ずる。

これらの条件の下に堆積したストリップの幅は、メタル送給速度、案内チューブ の寸法、スプレー円錐形状又はプルームの角度、■５．２４ｃ＋ｗ幅又はそれ以 上の幅のより平坦なストリップを得るためのスキャニング（ｓｃａｎｎ　ｉ　ｎ ｇ）アトマイザの有無によって変化する。

メタル滴がリセプタロールに当たるとき、多孔質層が構成されるが、更にメタル 滴が当たることによって「スブラッティング（ｓｐｌａｔｔｉｎｇ）　Ｊ作用を 誘発し、半液体状の落滴が実質的に冷却せずに、普通の処理によって同一の混合 物ストリップを形成したときのような大きな粒を生ずる時間がない程互いに急激 に混じり合う。更に、霧化によって、５０〜２００　ミクロン（好適には、８０ 〜１００　ミクロン）の平均寸法で噴射される落滴を生ずることによって、最終 ストリップを冷間転造して良好な表面特性、正確なゲージ寸法、又は所要に応じ て単なる冷間スキン通過処理（ｃｏｌｄ　５ｋｉｎ−ｐａｓｓｅｄ）を行うに十 分小さいものとなる。霧化ガスで搬送されるため多孔質層が上側表面に形成され 、 請　求　の　範　囲 ■、高温で金属粒子又は落滴のスプレーを発生する霧化手段と、この霧化手段の 下方に配置し、前記金属粒子又は落滴を受け止める中空のりセブクロールと、を 備えているストリップ製造装置において、このリセブタロール（１０）の内部に 配置し、前記金属粒子又は落滴が堆積するりセブクロール（■０）の外面に制御 した加熱を加えるよう動作する加熱手段（２２）とを備えたことを特徴とするス トリップ製造装置。

２、前記加熱手段（２２）は、前記リセプタロール（１０）の本体内に配置した 炉素子（２３）を有する構成としたことを特徴とする請求項１記載のストリップ 製造装置。

３、前記リセブタロール（１０）を鋳鉄又はマイルドスチールにより構成し、こ のリセブタロールの壁厚は、寸法的に安定性を示すとともに熱容量を最小化し、 使用中に必要とされる温度変動に対して迅速な熱的応答性を生ずる寸法を選択し たことを特徴とする請求項１又は２記載のストリップ製造装置。

４、前記リセプタロール（１０）の壁厚を０．６４〜Ｌ１８ｃｍの範囲にしたこ とを特徴とする請求項３記載のストリップ製造装置。

５、　リセプタロール（工０）を支持骨組の一方の側面から片持ち支持した軸受 に支持し、前記骨組は反対側の側面から前記炉素子のための片持ち支持体を支持 したことを特徴とする請求項１乃至４のうちのいずれか一項に記載のストリップ 製造装置。

６、前記霧化手段（５）、リセブタロール（ｌＯ）、炉素子（２３）及び骨組を 気密室（１５）内に収容したことを特徴とする請求項１乃至５のうちのいずれか 一項に記載のストリップ製造装置。

７、前記室（■５）には、気密グランドを設け、前記リセプタロールのための駆 動軸を通過できるようにしたことを特徴とする請求項６記載のストリップ製造装 置。

８、前記霧化手段（５）は、複数個のガスジェットを、るつぼ（２）の流出ノズ ルから導出する溶融金属流の外周に指向させるよう接続したノズルの列を有する 構成としたことを特徴とする請求項１乃至７のうちのいずれか一項に記載のスト リップ製造装置。

９、前記るつぼ（２）を、前記霧化手段（２）の上方に配置した誘導炉又は抵抗 炉内に収納したことを特徴とする請求項８記載のストリップ製造装置。

１０、前記リセプタロール（ｌＯ）の表面に接触するブレードを有する堅固なナ イフ（１１）を設け、前記リセブタロール（１０）の表面からストリップ形状の 堆積材料を除去する構成としたことを特徴とする請求項１乃至９のうちのいずれ か一項に記載のストリップ製造装置。

１１、前記ナイフ（１１）のブレードの鉛直線に対するアタック角度を２０°〜 ６０°の範囲としたことを特徴とする請求項１０記載のストリップ製造装置。

１２、前記ナイフ（１１）をリセブタロール（１０）の水平直径の上方に短い距 離の位置に位置決めしたことを特徴とする請求項１０又は１１に記載のストリッ プ製造装置。

１３、前記ナイフ（ｔｉ）の位置決め距離は、約２２．８６ｃｏ＋の外径のロー ルに対して２．５４〜ｌＯ，１ｔ３ｃｍの範囲の距離としたことを特徴とする請 求項１２記載のストリップ製造装置。

１４、リセブタロール（ｌＯ）の軸線にほぼ平行な軸線を有する加重ロール（１ ２）を前記ナイフ（１１）のすぐ上方に位置決めし、堆積材料を前記リセブタロ ール（１０）の表面に保持してからナイフ（１１）による作用を加える構成とし たことを特徴とする請求項ｌＯ乃至■３のうちのいずれか一項に記載のストリッ プ製造装置。

１５、前記加重ロール（１２）の直径を２．５４〜１２．７ｃｍの間の値とした ことを特徴とする請求項１４記載のストリップ製造装置。

１６、前記リセプタロール（１０）から導出するストリップ材料を、９００℃〜 １３００℃の間の温度に再加熱する誘導炉（１Ｂ）に連続的に供給する１７、前 記再加熱炉（１６）から導出する際に前記ストリップを圧縮ロール（１７）間で 必要な密度に圧縮したことを特徴とする請求項■６記載のストリップ製造装置。

１８、溶融金属粒子のスプレーを空すセプタロールの表面に堆積させる金属スト リップの連続製造方法において、前記リセプタロールを内部が熱し、且つ前記リ セブタロール表面（１０）に隣接配置した又は接触させたナイフ（１１）によっ て前記堆積材料を連続ストリップとして前記リセプタロール表面（１０）から剥 ぎ取り、この剥ぎ取りの際に前記ロールの回転方向に見てナイフ（１１）のすぐ 上流に位置決めしたロール（１２）によって前記堆積材料のロール表面との接触 を保持することよりなることを特徴とする金属ストリップ連続製造方法。

１９、溶融金属粒子のスプレーは、複数個のガスジェットを、るつぼから導出す る溶融金属流に指向させることによって発生させることを特徴とする請求項１８ 記載の金属ストリップ連続製造方法。

２０、前記霧化ガスを、不活性ガスによって構成したことを特徴とする請求項１ ９記載の金属ストリップ連続製造方法。

２１、前記溶融金属を過加熱してから注出することを特徴とする請求項１９又は ２０記載の金属ストリップ連続製造方法。

２２、金属リードストリップをリセプタロールの表面に配置して初期霧化材料を 受け止める構成とした請求項１８乃至２１のうちのいずれか一項に記載の金属ス トリップ連続製造方法。

２３、前記リードストリップの表面を粗い仕上げにし、このリードストリップと このリードストリップ上に堆積したスプレー材料をリセブタロール（１０）の表 面から引き出して除去する請求項２２記載の金属ストリップ連続製造方法。

２４、前記リセブタロール（１０）の表面をコロイド状シリカから成る乾燥層で 被覆した請求項１８乃至２８のうちのいずれか一項に記載の金属ストリップ連続 製造方法。

２５、前記リセブタロール（１０）の初期回転は短時間の間遅延させて堆積材料 が初期的に溜まることができるようにした請求項Ｉ８乃至２４のうちのいずれか 一項に記載の金属ストリップ連続製造方法。

２６、請求項１８乃至２５のうちのいずれか一項に記載の方法で製造した材料。

Claims (27)

【特許請求の範囲】
1. １．高温で金属粒子又は落滴のスプレーを発生する霧化手段と、この霧化手段の 下方に配置し、前記金属粒子又は落滴を受け止める中空のリセプタロールと、こ のリセブタロールの内部に配置し、前記金属粒子又は落滴が堆積するリセプタロ ールの外面に制御した加熱を加えるよう動作する加熱手段とを備えたことを特徴 とするストリップ製造装置。
2. ２．前記加熱手段は、前記リセプタロールの本体内に配置した炉素子を有する構 成とした請求項１記載のストリップ製造装置。
3. ３．前記リセプタロールを鋳鉄又はマイルドスチールにより構成し、このリセプ タロールの壁厚は、寸法的に安定性を示すとともに熱容量を最小化し、使用中に 必要とされる温度変動に対して迅速な熱的応答性を生ずる寸法を選択した請求項 １又は２記載のストリップ製造装置。
4. ４．前記リセプタロールの壁厚を０．２５〜１．２５インチの範囲にした請求項 ３記載のストリップ製造装置。
5. ５．リセプタロールを支持骨組の一方の側面から片持ち支持した軸受に支持し、 前記骨組は反対側の側面から前記炉素子のための片持ち支持体を支持した請求項 １乃至４のうちのいずれか一項に記載のストリップ製造装置。
6. ６．前記霧化手段、リセブタロール、炉素子及び骨組を気密室内に収容した請求 項１乃至５のうちのいずれか一項に記載のストリップ製造装置。
7. ７．前記室には、気密グランドを設け、前記リセプタロールのための駆動軸を通 過できるようにした請求項６記載のストリップ製造装置。
8. ８．前記霧化手段は、複数個のガスジェットを、るつぼ等の流出ノズルから重力 の元に自由に落下又は押し出される溶融金属流の外周に指向させるよう接続した ノズルの列を有する構成とした請求項１乃至７のうちのいずれか一項に記載のス トリップ製造装置。
9. ９．前記るつぼを、前記霧化手段の上方に配置した誘導炉又は抵抗炉内に収納し た請求項８記載のストリップ製造装置。
10. １０．前記リセブクロールの表面に接触するブレードを有する堅固なナイフを設 け、前記リセプタロールの表面からストリップ形状の堆積材料を除去する構成と した請求項１乃至９のうちのいずれか一項に記載のストリップ製造装置。
11. １１．前記ナイフのブレードの鉛直線に対するアタック角度を２０°〜６０°の 範囲とした請求項１０記載のストリップ製造装置。
12. １２．前記角度の範囲を３°〜５°とした請求項１１記載のストリップ製造装置 。
13. １３．前記ナイフをリセプタロールの水平直径の上方に短い距離の位置に位置決 めした請求項１０乃至１２のうちのいずれか一項に記載のストリップ製造装置。
14. １４．前記ナイフの位置決め距離は、約９′′の外径のロールに対して１′′〜 ４′′の範囲の距離とした請求項１３記載のストリップ製造装置。
15. １５．リセプクロールの軸線にほぼ平行な軸線を有する加重ロールを前記ナイフ のすぐ上方に位置決めし、堆積材料を前記リセプタロールの表面に保持してから ナイフによる作用を加える構成とした請求項１０乃至１４のうちのいずれか一項 に記載のストリップ製造装置。
16. １６．前記加重ロールの直径を１′′〜５′′の間の値とした請求項１５記載の ストリップ製造装置。
17. １７．前記リセプタロールから導出するストリップ材料を、９００℃〜１３００ ℃の間の温度に再加熱する誘導炉に連続的に供給する請求項１乃至１６のうちの いずれか一項に記載のストリップ製造装置。
18. １８．前記再加熱炉から導出する際に前記ストリップを圧縮ロール間で必要な密 度に圧縮した請求項１７記載のストリップ製造装置。
19. １９．溶融金属粒子のスプレーを内部加熱中空リセプタロールの表面に堆積させ 、前記リセプタロール表面に隣接配置した又は接触させたナイフによって前記堆 積材料を前記リセプタロール表面から剥ぎ取り、この剥ぎ取りの際に前記ロール の回転方向に見てナイフのすぐ上流に位置決めしたロールによって前記堆積材料 のロール表面との接触を保持することよりなることを特徴とする金属ストリップ 連続製造方法。
20. ２０．溶融金属粒子のスプレーは、複数個のガスジェットを、タンディッシュ又 はるつぼ等から重力の下に自由落下又は押し出される溶融金属流に指向させるこ とによって発生させる請求項１９記載の金属ストリップ連続製造方法。
21. ２１．前記霧化ガスを、ヘリウム又はアルゴン等によって構成した請求項２０記 載の金属ストリップ連続製造方法。
22. ２２．前記溶融金属を過加熱してから注出する請求項２０又は２１記載の金属ス トリップ連続製造方法。
23. ２３．金属リードストリップをリセプタロールの表面に配置して初期霧化材料を 受け止める構成とした請求項１９乃至２２のうちのいずれか一項に記載の金属ス トリップ連続製造方法。
24. ２４．前記リードストリップの表面を粗い仕上げにし、このリードストリップと このリードストリップ上に堆積したスプレー材料をリセプタロールの表面から引 き出して除去する請求項２３記載の金属ストリップ連続製造方法。
25. ２５．前記リセプタロールの表面（又はその一部）をコロイド状シリカ等の乾燥 層で被覆した請求項１９乃至２４のうちのいずれか一項に記載の金属ストリップ 連続製造方法。
26. ２６．前記リセプタロールの初期回転は短時間の間遅延させて堆積材料が初期的 に溜まることができるようにした請求項１９乃至２５のうちのいずれか一項に記 載の金属ストリップ連続製造方法。
27. ２７．請求項１９乃至２６のうちのいずれか一項に記載の方法で製造した材料。