JPH03133552A - 急冷金属薄帯の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野］ 本発明は単ロール法によって非晶質金属薄帯などの急冷
金属薄帯を連続的に、安定的に製造するための製造方法
に関する。

〔従来の技術］ 近年、単ロール法や双ロール法などの液体急冷法によっ
て、溶融金属（合金を含む。以下同じ。）を直接金属薄
帯に加工する製造技術の開発が進められている。これら
の直接製板技術における重要な要素技術の第一は板厚の
均一性や表面性状などに関する製板技術そのものである
が、工業的な生産を考えた場合には、それと同等に安定
操業の確立が肝要である。

電カドランス鉄芯などの工業的用途に応用可能な広幅の
非晶質合金薄帯を液体急冷法で作るには、はとんどの場
合単ロール法が用いられでいる。単ロール法で表面性状
や板厚の均一性に優れた急冷金属薄帯を連続的に安定製
板するために、これまでも多（の製造装置及び製造方法
が提案されている。すなわち非晶質形成能の優れた合金
組成を溶解原料とするのは勿論であるが、溶融合金の温
度及び射出圧力、注湯ノズルの材質及び先端形状、ノズ
ル・ロール間の間隙、冷却ロールの周速、及び冷却ロー
ル材質やその表面性状などが急冷金属薄帯の製造にとっ
て基本的に重要な製造条件であることが知られている。

しかしながら、これらの鋳造条件を一定にしていても１
時として非晶質合金薄帯の表面性状が悪くなったり、ま
た極端な場合にはノズルの前方あるいは後方に溶融金属
の飛沫が飛び、安定な製板を実現できないこともあった
。

単ロール法による急冷金属薄帯の製造に際して、冷却ロ
ール表面は溶融金属から熱を奪い、急冷する装置である
と共に、急冷金属薄帯に接して薄帯の表面性状を決定す
る極めて重要な要素であるから、最適な一定条件を提供
するために従来から多くの工夫が加えられてきた０例え
ば、実公昭６１−４５９５５号公報や特開昭５８−３５
０４６号公報に提案されているように、これまでも冷却
ロール表面を調整するために冷却ロールはインラインの
旋盤によって改削されてきたし、また特開昭５８−２５
８４８号公報や特開昭５９−１３０６５５号公報に提案
されているように、製板操業前及び製板中に冷却ロール
表面はブラシロールやバフロール等によって清浄化が行
われてきた。

〔発明が解決しようとする課題］ 本発明は前述のような従来技術における不安定要因を解
決すべく故多くの製造実験を繰返した操業データと鋳造
プロセスに関する解析を基にして得られたものである。

急冷金属薄帯の製造操業における不安定要因はいくつか
見出されたが、本発明の目的は広幅の非晶質合金薄帯を
安定に製造するために、王として冷却ロール側の条件に
関して提案することである。

本発明前らが工業的な規模で長時間の製板実験を繰返し
たところ、冷却ロール表面の改削状況、及びブラシロー
ルやバフロールの調整状況によって製板状況が顕著に変
化することが見出された。

すなわち非晶質合金薄帯の表面性状が悪くなったり、ま
た極端な場合にはノズルの前方あるいは後方に溶融金属
の飛沫が飛び、安定な製板を実現できなくなることがあ
った。

本発明の目的は非晶質合金薄帯のように急冷金属薄帯の
製板を行うに際し、順調な製板状況を損なわない適切な
冷却ロール表面の改削状況、及びブラシロールやバフロ
ールの調整状況、さらに冷却ロール表面に基本的に要求
される状態を提案することである。

〔課題を解決するための手段１ 本発明においては、冷却ロールの表面性状を限定するこ
とによって、冷却ロール表面に高温の溶融金属が接触し
ても、湯溜まりの１ｉＩｆ壊が生しないように、改削操
作、ブラシロール及びバフロールによってロール面を汚
染しないような急冷金属薄帯の製造装置、及びその製造
装置を用いる製造方法を提案する。

本発明は、高速回転する冷却ロール表面に、とδ融金属
を注湯ノズルから射出して急速凝固させ急冷金属薄帯を
製造する単ロール式急冷金属薄帯の’Ａ造方法において
、油脂排除処理したロールを冷却ロールとして使用する
ことを特徴とする急冷金属薄帯の製造方法である。

具体的な油脂排除処理としては、冷却ロール表面を無給
油改削することや、事前に十分に脱脂されたブラシロー
ルを用いて、溶融金属の急冷１・凝固中冷却ロール表面
を清浄化することや、これらの併用、さらには、これら
の手段に加えて、繊維質の布からなる無油バフロールを
用いて、溶融金属の急冷凝固中、冷却ロール表面を払拭
することなどをあげることができる。

〔作用］ 本発明において、冷却ロール表面の油汚染に目を向ける
ようになった契機はブラシロールに用いるステンレス鋼
ワイヤに付着していた油脂であった。本発明者らは第１
図のような製造装置を用いて急冷金属薄帯を製造し、製
板中もブラシロールを回転させて冷却ロール表面の清浄
化を行っているが、ある時次のような経験をした。すな
わちそれまで正常な製板操業を行ってきていたが、ブラ
シロールが傷んだので、新品のブラシロールに交換して
鋳造したところ、注湯ノズルのｉｆｆ方あるいは後方に
溶融金属の飛沫が飛び、安定な製板ができなかった。原
因を種々検討した結果、新品ブラシロールのステンレス
鋼ワイヤにはワイヤ加工時の油がついたままであったが
、これに気付かずに製造装置に装着したため、製板操業
の過程で冷却ロール表面にはこの油が転写されていたこ
とに気付くに到ったのである。すなわち冷却ロール表面
上の微量の不均一な油膜の上に高温の溶融金属が注がれ
たために、油が熱分解して気化し、−気に体積膨張して
溶融金属の飛沫を飛散させたものと理解された。

本発明は１００ｍｍ幅以上の非晶質合金薄帯を少なくと
も１０分以上にわたって製板し、連続的に巻取る操業実
験の中から得られたものである。

近年においては非晶質合金薄帯を連続的に製板すること
自体はさほど困難なことではない。しかしながら連続的
に製板することと連続的に巻取り。

コイル状の非晶質合金薄帯を作製することは同義ではな
い。すなわち単なる製板実験では極めて高速に多量の薄
帯が作製されるため、長時間にわたって操業した場合、
非晶質合金薄帯内に形成された部分的なりラックは勿論
のこと、瞬間的な破断でさえもその存在を判別すること
は決して容易ではない。しかしある張力のもとて非晶質
合金薄帯を巻取っている場合、瞬間的な破断ても、ある
いは部分的なりラックが存在しても、自明なことで１あ
るが、巻取りを持続することはできない、すなわち連続
巻取りをｉコ提にすることば製板状況に対して極めて厳
しい評価を下すことができるのである。

本発明を得るに際しで、先ず溶融金属が第１図の注湯ノ
ズル先端から流出し、冷却ロール面に衝突すると同時に
超急冷されて１疑固し、急冷金属薄帯になる凝固プロセ
スを冷却ロール面の付着物の観点から考察した。

付着物の融点及び沸点が溶融金属の温度よりも高（、溶
融金属と接触しても固体のままであるならば、この付着
物の存在によって溶融金属・冷却ロール間の熱伝達係数
が変化したとしても、凝固プロセスに及ぼす影響はさほ
ど大きくないと推測される。

急冷金属薄帯のための凝固プロセスを考えた場合、最も
危険な状況は溶融金属が冷却ロールの表面に直接的に接
触できないことによって２円滑な冷却・凝固が進行しな
いことである。すなわら液相あるいは気相が溶融金属と
ロール面間に介在することであろう。特に１８融金属の
高温にさらされることによって介在物が気化する場合、
溶融金属と冷却ロールの界面で爆発的な体積膨張が生じ
ることになるから、第１図で図示したような湯溜まりは
完全に破壊されるので、満足できる急冷金属薄帯は製造
できないことになる。

本発明ではこのような付着物として油分を検討した。前
述したように冷却ロール表面が汚染されると、安定な急
冷金属薄帯の製造を行うことができなかった。そこで急
冷金属薄帯の製造装置において冷却ロール表面の油汚染
を起す可能性について厳密に検討したところ、第１Ｒ的
な原因はロールの改削操作そのものであった。すなわち
−射的にはロール類の旋盤加工は切削油を掛けながら行
われるが、本発明では切削油を使用しないこととする。

そのため銅合金製冷却ロールの改削バイトには工具鋼や
高速度鋼製を用いずに、若干の昇熱では焼き付の生じな
い超硬合金製を用いることが好ましい。さもないと満足
できる冷却ロール面の改削仕上がりを得ることができな
い。

次に製板的及び製板中に冷却ロール面に押付けられるブ
ラシロールからの油分の付着であった。

このブラシロールは冷却ロール面上の薄帯片や酸化物を
除去して清浄化するものであって、ステンレス鋼や銅合
金のワイヤが用いられるが、これらのワイヤは多くの場
合潤滑油を使用して細線加工される。したがって、製板
に先だって十分な脱脂を行われなければならない。同様
に冷却ロール面を清浄化し、また注湯ノズル先端のパド
ルへの微小片の飛び込みを防止するために用いられるバ
フロールも冷却ロール面に直接押付けられるから、油分
を含むものであってはならない。

［実施例］ 本発明方法について非晶質合金薄帯の製造を例にとって
具体的に説明する。第１図は注湯ノズル１から射出され
た溶融金属が高速回転する冷却ロール２の表面で超急冷
されて凝固し、非晶質合金薄帯３を形成した後、ガスナ
イフ４によって冷却ロール２から剥離され、巻取機（図
示せず）側に飛翔する様子を示している。ここで冷却ロ
ールの改削はＷＣ製の超硬合金バイトを用いて、切削油
を掛けることなく行った。また０、０８　ｍ　ｍ径のス
テンレス鋼ワイヤ製のブラシロール５は製造装置に設置
する前に十分な脱脂を行っている。バフロール６は芯金
の上にガーゼを多数回巻いたもので、油分のない清浄な
ものである。同図中には巻取機によって張力を与えられ
、デフレフクロール７の位置でパスラインを形成してい
る際の非晶質合金薄帯８の状況も破線で示されている。

十分に予熱したタンデイツシュ９内に１３００℃に保持
したＦｅ７ｇＭｎｌＢ１２５１７Ｃ１組成（原子％）の
溶融合金を供給した後、溶湯ノズル１上方のストッパ１
０を開放して、注湯ノズルＩの開口スロットから２５ｍ
／秒で高速回転する内部水冷型の銅合金製冷却ロール２
の表面上に溶湯を一気に射出したところ、冷却ロール面
に密着して１００ｍｍ幅の非晶質合金薄帯３が作製され
た。次いで約３ｋｇ／ｃｍ”に制御された空気の面状高
速気流によるガスナイフ４によって冷却ロール２面に密
着した非晶質合金薄帯３を剥離し、巻取機側に飛翔させ
た。台車上のピンチロール１１によって、この飛翔する
非晶質合金薄帯を捕捉した後、台車を巻取機後方まで移
動させ、非晶質合金薄帯を搬送してから、冷却ロールと
同速で回転する巻取機の巻取リールに接着させて巻取を
始めた。巻取機による巻取張力を２−４ｋｇ／ｍｒｎ’
に制御したところ、安定なパスラインが形成され、連続
的な製板・巻取が実現された。この状態で約２０分程製
板を持続した後、ガスナイフ４を使用しながら、！＃造
を停止するために注湯ノズル】を冷却ロール２から移動
させた。これによって製板は終了し、尾端の薄帯は冷却
ロール２に巻き付くことなくガスナイフ４によって、冷
却ロール２から剥離して飛翔した。そのため製板中は勿
論のこと、製板終了時でも注湯ノズルｌが破損すること
はなかった６製板過程において、注湯ノズル先端では極
めて安定な陽溜まりが形成され、円滑なＶＩ造が行われ
た。

［発明の効果］ 本発明によれば、単ロール法による急冷金属薄帯の製板
を円滑に進めることができるので、工業的に急冷金属薄
帯をＴＡ造する場合、本発明の有りカ性は極めて大きい
。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明方法の実施例を示す金属合金薄帯製造装
置の模式側面図である。 ■・・・注湯ノズル ３・・・非晶質合金薄帯 ５−・・ブラシロール ７・・・デフレフクロール ９・・・タンデイツシュ １１−・−ビンチロール ２・・−冷却ロール ４・・−ガスナイフ ６・・・バフロール ８・・・非晶質合金薄帯 １０・・・ストッパ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　高速回転する冷却ロール表面に、溶融金属を注湯ノ
   ズルから射出して急速凝固させ急冷金属薄帯を製造する
   単ロール式急冷金属薄帯の製造方法において、油脂排除
   処理したロールを冷却ロールとして使用することを特徴
   とする急冷金属薄帯の製造方法。 ２　油脂排除処理が冷却ロール表面を無給油改削するこ
   とである請求項１記載の急冷金属薄帯の製造方法。 ３　油脂排除処理が事前に十分に脱脂されたブラシロー
   ルを用いて、溶融金属の急冷凝固中冷却ロール表面を清
   浄化することである請求項１記載の急冷金属薄帯の製造
   方法。 ４　油脂排除処理として事前に十分に脱脂されたブラシ
   ロールを用いて、溶融金属の急冷凝固中冷却ロール表面
   を清浄化することを加えた請求項２記載の急冷金属薄帯
   の製造方法。 ５　繊維質の布からなる無油バフロールを用いて、溶融
   金属の急冷凝固中、冷却ロール表面を払拭する請求項１
   〜４のいずれかに記載の急冷金属薄帯の製造方法。