JP2002283009A - 急冷凝固薄帯の鋳造法 - Google Patents

急冷凝固薄帯の鋳造法

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JP2002283009A
JP2002283009A JP2001092413A JP2001092413A JP2002283009A JP 2002283009 A JP2002283009 A JP 2002283009A JP 2001092413 A JP2001092413 A JP 2001092413A JP 2001092413 A JP2001092413 A JP 2001092413A JP 2002283009 A JP2002283009 A JP 2002283009A
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Yuichi Sato
有一 佐藤
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 鋳造初期における薄帯の性状不良発生を簡易
な手段で効果的に抑制し、トラブルを解消して良好な薄
帯を歩留まり良く製造でき、広幅の薄帯や量産化にも適
用できる方法を提供する。 【解決手段】 冷却ロールの円周面に溶融合金を噴出さ
せるときの噴出圧を変化させ、鋳造開始時から鋳造が安
定する定常領域に至るまでの間に、噴出圧が定常領域よ
りも低い所定範囲内となる安定化領域を設ける。鋳造開
始直後から一定噴出圧の前記安定化領域を設け、その
後、噴出圧を徐々に増加させて、一定噴出圧の前記定常
領域に移行させるのが好ましい。 【効果】 噴出圧の制御はタンディッシュ内の湯面高さ
を調整する簡便な手段により可能であり、広幅の薄帯や
量産にも適用でき、製造歩留まり向上および生産性向上
が達成される。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、アモルファス合金
薄帯などの急冷凝固薄帯を単ロール法などにより鋳造す
る際、鋳造初期における薄帯の性状不良発生を抑制する
ことで、鋳造中の薄帯破断を防止するとともに全長にわ
たって良好な性状を有する薄帯を製造する方法に関する
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
帯は、単ロール法などにより、高速回転している冷却ロ
ールの円周面に溶融合金を噴出し急冷凝固させて製造さ
れる。このような急冷凝固法において、鋳造初期の薄帯
に性状不良が生じ、鋳造中の薄帯が破断して鋳造を継続
できなくなったり、鋳造を継続できても継続後の薄帯の
性状に悪影響を及ぼすなどのトラブル発生が知られてい
る。
【0003】この問題に対して特開平8−25005号
公報には、冷却ロールの回転数を減じてロール円周面の
周速を遅くし、あるいはロールとノズル開口面の間のギ
ャップを広げることによって、鋳造初期における冷却ロ
ールへの溶融合金供給量を増加する方法が開示されてい
る。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】上記特開平8−250
05号公報の技術は、鋳造中に冷却ロールの回転数やギ
ャップを調整するのに複雑な制御が必要となり、特に広
幅の薄帯や量産化への適用には製造歩留まりが低下する
などの問題を有している。また上記薄帯性状不良の問題
は、溶融合金の供給量を増加しても効果的な解決ははか
れず、かえって固化しきれない溶融合金の飛散量が増加
して、別の性状不良発生に至る問題も懸念される。この
問題は、薄帯の板厚を厚くしたり、板幅を広くした場合
に、さらには薄帯形成能の低い合金で特に顕著となる。
【0005】そこで本発明が解決しようとする課題は、
単ロール法などにより急冷凝固薄帯を鋳造する際、鋳造
初期における薄帯の性状不良発生を簡易な手段で効果的
に抑制し、トラブルを解消して良好な薄帯を歩留まり良
く製造でき、広幅の薄帯や量産化にも適用できる方法を
提供することである。
【0006】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
の本発明は、高速回転する冷却ロールの円周面に溶融合
金を噴出させ急冷凝固させる鋳造法において、該噴出圧
を変化させ、鋳造開始時から鋳造が安定する定常領域に
至るまでの間に、噴出圧が定常領域よりも低い所定範囲
内となる安定化領域を設けることにより、鋳造初期の薄
帯の性状不良発生を抑制することを特徴とする急冷凝固
薄帯の鋳造法である。そして本発明法において、鋳造開
始直後から一定噴出圧の前記安定化領域を設け、その
後、噴出圧を徐々に増加させて、一定噴出圧の前記定常
領域に移行させるのが好ましい。
【0007】
【発明の実施の形態】図1に単ロール法の例を示す。高
速回転している冷却ロール5の円周面にノズル3の開口
面を接近させ、ノズル3から溶融合金1を噴出させるこ
とにより薄帯6が連続的に鋳造される。溶融合金1はタ
ンディッシュ2内にあり、ストッパー4を上げることで
冷却ロール5の円周面に供給される。
【0008】冷却ロール5への溶融合金の供給量は、概
ね、ノズル3から噴出する溶融合金の噴出圧、ノズル3
の開口寸法、ノズル開口面と冷却ロール円周面とのギャ
ップ、冷却ロール5の回転周速で決定される。この鋳造
初期において、前述のように薄帯6に性状不良が発生
し、それに起因して薄帯が破断するといったトラブルが
生じる。
【0009】本発明者らは、鋳造初期に発生する薄帯の
性状不良は、鋳造初期における冷却ロールの濡れ性不良
に起因するとの基本的な考え方に基づいて本発明に至っ
た。すなわち、鋳造初期においては溶融合金が冷却ロー
ルに濡れ難いため十分な冷却効果が得られない部位が生
じ、該部位の固化しきれない溶融合金が飛散してノズル
下部に付着し、冷却ロールの円周面を傷つけ、この傷に
より薄帯に性状不良が発生する。また十分な冷却速度が
得られない部位では薄帯は脆くなり、割れやすくなって
薄帯が破断するとの考え方である。
【0010】そこで本発明法では、鋳造初期に溶融合金
が冷却ロールに確実に濡れて十分な冷却速度が得られる
安定化領域を設ける。安定化領域は、ノズル3から冷却
ロール5の円周面に噴出する溶融合金の噴出圧が定常領
域よりも低い所定範囲内となる領域である。定常状態は
鋳造が安定して薄帯の性状不良が発生しない領域であ
る。上記ギャップは鋳造開始後に変動することがあって
も人為的には変化させず、その他の因子、ノズル開口寸
法、ロール回転周速は一定とする。
【0011】本発明法における噴出圧の経時変化を図2
により説明する。Ta で鋳造開始し、Tb で定常領域に
入る。鋳造開始のTa から定常領域に入るTb に至るま
での間に安定化領域を設け、安定化領域の噴出圧Pa を
定常領域の噴出圧Pb よりも低い所定範囲内とする。こ
のような安定化領域において、溶融合金は冷却ロールに
よく濡れ、十分な冷却速度で鋳造され、性状不良の発生
が抑制される。
【0012】図2の例では、鋳造開始点Ta から直ちに
噴出圧Pa の安定化領域を設け、Tc からTb まで噴出
圧を徐々に増加させる移行領域を設けている。このほか
移行領域を設けず、安定化領域から直接定常領域に噴出
圧を上昇させることもできる。また安定化領域の噴出圧
Pa は、図示のように一定とするほか、所定範囲内で徐
々に増加させること、あるいは階段状に増加させること
もできる。
【0013】噴出圧の制御手段としては、タンディッシ
ュ2内の湯面高さHを調整するのが最も簡便である。そ
の他、タンディッシュ2内の湯面上の不活性ガス圧力を
調整するのも有効である。湯面高さHの調整は、タンデ
ィッシュ2への溶融合金2の注入量により行うことがで
きる。湯面高さHを高めるには、注入量を薄帯製造量す
なわちノズル3からの噴出量よりも多くし、湯面高さH
を一定にするには両者同量となるようにタンディッシュ
2へ注入する。タンディッシュ2には、例えば別に準備
した取鍋から傾注により、あるいはロングノズルを介し
て溶融合金を注入することができる。
【0014】安定化領域の時間および安定化領域の噴出
圧Pa は、合金成分や鋳造条件によって異なり、事前の
実験により溶融合金が冷却ロールによく濡れて十分な冷
却速度で鋳造できるに要する値として定めることができ
る。事前の実験は非常に高い再現性があることが分かっ
ており、鋳造条件が異なる操業となった場合でも、あら
かじめ1〜2度事前に鋳造実験を行えば十分に把握する
ことができる。
【0015】安定化領域の時間は数秒〜数分で、薄帯の
板厚が厚くなるほど、板幅が広くなるほど長く、さらに
は薄帯形成能が低い成分では長くする。製造しやすい形
状、形成能の良い成分の合金では、数秒でよく、製造し
にくい形状、合金でも数分かければ良好な性状の薄帯が
鋳造できる。この時間が長いと薄帯の板厚不良部位が長
くなり、製造歩留まりが低下するので、安定化領域は極
力短くするのが好ましい。また移行領域もできるだけ短
くするのが好ましい。安定化領域の噴出圧Pa および定
常領域の噴出圧Pb に対応する湯面高さについては、後
述の実施例に好ましい値を示す。
【0016】
【実施例】(1)通常よりも比較的厚い板厚の薄帯を得
るために次の条件で単ロール法による鋳造を行い、得ら
れた薄帯の性状を調査した。 合金成分:原子%にて、Fe80.5%、Si6.5
%、B12%、C1% 溶融合金温度:1320℃ 冷却ロール:材質Cu−2%Be、直径1200mm、幅
250mm 冷却ロール表面速度(周速):20m/s(通常よりも
遅い条件) 鋳造開始時のギャップ:200μm ノズル開口形状:0.7mm×100mmのスリット形状
【0017】鋳造に際しては、予め取鍋内に上記成分の
合金を装入して溶解し、図1に示すようなタンディッシ
ュ2に傾注によって溶融合金1を注入し、湯面高さHが
180mmになった時点で傾注を一旦止めた。その後、ス
トッパー4を上げて鋳造を開始すると同時に、タンディ
ッシュ2への溶融合金1の注入を再開し、湯面高さHが
180mmで一定になるように注入した。
【0018】鋳造開始から35秒経過した時点でタンデ
ィッシュ2への溶融合金注入量を徐々に増加し、5秒で
湯面高さHを240mmまで高めた。この時点でタンディ
ッシュ2への溶融合金注入量を絞り、湯面高さHが24
0mmを維持する注入量にして鋳造を継続した。取鍋中の
溶融合金がなくなり、湯面高さHが200mmになった時
点でストッパー4を下げて鋳造を終了した。鋳造開始後
のタンディッシュ2への溶融合金注入パターンは、事前
の実験結果で得られた薄帯性状に基づいて定めた。湯面
高さHは、タンディッシュ2の内面に取付けた目盛で観
察しつつ制御した。
【0019】鋳造された薄帯についてその性状を観察し
た。鋳造開始から30秒程経過した時点で薄帯性状が良
好となっており、40秒後からは板厚が32±2μmの
範囲にあり、薄帯の傷発生はなく良好な性状を維持して
いた。鋳造終了前から2〜3秒分だけは、板厚が29μ
m以下の、板厚の問題による不採用部位が生じた。これ
は上記のように湯面高さHが低くなり、ノズル3から冷
却ロール5への溶融合金供給量が低減したためである。
なお板厚は、長さ1mのサンプルを採取し、重量と薄帯
の幅を測定し、既知の密度7.26g/cm3 から求め
た。
【0020】(2)通常よりも比較的広い板幅の薄帯を
得るために次の条件で単ロール法による鋳造を行い、得
られた薄帯の性状を調査した。 合金成分:原子%にて、Fe80.5%、Si6.5
%、B12%、C1% 溶融合金温度:1320℃ 冷却ロール:材質Cu−2%Be、直径1200mm、幅
250mm 冷却ロール表面速度(周速):25m/s 鋳造開始時のギャップ:200μm ノズル開口形状:0.7mm×150mmのスリット形状
(通常よりも長い形状)
【0021】上記(1)と同様の方法で、鋳造開始時の
湯面高さは200mmとし、鋳造開始から10秒経過した
ところで溶融合金の注入量を増加し、5秒で湯面高さを
250mmまで高め、その後は湯面高さを250mmに維持
する注入量とした。鋳造終了時の湯面高さは190mmと
した。
【0022】鋳造された薄帯についてその性状を観察し
た。鋳造開始から8秒程経過した時点で薄帯性状が良好
となっており、15秒後からは板厚が23±2μmの範
囲にあり、薄帯の傷発生はなく良好な性状を維持してい
た。鋳造終了前から2〜3秒分だけは、板厚が21μm
下の、板厚の問題による不採用部位が生じた。これは上
記のように湯面高さHが低くなり、ノズル3から冷却ロ
ール5への溶融合金供給量が低減したためである。
【0023】(3)通常よりも薄帯形成能の低い薄帯を
製造するために次の条件で単ロール法による鋳造を行
い、得られた薄帯の性状を調査した。 合金成分:原子%にて、Fe81.5%、Si6.5
%、B11%、C1% 溶融合金温度:1335℃ 冷却ロール:材質Cu−2%Be、直径1200mm、幅
250mm 冷却ロール表面速度(周速):27m/s 鋳造開始時のギャップ:200μm ノズル開口形状:0.7mm×100mmのスリット形状
【0024】上記(1)と同様の方法で、鋳造開始時の
湯面高さは170mmとし、鋳造開始から1分30秒経過
したところで溶融合金の注入量を増加し、5秒で湯面高
さを250mmまで高め、その後は湯面高さを250mmに
維持する注入量とした。鋳造終了時の湯面高さは200
mmとした。
【0025】鋳造された薄帯についてその性状を観察し
た。鋳造開始から1分20秒程経過した時点で薄帯性状
が良好となっており、その後は、板厚が21±2μmの
範囲にあり、薄帯の傷発生はなく良好な性状を維持して
いた。鋳造終了前から2〜3秒分だけは、板厚が19μ
m以下の、板厚の問題による不採用部位が生じた。これ
は上記のように湯面高さHが低くなり、ノズル3から冷
却ロール5への溶融合金供給量が低減したためである。
【0026】以上の各実施例から、本発明により鋳造を
停止するなどのトラブルなく、性状良好な薄帯が得られ
ることがわかった。
【0027】
【発明の効果】単ロール法などにより急冷凝固薄帯を鋳
造するとき、鋳造初期に発生しやすい薄帯性状不良に基
づく薄帯破断等のトラブルが、本発明によりノズルから
噴出する溶融合金の噴出圧を制御することで解消され
る。噴出圧の制御はタンディッシュ内の湯面高さを調整
する簡便な手段により可能であり、広幅の薄帯や量産化
にも適用でき、製造歩留まり向上および生産性向上が達
成される。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明法を実施するための単ロール法の例を示
す断面図である。
【図2】本発明法における噴出圧の経時変化の例を示す
グラフである。
【符号の説明】
1:溶融合金 2:タンディッシュ 3:ノズル 4:ストッパー 5:冷却ロール 6:薄帯

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 高速回転する冷却ロールの円周面に溶融
    合金を噴出させ急冷凝固させる鋳造法において、該噴出
    圧を変化させ、鋳造開始時から鋳造が安定する定常領域
    に至るまでの間に、噴出圧が定常領域よりも低い所定範
    囲内となる安定化領域を設けることにより、鋳造初期の
    薄帯の性状不良発生を抑制することを特徴とする急冷凝
    固薄帯の鋳造法。
  2. 【請求項2】 鋳造開始直後から一定噴出圧の前記安定
    化領域を設け、その後、噴出圧を徐々に増加させて、一
    定噴出圧の前記定常領域に移行させることを特徴とする
    請求項1記載の急冷凝固薄帯の鋳造法。
JP2001092413A 2001-03-28 2001-03-28 急冷凝固薄帯の鋳造法 Pending JP2002283009A (ja)

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2021065901A (ja) * 2019-10-22 2021-04-30 大同特殊鋼株式会社 金属薄帯の製造方法および製造装置

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2021065901A (ja) * 2019-10-22 2021-04-30 大同特殊鋼株式会社 金属薄帯の製造方法および製造装置
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