JP3397601B2

JP3397601B2 - 非晶質金属薄帯の製造方法及び装置

Info

Publication number: JP3397601B2
Application number: JP29602296A
Authority: JP
Inventors: 正雄行本; 謙典松木; 信勇志賀; 国俊桑原; 整司田口; 等小河; 公直緑川
Original assignee: JFE Steel Corp
Current assignee: JFE Steel Corp
Priority date: 1995-12-08
Filing date: 1996-11-08
Publication date: 2003-04-21
Anticipated expiration: 2016-11-08
Also published as: JPH09216036A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、非晶質金属薄帯
（合金も含む）の製造方法及び装置に関し、特に単ロー
ル法等で鋳造される該非晶質金属薄帯の品質向上技術に
係わる。

【０００２】

【従来の技術】近年、単ロール法や双ロール法等の液体
急冷法を用いて溶融金属を急冷し、非晶質金属薄帯（通
称、リボン）が製造されるようになった。このような溶
融金属から直接薄帯を製造する技術では、いかに板厚や
表面性状を均一にするかが重要になる。特に、トランス
材料として用いられる非晶質合金薄帯は、積層して用い
られるので、その一枚一枚の表面性状の優劣がトランス
全体の特性を左右する（薄帯品質の劣化は、一定容積の
トランス内で占める金属重量、つまり占積率が減り、品
質良好なものと同一性能を発揮させるには、トランスの
大型化が必要になる）。

【０００３】ところで、非晶質金属薄帯（以下、単に薄
帯という）の表面性状の劣化原因は、高速回転している
冷却ロール（以下、ロールという）の表面に吸着する所
謂空気層が、ロール上の溶融金属の湯溜り（以下、パド
ルという）と該ロール表面との間（境界）に入り、その
空気層がそのままロール上で凝固しつつある薄帯の内部
に閉じ込められてしまうためである。空気層がこの境界
に入り込むメカニズムは、パドルが何らかの外力によっ
て加振され、ロール表面とパドルとが形成する濡れ角を
変化させ、空気の入込み易い空気巻込部（エア・ポケッ
ト）が周期的にできることである。その結果、製造され
た薄帯には、この周期に一致した魚鱗状模様（フィッシ
ュ・スケール）が形成され、薄帯の表面性状を悪化する
のである。

【０００４】かかる薄帯の表面性状を悪化させるパドル
振動については、従来より研究が多々行われており、２
種類の振動形態があると報告されている。その１つは、
空気が前記パドルに衝突することによってパドルの表面
膜が振動するという運動学的原因（キャピラリー・ウェ
ーブ）によるものであり、他の１つは、空気がパドルに
ぶつかり、溶融金属の表面を不均一に酸化させ、表面張
力が不均一になった結果として振動するという化学反応
的原因（マランゴニー・エフェクト）によるものであ
る。

【０００５】一方、これらの原因による薄帯表面性状の
劣化防止方法も従来より研究され、パドルに衝突する空
気を希薄にするか、低密度の不活性ガス、もしくは還元
性ガスと置換する等の方法が、多数開示されている。例
えば、特開昭５１−１０９２２１号公報は、改良合金フ
ィラメントを減圧室内で製造する方法を開示している。
しかしながら、この製造方法は、実験室的もしくは少量
の薄帯を製造する場合には有効であったが、大量生産に
対しては設備費及びランニング・コストが高いという問
題があった。また、特開昭５９−２０９４５７号公報
は、上記特開昭５１−１０９２２１号公報に記載された
方法の設備的問題を改良し、低密度かつ高温の不活性ガ
スを用いることを提案した。しかしながら、この方法に
有効な低密度のヘリウム、クリプトン、キセノン等の不
活性ガスは非常に高価で、やはりランニング・コストの
点で問題があった。さらに、特開昭６０−３７２４９号
公報は、発熱性の還元性雰囲気下で薄帯を製造するに際
して、安価な一酸化炭素を燃焼させて低密度の還元性ガ
スとし、上記ランニング・コストの高価であるという問
題を解消した。しかしながら、一酸化炭素は、爆発の危
険性と人体に中毒症を起こすガスであるため、安全上の
問題が別途生じた。これらの問題点を全て解決する方法
としては、ドイツ公開特許、ＤＤ２６６０４６Ａ１
公報記載の薄帯製造装置があり、ＣＯ₂ ガスをパドルの
近傍に吹き付け、薄帯の表面性状を大幅に改善する方法
が提案された。しかしながら、その方法も、１００ｍｍ
以上の広幅の薄帯になると、安定して良好な表面粗さ
（ＪＩＳに規定された中心線平均粗さ測定法により測
定、数値が小さいほど好ましい）が得られないという別
の問題があった。さらに加えて、その方法は、実験室規
模の数十〜数百ｇ程度の薄帯を製造するには良いが、数
百ｋｇ〜数十ｔｏｎレベルの工業規模で製造した例の報
告はない。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、かかる事情
を鑑み、簡単な設備、低ランニング・コスト、良好な作
業環境及び安全作業で表面性状に優れた広幅の非晶質金
属薄帯を製造する方法及び装置を提供することを目的と
している。

【０００７】

【課題を解決するための手段】発明者は、上記目的を達
成するため、上記ＣＯ₂ ガスの利用技術を改善すること
に着眼すると共に、ロール表面とパドルとの境界の清浄
化を図れば良いと考え、鋭意研究を行った。本発明は、
その研究成果を具現化したものであり、すなわち、高速
回転する冷却ロール上にスリット状開口を有するノズル
から溶融金属を射出して該冷却ロール上に湯溜りを形成
し、該湯溜りを広げて急冷凝固させ非晶質金属薄帯を製
造するに際して、上記湯溜り位置より該冷却ロールの回
転方向の上流側であって、ロール表面周長で２０ｍｍ以
上２００ｍｍ以下の距離だけ離れた位置の該冷却ロール
の表面を、超音波振動を付加したＣＯ₂ ガスの吹きつけ
で洗浄することを特徴とする非晶質金属薄帯の製造方法
である。

【０００８】また、本発明は、上記ＣＯ₂ ガスを、冷却
ロール表面の一定領域に均一に吹付けたり、あるいは、
下記（１）式を満たす流量（Ｑ）とすることを特徴とす
る非晶質金属薄帯の製造方法である。Ｎ・Ｗ／１４０≦Ｑ≦Ｎ・Ｗ／５０ …（１）ただし、Ｑ：ＣＯ₂ ガス流量（ｍ³ ／ｍｉｎ）Ｗ：薄帯の幅（ｍｍ）Ｎ：スリットの数この場合、冷却ロール表面の一定領域とは、薄帯が通過
する１〜１．４倍の幅に相当するロール表面部分であ
る。

【０００９】さらに、本発明は、上記ＣＯ₂ ガスの吹き
つけ前に、予め、該冷却ロール表面を、超音波振動を付
加した乾燥空気の吹きつけで洗浄し、汚染した該乾燥空
気を吸引除去することを特徴とする非晶質金属薄帯の製
造方法でもある。加えて、本発明は、高速回転する冷却
ロールと、溶融金属を該冷却ロール上に射出するスリッ
ト状開口を有するノズルとを備えた非晶質金属薄帯の製
造装置において、超音波発振器を内臓し、ＣＯ₂ ガスを
該冷却ロール表面に吹付けるプレッシャ・ヘッダを、上
記湯溜り位置より該冷却ロールの回転方向の上流側に、
ロール表面周長で２０ｍｍ以上２００ｍｍ以下の距離だ
け離して設けたことを特徴とする非晶質金属薄帯の製造
装置である。

【００１０】さらに加えて、本発明は、上記プレッシャ
・ヘッダのスリット状開口の長さを、製造する薄帯幅の
１〜１．４倍にすると共に、該開口厚みを０．２〜０．
７ｍｍとしたり、また、上記プレッシャ・ヘッダを、冷
却ロールの回転方向に沿い複数個設け、隣り合う２つの
ヘッダ間に、使用済みガスを吸引排出する吸引ボックス
を、これらヘッダと一体に備えたことを特徴とする非晶
質金属薄帯の製造装置（以下、一体型ヘッダ）である。

【００１１】そして、本発明は、上記プレッシャ・ヘッ
ダ内のＣＯ₂ ガスの圧力を１０〜３０ｋＰａに設定した
り、あるいは上記プレッシャ・ヘッダ位置よりロール回
転方向の上流側に、超音波発振器を内臓し、冷却ロール
表面に乾燥空気を吹きつけるエア・ヘッダと、汚染した
該乾燥空気を吸引除去する吸引ボックスとを追設したこ
とを特徴とする非晶質金属薄帯の製造装置（以下、分離
型ヘッダ）でもある。

【００１２】かかる本発明によれば、簡単な装置で薄帯
の表面が清浄されるので、低ランニング・コスト及び良
好な作業環境及び安全作業で、表面性状に優れた広幅
な、特に、２００ｍｍ幅以上の非晶質金属薄帯を製造す
ることができるようになる。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、本発明に至る経緯を述べる
と共に、本発明の内容を説明する。発明者は、前記ドイ
ツ公開特許公報に記載された「パドル近傍をＣＯ₂ ガス
雰囲気とする」ことの意味を考え、次のように結論し
た。すなわち、ＣＯ₂ が溶融金属等の外熱によって加熱
されて次式のガス分解反応を起こし、この分解で生成し
た活性の大きな酸素でパドル表面に、下記式で示す酸化
膜を均一に形成する。

【００１４】ＣＯ₂ →ＣＯ＋Ｏ（Ｏ）＋（Ｆｅ，Ｓｉ，Ｂ）→（Ｆｅ₂ ＳｉＯ₄ ，Ｓｉ
Ｏ₂ ，Ｂ₂ Ｏ₃ ）この均一な酸化膜の形成で該溶融金属の界面での温度が
低下し、粘性が大きくなる。その結果、パドルの上流側
で、パドルとロールとの接触角が９０度に近づき、ガス
を跳ね返してしまうので、パドルへのガスの巻込みが少
なくなると考えられる。従って、薄帯の表面に通常生じ
ていたガス・ポケットが減少し、薄帯の表面粗度が改善
される。

【００１５】なお、発明者がさらに研究したところによ
ると、パドル内へ巻込まれたガスは、膨張してガス・ポ
ケットになることもわかった。ＣＯ₂ ガスの雰囲気を用
いると、パドル突入までに、該ＣＯ₂ ガスが１２００℃
以上の高温になり、パドル内での熱膨張が少なくなり、
ガス・ポケットの形成が防止できる。しかしながら、ロ
ールの高速回転で生じた連れ回り空気や微粒子が該ロー
ル表面に付着、あるいは付着して形成された空気層や微
粒子塵は、強固なので、パドル近傍をＣＯ₂ ガス雰囲気
にする程度では簡単に除去できない。そして、これら空
気層や微粒子塵がそのままパドルに進入すると、前記Ｃ
Ｏ₂ ガスの吹付け効果が軽減する。

【００１６】そこで、発明者は、まず、この空気層を、
ＣＯ₂ ガスの吹付けだけでなく、それに超音波を負荷
し、該超音波のもつ衝撃エネルギーにより破壊すると共
に、ロール表面の微粒子塵をも剥離する方法を考え、さ
らに、この吹き付けで、ＣＯ₂ガスはロール表面に吸着
すると考えたのである。この考えは、図１に示す装置を
開発することで具体化された。

【００１７】それは、超音波発生器７を内臓し、ＣＯ₂
ガス６を該冷却ロール２の表面上に噴射するプレッシャ
・ヘッダ５からなる簡単なものである。しかし、本発明
では、その装置をロール２の適切な位置（記号９で示す
距離だけ、パドル３よりロール２の回転方向８の上流側
にある）に配置することで大きな効果を上げることがで
きた。また、プレッシャ・ヘッダ５から供給したＣＯ₂
ガス６は、ロール２の表面上に吸着する作用も発揮し
た。

【００１８】本発明で、上記プレッシャ・ヘッド５の位
置９を２０ｍｍ〜２００ｍｍとした理由は、２０ｍｍよ
りパドル３へ近づけると、該ヘッダ５より出るＣＯ₂ ガ
ス６の吹付力でパドル３の形状が乱れ、かえって薄帯１
の性状が悪化するためであり、一方２００ｍｍ以上に遠
ざけると、超音波によって破壊したロール２上の空気層
が再度付着するとともに、パドル３周辺でのＣＯ₂ ガス
６の濃度が１０％以下（残りは、空気である）となり、
薄帯１の性状改善効果が現れないためである。

【００１９】なお、通常、超音波発振器には、周波数２
０〜５０ｋＨｚで１００〜２００ｄｂ（８００〜１５０
０ワット／ｍ² ）の能力を有するものが用いられるが、
３０〜４０ｋＨｚで９００〜１１００ワット／ｍ² がさ
らに好ましい。強すぎると乱流になり、弱すぎると空気
層を破壊できないからである。次に、発明者は、１００
ｍｍ以上の広幅薄帯４の製造では、上記ＣＯ₂ ガス６の
ロール表面への吹き付けが不均一になり、その吹き付け
効果が低減することを知った。そこで、その対策とし
て、ＣＯ₂ ガス６が薄帯４の両端に相当する位置まで届
くような吹き付け技術を考えた。具体的には、図２の
平面図で示すように、前記プレッシャ・ヘッダ５からの
ＣＯ₂ ガス６の出口に設けるスリット状開口１０の長さ
Ｌを、鋳造する薄帯４の幅Ｗの１〜１．４倍とし、且つ
該開口厚みｄを０．２〜０．７ｍｍとした。また、その
際、プレッシャ・ヘッダ５内のＣＯ ₂ ガス６の圧力を１
０〜３０ｋＰａとすると、さらに大きな吹き付け効果を
挙げることができた。本発明で、上記ヘッダ５のスリ
ット状開口１０の長さＬを、薄帯４の幅Ｗの１〜１．４
倍が好ましいとした理由は、以下の通りである。つま
り、スリット状開口１０の長さＬを鋳造する薄帯の幅Ｗ
未満とすると、ＣＯ₂ ガス６のロール２への吹付けが薄
帯４の端部に相当する位置で不足し、吹き付け効果が軽
減するためである。また、ＣＯ₂ ガスに付加される超音
波エネルギーの強度は、スリットの両端部で減少するの
で、スリット状開口１０の長さＬを薄帯４の幅Ｗと少な
くとも等倍以上とすることが好ましい。一方、スリット
状開口の長さＬが薄帯４の幅Ｗの１．４倍を超えると、
効果が飽和してしまう。また、ＣＯ ₂ ガス６が、ノズル
１の周囲からパドル３に吹き込まれるようになり、パド
ル３の形状を乱したり、冷やしたりして、かえって薄帯
４の表面性状を悪化することになるためである。

【００２０】本発明で、上記プレッシャ・ヘッダ５のス
リット状開口１０の厚みｄを、０．２〜０．７ｍｍを好
ましいとした理由は、０．７ｍｍを超えると、スリット
状開口１０内で超音波振動を得るのに必要なＣＯ₂ ガス
６の流量が大変多くなり、超音波が発生し難くなるから
である。また、０．２ｍｍ未満では、スリット状開口１
０の加工が難しく、スリット状開口１０の長さ方向でＣ
Ｏ₂ ガス６の吹付けが不均一になるからである。

【００２１】一方、ヘッダ５内のＣＯ₂ ガス６の圧力を
１０〜３０ｋＰａに設定することが好ましいとした理由
は、１０ｋＰａ未満では超音波が発生せず、３０ｋＰａ
を超えると、発生する超音波エネルギーは増大するが、
薄帯の品質への影響に差異が無くなるからである。特
に、３０ｋＰａを超えた場合には、ＣＯ₂ ガス６がノズ
ル１の後方よりパドル３に吹き込むようになり、その吹
付け力でパドル３の後流側の形状が乱れ、かえって薄帯
４の性状が悪化するためである。

【００２２】さらに、発明者は、上記ＣＯ₂ ガスの吹き
付け効果を一層促進させることを検討し、ガス流量を適
切に選定することで、その目的を達成した。すなわち、
発明者は、鋳造される薄帯４の性状に影響を与える上記
ヘッダ５のスリット状開口１０の長さＬや厚みｄ、スリ
ット数、薄帯４の幅Ｗ、ロール周速等あらゆる操業因子
を鋭意検討し、下記のＣＯガス流量に関する適切領域を
求めたのである。Ｎ・Ｗ／１４０ ≦ Ｑ ≦ Ｎ・Ｗ／５０但し、Ｑ：ＣＯ₂ ガスの流量（ｍ³ ／ｍｉｎ）、Ｗ：薄
帯の幅（ｍｍ）、Ｎ：スリット数である。なお、スリッ
ト数が複数になるのは、上記ヘッダが複数の場合、薄帯
４の進行方向に直角なスリットが多数本設けられること
になるからである。

【００２３】上記関係式を求めた実験結果を図３に示
す。それは、幅（Ｗ）２００ｍｍ及び５０ｍｍの薄帯４
を鋳造するに際して、薄帯４と同一の開口長さＬのスリ
ット状開口（開口厚みｄ＝０．５ｍｍ一定）を１本ある
いは３本設け、ＣＯ₂ ガス６の流量を種々変更して、該
ガスの吹込み効果を整理したものである。なお、横軸の
数値５０は、薄帯の幅５０ｍｍ×スリット数１、数値１
５０は、薄帯の幅５０ｍｍ×スリット数３、数値２００
は、薄帯の幅２００ｍｍ×スリット数１、数値６００
は、薄帯の幅２００ｍｍ×スリット数３を意味する。

【００２４】図３より、流量ＱがＮ・Ｗ／１４０未満で
は、超音波が発生せず、且つ吹込み後に回収したガスの
ＣＯ₂ 濃度は２０％未満（残り空気）で、ロール２の洗
浄効果は期待できないことが明らかである。実際に製造
した薄帯４の表面品質は改善されていなかった。また、
流量ＱがＮ・Ｗ／５０を超えるると、ＣＯ₂ ガス６の吹
付けが強く、その力でパドル３が乱れ、かえって薄帯４
の品質が悪化していた。従って、本発明では、ＣＯ₂ ガ
ス６の吹き付け流量Ｑを上記式を満足する範囲が好まし
いとした。

【００２５】上記発明に加えて、発明者は、ＣＯ₂ ガス
６を吹き付ける前に、前記空気層を除去もしくは微粒子
塵を予め軽減することを考えた。そして、本発明では、
その手段として乾燥空気１１に超音波を付加し、その衝
撃エネルギーで該空気層を破壊し、かつロール表面の微
粒子塵をも剥離するようにもした。つまり、予め剥離し
たこれら空気層と微粒子塵、水蒸気等を直ちに吸引、除
去し、引続きＣＯ₂ ガス６を吹付けてロール２の表面に
均一に吸着させ、パドル３周辺の表面を洗浄することも
行うようにしたのである。その際、このＣＯ₂ ガス６に
も超音波を発生させ、残存する連れ回り空気層を破壊
し、該ＣＯ₂ ガス６のロール表面への吸着を効果的にし
ている。ここで、乾燥空気を用いるのは、他のガスでは
密度や露点が適切でなく、有効な超音波が得られないか
らである。また、その後の使用済み乾燥空気の吸引は、
剥離空気の排出流れを一定にして汚染した空気を速やか
に取り除き、その後にＣＯ₂ ガスをロール２の表面に吸
着し易くするためである。

【００２６】さらに加えて、本発明では、これらの一連
の洗浄作業を順次、迅速に行える装置も考え、図４に示
すように、超音波発振器７を内臓しガスの吹き付けを行
うプレッシャ・ヘッダ５を複数個設け、隣り合う２つの
プレッシャ・ヘッダ５間に、使用済みガスを吸引、除去
するための吸引ボックス１２を一体に組み込んだヘッダ
を開発した。この一体型ヘッダを用いると、上流側のヘ
ッダ５より乾燥空気１１を吹き付け、吸引ボックス１２
で使用済み空気を吸引、除去し、下流側のヘッダ５から
ＣＯ₂ ガス６を吹き付けることが可能となる。勿論、こ
の一体型ヘッダは、ＣＯ₂ ガスのみの吹き付けに使用し
ても良い。また、本発明では、図５に示すように、乾燥
空気１１を吹き付けるエア・ヘッダ１４を、ＣＯ₂ ガス
６を吹き付けるプレッシャ・ヘッダ５と分離して別に設
けても良い。

【００２７】

【実施例】

（実施例１）図１に示した本発明に係る薄帯製造装置を
用いて、下記条件で溶融金属合金からなる薄帯４を鋳造
した。溶融金属：Ｆｅ₈₀Ｂ₁₀Ｓｉ₉ Ｃ₁ （原子％）温度：１３００℃ 鋳造ノズルのスリット状開口長さ（薄帯の幅Ｗ）：２０
０ｍｍロール（水冷した銅合金製）：外径１ｍロールの周速：２５ｍ／ｓｅｃプレッシャ・ヘッダのスリット状開口長さＬ：１５０ｍ
ｍプレッシャ・ヘッダのスリット状開口厚みｄ：０．３ｍ
ｍプレッシャ・ヘッダ内のガス圧力：０．２ｋｇｆ／ｃｍ
² また、ロール表面の洗浄手段、つまり上記超音波発生器
７を内臓したＣＯ₂ ガス６のプレッシャ・ヘッダ５は、
パドル３位置よりロール２の回転方向の上流側で、周長
５０ｍｍの所に配置した。ＣＯ₂ ガス６の吹き付け流量
は、０．８Ｎｍ ³ ／ｍｉｎであり、印加する超音波は周
波数２５ｋＨｚで１ｋワット／ｍ² （１５０ｄｂ）であ
った。なお、吹き付け後、パドル位置での雰囲気ガス中
のＣＯ₂濃度は２０％（残部は空気）であった。

【００２８】その結果、ロール２の表面に付着する空気
層を、ＣＯ₂ ガスの所謂ナイフ効果で１０μｍ厚み分程
度破壊し、超音波の効果として、さらに１０μｍを破壊
できたと推定される。得られた薄帯４の性状としては、
図６に示すように、薄帯４幅方向の表面粗さ（Ｒａ）が
大幅に改善され、安定してＲａ＜０．８μｍが達成でき
た。

【００２９】なお、図６には、比較例として、ＣＯ₂ ガ
スの代わりに空気を用いた場合及びＣＯ₂ ガス雰囲気と
した場合の結果も示している。これらの結果は、本発明
によるＣＯ₂ ガス６の吹き付け効果を明白に示してい
る。（実施例２）実施例１と下記条件だけを変更して、ＣＯ
₂ ガス６の吹き付けをロール表面の一定領域に実施例１
より拡大し、溶融金属合金からなる薄帯４を鋳造した。

【００３０】プレッシャ・ヘッダ５のスリット状開口長
さ（Ｌ）：２２０ｍｍプレッシャ・ヘッダのスリット状開口厚み（ｄ）：０．
５ｍｍその結果、ロール２の表面に付着する空気層を、ＣＯ₂
ガス６の所謂ナイフ効果で１０μｍ厚み分程度破壊し、
超音波の効果として、さらに１０μｍを破壊できたと推
定できる。得られた薄帯４の性状としては、図７に示す
ように、幅方向の表面粗さ（Ｒａ）が大幅に改善され、
安定してＲａ＜０．８μｍが達成できた。

【００３１】なお、図７には、スリット状開口長さ
（Ｌ）が７０ｍｍのプレッシャ・ヘッダ５（ガス圧、ス
リット間隔は実施例と同じ）を用いた場合及び超音波振
動のないＣＯ₂ ガス雰囲気とした場合も比較例として示
す。さらに、吹き付けガス及びプレッシャ・ヘッダ５の
スリット状開口長さを種々変更した鋳造を行い、表１に
示す結果を得た（表１には、上記実施例２及び比較例の
結果も同時に示してある）。

【００３２】

【表１】

【００３３】表１及び図７より、本発明に係る装置及び
方法を適用すると、得られた薄帯４の性状が他の方法や
装置を用いた場合に比べ、優れていることが明らかであ
る。なお、表１において、Ｂ８とは磁化力８００アンペ
ア／ｍで磁化した時の磁束密度（テスラ）である。（実施例３）実施例２と、ＣＯ₂ ガス６の吹き付け流量
だけを変更し、溶融金属合金からなる薄帯４の鋳造を行
った。つまり、本発明で好ましいとしたＣＯ₂ ガス流量
（前記した関係式「Ｎ・Ｗ／１４０ ≦ Ｑ ≦ Ｎ・
Ｗ／５０」を満足する）を選択して、吹き付けたのであ
る。具体的には、１．５ｍ³ ／ｍｉｎである。

【００３４】その結果、冷却ロール２の表面に付着する
空気層を、ＣＯ₂ ガス６の所謂ナイフ効果で１０μｍ厚
み分程度破壊し、超音波の効果として、さらに１０μｍ
を破壊できたと推定される。また、吹き付けガス及びプ
レッシャ・ヘッダ５のスリット状開口長さを種々変更し
た鋳造をも行い、その結果を表２に一括して示す（表２
には、実施例３の結果も同時に示してある）。

【００３５】

【表２】

【００３６】表２より、本発明に係るＣＯ₂ ガス６の適
正な吹き付け量を選定すれば、鋳造された薄帯４の性状
が上記実施例１及び２の結果よりさらに良くなることが
明らかである。なお、表２におけるＷ_13/50 とは、最高
磁束密度が１．３テスラとなるように、周波数５０Ｈｚ
で磁化した時の鉄損（ワット／ｋｇ）である。（実施例４）ＣＯ₂ ガス６の吹き付け前に乾燥空気でロ
ール２の表面を事前洗浄した後、実施例１とほぼ同じ条
件で、溶融金属合金からなる薄帯４の鋳造を行った。

【００３７】実施例１と異なる点は、プレッシャ・ヘッ
ダ５内のガス圧力が０．３ｋｇｆ／ｃｍ² ，プレッシャ
・ヘッダ５がパドル３の位置よりロール２の回転方向の
上流側に約１５０ｍｍ離して配置した点である。また、
使用したプレッシャ・ヘッダ５は、図４に示した所謂一
体型構造で、上流側のヘッダ５のスリット状開口１０か
ら乾燥空気１１を噴射し、それを吸引ボックス１２で吸
引した後、後流側のスリット状開口１０からＣＯ₂ ガス
６を噴射するものである。なお、乾燥空気１１及びＣＯ
₂ ガス６の流量は、それぞれ１．５Ｎｍ³ ／ｍｉｎであ
る。

【００３８】この鋳造結果を表３に示す。表３には、上
記実施例４以外にも、従来の方法及び装置を用いた鋳造
結果を比較例として多数示してある。

【００３９】

【表３】

【００４０】表３より、本発明に係る方法で鋳造した薄
帯４は、粗度、鉄損、磁束密度及び占積率のいずれにお
いても、比較例より優れている。その状況を図８〜１０
に示す。図８は、薄帯４をトランスに用いた時に発揮す
る磁束密度を比較したもので、薄帯４としては、本発明
法の実施例４（超音波＋ＣＯ₂ ガスの吹き付け）、従来
法１（ＣＯ₂ ガスのみの吹き付け）及び従来法２（単に
大気中で鋳造）の３つの方法で得たものである。図８よ
り、本発明の適用で得た薄帯４の磁束密度は、従来法で
得たものより大幅に増加していることが明らかである。
また、図９は、鉄損について同様の比較をしたが、鉄損
も大幅に増加しており、本発明によって薄帯４の磁性が
改善されたことがわかる。さらに、図１０は、薄帯４の
表面粗度（Ｒａ，単位μｍ）をＬ方向（図１０（ａ））
及びＣ方向（図１０（ｂ））で示す。図１０より明らか
なように、薄帯４の表面粗度も本発明の適用で大幅に改
善された。

【００４１】

【発明の効果】以上述べたように、本発明により、表面
性状の良好な非晶質金属薄帯を効果的に、且つ安価で安
全に大量生産することが可能となった。その結果、トラ
ンス用として有効な非晶質合金の安価な提供が期待でき
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る非晶質金属薄帯の製造装置とパド
ル周辺の状況を示す側面図である。

【図２】図１の平面図である。

【図３】ＣＯ₂ ガスの適正な流量を決定した実験結果を
示す図である。

【図４】本発明に係る非晶質金属薄帯の製造装置の別態
様（一体型）を示す側面図である。

【図５】本発明に係る非晶質金属薄帯の製造装置の別態
様（分離型）を示す側面図である。

【図６】非晶質合金薄帯の幅方向における表面粗度分布
（実施例と比較例）を示す図である。

【図７】非晶質合金薄帯の幅方向における表面粗度分布
（実施例と比較例）を示す図である。

【図８】非晶質合金薄帯をトランスに用いた場合に呈す
る磁束密度（実施例と比較例）を示す図である。

【図９】非晶質合金薄帯をトランスに用いた場合に呈す
る鉄損（実施例と比較例）を示す図である。

【図１０】非晶質合金薄帯の表面粗度を示す図で、
（ａ）は薄帯のＬ方向、（ｂ）はＣ方向に対応する。

【符号の説明】１ノズル（鋳造用ノズル）２冷却ロール（ロール）３パドル（湯溜り）４薄帯（非晶質金属薄帯）５プレッシャー・ヘッダ（ヘッダ）６ＣＯ₂ ガス７超音波発振器８ロールの回転方向９ロールの周長距離１０スリット状開口１１乾燥空気１２吸引ボックス１３ガスの吸引方向１４エア・ヘッダ１５吸引ブロア１６送風ブロア１７タンディッシュ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者桑原国俊千葉市中央区川崎町１番地川崎製鉄株式会社技術研究所内 (72)発明者田口整司千葉市中央区川崎町１番地川崎製鉄株式会社技術研究所内 (72)発明者小河等千葉市中央区川崎町１番地川崎製鉄株式会社技術研究所内 (72)発明者緑川公直千葉市中央区川崎町１番地川崎製鉄株式会社技術研究所内 (56)参考文献特開平５−138309（ＪＰ，Ａ) 特開平６−292950（ＪＰ，Ａ) 特開平６−343935（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B22D 11/06 360 B08B 5/00

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】高速回転する冷却ロール上にスリット状
開口を有するノズルから溶融金属を射出して該冷却ロー
ル上に湯溜りを形成し、該湯溜りを広げて急冷凝固させ
非晶質金属薄帯を製造するに際して、上記湯溜り位置より該冷却ロールの回転方向の上流側で
あって、ロール表面周長で２０ｍｍ以上２００ｍｍ以下
の距離だけ離れた位置の該冷却ロールの表面を、超音波
振動を付加したＣＯ₂ ガスの吹きつけで洗浄することを
特徴とする非晶質金属薄帯の製造方法。
【請求項２】上記ＣＯ₂ ガスを、冷却ロール表面の一
定領域に均一に吹付けることを特徴とする請求項１記載
の非晶質金属薄帯の製造方法。
【請求項３】上記ＣＯ₂ ガスを、下記（１）式を満た
す流量（Ｑ）とすることを特徴とする請求項１又は２記
載の非晶質金属薄帯の製造方法。Ｎ・Ｗ／１４０≦Ｑ≦Ｎ・Ｗ／５０ …（１）ただし、Ｑ：ＣＯ₂ ガス流量（ｍ³ ／ｍｉｎ）Ｗ：薄帯の幅（ｍｍ）Ｎ：スリットの数
【請求項４】上記ＣＯ₂ ガスの吹きつけ前に、予め、
該冷却ロール表面を、超音波振動を付加した乾燥空気の
吹きつけで洗浄し、汚染した該乾燥空気を吸引除去する
ことを特徴とする請求項１〜３いずれか記載の非晶質金
属薄帯の製造方法。
【請求項５】高速回転する冷却ロールと、溶融金属を
該冷却ロール上に射出するスリット状開口を有するノズ
ルとを備えた非晶質金属薄帯の製造装置において、超音波発振器を内臓し、ＣＯ₂ ガスを該冷却ロール表面
に吹付けるプレッシャ・ヘッダを、上記湯溜り位置より
該冷却ロールの回転方向の上流側に、ロール表面周長で
２０ｍｍ以上２００ｍｍ以下の距離だけ離して設けたこ
とを特徴とする非晶質金属薄帯の製造装置。
【請求項６】上記プレッシャ・ヘッダのスリット状開
口の長さを、製造する薄帯幅の１〜１．４倍にすると共
に、該開口厚みを０．２〜０．７ｍｍとしたことを特徴
とする請求項５記載の非晶質金属薄帯の製造装置。
【請求項７】上記プレッシャ・ヘッダを冷却ロールの
回転方向に沿い複数個設け、隣り合う２つのヘッダ間
に、使用済みガスを吸引排出する吸引ボックスを備えた
ことを特徴とする請求項５又は６記載の非晶質金属薄帯
の製造装置。
【請求項８】上記プレッシャ・ヘッダ内のＣＯ ₂ ガス
の圧力を１０〜３０ｋＰａに設定してなることを特徴と
する請求項５〜７いずれか記載の非晶質金属薄帯の製造
装置。
【請求項９】上記プレッシャ・ヘッダ位置よりロール
回転方向の上流側に、超音波発振器を内臓し、冷却ロー
ル表面に乾燥空気を吹きつけるエア・ヘッダと、汚染し
た該乾燥空気を吸引除去する吸引ボックスとを追設した
ことを特徴とする請求項５〜８いずれか記載の非晶質金
属薄帯の製造装置。