JPS60247445A - 金属細線の連続製造方法及び装置 - 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】

本発明は金属ｍ轢の連続製造方法及び装置に関づるもの
である。 近年、溶融金属より円形断面を有する金属細線を製造す
る方法として、いわゆる回転液中紡糸法が提案され、ぞ
の技術確立が急速に進んでいる。 即ち、特開昭５５・−６４９４８号、特開昭５６−１６
５０１６号等がある。これらの技術の特徴は、回転する
円筒状ドラム内周面に遠心力による液体層を形成し、そ
の液体層中に溶融金属をジェットとして噴出し、その溶
融金属を急冷凝固させて金属細線を製造することであり
、この方法は断面が円形で、且つ侵れた諸ｆ’ｌ　顕を
イＪする金属細線が容易に１！１られ、従来法に比し冷
却速痩を若しく人さくすることがぐ♂、非晶賀金属或い
は微細結晶＃Ｉ介イＪ金属を材料とづる金属細線の製造
に特に適していることが知られでいる。 本発明者等は、前記開示文献等の如き回転液中紡糸法の
製造４Ａ１１４曹びに製造技術の開発に鋭息偵究を続番
ノ（きＩＣが、ここにさ−（大きな障壁にぶつかったの
である。即ち、該回転液中紡糸法は、回転−する円筒状
ドラム内周面に遠心ツノで冷却液体層を形成し、この冷
却液体層の表向並びに内部を安定に保つことにより、ジ
ェットとしＵ＃出した溶融金属流が乱れることなく安定
に該冷却液体層へ侵入せしめ、１１′つ溶融金属流が急
冷凝ｒｌＩＩ　Ｌ、た後、遠心力により円筒状ドラムの
内壁に安定して捲き取られ（所望の金属細線となること
を特徴とするものである。従って従来のこの回転液中紡
糸法によって金属細線を製造する手順は、第１図に示１
如く先ず、予じめ準備しＩζ所定の合金組成を有する母
合金の所定部を加熱ｉｍｉのついた溶融炉２の中に口込
み、加熱溶融して溶融金属３３となし、溶融炉２の先端
部にイＮＪ設りる所定の孔径を有するノズル４からの噴
出を持Ｉｌｌる。次に、円筒状ドラム５を所定の回転数
で回転させ、図示しない供給＠胃より所定部の冷ＩＪＩ
液体６を供給する。続いて、溶融炉系〔加熱装四１及び
溶融炉２〕を図のＪ、うに円筒状ドラム５ｉの内側の空
間部の所定（Ｑ置にセットする。しかる後に、溶融炉２
に導通するｖＩｃ７より所定のｌｉ力で不活性ガスを尋
人し、溶融金属に圧力をかＧ′ｌＪ、ノズル４よりジ１
ット８としく噴出する。ジ瞥ツト８は回転Ｊる冷Ｎ１液
体に侵入し、急冷凝同しく金属細線９（Ｉｌｉ面を示す
）となり、円筒状ドラム５の内壁に捲き取られる。通常
、あるｆｌ、度の長さの金属細線を捲ぎ取る必要がある
ので、溶融炉系〔加熱装Ｆ？１及び溶融炉２〕は円筒状
ドラム５０幅方向（矢印１０方向）にトラバースされる
。最初に什込んだ母合金が全部噴出され終った後、溶ｆ
ｆ／ｌ炉系を円筒状ドラム５の空間内より外へ移動し、
続い

【円筒状ドラム５の回転を止め、落下する冷却液体
を図示しない受け容器で受けた後に、ｆｉｔ造された金
属細線の束を取り出す。上記した手順を１サイクルとす
るバッチ式の製造方法が回転液中紡糸法の従来の方法で
あった。 従って容易に推察されるように、機械設備の大きさから
受ける制約のために１バッチ当りの金属細線の量が制限
されること、１バツチ毎の前準備及び後処理の作業に時
間を要すること等の理由により、非常に生産性の低いの
が従来の回転液中紡糸法の欠点であり、側底企業化し得
ないのが実情であった。又、連続式の従来技術として特
開昭５１−７００６２号がある。この従来例は、中空回
転ロールの内周面に設けた環状溝に冷却媒体を注入し、
ロールの遠心力を利用して冷却媒体を溝内に保持し、溶
融された金属をルツボのノズル先端より前記溝内に流入
させ、急冷、固化させてできた非晶質金属コイルを外方
に誘導させるものであり、誘導手段として圧縮空気流を
用いたり、スクレーパーのような案内板を溝の底に当接
して前記コイルを掬うような方法を用いたりしている。 この方法では前記フィルをＭｌＢするとき、それに伴な
って冷却媒体も吹き飛ばされＩこりするので、冷却媒体
を連続的に補給する必要がある。この方法は、遠心ツノ
によって［１−ルの内周面にへばりついている前記コイ
ルをロールの内周面から外方に誘導させるとき、液体の
ような冷却媒体を介在させた方が誘導し易いことをおそ
らく特徴とするのであろうが、イの反面、吹き飛ばされ
たりした冷却媒体を補給するとき、溝内に保持される冷
却媒体層の安定性が非常に乱される。因に本発明者らが
目的とする６０〜２５０μｍφ程度の金属細線を得よう
として、前記方法を種々試みたが、ノズルより噴出した
溶融金属流は不安定な冷却媒体層の中で冷却固化する以
前にバラバラとなり、側底連続した金属細線を得ること
はできなかった。 本発明者らは上記した障害を克服し、且つ回転液中紡糸
法の基本的な特徴を生かした、生産性が高く、加工コス
トの低い金属細線の連続＠造方法及び装置を提供するも
のである。 そこで本発明の金属細線の連続製造方法は、回転する円
筒状ドラムの内壁に遠心力によって保持された冷却液体
層を形成し、その冷却液体層に向けて溶融金属をジェッ
トとして噴出し、これをＲ冷凝固させ、前記冷却液体層
内にある噴出開始の金属細線の先端又は先端付近と接触
し且つ前記円筒状ドラムの回転と同期して駆動する金属
ｍ線引上げ手段により金属細線の先端又は先端付近を冷
却液体層の表面近傍へ引上げ、この引上げられた金属細
線の先端をつかんだ後捲き取るものである。 又本発明の金属細線の連続製造装置は、回転づる円筒状
ドラムの内壁に遠心力によ−）で保持されＩこ冷却液体
層を形成し、その冷Ｎ１液体層に向りで溶融金属ジェッ
トとして噴出し、急冷凝固させて金属細線を製造する装
置であって、前記冷却液体層内にある噴出開始の金属細
線の先端又は先端付近と接触しｄつ円筒状ドラムの回転
と同期して駆動する金属ｍ線引上げ装置を設け、この金
属細線引上げ装置によって引上げられた金属ｌｌＩ線の
先端をつかむ吸引手段を設け、この吸引手段によってつ
かまれた金属細線を捲き取るＪ、うにしたものである。 以下に本発明の一実施例について図面に基づいて説明す
る。 金属細線を製造−りる手順は、先ず予じめ準備した所定
の合金組成を有する母合金の所定量を加熱装置１１のつ
いた溶融ＹＰ１２の中に仕込み、加熱溶融してｍ融合Ｗ
Ａ１３となし、溶融炉１２の先端部に付設する所定の孔
径を右するノズル１４からの噴出を待機する。ここで加
熱装置１１としては溶融炉１２の中に連続的に供給する
ベレット状の母合金を速やかに溶融するため高周波Ｍ導
加熱方式を採用することが望ましい。次に、円筒状ドラ
ム１５を所定の回転数で回転させ、図示しない供給装置
より円筒状ドラム１５内に所定量の冷却液体１６を供給
する。円筒状ドラム１５には金属細線引上げ装置として
その内周壁に沿って円筒状ドラム１５と同期して同一回
転数で回転し且つ固定カム１１の働きによって円筒状ド
ラム１５０回転中心の方向に変位するレバー１Ｂを内包
させである。即ち、レバー１８の支持部１８ａは円筒状
ドラム１５の回転軸１９に固定したボックス２０の中に
あり、更にその支持部１８ａに連設されてボックス２０
から出たガイドアーム１８ｂが静止した固定カム１７の
中に入ることによって、レバー１８は円筒状ドラ１１１
５の内側に形成された冷却液体１６の中で円筒状ドラム
１５０回転に伴ない固定カム１７の軌道に沿つ゛Ｃ第４
図に示した如き軌跡をたどって周期運動をする。ここで
２１．２１は回転軸１９の軸受、２２は駆動−を−ター
、２３．２４は駆動モーター２２の回転軸及び前記回転
軸１９に設けたプーリ、２５はこの両プーリ２３．２４
間に掛けられたタイミングベルトである。又、前記円筒
状ドラム１５の内側空間に、その回転中心を挟んで溶融
炉系（加熱装置１１及び溶融炉１２）とは略対象の位置
、即ちドラム内周の略最上部の位置に駆動モーター２６
に取り付けた磁力を有するローラー２１（以Ｆ−１／グ
ネットローラーと称ｔ）を、その表面と冷却液体１６の
表面とが接近するように配置する。該マグネットローラ
ー２７は金属細線の先端をつかむ働きをする。従ってレ
バー１８はマグネットローラー２１の表面に向って接近
し、離れ、再び接近するが如き周期運動をしている。前
記溶融炉系は第２図に示すように円筒状ドラム１【）の
内側の空間部の所定位置にセラ１〜され、その後溶融炉
１２に導通する管２８より所定の圧ツノで不活性ガスが
導入され、溶融金属１３に圧力をかけ、ノズル１４より
ジェット２９として噴出するようになっている。尚、レ
バー１Ｂの位置ど噴出のタイミングを同期させるため、
回転軸１９に取りイ」【ブた図示しない近接スイッチを
作動させ、不活性ガスを導通する弁の作動を連動させれ
ば好適な同期を得ることができる。ジェット２９は回転
する冷却液体１６に侵入し、急冷凝固して金属ｍ線とな
り、その先端部分がレバー１８の上に乗ってレバー１８
の軌跡にしたがってマグネットローラー２１の表面に案
内され、磁力によって吸着され、マグネットローラー２
７に捲き付けられる。尚、マグネットローラー２１の周
速度は円筒状ドラム１５の内周速度、即ち金属細線の速
度と一致させる。 第３図にＪ３いてレバー１８（図示せｆ）の土に乗って
案内された金属細線３０は−Ｈマグネットローラー２７
に捲き付けられた後、別途に線端を取り出し、マグネッ
トローラー２１から捲取機３１に渡され、ボビンに捲き
取られる。この際に、捲取機３１は１つのボビンが満捲
になったとき、他の空ボビンに自動的に捲き取りが切替
えできる形式とする。 金属細線３０の先端又は先端付近が金属細線引上げ装置
と接触するためには、溶融金属１３に圧力をかけ、ノズ
ル１４よりジェットとして噴出するタイミングを金属細
線引上げ装置が所定の位置に来たときに合わせることが
必要である。その方法として、例えば回転軸１９に固定
したカム板（図示せず）の作動によって、溶融金属１３
に圧力をかける気体を導通する電磁弁を作動させること
により、金属細線引上げ装置に金属細線３０の先端又は
先端付近が接触するように同調させることは容易である
。 又、金属細線引上げ装置は、第２図に示したように１体
の屈曲したビンでできたレバー１８でも良いが、冷却液
体層の安定性を乱さない範囲内で、複数の屈曲ビンを円
筒状ドラム１５０円周方向に一定の間隔て並べたものを
用いたり、又一定の面積を持った網状のものを用いた方
が、金属細線３ｏの先端又は先端付近との接触点が多く
なって、金属細線３０を用土げる確実性が高い、、又、
金属細線引上げ装置によって冷却液体層の表面近傍まで
引上げられた金属１１１ｉ１３０の先端又は先端付近を
つかむため、第２図ではマグネットローラー２１を用い
、その磁力によって近づいてきた金属細線３ｏの先端又
は先端付近を該マグネット０−ラー２１の外周表面上に
吸着し、捲き付ける方法を用いているが、他の方法とし
ては金属細線の先端又は先端付近を冷却液体層の外側ま
で引上げるようにし、マグネットローラーの代りに例え
ばエアーサクションのような吸引装置の中に金属細線の
先端を吸引するという方法もある。勿論、ここでも吸引
操作によって該冷却液体層の安定性に乱れを起さないこ
とが肝要である。 以上述べてきた如き、方法並びに装置によって、従来の
回転液中紡糸法では不可能であった連続的な金属細線の
製造が達成し得たものである。 尚、本発明の装置の長時間にわたる運転に際しては、１
つは溶融金属の連続的な補給が必要となるが、例えば溶
融炉１２とは別に円筒状ドラム１５の外側に別に溶融炉
を設置し、溶融金属を流通させるパイプラインを結んで
連続的に補給することが可能である。又、いま１つは冷
却液体層の経時的な温痩上昇であるが、例えば円筒状ド
ラム１５に金属相＄９３０を形成する冷却液体１６とは
別の冷却液体層を付設し、両者を導通した上で、後者の
冷却液体層に冷却液体を常時補給し、前者の冷却液体の
安定性を乱すことなく、冷却液体を排出するという方式
により、常に一定の温良に保つことができる。 次に具体実施例について説明する。第２図〜第４図に示
した装置を用い、Ｆｅ７５Ｓ　１１ｏ　Ｂ１５　（添字
は原子％）なる組成の合金を連続的に１３２０℃ぐ溶解
し、０．１５ａ＊φの直径を有するノズルより４．３８
９ｆ／ａｄの圧力をかけて連続的に噴出した。 冷却液体としては５℃の水を用いた。円筒状ドラム１５
の内径は直径５００ｍφ、冷却液体層は幅３０．、深さ
１５ＨＲであり、回転数は３５０ｒｐＨｌとした。又、
マグネットローラー２７はｌｉｌ　：／］　３３００ガ
ウスの永久磁石であり、外直径が１５０ＩＮＲφであり
、回転数を１１６５ｒｐ−とした。レバー１８は直径１
．６ｓＩφ、長さ５０縄のビンを丁度半分にＬ字型に屈
曲したものを７５ｍ間隔で３本配置した構成とした。レ
バー１８が噴出開始の金属細線３０の先端部分を７グネ
ツトローラー２１の表面にうまく案内したことにより、
金属網線３０をマグネットローラー２１に捲き付けるこ
とができ、更に金属相Ｉａ３０の先端を捲取機３１へ移
送し、捲き取った。溶融金属の噴出開始より捲き取り開
始までの間、金属相１ｉ１３０は切れることなく連続し
、更に捲き取りを継続し、ボビンの切書えを繰り返した
ところ、Ｉ　Ｋｇ捲のボビンが２０個連続して得られた
。 ところで本発明に適用される金属としては、純粋な金属
、微量の不純物を含有する金属、或いはあらゆる合金が
あげられるが、特に急冷固化すること（より優れた性質
を有する合金、例えば非晶質相を形成する合金又は非平
衡結晶質相を形成する合金等が最も好ましい合金である
。その非晶質相を形成りる合金の具体例としては、例え
ば１サイエンス」第８月、１９７８年６２〜７２頁、日
本金属学会会報１５巻第３弓、１９７６慣１：　１５１
−２０６真や、１−金属Ｊ　１９７ＩＱ−，１２月１１
」号、７３−７８頁等の文献や特開昭／１９−９１０１
４号、特開昭５０−１０１２１５＠、特開ｌ１ｌ（１１
９−１３４ｉ　８２０号、特開昭５１−３３１２号、特
開昭５１−４０１７号、特１ｉ１昭５ｌ−４０１８ｒＱ
、特開１’ｒ（５１−４０１９ｙ９、特開昭！＋１−６
５０１２１”ｊ、特１ｊｌ　昭５１−７３９２０￥＋１
、特ｒｆｎ　Ｉｆ　５１−７３９２３号、特ｆｉｌ　昭
５ｌ−７８７０ｈＬｊ、特ＩＦｆｌ　Ｎ（５ｌ−７９６
１３）３、特開昭！＋２−５６２０号、特開昭５２−１
１４４２１月、特開昭！１４−９９０３５）３等多くの
公報に記載され−Ｃいるとｄｉりぐある。 それらの合金の中で、非晶質形成能が帰れ、しかも実用
的合金どじ−Ｃの代表どし゛（は、１ｅｓｉ−Ｂ系、Ｆ
　ｅ−１〕−Ｃ系、Ｆ　ｅ　−ｆ）−１３系、０Ｏ−８
ｉｌ（系、Ｎ＋−５ｔ−＋３系等があげられるが、その
種類（よ金属、−半金属の組合せ、金属−金属の組合Ｕ
から非常に多く選択できることはいうまでｂ＜Ｃい。ま
しでや、その組成の特徴を１かして、従来の結晶質金属
では１！１られ４′にい優れた特性を右する合金の組立
でも可能である。又、非平衡結晶ｖ１相を形成りる合金
の具体例としては、例えば１゛鉄と＃Ａ１第６６巻（１
９８０）第３号、３８２へ・３８９頁、［「ｌ木金属学
会誌−１第４４巻第ご３シ）、１９８０ン１２４５〜２
５４頁、１丁ＲＡ　Ｎ　ＳΔＣ丁１ＯＮＯトＴＨｒ−Ｊ
Δ１）ΔＮ　Ｉ　Ｎ　Ｓ　１　１　１　Ｕ　Ｉ　Ｉ　Ｏ
Ｉ＝Ｍ　１子　Ｔ　△　ｌ　Ｓ　Ｉ　ＶＯｌ、、２０　
Ｎｏ、８　△　ＩＪ　Ｑ　ＬＪ　Ｓｌ、　１９７９４　
Ｅｉ　ｎ　□へ・４７１白、１１木金属学会秋期人会　
般講演概要集（１９７９年１０月）　３！ｉ０頁、３！
】１頁に記載のＦ’　ｅ　Ｃｒ　−Ａ　Ｃ系合金、ｌ’
−ｃ　Δｇ−Ｃ系合金や、１」木金属学会秋期大会一般
講演概！２東（１９８１年１１Ｖ日　４２３−４２５頁
に記載のＭ　ｎ　Ａ　Ｑ　−Ｃ系合金、Ｆ　ｅ　−Ｃ；
　ｒ−Ａ　Ｃ系合金、［ｅ−Ｍ　ｎ　・−△ｇ−Ｃ系合
金があげられる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来／ｊ法を示づ概略断面図、第２図・〜第４
図ｔｊ本発明の一実施例を示し、第２ｖＡは概略断面図
、第３図は第２１８１のｘ　×矢視図、第４図はレバー
の軌跡を示づ概略図である。 １１・・・加熱装置、１２・・・溶融炉、１３・・・溶
融金属、１４・・・ノズル、１５・・・円筒状ドラム、
１Ｇ・・・冷Ｍ１液体、１７・・・固定カム、１８・・
・レバー、１９・・・回転軸、７２．２６・・・駆動モ
ーター、２１・・・−ｌグネットローラー、２８・・・
管、２９・・・ジェット、３０・・・金属細線、３１・
・・捲取機代理人　森　本　義　弘 第１図 第２図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、回転する円筒状ドラムの内壁に遠心力によって保持
   された冷却液体層を形成し、その冷却液体層に向けて溶
   融金属をジェットとして噴出し、これを急冷凝固させ、
   前記冷却液体層内にある噴出開始の金属細線の先端又は
   先端付近と接触し且つ前記円筒状ドラムの回転と同期し
   て駆動する金属細線引上げ手段により金ｊ！！細線の先
   端又は先端付近を冷却液体層の表面近傍へ引上げ、この
   引上げられた金属細線の先端をつかんだ後捲き取ること
   を特徴とする金属細線の連続製造方法。 ２、回転する円筒状ドラムの内壁に遠心力によって保持
   された冷却液体層を形成し、その冷却液体層に向けて溶
   融金属をジェットとしで噴出し、急冷凝固させて金属細
   線を製造する装置であって、前記冷却液体層内にある噴
   出開始の金属細線の先端又は先端付近と接触し且つ円筒
   状ドラムの回転と同期して駆動する金属細線引上げｔｉ
   置を設け、この金属細線引上げ装置によって引上げられ
   た金属ＳＷａの先端をつかむ吸引手段を設Ｖ、この吸引
   手段によってつかまれた金属４１１１Ｉｍを捲き取るよ
   うにしたことを特徴とする金属細線の連続製造装置。