JPS6046846A - 結晶質金属の連続ストリツプ製造方法 - 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】 本発明は溶融金属を、冷却体の表面に近接して配置され
たスロット付きノズルを通して強制排出し、冷却体の運
動している表面上に溶融金属を沈着させることによって
、連続的な金属ストリップ特に結晶質構造を有する金属
ス）　ＩＪツブを製造するための方法に関する。

本発明の目的とする金属ストリップは、横方向の寸法が
長手方向の寸法に比し遥かに小さい細長いス）　ＩＪツ
ブであり、規則的なあるいは不規則な横断面を有する針
金、リボンおよびシートなどを包含する。

針金、リボンあるいはシートなどのごとき完成品あるい
は半製品を溶融金属から直接製造できる方法の必要性は
長い間認識されてきた。ヒューバ）　（Ｈｕｂｅｒｔ）
等はそういった方法についての再検討を行ない、当時知
られていた技術を「溶融スピン法（ｍｅｌｔ　５ｐｉｎ
　ｐｒｏｃｅｓｓ月と「溶融ドラグ法（ｍｅｌｔ　ｄｒ
ａｑ　ｐｒｏｃｅｓｓ）Ｊ　とに分類したじ’１ｅｉｔ
−ｓｃｈｒｉｆｔ　ｆｕｒ　ＭｅｔａｌＬｋｕ、ｎｄｅ
　６４．８３５−８４３（１９７３）’）。

溶融スピン法では溶融金属の噴射（）’ｅｔ）を自由飛
行中に冷却することによって、あるいはこれを冷却ブロ
ックに衝突するように噴射して冷却することにより、連
続的なフィラメントを得る。これらの方法はいずれも加
圧オリフィスを用いる。

オリフィスを用いない溶融スピン法も存在し、この方法
では溶融金属は溝付きス１ニング・ディスクのような噴
射形成装置へ供給され、そこから排出される。ヒユーパ
ート等は、溶融スピン法におけろ成功の秘訣は、液状の
噴射物をそれが固化するまで安定に保つことであると述
べている。溶融金属の噴射物（）’ｅｔ）は本来不安定
なものである。

これは、浴融金属は粘度が低く、表面張力が大きいため
に液滴を形成する傾向が強いからである。

噴射物の安定性に関する基本的問題は、パトラ−（Ｂｕ
、ｔｌｅｒ）等によって、”Ｆｉｂｅｒ　５ｃｉｅｎｃ
ｅ　ａｎｄ’Ｉ’ｅｃｈｎｏｌｏｇｙ”５，２４３−２
６２（１９７２）中で論じられている。

溶融ト９ラグ法（米国特許第３，５２２，８３６号およ
び同第３，６０５，８６３号参照）では、溶融金属は、
ノズルの出口において表面張力によって保持されるメニ
スカスを形成するようにさせられる。

溶融金属はこのメニスカスから、回転して（・る冷却さ
れたドラムまたはベルト−Ｌへ引き出される。

この方法は、溶融スピン法につきまとう噴出物の不安定
性という困難を回避する。しかしながら不幸なことには
、溶融ドラグ法におけろ動く冷却表面の速度は、メニス
カスにおけろメルトフロー（溶融流れ）についての制限
のために、きびしく制限される。この制限を無視すると
すれば、不連続なフィラメントしか得られない。

従来、幅が狭くかつ薄い連続な金属ス）　ＩＪツブは、
回転しているロールの内側もしくは外側、または動いて
いるベルトなどの動いている冷却面に向けて噴射された
溶融金属の噴射物の超急冷といった方法を包含する溶融
スピン法によってつくられてきた。急冷すべき溶融合金
の噴射物は距離がたとえば３〜約６關といった比較的短
かい距離であるのに対して高速であるため、安定である
。噴　０射物は高速で動いている冷却基材（典型的には
、約１３００〜約２０００ｍ／分の速度）に衝突すると
き、基材をぬらし・ξドル（ｐｕ、ｄｄｌｅ）を形成す
る。

パドル（水たまり状に存在する小量の溶融金属）は、運
動している基材がこれを引っばってストリップを形成す
るとき、一定の空間を占めて実質上静止している。形成
されたストリップは運動している基材と同一の速度で動
（。実際の応用において単一噴射を用いるときは実質的
に円形の横断面をもつ噴射物から上述のようにして得ら
れたストリップの最大幅は約５〜６酊に制限されること
がわかった。シート状の噴射物を動いている冷却面に衝
突させることによってもつと幅の広いストリップを形成
！−ようとする試みがなされたが、はとんど成功しなか
った。この主たる理由は、幅の広い噴射物は最初に、均
一な幅の広い製品を得るために必要とされるなめらかな
線状のメト９ルを形成ぜず、したがって、よじれた不均
一に急冷されたストリップを生じるからである。

適切に間隔をとって配置した複数の横に並べた同じ形状
・寸法の噴射物を動いている基材に衝突させて、比較的
幅の広いストリップを形成することも可能である。しか
しながら、この方法は噴射物の速度および間隔と基材の
速度との関係を緻密に調節することが必要であるため、
本質的な困難性を有している。主な困難性は複数の噴射
が一緒になって一つのパドルを形成するということが起
こり難いか、あるいは複数の噴射が一緒に走ってうねを
形成し、このため実用的な見地から、均一な横断面をも
つス）　１１ツブを形成することが困難であるというこ
とである。さらにまた、冷却基材上に噴射によって沈着
せしめられた溶融金属のパドルは、中心部が厚く、端部
が薄いという液滴の平衡形態を呈する傾向があるので、
約７．５ｍｍより広い、むらのないはｇ均一な横断面を
有するストリップを「引き出す」ために充分な程度に均
一な厚さの・ξト８ルを維持することは不可能ではない
までも、非常に困難である。

いずれにせよ、たとえば鋳造された多結晶質の金属ス）
　ＩＪツブははｙ等方性であるべきであるとしても幅の
広い、たとえば約６朋以上という広い１１幅をもち、か
つはｙ等方性の強さをもつ、すなわち横方向および縦方
向のいずれの方向に沿って測定しても、ｋ）るいはその
中間のどの方向に沿って測定してもはＶ同一の引張り強
さと伸び率を有する幅の広い結晶質金属ストリップを単
一噴射または複数噴射の鋳造法によって得ることは従来
可能ではなかったのである。複数噴射の鋳造法によって
得られた金属の幅広いストリップが異方性の引張り特性
な有するのは、その方法によって得られたストｌ］ツブ
である限りは逃れることのできない固有の欠改に起因す
るものと信じられる。しかしながら、噴射鋳造法によっ
てつくられたストリップは、幅が広くても狭くても、横
方向に測定した厚さが均一でな（、また長さ方向に沿っ
た横幅の変動もかなり大とくなりやすい。それらのスト
リップがそのように厚さの均一性に欠けるのは、それら
が液状の金属のパドルから引き出されて形成されるから
である。液状の金属のパドルは、溶融金属が高度の表向
張力を有するために液滴の平衡形態をとる傾向が強いか
らである。オリフィスを通過して噴射を形成する溶融金
属の流量が極く僅かな不可避的変動を来たしても、パト
ゝルの直径に変動を来たし、その結果該・ξドルから引
き出されるストリップの幅にも変動を生じるため、スト
リップの幅は変動しやすいのである。

ベデル（Ｂｅｄｅｌｌ）に付与された米国特許第３．８
６２，６５８号には、僅かな間隔を残し近接して配置さ
れた２つの反対方向に回転する鋼製ロールの間に形成さ
れるニップに溶融合金を押し出すことによって、非晶質
金属のストリップ（フィラメント）を形成する方法が開
示されている。この方法は溶融金属を急速かつ効果的に
冷却するが、固化されたストリップが２つの鋼製ロール
の間で圧延されるという工程が含まれるため、その結果
として製品が異方性の引張特性を有することとなる。ベ
デルはその方法によって、厚さ０．０１２ｃｒｆＬ幅１
．２７ｃｍの非晶質リボンを得た（米国特許第３．８６
２，６５８号の実施例４）。

ストレン′）（Ｓｔγａｎｑｅ）に付与された英国特許
第２０．５１８号並びにストレンジおよびピム（Ｐｉｍ
）に付与された米国特許第９０５．７５８号には、ｆ６
融金属を動いている冷却表面上に沈着させることによっ
て、金属のシート、箔、ストリップまたはリボンを製造
する方法が例示されている。

これらに対し１本発明によって、次のことが見出された
。すなわち、もし溶融金属の薄い均一な層（溶融金属の
本体）を、本発明の方法によって冷却表面上に機械的に
支持するならば、後に詳述するようにアス投りト比（幅
／厚さ）が１から任意の所望の値をもつ針金（ｗｉｒｅ
ｓ）、リボンおよびシートの形態における薄い金属スト
リップを引き出すことが可能になるということがわかっ
たのである。

したがって本発明は、溶融金属を、動いている冷却体の
表面の上に沈着させることによって、連続的な金属のス
トリップを形成するための方法を提供する。該方法は、
冷却体の表面を１００〜２０００ｍ／分の範囲内の予め
定めた一定の速度で、長さ方向に、１対の一般に平行な
リップによッテ朽成されているスロット付きノズルの、
ｄ−ＩＪ　フイス部を通過させて運動させること（前記
スロット付きノズルは、前記冷却表面に極めて近接した
位置に配置され、リップと冷却表面との間隔は。

０．０３〜１關である。）；およびノズルのオリフィス
を通して溶融金属の流れを動いている冷却体の表面に向
けて強制排出してこれと接触せしめ、その上で金属を固
化させて連続的な金属のストリップを形成させることを
工程として含んでいる。

スロット付きノズルのオリフィスは、冷却体の表面が運
動する方向に対して、通常直角に配置されている。溶融
金属は、溶融体からの急冷により多結晶質金属を形成す
る金属である。

本発明の連続ストリップ鋳造方法は「平坦流鋳造」　じ
ｐｌａｎａｒ　ｆｌｏｗ　ｃａ、？ｔｉｎｇ”）と名付
けることができる。その運転の原理を第１図を参照しな
がら下記に説明する。

第１図は本発明の方法を図解する側面図を、部分的な断
面図において示すものである。第１図に示すように、冷
却体１は、この図ではベルトとして示されているが、第
１リツプ３と第２リツプ４とによって構成されているス
ロット付きノズルに極めて接近した位置を占めながら、
矢印の方向に運動している。溶融金属２は、加圧下にノ
ズルを経て強制排出され、冷却体の運動している表面に
接触させられる。金属が運動している冷却体の表面に接
触して固化されるとき、第１図中線６で示されている同
化前面（ｓｏｌｉｄｉｆｉｃａｔｉｏｎ　ｆｒｏｎｔ）
が形成されるもこの固化前面の上部には、溶融金属の本
体が溶融状態のま〜保持されている。固化前面は、第２
リツプ４の末端部に対して、かろうじて接触を免れるよ
うに、すなわちその極く僅かな部分だけが第２リツプ４
の端部からはみ出すような状態で形成される。第１リツ
プ６は、固化したストリップ５を一定の状態で継続的に
除去する結果生じるボンピンク作用の助けを借りて、溶
融金属を実質的に支えている。すなわちスロット付きノ
ズルとその下にある冷却体表面との間には、第１図に見
るように、安定な溶融合金の・ξドルが形成・維持され
ている。動（冷却体１の表面は、１００〜２０００ｍ／
分の範囲内の速度で運動している。溶融金属の流速は、
固体ストＩＪシブ形態の金属を取り出す速度に等しくな
るように運転され、この関係は自己制御的に維持される
。流速は圧力により補助されるが、形成される同化前面
と。

第２リツプ４（その下にある溶融金属を機械的に支えて
いる。）とによって制御される。したがって、溶融金属
の流速は、第２リツプと形成される固体ストリップとの
間にある溶融金属の粘性流によって主として制御され、
スロットの幅によっては主として制御されない、冷却表
面の運動速度は２０００　ｍ、　７分を超えないように
すべきである。

何故なら、冷却基材の速度が増すと同化に役立つ時間が
減少するので同化前面の高さが押し下げられるからであ
る。この場合は形成されろストリップが薄く（約０．０
２ｍｍ以下の厚さ）なる。本発明方法の成功は、溶融金
属による冷却基材の完全なぬれが実現されているか否か
によって定まる。第１図に見るように、ノズルと冷却表
面との間に溶融合金の安定なパドルが確立され、かつ維
持されているときは、完全なぬれが実現されている。浴
融金属の非常に薄い層（たとえば約０．０２闘より薄い
層）は冷却基材を充分にぬらさないので、あまり薄い層
をつくろうとすると、薄い多孔質の商業的価値のないス
）　ＩＪツブしか得られない。このことは、鋳造作業を
真空中以外で行なう場合に特に顕著である。何故なら、
たとえば空気のような周囲にある気体の流れが、冷却基
材の運動速度が大きい場合に、ストＩＪツブの形成を実
質上有害な影響を及ぼすからである。一般的な定理とし
て、冷却表面の速度が増すと、その結果として、より薄
いストリップが製造され、一方反対に、冷却表尊 面の速度を下げるとより路いス）　１１ツゾが製造され
ると言うことができる。冷却基材の運動速度は、好守ｌ
〜くは約３００〜約１５００ｍ／分であり、より好まし
くは約６００〜約１０００ｍ／分である。

均一な横断面をもつ固体の連続的なス）　ＩＪツブをイ
；Ｉるためには、ノズルおよびノズルと冷却表面との相
互関係に関するある種の寸法が重要な意味をもっている
、それらを、第４図に言及しながら説明する。第４図に
示す構造においてスロットが冷却表面の運動方向に対し
て直角に配置されているスロット付きノズルのスロット
の幅ａは、０３〜１朋、好ましくは０６〜０．９關とす
べきである。

既に先に述べ・たよりに、スロットの幅は、そこを通過
して流出する溶融金属の流速を制御しないが、それがあ
まりにも狭すぎると制限因子となる可能性はある。その
薇は、狭いスロットを通過させるゆえに必要とされる流
速で、より高い圧力を加えて溶融金属を強制的に排出す
る方法を採用することによっである程度まで補なうこと
ができるが。

充分な大きさの幅をもつスロットを与えることができれ
ば、そのほうがもつと好都合である。一方、もしスロッ
トの幅が広すぎれば、すなわち、たとえば１龍より広い
とすると、冷却表面の任意の与えられた運動速度におい
て、金属が冷却表面上で固化するときに金属によって形
成される同化前面は、それに相応して厚（なり、より厚
いストリップができることになる。

さらに第４図を参照し説明すると、第２リツプ４の幅す
は、スロットの幅の１５〜３倍、好ましくはスロットの
幅の２〜２．５倍である。最適の幅は、簡単なおきまり
の実験法によって、決定することができる。第２リツプ
は狭すぎると溶融金属を適切に支持できなくなり、不連
続なストリップしか製造できない。一方もし第２リツプ
が広すぎると、リップとストリップとの間で固体対固体
の摩擦が生じ、ノズルの破損が急速に生じる。さらに第
４図を参照して、第１リツプろの幅Ｃは、スロットの幅
に少なくともはｙ等しく、好ましくはスロットの幅の少
な（とも１，５倍の寸法である。

もし第１リツプの幅が狭すぎると、溶融金属はだらだら
流れ出る傾向となり、溶融金属が冷却表面を均一にぬら
さず、ストリップは全く形成できないか、あるいは不規
則なス）　ＩＪツブしかできない。

第１リツプの好ましい寸法は、スロットの幅の１．５〜
３＠、より好ましくは２〜２５倍である。

さらに第４図を参照し、冷却体１と、第１リツプろおよ
び第２リツプ４との間の、それぞれｄおよびｅで表わさ
れる間隙は０，０３〜１ｍｍ、好ましくは、０．０６〜
０．２５ｍｍ、より好ましくは約０．０８〜約０．１５
ｍｍとすることができる。上記の間隙が１ｍｍを越える
場合は、溶融金属の流れが、２つのリップによってでは
なく、スロットの幅によって規制されることになるであ
ろう。そのような条件下で製造されるストリップは、よ
り厚いものとｔ「るが、厚さは不均一である。その上、
それらのストリップは通常急冷が充分には行なわれてお
らず、それゆえ不均一な特性を有するものとなる。その
ような製品は商品としての適性を欠いている。一方、上
記の間隙が約０．０３羽より小さいと、スロットの幅が
０．３朋を越えたときに、固化前面とノズルとの間に固
体対固体接触が生じろようになり。

ノズルの急速な破損を生じるに到る。上述のノξラメー
タの範囲内で、冷却体の表面と２つのリップとの間につ
（る間隙を変えることができる。それは、たとえば一方
の端において他の端におけるよりも大きくてもよく、そ
れゆえその幅方向に厚さの変化するストリップを得るこ
ともできる。

冷却表面が、たとえばＲルトのような、平らな表面であ
るとき、冷却体の表面と第１および第２リツプとの間の
、第４図においてそれぞれｄおよびｅの寸法で表わされ
ている間隙は、等しくすることができる。しかしながら
、冷却表面を与える可動の冷却体が環状の冷却ロールで
あるときは、これらの間隙が等１〜くなくてもよい。そ
うしないと形成されるス）　ＩＩツブが冷却ロールから
離脱せず、ロールの周囲について運ばれ、ノズルに衝突
してこれを破損することになるからである。本発明者は
驚（べきことに、次のことを発見した。すなわち、間隙
ｄを間隙ｅより小さくすることにより、すなわち、第１
リツプと冷却表面との間隙を第２リツプと冷却表面との
間隙よりも小さくすることにより、上述のごとき不都合
が生じるのを回避できることを見い１１１シた。発明者
は、さらに驚くべきこととして、次のことを見い出した
。すなわち、第１リツプおよび第２リツプそれぞれと冷
′ｉ３表面との間のそれぞれの間隙の差が大きくなれば
なるほど、ストリップはより一層ノズルに近い位置で冷
却面から離れ、それゆえ、これらの間隙相互間の差を調
節することによって、環状の冷却ロールからストＩＪツ
ブが離れる位置を調節できることを見い出した。２つの
間隙相互間のこのような差は、ノズルを僅かに傾斜させ
、その出口が冷却ロールの回転方向を向くようにするこ
とによって、あるいはノズルを中心のずれた位置に配置
することによって、つくることができる。発明者はさら
に次のことに気がついた。すなわち、ストリップが環状
の冷却ロール−Ｌに留まる滞留時間は。

ノズルと冷却表面との間の間隙の増加につれて長くなる
傾向がある。

上述のパラメータの範囲で、たとえば冷却表面が約７０
０ｍ／分の速度で動くことかできるときスロットの幅は
約０．５〜０．８ｍｍとすることができる。第２リツプ
はスロットの幅の１．５〜２倍とすべきであり、第１リ
ツプはスロットの幅の１〜１．５＠とすべきである。溜
めの中の金属は、約ＣＪ、５〜２　Ｐ”！１　（０，０
３５〜０．１４１　ｋｇ／ｃｒ＆　）の圧力に加圧され
るべきである。第２リツプと冷却基材との間に設ける間
隙は、約０．０５〜０．２　ｍｍとすることができる。

環状の冷却ロールを用いる場合は、第１リツプと冷却体
表面との間に設ける間隙は、先に説明したように、第２
リツプと冷却体表面との間に設ける間隙よりも小さくし
なければならない。これは、たとえばノズルを偏心して
配置することにより、達成することができる。冷却表面
の運動速度が変化しないときは、間隙および／またはガ
ス圧を増すとストリップの厚さが増す。

次に、第２図を参照して説明する。この図は。

本発明の方法を実施するために使用できるーっの代表的
な装置の斜視図である。ここには、その水平Ｒ１１Ｉ＋
の周りに回転できるように取付けられている環状の冷却
ロール７、並びに誘導加熱コイル９を備えた溶融金属を
保持するための溜め８が示されている。溜め８はスロッ
ト付きノズル１ｏとつながっており、このノズルは既に
説−したように、環状冷却ロール７の表面に極めて近接
して取付けられている。環状冷却ロール７は、必要に応
じ、たとえば水のような冷却液をその内部に通し循環さ
せる手段としての冷却手段（図示されていない。）を与
えられていてもよい。溜め８は、その中に含まれる溶融
金属に圧力をかけてノズル１ｏから排出させるための手
段（図示されていな℃・。）をさらに与えられている。

実際の製造操作にお（・て（ま、溜め８の中に加圧下に
保持された溶融金属が、ノズル１０を通して回転冷却ロ
ール１０表面に排出され、そこで金属は直ちに固化して
ストＩＪツゾ１１を形成する。先に述べたように、ノズ
ルの第１および第２リツプそれぞれと冷却ロール表面と
の間の間隙が等しくないことによって、ストリップ１１
は冷却ロールから離れそれから振りとはされて適当な収
集装置（図示されていなし・。）によって収集されろ。

第２図にはさらに、ヘリウム、アルゴンまたは窒素のよ
うな不活性ガスの流れを、下記にさらに述べろ目的でス
ロット付きノズル１０　ノ前方テ、　冷却ロールの表面
に対して吹きつけるのに都合のよいノズル１１ａが示さ
れている。

第３図によって図解されている具体例では、外部的手段
（図示されていない。）Ｋよって回転させられるロール
１ろおよび１３αの上を走行するように配備されたエン
１−゛レスハルシト１２を冷却体として採用している。

溶融金属は、溜め１４から供給されるが、この溜めには
、その中にある溶融金属を加圧するだめの手段（図示さ
れていない。）が備えられている。溜め１４の中の溶融
金属は、電気誘導加熱コイル１５によって加熱される。

溜め１４は、スロット状オリフィスを有するノズル１６
と連絡１〜ている。運転時、ベル）１０は少なくとも約
６００ｍ／分の縦方向速度で動かされる。

溜め１４からの溶融金属は、加圧されてノズル１６を経
て強制排出され、ベルト１２に接触させられる。そこで
溶融金属は固化されて固体ストリップ１７となり、これ
は図示されていない手段によってベルト１２かも分離さ
れる。

実際の冷却向を提供する冷却体の表面は、比較的高い熱
伝導率をもつものであれば何でもよ（、たとえば銅など
が使用できる。好ましい構成材料は、ベリリウム鋼およ
び酸素を含まない銅である。。

もし心安ならば、冷却面を高度に研摩された面またはク
ロムメッキするなどして高度な均一性をもつ面と１〜、
滑らかな表面特性をもつフィラメントが得られるように
することもできる。侵食、腐食または熱波れに対する保
護を与えるために、冷却体の表面に適当な抵抗力をもつ
、あるいは高融への物質の被覆を設けることもできる。

たとえばセラミック被覆、あるいは耐腐食性高融屯金属
の被覆などである。これら被覆は、それぞれの場合にお
いて、冷却基材上における溶融金属によるぬれが充分で
あるかぎり、既知の方法によって施すことができる。

運転が短時間であるときは、冷却体が比較的大きな質量
をもち、ヒートシンクとして作用することができ、そし
てかなりの量の熱を吸収することができるならば、冷却
体を冷却することは通常必要でない。しかしながら長時
間の運転となり、そして特に冷却体が比較的質量の小さ
いベルトであるときは、冷却体の冷却手段を設けること
が望ましい。これは、冷却体を冷却媒体（液体でも気体
でもよい。）と接触させることによって、好都合に実施
できる。冷却体が冷却ロールであるとすれば、水その他
の液状冷却媒体を冷却体内部に通し循環させてもよいし
、あるいは空気その他の気体を冷却体の−にに吹きつけ
てもよい。あるいはこれらに代る方法として、蒸発によ
る冷却を採用することもできろ。これはたとえば、水そ
の他の蒸発によって冷却を与える液状媒体と冷却体を外
部的に接触させて冷却する方法である。鋳造工程の実施
が行ｔ「われる際、冷却表面の熱膨張により、ストリッ
プの長さに沿った方向の厚さの変動がかなり大きなもの
となることが予想されるが１発明者は実験によって次に
述べるような驚くべき事実を見いだした。すなわち、平
衡状態は非常に速やかに達成され、数ｍのストリップを
製造するまでの時間で達成されてしまうものと思われ、
その後は製造されるス）　ＩＩツブが端から端まで著し
く均一である。たとえば、ストリップの長さに沿った厚
さは、僅かに約±５係程度しか変動しないことが兄いだ
さＪ］ている。これは特に注目すべきことである。何故
なら、通常避けられない冷却ロールの心振れ（ｒｕｎｏ
ｔｔｔ　）の程度のほうが、前述の厚さの変動よりも大
きいと思われるからである。本発明の方法は、リップと
冷却面との間隔が摩耗の発生によって変化しても、それ
をある程度自動的に補正する効果がある。さらに、本発
明の方法によって製造されたス）　＋１ツブは幅が著し
く均一であり長さに沿って測定した幅の変動は、約±０
．０００４儂という非常に小さいものであった。このよ
うな幅の均一性は、従来の溶融スヒ０ン法によっては得
られないと信じられる。このようｔ「均一な幅のストリ
ップは、通常、切削法（ｃｕ、ｔｔｉｎ、ｑ　Ｉｒｒｏ
ｃｅｄｒｔｒｅｓ）によってしか得られないと信じられ
る。

溶融金属を冷却表面上に沈着させるために採用されるス
ロット付きノズルは、任意の適当な拐質を用いて構成で
きろ。望ましくは、溶融金属でぬれない材質のものを選
ぶ。一つの好都合な構成材料は、溶融シリカである。こ
れは、吹込み成形によって所望の形状に成形した後、機
械加工によってスロット付きオリフィスを設けることが
できる。

溜めとノズルとは−続きの材料で形成するのが便利であ
る。下部の壁面が凹形になっており、その末端部がスロ
ットをなして終っている適切な形状のノズルを第５図に
例示した。この形状のノズルは非常に有効であることが
見いだされている。スロットの形状は第６図に例示する
ように、実質的に長方形とすることができる。好ましく
は、スロットの両端部を、通常第７図に例示するような
丸みをつけた形状の葉形とし、ふちの部分において溶削
ｌ金属が充分よく流れるようにする。ノズルの壁面近く
における金属の流れの速度は中心近くにおける流れの速
度よりも常に低い。したがって、第６図に例示されてい
るような長方形のスロットが採用さＡする場合には、へ
りの部分を通過する溶融金属の量は中心部を通過する溶
融金属の量よりも少なく、その結果テーパのついた、あ
るいは鋸歯状のヘリをもつス）　＋１ツブが生じる。一
方もし、第７図に例示するような葉形のヘリをもつスロ
ットを形成するとスロットの両端部における溶融金属の
流れは充分となり、なめらかなへりをもつストリップが
得られる。

本発明の方法によってストリップに形成されるべき溶融
金嘱は、好ましくは不活性雰囲気の中でその融点よりも
約５０°〜１０．０℃高い温度あるいはそれ以上〇淵度
に加熱される。ノズルを通って起きる溶融金属の早すぎ
る流出を防ぐために。

溶融金属を保持する容器に軽い真空をかけてもよい。ノ
ズルを通して溶融金属を排出することは必要であり、こ
れは溜めの中にある溶融金属の静水頭の圧力によって行
なってもよいが、好ましくは溜めを加圧し、溜めに、た
とえば０．５〜１ｐｓｉ、ｑ（０，０３５〜０．０７　
、Ｏｋｇ／ｃ＃ｆ）程度の圧力がかかルヨ５にして、溶
融金属を排出する。もし圧力が高すぎる・と、冷却表面
によって運び去られることができるよりも多い量の溶融
金属がスロットを経て押し出され、その結果、制御され
ていない圧力流が生じる。これがひどい場合は、溶融金
属のはねかえしが生じることがある。それほどひどくな
い場合には、でこぼこな、不規則なへりをもち、そして
厚さの不規則なス）　ＩＪツブが生じる。圧力が適切で
あるか否かは、ス）　＋１ツゾの外観によって判断でき
る。ストリップが均一な寸法をもつものとなる場合は、
適切な圧力がかけられているのである。

鋳造操作を行なっているときに、圧力が適切であるか否
かは、第２リツプ近傍におけるストリップの外観から判
断できる。制御されていない圧力流の条件の下では、赤
い灼熱の外観を呈していることで認識できる溶融金属が
、第２リツプを過ぎてかなり遠方まで延びているのが認
められる。制御された条件の下にあるときは、溶融金属
が第２リツプをかなりｊ１４ぎたところまで流れ出てい
るということはなく、また赤熱外観を呈してもいない。

適切な圧力は、このようにして、簡単なありきたりの実
験法により、それぞれの特定の場合について容易に決定
することができる。

本発明の方法によって、溶融体から直接、多結晶質スト
リップに形成できる金属には、アルミニウム、錫、銅、
鉄、鋼、ステンレス鋼などが含まれる。他のその様な金
属は当業者にはよく知られている。

本発明の方法は、いくつかの明らかな利点を有している
。この方法によれば先に述べた自由噴射鋳造の不利は回
避され、多結晶質合金の幅広いストリップを鋳造するこ
とが可能となる。この方法は、幅ならびに厚さに関して
より一層均−な寸法を有し、より一層欠点が少な（、か
つはｇ等方性の引張り性質を有するス）　ＩＪツブの製
造を可能とする。先行技術の噴射衝突法では約６朋を越
える幅をもち、かつはｇ等方性の引張り特性を有するス
トリップをつくることはできなかったが本発明の方法は
運動エネルギーの伝達が少なくなっているので、とりわ
け均一な狗冷ができるという利へかある。これは高品質
の製品ストリップを得るために重要な因子と考えられる
。

さらに本発明の方法は、不活性雰囲気中で金属を鋳造す
るための手っとり早い方法を提供する。

そのような不活性雰囲気は、第２図に例示されているよ
うに、窒素、アルゴンまたはヘリウムのような不活性ガ
スの流れを、ノズルの前方で動いている冷却表面に吹き
つけるという簡単な方法で容易につくることができる。

この簡単な方法によって、たとえばＦｅ７ｏＭＯ１ｏＣ
１８Ｂ２のような溶融状態で空気にさらされたときに容
易に燃焼し、そのため従来の噴射衝突法によっては空気
中で鋳造できない反応性の高い合金を鋳造することが可
能である。

本発明の方法は、空気中でも、減圧下もしくは高真空中
でも、あるいは窒素、アルゴン、ヘリウム等のごとき不
活性ガスによって与えられ得る任意の所望の雰囲気中で
も実施できる。真空中で実施する場合は、１００〜３０
００ミクロンＨｐの範囲内の真空中で行なうことが好ま
しい。本発明の方法においては、約１００あるいは５０
０ミフロンＨ，より低い真空を採用すると、意外にも、
冷却表面への金属ストリップの接着に有害な影響があり
、その結果、不完全で不充分に急冷されたストリップが
形成されるということが驚くべきことには発見されてい
る。本発明の方法においては。

真空下で行なう利点、すなわちストリップ製品の均一性
が改良されること、また酸化作用を受けないなどの利益
は、上に述べた範囲内の真空下で実施することによって
得られる。好ましくは、約２００〜約２０００ミクロン
Ｈｇの範囲内の真空下で実施する。不活性雰囲気中で実
施する利益が、上に述べたように、不活性ガスの流れを
動いている冷却体の表面に対し、ノズルの前方で単に吹
きつけるだけによって得られる。あるいはそれに代えて
、装置を適当なハウジングで囲み、次いでその内部を真
空とするか、あるいはハウジング内の空気を所望の不活
性ガスで置きかえることができる。本発明の方法は、多
結晶質金属のス）　＋１ツブばかりでな〈従来の方法を
採用したのでは容易にはストリップに形成できない非延
性またはもろい合金のス）　ＩＪツブをつくるためにも
極めてよ（適している。

本発明の方法でつ（つたス）　ＩＪツブは、厚さが少な
くとも０．０２　ｍｍある。ただし、採用される合金の
融点、固化特性および結晶化特性によって、約０．１４
ｍｍ程度あるいはそれ以上の厚さにすることもできる。

製品は上に述べたように、はｙ等方性の引張り特性を有
している。これらの引張り特性は、問題のストリップか
ら種々の方向に、すなわち、縦方向、横方向、および縦
横の中間にくる角度で切り取った引張り試験用試料を用
いて標準的な引張り試験の方法および装置を用いて都合
よ（測定される。製品はさらに、なめらかな平らな表面
、断面の均−性並びにその長手方向に沿った厚さおよび
幅の均一性を有することによって特徴付けられる。この
製品は既知の金属ストリップの有利な性質のすべてを有
している。したがって、そのようなストリップが従来用
いられていた用途、たとえば切削器具および磁気じゃへ
い装置における使用などに適している。これらの用途に
おいて、製品ス）　１１ツブの幅が広いということは決
定的な利へである。さらに、その幅が広いということと
。

等方性の引張り特性を有しているということとが結びつ
いて、本発明の製品は、強化材、特に複合０　構造に用
いる強化材としての使用に卓越した適性を有している。

下記の径考例および実施例は、本発明方法を補足説明お
よび例示するものであり現在発明の実施として考えられ
る最も良い態様の一つを示すものである。

参考例１ 第２図に示すものと同様の装置を用いて下記の製造試駆
を行なった。使用した冷却ロールは直径１６インチ（４
０，６ＣｒｒＬ）、幅５インチ（１２，７ｃｍ、　）の
ものである。これを約７０　Ｏｒｐｍの速度で回転させ
た。これは冷却ロールの周囲表面の線速度に換算して、
約８９５ｍ／分に相当する。幅１．８ｍｍ′の第１リツ
プと幅２４酊の第２リツプ（リップの番号は冷却ロール
の回転の方向につけた）とによって決定される幅０．９
　ｍｍ長さ５１ｍｍのスロツ）９オリフイスを有するノ
ズルを冷却ロールの周囲表面の運動の方向に直角に取り
付け、第１リツプと冷却ロール表面との間隔が０．０５
ｍｍ、第２リツプと冷却ロール表面との間隔が０．０６
　ｍｍとなるようにした。”４ＯＮＬ４０Ｐ１４Ｂ６の
組成をもち、融改が約９５０℃の金属を採用した。この
金属を、約０、７　ｐｓｉｙ　（０，０４９ｋｌ？／ｃ
＋＋！　）の圧力下に１０００℃の温度に保持された加
圧下のるつぼからノズルに供給した。圧力はアルゴン雰
囲気（ｂｌａｎｋｅ　ｔ　）によって加えた。溶融金属
は、ｊ４ｋｌ？／分の速度で、スロット付きオリフィス
を通して排出した。金属は冷ノ１０−ルの表面−ヒで固
化し厚さ０．０５ｍｍ、幅５引のストリップに形成され
た。Ｘ線回折法を用いる検査で、このストリップは構造
が非晶質であることがわかった３、このストリップから
、縦方向Ｃ長手方向）と横方向（長さに直交する方向）
に、それぞれ切りＪｉｍつだ引張り試験用試料は互いに
等しい引張り強さと伸び率を示した。このストリップは
等方性の引張り特性を有している。

実施例１〜４ 下の表に要約されているような装置、実施条件、金属お
よび合金を用いて、参考例の手順を繰り返し、同表に示
すような製品を得た。

本発明の精神および本質的特徴から離れることなく本発
明の実施上様々の変形および改良をなすことができるの
は明白であるから、上に詳細に述べたすべてのことは、
単に例示的なものと解釈される筈であると理解している
。本発明の範囲は、特許請求の範囲の記載によってのみ
限定されるべきである。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明方法の実施に好ましく使用できる装置
のノズル部分を断面図で示したものである。 第２図および第３図のおのおのは、本発明方法の実施に
好ましく使用できる装置の運転中の２つの態様の多少簡
素化した斜視図である。第２図において、ストリップの
形成はその水平軸のまわりに回転できるように設置され
た冷却ロールの表面上で起こる。第６図にお（・て、ス
トリップの形成は動くエンドレスベルトの表面上で起こ
る。 第４図は１本発明方法の実施に好ましく使用できる装置
におけるスロットの幅、リップの寸法。 およびリップと冷却表面との間の間隔の相対的寸法を説
明するための、冷却基材の表面と関係づけたノズルの側
断面図である。 第５図は、凹面形の内部側壁を形成する本発明方法の実
施に好ましく使用できるノズルの一つの態様を例示する
、冷却表面の動く方向に対して垂直の平面において取っ
た断面図である。 第６図および第７図のおのおのは、冷却基材の表面から
見た、本発明方法の実施に好ましく使用できる装置のス
ロット付きノズルのスロットの形状の略図である。第６
図は概して長方形のスロットを例示し、そして第７図は
拡大した（葉形の）端区域を有するスロットを例示する
。 １・・・冷却物体　２・・・溶融金属 ３・・・第１リツプ　４・・・第２リツプ５．１１．１
７・・・ストリップ ６・・・固化前面　７・・・冷却０−　ル８．１４・・
・溜め　９，１５・・・誘導加熱コイル１０．１６・・
・スロット付きノズル １１ａ・・・ノズル　１２・・・エンドレスベルト１３
．１ろａ・・・ロール ａ・・・スロット付きノズルのスロットの幅ｂ・・・第
２リツプの幅　Ｃ・・・第１リツプの幅ｄ・・・冷却物
体の表面と第１リツプとの間の間隔ｅ・・・冷却物体の
表面と第２リツプとの間の間隔特許出願人　アライト９
・コーポレーション（外６名） −２７６− ロ　Ｒ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）（α）ノズルと冷却表面との間の間隙が０．０３
   乃至１ｍｍとなるような冷却表面に近接した位置に該冷
   却表面の運動方向に通常垂直に配置されたスロット付き
   ノズルを通して、加圧下の溶融合金を押出し、スロット
   付きノズルと冷却表面との間にスロット付きノズルおよ
   び冷却表面の両者によって支持される溶融合金の本体を
   確立しかつ維持すること； （ｂ）前記冷却表面を予め定めた一定の速度で進行させ
   ること；および （Ｃ）前記支持された溶融合金本体が維持される状態で
   溶融合金を前記の運動している冷却表面と接触させて急
   冷し、該冷却表面上で固化させて結晶質金属の連続スト
   リップを形成するとと； からなる溶融合金から結晶質金属の連続ストＩＩツブを
   形成する方法。 （２１前記冷却表面を前記ノズルとの相対速度１００乃
   至２，０００ｍ／分で進行させる、特許請求の範囲第１
   項に記載の方法。 （３１前記スロット付ノズルが該ノズルと前記冷却表面
   との間の間隙が０．０３乃至０．２５　ｍｍとなるよう
   に近接して位置させられている。特許請求の範囲第１項
   に記載の方法。 （４’　前記スロット付ノズルのスロットが前記冷却表
   面の運動方向に測って、０．２乃至ｉ　ｍｍの幅を有す
   る１％許請求の範囲第１項に記載の方法。 （５１前記スロット付ノズルから溶融合金を押出す工程
   を１００乃至３，０００００ミフロンＨ真空下で行なう
   、特許請求の範囲第４項に記載の方法。 （６）前記スロット付ノズルから溶融合金を押出す工程
   を不活性雰囲気下で行なう、特許請求の範囲第６項に記
   １々の方法。 （７）　前記冷却表面が回転冷却ロールで与えられまた
   前記溶融合金はそのロールの外周面上に沈着させられる
   。特許請求の範囲第１項に記載の方法。 （８）前記冷却表面が移動ベルトによって与えられる、
   特許請求の範囲第１項に記載の方法。 （９）前記冷却表面が移動無限ベルトによって与えられ
   る、特許請求の範囲第１項に記載の方法。 （１０）冷却表面が回転冷却ロールによって与えられ、
   スロット付きノズルのスロットが前記冷却ロールの回転
   方向に測って０．２乃至１ｍｍの幅を有し、冷却ロール
   の予め定めた一定の周速度が１００乃至２０００ｍ／分
   の範囲内にある、特許請求の範囲第１項に記載の方法。 （１１）冷却表面が無限冷却ベルトによって与えられ、
   スロット付きノズルのスロットが前記冷却ベルトの長手
   方向に測って０．２乃至１朋の幅を有し。 冷却ベルトの予め定めた一定の速度が１００乃至２．０
   ００ｍ／分の範囲内にある、特許請求の範囲第１項に記
   載の方法。 （１２（α）ノズルと回転冷却体の外周面によって与え
   られる冷却表面との間の間隙が０．０３乃至１ｍｍとな
   るような冷却表面に近接した位置に、該冷却表面の運動
   方向に一般に垂直に配置されたスロット付きノズルを通
   して加圧下の溶融合金を冷却体の外周面上にある冷却表
   面Ｋ　押出し、スロット付きノズルと冷却表面トノＩｔ
   ｔｌ　Ｋスロット付きノズルおよび冷却表面のの両者に
   よって支持されろ溶融合金の本体を確立し、かつ維持す
   ること； （ｂ）　前記冷却表面を予め酌めた速度で進行させるこ
   と； （Ｃ）前記冷却表面に接触した溶融金属を前記支持され
   た浴融合金本体を維持しながら連続的に急冷して、連続
   結晶質金属ストリップにまで凝固させること；および （ｄ）　前記溶融合金と前記冷却表面との接触もの前方
   において、前記冷却体の表面に向って不活性ガス流を吹
   き付けること； からなることを特徴とする、結晶質金属の連続ストリッ
   ツを製造する方法。