JP6593453B2 - Metal strip manufacturing apparatus and metal strip manufacturing method using the same - Google Patents
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Description
本発明は、金属薄帯の製造装置及びそれを用いた金属薄帯の製造方法に関する。 The present invention relates to a metal ribbon manufacturing apparatus and a metal ribbon manufacturing method using the same.
急冷凝固法により、金属材料に様々な性質が付与できることが知られている。急冷凝固法とは、一定以上の冷却速度で溶融金属を凝固させる方法をいう。急冷凝固法によりたとえば、金属材料の結晶組織の微細化、溶質分布の均質化、固溶限の拡大及び非晶質層(アモルファス)の生成が可能となる。急冷凝固法による鋳片の製造方法は具体的には、ストリップキャスティング法、メルトスピニング法、アトマイズ法及び溶融紡糸法等が知られている。 It is known that various properties can be imparted to a metal material by a rapid solidification method. The rapid solidification method refers to a method of solidifying molten metal at a cooling rate of a certain level or higher. The rapid solidification method makes it possible, for example, to refine the crystal structure of the metal material, homogenize the solute distribution, expand the solid solution limit, and generate an amorphous layer (amorphous). Specifically, a strip casting method, a melt spinning method, an atomizing method, a melt spinning method, and the like are known as a method for producing a slab by a rapid solidification method.
たとえば、国際公開第2012/099056号(特許文献1)には、アトマイズ法によってSi合金を製造することについて記載がある。他には、特開2013−161785号公報(特許文献2)には、メルトスピニング法によってSi合金を製造することについて記載がある。 For example, International Publication No. 2012/090956 (Patent Document 1) describes the production of a Si alloy by an atomizing method. In addition, JP2013-161785A (Patent Document 2) describes the production of a Si alloy by a melt spinning method.
急冷凝固法では、溶融金属の冷却速度が速い程、結晶粒が微細化する。急冷凝固法の中でも、冷却速度が特に速い製造方法はたとえば、メルトスピニング法である。メルトスピニング法は、溶融金属を、高速回転するロール上に噴射して急冷し、リボン状の金属薄帯を飛ばしながら製造する方法である。メルトスピニング法では、少量の溶融金属を噴射してロール上に供給する。そのため、冷却速度が速い。 In the rapid solidification method, the faster the molten metal is cooled, the finer the crystal grains. Among the rapid solidification methods, a manufacturing method having a particularly fast cooling rate is, for example, a melt spinning method. The melt spinning method is a method in which molten metal is jetted onto a roll that rotates at a high speed and rapidly cooled to produce a ribbon-like metal ribbon. In the melt spinning method, a small amount of molten metal is jetted and supplied onto a roll. Therefore, the cooling rate is fast.
メルトスピニング法により、微細な結晶粒を含有する金属薄帯が製造できる。しかしながら、メルトスピニング法は、ロール上への溶融金属の供給量が少ない。そのため、生産能力に限界があり、金属薄帯の大量生産が難しい。 A metal ribbon containing fine crystal grains can be produced by the melt spinning method. However, the melt spinning method has a small amount of molten metal supplied onto the roll. Therefore, production capacity is limited, and mass production of metal ribbon is difficult.
一方で、急冷凝固法において、金属薄帯の大量生産が可能な方法はたとえば、単ロールのストリップキャスティング法である。単ロールのストリップキャスティング法は、溶融金属を回転するロール上に連続的に供給して急冷し、金属薄帯を製造する方法である。ストリップキャスティング法を用いた鋳片の製造方法はたとえば、特開2011−206835号公報(特許文献3)及び特開2001−291514号公報(特許文献4)に記載されている。 On the other hand, in the rapid solidification method, a method capable of mass production of a metal ribbon is, for example, a single roll strip casting method. The single roll strip casting method is a method in which molten metal is continuously supplied onto a rotating roll and rapidly cooled to produce a metal ribbon. A method for producing a slab using the strip casting method is described in, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2011-206835 (Patent Document 3) and Japanese Patent Application Laid-Open No. 2001-291514 (Patent Document 4).
特開2011−206835号公報(特許文献3)に記載されている製造装置は、アルミニウムクラッド板の製造装置である。この製造装置は、冷却能を有する第1ロールと、第1金属溶湯を貯めるための第1プールとを備える。第1プールは、第1ロールの表面と、第1前プレートと、後部材と、両サイド部材とで囲まれている。第1前プレートは、第1ロールの回転方向前方に位置する。後部材は、第1ロールの回転方向後方に位置する。第1前プレートは、先端部を有し、先端部と第1ロールの表面との間の距離が変わり得るように、可動に設けられている。第1ロールは、第1プール内の第1金属溶湯を冷却して第1ロールの表面に半凝固状態乃至凝固状態の第1金属層を形成しながら第1金属層を伴って回転する。第1前プレートは、第1ロールの回転に伴って移動する第1金属層の半凝固状態表面に、第1前プレートの先端部が一定の力で面的に常時当接するように付勢されている。 The manufacturing apparatus described in JP 2011-206835 A (Patent Document 3) is an aluminum clad plate manufacturing apparatus. The manufacturing apparatus includes a first roll having cooling ability and a first pool for storing the first molten metal. The first pool is surrounded by the surface of the first roll, the first front plate, the rear member, and both side members. The first front plate is positioned in front of the first roll in the rotation direction. The rear member is located rearward in the rotation direction of the first roll. The first front plate has a tip portion and is movably provided so that the distance between the tip portion and the surface of the first roll can be changed. The first roll rotates with the first metal layer while cooling the first molten metal in the first pool to form a semi-solid or solidified first metal layer on the surface of the first roll. The first front plate is urged so that the tip of the first front plate is always in surface contact with a semi-solid state surface of the first metal layer moving with the rotation of the first roll with a constant force. ing.
特開2001−291514号公報(特許文献4)に記載されている製造方法は、非水電解質二次電池用負極材料の製造方法である。この製造方法は、凝固すると、Si相、及びSiと他の金属元素との金属間化合物の相とが晶出するように選定した組成を持つ合金原料を溶融した後、ストリップキャスティング法または遠心鋳造法を用いて凝固させて柱状晶組織を形成させることを特徴とする。 The manufacturing method described in JP 2001-291514 A (Patent Document 4) is a manufacturing method of a negative electrode material for a non-aqueous electrolyte secondary battery. In this manufacturing method, an alloy raw material having a composition selected so that, when solidified, a Si phase and a phase of an intermetallic compound of Si and another metal element crystallize is melted, and then a strip casting method or centrifugal casting is performed. It is characterized by solidifying using a method to form a columnar crystal structure.
ストリップキャスティング法では、ロール上に供給される溶融金属の量が、メルトスピニング法と比較して多い。そのため、ストリップキャスティング法により、金属薄帯の大量生産が可能である。しかしながら、ストリップキャスティング法は、メルトスピニング法と比較して、溶融金属の冷却速度が遅い。そのため、結晶粒が微細化しにくい。したがって、ストリップキャスティング法では結晶粒のさらなる微細化が求められている。 In the strip casting method, the amount of molten metal supplied on the roll is larger than that in the melt spinning method. Therefore, mass production of metal ribbons is possible by the strip casting method. However, the strip casting method has a slower cooling rate of the molten metal than the melt spinning method. Therefore, the crystal grains are difficult to be miniaturized. Therefore, further refinement of crystal grains is required in the strip casting method.
上述の特許文献に開示された製造方法では、微細な結晶粒を含有する金属薄帯を効率的に製造できない場合がある。 In the manufacturing method disclosed in the above-mentioned patent document, there is a case where a metal ribbon containing fine crystal grains cannot be efficiently manufactured.
本発明の目的は、微細な結晶粒を含有する金属薄帯を効率的に製造可能な金属薄帯の製造装置を提供することである。 An object of the present invention is to provide a metal ribbon production apparatus capable of efficiently producing a metal ribbon containing fine crystal grains.
本実施形態による製造装置は、単ロールのストリップキャスティング法による金属薄帯の製造装置である。製造装置は、冷却ロールと、タンディッシュと、溶融金属リムーバーとを備える。冷却ロールは、外周面を有し、回転しながら外周面上の溶融金属を冷却して凝固させる。タンディッシュは、溶融金属を収納可能であり、冷却ロールの外周面上に溶融金属を供給する。溶融金属リムーバーは、タンディッシュよりも冷却ロールの回転方向下流に、冷却ロールの外周面との間に隙間を設けて配置される。溶融金属リムーバーは、冷却ロールの外周面上の、溶融金属の、上述の隙間の幅を超える厚さに相当する部分を除去する。これにより、冷却ロールの外周面上の溶融金属の厚さを、冷却ロールの外周面と溶融金属リムーバーとの間の隙間の幅に規制する。 The manufacturing apparatus according to the present embodiment is a metal ribbon manufacturing apparatus using a single-roll strip casting method. The manufacturing apparatus includes a cooling roll, a tundish, and a molten metal remover. The cooling roll has an outer peripheral surface, and cools and solidifies the molten metal on the outer peripheral surface while rotating. The tundish can store the molten metal and supplies the molten metal onto the outer peripheral surface of the cooling roll. The molten metal remover is disposed downstream of the tundish in the rotation direction of the cooling roll with a gap between it and the outer peripheral surface of the cooling roll. The molten metal remover removes a portion of the molten metal corresponding to a thickness exceeding the width of the gap on the outer peripheral surface of the cooling roll. Thereby, the thickness of the molten metal on the outer peripheral surface of the cooling roll is regulated to the width of the gap between the outer peripheral surface of the cooling roll and the molten metal remover.
本実施形態による金属薄帯の製造方法は、上述の製造装置を用いた単ロールのストリップキャスティング法による金属薄帯の製造方法である。製造方法は、供給工程と、急冷工程と、厚さ調整工程とを備える。供給工程では、タンディッシュ内の溶融金属を冷却ロールの外周面上に供給する。急冷工程では、外周面上の溶融金属を冷却ロールにより急冷して金属薄帯を形成する。厚さ調整工程では、溶融金属リムーバーにより、外周面上の溶融金属の上述の隙間の幅を超える厚さに相当する部分を除去する。これにより、外周面上の溶融金属の厚さを、冷却ロールの外周面と溶融金属リムーバーとの間の隙間の幅に規制する。 The method for producing a metal ribbon according to this embodiment is a method for producing a metal ribbon by a single roll strip casting method using the above-described production apparatus. The manufacturing method includes a supplying process, a rapid cooling process, and a thickness adjusting process. In the supplying step, the molten metal in the tundish is supplied onto the outer peripheral surface of the cooling roll. In the rapid cooling step, the molten metal on the outer peripheral surface is rapidly cooled by a cooling roll to form a metal ribbon. In the thickness adjusting step, the molten metal remover removes a portion corresponding to the thickness exceeding the width of the above-described gap of the molten metal on the outer peripheral surface. Thereby, the thickness of the molten metal on the outer peripheral surface is regulated to the width of the gap between the outer peripheral surface of the cooling roll and the molten metal remover.
本実施形態による金属薄帯の製造装置を用いれば、微細な結晶粒を含有する金属薄帯を効率的に製造できる。 If the apparatus for producing a metal ribbon according to the present embodiment is used, a metal ribbon containing fine crystal grains can be efficiently produced.
本実施形態による製造装置は、単ロールのストリップキャスティング法による金属薄帯の製造装置である。製造装置は、冷却ロールと、タンディッシュと、溶融金属リムーバーとを備える。冷却ロールは、外周面を有し、回転しながら外周面上の溶融金属を冷却して凝固させる。タンディッシュは、溶融金属を収納可能であり、冷却ロールの外周面上に溶融金属を供給する。溶融金属リムーバーは、タンディッシュよりも冷却ロールの回転方向下流に、冷却ロールの外周面との間に隙間を設けて配置される。溶融金属リムーバーは、溶融金属の上述の隙間の幅を超える厚さに相当する部分(以下、表面部分ともいう)を除去する。これにより、冷却ロールの外周面上の溶融金属の厚さを、冷却ロールの外周面と溶融金属リムーバーとの間の隙間の幅に規制する。 The manufacturing apparatus according to the present embodiment is a metal ribbon manufacturing apparatus using a single-roll strip casting method. The manufacturing apparatus includes a cooling roll, a tundish, and a molten metal remover. The cooling roll has an outer peripheral surface, and cools and solidifies the molten metal on the outer peripheral surface while rotating. The tundish can store the molten metal and supplies the molten metal onto the outer peripheral surface of the cooling roll. The molten metal remover is disposed downstream of the tundish in the rotation direction of the cooling roll with a gap between it and the outer peripheral surface of the cooling roll. The molten metal remover removes a portion (hereinafter also referred to as a surface portion) corresponding to a thickness exceeding the width of the above-mentioned gap of the molten metal. Thereby, the thickness of the molten metal on the outer peripheral surface of the cooling roll is regulated to the width of the gap between the outer peripheral surface of the cooling roll and the molten metal remover.
本実施形態による製造装置は、溶融金属リムーバーを備える。溶融金属リムーバーは、溶融金属の自由表面(溶融金属が冷却ロールと接触していない側の表面)が液状又は半凝固状態の時に溶融金属と接触する。溶融金属リムーバーは、外周面上の溶融金属の表面部分を除去する。これにより、冷却ロールの外周面上の溶融金属の厚さを、冷却ロールの外周面と溶融金属リムーバーとの間の隙間の幅に規制する。そのため、冷却ロール外周面上の溶融金属が薄くなる。溶融金属が薄くなれば、溶融金属の冷却速度が高まる。その結果、金属薄帯の結晶粒が小さくなる。つまり、ストリップキャスティングを用いて、微細な結晶粒を含有する金属薄帯を効率的に製造できる。 The manufacturing apparatus according to this embodiment includes a molten metal remover. The molten metal remover contacts the molten metal when the free surface of the molten metal (the surface on the side where the molten metal is not in contact with the cooling roll) is in a liquid or semi-solid state. The molten metal remover removes the surface portion of the molten metal on the outer peripheral surface. Thereby, the thickness of the molten metal on the outer peripheral surface of the cooling roll is regulated to the width of the gap between the outer peripheral surface of the cooling roll and the molten metal remover. Therefore, the molten metal on the outer peripheral surface of the cooling roll becomes thin. When the molten metal becomes thinner, the cooling rate of the molten metal increases. As a result, the metal ribbon crystal grains are reduced. That is, a metal ribbon containing fine crystal grains can be efficiently produced using strip casting.
好ましくは、冷却ロールの外周面と溶融金属リムーバーとの間の隙間の幅は、溶融金属リムーバーよりも冷却ロールの回転方向上流側での冷却ロールの外周面上の溶融金属の厚さよりも狭い。 Preferably, the width of the gap between the outer peripheral surface of the cooling roll and the molten metal remover is narrower than the thickness of the molten metal on the outer peripheral surface of the cooling roll upstream of the molten metal remover in the rotation direction of the cooling roll.
この場合、冷却ロールの外周面上の溶融金属がより薄くなる。そのため、溶融金属の冷却速度がより高まる。その結果、金属薄帯の結晶粒がより微細化する。 In this case, the molten metal on the outer peripheral surface of the cooling roll becomes thinner. Therefore, the cooling rate of the molten metal is further increased. As a result, the crystal grains of the metal ribbon are further refined.
好ましくは、タンディッシュは、冷却ロールの外周面近傍に配置され、冷却ロールの外周面上に溶融金属を導く供給端を含む。溶融金属リムーバーはさらに、タンディッシュの供給端よりも上方に配置される。 Preferably, the tundish includes a supply end that is disposed in the vicinity of the outer peripheral surface of the cooling roll and guides the molten metal onto the outer peripheral surface of the cooling roll. The molten metal remover is further disposed above the supply end of the tundish.
この場合、溶融金属が冷却ロールに巻き上げられながら冷却される。そのため、溶融金属が冷却ロールの外周面に接触している時間が長く、溶融金属の冷却時間が長い。その結果、金属薄帯の結晶粒がより微細化する。 In this case, the molten metal is cooled while being wound on the cooling roll. Therefore, the time for which the molten metal is in contact with the outer peripheral surface of the cooling roll is long, and the cooling time for the molten metal is long. As a result, the crystal grains of the metal ribbon are further refined.
好ましくは、溶融金属リムーバーは、冷却ロールの外周面と対向して配置され、冷却ロールの外周面と溶融金属リムーバーとの隙間を通過する溶融金属と接触する抜熱面を有する。 Preferably, the molten metal remover is disposed to face the outer peripheral surface of the cooling roll, and has a heat removal surface that comes into contact with the molten metal passing through the gap between the outer peripheral surface of the cooling roll and the molten metal remover.
この場合、溶融金属は冷却ロールと接触している面(以下、凝固部ともいう)に加え、溶融金属リムーバーと接触している面からも抜熱される。そのため、溶融金属の冷却速度が高まる。その結果、金属薄帯の結晶粒がより微細化する。 In this case, the molten metal is extracted from not only the surface in contact with the cooling roll (hereinafter also referred to as the solidified portion) but also the surface in contact with the molten metal remover. Therefore, the cooling rate of molten metal increases. As a result, the crystal grains of the metal ribbon are further refined.
本実施形態による金属薄帯の製造方法は、上述の製造装置を用いた単ロールのストリップキャスティング法による金属薄帯の製造方法である。製造方法は、供給工程と、急冷工程と、厚さ調整工程とを備える。供給工程では、タンディッシュ内の溶融金属を冷却ロールの外周面上に供給する。急冷工程では、外周面上の溶融金属を冷却ロールにより急冷して金属薄帯を形成する。厚さ調整工程では、溶融金属リムーバーにより、外周面上の溶融金属の表面部分を除去する。これにより、外周面上の溶融金属の厚さを、冷却ロールの外周面と溶融金属リムーバーとの間の隙間の幅に規制する。 The method for producing a metal ribbon according to this embodiment is a method for producing a metal ribbon by a single roll strip casting method using the above-described production apparatus. The manufacturing method includes a supplying process, a rapid cooling process, and a thickness adjusting process. In the supplying step, the molten metal in the tundish is supplied onto the outer peripheral surface of the cooling roll. In the rapid cooling step, the molten metal on the outer peripheral surface is rapidly cooled by a cooling roll to form a metal ribbon. In the thickness adjusting step, the molten metal remover removes the surface portion of the molten metal on the outer peripheral surface. Thereby, the thickness of the molten metal on the outer peripheral surface is regulated to the width of the gap between the outer peripheral surface of the cooling roll and the molten metal remover.
本実施形態による製造方法は、厚さ調整工程を備える。これにより、冷却ロール外周面上の溶融金属が薄くなる。そのため、溶融金属の冷却速度が高まる。その結果、金属薄帯の結晶粒が微細化する。つまり、ストリップキャスティング法を用いて、微細な結晶粒を含有する金属薄帯を効率的に製造できる。 The manufacturing method according to the present embodiment includes a thickness adjusting step. Thereby, the molten metal on the outer peripheral surface of the cooling roll becomes thin. Therefore, the cooling rate of molten metal increases. As a result, the crystal grains of the metal ribbon are refined. That is, it is possible to efficiently manufacture a metal ribbon containing fine crystal grains by using a strip casting method.
以下、図面を参照し、本実施形態を詳しく説明する。図中同一又は相当部分には同一符号を付してその説明は繰り返さない。 Hereinafter, this embodiment will be described in detail with reference to the drawings. In the drawings, the same or corresponding parts are denoted by the same reference numerals and description thereof will not be repeated.
[製造装置]
図1は、本実施形態による金属薄帯の製造装置の一例の断面図である。製造装置1は、冷却ロール2と、タンディッシュ4と、溶融金属リムーバー5とを備える。[Manufacturing equipment]
FIG. 1 is a cross-sectional view of an example of a metal ribbon manufacturing apparatus according to the present embodiment. The
[冷却ロール]
冷却ロール2は、外周面を有し、回転しながら外周面上の溶融金属3を冷却して凝固させる。冷却ロール2は円柱状の胴部と、図示しない軸部とを備える。胴部は上記外周面を有する。軸部は胴部の中心軸位置に配置され、図示しない駆動源に取り付けられている。冷却ロール2は、駆動源により冷却ロール2の中心軸9周りに回転する。[Cooling roll]
The
冷却ロール2の素材は、硬度及び熱伝導率が高い材料であることが好ましい。冷却ロール2の素材はたとえば、銅及び銅合金からなる群から選択される1種である。好ましくは、冷却ロール2の素材は銅である。冷却ロール2は、表面にさらに被膜を有してもよい。これにより、冷却ロール2の硬度が高まる。被膜はたとえば、めっき被膜及びサーメット被膜からなる群から選択される1種又は2種である。めっき皮膜はたとえば、クロムめっき及びニッケルめっきからなる群から選択される1種又は2種である。サーメット被膜はたとえば、タングステン(W)、コバルト(Co)、チタン(Ti)、クロム(Cr)、ニッケル(Ni)、シリコン(Si)、アルミニウム(Al)、ボロン(B)、及び、これらの元素の炭化物、窒化物及び炭窒化物からなる群から選択される1種又は2種以上を含有する。好ましくは、冷却ロール2の表層は銅であり、冷却ロール2は表面にさらにクロムめっき被膜を有する。
The material of the
図1に示すXは、冷却ロール2の回転方向である。金属薄帯6を製造する際、冷却ロール2は一定方向Xに回転する。これにより、図1では、冷却ロール2と接触した溶融金属3が冷却ロール2の外周面上で一部凝固し、冷却ロール2の回転に伴い移動する。
X shown in FIG. 1 is the rotation direction of the
冷却ロール2は、後述のタンディッシュ4よりも冷却ロール2の回転方向下流であって、後述の溶融金属リムーバー5到達前までに、冷却ゾーンを有する。冷却ゾーンでは、冷却ロール2の外周面上に供給された溶融金属3は、自由表面を有する。そのため、急速冷却が可能である。溶融金属3が自由表面を有さない場合、つまり、溶融金属3の凝固部の上にさらに溶融金属3が存在する場合、凝固部を十分に抜熱することができない。これは、凝固部に対して、凝固部上に存在する溶融金属3から熱が加え続けられるからである。冷却ゾーンにおいて、溶融金属3は、冷却ロール2の外周面上に供給されることで自由表面を有する。そのため、凝固部を十分に抜熱することができ、急速冷却が可能となる。その結果、より微細化した結晶粒を有する金属薄帯6を得ることができる。
The
冷却ロール2のロール周速は、溶融金属3の冷却速度及び製造効率を考慮して適宜設定される。ロール周速が早ければ、冷却ロール2外周面から、金属薄帯6が剥離しやすい。したがって、ロール周速の下限は、好ましくは50m/分、より好ましくは80m/分、さらに好ましくは120m/分である。ロール周速の上限は特に限定されないが、設備能力を考慮してたとえば500m/分である。ロール周速は、ロールの直径と回転数とから求めることができる。
The roll peripheral speed of the
冷却ロール2の内部には、抜熱用の溶媒が充填されてもよい。これにより、効率的に溶融金属3を抜熱できる。溶媒はたとえば、水、有機溶媒及び油からなる群から選択される1種又は2種以上である。溶媒は、冷却ロール2内部に滞留してもよいし、外部と循環されてもよい。
The
[タンディッシュ]
タンディッシュ4は、溶融金属3を収納可能であり、冷却ロール2の外周面上に溶融金属3を供給する。[Tundish]
The
本実施形態において、タンディッシュ4は常に加熱されていてもよい。この場合、高融点の溶融金属3の溶融状態を維持することができる。そのため、溶融金属3を、溶融状態のまま、後述の溶融金属リムーバー5を用いて除去できる。加熱温度は、原料の液相線温度以上であれば特に限定されない。Si合金を製造する場合、加熱温度はたとえば1200℃以上であり、さらに好ましい加熱温度は、1500℃以上である。磁石用合金材料を製造する場合、加熱温度はたとえば1000℃以上である。
In the present embodiment, the
[溶融金属リムーバー]
溶融金属リムーバー5は、冷却ロール2の軸方向に沿って延びる部材である。溶融金属リムーバー5の一例は、図1に示すような、冷却ロール2の軸方向と平行に配置される板状の部材である。溶融金属リムーバー5は、タンディッシュ4よりも冷却ロール2の回転方向下流に、冷却ロール2の外周面との間に隙間を設けて配置される。溶融金属リムーバー5は、本体部51と、冷却ロール2の外周面と対向して配置される先端部50とからなる。先端部50の形状は特に限定されない。[Molten metal remover]
The
図2は、製造装置1の溶融金属リムーバー5の先端部50近傍(図1中、破線で囲った範囲)を拡大した断面図である。図2を参照して、溶融金属リムーバー5は、冷却ロール2の外周面との間に隙間Aを設けて配置される。溶融金属リムーバー5は、冷却ロール2の外周面上の溶融金属3の厚さを、冷却ロール2の外周面と溶融金属リムーバー5との間の隙間Aの幅に規制する。具体的には、溶融金属リムーバー5よりも冷却ロール2の回転方向上流での溶融金属3が、隙間Aの幅と比較して厚い場合がある。この場合、隙間Aの幅を超える厚さに相当する分の溶融金属3が、溶融金属リムーバー5によって除去される。これにより、溶融金属3の厚さは隙間Aの幅まで薄くなる。溶融金属3の厚さが薄くなることによって、溶湯金属3の冷却速度が高まる。このため、金属薄帯6の結晶粒が微細化する。
FIG. 2 is an enlarged cross-sectional view of the vicinity of the
隙間Aの幅は、溶融金属リムーバー5よりも冷却ロール2の回転方向上流側での外周面上の溶融金属3の厚さBよりも狭いことが好ましい。この場合、冷却ロール2の外周面上の溶融金属3がより薄くなる。そのため、溶融金属3の冷却速度がより高まる。その結果、金属薄帯6の結晶粒がより微細化する。
The width of the gap A is preferably narrower than the thickness B of the
冷却ロール2の外周面と溶融金属リムーバー5との間の隙間Aの幅は、溶融金属リムーバー5と冷却ロール2の外周面との最短の距離である。隙間Aの幅は、目的とする冷却速度及び製造効率に応じて適宜設定される。隙間Aの幅が狭い程、厚さ調整後の溶融金属3が薄くなる。このため、溶融金属3の冷却速度がより高まる。その結果、金属薄帯6の結晶粒をより微細化しやすい。したがって、隙間Aの上限は好ましくは400μm、より好ましくは250μm、さらに好ましくは100μm、さらに好ましくは50μm、さらに好ましくは30μmである。冷却ロール2が表面にクロムめっき及びニッケルめっきを有する場合、冷却ロール2の表面が銅である場合と比較して、冷却速度が遅い。したがって、この場合、隙間Aを狭くすることが好ましい。隙間Aの下限は特に限定されないが、たとえば10μmである。
The width of the gap A between the outer peripheral surface of the
冷却ロール2の外周面のうち、溶融金属3がタンディッシュ4から供給される地点と、溶融金属リムーバー5が配置される地点との間の距離は適宜設定される。溶融金属リムーバー5は、溶融金属3の自由表面(溶融金属3が冷却ロール2と接触していない側の表面)が液状又は半凝固状態で溶融金属リムーバー5と接触する範囲内で配置されればよい。
Of the outer peripheral surface of the
図3は溶融金属リムーバー5の取付角度を示す図である。図3を参照して、たとえば、溶融金属リムーバー5は、冷却ロール2の中心軸9と供給端7とを含む面PL1と、冷却ロール2の中心軸9と溶融金属リムーバー5の先端部50とを含む面PL2とがなす角度θが一定となるように配置される。(以下、この角度θを取付角度θと称する。)取付角度θは適宜設定できる。取付角度θの上限はたとえば45°である。取付角度θの上限は好ましくは30°である。取付角度θの下限は特に限定されないが、溶融金属リムーバー5がタンディッシュ4上の溶融金属3と直接接触しない範囲であることが好ましい。
FIG. 3 is a view showing the mounting angle of the
図1〜図3を参照して、好ましくは、溶融金属リムーバー5は抜熱面8を有する。抜熱面8は、冷却ロール2の外周面と対向して配置される。抜熱面8は、冷却ロール2の外周面と溶融金属リムーバー5との間の隙間を通過する溶融金属3と接触する。
1 to 3, the
溶融金属リムーバー5の素材は耐火物であることが好ましい。溶融金属リムーバー5はたとえば、酸化アルミニウム(Al2O3)、一酸化ケイ素(SiO)、二酸化ケイ素(SiO2)、酸化クロム(Cr2O3)、酸化マグネシウム(MgO)、酸化チタン(TiO2)、チタン酸アルミニウム(Al2TiO5)及び酸化ジルコニウム(ZrO2)からなる群から選択される1種又は2種以上を含有する。好ましくは、溶融金属リムーバー5は、酸化アルミニウム(Al2O3)、二酸化ケイ素(SiO2)、チタン酸アルミニウム(Al2TiO5)及び酸化マグネシウム(MgO)からなる群から選択される1種又は2種以上を含有する。The material of the
以上に説明した製造装置1は、溶融金属リムーバー5によって、冷却ロール2の外周面上の溶融金属3の表面部分を除去する。溶融金属3の表面部分とは、冷却ロール2の外周面上の溶融金属3において、冷却ロール2の外周面と溶融金属リムーバー5との間の隙間Aの幅を超える厚さに相当する部分を意味する。これにより、冷却ロール2の外周面上の溶融金属3の厚さを規制する。そのため、冷却ロール2の外周面上の溶融金属3が薄くなる。溶融金属3が薄くなることによって、溶融金属3の冷却速度が高まる。そのため、製造装置1を用いて金属薄帯を製造すれば、より微細化した結晶粒を有する金属薄帯6が得られる。
The
本実施形態の金属薄帯の製造装置は、上述の製造装置1に限定されない。
The apparatus for manufacturing a metal ribbon according to this embodiment is not limited to the above-described
図1に示す製造装置1では、溶融金属3を冷却ロール2の側方から供給する。一方、溶融金属3は、冷却ロール2の上から供給することもできる。
In the
図4は、図1〜図3とは異なる、他の実施形態による製造装置10の断面図である。図4を参照して、タンディッシュ4及び供給端7は、冷却ロール2よりも上に配置される。溶融金属リムーバー5は、供給端7よりも下に配置される。製造装置10のその他の構成は、製造装置1と同じである。製造装置10では、溶融金属3を冷却ロール2の上から冷却ロール2の外周面上に供給する。冷却ロール2の外周面上に供給された溶融金属3は、製造装置1と同様に、溶融金属リムーバー5によって厚さが規制される。その結果、冷却ロール2の外周面上の溶融金属3の厚さは、冷却ロール2の外周面と溶融金属リムーバー5との間の隙間Aの幅まで薄くなる。
FIG. 4 is a cross-sectional view of the
製造装置10では、溶融金属3は、冷却ロール2の頂点から冷却ロール2の外周面上を下って冷却される。一方、図1に示す製造装置1では、溶融金属3は、冷却ロール2の側方から冷却ロール2の回転方向と同じ向きに供給される。さらに、溶融金属3は冷却ロール2によって巻き上げられながら冷却ロール2の頂点に到達し、その後冷却ロール2の外周面上を下って冷却される。したがって、製造装置10と比較して、製造装置1を用いた場合、溶融金属3が冷却ロール2の外周面に接触している時間が長い。そのため、溶融金属3の冷却時間が長い。この場合、金属薄帯6の結晶粒がより微細化する。したがって、図1に示す製造装置1、つまり、溶融金属リムーバー5がタンディッシュ4の供給端7よりも上方に配置されることが好ましい。
In the
溶融金属リムーバー5は、図1〜図4に示す様に1枚配置されてもよいし、冷却ロール2の回転方向に対して連続的に複数枚配置されてもよい。溶融金属リムーバー5を複数枚配置する場合は、冷却ロール2の回転方向上流側に配置する溶融金属リムーバー5よりも、冷却ロール2の回転方向下流側に配置する溶融金属リムーバー5を冷却ロール2に近づけて配置する。そして、冷却ロール2の回転方向において、最も下流に位置する溶融金属リムーバー5と冷却ロール2の外周面との間の隙間Aが、最も小さくなるように配置する。溶融金属リムーバー5を複数枚配置することにより、溶融金属3を段階的に除去することができる。この場合、1枚の溶融金属リムーバー5にかかる負担が小さくなる。この場合さらに、溶融金属3の厚さの精密な制御がより容易になる。
As shown in FIGS. 1 to 4, one
溶融金属リムーバー5は、図1〜図4に示す様に、冷却ロール2の法線に沿った向きで配置されてもよいし、図5に示す様に、冷却ロール2の法線とは異なる向きに配置されてもよい。図5では、溶融金属リムーバー5は、冷却ロール2の法線方向よりも、冷却ロール2の回転方向に向けて傾けて配置されている。この場合、冷却ロール2の外周面上の溶融金属3のうち、隙間Aの幅よりも上方の部分を除去しやすい。つまり、冷却ロール2の外周面上の溶融金属3の厚さを規制しやすい。図5ではさらに、溶融金属リムーバー5の断面形状を、後述するとおり図1〜図4とは異なる形にしている。この場合、溶融金属3をさらに効率的に除去することができる。溶融金属リムーバー5の向きは、溶融金属3の厚さを規制し易いように適宜設定される。
The
溶融金属リムーバー5の先端部50(溶融金属3と接触する端)のロールの軸に垂直な断面の断面形状は、図1〜図4に示す様な矩形であってもよいし、他の形状でもよい。他の形状はたとえば、図6に示す様な三角形であってもよい。若しくは、図5及び図7に示す様に、溶融金属リムーバー5の溶融金属3の入り口側の先端部50と冷却ロール2の外周面との間の隙間の幅と、溶融金属リムーバー5の溶融金属3の出口側の先端部50と冷却ロール2の外周面との間の隙間の幅とが異なる様な形状でもよい。溶融金属リムーバー5の先端部50の断面形状は、溶融金属3の厚さを規制しやすいように適宜設定される。
The cross-sectional shape of the cross section perpendicular to the roll axis of the tip 50 (the end in contact with the molten metal 3) of the
[製造方法]
本実施形態による金属薄帯6の製造方法は、上述の製造装置1又は10を用いた製造方法である。製造方法は、供給工程と、急冷工程と、厚さ調整工程とを備える。[Production method]
The manufacturing method of the
はじめに、溶融金属3を準備する。溶融金属3の組成は、目的とする金属薄帯6の組成に応じて適宜設定される。たとえば、Si合金を製造する場合、溶融金属3はたとえば、シリコン(Si)と、チタン(Ti)、クロム(Cr)、バナジウム(V)、マンガン(Mn)、鉄(Fe)、コバルト(Co)、ニッケル(Ni)、亜鉛(Zn)、アルミニウム(Al)、銅(Cu)及び錫(Sn)からなる群から選択される1種又は2種以上とを含有し、残部は不純物からなる。若しくは、ネオジム磁石用合金材料を製造する場合、溶融金属3はたとえば、ネオジム(Nd)、ボロン(B)及び鉄(Fe)を含有し、残部は不純物からなる。溶融金属3は、上述の化学組成を有する原料を、融点以上に加熱することで製造される。
First, the
上述の化学組成を有する原料を、坩堝に入れ加熱することで溶融金属3を製造する。加熱方法はたとえば、高周波誘導加熱、アーク加熱、プラズマアーク加熱、抵抗加熱及び電子ビーム衝撃加熱である。加熱温度は、原料の液相線温度以上であれば特に限定されない。Si合金を製造する場合、加熱温度はたとえば1200℃以上であり、さらに好ましくは、1500℃以上である。磁石用合金材料を製造する場合、加熱温度はたとえば1000℃以上である。
The
[供給工程]
供給工程では、タンディッシュ4内の溶融金属3を冷却ロール2の外周面上に供給する。はじめに、坩堝からタンディッシュ4へ溶融金属3を供給する。坩堝からタンディッシュ4への溶融金属3の供給は、坩堝を傾けて溶融金属3を直接注いでもよい。若しくは、ノズル等を使用して坩堝からタンディッシュ4へ溶融金属3を供給してもよい。続いて、タンディッシュ4の供給端7から溶融金属3を冷却ロール2外周面上に供給する。冷却ロール2は、上述のとおり一定の速度で冷却ロール2の中心軸9周りに回転している。タンディッシュ4から供給された溶融金属3と冷却ロール2の外周面とが接触すれば、溶融金属3が一部凝固して冷却ロール2に移着する。溶融金属3は、冷却ロール2の回転に伴い移動する。このとき、溶融金属3の冷却ロール2の外周面と接触していない側の表面(自由表面)は液状又は半凝固状態である。[Supply process]
In the supplying step, the
供給工程において、タンディッシュ4は常に加熱されていてもよい。この場合、高融点の溶融金属3の溶融状態を維持することができる。そのため、溶融金属3を、溶融状態のまま、溶融金属リムーバー5を用いて除去できる。加熱温度は、原料の液相線温度以上であれば特に限定されない。Si合金を製造する場合、加熱温度はたとえば1200℃以上であり、さらに好ましい加熱温度は、1500℃以上である。磁石用合金材料を製造する場合、加熱温度はたとえば1000℃以上である。
In the supplying step, the
[急冷工程]
急冷工程では、外周面上の溶融金属3を冷却ロール2により急冷して金属薄帯6を形成する。上述の供給工程で溶融金属3が冷却ロール2の外周面上に供給された時から、急冷工程は開始する。急冷工程では、溶融金属3を凝固部から冷却する。[Rapid cooling process]
In the rapid cooling step, the
急冷工程では、冷却ロール2は、タンディッシュ4よりも冷却ロール2の回転方向下流であって、溶融金属リムーバー5到達前までに、冷却ゾーンを有する。冷却ゾーンでは、冷却ロール2の外周面上に供給された溶融金属3は、自由表面を有する。そのため、急速冷却が可能である。溶融金属3が自由表面を有さない場合、つまり、凝固部の上にさらに溶融金属3が存在する場合、凝固部を十分に抜熱することができない。これは、凝固部に対して、凝固部上に存在する溶融金属3から熱が加え続けられるからである。冷却ゾーンにおいて、溶融金属3は、冷却ロール2の外周面上に供給されることで自由表面を有する。そのため、凝固部を十分に抜熱することができ、急速冷却が可能となる。その結果、より微細化した結晶粒を有する金属薄帯6を製造できる。
In the rapid cooling step, the
[厚さ調整工程]
厚さ調整工程では、急冷工程の途中で、冷却ロール2の外周面上の溶融金属3の厚さを、溶融金属リムーバー5により、冷却ロール2の外周面と溶融金属リムーバー5との間の隙間Aの幅に規制する。溶融金属3は、冷却ロール2の外周面上に供給された後すぐには全体が凝固せず、凝固部から徐々に凝固する。溶融金属3の自由表面は、液状又は半凝固状で溶融金属リムーバー5と接触する。液状又は半凝固状の溶融金属3の硬度は低い。そのため、溶融金属3の厚さが、隙間Aの幅より厚ければ、液状又は半凝固状態である溶融金属3の自由表面が塞き止められる、若しくは、除去される。これにより、溶融金属3が薄くなる。溶融金属3が薄ければ、溶融金属3の冷却速度が速くなる。その結果、より微細化した結晶粒を有する金属薄帯6を製造できる。[Thickness adjustment process]
In the thickness adjusting step, the thickness of the
抜熱面8を配置することによって、溶融金属3は、凝固部に加え、抜熱面8からも抜熱される。この場合、溶融金属3の冷却速度が高まる。抜熱面8の面積及び形状は、適宜設定される。たとえば、図8に示す様に、溶融金属リムーバー5の先端部50をL字にすることで、抜熱面8の面積を大きくすることができる。この場合、溶融金属3の冷却速度をさらに高めることができる。
By arranging the
厚さ調整工程で薄くなった溶融金属3は、引き続き冷却ロール2上で冷却される。この時の溶融金属3は薄い。そのため、冷却速度は著しく速い。その結果、金属薄帯6の結晶粒が微細になる。溶融金属3全体が凝固すると、金属薄帯6となる。金属薄帯6は冷却ロール2外周面から離隔して回収される。以上の工程により、本実施形態の金属薄帯6を製造できる。
The
下記の実施例1〜実施例3に記載の製造装置を用いて、Si合金の金属薄帯を製造した。原料は、ニッケル(Ni)、チタン(Ti)及びシリコン(Si)を含有した。原料の組成は、質量比でNi:Ti:Si=25:17:58であった。混合した原料1kgを1450℃に加熱し、溶融金属を製造した。溶融金属を、タンディッシュから冷却ロール上に供給した。冷却ロールは、外周面を銅で被覆し、内部を水で冷却した冷却ロールであった。冷却ロールの直径は20cm、幅は18cmであった。ロールの周速は、120m/分であった。実施例1〜実施例3で得られたSi合金の金属薄帯を切断し、断面を走査型電子顕微鏡(SEM)を用いて観察した。 Using the manufacturing apparatus described in Examples 1 to 3 below, a metal ribbon of Si alloy was manufactured. The raw material contained nickel (Ni), titanium (Ti) and silicon (Si). The composition of the raw material was Ni: Ti: Si = 25: 17: 58 by mass ratio. 1 kg of the mixed raw material was heated to 1450 ° C. to produce molten metal. Molten metal was fed from the tundish onto a chill roll. The cooling roll was a cooling roll in which the outer peripheral surface was coated with copper and the inside was cooled with water. The diameter of the cooling roll was 20 cm and the width was 18 cm. The peripheral speed of the roll was 120 m / min. The metal ribbon of the Si alloy obtained in Examples 1 to 3 was cut, and the cross section was observed using a scanning electron microscope (SEM).
[実施例1]
実施例1では、本実施形態の製造装置を用いて、Si合金の金属薄帯を製造した。つまり、溶融金属リムーバーを使用してSi合金の金属薄帯を製造した。溶融金属リムーバーは、厚さ3mmの平板のアルミナ板であった。溶融金属リムーバーと冷却ロールの外周面との隙間の幅は80μmであった。[Example 1]
In Example 1, an Si alloy metal ribbon was manufactured using the manufacturing apparatus of the present embodiment. That is, a metal ribbon of Si alloy was manufactured using a molten metal remover. The molten metal remover was a flat alumina plate having a thickness of 3 mm. The width of the gap between the molten metal remover and the outer peripheral surface of the cooling roll was 80 μm.
[実施例2]
実施例2では、本実施形態の製造装置から、溶融金属リムーバーを外してSi合金の金属薄帯を製造した。つまり、溶融金属リムーバーを使用しないでSi合金の金属薄帯を製造した。[Example 2]
In Example 2, the molten metal remover was removed from the production apparatus of the present embodiment to produce a Si alloy metal ribbon. That is, a Si alloy metal ribbon was manufactured without using a molten metal remover.
[実施例3]
実施例3では、冷却ロール上において、タンディッシュから溶融金属リムーバーまでの間に冷却ゾーンを有さない製造装置を用いて、その他は実施例1と同じ条件で、Si合金の金属薄帯を製造した。つまり、溶融金属は自由表面を有さない状態で、溶融金属リムーバーに供給された。[Example 3]
In Example 3, a metal ribbon of Si alloy is manufactured on the cooling roll using a manufacturing apparatus that does not have a cooling zone between the tundish and the molten metal remover under the same conditions as in Example 1. did. That is, the molten metal was supplied to the molten metal remover without having a free surface.
[評価結果]
[実施例1]
図9は、本実施形態による製造方法(溶融金属リムーバーあり)で製造した金属薄帯の断面の電子顕微鏡(SEM)写真である。本実施形態による方法で製造した金属薄帯の平均膜厚は80μmであった。さらに、本実施形態による方法で製造した金属薄帯のSi相の結晶粒の大きさ(図9の灰色の部分の幅に相当)は、2μm以下であった。[Evaluation results]
[Example 1]
FIG. 9 is an electron microscope (SEM) photograph of a cross section of a metal ribbon manufactured by the manufacturing method according to the present embodiment (with a molten metal remover). The average thickness of the metal ribbon manufactured by the method according to the present embodiment was 80 μm. Furthermore, the size of the Si phase crystal grains of the metal ribbon produced by the method according to the present embodiment (corresponding to the width of the gray portion in FIG. 9) was 2 μm or less.
[実施例2]
図10は、従来方法(溶融金属リムーバーなし)で製造した金属薄帯の断面の電子顕微鏡(SEM)写真である。従来方法で製造した金属薄帯の平均膜厚は440μmであった。さらに、従来方法で製造した金属薄帯のSi相の結晶粒の大きさ(図10の灰色の部分の幅に相当)は、20〜30μmであった。[Example 2]
FIG. 10 is an electron microscope (SEM) photograph of a cross section of a metal ribbon manufactured by a conventional method (without a molten metal remover). The average film thickness of the metal ribbon manufactured by the conventional method was 440 μm. Furthermore, the size of the Si phase crystal grains of the metal ribbon produced by the conventional method (corresponding to the width of the gray portion in FIG. 10) was 20 to 30 μm.
[実施例3]
自由表面を有さない溶融金属を、溶融金属リムーバーで除去して製造した実施例3では、金属薄帯のSi相の結晶粒の大きさは、10〜15μmであった。[Example 3]
In Example 3 produced by removing the molten metal having no free surface with a molten metal remover, the size of the Si phase crystal grains of the metal ribbon was 10 to 15 μm.
以上、本発明の実施の形態を説明した。しかしながら、上述した実施の形態は本発明を実施するための例示に過ぎない。したがって、本発明は上述した実施の形態に限定されることなく、その趣旨を逸脱しない範囲内で上述した実施の形態を適宜変更して実施することができる。 The embodiment of the present invention has been described above. However, the above-described embodiment is merely an example for carrying out the present invention. Therefore, the present invention is not limited to the above-described embodiment, and can be implemented by appropriately changing the above-described embodiment without departing from the spirit thereof.
1、10 製造装置
2 冷却ロール
3 溶融金属
4 タンディッシュ
5 溶融金属リムーバー
6 金属薄帯
7 供給端
8 抜熱面
DESCRIPTION OF
Claims (4)
外周面を有し、回転しながら前記外周面上の溶融金属を冷却して凝固させる冷却ロールと、
前記溶融金属を収納可能であり、前記外周面上に前記溶融金属を供給するタンディッシュと、
前記タンディッシュよりも前記冷却ロールの回転方向下流に、前記外周面との間に隙間を設けて配置され、前記外周面上の前記溶融金属の、前記隙間の幅を超える厚さに相当する表面部分を除去して、前記溶融金属の厚さを前記隙間の幅に規制する溶融金属リムーバーとを備え、
前記溶融金属リムーバーは、前記溶融金属の前記冷却ロールと接触していない側の表面が液状又は半凝固状態で前記溶融金属リムーバーと接触する範囲内に配置されており、
前記溶融金属リムーバーは、前記外周面と対向して配置され、前記隙間を通過する前記溶融金属と接触する抜熱面を有し、前記抜熱面は前記溶融金属を冷却する、金属薄帯の製造装置。 An apparatus for producing a metal ribbon by a single roll strip casting method,
A cooling roll having an outer peripheral surface and cooling and solidifying the molten metal on the outer peripheral surface while rotating;
A tundish capable of storing the molten metal and supplying the molten metal on the outer peripheral surface;
A surface corresponding to a thickness of the molten metal on the outer peripheral surface that exceeds the width of the gap, and is disposed downstream of the tundish in the rotation direction of the cooling roll with the outer peripheral surface. A molten metal remover that removes a portion and regulates the thickness of the molten metal to the width of the gap ;
The molten metal remover is disposed in a range where the surface of the molten metal that is not in contact with the cooling roll is in contact with the molten metal remover in a liquid or semi-solid state,
The molten metal remover is disposed opposite to the outer peripheral surface and has a heat removal surface that comes into contact with the molten metal passing through the gap, and the heat removal surface cools the molten metal . Manufacturing equipment.
前記隙間の幅は、前記溶融金属リムーバーよりも前記回転方向上流側での前記外周面上の前記溶融金属の厚さよりも狭い、金属薄帯の製造装置。 The metal ribbon manufacturing apparatus according to claim 1,
The width of the said clearance gap is a manufacturing apparatus of a metal strip which is narrower than the thickness of the said molten metal on the said outer peripheral surface in the said rotation direction upstream rather than the said molten metal remover.
前記タンディッシュは、前記外周面近傍に配置され、前記外周面上に前記溶融金属を導く供給端を含み、
前記溶融金属リムーバーは、前記供給端よりも上方に配置される、金属薄帯の製造装置。 A metal ribbon manufacturing apparatus according to claim 1 or 2,
The tundish is disposed near the outer peripheral surface, and includes a supply end that guides the molten metal onto the outer peripheral surface,
The molten metal remover is an apparatus for producing a metal ribbon, which is disposed above the supply end.
前記タンディッシュ内の前記溶融金属を前記冷却ロールの外周面上に供給する工程と、
前記外周面上の前記溶融金属を前記冷却ロールにより急冷して金属薄帯を形成する工程と、
前記溶融金属リムーバーにより前記外周面上の前記溶融金属の前記隙間の幅を超える厚さに相当する部分を除去して、前記外周面上の前記溶融金属の厚さを、前記隙間の幅に規制する工程とを備える、金属薄帯の製造方法。 A method for producing a metal ribbon by a single roll strip casting method using the apparatus for producing a metal ribbon according to any one of claims 1 to 3 ,
Supplying the molten metal in the tundish onto the outer peripheral surface of the cooling roll;
A step of rapidly cooling the molten metal on the outer peripheral surface by the cooling roll to form a metal ribbon;
The molten metal remover removes a portion corresponding to the thickness of the molten metal on the outer peripheral surface that exceeds the width of the gap, and regulates the thickness of the molten metal on the outer peripheral surface to the width of the gap. A method for producing a metal ribbon.
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JPS5938062B2 (en) * | 1978-03-15 | 1984-09-13 | 日本碍子株式会社 | Continuous metal casting method |
JPS54161564A (en) * | 1978-06-12 | 1979-12-21 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | Cooled rolling mill for manufacturing amorphous material |
JPS5653853A (en) * | 1979-10-05 | 1981-05-13 | Hitachi Ltd | Production of sheet and its apparatus |
US4484614A (en) * | 1980-05-09 | 1984-11-27 | Allegheny Ludlum Steel Corporation | Method of and apparatus for strip casting |
YU43229B (en) * | 1980-05-09 | 1989-06-30 | Battelle Development Corp | Device for continuous band casting |
JPS5913551A (en) * | 1982-07-15 | 1984-01-24 | Nippon Kokan Kk <Nkk> | Continuous casting device of steel plate |
JPS60244450A (en) * | 1984-05-14 | 1985-12-04 | オリン コーポレーシヨン | Device for rolling rotary casting strip |
JPS60257950A (en) * | 1984-06-02 | 1985-12-19 | Nippon Steel Corp | Production of thin amorphous alloy strip having large sheet thickness |
JPS6138743A (en) * | 1984-07-31 | 1986-02-24 | Nippon Kokan Kk <Nkk> | Production of thin-walled metallic strip |
JPS61253149A (en) * | 1985-04-12 | 1986-11-11 | Nippon Kinzoku Kogyo Kk | Apparatus for producing thin metallic sheet by continuous casting |
DE3881389T2 (en) * | 1988-02-05 | 1993-09-23 | Reynolds Metals Co | DEVICE AND METHOD FOR THE DIRECT CASTING OF METAL STRIPS. |
FR2633852B1 (en) * | 1988-07-06 | 1991-04-26 | Siderurgie Fse Inst Rech | METHOD AND DEVICE FOR CONTINUOUSLY CASTING THIN METAL PRODUCTS |
US5063990A (en) * | 1990-06-22 | 1991-11-12 | Armco Inc. | Method and apparatus for improved melt flow during continuous strip casting |
GB9116242D0 (en) * | 1991-07-27 | 1991-09-11 | British Steel Plc | Method and apparatus for producing strip products by a spray forming technique |
JPH11320040A (en) * | 1998-05-18 | 1999-11-24 | Seiko Epson Corp | Cooling roll and production of magnet material |
JP3517605B2 (en) * | 1999-04-30 | 2004-04-12 | 貢 本村 | Method for rapid cooling and solidification of aluminum casting slag, solidification roll and forming roll used therefor, and apparatus for rapid cooling and solidification of aluminum casting slag |
JP4332982B2 (en) * | 2000-03-24 | 2009-09-16 | 日立金属株式会社 | Manufacturing method of iron-based alloy magnet |
JP2001291514A (en) | 2000-04-06 | 2001-10-19 | Sumitomo Metal Ind Ltd | Negative electrode material for nonaqueous electrolyte secondary battery and its manufacturing method |
JP2004154835A (en) * | 2002-11-07 | 2004-06-03 | Sumitomo Metal Ind Ltd | Amorphous alloy plate, its manufacturing method, and its manufacturing apparatus |
JP5157076B2 (en) * | 2005-04-01 | 2013-03-06 | 日立金属株式会社 | Method for producing sintered body of magnetic alloy |
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JP5766445B2 (en) | 2011-01-17 | 2015-08-19 | 山陽特殊製鋼株式会社 | Si alloy powder for negative electrode of lithium ion secondary battery and manufacturing method thereof |
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