JP4057758B2

JP4057758B2 - 急冷凝固薄帯の巻取再開方法および装置

Info

Publication number: JP4057758B2
Application number: JP2000089145A
Authority: JP
Inventors: 有一佐藤
Original assignee: Nippon Steel Corp
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 2000-03-28
Filing date: 2000-03-28
Publication date: 2008-03-05
Anticipated expiration: 2020-03-28
Also published as: JP2001269750A

Description

【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、巻取り中に薄帯が破断した場合、鋳造を中断することなく、別の巻取ロールで巻取りを再開する方法および装置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５の例のように、タンディッシュ７内の溶融金属８を、鋳造ノズル９から、高速回転している冷却ロール１１の円周面に供給して急冷凝固させ、凝固した薄帯６を巻取ロール１２に巻取るものであり、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。１０はタンディッシュストッパーである。
【０００３】
冷却ロール１１は、ロール円周面の速度が２５ｍ/secもの高速で回転し、巻取ロール１２も表面速度を対応させて回転している。しかし、特に鋳造初期には薄帯６の不良部等に起因して、巻取り中に薄帯６が破断する場合がある。破断すると、冷却ロール１１の円周面の薄帯６が剥離されなくなり、鋳造ノズル６に達して設備損傷に至るので、図１のようにガスノズル１３を設け、冷却ロール１１の円周面から破断後の薄帯６を剥離して排除するとともに、タンディッシュストッパー１０により鋳造を中止している。
【０００４】
なお、薄帯６の先端を冷却ロール１１の円周面から巻取ロール１２に移行させるには、巻取ロール１２の円周面に接着させる接着方式、永久磁石製の巻取ロール１２に吸着させる吸着方式などが採用されている。後者は薄帯６が磁性体の場合である。
上記のように巻取り中に薄帯６が破断した場合、接着方式では、巻取ロール１２の１巻を超えたところでは以後の巻取りが不可能となる。吸着方式では、磁力の及ばない厚さに巻かれた以後の巻取りが不可能となる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
単ロール法による急冷凝固薄帯の製造において、鋳造初期の薄帯６には性状や強度の不良部があって、上記のように巻取中に破断することがあった。破断すると以後の巻取りが不可能になるので直ちに鋳造を停止し、それまでに鋳造された薄帯を取り除くなどの作業を行った後に鋳造再開する場合もあるが、再開作業に時間を要するため鋳造中止に至ることが多い。中止になると、タンディッシュ７内の溶融金属は再溶解せざるを得ない。このため製造歩留まりが低下するとともに、鋳造作業に支障をきたしていた。
その対策として、従来、鋳造初期の薄帯不良部の改善が試みられたが、巻取中の破断防止は困難であった。
【０００６】
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、巻取中に薄帯が破断した場合、鋳造を中断することなく、別の巻取ロールでの巻取り再開を可能とすることにより、製造歩留まりの低下を抑制するとともに、鋳造作業を安定させることである。
【０００７】
【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法は、単ロール法による急冷凝固薄帯の製造において、冷却ロールからの薄帯の剥離装置を冷却ロール上の巻取位置よりも下流側位置に配置して鋳造を開始し、薄帯を巻取ロールに巻取り、薄帯が巻取り中に破断したら、前記剥離装置により薄帯を剥離しつつ、前記巻取ロールを巻取位置から退避させ、かつ剥離中の剥離装置を巻取位置よりも上流側位置に移動させ、ついで別の巻取ロールを巻取位置に配置し、剥離装置による剥離を停止し、かつ剥離した薄帯を切断除去して、冷却ロール上の薄帯を前記別の巻取ロールに巻取ることを特徴とする急冷凝固薄帯の巻取再開方法である
【０００８】
本発明法において、剥離した薄帯を切断除去した後の剥離装置を、巻取位置を迂回して前記下流側位置に移動させることが好ましく、また、前記剥離装置が薄帯を剥離するためのガスノズルと、剥離した薄帯の保持具を有し、ガス噴射することで薄帯を剥離し、ガス噴射を停止しかつ剥離した薄帯を保持することにより、該剥離した薄帯を切断除去することが好ましい。
【０００９】
また上記課題を解決するための本発明装置は、単ロール法による急冷凝固薄帯の製造において、複数の巻取ロールと、該巻取ロールを１機ずつ巻取位置に移動させるとともに巻取位置から退避させる巻取ロール移動機構と、冷却ロール上の薄帯の剥離装置と、該剥離装置を冷却ロール上の巻取位置よりも下流側位置から巻取位置よりも上流側位置へ冷却ロールの円周面に沿って移動させる剥離装置移動機構を有して構成されていることを特徴とする急冷凝固薄帯の巻取再開装置である。
【００１０】
本発明装置において、前記剥離装置移動機構が、巻取位置を迂回して前記上流側位置から前記下流側位置へ剥離装置を移動させる機構を有していることが好ましく、また、前記剥離装置が、冷却ロール円周面に向けて配設されたガスノズルと、剥離した薄帯の保持具を有して構成されていることが好ましい。
【００１１】
【発明の実施の形態】
本発明法を図１および図２の例により説明する。タンディッシュ７の鋳造ノズル９から、高速回転している冷却ロール１１の円周面に供給された溶融金属は、急冷凝固して薄帯６となり巻取ロール１２に巻取られる。
本発明法は、冷却ロール１１の円周面に沿って移動可能な剥離装置１６と、巻取位置から退避可能な複数の巻取ロール１２を使用して行われる。本例では２機の巻取ロール１２ａ，１２ｂをカローゼルリール１５に取付けている。
【００１２】
まず、薄帯の剥離装置１６を冷却ロール１１上の巻取位置よりも下流側位置Ａに配置して鋳造を開始し、薄帯６を巻取ロール１２ａに巻取る。巻取り中に薄帯６が破断したら、下流側位置Ａにて剥離装置１６により薄帯６を剥離しつつ、巻取ロール１２ａを巻取位置から退避させ、かつ剥離中の剥離装置１６を巻取位置よりも上流側位置Ｂに移動させ、ついで別の巻取ロール１２ｂを巻取位置に配置する。本例では、巻取ロール１２ａ，１２ｂをカローゼルリール１５上に１８０°離して配置し、該リール１５を１８０°回すことで相互の位置を入替える。そして、位置Ｂにて剥離装置１６による剥離を停止し、かつ剥離した薄帯６を切断除去して、冷却ロール１１上の薄帯６を巻取ロール１２ｂで巻取再開する。
【００１３】
剥離装置１６には、本例では、薄帯６を先端から剥離するためのガスノズル１と、剥離した薄帯６を除去するための保持具としての針３を備えたものを採用し、図１のように、ガスノズル１のノズル口２を冷却ロール１１の円周面に向けて配設している。ガスノズル１に接続するガス供給管４に設けたバルブ５を開にして、ノズル口２からガス噴射することで薄帯６を剥離し、バルブ５を閉にすることで剥離を停止する。剥離した薄帯６を切断除去する過程については後述する。
【００１４】
剥離装置１６を位置Ａから位置Ｂに移動させるには、本例では、ガスノズル１の支持アーム１７をレール１８に沿わせて、図示しないアクチュエータにより行う。レール１８は図１および図２のように、冷却ロール１１と離れた位置に冷却ロール１１と同心円に２本設けている。このほか、冷却ロール１１の回転軸の延長線上を軸とする回動軸に支持アーム１７を固定して移動させることもできる。
【００１５】
本発明法において、巻取再開後に再び破断するおそれのある場合は、剥離した薄帯６を切断除去した後の剥離装置１６を、位置Ｂから巻取位置よりも下流側位置Ａに移動させる。このとき、巻取位置では巻取ロール１２ｂにより巻取りを行っているので、巻取位置を迂回して剥離装置１６を移動させる。具体的には、図２の例のように、支持アーム１７とレール１８の間の係止具１９を、冷却ロール１１の回転軸と平行方向に長くし、図示しないアクチュエータにより、剥離装置１６を冷却ロール１１の円周面上から離れた位置Ｃまで移動させて回動し、位置Ａに戻す。係止具１９には位置Ｃで停止させるためのストッパー２０を設ける。
また、巻取ロール１２を３機以上設けることもできる。
【００１６】
剥離装置１６による切断除去過程について、図３に示す具体例により詳述する。位置Ｂに移動した時点では、（ａ）のようにバルブ５を開にしてガスノズル１のノズル口２からガス噴射し、薄帯６を先端から剥離している。ここで（ｂ）のようにバルブ５を閉にしてガス噴射を停止する。すると以後は、薄帯６は冷却ロール１１に付着した状態で巻取ロール１２に向けて移行する。
【００１７】
剥離した薄帯６は、まず（ｂ）のように、ノズル口２よりも突出している針３の先端に接触し、ついで突き刺さる。その後は（ｃ）のように、剥離した薄帯６が針３に保持され、冷却ロール１１に付着した薄帯６は、先行部が剥離しつつ湾曲した状態で巻取ロール１２に向かう。この湾曲部が巻取ロール１２との間の狭い隙間に達すると、折られて（ｄ）のように切断され、以後の冷却ロール１１上の薄帯６は巻取ロール１２に巻取られる。切断された薄帯１４は、その後除去する。
【００１８】
本発明法において、剥離した薄帯６の除去には、上記の例に限らず、各種手段を採用することができる。たとえば針３に替えて、薄帯６を両面から把持する治具を設けたもの、ガス噴射を停止すると同時に冷却ロール１１にロールを押し当てて図３（ｃ）の薄帯湾曲部を折り曲げ切断するものなどがある。
また複数の巻取ロール１２の移動機構としては、カローゼルリール１５を使用するほか、各巻取ロール１２それぞれにシリンダなどのアクチュエータを取り付けたものなどを採用することもできる。
【００１９】
次に本発明装置は、図１および図２の例のように、複数の巻取ロール１２と、巻取ロール移動機構と、薄帯の隔離装置１６と、剥離装置１６の移動機構を有して構成される。巻取ロール移動機構は、本例では２機の巻取ロール１２ａ，１２ｂを取付けたカローゼルリール１５を採用しているが、上記のような他の機構とすることもできる。剥離装置１６には、薄帯６を先端から剥離するためのガスノズル１と、剥離した薄帯６を除去するための保持具として針３を備えたものを採用している。
【００２０】
剥離装置の具体例を図４に示す。ガスノズル１は、図４（ｃ）のようにスリット状のノズル口２を有し、ガスノズル１には保持具として図４（ｂ）のように３本の針３が付設され、針３の先端が図４（ａ）の矢印で示すガス噴射方向に向かい、ノズル口２から突出して、図４（ｃ）のように３本がノズル口２に平行に設けられている。４はガス供給管である。なお保持具としては、針３に替えて上記のような各種手段を採用することもできる。
【００２１】
剥離装置１６の移動機構は、ガスノズル１の支持アーム１７を移動させるレール１８とアクチュエータで構成される。レール１８は、図１および図２のように、冷却ロール１１と離した位置に冷却ロール１１と同心円に２本設けている。このほか、冷却ロール１１の回転軸の延長線上を軸とする回動軸に支持アーム１７を固定して移動させる機構とすることもできる。
【００２２】
また剥離装置１６の移動機構に、図２の例のように、支持アーム１７の係止具１９を冷却ロール１１の回転軸と平行方向に長くし、剥離装置１６を冷却ロール１１の円周面上から離れた位置Ｃまで移動させ、巻取位置を迂回させて位置Ａに戻す機構を付加することにより、巻取再開後に破断した場合にも繰り返し巻取再開することができる。
【００２３】
剥離装置１６をレール１８に沿って図２のＡＢ間を移動させるには、例えば図６に示すような機構を採用することができる。すなわち、片方のレール１８（ここでは外側のレール１８）の一端にモーター２１を固定し、他端に回転自在なローラー２４の軸を固定する。モーター２１のモーター回転体２２に鋼製ワイヤー２３を巻き付け、鋼製ワイヤー２３をレール１８に沿わせて一端は係止具１９に固定し、他端はローラー２４を経由させて係止具１９に固定する。
【００２４】
この機構により、モーター回転体２２を回転させることで、鋼製ワイヤー２３の移動に伴い、係止具１９およびそれに連結している剥離装置１６を矢印の方向にＡＢ間を移動させることができる。そして、モーター２１を逆転させることで移動方向を逆転させることができる。
また、剥離装置１６を係止具１９に沿って図２のＢＣ間を移動させるには、例えば支持アーム１７の剥離装置１６とは反対側の端部（図２のｐ点）に、エアーシリンダーのロッドを取付けた機構により行うことができる。
【００２５】
【実施例】
図１および図２に示すような本発明装置により薄帯の巻取りを行った。合金成分はＦｅ_80.5Ｓｉ_6.5Ｂ₁₂Ｃ₁（原子％）（質量％ではＦｅ：９３．３％，Ｓｉ：３．８％，Ｂ：２．７％，Ｃ：０．２％）、溶融金属８の温度は１３２０℃、鋳造ノズル９の開口は０．７mm×１２０mmのスリット形状である。鋳造ノズル９の開口と冷却ロールの間隔は２５０μｍである。冷却ロール１１は、材質がＣｕ−０．５％Ｃｒ、直径１２００mm、ロール円周面の回転周速が２５ｍ/secである。巻取ロール１２ａ，１２ｂは永久磁石製で、カローゼルリール１５の同一半径位置に１８０°離して設け、円周面の回転周速は冷却ロール１１と同じである。
【００２６】
剥離装置１６には、図４に示すものを採用した。ガスノズル１はアルミ製で、ノズル口２は２mm×１３０mmのスリット形状、ノズル口２と冷却ロール１１との間隔は５mmとし、ガス噴射方向と噴射位置における冷却ロール接線とのなす角度αを４０°とした。ガスノズル１からはＮ₂ガスを圧力０．０４MPa （０．４kg／cm²）で噴射した。
【００２７】
鋳造開始前、剥離装置１６は位置Ａにセットしてガス噴射した。タンディッシュストッパー１０を上げて鋳造を開始し、開始から４秒後、薄帯長さにして先端から約１００ｍの位置で、巻取り中に薄帯６が破断したが、破断後の冷却ロール１１上の薄帯６は、巻取位置よりも下流側位置Ａにて剥離装置１６により剥離された。この間に、カローゼルリール１５を回して巻取ロール１２ａを巻取位置から退避させるとともに、剥離装置１６を、下流側位置Ａから上流側位置Ｂへ、薄帯６を剥離しつつ移動させた。
【００２８】
カローゼルリール１５の回転により巻取ロール１２ｂが巻取位置に移動した時点で、剥離装置１６のガス噴射を停止したところ、剥離した薄帯６が切断除去され、冷却ロール１１上の薄帯６が巻取ロール１２ｂに巻取られ、その後は破断することなくタンディッシュ７内の溶融金属を最後まで鋳造し巻取ることができた。破断から巻取再開までの時間は８秒であり、この間の薄帯６の除去量は約２００ｍであった。
【００２９】
【発明の効果】
単ロール法による急冷凝固薄帯の製造において、特に鋳造初期において、巻取り中の薄帯が破断することが多く、破断した場合、従来は鋳造中断せざるを得なかったが、本発明によれば、中断ぜずに巻取再開できる。再開後、再び破断しても繰り返し巻取再開することができる。したがって、廃棄される薄帯が最小限に抑えられ、また鋳造作業が著しく安定する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明法および装置の例を示す説明図である。
【図２】本発明法および装置の例を示し、図１のＡ−Ａ視相当説明図である。
【図３】（ａ）（ｂ）（ｃ）（ｄ）は、本発明における剥離した薄帯の切断除去過程の例を示す説明図である。
【図４】本発明で使用する薄帯剥離装置の例を示し、（ａ）は側面図、（ｂ）は下面図、（ｃ）は正面図である。
【図５】本発明の対象とする単ロール法鋳造設備の例を示す説明図である。
【図６】本発明で使用する剥離装置移動機構の例を示す説明図である。
【符号の説明】
１…ガスノズル２…ノズル口
３…針４…ガス供給管
５…バルブ６…薄帯
７…タンディッシュ８…溶融金属
９…鋳造ノズル１０…タンディッシュストッパー
１１…冷却ロール１２…巻取ロール
１３…ガスノズル１４…切断された薄帯
１５…カローゼルリール１６…剥離装置
１７…支持アーム１８…レール
１９…係止具２０…ストッパ
２１…モーター２２…モーター回転体
２３…鋼製ワイヤー２４…ローラー

Claims

単ロール法による急冷凝固薄帯の製造において、冷却ロールからの薄帯の剥離装置を冷却ロール上の巻取位置よりも下流側位置に配置して鋳造を開始し、薄帯を巻取ロールに巻取り、薄帯が巻取り中に破断したら、前記剥離装置により薄帯を剥離しつつ、前記巻取ロールを巻取位置から退避させ、かつ剥離中の剥離装置を巻取位置よりも上流側位置に移動させ、ついで別の巻取ロールを巻取位置に配置し、剥離装置による剥離を停止し、かつ剥離した薄帯を切断除去して、冷却ロール上の薄帯を前記別の巻取ロールに巻取ることを特徴とする急冷凝固薄帯の巻取再開方法。
剥離した薄帯を切断除去した後の剥離装置を、巻取位置を迂回して前記下流側位置に移動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巻取再開方法。
前記剥離装置が薄帯を剥離するためのガスノズルと、剥離した薄帯の保持具を有し、ガス噴射することで薄帯を剥離し、ガス噴射を停止しかつ剥離した薄帯を保持することにより、該剥離した薄帯を切断除去することを特徴とする請求項１または２記載の急冷凝固薄帯の巻取再開方法。
単ロール法による急冷凝固薄帯の製造において、複数の巻取ロールと、該巻取ロールを１機ずつ巻取位置に移動させるとともに巻取位置から退避させる巻取ロール移動機構と、冷却ロール上の薄帯の剥離装置と、該剥離装置を冷却ロール上の巻取位置よりも下流側位置から巻取位置よりも上流側位置へ冷却ロールの円周面に沿って移動させる剥離装置移動機構を有して構成されていることを特徴とする急冷凝固薄帯の巻取再開装置。
前記剥離装置移動機構が、巻取位置を迂回して前記上流側位置から前記下流側位置へ剥離装置を移動させる機構を有していることを特徴とする請求項４記載の急冷凝固薄帯の巻取再開装置。
前記剥離装置が、冷却ロール円周面に向けて配設されたガスノズルと、剥離した薄帯の保持具を有して構成されていることを特徴とする請求項４または５記載の急冷凝固薄帯の巻取再開装置。