JP3083940B2 - 金属・合金薄帯の製造方法 - Google Patents

金属・合金薄帯の製造方法

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JP3083940B2 JP05251937A JP25193793A JP3083940B2 JP 3083940 B2 JP3083940 B2 JP 3083940B2 JP 05251937 A JP05251937 A JP 05251937A JP 25193793 A JP25193793 A JP 25193793A JP 3083940 B2 JP3083940 B2 JP 3083940B2
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【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は金属・合金(以下、単に
金属と称す)の溶湯を移動する冷却基板の表面で急冷凝
固させ連続的に金属薄帯を製造する方法に関するもので
ある。
【0002】
【従来の技術】溶融金属から連続的に薄帯を製造する方
法は、従来より種々の手段が開示されているが、いずれ
も溶解した金属を所定形状の開口を有するノズルから所
定の圧力で、ノズル開口に面した冷却基板の上に衝突凝
固させ連続薄帯とするものである。具体的な広幅の金属
薄帯を製造する手段として、例えば特開昭53−535
25号公報に記載されている方法があり、その概要は矩
形状の開口を持つスリットノズルを冷却基板(ロールま
たはベルト)を0.03〜1mmの間隔で対向させ、冷却
基板を100〜2000m/分の速度で移動させ、冷却
基板の表面にスリットノズルから溶融金属を送り出し、
熱的に接触させて急冷凝固させ金属薄帯を製造する方法
である。このような方法で製造される金属薄帯は各種の
優れた特性を示し、例えば鉄系合金の非晶質薄帯はその
優れた磁気的特性から、電力トランスの鉄心用材料とし
て有望視されている。
【0003】この方法で得られる金属薄帯は、板厚がせ
いぜい30μm程度と一般的に薄いため、工業用材料と
して用いるには問題があった。例えば、電力トランス鉄
心用材料として用いる場合、薄帯を巻いて鉄心を作製す
る際に巻き回数が多くなって工程が煩雑となる。その対
策として、本出願人は例えば特開昭60−108144
号公報において複数の平行な開口を備えた多重スリット
ノズルを用いて、移動する冷却基板上で急冷凝固させて
厚い金属薄帯を製造する方法を提案した。この方法によ
り、50μm以上の板厚からなる金属薄帯の製造が可能
になった。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記特
開昭60−108144号公報の方法により工業的に厚
い薄帯を安定して製造するには以下の点をさらに改善す
る必要があった。つまり、例えばこの方法により50μ
m以上の厚い薄帯を製造するには、ノズル開口数を3個
以上としなければならなくなり、ノズル開口の間隔は複
数とする必要があった。短時間鋳造で少量生産する場合
は極めて良好な薄帯が得られるが、ノズル開口の間隔部
は概して薄くなければならないことから、間隔部が複数
存在するノズルを用いて長時間鋳造すると、このノズル
開口の間隔部が損傷したり、曲がったりして鋳造中薄帯
が切れて鋳造を中断する場合が時々発生したり、あるい
は、鋳造を完了できても薄帯の板厚が板幅方向で不均一
になることが時々起った。本発明の目的は、このような
鋳造時に発生するトラブルを抑制し、安定して厚い金属
薄帯を工業的規模で長時間にわたり製造する方法を提供
することである。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、ノズル開
口数を変えた各種のノズルを用いて鋳造実験をした結
果、ノズル開口の間隔部を1個までに抑えれば、つま
り、ノズル開口数を2個としたノズルであれば長時間鋳
造しても上記のようなトラブルが発生せず、良好な金属
薄帯が得られることがわかった。さらに、この開口数が
2個のノズル(以下ダブルスリットノズルと称す)にお
いて、それぞれの開口の冷却基板移動方向長さを0.8
mm超とすれば50μm以上の厚い薄帯の製造が可能であ
ることを見い出し、厚い薄帯を工業的規模で安定して製
造する方法を発明するに至った。
【0006】上記目的を達成するために、本発明は以下
の構成を要旨とする。 (1)複数の平行な開口を備えた多重スリットノズルを
用いて、移動する冷却基板上で鋳造して金属・合金薄帯
を得る方法において、開口数が2個で、かつ、それぞれ
の開口の冷却基板移動方向長さを0.8mm超2.0mm以
下としたノズルを用いて鋳造することを特徴とする金属
・合金薄帯の製造方法、および (2)製造された金属・合金薄帯が板厚50μm以上、
幅20mm以上であることを特徴とする上記(1)記載の
金属・合金薄帯の製造方法である。
【0007】
【作用】図3は本発明の方法に用いるノズルを示す模式
図である。すなわち、ノズル1は2個の開口2,2′か
らなり、2個の開口はそれぞれ平行で、長手方向長さが
同じであり、さらに、冷却基板の移動方向に対してほぼ
直角に配置される。ここで、それぞれの開口の冷却基板
移動方向長さ(図3中Wで示す)は0.8mm超2.0mm
以下とする。
【0008】以下、本発明において用いるダブルスリッ
トノズルの開口の冷却基板移動方向長さを規定した理由
について述べる。図1に、ノズルの開口数を2個(本発
明法の場合)と1個とした場合の個々の開口の冷却基板
移動方向長さ(以下、開口幅と称す)と薄帯の板厚およ
び板厚変動との関係について示す。ダブルスリットノズ
ルの場合、開口幅の増加に伴い薄帯の板厚は増加し、開
口幅が0.8mmを超えると薄帯の板厚は安定して50μ
m以上となる。
【0009】さらに、薄帯の板厚変動は開口幅が0.8
mmを超えると安定して10%以下となることから、ダブ
ルスリットノズルの開口幅を0.8mm超とした。なぜな
ら、薄帯を巻いたり、積層したりして使用する場合、用
いる薄帯の板厚変動はその占積率等の点から10%以下
であることが望ましい。
【0010】一方、ダブルスリットノズルの開口幅の上
限を2mmとしたのは図1に示すように、開口幅を2mm以
上としても薄帯の板厚は安定して50μm以上となる
が、薄帯の板厚変動が10%を超えてしまう。よって、
本発明の方法で用いるダブルスリットノズルの開口幅の
上限は2mmとした。
【0011】なお、図1中には、前記特開昭53−53
525号公報の方法、すなわち開口数を1個とした場合
の開口幅と薄帯の板厚および板厚変動との関係について
も示しているが、開口数を1個とするこの方法では、開
口幅を増加しても板厚が安定して50μm以上とはなら
ず、また、板厚変動も10%を超える値となっている。
なお、2個の開口の間隔(図3中dで示す)は、それぞ
れの開口の開口幅、ノズル開口と冷却基板との距離、溶
融金属の噴出圧、冷却基板の移動方向等によって決定さ
れるが、通常は0.2〜4mmの範囲とする。
【0012】ノズルの開口数を2個とすることにより薄
帯の板厚変動が向上することについては、実験結果とし
て図1からわかるが、この開口数を2個としたことによ
る薄帯の板厚変動への効果については以下のように考え
られる。図4は本発明の実例を示す模式図で、3はロー
ルあるいはベルト状の冷却基板で、矢印方向に移動する
ようにしてある。4はルツボで底部にダブルスリットノ
ズル1を有し、内部に溶融金属5を保持している。な
お、ルツボ4とノズル1とは別々に設けてもよい。6,
6′は開口2,2′から流出する溶融金属5により形成
される湯溜部(以下パドルと称す)、7は製造された薄
帯である。
【0013】ダブルスリットノズルを用いて鋳造する
と、図4に示すように2つのパドルが形成されるが、2
つ目のパドル(例えば図4における6′)が薄帯の板厚
変動を向上させるのに寄与していると考えられる。すな
わち、図2にこれらのパドルを冷却基板移動方向におけ
る後方から見た場合の図を模式的に示すが、図2中の8
および8′は図4中のそれぞれ6および6′において形
成した薄帯である。例えば、1つ目のパドル6で形成さ
れた薄帯8の表面に点線で示すような凹凸が発生しても
(板厚が変動しても)、次の2つ目の開口から溶融金属
がこの凹凸を緩和するように供給され、パドル6′が形
成されるので、結果的に得られる薄帯7は板厚変動が良
好となる。
【0014】本発明により板厚の大きな金属薄帯を製造
するには、公知の方法と同様に、ルツボ4に挿入した金
属材料を溶解し、ノズル1の開口2,2′から図4矢印
方向に移動している冷却基板3上に溶融金属5を流出さ
せるのであるが、第1の開口2から冷却基板3上に流出
して形成されたパドル6から引き出され、第2の開口
2′から流出した溶融金属5によるパドル6′を形成さ
せ、薄帯を押し付け該薄帯と冷却基板3との熱的接触を
高めるとともに、該パドル6′から作られる薄帯を重合
させて最終的に厚い薄帯7を得る。
【0015】この際、ノズルの開口が2個であることか
ら薄帯の板厚を大きくする効果は開口を3個以上とした
場合に比べ薄れるが、それぞれの開口の冷却基板移動方
向長さを0.8mm超とすれば、パドル6,6′の冷却基
板移動方向長さが長くなり、薄帯の板厚は50μmを超
える大きさとなる。ここで、ダブルスリットノズルのそ
れぞれの開口の冷却基板移動方向長さは、0.8mm超
2.0mm以下の範囲で両者が同じ値をとってもよいし、
また異なる値をとってもよい。一方、薄帯の板幅は2個
の開口の長手方向長さ(図3中Lで示す)により決定さ
れるので、薄帯の目的の板幅に対応してこの長さを適宜
選択すればよい。また、本発明の方法におけるその他の
製造因子の適切な条件については、実施例において詳し
く述べる。
【0016】
【実施例】
〔実施例1〕開口の冷却基板移動方向長さWがいずれも
0.9mmで、長手方向長さが100mm、2個の開口の間
隔を1mmとしたダブルスリットノズルを用いて、銅製の
ロールを使用する単ロール装置により薄帯を製造した。
用いた試料の成分はFe80.512Si6.5 1 (原子
%)とし、1回の鋳造量を10kgとした。その他の製造
条件は、ロール表面速度が20m/秒、噴出圧0.15
kg/cm2 、ロール表面とノズルとの間隔0.2mmであっ
た。鋳造中、何らトラブルは発生せず、良好な薄帯が得
られた。得られた薄帯は板厚がほぼ100mmで、板厚が
およそ55μmであった。X線回折により得られた薄帯
は非晶質合金であった。また、磁気特性について調査し
たところ、鉄損(W1.3/50)で0.10〜0.12w/k
g、磁束密度(B1)で1.52〜1.53Tと、開口を
3個としたノズルを用いる従来の方法で得た同程度の板
厚からなる薄帯と同等の磁気特性を示した。
【0017】〔実施例2〕開口の冷却基板移動方向長さ
Wがいずれも1.3mmで、長手方向長さが100mm、2
個の開口の間隔を1mmとしたダブルスリットノズルを用
いて、銅製のロールを使用する単ロール装置により薄帯
を製造した。その他の製造条件は実施例1と同様であっ
た。得られた薄帯は板幅がほぼ100mmで、板厚がおよ
そ60μmであった。X線回折により得られた薄帯は非
晶質合金であった。また、磁気特性について調査したと
ころ、鉄損(W1.3/50)で0.11〜0.12w/kg、磁
束密度(B1)で1.51〜1.52Tと、開口を3個
としたノズルを用いる従来の方法で得た同程度の板厚か
らなる薄帯と同等の磁気特性を示した。
【0018】〔実施例3〕開口の冷却基板移動方向長さ
Wを前方の開口(図3でいえば2′)で1.0mm、一方
の開口で1.5mmとし、それぞれの開口の長手方向長さ
を100mm、2個の開口の間隔を1mmとしたダブルスリ
ットノズルを用いて、銅製のロールを使用する単ロール
装置により薄帯を製造した。その他の製造条件は実施例
1と同様であった。得られた薄帯は板幅がほぼ100mm
で、板厚がおよそ60μmであった。X線回折により得
られた薄帯は非晶質合金であった。また、磁気特性につ
いて調査したところ、鉄損(W1.3/50)で0.11〜
0.13w/kg、磁束密度(B1)で1.51〜1.52
Tと、開口を3個としたノズルを用いる従来の方法で得
た同程度の板厚からなる薄帯と同等の磁気特性を示し
た。なお、実施例1〜3において用いたダブルスリット
ノズルをそれぞれ鋳造後に観察したところ、ノズルの損
傷は起こっておらず、さらに長時間の鋳造も可能である
ことがわかった。
【0019】
【発明の効果】本発明により、板厚の大きな金属薄帯を
工業的規模で長時間、安定して製造することが可能とな
った。本発明の方法により得られる薄帯の特性は、これ
までの板厚の大きな薄帯と同等であり、本発明は急冷凝
固金属薄帯の工業材料としての利用に大きな効果をもた
らした。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の方法による薄帯の板厚変動とノズル開
口の冷却基板移動方向長さとの関係を示す図表。
【図2】本発明の方法による薄帯の板厚変動の改善の機
構を示す模式図。
【図3】本発明の方法に用いるノズルの1例を示す模式
図。
【図4】本発明の方法の実例を示す模式図。
【符号の説明】
1 ノズル 2 ノズル開口(後方) 2′ ノズル開口(前方) 3 冷却基板 4 ルツボ 5 溶融試料 6 パドル(後方) 6′ パドル(前方) 7 薄帯 8 パドル6で形成された薄帯 8′ パドル6′で形成された薄帯
フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭60−108144(JP,A) 特開 昭61−63346(JP,A) 特開 昭63−97342(JP,A) 特開 昭55−18582(JP,A) 特開 昭60−255243(JP,A) 特開 平5−329587(JP,A) 特開 昭61−33740(JP,A) 特開 昭60−177936(JP,A) 特開 昭60−257950(JP,A) 特開 昭61−212449(JP,A) 特開 昭61−212450(JP,A) 特開 昭53−53525(JP,A) 特開 昭60−108144(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) B22D 11/06 380 B22D 11/06 360

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 複数の平行な開口を備えた多重スリット
    ノズルを用いて、移動する冷却基板上で鋳造して金属・
    合金薄帯を得る方法において、開口数が2個で、かつ、
    それぞれの開口の冷却基板移動方向長さを0.8mm超
    2.0mm以下としたノズルを用いて鋳造することを特徴
    とする金属・合金薄帯の製造方法。
  2. 【請求項2】 製造された金属・合金薄帯が板厚50μ
    m以上、幅20mm以上であることを特徴とする請求項1
    記載の金属・合金薄帯の製造方法。
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