CN108290212A - 金属薄带的制造装置及使用其进行的金属薄带的制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种能够有效率地制造含有微细的晶粒的金属薄带的金属薄带的制造装置。本技术方案的制造装置(1)是采用单辊的薄带连铸法的金属薄带(6)的制造装置。制造装置(1)包括冷却辊(2)、中间包(4)及熔融金属移除器(5)。冷却辊(2)具有外周面，用于在旋转的同时将外周面上的熔融金属(3)冷却而使其凝固。中间包(4)能够收纳熔融金属(3)，并用于将熔融金属(3)供给到冷却辊(2)的外周面上。熔融金属移除器(5)以在与冷却辊(2)的外周面之间设有间隙(A)的方式配置在比中间包(4)靠冷却辊(2)的旋转方向下游的位置，该熔融金属移除器(5)用于除去冷却辊(2)的外周面上的熔融金属的表面部分，将冷却辊(2)的外周面上的熔融金属(3)的厚度限制为间隙(A)的宽度。

Description

金属薄带的制造装置及使用其进行的金属薄带的制造方法
技术领域
本发明涉及金属薄带的制造装置及使用其进行的金属薄带的制造方法。
背景技术
利用骤冷凝固法能够对金属材料赋予各种各样的性质是众所周知的。骤冷凝固法是指以一定以上的冷却速度使熔融金属凝固的方法。利用骤冷凝固法例如能够进行金属材料的结晶组织的微细化、溶质分布的均质化、固溶度极限的扩大以及非晶质层(非晶形)的生成。利用骤冷凝固法进行的铸件的制造方法具体地讲已知有薄带连铸法、熔体纺丝法、雾化法以及熔融纺丝法等。
例如在国际公开第2012/099056号(专利文献1)中对于利用雾化法制造Si合金的内容有所记载。此外，在日本特开2013－161785号公报(专利文献2)中对于利用熔体纺丝法制造Si合金的内容有所记载。
在骤冷凝固法中，熔融金属的冷却速度越快，晶粒越微细化。在骤冷凝固法中，冷却速度特别快的制造方法例如是熔体纺丝法。熔体纺丝法是将熔融金属喷射到高速旋转的辊上使其骤冷而以飞出带状的金属薄带的方式来制造金属薄带的方法。在熔体纺丝法中，喷射少量的熔融金属并供给到辊上。因此，冷却速度较快。
利用熔体纺丝法能够制造含有微细的晶粒的金属薄带。但是，熔体纺丝法向辊上供给熔融金属的供给量较少。因此，生产能力存在极限，难以进行金属薄带的大量生产。
另一方面，在骤冷凝固法中，能够进行金属薄带的大量生产的方法例如是单辊的薄带连铸法。单辊的薄带连铸法是将熔融金属连续地供给到旋转的辊上而使其骤冷来制造金属薄带的方法。采用薄带连铸法的铸件的制造方法例如记载在日本特开2011－206835号公报(专利文献3)和日本特开2001－291514号公报(专利文献4)中。
在日本特开2011－206835号公报(专利文献3)中记载的制造装置是铝包覆板的制造装置。该制造装置包括具有冷却能力的第1辊和用于储存第1金属熔液的第1储存池。第1储存池被第1辊的表面、第1前板、后构件以及两侧构件包围。第1前板位于第1辊的旋转方向前方。后构件位于第1辊的旋转方向后方。第1前板具有顶端部，该第1前板设为可动，使得顶端部和第1辊的表面之间的距离可变。第1辊用于将第1储存池内的第1金属熔液冷却，在第1辊的表面形成半凝固状态或凝固状态的第1金属层，同时使第1金属层随其旋转。第1前板被施力以使第1前板的顶端部以恒定的力始终面抵接于随着第1辊的旋转而移动的第1金属层的半凝固状态表面。
在日本特开2001－291514号公报(专利文献4)中记载的制造方法是非水电解质二次电池用负极材料的制造方法。该制造方法的特征在于，在使具有以在凝固时Si相及Si和其他金属元素的金属间化合物的相结晶的方式选定的组成的合金原料熔融之后，通过薄带连铸法或离心铸造法使其凝固而形成柱状晶组织。
与熔体纺丝法相比较，薄带连铸法的供给到辊上的熔融金属的量较多。因此，利用薄带连铸法能够进行金属薄带的大量生产。但是，与熔体纺丝法相比较，薄带连铸法的熔融金属的冷却速度较慢。因此，晶粒难以微细化。因而，针对薄带连铸法而言寻求晶粒的进一步微细化。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：国际公开第2012/099056号
专利文献2：日本特开2013－161785号公报
专利文献3：日本特开2011－206835号公报
专利文献4：日本特开2001－291514号公报
发明内容
发明要解决的问题
在上述的专利文献所公开的制造方法中，存在无法有效率地制造含有微细的晶粒的金属薄带的情况。
本发明的目的在于提供一种能够有效率地制造含有微细的晶粒的金属薄带的金属薄带的制造装置。
用于解决问题的方案
本技术方案的制造装置是采用单辊的薄带连铸法的金属薄带的制造装置。制造装置包括冷却辊、中间包及熔融金属移除器。冷却辊具有外周面，用于在旋转的同时将外周面上的熔融金属冷却而使其凝固。中间包能够收纳熔融金属，用于将熔融金属供给到冷却辊的外周面上。熔融金属移除器以在其与冷却辊的外周面之间设有间隙的方式配置在比中间包靠冷却辊的旋转方向下游的位置。熔融金属移除器用于除去冷却辊的外周面上的熔融金属的、与超出上述的间隙的宽度的厚度相当的部分。由此，将冷却辊的外周面上的熔融金属的厚度限制为冷却辊的外周面和熔融金属移除器之间的间隙的宽度。
本技术方案的金属薄带的制造方法是使用上述的制造装置进行的由单辊的薄带连铸法实现的金属薄带的制造方法。制造方法包括供给工序、骤冷工序及厚度调整工序。在供给工序中，将中间包内的熔融金属供给到冷却辊的外周面上。在骤冷工序中，利用冷却辊使外周面上的熔融金属骤冷而形成金属薄带。在厚度调整工序中，利用熔融金属移除器除去外周面上的熔融金属的与超出上述的间隙的宽度的厚度相当的部分。由此，将外周面上的熔融金属的厚度限制为冷却辊的外周面和熔融金属移除器之间的间隙的宽度。
发明的效果
采用本技术方案的金属薄带的制造装置，能够有效率地制造含有微细的晶粒的金属薄带。
附图说明
图1是本实施方式的金属薄带的制造装置的剖视图。
图2是放大了制造装置的熔融金属移除器的顶端附近的剖视图。
图3是表示熔融金属移除器的安装角度的图。
图4是与图1～图3不同的另一个实施方式的制造装置的剖视图。
图5是与图1～图4不同的另一个实施方式的制造装置的剖视图。
图6是表示熔融金属移除器的截面形状的图。
图7是表示与图6不同的另一个熔融金属移除器的截面形状的图。
图8是表示与图6和图7不同的另一个熔融金属移除器的截面形状的图。
图9是利用本实施方式的制造方法制造出的金属薄带的截面的电子显微镜(SEM)照片。
图10是未使用熔融金属移除器而制造出的金属薄带的截面的电子显微镜(SEM)照片。
具体实施方式
本实施方式的制造装置是采用单辊的薄带连铸法的金属薄带的制造装置。制造装置包括冷却辊、中间包以及熔融金属移除器。冷却辊具有外周面，用于在旋转的同时将外周面上的熔融金属冷却使其凝固。中间包能够收纳熔融金属，并将熔融金属供给到冷却辊的外周面上。熔融金属移除器以在其与冷却辊的外周面之间设有间隙的方式配置在比中间包靠冷却辊的旋转方向下游的位置。熔融金属移除器用于除去熔融金属的与超出上述间隙的宽度的厚度相当的部分(以下也称作表面部分)。由此，将冷却辊的外周面上的熔融金属的厚度限制为冷却辊的外周面和熔融金属移除器之间的间隙的宽度。
本实施方式的制造装置具备熔融金属移除器。在熔融金属的自由表面(熔融金属未与冷却辊接触的那一侧的表面)为液态或半凝固状态时，熔融金属移除器与熔融金属接触。熔融金属移除器除去外周面上的熔融金属的表面部分。由此，将冷却辊的外周面上的熔融金属的厚度限制为冷却辊的外周面和熔融金属移除器之间的间隙的宽度。因此，冷却辊外周面上的熔融金属变薄。若熔融金属变薄，则熔融金属的冷却速度提高。其结果，金属薄带的晶粒变小。也就是说，能够通过薄带连铸有效率地制造含有微细的晶粒的金属薄带。
优选的是，冷却辊的外周面和熔融金属移除器之间的间隙的宽度小于比熔融金属移除器靠冷却辊的旋转方向上游侧的冷却辊的外周面上的熔融金属的厚度。
在该情况下，冷却辊的外周面上的熔融金属变得更薄。因此，熔融金属的冷却速度进一步提高。其结果，金属薄带的晶粒更加微细化。
优选的是，中间包包含配置在冷却辊的外周面附近且用于将熔融金属引导到冷却辊的外周面上的供给端。熔融金属移除器还配置在中间包的供给端的上方。
在该情况下，熔融金属在被冷却辊卷起的同时被冷却。因此，熔融金属与冷却辊的外周面接触的时间较长，熔融金属的冷却时间较长。其结果，金属薄带的晶粒更加微细化。
优选的是，熔融金属移除器具有与冷却辊的外周面相对地配置且与通过冷却辊的外周面和熔融金属移除器之间的间隙的熔融金属相接触的散热面。
在该情况下，熔融金属除了从与冷却辊相接触的面(以下也称作凝固部)散热之外，也从与熔融金属移除器相接触的面散热。因此，熔融金属的冷却速度提高。其结果，金属薄带的晶粒更加微细化。
本实施方式的金属薄带的制造方法是使用上述的制造装置进行的由单辊的薄带连铸法实现的金属薄带的制造方法。制造方法包括供给工序、骤冷工序以及厚度调整工序。在供给工序中，将中间包内的熔融金属供给到冷却辊的外周面上。在骤冷工序中，利用冷却辊使外周面上的熔融金属骤冷而形成金属薄带。在厚度调整工序中，利用熔融金属移除器除去外周面上的熔融金属的表面部分。由此，将外周面上的熔融金属的厚度限制为冷却辊的外周面和熔融金属移除器之间的间隙的宽度。
本实施方式的制造方法包括厚度调整工序。由此，冷却辊外周面上的熔融金属变薄。因此，熔融金属的冷却速度提高。其结果，金属薄带的晶粒微细化。也就是说，能够利用薄带连铸法有效率地制造含有微细的晶粒的金属薄带。
以下，参照附图详细地说明本实施方式。在图中对相同或相当的部分标注相同的附图标记，不重复其说明。
[制造装置]
图1是本实施方式的金属薄带的制造装置的一个例子的剖视图。制造装置1包括冷却辊2、中间包4以及熔融金属移除器5。
[冷却辊]
冷却辊2具有外周面，用于在旋转的同时将外周面上的熔融金属3冷却而使其凝固。冷却辊2包括圆柱状的主干部和未图示的轴部。主干部具有上述外周面。轴部配置在主干部的中心轴线位置，并安装于未图示的驱动源。冷却辊2在驱动源的驱动下绕冷却辊2的中心轴线9旋转。
冷却辊2的原材料优选为硬度和热导率较高的材料。冷却辊2的原材料例如是从由铜和铜合金组成的组中选择的1种。优选的是，冷却辊2的原材料是铜。冷却辊2也可以在其表面还具有覆膜。由此，冷却辊2的硬度提高。覆膜例如是从由镀层覆膜和金属陶瓷覆膜组成的组中选择的1种或两种。镀层覆膜例如是从由铬镀层和镍镀层组成的组中选择的1种或两种。金属陶瓷覆膜例如含有从由钨(W)、钴(Co)、钛(Ti)、铬(Cr)、镍(Ni)、硅(Si)、铝(Al)、硼(B)、以及这些元素的碳化物、氮化物及碳氮化物组成的组中选择的1种或两种以上。优选的是，冷却辊2的表层是铜，冷却辊2在其表面还具有铬镀层覆膜。
图1所示的X是冷却辊2的旋转方向。在制造金属薄带6时，冷却辊2沿恒定方向X旋转。由此，在图1中，与冷却辊2接触的熔融金属3在冷却辊2的外周面上局部凝固，并随着冷却辊2的旋转而移动。
冷却辊2在比后述的中间包4靠冷却辊2的旋转方向下游的位置且在到达后述的熔融金属移除器5之前的位置具有冷却区域。在冷却区域中，供给到冷却辊2的外周面上的熔融金属3具有自由表面。因此，能够进行急速冷却。在熔融金属3不具有自由表面的情况、也就是在熔融金属3的凝固部上还存在熔融金属3的情况下，无法使凝固部充分地散热。其原因在于，自存在于凝固部上的熔融金属3对凝固部持续施加热。在冷却区域中，熔融金属3通过被供给到冷却辊2的外周面上而具有自由表面。因此，能够充分地使凝固部散热，能够进行急速冷却。其结果，能够获得具有更加微细化的晶粒的金属薄带6。
考虑到熔融金属3的冷却速度和制造效率恰当地设定冷却辊2的辊周速。若辊周速较快，则金属薄带6容易自冷却辊2的外周面剥离。因而，辊周速的下限优选为50m/分，更优选为80m/分，进一步优选为120m/分。辊周速的上限并没有特别的限定，但考虑到设备能力，辊周速例如为500m/分。能够根据辊的直径和转速求出辊周速。
也可以在冷却辊2的内部填充有散热用的介质。由此，能够有效率地使熔融金属3散热。介质例如是从由水、有机介质及油组成的组中选择的1种或两种以上。介质既可以滞留在冷却辊2的内部，也可以与外部进行循环。
[中间包]
中间包4能够收纳熔融金属3，用于将熔融金属3供给到冷却辊2的外周面上。
在本实施方式中，也可以始终加热中间包4。在该情况下，能够维持高熔点的熔融金属3的熔融状态。因此，能够使用后述的熔融金属移除器5将熔融金属3以熔融状态除去。加热温度只要在原料的液相线温度以上，就没有特别的限定。在制造Si合金的情况下，加热温度例如为1200℃以上，更优选的加热温度为1500℃以上。在制造磁体用合金材料的情况下，加热温度例如为1000℃以上。
[熔融金属移除器]
熔融金属移除器5是沿着冷却辊2的轴向延伸的构件。熔融金属移除器5的一个例子是图1所示那样的、与冷却辊2的轴向平行地配置的板状的构件。熔融金属移除器5以在其与冷却辊2的外周面之间设有间隙的方式配置在比中间包4靠冷却辊2的旋转方向下游的位置。熔融金属移除器5由主体部51和与冷却辊2的外周面相对地配置的顶端部50形成。顶端部50的形状并没有特别的限定。
图2是放大了制造装置1的熔融金属移除器5的顶端部50附近(图1中由虚线包围的范围)的剖视图。参照图2，熔融金属移除器5以在其与冷却辊2的外周面之间设有间隙A的方式配置。熔融金属移除器5将冷却辊2的外周面上的熔融金属3的厚度限制为冷却辊2的外周面和熔融金属移除器5之间的间隙A的宽度。具体地讲，存在比熔融金属移除器5靠冷却辊2的旋转方向上游的熔融金属3的厚度大于间隙A的宽度的情况。在该情况下，与超出间隙A的宽度的厚度相当的量的熔融金属3被熔融金属移除器5除去。由此，熔融金属3的厚度变薄到间隙A的宽度。通过使熔融金属3的厚度变薄，使得熔液金属3的冷却速度提高。因此，金属薄带6的晶粒微细化。
优选的是，间隙A的宽度小于比熔融金属移除器5靠冷却辊2的旋转方向上游侧的外周面上的熔融金属3的厚度B。在该情况下，冷却辊2的外周面上的熔融金属3变得更薄。因此，熔融金属3的冷却速度进一步提高。其结果，金属薄带6的晶粒更加微细化。
冷却辊2的外周面和熔融金属移除器5之间的间隙A的宽度是熔融金属移除器5和冷却辊2的外周面之间的最短距离。与作为目标的冷却速度和制造效率相应地恰当设定间隙A的宽度。间隙A的宽度越窄，则厚度调整后的熔融金属3越薄。因此，熔融金属3的冷却速度进一步提高。其结果，易于使金属薄带6的晶粒进一步微细化。因而，间隙A的上限优选为400μm，更优选为250μm，进一步优选为100μm，更进一步优选为50μm，再进一步优选为30μm。在冷却辊2的表面具有铬镀层和镍镀层的情况下，与冷却辊2的表面是铜的情况相比较，冷却速度较慢。因而，在该情况下，优选的是将间隙A缩窄。间隙A的下限并没有特别的限定，但例如为10μm。
能够恰当地设定冷却辊2的外周面上的、自中间包4供给熔融金属3的地点和配置熔融金属移除器5的地点之间的距离。只要在熔融金属3的自由表面(熔融金属3未与冷却辊2接触的那一侧的表面)以液态或半凝固状态与熔融金属移除器5接触的范围内配置熔融金属移除器5即可。
图3是表示熔融金属移除器5的安装角度的图。参照图3，例如，熔融金属移除器5以包含冷却辊2的中心轴线9和供给端7在内的面PL1与包含冷却辊2的中心轴线9和熔融金属移除器5的顶端部50在内的面PL2所成的角度θ为一定角度的方式配置。(以下将该角度θ称作安装角度θ。)安装角度θ能够恰当地设定。安装角度θ的上限例如为45°。安装角度θ的上限优选为30°。安装角度θ的下限并没有特别的限定，但优选为熔融金属移除器5不与中间包4上的熔融金属3直接接触的范围。
参照图1～图3，优选的是，熔融金属移除器5具有散热面8。散热面8与冷却辊2的外周面相对地配置。散热面8能与通过冷却辊2的外周面和熔融金属移除器5之间的间隙的熔融金属3相接触。
熔融金属移除器5的原材料优选为耐火材料。熔融金属移除器5例如含有从由氧化铝(Al2O3)、一氧化硅(SiO)、二氧化硅(SiO2)、氧化铬(Cr2O3)、氧化镁(MgO)、氧化钛(TiO2)、钛酸铝(Al2TiO5)以及氧化锆(ZrO2)组成的组中选择的1种或两种以上。优选的是，熔融金属移除器5含有从由氧化铝(Al2O3)、二氧化硅(SiO2)、钛酸铝(Al2TiO5)以及氧化镁(MgO)组成的组中选择的1种或两种以上。
以上说明的制造装置1利用熔融金属移除器5除去冷却辊2的外周面上的熔融金属3的表面部分。熔融金属3的表面部分是指冷却辊2的外周面上的熔融金属3中的、与超出冷却辊2的外周面和熔融金属移除器5之间的间隙A的宽度的厚度相当的部分。由此，限制冷却辊2的外周面上的熔融金属3的厚度。因此，冷却辊2的外周面上的熔融金属3变薄。通过使熔融金属3变薄，使得熔融金属3的冷却速度提高。因此，只要使用制造装置1制造金属薄带，就能获得具有更加微细化的晶粒的金属薄带6。
本实施方式的金属薄带的制造装置并不限定于上述的制造装置1。
在图1所示的制造装置1中，从冷却辊2的侧方供给熔融金属3。另一方面，也能够从冷却辊2的上方供给熔融金属3。
图4是与图1～图3不同的另一个实施方式的制造装置10的剖视图。参照图4，中间包4和供给端7配置在冷却辊2的上方。熔融金属移除器5配置在供给端7的下方。制造装置10的其他结构与制造装置1相同。在制造装置10中，将熔融金属3从冷却辊2的上方供给到冷却辊2的外周面上。与制造装置1同样，利用熔融金属移除器5来限制供给到冷却辊2的外周面上的熔融金属3的厚度。其结果，冷却辊2的外周面上的熔融金属3的厚度变薄至冷却辊2的外周面和熔融金属移除器5之间的间隙A的宽度。
在制造装置10中，熔融金属3自冷却辊2的顶点起在冷却辊2的外周面上下降并被冷却。另一方面，在图1所示的制造装置1中，熔融金属3从冷却辊2的侧方沿着与冷却辊2的旋转方向相同的方向被供给。然后，熔融金属3被冷却辊2卷起并到达冷却辊2的顶点，之后在冷却辊2的外周面上下降并被冷却。因而，与制造装置10相比较，在使用制造装置1的情况下，熔融金属3与冷却辊2的外周面接触的时间较长。因此，熔融金属3的冷却时间较长。在该情况下，金属薄带6的晶粒更加微细化。因而，优选的是图1所示的制造装置1、也就是熔融金属移除器5配置在中间包4的供给端7的上方。
熔融金属移除器5既可以如图1～图4所示地配置1个，也可以在冷却辊2的旋转方向上连续地配置多个。在配置多个熔融金属移除器5的情况下，将配置在冷却辊2的旋转方向下游侧的熔融金属移除器5以比配置在冷却辊2的旋转方向上游侧的熔融金属移除器5更接近冷却辊2的方式配置。而且，配置为在冷却辊2的旋转方向上位于最下游的熔融金属移除器5和冷却辊2的外周面之间的间隙A最小。通过配置多个熔融金属移除器5，从而能够阶段性地除去熔融金属3。在该情况下，对1个熔融金属移除器5施加的负担变小。在该情况下，熔融金属3的厚度的精密控制变得更加容易。
熔融金属移除器5既可以如图1～图4所示那样地以与冷却辊2的法线相一致的朝向配置，也可以如图5所示那样地配置在与冷却辊2的法线方向不同的朝向上。在图5中，熔融金属移除器5相对于冷却辊2的法线方向朝向冷却辊2的旋转方向倾斜地配置。在该情况下，易于除去冷却辊2的外周面上的熔融金属3中的、比间隙A的宽度靠上方的部分。也就是说，易于限制冷却辊2的外周面上的熔融金属3的厚度。在图5中，还将熔融金属移除器5的截面形状如后所述地设为与图1～图4不同的形状。在该情况下，能够更有效率地除去熔融金属3。能够恰当地设定熔融金属移除器5的朝向，从而易于限制熔融金属3的厚度。
熔融金属移除器5的顶端部50(与熔融金属3接触的那一端)的与辊的轴线垂直的截面上的截面形状既可以是图1～图4所示的矩形，也可以是其他的形状。其他的形状例如也可以是图6所示那样的三角形。或者，也可以是如图5和图7所示那样地、熔融金属移除器5的熔融金属3的入口侧的顶端部50和冷却辊2的外周面之间的间隙的宽度与熔融金属移除器5的熔融金属3的出口侧的顶端部50和冷却辊2的外周面之间的间隙的宽度不同这样的形状。能够恰当地设定熔融金属移除器5的顶端部50的截面形状，从而易于限制熔融金属3的厚度。
[制造方法]
本实施方式的金属薄带6的制造方法是使用上述的制造装置1或制造装置10进行的制造方法。制造方法包括供给工序、骤冷工序及厚度调整工序。
首先，准备熔融金属3。与作为目标的金属薄带6的组成相应地恰当设定熔融金属3的组成。例如在制造Si合金的情况下，熔融金属3例如含有从由硅(Si)、钛(Ti)、铬(Cr)、钒(V)、锰(Mn)、铁(Fe)、钴(Co)、镍(Ni)、锌(Zn)、铝(Al)、铜(Cu)及锡(Sn)组成的组中选择的1种或两种以上，剩余部分由杂质形成。或者，在制造钕磁体用合金材料的情况下，熔融金属3例如含有钕(Nd)、硼(B)及铁(Fe)，剩余部分由杂质形成。通过将具有上述的化学组成的原料加热到熔点以上来制造熔融金属3。
通过将具有上述的化学组成的原料放入到坩埚进行加热来制造熔融金属3。加热方法例如是高频感应加热、电弧加热、等离子弧加热、电阻加热以及电子束冲击加热。加热温度只要在原料的液相线温度以上就没有特别的限定。在制造Si合金的情况下，加热温度例如为1200℃以上，更优选为1500℃以上。在制造磁体用合金材料的情况下，加热温度例如为1000℃以上。
[供给工序]
在供给工序中，将中间包4内的熔融金属3供给到冷却辊2的外周面上。首先，从坩埚向中间包4供给熔融金属3。熔融金属3从坩埚向中间包4的供给也可以是将坩埚倾斜而直接注入熔融金属3。或者，也可以使用喷嘴等从坩埚向中间包4供给熔融金属3。接着，从中间包4的供给端7将熔融金属3供给到冷却辊2的外周面上。冷却辊2如上所述以恒定的速度绕冷却辊2的中心轴线9旋转。若从中间包4供给来的熔融金属3和冷却辊2的外周面接触，则熔融金属3局部凝固并转移到冷却辊2。熔融金属3随着冷却辊2的旋转而移动。此时，熔融金属3的未与冷却辊2的外周面接触的那一侧的表面(自由表面)为液态或半凝固状态。
在供给工序中，也可以始终加热中间包4。在该情况下，能够维持高熔点的熔融金属3的熔融状态。因此，能够使用熔融金属移除器5将熔融金属3以熔融状态除去。加热温度只要在原料的液相线温度以上就没有特别的限定。在制造Si合金的情况下，加热温度例如为1200℃以上，更优选的加热温度为1500℃以上。在制造磁体用合金材料的情况下，加热温度例如为1000℃以上。
[骤冷工序]
在骤冷工序中，利用冷却辊2使外周面上的熔融金属3骤冷而形成金属薄带6。骤冷工序从在上述的供给工序中将熔融金属3供给到冷却辊2的外周面上时开始。在骤冷工序中，自凝固部起冷却熔融金属3。
在骤冷工序中，冷却辊2在比中间包4靠冷却辊2的旋转方向下游的位置且在到达熔融金属移除器5之前的位置具有冷却区域。在冷却区域中，供给到冷却辊2的外周面上的熔融金属3具有自由表面。因此，能够进行急速冷却。在熔融金属3不具有自由表面的情况、也就是在凝固部上还存在熔融金属3的情况下，无法使凝固部充分地散热。其原因在于，自存在于凝固部上的熔融金属3对凝固部持续施加热。在冷却区域中，熔融金属3通过被供给到冷却辊2的外周面上而具有自由表面。因此，能够使凝固部充分地散热，能够进行急速冷却。其结果，能够制造具有更加微细化的晶粒的金属薄带6。
[厚度调整工序]
在厚度调整工序中，在骤冷工序的中途，利用熔融金属移除器5将冷却辊2的外周面上的熔融金属3的厚度限制为冷却辊2的外周面和熔融金属移除器5之间的间隙A的宽度。熔融金属3在被供给到冷却辊2的外周面上之后自凝固部起慢慢凝固而不是整体立即凝固。熔融金属3的自由表面以液态或半凝固状与熔融金属移除器5接触。液态或半凝固状的熔融金属3的硬度较低。因此，若熔融金属3的厚度大于间隙A的宽度，则液态或半凝固状态的熔融金属3的自由表面被阻截或者除去。由此，熔融金属3变薄。若熔融金属3变薄，则熔融金属3的冷却速度变快。其结果，能够制造具有更加微细化的晶粒的金属薄带6。
通过配置散热面8，使得熔融金属3除了从凝固部散热之外，也从散热面8散热。在该情况下，熔融金属3的冷却速度提高。能够恰当地设定散热面8的面积和形状。例如通过如图8所示那样地将熔融金属移除器5的顶端部50设为字母L形，从而能够增大散热面8的面积。在该情况下，能够进一步提高熔融金属3的冷却速度。
在厚度调整工序中变薄的熔融金属3在冷却辊2上继续被冷却。此时的熔融金属3较薄。因此，冷却速度明显较快。其结果，金属薄带6的晶粒变微细。熔融金属3整体凝固时成为金属薄带6。金属薄带6自冷却辊2的外周面分离并被回收。通过以上的工序能够制造本实施方式的金属薄带6。
【实施例】
使用下述的实施例1～实施例3所记载的制造装置制造Si合金的金属薄带。原料含有镍(Ni)、钛(Ti)及硅(Si)。原料的组成按质量比为Ni：Ti：Si＝25：17：58。将混合好的1kg原料加热到1450℃，制造熔融金属。将熔融金属从中间包供给到冷却辊上。冷却辊是由铜包覆外周面并且利用水冷却其内部的冷却辊。冷却辊的直径为20cm，宽度为18cm。辊的周速为120m/分。将在实施例1～实施例3中得到的Si合金的金属薄带切断，使用扫描型电子显微镜(SEM)观察截面。
[实施例1]
在实施例1中，使用本实施方式的制造装置制造Si合金的金属薄带。也就是说，使用熔融金属移除器制造Si合金的金属薄带。熔融金属移除器是厚度为3mm的平板的氧化铝板。熔融金属移除器和冷却辊的外周面之间的间隙的宽度为80μm。
[实施例2]
在实施例2中，自本实施方式的制造装置拆下熔融金属移除器而制造Si合金的金属薄带。也就是说，不使用熔融金属移除器而制造Si合金的金属薄带。
[实施例3]
在实施例3中，使用在冷却辊上自中间包到熔融金属移除器之间不具有冷却区域的制造装置在其他与实施例1相同的条件下制造Si合金的金属薄带。也就是说，熔融金属以不具有自由表面的状态被供给到熔融金属移除器。
[评价结果]
[实施例1]
图9是利用本实施方式的制造方法(有熔融金属移除器)制造的金属薄带的截面的电子显微镜(SEM)照片。利用本实施方式的方法制造的金属薄带的平均膜厚为80μm。并且，利用本实施方式的方法制造的金属薄带的Si相的晶粒的大小(相当于图9的灰色部分的宽度)为2μm以下。
[实施例2]
图10是利用现有方法(没有熔融金属移除器)制造的金属薄带的截面的电子显微镜(SEM)照片。利用现有方法制造的金属薄带的平均膜厚为440μm。并且，利用现有方法制造的金属薄带的Si相的晶粒的大小(相当于图10的灰色部分的宽度)为20μm～30μm。
[实施例3]
在利用熔融金属移除器除去不具有自由表面的熔融金属而进行制造的实施例3中，金属薄带的Si相的晶粒的大小为10μm～15μm。
以上，说明了本发明的实施方式。但是，上述的实施方式只是用于实施本发明的例示。因而，本发明并不限定于上述的实施方式，能够在不脱离其主旨的范围内恰当地变更上述的实施方式而进行实施。
附图标记说明
1、10、制造装置；2、冷却辊；3、熔融金属；4、中间包；5、熔融金属移除器；6、金属薄带；7、供给端；8、散热面。

Claims (5)

1.一种金属薄带的制造装置，其采用单辊的薄带连铸法，其中，
该金属薄带的制造装置包括：
冷却辊，其具有外周面，用于在旋转的同时将所述外周面上的熔融金属冷却而使其凝固；
中间包，其能够收纳所述熔融金属，并用于将所述熔融金属供给到所述外周面上；以及
熔融金属移除器，其以在与所述外周面之间设有间隙的方式配置在比所述中间包靠所述冷却辊的旋转方向下游的位置，该熔融金属移除器用于除去所述外周面上的所述熔融金属的、与超出所述间隙的宽度的厚度相当的部分，将所述熔融金属的厚度限制为所述间隙的宽度。
2.根据权利要求1所述的金属薄带的制造装置，其中，
所述间隙的宽度小于比所述熔融金属移除器靠所述旋转方向上游侧的所述外周面上的所述熔融金属的厚度。
3.根据权利要求1或2所述的金属薄带的制造装置，其中，
所述中间包包含配置在所述外周面附近且用于将所述熔融金属引导到所述外周面上的供给端，
所述熔融金属移除器配置在所述供给端的上方。
4.根据权利要求1～3中任一项所述的金属薄带的制造装置，其中，
所述熔融金属移除器具有与所述外周面相对地配置且与通过所述间隙的所述熔融金属相接触的散热面。
5.一种金属薄带的制造方法，其是使用权利要求1～4中任一项所述的金属薄带的制造装置进行的，且由单辊的薄带连铸法实现，其中，
该金属薄带的制造方法包括以下的工序：
将所述中间包内的所述熔融金属供给到所述冷却辊的外周面上；
利用所述冷却辊使所述外周面上的所述熔融金属骤冷而形成金属薄带；以及
利用所述熔融金属移除器除去所述外周面上的所述熔融金属的、与超出所述间隙的宽度的厚度相当的部分，将所述外周面上的所述熔融金属的厚度限制为所述间隙的宽度。
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