JPS5815218B2 - 液状金属または合金の噴流による金属線製造装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、冷媒中に液体金属または液体合金の噴流を噴
射して、その中で液状噴流の固体金属線への変態を生じ
る様にした金属線の製造用装置の改良に関する。

この種の装置は主として下記の要素を含むニー加熱素子
を用いて溶融状態におかれた金属または金属合金を収容
し、且つ少なくとも１個のノズルを備えたルツボ、 一溶融状態の金属または金属合金を噴流の形でノズルを
通して冷却流体の中に噴出するのに必要な圧力をこれに
加えるための加圧装置、 −金属または金属合金噴流を金属線に変態させる事ので
きる冷却流体を含み、ノズルに続いて配置されたいわゆ
る冷却ハウジングと、 −冷却ハウジングの出口に配置された金属線受領装置。

この種の装置を使用して満足な機械特性を有する金属線
をうる為には、金属噴流を相当の高速で噴射する必要が
ある。

その場合、金属噴流が金属線に変態する点までの噴流の
長さがだんだんに増大し、これは冷却ハウジングの寸法
の観点からも、金属性の欠陥および破断の発生に関して
も、望ましくない現象である。

本発明の目的は、改良された効率を有する冷却流体を提
供する事により、これらの欠点を除去するにある。

即ち、ここに考慮される形の冷却ハウジングの中で使用
される為の冷却流体は、ガスと水蒸気との混合物から成
り、このガスと水蒸気は金属噴流に対して両立し、また
ガスは水蒸気の露点以下の温度であって、水蒸気の少な
くとも一部を水滴に変態させる様にするろ本明細書にお
いて、ガスとは水素、窒素、アルゴンまたはヘリウム、
またはこれらのガスの少なくとも２種の混合物、好まし
くは水素と窒素の混合物を言う。

好ましくはガスと水蒸気の混合物は冷却ハウジングの中
で作られる。

これは、ガスの供給導管の中で凝縮が生じるのを防止す
る為である。

この為ガスの供給パイプと水蒸気の供給パイプは相互に
分離されている。

本発明による冷却流体の効率の増大は、ガス内部での水
蒸気の凝縮によって細かな水滴が形成される事によるも
のと思われる。

これらの水滴は、高い蒸発潜熱を有し、金属噴流と接触
して蒸発した際に、ガスよりも多量の熱を金属噴流から
奪う。

その他、この様に蒸発した水滴がガス、またはハウジン
グの冷たい壁面と接触して凝縮する。

この事が乱流運動を生じ、この運動が攪拌を促進し、従
って冷却流体と金属噴流との間の熱交換を促進する。

更に、冷却ハウジング壁の冷却されるべき金属噴流に沿
った部分に、公知構造の冷却システムを備える事によっ
てこの攪拌作用を活溌化する事ができる。

金属線の欠陥を生じないで冷却を実施するためには、製
造される金属線の直径の最高２．５％等しい粒径を有す
る水滴を噴流と接触させる事が望ましいものと思われる
。

即ち、直径２００μｍの金属線の場合、最高５μｍに等
しい粒径の水滴を使用する事が望ましい。

単にガスの中に水蒸気を噴射する事によってこの様な要
件に対応する水滴分布をうる事は困難であるから、水滴
を選別的に分布させる簡単な手段として、冷却ハウジン
グ内部において、冷却流体を下記の様にして遠心分離さ
せる。

考慮される種類の冷却ハウジングは、そのノズルに隣接
した部分において、噴流の出るノズルの軸線に対して平
行な軸線を中心とする回転面の形の側壁を備える。

そこで、本発明による冷却流体に対して回転運動付与装
置で前記側壁の回転軸線を中心とする回転運動を与えれ
ばよい。

例えば、側壁の近くに配置されてこの側壁の回転軸線か
ら一定距離の軸線に沿って流体を推進するベンチレータ
を使用する事ができる。

好ましくは、この距離は少なくとも、前記回転軸線から
側壁までの距離の５０％に等しくする。

この様にして金属噴流は冷却ハウジングの回転軸線から
一定距離に配置され、また所望限度以下の粒径の水滴に
よって冷却され、過大な直径の水滴は遠心力によってハ
ウジングの側壁に向かって偏在せしめられる。

ベンチレータを使用する代わりに、水蒸気そのものを使
用する事ができる。

その為、冷却ハウジングの内部に水蒸気を出す少なくと
も１本のパイプを、側壁の回転軸線から一定距離の軸線
に沿って、側壁に近接して配置する。

そしてこのパイプから送出された水蒸気流はガスの中で
霧状に膨張して冷却ハウジングの内壁面に沿って流れ、
その保有運動エネルギにより冷却液体全体を回転軸線を
中心とする回転運動に巻き込むとともに凝縮する。

この様にして水滴が形成されるや否や、直径の大きい水
滴は遠心力を受けて円周方向外方に移り、反対に直径の
小さい水滴は円周方向内方に移って所望の選別が行なわ
れる。

また、冷却流体への回転力付与を前記回転軸線に対して
螺旋方向に行なえば水滴が渦状に冷却ハウジング内を運
動するから、溶融金属の噴流に水滴がより多く接触する
ことになりその冷却作用が改良される。

以下本発明を図面に示す実施例によって詳細に説明する
。

第１図においては、液状金属の噴流４が噴射される軸線
３を有するノズル２に隣接した冷却ハウジング部分１を
示す部分図が見られる。

第２図において見られる様に、このハウジング部分１の
内壁面５は円形断面を有するので、このハウジング部分
１はノズル２の軸線３に対して平行な回転軸線６を中心
とする円筒形内壁面５を備えている。

内壁面５はジャケット７によって包囲され、このジャケ
ットの中を、水蒸気８の露点より相当に低い温度の液が
循環している。

この液は入口９からジャケット７の中に入り、出口１０
から出る。

内壁面５は、本発明によればガス導入パイプ１１と、水
蒸気導入パイプ１２とを備えている。

ガスと水蒸気は冷却ハウジングの部分１の中において混
合され、内壁面５に隣接して配置されたベンチレータ１
４によって、この内壁面５０回転軸線６を中心とする回
転運動１３（第２図）の中に導かれる。

このベンチレータ１４の軸線は回転軸線６から一定距離
にある。

水蒸気の露点より低い温度を有し且つ内壁面５と接触し
て冷却されたガスの中に水蒸気を導入する事によって水
滴が生じ、これらの水滴は流体の回転運動によって遠心
作用を受ける。

この流体の１セクタのみを示した第１図と第２図におい
て見られる様に、比較的大径の水滴が内壁面５に付着し
、これに対して金属噴流４は比較的小径の水滴と接触す
る。

また、パイプ１２の円希内の末端を挿入方向から円筒５
の内壁面側に曲げて、その末端出口から水蒸気が円筒壁
５の回転軸線から一定距離の軸線に沿って噴射される様
にする。

このようにすれば、パイプ１２の末端から噴射される水
蒸気流は霧状になって膨張するとともに冷却流体をその
保有運動エネルギにより軸線６を中心として充分に回転
させるので、ベンチレータ１４を省略することもできる
。

また、冷却流体を螺旋状に運動させ、その螺旋の角度を
可調節にすれば、即ち冷却流体の渦流の状態を可変にす
れば金属噴流の冷却度を調節する事ができる。

フランス特許第２１３６９７６号に記載の方法を使用す
る場合、水素と窒素の混合物（流量：２．５１／分、温
度：２０℃：水素：２５％、窒素ニア５％）を供給され
る冷却ハウジングの中に、直径７５μｍの直径の液状鋼
噴流を１４ｍ／ｓの速度で噴射した。

そして、１５００℃の温度でノズルから出る金属噴流は
０．２４ｍの長さを有し、この鋼線は外気中に入った時
に燃焼した。

この外気と接触した時、鋼線温度は約１１５０℃であっ
た。

水素と窒素の供給に関する前記の条件を保持しナカラ、
ノズルにつづく、冷却ハウジング部分の中に本発明によ
って水蒸気を導入する場合（流量：０、０５ ｋｇ／分
、温度：１２５℃）、鋼噴流は０．３６ｍの長さを有し
、またこの鋼線は外気と接触する際約９４０℃の温度で
あるから燃焼しなかった。

更に、直径３００ｍｍ、長さ３５０朋の円筒の内部にお
いて、ノズルに近傍で冷却流体を回転させる為にこの様
な水蒸気の供給を利用する場合、円筒の回転軸線をノズ
ルの軸線から１００ｍｍの距離に平行に配置すれば、金
属噴流は０．２８ｍの長さを有し、鋼線は酸化鉄を示さ
ず、欠陥および破断を伴わずに、６８５℃の温度で外気
と接触し、燃焼しなかった。

冷却液を回転させる水蒸気の推進軸線は円筒の回転軸線
から１４０ｍｍの距離にあり、また円筒の回転軸線に対
し、上昇螺旋角度を３０゜とされている。

同一の装置において、水素／窒素混合物の代わりに水素
を用いた場合（流量：２５Ｊ／分、温度２０℃）、１６
５μｍの直径を有する鋼噴流は０．４４ｍの長さを有す
る。

外気と触れた時１１５０℃の温度を有し燃焼する。

水蒸気を加えた場合（流量：０．０９ｋｇ／分、温度１
２５℃）、この噴流は０．３８ｍの長さを有し、鋼線は
外気中に９５０℃で入り、燃焼しなかった。

冷却流体を回転させるために水蒸気の導入を利用するな
らば、鋼噴流は０．３ｍの長さとなった。

この鋼線は外気中に７００℃の温度で入り、酸化されな
いので酸化鉄を全く含有することもなく、欠陥と破断も
なかった。

噴流と接触する水滴は最高、約５μｍの直径を持ってい
る。

本発明による冷却流体は、例えば垂直下方に噴射される
噴流についても、水平方向あるいは垂直上方に噴射され
る噴流についても、利用する事ができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はノズルに隣接する冷却チャンバの一部の縦断面
図、また第２図は第１図の■−■線に沿った横断面図で
ある。 １・・・・・−冷却ハウジング、２・・・・・・ノズル
、３・・・・・・ノズル軸線、４・・・・・・溶融鋼の
噴流、５・・・・・・チャンバ内壁面、６・・・・・・
回転軸線、７・・・・・・ジャケット、１１・・・・・
・ガス導入管、１２・・・・・・水蒸気導入管。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 冷却ハウジングの中に含まれる冷却流体の中にノズ
   ルを通して噴射される液状金属または金属合金の噴流か
   ら金属線を製造する装置において、前記冷却ハウジング
   内にガスと水蒸気とを別個に流入させて混合させ、前記
   冷却流体を成牛するガス導入パイプおよび水蒸気導入パ
   イプを設け、前記ガスは水蒸気の露点以下の温度であっ
   て、水蒸気の少なくとも一部を水滴に変態させる成分か
   らなり、前記冷却流体を回転運動させて冷却ハウジング
   内部において遠心分離することにより金属または合金の
   噴流と接触する前記水滴を金属線の直径の最高２．５％
   に等しい直径を有するように選別する回転運動付与装置
   を設けたことを特徴とする金属線製造装置。 ２ 冷却流体は、冷却ハウジングのノズルに隣接する部
   分において回転運動を与えられ、前記冷却ハウジングの
   部分の側壁は、ノズル軸線に対して平行な軸線を中心と
   する回転面の形状を有することを特徴とする特許請求の
   範囲第１項記載の金属線製造装置。 ３ 冷却流体は、前記ノズルに隣接する部分の壁面近く
   に配置され且つこの壁面の回転軸線から一定距離の軸線
   に沿って冷却流体を推進するベンチレータによって回転
   運動を与えられることを特徴とする特許請求の範囲第２
   項記載の金属線製造装置。 ４ 冷却流体は、前記壁面の回転軸線から一定距離の軸
   線に沿って前記壁面に隣接して配置された冷却ハウジン
   グの中に水蒸気を出す少なくとも１本のパイプによって
   、回転運動を与えられることを特徴とする特許請求の範
   囲第２項記載の金属線製造装置。 ５ 前記冷却流体の推進軸と前記回転軸は、冷却ハウジ
   ングスペース中において可制御角度を成すことを特徴と
   する特許請求の範囲第３項または第４項のいずれかに記
   載の金属線製造装置。 ６ ガスは水素、または好ましくは水素と窒素の混合物
   であることを特徴とする特許請求の範囲第１項乃至第５
   項のいずれかに記載の金属線製造装置。