JP2002321042A

JP2002321042A - 非晶質合金薄帯の製造方法、および非晶質合金薄帯製造装置

Info

Publication number: JP2002321042A
Application number: JP2001131837A
Authority: JP
Inventors: Michihiro Nagao; 道弘長尾; Taku Meguro; 卓目黒; Itsuki Sugitani; 巖杉谷; Shigenori Koura; 重徳小浦
Original assignee: Hitachi Metals Ltd
Current assignee: Proterial Ltd
Priority date: 2001-04-27
Filing date: 2001-04-27
Publication date: 2002-11-05

Abstract

(57)【要約】【課題】鋳造中に冷却ロール表面の研磨を行うことに
より薄帯の表面粗さの劣化を防ぐと共に、研磨により発
生する粉塵が鋳造中の薄帯にかみこむことを防止し、粉
塵による疵、孔がなく表面性状の優れた非晶質合金薄帯
を得る事を目的とする。【解決手段】合金溶湯を冷却ロール上で急冷、鋳造す
る非晶質合金薄帯の製造方法であって、鋳造期間中に前
記冷却ロールの研磨を行い、該冷却ロールの研磨は、研
磨部が研磨直後から冷却ロールが少なくとも一回転する
以内には、冷却ロール表面における鋳造部の円周上に干
渉しない位置で行う非晶質合金薄帯の製造方法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、単ロール法を適用
した非晶質合金薄帯の製造方法、及び製造装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】非晶質合金薄帯を製造する方法として
は、単ロール法や双ロール法が知られている。これらの
方法では、高速で回転する冷却ロール表面に高温の溶湯
を衝突させるため、冷却ロール表面に凹凸を生じ、この
凹凸が薄帯の冷却ロール接触面側に転写されることによ
り薄帯の面粗さが劣化する。また、鋳造中には冷却ロー
ル表面に異物が付着することがあり、このような付着物
も同様に薄帯の面粗さを劣化する。さらにロール法で薄
帯を製造する場合、薄帯の冷却ロール接触面側にはエア
ポケットと呼ばれる窪みが形成されるが、このエアポケ
ットの形成は冷却ロール表面に形成した凹凸により著し
く助長される。冷却ロール表面の面粗さは鋳造時間が長
くなるほど劣化するため、良好な表面性状を要する薄帯
の製造においては、特に長時間の鋳造を行う場合、何ら
かの方法で冷却ロール表面の面粗さを制御することが必
要となる。

【０００３】この問題の解決策の一つとして、金属ブラ
シやバフを用い、鋳造中に冷却ロールの表面を研磨する
方法がこれまでに多く検討されている。例えば特開昭６
１−２０９７５５号公報では、スチールブラシを用いて
冷却ロール表面の研磨を行い、その際冷却ロール回転方
向に対して一定角度以上で研磨を行うことが開示されて
いる。この方法は、冷却ロールの回転方向に対して冷却
ロール表面の研磨キズの方向に角度を持たせることによ
り、通常の研磨と比べエアポケットの形成を抑制できる
点で優れた方法である。

【０００４】また、特開平３−２２１２４５号公報で
は、冷却ロール表面の面粗さを製造中にオンラインで測
定することにより、最適な研磨条件で行う方法、特開平
７−１７８５１６号公報にはブラシ冷却ロールを冷却ロ
ールの軸方向に揺動させることにより過大な研磨キズの
低減を行う方法が提案されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上記に示すこれまでに
提案されている方法は、溶湯の衝突により形成する冷却
ロール表面上の凹凸や、付着物の除去を行う際に発生す
る研磨キズを最適化している点で優れた技術である。し
かしながら本発明者らの検討によれば、鋳造中に冷却ロ
ール表面の研磨を行う場合、研磨により発生する粉塵が
鋳造中の薄帯にかみこみ、粉塵の程度により異なるが疵
や孔を生じて健全な薄帯を製造することが困難となるこ
とがわかった。この対策として特開平７−１７８５１６
号公報では、ブラシ冷却ロールの周囲をカバーで覆い吸
引することが提案されているが発生した粉塵を完全に吸
引することは困難である。

【０００６】本発明は、鋳造中に冷却ロール表面の研磨
を行うことにより薄帯の表面粗さの劣化を防ぐと共に、
研磨により発生する粉塵が鋳造中の薄帯にかみこむこと
を防止し、粉塵による疵、孔がなく表面性状の優れた薄
帯を得る事を目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は鋳造中に冷却ロ
ール表面の研磨を行う際の冷却ロール表面での研磨位置
を規定し、薄帯の表面性状を改善するものである。すな
わち本発明は、合金溶湯を冷却ロール上で急冷、鋳造す
る非晶質合金薄帯の製造方法であって、鋳造期間中に前
記冷却ロールの研磨を行い、該冷却ロールの研磨は、研
磨部が研磨直後から冷却ロールが少なくとも一回転する
以内には、冷却ロール表面における鋳造部の円周上に干
渉しない位置で行う非晶質合金薄帯の製造方法である。

【０００８】上記本発明の製造方法を下記の本発明の装
置により行うことが出来る。すなわち、出湯ノズルと該
出湯ノズルの出湯幅より広い冷却面を有する冷却ロール
と、該冷却ロールを研磨する研磨装置と、前記冷却ロー
ルを鋳造期間中に幅方向に移動する移動装置とを有し、
冷却ロール表面における鋳造位置と冷却ロール表面にお
ける鋳造位置の円周上とが干渉しない非晶質合金薄帯製
造装置である。本発明の非晶質合金薄帯製造装置では研
磨装置と出湯ノズルとの位置は固定され、冷却ロールが
幅方向に移動することが好ましい。

【０００９】

【発明の実施の形態】上述のように本発明は、冷却ロー
ルの研磨を冷却ロール表面における鋳造部の円周上に干
渉しない位置で行うことにより、研磨により発生する粉
塵が鋳造中の薄帯にかみこむことを防止し、粉塵による
疵、孔がなく表面性状の優れた薄帯を得るものである。

【００１０】一般に単ロール法による非晶質合金薄帯の
製造では、冷却ロールは周速が２０〜３０ｍ／ｓの高速
で回転している為、冷却ロール表面のごく近傍では、冷
却ロールの回転に引きずられ高速で流れている気流があ
る。本発明者が行った粉塵の挙動と薄帯の表面性状につ
いての詳細な観察によれば、研磨で発生した粉塵の多く
は発生と同時に研磨装置の周囲に飛散するが、粉塵の一
部が研磨で発生すると同時にこの高速で流れている気流
に流されて出湯ノズル部に到達し、薄帯に疵、孔を発生
させる。本発明では下記の理由により、冷却ロールの研
磨を研磨部が研磨直後から冷却ロールが少なくとも一回
転する以内には、冷却ロール表面における鋳造部の円周
上に干渉しない位置で行うことにより、上記の疵、孔の
発生を低減できる。

【００１１】冷却ロール表面で気流に流される粉塵は、
研磨ブラシ等の研磨材が冷却ロールに接触している幅を
ほぼ保ちながら流れており、研磨材が接触している幅か
ら少しでも外れた位置でははほとんど粉塵が流れていな
い。また、気流に流される粉塵も、その後飛散して冷却
ロール表面から無くなる。

【００１２】このため本発明のように、研磨材が接触し
ている幅に対応する部分（以下研磨部と記す）が、ノズ
ルから出湯された溶湯が冷却ロール上で接触し冷却され
る部分（以下鋳造部と記す）と干渉しない位置関係で研
磨した場合、鋳造中に冷却ロールの研磨を行っても薄帯
には全くといっていい程疵、孔は発生しない。またこの
とき鋳造装置の周囲には粉塵が漂うが、このような粉塵
は薄帯に疵、孔を発生させる原因とはならない。よっ
て、本発明の方法、及び装置により冷却ロール表面の鋳
造部を含む円周上から外れた研磨部で研磨を行うことに
より粉塵が薄帯表面にかみこむことを防止でき、疵、孔
の発生を防止することができる。

【００１３】本発明において研磨部が冷却ロール表面に
おける鋳造部の円周上に干渉するまでの期間を、少なく
とも冷却ロールが一回転する以内としたのは、研磨直後
の一回転以内はそれ以降と比較して極度に多くの粉塵が
冷却ロール表面に流れるからである。特定の品質の薄帯
を鋳造するために必要となる“研磨部が鋳造部の円周上
に干渉するまでの期間”は冷却ロール周速や直径、後述
する研磨装置に用いる研磨手段の材質等により異なるの
で、必要に応じて設定できるが、冷却ロールの周速が２
５〜３５ｍ／ｓ程度、冷却ロール直径が０．４〜０．７
ｍ程度の装置において疵、孔の無い薄帯を安定して得る
には、５回転以上させることが好ましく、より好ましく
は１０回転以上である。

【００１４】図1に本発明の一例を示すと共に、以下に
本発明の装置による冷却ロール研磨過程の一例を示す。
ルツボ１の内部には溶融金属２が内部に保持される。溶
融金属２は出湯ノズル３を通過し、高速回転している冷
却ロール４上に噴出される。噴出された溶融金属は冷却
ロール上で急冷され、冷却ロールの回転に伴い連続的に
排出されて薄帯５となる。研磨材６および研磨材７は冷
却ロール４表面に当接して2箇所に配置されている。

【００１５】研磨材としては、研磨紙、細線を用いた金
属製ブラシ、砥石等を用いることができる。研磨紙は、
研磨キズ深さに対する研磨材を圧接する圧力の影響が小
さく均一なロール面粗さを得やすいが、研磨時の粉塵が
多いという特徴を有する。金属製ブラシは、圧接する圧
力が研磨キズの深に影響しやすくロール面粗さがばらつ
きやすいが、粉塵が少ないという特徴を有する。本発明
では粉塵の問題を解消することが出来ることから、研磨
材にはロール面粗さの制御が容易な研磨紙を用いること
が好ましい。また研磨紙を研磨材として用いる場合、図
３に示すフラップホイールによって研磨を行うことによ
り、より均一に研磨を行うことが可能となる。

【００１６】研磨材を具備する研磨装置自体は冷却ロー
ルの幅方向には移動させず、図１に示すように研磨材が
当接する研磨部を鋳造部の両サイドに配置することが望
ましい。図１の装置では冷却ロール４は該冷却ロールの
幅方向に移動させる移動装置が付いており幅方向に往復
運動可能である。

【００１７】図１および図２で位置Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄは冷
却ロールを幅方向に4分割した際のそれぞれの位置を示
している。なお本発明の説明のため便宜上４分割してい
るが、実際の鋳造において分割された位置のみを断続的
に用いることを意味するものでない。はじめに図1の状
態を出湯開始時の冷却ロール位置とする。出湯を開始す
ると、研磨を行わない場合では、時間の経過と共に位置
Ｃでは冷却ロール表面の劣化を生じる。ここで本発明で
はＲ方向へ冷却ロールを移動させながら鋳造を行う。位
置Ｂへ移動したときには劣化した位置Ｃの面は研磨材７
で研磨される。図２に示すようにＲ方向の限度一杯まで
冷却ロールが移動したあと、今度は冷却ロールをＬ方向
へ移動させる。移動と共に今度は研磨の終わった位置Ｃ
の面で鋳造を行う。劣化した位置Ｂの面は冷却ロールの
研磨材６で研磨され、劣化前の状態に戻る。以下、この
サイクルを繰り返す。

【００１８】上述の冷却ロールの研磨では、研磨及び冷
却ロールの幅方向の移動は、鋳造中に連続的に行うこと
も、間欠的に行うことも可能である。連続的に行う方法
としては、冷却ロールの移動を停止させることなく、常
に冷却ロール上の鋳造部、及び研磨部を移動させる。間
欠的に行う方法としては、位置Ｃで一定時間鋳造を行っ
た後、冷却ロールをＲ方向に移動させて停止し位置Ｂで
鋳造を行い、その間位置Ｃで研磨を行う。位置Ｂで一定
時間鋳造後、今度は冷却ロールをＬ方向に移動させて停
止し再び位置Ｃで鋳造を行う。以下、このサイクルを繰
り返す。この間、鋳造は連続的に続けられる。

【００１９】なお本発明の方法は、研磨材を一つとし、
研磨装置を移動させることにより鋳造部の両側での研磨
が可能となるが、機構が大掛かりとなるため研磨装置と
出湯ノズルとの位置は固定し、冷却ロールが幅方向に移
動することが好ましい。また、本発明により鋳造中に満
遍なく冷却ロールの研磨を行うためには、冷却ロール幅
は少なくとも出湯ノズル幅の２倍より大きくすることが
必要である。さらに一旦研磨材が冷却ロール幅の外側に
位置するまで冷却ロールを移動した後、再度冷却ロール
幅の内側に位置するまで冷却ロールを移動して研磨を行
うと、冷却ロールのエッジ部を損傷する等の問題を生じ
るため、冷却ロール幅は出湯ノズル幅の４倍より大きく
することが好ましい。

【００２０】

【実施例】図１に示す装置を用い、Fe₇₄Cu₁Nb₃Si_15.5B
_6.5(at%)なる組成の合金をＣｕ−Ｂｅ合金からなる冷却
ロール上に噴出、急冷凝固して非晶質合金薄帯を製造し
た。薄帯の寸法は板厚１８μｍ、幅２０ｍｍ。この合金
は結晶粒径が１００ｎｍ以下のナノ結晶組織を発現可能
な組成である。冷却ロールの冷却面の幅は１２０ｍｍ、
直径は０．６ｍ。鋳造中、冷却ロール外周の周速は３０
ｍ／ｓ、冷却ロールの幅方向移動速度は３ｍｍ／ｓで、
連続的に移動させた。

【００２１】研磨には図３、図４に示すフラップホイー
ル１２を用いた。フラップホイールは、研磨紙１０とフ
ランジ部１１からなり円盤状のフランジ部１１の外周に
短冊状の研磨紙１０を多数植え込んだ形状をしたもので
ある。フラップホイールを回転軸心を中心に回転させな
がら、研磨紙外周を被研削物に接触させることで研磨を
行う。フラップホイールの研磨紙の番手は＃１０００、
幅は２０ｍｍ、研磨中のフラップホイール外周部の周速
は２０ｍ／ｓとし、図４に示すように冷却ロールと同じ
方向に回転させた。鋳造部と研磨部との間隔は２ｍｍと
して、研磨部が鋳造部の円周上に干渉するまでの期間を
１０回転程度とした。

【００２２】本装置を使用し約３０分間鋳造を行い、鋳
造初期と鋳造末期の薄帯のロール面側の面粗さをＪＩＳ
Ｂ０６０１に基づき平均粗さＲａで評価した。測定
は夫々5箇所で行った。比較のため研磨を行わなかった
場合、及び冷却ロールの鋳造部の円周上で研磨を行った
場合についても同様に評価した。結果を表１に示す。

【００２３】

【表１】

【００２４】本発明例では鋳造末期では若干の薄帯面粗
さの劣化が見られるものの、研磨を行わない比較例１の
鋳造末期の薄帯面粗さと比較して著しい改善が見られ
る。鋳造部の円周上で研磨を行った比較例２では、薄帯
は非常に多くの孔を有したものとなり、健全な薄帯を得
ることは出来なかった。

【００２５】

【発明の効果】本発明によれば、長時間の鋳造に渡って
表面粗さの劣化の小さい非晶質合金薄帯を得ることが出
来る。またその薄帯は粉塵による疵、孔の形成の無い表
面性状の良好なものとなる。本発明は磁気特性のために
きわめて厳しい表面性状が要求される、磁性材料用非晶
質合金薄帯あるいは非晶質合金を前駆体として製造され
る磁性材料用ナノ結晶材の製造にとって極めて有効な方
法、装置となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の出湯ノズル、冷却ロール、鋳造部、研
磨部等の位置関係、冷却ロールの移動方向を示す概略図
である。

【図２】冷却ロールがＲ方向に移動したところを示す。

【図３】フラップホイールの外観を示す。

【図４】フラップホイールによる研磨方法を示す。

【符号の説明】

１．ルツボ、２．溶融金属、３．出湯ノズル、４．冷却
ロール、５．薄帯、６．研磨材、７．研磨材、８．鋳造
部、９．研磨部、１０．研磨紙、１１．フランジ部、１
２．フラップホイール

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者小浦重徳島根県安来市安来町2107番地２日立金属株式会社安来工場内Ｆターム(参考） 4E004 DB02 DB16 DB20 TA01

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】合金溶湯を冷却ロール上で急冷、鋳造す
る非晶質合金薄帯の製造方法であって、鋳造期間中に前
記冷却ロールの研磨を行い、該冷却ロールの研磨は、研
磨部が研磨直後から冷却ロールが少なくとも一回転する
以内には、冷却ロール表面における鋳造部の円周上に干
渉しない位置で行うこと特徴とする非晶質合金薄帯の製
造方法。
【請求項２】出湯ノズルと該出湯ノズルの出湯幅より
広い冷却面を有する冷却ロールと、該冷却ロールを研磨
する研磨装置と、前記冷却ロールを鋳造期間中に幅方向
に移動する移動装置とを有し、冷却ロール表面における
鋳造位置と冷却ロール表面における鋳造位置の円周上と
が干渉しないことを特徴とする非晶質合金薄帯製造装
置。
【請求項３】研磨装置と出湯ノズルとの位置は固定さ
れ、冷却ロールが幅方向に移動することを特徴とする請
求項２に記載の非晶質合金薄帯製造装置。