JPH0325257B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は移動する冷却基板の表面に金属又は合
金（以下単に金属という）の溶湯を噴出衝突さ
せ、急冷凝固することによつて金属の薄帯あるい
は線を直接製造する方法に関するものである。

（従来の技術） 金属を溶融状態から急冷して連続的に薄帯をつ
くる方法として基本的なものに遠心急冷法、単ロ
ール法で代表される片面冷却法がある。この方法
は回転する金属製ドラムの内周面又は外周面に溶
融金属のジエツトを噴出して急冷凝固させ、一気
に金属の薄帯や細線をつくるものである。この方
法によれば冷却速度がきわめてはやいので、金属
の合金組成を適正に選ぶならば非晶質金属が得ら
れる。

従来の片面冷却法において鋳造中に制御すべき
主たるパラメータは、(1)溶湯を噴出する圧力、(2)
冷却基板（ロール、ドラム、ベルトなど）の移動
速度、(3)ノズルと基板の間隔、の３つであること
は周知である。

非晶質金属を作製する場合、用いられるノズル
開口部の形状（スロツト状の場合、移動方向の長
さ）と製品板厚の目標値に応じて経験的に適当な
パラメータ値が選ばれるのが常であつた。

例えばスロツト幅0.6mmのノズルを用いて組成
Fe_80.5Si_6.5B₁₂C₁（at％）の板厚約30μｍの薄帯をつ
くる場合、(1)噴出圧0.22Kg／cm²、(2)移動速度24
ｍ／sec、(3)ノズル−基板間隔0.15mmが条件とし
て選ばれ、通常所定の板厚の薄帯が得られた。

しかしながら金属の種類によつては上記パラメ
ータをいかにふらせても、期待される形状寸法は
おろか、連続した薄帯すら得られない場合がある
ことが分つた。その後、このような例は製造しよ
うとする薄帯が非晶質、結晶質を問わず特殊な事
例ではないことも明らかとなつた。

例えばけい素鋼の急冷薄帯を単ロール法によつ
てつくる際、非晶質金属の場合と同じように製造
パラメータを設定しても、よい形状、表面性状の
薄帯は得られない。製品の形状は折れ曲り、表面
は酸化して変色していることが多かつた。ステン
レス鋼および炭素鋼の場合にも同様の現象が認め
られた。

また非晶質金属に対しても上記３つの製造パラ
メータの選定だけでは材質のよい薄帯がつくれな
い場合があつた。そのような傾向はFe基金属の
場合Feの組成の低い金属に強く、製品は一般に
脆く表面も粗いものとなつた。

このように従来の片面冷却法において製造パラ
メータと考えられている上記３つのパラメータお
よびノズル開口部の寸法の適正化だけでは望む形
状、材質の金属薄帯をつくることが出来ない事例
が数多くあることが分つてきた。

（発明が解決しようとする課題） 本発明は単ロール法など片面冷却法を用いて、
従来採られてきた製造条件だけでは形状および材
質のよい薄帯や線が得られない金属に対して、よ
い形状および材質の薄帯および線を製造する条件
および具体的方法を提供する。

（課題を解決するための手段・作用） 本発明の方法は、金属の溶湯を、移動する冷却
基板、例えば回転するCu、Cu合金、Fe合金ある
いはNiやFe、CrなどをメツキしたCu（Cu合金）
などでつくられた単一ロールあるいはベルトの外
周面又は円筒ドラムの内周面の上に噴出し、急冷
凝固させることにより金属の薄帯および線を製造
するものであるが、その要旨とするところは金属
の溶湯を移動する冷却基板の表面に噴出し、急冷
凝固させることにより金属薄帯および線を鋳造す
る際し、(イ)鋳造すべき金属の溶湯を１本のノズル
から前記冷却基板の表面に、鋳造に際しての噴出
圧力よりも低い圧力で噴出させて該冷却基板の温
度を予め前記溶湯の鋳造に適正な温度に上昇せし
めたのち、(ロ)前記ノズルから前記溶湯を前記冷却
基板の表面に噴出して鋳造を行うことを特徴とす
る金属薄帯および線の製造方法にある。

以下(イ)の工程を予熱工程、(ロ)の工程を鋳造工程
と称す。

予熱工程を行なうことによつて整えられる条件
とは、第１に冷却基板の表面温度を、鋳造工程で
鋳造される金属の種類に応じた適切な温度まで高
めることである。第２は鋳造工程の鋳造条件が過
酷な条件である場合、それを緩和するためであ
る。

予熱工程の具体的方法は第１の目的すなわち基
板温度の調整に対しては次の方法で行なう。

第１図に示すように、鋳造工程と同一ノズルか
ら噴出条件のみを変えて予熱工程を実施する。噴
出圧は通常鋳造工程より低圧でスタートし、基板
表面温度が所定の温度に上昇したら、鋳造工程の
所定の圧力に切り換える。もちろん連続的に圧力
を上げる方法によつてもよい。

このとき用いられる溶湯噴出用のノズルは、冷
却基板６に対向する底面８に開口部を有するもの
で、所望の製品形状によつて開口部の形状を選択
する。例えば幅広の薄帯を製造する場合には一般
に第２図ａに示すように矩形状（スロツト）９を
用い、幅広で厚い薄帯を製造する場合には第２図
ｂに示すようにスロツト９，９′…を基板移動方
向に複数個並設したものを用いる。また断面が偏
平な線を製造する場合には丸孔ノズルを用いるが
一度に大量に製造する場合には第２図ｃに示すよ
うに丸孔１０，１０′…を基板６の移動方向と直
角方向に多数並設したものを使用する。断面が丸
い線を製造する場合には、第２図ｄに示すように
丸孔１０，１０′…を基板６の移動方向に多数並
設したものを使用する。

予熱工程を行なうもう一つの狙いは鋳造工程の
鋳造条件が過酷な場合、それを緩和するためであ
る。このような状況はとくに鋳造の開始時にしば
しば起る。厚い板厚の薄帯をつくろうとする場
合、１つの方法として鋳造条件のうち噴出圧を通
常より高める手段がしばしば採られる。板厚を２
倍にしたい場合２倍の圧力が要求される。しかし
このような高い圧力を鋳造開始時から付加すると
鋳造はしばしば失敗に終る。安定な湯溜り（パド
ル）が形成される前に、溶湯はノズルと基板の間
の狭い空間からあふれだしたり、ノズル底面には
ねとんだ溶湯が凝固し、この付着物が基板をこす
り傷を付け、時にはノズル底面を破壊させる。

このように製品の寸法などから過酷な鋳造条件
が要求される場合、同一るつぼを用いる予熱工程
はきわめて効果的な作用をする。

通常、鋳造工程より低い圧力で噴出を開始しパ
ドルの安定性を確認した後に高い２次圧をかけて
鋳造工程に移る。この場合予熱工程の１次圧から
２次圧にかけて圧力の変化は連続的であつても不
連続に切り換えてもどちらでもよい。前以つて予
熱工程で形成された安定なパドルは２次圧付加に
よる急激な圧力によつても安定なままであること
が確認された。

本発明の方法を採用することによつて従来品質
のよい薄帯あるいは線の製造が不可能ないし困難
であつた金属についても良好な薄帯や線が得られ
る。

たとえば6.5％Si−Fe予熱工程により基板温度
を150℃以上に高めた後鋳造工程を行なうと銀白
色の良好な薄帯が得られた。但し温度はノズル後
方約10cmの位置で基板の表面に接触式温度計を接
触させて測つた。

またSUS304ステンレス鋼においては200℃以
上で良好な薄帯が得られた。

さらに非晶質金属の場合におていも、従来の方
法で作製したとき、金属の合金組成によつては表
面が粗く、脆いものしか得られなかつたものが、
本発明の方法を採用することによつて滑らかで、
延性のある薄帯の製造が可能になつた。

金属の種類に応じてそれに適した基板温度が存
在することは特開昭58−358号公報などで開示さ
れている。また特開昭55−5111号公報で開示され
るように鋳造前に基板の温度を高めておくという
思想はすでに公知である。しかしながら具体的に
それを本発明以外の方法で実行しようとすると問
題が多い。たとえばガスバーナーやヒータによる
加熱、高温物体の接触による加熱、高周波加熱な
どいろいろあるが、いずれも本発明の目的は合致
しない。これらの手段は確かに基板の温度を高め
るが表面層だけでなく内部まで加熱する結果とな
り、基板本来の冷却機能を失わせてしまうからで
ある。

（実施例） 次に実施例をげて説明する。

実施例 １ スチール製で直径600mmφの単一ロールと噴出
ガス圧切換機構、ロール表面温度を計測する接触
式温度計を備えた急冷金属薄帯製造装置によつて
6.5wt％Si−Feの合金を薄帯にする実験を行なつ
た。ノズルは開口部が0.5mm×25mmのスロツトノ
ズルで、予熱工程、鋳造工程とも同一のるつぼを
用いた。予熱工程の条件は噴出圧0.1Kg／cm²、ロ
ール周速15ｍ／sec、ノズルとロールの間隔0.2mm
で行ない、ロール表面温度が200℃に達したとき
に、その他の条件を変えずに２次噴出圧0.2Kg／
cm²に切り換え鋳造工程を開始した。鋳造工程でつ
くられた薄帯は銀白色で酸化はなく、形状も良好
であつた。

一方予熱工程を実施しないで、上と同一条件の
鋳造工程のみを行なつたとき、得られた薄帯は青
黒く酸化しており、形状もうねる蛇行があつた。

実施例 ２ Cu合金製で直径600mmφの単一ロールを冷却基
板として用い、噴出ガス圧切換機構、ロール表面
温度を計測する接触式温度計を備えた急冷金属薄
帯製造装置によつて成分Fe₇₄Si₁₀B₁₆（at％）の合
金を薄帯にする実験をした。ただしノズルはスロ
ツト状開口部を有し、寸法は0.6mm×25mmの矩形
である。予熱工程の条件はロール周速18ｍ／sec、
ロールとノズルの間隔0.2mm、噴出圧は0.2Kg／cm²
で行ない、ロール表面の温度が180℃に達したと
きに、その他の条件は同じまま２次圧0.4Kg／cm²
に切り換えて鋳造工程に移つた。

鋳造工程で得られた薄帯は板厚60μｍであつた
が曲げ試験で求めた破壊歪は0.03であり、従来法
で作られた40μｍ厚の同一組成の薄帯の破壊歪
0.01より大きな値を示した。

このように本発明の方法を適用することにより
従来脆い材料でしか得られなかつた成分について
も粘り強い非晶質金属がつくれるようになつた。
また単一スロツトのノズルでは形状、特性のよい
ものが得られなかつた50μｍ以上の板厚の非晶質
薄帯の製造も可能になつた。

（発明の効果） 以上説明したように、本発明の方法を実施する
ことにより、状来の方法では形状、表面性状など
のよい薄帯の製造ができなかつた金属についても
実用に供し得る、形状、表面性状、特性等の品質
のすぐれた金属薄帯および線の製造が可能になつ
た。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明方法を実施する装置の一例を示
す説明図、第２図ａ〜ｄは本発明方法に使用する
ノズルを示す説明図ある。 １：るつぼ、３：接触式温度計、４：ガス圧切
換制御器、５：噴出用ガス配管、６：冷却基板、
７：薄帯、８：ノズル底面、９，９′，９″，９
〓：スロツト、１０，１０′：丸孔。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 金属の溶湯を移動する冷却基板の表面に噴出
   し、急冷凝固させることにより金属薄帯および線
   を鋳造するに際し、鋳造すべき金属の溶湯を１本
   のノズルから前記冷却基板の表面に、鋳造に際し
   ての噴出圧力よりも低い圧力で噴出させて該冷却
   基板の温度を予め前記溶湯の鋳造に適正な温度に
   上昇せしめたのち、前記ノズルから前記溶湯を前
   記冷却基板の表面に噴出して鋳造を行うことを特
   徴とする金属薄帯および線の製造方法。