JP2000263195A - 単ロール法鋳造用ノズルおよび急冷凝固薄帯の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 単ロール法によりアモルファス合金薄帯など
の急冷凝固薄帯を製造する設備において、高速回転する
冷却ロールの表面とノズルの開口面との間のギャップ
を、０．３mm以下の狭い範囲でも、また予熱後および鋳
造中の高温環境においても、薄帯幅方向均一に、所定の
値に正確に保持する。 【解決手段】 スリット状をなすノズル開口のスリット
軸上、開口から外れたノズル両端部に突起を設け、突起
の開口面からの高さは冷却ロールの円周面と開口面との
間の所定のギャップと等しく、突起の先端はスリット軸
との直交断面でみたとき凸に湾曲しているノズル。この
ノズルを冷却ロールの円周面に当接させつつ鋳造する急
冷凝固薄帯の製造方法。 【効果】 板厚精度の良好な高性能のアモルファスある
いは結晶質急冷凝固薄帯が安定して安価に製造できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、単ロール法により
アモルファス合金薄帯などの急冷凝固薄帯を製造する設
備において、高速回転する冷却ロールの円周面と該円周
面に溶融金属を供給するノズルの開口面との間のギャッ
プを所定の値に保持することのできるノズルおよび該ノ
ズルを使用した急冷凝固薄帯の製造方法に関するもので
ある。

【０００２】

【従来の技術】アモルファス合金薄帯などの急冷凝固薄
帯の製造法として、単ロール法が知られている。この方
法は図１の例のように、タンディッシュ１内の溶融金属
２を、ノズル３から、高速回転している冷却ロール５の
円周面に流出させて急冷凝固させ、凝固した薄帯６を巻
き取るものであり、非晶質や結晶質の合金あるいは純金
属の薄帯６が製造される。４はタンディッシュストッパ
ーである。

【０００３】ノズル３の開口はスリット状をなしてお
り、スリット長さが薄帯６の幅に対応する。また、スリ
ット長さおよびスリット幅と、ノズル３の開口面と冷却
ロール５の間のギャップと、冷却ロール５の回転速度と
によって、冷却ロール５上での溶融金属２の冷却速度お
よび薄帯６の厚さが支配される。

【０００４】したがって、単ロール法による急冷凝固薄
帯の製造に際し、ノズル３の開口面と冷却ロール５の間
のギャップを所定の適正値に設定することが極めて重要
である。ギャップが広すぎると薄帯６が厚くなるうえ、
冷却速度が不足して薄帯６の結晶化が進行し、狭すぎる
と薄帯６の厚さが不足して破断するおそれが生じる。ま
た、薄帯６の幅方向すなわちノズル３のスリット長さ方
向に均一なギャップを設定することも重要である。

【０００５】ギャップの測定方法としては、図１に示す
ように、投光器７から発しノズル３と冷却ロール５の間
のギャップを通って受光器８に達した光量に基づいて計
測する光学的方法が一般に使用されている。そして、特
公昭６０−３９４６０号公報には、光源から発しスリッ
トを通過させたレーザビームをギャップに照射し、受光
器での受光量を検知することによりギャップを計測し、
ノズル３と冷却ロール５の位置を調節してギャップを一
定に維持する方法が開示されている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】上記のような単ロール
法による急冷凝固薄帯の製造設備において、ノズル３は
ファインセラミックス製のものが使用され、鋳造に際し
ては、耐熱性の問題からノズル予熱が必須となる。この
ため、冷却ロール５の円周面とノズル３の開口面との間
のギャップを所定の値に正確に設定しても、予熱によ
り、さらに鋳造での加熱によりノズル３が変形し、鋳造
開始時あるいは鋳造時にギャップが設定値から外れてし
まう。したがって、設定値から外れたギャップを上記所
定の値に戻すため、熱間での自動制御が必要である。

【０００７】しかしギャップは非常に小さく、特に０．
３mm以下のギャップを高温環境において高精度で測定し
自動制御するのは、従来の光学的手段では困難であっ
た。その原因は十分には理解されていないが、光のゆら
ぎによる説が有力視されている。上記公報のように、ス
リットにより絞り込んだレーザビームを使用しても、こ
の問題を解消するのは困難であった。

【０００８】そこで本発明が解決しようとする課題は、
単ロール法によりアモルファス合金薄帯などの急冷凝固
薄帯を製造する設備において、高速回転する冷却ロール
の表面とノズルの開口面との間のギャップを、０．３mm
以下の狭い範囲でも、また予熱後および鋳造中の高温環
境においても、薄帯幅方向均一に、所定の値に正確に保
持できるノズルを提供すること、および該ノズルを使用
した高品質な急冷凝固薄帯の製造法を提供することであ
る。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
の本発明ノズルは、単ロール法による急冷凝固薄帯の製
造設備において、高速回転する冷却ロールの円周面に溶
融金属を供給するためのノズルであって、スリット状を
なすノズル開口のスリット軸上、該開口から外れたノズ
ル両端部に突起を設け、該突起の開口面からの高さは前
記冷却ロールの円周面と前記開口面との間の所定のギャ
ップと等しく、該突起の先端はスリット軸との直交断面
でみたとき凸に湾曲していることを特徴とする単ロール
法鋳造用ノズルである。また上記課題を解決するための
本発明法は、上記本発明ノズルを冷却ロールの円周面に
当接させつつ鋳造することを特徴とする急冷凝固薄帯の
製造方法である。

【００１０】

【発明の実施の形態】本発明ノズルは、図１に示す例の
ような、高速回転する冷却ロール５の円周面に溶融金属
２を供給するためのノズル３であって、図２に示す例の
ように、スリット状をなすノズル開口９のスリット軸１
０上の、開口９から外れたノズル両端部に突起１２を設
けている。突起１２の開口面１１からの高さｈは、ノズ
ル３を使用するときの、冷却ロール５の表面と開口面１
１との間の所定のギャップと等しく、また突起１２の先
端は、スリット軸との直交断面でみたとき凸に湾曲して
いる。

【００１１】本発明ノズルを使用して薄帯を鋳造すると
き、図３に示す例のように、突起１２を冷却ロール５に
当接させる。すると、図２に示した突起１２の高さｈ
が、冷却ロール５の円周面とノズル３の開口面１１との
間のギャップｄとなる。この状態で鋳造を行えば、ギャ
ップｄは制御する必要なく常に所定の値に保持される。
したがって、所定のギャップｄと等しい高さｈの突起１
２を有する本発明ノズルを使用することにより、ギャッ
プの測定や設定が不要となり、さらに制御の必要もな
い。

【００１２】突起１２の断面形状は、スリット軸との直
交断面でみたとき、図３の例では円の一部であるが、先
端が凸に湾曲していればよい。スリット軸１０との直交
断面でみたときの先端が平坦あるいは凹に湾曲している
と、予熱あるいは鋳造の際の加熱により、ノズル３が上
下方向に傾動した場合、ノズル開口９の位置におけるギ
ャップが変動するほか、冷却ロール５に片当りとなって
突起１２が損傷を受けるおそれがある。

【００１３】本発明ノズル３は突起１２の先端が凸に湾
曲しているので、ノズルが上下方向に傾動してもノズル
開口９の位置におけるギャップは変動せず、突起の先端
が損傷を受けるおそれもない。なお突起１２の先端は、
スリット軸１０との平行断面でみたときは、平坦であっ
てもよい。図２の例では、突起１２は円柱を中心軸と平
行に切った形状をしているので、スリット軸１０との平
行断面でみたとき先端が直線となる。しかし、例えば球
の一部のように、スリット軸１０との平行断面でみても
湾曲したものであってもよい。

【００１４】突起１２を設ける位置は、図２の例のよう
に、先端がノズル開口９のスリット軸１０上の、開口９
から外れたノズル両端部である。先端をスリット軸１０
上とするのは、ノズル３が上下方向に傾動した場合、ノ
ズル開口９の位置におけるギャップを変動させないため
である。ノズル両端部とするのは、薄帯の幅方向におけ
るギャップを均一にするためである。

【００１５】突起１２がノズル開口９に接近し過ぎてい
ると、溶融金属噴出時に突起１２の先端が損傷を受け、
あるいは先端に溶融金属が付着固化して、ギャップが変
動するおそれが生じるので、突起１２の先端がノズル開
口９の端から２mm以上離れているのが好ましい。またノ
ズル両端まで連続していてもよく、片側２個以上に分割
されていてもよい。しかし、ノズル３から冷却ロール５
への熱伝導を抑えるために、できるだけ小さいのが好ま
しい。なお本発明ノズルは、図１の例ように、ノズル３
を冷却ロール５に対して横方向にセットするほか、冷却
ロール５の直上あるいは任意の位置にセットして鋳造す
る場合にも適用できる。

【００１６】つぎに本発明法は、図３の例のように、本
発明ノズル３の突起１２を冷却ロール５に当接させつつ
鋳造を行う。このような方法により、前述のように、冷
却ロール５の表面とノズル３の開口面１１との間のギャ
ップを所定の値とするための測定や設定が不要となり、
さらに鋳造中の制御の必要もなく、所定のギャップを保
持することができる。

【００１７】したがって、本発明法により、幅方向に均
一な板厚精度のよい、高性能なアモルファスあるいは結
晶質の急冷凝固薄帯を、安定して安価に製造することが
できる。なお本発明法においても、図１の例のように、
ノズル３を冷却ロール５に対して横方向にセットするほ
か、冷却ロール５の直上あるいは任意の位置にセットし
て鋳造する場合にも適用できる。

【００１８】

【実施例】図１のようなタイプの単ロール法鋳造設備に
おいて、図２に示すような本発明ノズルを使用し、本発
明法により急冷凝固薄帯を製造した。溶融金属はＦｅ
_80.5Ｓｉ_6.5 Ｂ₁₂Ｃ₁ （原子％）、溶融金属の噴出温度
は１３２０℃である。冷却ロール５はＣｕ−０．５％Ｃ
ｒ合金製、直径１２００mm、幅３００mmであり、表面速
度２５ｍ／秒で回転させた。

【００１９】ノズル３はＳｉ₃ Ｎ₄ 製で、ノズル開口９
が０．７mm×１２０mmのスリット状である。ノズル開口
９のスリット軸１０上、ノズル開口９から両側にそれぞ
れ１０mm離れた位置に、長さ５mmの突起１２を設けた。
突起１２の先端の形状は、スリット軸１０の直交断面で
みたとき凸に湾曲し、曲率半径が５mmである。また開口
面１１から突起１２の先端までの高さｈは２５０μｍで
ある。この本発明ノズル３を冷却ロールに当接させて鋳
造した結果、鋳造中なんのトラブルもなく、幅１２０m
m、厚さ約２８μｍの良好なアモルファス合金薄帯が得
られた。

【００２０】

【発明の効果】本発明ノズルは、単ロール法によりアモ
ルファス合金薄帯などの急冷凝固薄帯を製造する設備に
おいて使用され、冷却ロールとノズルの間の所定のギャ
ップと等しい高さの突起を、スリット状をなすノズル開
口のスリット軸上の両側に設け、突起の先端形状をスリ
ット軸との直交断面でみて凸に湾曲させているので、こ
れを冷却ロールに当接させて鋳造するとき、薄帯の幅方
向に均一な板厚精度のよい急冷凝固薄帯が得られ、しか
もギャップの測定や設定が不要で、さらに制御の必要も
ない。そして本発明法により、板厚精度の良好な高性能
のアモルファスあるいは結晶質急冷凝固薄帯が安定して
安価に製造できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の対象とする単ロール法の例を示す断面
図である。

【図２】本発明ノズルの例を示す斜視図である。

【図３】本発明ノズルの使用例を示す断面図である。

【符号の説明】

１…タンディッシュ ２…溶融金属 ３…ノズル ４…タンディッシュストッパー ５…冷却ロール ６…薄帯 ７…投光器 ８…受光器 ９…ノズル開口 １０…スリット軸 １１…開口面 １２…突起

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 単ロール法による急冷凝固薄帯の製造設
   備において、高速回転する冷却ロールの円周面に溶融金
   属を供給するためのノズルであって、スリット状をなす
   ノズル開口のスリット軸上、該開口から外れたノズル両
   端部に突起を設け、該突起の開口面からの高さは前記冷
   却ロールの円周面と前記開口面との間の所定のギャップ
   と等しく、該突起の先端はスリット軸との直交断面でみ
   たとき凸に湾曲していることを特徴とする単ロール法鋳
   造用ノズル。
2. 【請求項２】 請求項１記載のノズルを冷却ロールの円
   周面に当接させつつ鋳造することを特徴とする急冷凝固
   薄帯の製造方法。