JPH03169460A - 急冷金属薄帯の製造装置および製造方法 - 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、液体急冷法で連続的に製造する非品質金属薄
帯などの急冷金属薄帯の表面性状を常に安定に維持する
ために，急冷金属薄帯の製造装置および製造方法に施し
た改良に関する。

［従来の技術］ 近年、単ロール法や双ロール法などの戚体急冷法によっ
て、溶融金属（合金を含む。以下同じ６）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。

電力トランス用の鉄芯材料などの工業的用途に用いられ
る広幅の非品質合金薄帯を液体急冷法で作るには、ほと
んどの場合単ロール法が用いられている。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、これまでにも多くの製造装置及
び製造方〆去が提案されている。

すなわち非品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，及び冷却ロールの材質やその表面
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
れらの製造条件を一定にしていても、時として非品質合
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（容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。

急冷金属薄帯の製造技術をさらに向上させるには、従来
技術における不安定要因を抽出するための手段の開発が
これまでも強く要望されていた。

すなわち従来技術における大きな問題点は、製造開始前
の製造条件は一定に規制することができても、製版中の
条件を規定できないことである。

その第ｌの理由は製板過程での製造条件を把握するため
の手段に乏しいからである。これは冷却ロールが高速で
回転しているので、製板過程における冷却ロールの表面
性状を正確に計測し認識することが不可能なためであっ
た。

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，単ロール法による急冷金属薄帯の製造に
際して、製板とともに変化する可能性があるのは主に冷
却ロール表面と考えられる。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ともに、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．例えば、実公昭６１−４
５９５５号公報や特開昭５８−３５０４６号公報に提案
されているように、これまで６冷却ロール表面を調製す
るために冷却ロールはインラインの表面加工装置によっ
て改削されてきたし、また特開昭５８−２５８４８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などによって清浄化が行われてき
た． しかしながら、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製状況によって製板状況が顕著に
変化するばかりでなく、さらに製板の進行に伴って製板
状況も変化することが見出された。すなわち非品質合金
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味が飛び、安定
な製板を実現できなくなることがあった。

［発明が解決しようとする諜題１ 本発明の目的は、非品質合金薄帯のような急冷金属薄帯
の製板を行うに際し、冷却ロールの表面の変化をオンラ
インで計測し、この計測値に基づく情報によって、常時
、製板中の冷却ロール表面を研摩あるいは研削すること
により、急冷金属薄帯の表面性状を一定に維持したり，
あるいは希望の状態に変化させるように、冷却ロール表
面を調整するための製造装置及び方法を提供することで
ある。

〔課題を解決するための手段ｊ 本発明は上記課題を解決するために、 高速回転する冷却ロール表面に，スリット状の開口部を
有する注湯ノズルを介して，溶融金属を射出し急冷凝固
させて急冷金属薄帯を製造する装置において、急冷金属
薄帯が冷却ロールから剥離する位置から注湯ノズル位置
までの間に、製板に用いる冷却ロールの表面粗さを計測
するオンライン計測装置を設けると共に，該オンライン
計測装置の冷却ロールの表面粗さに対応する出カ信号に
基づいて冷却ロールを研磨あるいは研削すべき量を演算
し出力する演算器と該演算器の出カ信号に基づいて、製
板中に冷却ロール表面を研磨あるいは研削する手段を設
けたことを特徴とする急冷金属薄帯の製造装置を提供す
るもので、冷却ロールの表面粗さのオンライン計測装置
は光学的計測手段とすることができる。

また、本発明は高速回転する冷却ロール表面に、スリッ
ト状の開口部を有する注湯ノズルを介して、溶融金属を
射出し急冷凝固させて急冷金属薄帯を製造する方法にお
いて，急伶金属薄帯を冷却ロールから剥離する位置がら
注湯ノズル位置までの間で、製板に用いる冷却ロールの
表面粗さを計測し，該オンライン計測された冷却ロール
の表面粗さに関する情報に基づいて、製板中に冷却ロー
ル表面を研磨あるいは研削することを特徴とする急冷金
属薄帯の製造方法を提供するもので、冷却ロールの表面
粗さを光学的にオンライン計測することができる。

［作用］ 本発明においては、急冷金属薄帯を冷却ロールから剥離
する位置から注湯ノズル位置までの間、すなわち、製板
に用いる冷却ロールの露出表面の表面粗さをオンライン
で計測し、オンライン計測装置の冷却ロールの露出表面
の粗さに対応する出力信号の情報に基づいて、冷却ロー
ルを研磨あるいは研削すべき量を演算器で演算して出力
し、演算器の出力に基づいて製板中の冷却ロール表面を
研磨あるいは研削するので、急冷金属薄帯の表面性状を
常に一定に維持したり、あるいは希望の状態に変化させ
ることができる。

表面粗さをオンラインで計測する装置・方法は特に限定
されるものではないが、光の反射強度を測定する光学的
装置・方法が好適である。

本発明の装置及び方法について、非品質合金薄帯の製造
を例にとった説明図を用いて具体的に説明する。

第ｌ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、非品
質合金薄帯３を形成した後、ガスナイフ４によって冷却
ロールから剥離され、ファンｌ２によって巻取機（図示
せず）側に飛翔する様子を示している。

ここで、冷却ロールの表面状態を調整するものとして、
ロールの改削は超硬合金バイトを用いて、製板操業の前
に行われている。また０．０８ｍｍ径のステンレス鋼ワ
イヤ製のブラシロール５と、芯金の上にガーゼを多数回
巻いたバフロール６は、それぞれ自転しながら製板中も
冷却ロール２に接触し、冷却ロール表面の研磨・研削に
供されている。同図中には台車１３が移動した後、巻取
機によって張力を与えられ、デフレクタロール７の位置
でバスラインを形成している際の非晶質合金薄帯８の状
況も点線で示されている。

光学式の表面粗さ測定装置２０は、バフロールと注湯ノ
ズルの中間位置に配置されている。この位置に表面粗さ
測定装置を設置するのは、急冷金属薄帯の剥離点より上
流では製板されたばかりの金属薄帯が冷却ロール表面上
に密着しているため、直接製板に供される冷却ロールの
露出表面の測定ができないし、またブラシロールやバフ
ロールなどによって冷却ロール面を研磨あるいは研削す
ると共に面上の薄帯片や粉塵などを除去し、ロール表面
を粗さ測定のための供試面として使用できるからである
。

表面粗さ測定装置２０でオンライン測定された表面粗さ
に関する情報は，変換器２２、比較演算器２ｌ、及びサ
ーボモー夕制御装置２３、サーポモータ２４を介してブ
ラシロール及びバフロールの回転及び走査機構にフィー
ドバックされ、冷却ロールの表面性状をあらかじめ確認
しておいた希望の状態に維持したり、あるいは変化させ
ることができる６ 表面粗さを光学的装置・方法によって測定することは、
高温の溶融金属や注湯ノズルなどの注湯系が冷却ロール
に近接して存在するこの種装置において、遠隔的な方法
による表面粗さ測定に好適であり、とりわけ単一波長を
有し指向性の極めて強い、Ｉ｛ｅ−Ｎｅ．Ａｒ、炭酸ガ
ス及びＹＡＧレーザなどを光源として使用するのは特に
有効である。なぜなら，単一彼長を有する光束の粗面で
の反射による光敗乱分布の反射角度依存性は、理論的に
も実験的にも解析できるからである。

〔実施例］ 第１図に説明図を示した装置を用い、十分に予熱したタ
ンディッシュ９内に１　３００℃に保持したＦ　ｅ７Ｂ
３Ｍｎ　Ｉ　Ｂ１２Ｓ　ｉ　７　Ｃ　１組成（原子％）
の溶融合金を供給した後、注湯ノズルｌ土方のストッパ
ｌＯを開放して、注４ノズルの開ロスロットから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幅の非品質合金薄帯３が作製され
た。次いで約３ｋ　ｇ　／　ｃ　ｍ″に制御された空気
の板状高速気流によるガスナイフ４によって冷却ロール
面に密着した非品質合金薄帯を剥離し、ファンｌ２によ
り巻取機（図示せず）側に飛翔させた。台車ｌ３上のピ
ンチロール１１によって、この飛翔する非品質合金薄帯
を捕捉したのち、台車を巻取機後方まで移動させ、非品
質合金薄帯を搬送してから、冷却ロールと同速で回転す
る巻取機の巻取りリールに接着させて巻取りを始めた。

巻取器による巻取り張力を約３ｋｇｆ／ｍｒｎ’に制御
したところ、安定なバ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分ほど製板を
持続した後、製造を停止した。

この製板過程における冷却ロールの表面粗さをＨｅ−Ｎ
ｅレーザを光源とする表面粗さ測定器２０でオンライン
測定して、冷却ロール面の反射強度に関する情報を変換
器２２を介して比較演算器２ｌ、サーポモータ制御装置
２３に送り、サーポモータ２４を制御して反射強度が一
定になるようにブラシロール５及び／又はバフロール６
の回転数．圧下力及び走査を制御したところ、第２図に
示したように、冷却ロール面からの反射強度すなわち冷
却ロールの表面性状をほぼ一定に維持することかできた
．なお同図中の点線は比較例としてブラシロール及び／
又バフロールへの前記情報のフィードバックなしに製板
を続けた場合にτＩｌｌ１定された反射強度の変化を示
したものである。

本発明により冷却ロール面の表面加工を製板中も続ける
ことによって、製板される非品質合金薄帯の表面品質を
ほとんど一定に維持できた。

なお、比較演算器及びサーポモータ制御装置の設定条件
を変更することにより、冷却ロールの表面性状を希望の
状態に移行させることち可能であった。

［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
過程における冷却ロール表面の変化をオンラインで計測
し、計測された情報に基づいて、ロール面の表面性状を
一定に維持したりあるいは希望の状態に移行させるよう
に、表面調整装置にフィードバックさせることができる
ので、急冷金属薄帯の表面品質を改善する上で本発明の
有効性は極めて大きい。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例に用いた装置の説１１月図、第
２図は冷却ロール表面からの反射強度の経時変化を示す
グラフである。 ｌ・・・注湯ノズル　　　　　２・・一冷Ｈｎローｌレ
３、８・・・非品質合金薄帯　４・・・ガスナイフ５・
・・ブラシロール　　　　６・・・パフロール７・・−
デフレクタロール　　９・・・タンデイ・ソシコ．ＩＯ
・・・ストツパ　　　　　１１・・・ピンチロールｌ２
・・・ファン　　　　　　ｌ３・・一台車２０・・一表
面粗さ−１１定装置　２ｌ・・・比較演Ｔ；１器２２−
・・変換器 ２３・・・サーボモー夕制ｆ８装置 ２４・・・サーポモータ

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、スリット状の開口
   部を有する注湯ノズルを介して、溶融金属を射出し急冷
   凝固させて急冷金属薄帯を製造する装置において、急冷
   金属薄帯が冷却ロールから剥離する位置から注湯ノズル
   位置までの間に、製板に用いる冷却ロールの表面粗さを
   計測するオンライン計測装置を設けると共に、該オンラ
   イン計測装置の冷却ロールの表面粗さに対応する出力信
   号に基づいて冷却ロールを研磨あるいは研削すべき量を
   演算し出力する演算器と該演算器の出力信号に基づいて
   、製板中に冷却ロール表面を研磨あるいは研削する手段
   を設けたことを特徴とする急冷金属薄帯の製造装置。 ２　冷却ロールの表面粗さのオンライン計測装置は光学
   的計測手段である請求項１記載の急冷金属薄帯の製造装
   置。 ３　高速回転する冷却ロール表面に、スリット状の開口
   部を有する注湯ノズルを介して、溶融金属を射出し急冷
   凝固させて急冷金属薄帯を製造する方法において、急冷
   金属薄帯を冷却ロールから剥離する位置から注湯ノズル
   位置までの間で、製版に用いる冷却ロールの表面粗さを
   計測し、該オンライン計測された 冷却ロールの表面粗さに関する情報に基づいて、製板中
   に冷却ロール表面を研磨あるいは研削することを特徴と
   する急冷金属薄帯の製造方法。 ４　冷却ロールの表面粗さを光学的にオンライン計測す
   る請求項３記載の急冷金属薄帯の製造方法。