JPS588940B2 - 金属フイラメント連続鋳造の装置および方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は一般的に言えば連続鋳造を行なう急冷鋳造面の
熱的ひずみを減少させることに関する。

より詳し《言えば本発明は、ガラス質合金フィラメント
の連続的鋳造における急冷鋳造用ホイール（ ｑｕｅｎ
ｃｈ ｗｈｅｅｌ ）のフープ状急冷鋳造面（ ｑｕｅ
ｎｃｈ ｓｕｒｆａｃｅ ）の半径方向に拘束さレナイ
熱的膨脹を許す技術に関する。

ノズルを通して加圧されたるつぼから溶融合金を、回転
している急冷鋳造而に向けて押し出すことは、連続的ガ
ラス質合金フィラメントの連続鋳造に利用し得る技術的
に重要ないくつかの方法の一つである。

これについての代表的な文献の記載は、米国特許４］
４ ２ ５ ７ １、゛金属ストリップの連続的鋳造法
”（１９７９年３月６８Ｍ，Ｎ ａｒａｓ ｉｍ ｈａ
ｎに付辱）に見られる。

通例この種のフィラメントは、薄いストリップとして連
続的に鋳造される。

これは、溶融合金を急冷鋳造（ ｑｕｅｎｃｈ ） Ｌ
てガラス質の状態とするに際し、極めて高い急冷速度を
与えることが必要だからである。

鋳造されたストリップの長さに沿って横断而の一定性を
維持するためには、幾何学的に安定な急冷鋳造面がしえ
られることが不可欠である。

これに一連して、いわゆる゛中高（ ｃｒｏｗｎｉｎｇ
）”と呼ばれる実質的な問題が起ってきた。

これにより、急冷鋳造用ホイールのフープ状の急冷鋳造
面に生ずる熱的ひずみが急冷鋳造面を半径方向外側にそ
らせる結果となる。

これは、高温の急冷鋳造面がその周辺部に沿って、急冷
鋳造用ホイールの低温側の円盤によって拘束されている
ためである。

（゛不連続性応力”）。

したがって、熱的平衡状態における急冷鋳造用ホイール
を用いての定常状態の連続鋳造において、鋳造されたフ
ィラメントの横断面の形状に急冷鋳造面のそり（ ｂｏ
ｗｉｎｇ ）が不都合にも導入される。

本発明は、急冷鋳造面の回転軸に対する同心性が維持さ
れるような方法でフープ状急冷鋳造面の拘束されない半
径方向の熱的膨脹を許し、かつ熱い膨脹したフープ状急
冷鋳造面がその下にある回転性駆動円盤北でスリツプし
ないような、回転のトルク負荷に対する円周方向の固定
を与えることによって、急冷鋳造用ホイール使用の連続
鋳造における急冷鋳造面の中高（ｃｒｏｗｎ）の問題を
実質的に解決するものである。

金属フィラメント、特にガラス質合金ストリップの連続
鋳造のための本発明の方法は、次の諸王程を含む。

（ａ） 回転している急冷鋳造用ホイールのフープ状
の急冷鋳造面上に、溶融合金の流れを当てること；およ
び （ｂ） 回転している急冷鋳造用ホイールに対して固
定的な角度関係において同心性を維持しながら、急冷鋳
造向の拘束されない半径方向の熱的膨脹を許容すること
。

溶融金属の流れを回転している急冷鋳造向上に向けるこ
とにより金属フィラメントの連続的鋳造を行なうための
本発明の装置は、下記の諸構成要素を含んでいる。

（ａ） 回転軸の周囲にあり、フープ状の急冷鋳造面
を同心的に支持している回転性駆動円盤を有する急冷鋳
造用ホイール；および （ｂ），駆動円盤に対して、固定的角度関係において同
心性を維持しながら、拘束されない半径方向の熱的膨脹
を急冷鋳造面に許容するための膨脹装置。

前記膨脹装置は、好ましくは少なくとも３つの半径方向
伸縮継手すなわち急冷鋳造面と，駆動円盤とを結合させ
る継手を含み、これらの継手は回転軸に関して対称に配
置されている。

さらに好まし《は、上述のごとき伸縮継手が６個使用さ
れている。

図面に言及して詳し《説明すると、第１図においては、
本発明の一般的用途を示すために、ガラス質合金フィラ
メントの連続的鋳造のための典型的な従来の装置を例示
している。

溶融合金は、加熱用素子１２を有するるつぼ１１中に含
まれている。

不活性ガスによりるつぼ１１を加圧すると、るつぼ１１
の底部にあるノズル１３を通って溶融金属の流れが押し
出され、回転している急冷鋳造用ホイール１７の急冷鋳
造而１４に当てられる。

固体化した運動フィラメント１６は、急冷鋳造面１４か
らの離脱点を去った後、典型的には張力調整装置を通過
して最終的には巻き取り機（図示せず）に送られる。

急冷鋳造用ホイールには通常の冷却手段（図示せず）が
講じられており、これにより、連続鋳造中、急冷鋳造面
が実質的に一定の温度に維持される。

これは急冷鋳造面に冷却用の液またはガスを接触させる
ことにより行なう。

たとえば、急冷鋳造用ホイールの内部に冷却水を循環さ
せてもよいし、あるいは急冷冷却面を外部からスプレイ
冷却してもよい。

急冷鋳造面は通常次のような合金すなわち、一般に高い
熱伝導度、低い熱的膨脹、高い摩耗抵抗、並びに押し出
された溶融体との低い化学的反応性およびそれによる高
いヌレ特性などの望ましい特徴の大部分を有している合
金、たとえばベリリウム銅でつ《られている。

さらに、高伝導度の急冷鋳造面には融点の高いセラミッ
クまたは耐火性合金を薄く塗布して摩耗抵抗を改善する
こともできる。

急冷鋳造ホイールの他の構成要素は任意の従来からある
構造用合金、たとえば高強度アルミニウム合金であって
もよい。

第２図は、急冷鋳造向１４の中高（ ｃｒｏｗｎｉｎｇ
）または熱的そり（ ｔｈｅｒｍａｌ − ｂｏｗｉ
ｎｇ ）の問題を説明するために急冷鋳造用ホイール１
１０部分的横断面が示されている。

通常は、フープ状の急冷鋳造面１４は、急冷鋳造用ホイ
ール１７０回転する駆動円盤１５に、普通の固定用継手
、たとえばボルト２１によって結合されている。

急冷鋳造面１４は、室温においては、望ましくは平たん
であるが、操業時においては、溶融金属がノズル１３を
経て急冷鋳造面１４上に押し出されてフィラメント１６
が連続鋳造されるので、高温の急冷鋳造面」４と低温の
駆動円盤１５との間に実質的な温度勾配が展開される。

したがって、熱的膨脹により、急冷鋳造面１４は、点線
１４Ａによって示されているように、中高（ ｃｒｏｗ
ｎ ）またはそり（ｂｏｗ）を生ぜしめられる。

これは、鋳造面の側端部が、より低温の駆動円盤１５お
よびボルト２１によって拘束されているからである。

その結果として、鋳造されたフィラメント１６の横断面
の均一性に悪い影響が及ぶ。

第３図においては、本発明の一つの具体例が、従来から
ある急冷鋳造用ホイール１７に応用されており、従来の
固定継手２１０代りに、３本の半径方向伸縮継手３１が
、急冷鋳造面１４と駆動円盤１５とを結合するために用
いられている。

円盤１５Ａは、別個の，駆動円盤であってもよいし、あ
るいは、単に冷却剤密封用円盤であってもよい。

概念的に、半径方向伸縮継手３１は急冷鋳造面１４０半
径方向の熱的膨脹を拘束せずに許容し、一方この間、回
転軸１４に対する急冷鋳造面１４の同心性が維持され、
かつ同じくこの間、回転のトルク負荷に抗して円周方向
の固定性が与えられ、このため高温状態の膨脹した急冷
鋳造面はその下・に横たわる駆動円盤上でスリップを起
さない。

第３Ａ図には、そのような半径方向の伸縮継手の一つに
ついての詳細部が示されている。

この部分は、本質的には、駆動円盤１５０半径に沿った
配列をなす主軸を有し、かつ側方には隙のない拘束を受
けるすべりピン３３を含む、駆動円盤１５中に設けられ
た半径方向に延びる伸縮のためのスロット３２からなっ
ている。

すべりピン３３は、急冷鋳造面１４の下側に添えられて
いて、急冷鋳造面１４が半径方向の熱的膨脹を受けると
きに、スロット３２中で滑動することができる。

一方、すべりピン３３は、スロット３２中にあって円周
方向には自由に動くことができない。

したがって、，駆動円盤１５からのトルク負荷を急冷鋳
造面１４に伝達する。

半径方向の熱的膨脹が生ずるときに、回転軸１８に対す
るフープ状急冷鋳造面１４の同心性を維持するためには
、少なくとも３つの上述のごとき半径方向伸縮継手３１
が必要とされる。

さらに、半径方向伸縮継手３１は、急冷鋳造面１４の同
心性を維持するためには、駆動円盤１５上に対称に位置
付けられていなければならない。

たとえば、３つの継手３１は、回転軸１８から半径方向
の距離の等しい位置に、互いに等しい角度をへたてて（
１２０°間隔で）取付けられている。

実際的に言えば、機械加工上の許容誤差により、各半径
方向伸縮継手には、円周方向に若干のスラツクがあり、
したがって、駆動円盤１５に関して、急冷鋳造面１４ぱ
、上記に相当する若干の円周方向の（回転方向の）スラ
ツクを有している。

この回転方向のスラツクは、半径方向伸縮継手の数を最
少数である３以上に増やすことによって小さくすること
ができる。

最少数３は、急冷鋳造面の同心性を維持するために、基
本的に必要である。

誤差許容度の統計的研究によると、上述のごと《対称に
配置した６つの半径方向伸縮継手を用いることが好まし
い。

第４図には、半径方向伸縮継手３１の一つの具体例につ
いての側端部の詳細を明かす急冷鋳造用ホイールの部分
的な断面が示されている。

すべりピン３３は、駆動円盤１５中に設けられた伸縮用
スロット３２を貫いて、急冷鋳造面１４０下側４１に固
定されている。

第４Ａ図においては、すべりピン型半径方向伸縮継手の
別の配列が示されている。

この場合は、伸縮スロット３２は急冷鋳造面１４と一体
化され、すべりピン３３ぱ駆動円盤１５に固定されてい
る。

半径方向伸縮継手のその他の具体例は、すべりピン型以
外にも考えられる。

たとえば第５図には、すべりキー型の半径方向伸縮継手
が示されている。

すべりキー５１は駆動円盤１５に固定されており、かつ
急冷鋳造面１４の下の伸縮用のみぞ５２の内部に配置さ
れている。

上に論じたように、急冷鋳造面１４の同心性を維持する
ためには、対称に配置された少なくとも３つのそういっ
た伸縮継手が必要である。

すべりピン継手の場合のごと《、キーとみぞとの関係を
それぞれ逆にすることもできる。

駆動円盤１５は、随意的な例として、急冷鋳造而１４を
、その下側の中央部付近で支持する場合が示されている
。

仮想の円盤１５Ａは内部にある冷却剤をシールするため
の円盤である。

以上本発明は、その好ましい具体例に関連して述べられ
たが、本発明の原理と範囲から離れずに種々の改良、変
更を行ない得ることは当業者のよく埋解するところであ
ると言える。

したがって、そういった改良、変更も、特許請求の範囲
に規定された本発明の技術範囲に属するものであること
を埋解されたい。

【図面の簡単な説明】

第１図は溶融金属の流れを押出しノズルを通して加圧下
のるつぼから回転中の急冷鋳造用ホイールの急冷鋳造面
に向けて押し出すことからなるガラス質合金の連続フィ
ラメントを連続鋳造するための典型的な先行技術の装置
の説明図である。 第２図は、冷時の位置に対する熱時の冷却鋳造面の中高
または熱的そりの問題を説明するための急冷鋳造用ホイ
ールの軸付近の部分的断面である。 第３図ないし３Ａ図は、３本のすべりピン半径方向伸縮
継手によって急冷鋳造面を急冷鋳造用ホイールに固定し
た本発明の一つの具体例を示す説明図である。 第４図ないし４Ａ図は、すべりピン型伸縮継手の二つの
具体例を示す。 第５図は、すべりキー型半径方向伸縮継手の例を示す。 図中の記号は次のものを表わす。 １１・・・・・・るつぼ、１２・・・・・・加熱用素子
、１３・・・・・ツズル、１４・・・・・・急冷鋳造面
、１５・・・・・・駆動円盤、１６・・・・・・フィラ
メント、１７・・・・・・急冷鋳造用ホイール、１８・
・・・・・回転軸、１４Ａ・・・・・・急冷鋳造面の゛
中高”または”そり”、２１・・・・・・ボルト、３１
・・・・・・半径方向伸縮継手、３２・・・・・・スロ
ット、３３・・・・・・すべりピン、５１・・・・・・
すべりキー、５２・・・・・・みぞ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 溶融せる合金の流れを回転している急冷鋳造面に当
   てることにより金属フィラメントを連続鋳造するための
   装置であって、下記の構成要素すなわち： （ａ） 回転軸の周囲に取付けられた回転する円盤か
   らなり、同心的に設けられたフープ状の急冷鋳造面を支
   持している回転性駆動円盤を有する急冷鋳造用ホイール
   ；および （ｂ） 前記急冷鋳造面の半径方向の熱的伸びを拘束
   せずに許容するが、この際鋳造面の同心性を維持するた
   め、駆動円盤との角度関係が一定に保たれるような熱的
   伸びを許容する伸縮装置、からなることを特徴とする金
   属フィラメントの連続鋳造装置。 ２ 前記伸縮装置がさらに、前記急冷鋳造而と前記駆動
   円盤との間に設けられた少な《とも３つの、半径方向に
   伸縮を許す伸縮継手からなり、これらの継手は回転軸の
   周囲に対称的に配置されていることを特徴とする、特許
   請求の範囲第１項に記載の装置。 ３ 前記の半径方向伸縮の各伸縮継手がすべりピン伸縮
   継手であることを特徴とする、特許請求の範囲第２項に
   記載の装置。 ４ 前記の半径方向伸縮の各伸縮継手がすべりキー伸縮
   継手であることを特徴とする、特許請求の範囲第２項に
   記載の装置。 ５ 少な《とも６の前記伸縮継手からなる、特許請求の
   範囲第３項または第４項に記載の装置。 ６ 金属フィラメントを連続的に鋳造する方法であって
   、 （ａ） 溶融金属の流れを、回転している急冷鋳造用
   ホイールのフープ状急冷鋳造面に当てること；および （ｂ） 前記回転中の急冷鋳造用ホイールに対し、固
   定的な角度関係において同心性を維持しながら、前記急
   冷鋳造面の拘束されない半径方向の熱的伸長を許容する
   こと、からなる、前記金属フィラメント連続鋳造法。 ７ 前記フィラメントがガラス質合金ストリップである
   ことを特徴とする、特許請求の範囲第６項に記載の方法
   。