JPH0356806A - 急冷薄帯ロール表面粗度の測定方法 - 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】 く産業上の利用分野〉 本発明は、急冷薄帯の製造に用いられるロール表面粗度
の測定方法に関する。

く従来の技ｆ？ｉ　＞ 近年、溶融金属を瞬時に固体金属にする急冷凝固法の開
発が進んでいる。このような急冷凝固法による急冷薄帯
の代表的な製造法として、単ロール法あるいは双ロール
法などがある． 単ロール法については、例えば第５図（ａ）に示すよう
に、高速で回転される急冷用の冷却ロール１の１『部に
設けられたスリ，トノズル２を介して、図示しないルツ
ポに溜められている溶融金属をガス圧などにより冷却ロ
ール１の表面に向けて射出して、超急冷で凝固して薄柑
３としたのち、巻取装置４で巻き取ってコイルにする方
法である。

また、双ロール法は、第５図（ｂ）に示すように、対向
して設けられる一対の冷却ロール１　１′を用いて、湯
溜まり５の溶融金属を急．冷して薄ＥｉＦ　３を製造す
る方法である。

このような急冷凝固プロセスに用いられる冷却ロール１
は、第６図に示すように、ロール軸１ａとロール外殻１
ｂとの空間にロール外殻ｉｂの円周方向に冷却水６が供
給され、ロール軸方向に均一に冷却されるような＋Ｍ　
ａとされる．また、その材質は、冷却能力を上げるため
に、殆どの場合Ｃｕ基合金に限られ、かつ構造上、その
外殻厚みは５０ｍｍ以下の薄さに限られ、通常、製鉄プ
ロセスに使用される圧延ロールに比べれば極めて剛性が
低いものである。

さらに、この冷却ロール１は製仮中は１５００゜Ｃ近く
の高温体との接触を繰り返すため、その熱疲労も通常の
圧延ロールに比べて著しく大である．このため、製板中
はロール表面に酸化層や肌荒れ，亀裂などが発生するこ
とが多々あり、それが原因となって薄帯のロール巻き付
きや転写疵の発生したり、薄帯の未凝固部の生戒を起こ
したりすることがある．それ故、ロール表面のリアルタ
イムでのモニタリングと手入れは薄帯の品質向上や歩留
り向上を図るうえで必要欠くべからざる技術である。

このリアルタイムによるロール表面粗度測定法としては
、例えば特開昭６０　−　２２７９０３号あるいは同６
３−　４４１０９号公報などがある．特開昭６０　−　
２２７９０３号の内容は、レーザ光の反射強度が表面粗
度に依存することに着目し、ロール近傍にレーザ発光器
と受光器を固定し、ロール面からのレーザ反射光の強度
を測定することにより、表面粗さを求めるものであり、
また、特開昭６３４４１０９号の内容も同様の原理に基
づいたものであるが、レーザ発光器と受光器を移動式の
測定台に組み込み、ロール軸に沿って粗度プロフィルを
求めるものである。

く発明が解決しようとする課題〉 しかしながら、上記した特開昭６０　−　２２７９０３
号や同６３−　４４１０９号の方法はいずれも従来工程
を対象としたものであって、以下の理由により、急冷凝
固プロセスには適用し得ないものである．すなわち、上
記した急冷凝固プロセスにおいては、ロール近傍は端辺
支持装置やロール表面測定装置あるいはロール巻付防止
装置などが限られた空間にすでに配置されており、粗度
測定装置を取付けて外部からロール表面に近づけること
は不可能であること、およびロール直上にはルツボなど
の溶解炉やタンディッシュなどが設置されているため、
粗度測定装置を取付けた場合は装置が高温になって測定
精度をｔ員ない、また保守点検上の負荷が大きくなるな
どの問題がある． 本発明は、上記のような従来技術の課題に鑑みてなされ
たものであって、たとえ狭くかつ高温という悪環境であ
っても、冷却ロールの表面粗度を測定し得る好適な方法
を提｛』（することを目的とする． 〈課題を解決するための手段〉 本発明の要旨とするところは、ロール軸とロール外殻と
の空間に冷却水が供給されながら回転する冷却ロールに
｝容融合属を供給して急冷薄４ｊＦを製造する際にロー
ル表面粗度を測定する方法であって、該ロール軸部に取
付けた超音波探触子を用いて前記ロール外殻外表面の反
射波の反射強度を測定し、予め求めておいた反射強度と
ロール表面粗度との関係を用いて前記反射強度からロー
ル表面粗度を求めることを特徴とする急冷薄帯ロール表
面粗度の測定方法である。

〈作　用〉 本発明は、物体中を伝わる御性波の反射特性に着目して
なされたものである．すなわち、−Ｓ的に、物質中を伝
播する弾性波は、相異なる二物質の境界面に達すると、
その一部は反射し、残りは透過する．その反射（あるい
は透過）の割合は、二物質の接触が完全な場合はそれぞ
れの物質定数である音響インピーダンスより理論的に決
定されるが、接触が不完全になるとその程度に応じて反
射率（あるいは透過率）は理論値より偏っていくことが
知られている． そこで、本発明は、この偏差値を測定し、これにより二
物質の接触度、言い換えればロール表面粗度を測定しよ
うとするものである．具体的には、製仮中におけるロー
ル表面相度は次第に大きくなり、よってロールと薄帯の
接触度は低下する．したがって、ロールと薄帯の境界か
らの反射率をオンラインで測定し、その理論値からの偏
りを求めることにより、ロール表面粗度をリアルタイム
で測定することができるのである。

以下に、木発門の具体的構成例について、第１図に基づ
いて詳しく説明する． 第１図は、本発明法を双ロール法による急冷薄帯の製造
過程に適用する際の原理を示したものである。

図に示すように、上部のスリットノズル２より供給され
る溶融金属が一対の冷却ロール１，１′で一時的な湯溜
まり５を形戒し、その間にロールの抜熱により凝固を行
い薄帯３となって下方へ放出される際、回転する冷却ロ
ールｌ，１′の軸１ｂ，ｌｂ’の表面近傍の一部にそれ
ぞれ超音波探触子７を埋め込んでおき、外殻１ａ，ｌａ
’に向けて超音波を間断的に発振する。

発振された超音波は、冷却水５中を伝播して冷却水５と
外殻１ａ．１ａ’　との境界面でその一部を超音波探触
子７の方向に反射し、残りは外殻ｌａ，ｌａ’内へ透過
する．透過した超音波は外殻ｌａ，ｌａ’の外表面で同
しく超音波探触子７の方向に反射する．その反射強度は
、外殻１ａ，１ａ′の外表面が接する対象物（ここでは
、金属か空気である）とその接触状態によって異なるこ
とは前述の通りである。

対象物が空気である場合は、反射率は殆ど１であって、
外殻１ａ．ｌａ’の外表面の粗度に殆ど依存せず、ほぼ
全反射が起こるため、本発明の目的には適さない．本発
明の目的のためには、表面粗度によって反射強度が異な
る位置すなわち外表面が金属と接している位置で、その
反射率を測定することが望ましい。

このため、ロール軸１ｂ，ｌｂ’の中心部に位置検出セ
ンサ８を取付け、超音波探触子７が水平方向（ロールバ
イト方向）近傍における特定の範囲のみでオン信号を出
すように、位置検出センサ８の出力を調節しておくとよ
い．これによって、超音波の発振・受信は超音波探触子
７の位置にかかわらず常時例えば１゜間隔でなされたと
しても、処理すべき信号は位置検出センサ８がオンにな
っているときだけに限定されることになる，第２図は、
ロールバイト位置での超音波の反射波のパターンの一例
を示したものである．図において、発振直後に受信され
る反射波ｈＯは、探触子自体からの反射波であり、次に
受信される反射波ｈＩは受信時間ｔ１の値より判断して
外殼１ａ内表面からの反射波であり、その後に続く反射
波ｈエ，ｈｓは同しくそれらの受信時間ｔ２ｔ，より判
断して外殻１ａ外表面からの第１反射波および多重反射
波である。

このうちの反射波ｈ，すなわち外殻１ａ外表面からの第
１反射波に注目し、この反射波ｈ２のロール１回転中に
おける反射強度の変化の状況について、製仮開始時のを
第３図（ａ）に、また製板中のを第３図（ｂｌにそれぞ
れ示した． なお、図中、縦軸は全反射の場合の反射強度を１００１
全透過をＯとし、横軸はロール１回転分の時間軸である
。

また、図中に位置検出センサ８からの出力信号を併せて
示しており、センサがオンする位ａＡの部分がロールバ
イト位置に相当している．さらに、図中の破線は、金属
とロールが完全接触する状態での反射強度の理論計算値
を示したものであるが、これによると、位置検出センサ
８がロールバイト位置からずれているときは１００、ロ
一ルバイト位置にマッチしているときはほぼ０になるこ
とがわかる． 製｝反開始時、すなわちロール表面が充分滑らかな状態
ではロールと薄帯の接触がよく、反射強度は約２０％と
ほぼ理論計算値に近いが、製仮が進むにつれてロール面
が粗くなると、ロールとＦＪｊｔ）の接触度は低下し、
したがって反射強度は約７０％にまで上昇し、偏りが大
きくなることがわかる。このように、ロールバイト位置
での反射強度はロール表面粗度に関係することが明らか
である。

く実施例〉 以下に、本発明の実施例について説明する．材質がステ
ンレス鋼で、温度が１５５０゜Ｃの溶融金属を、外径５
００閤φの一対の冷却ロールを用いて幅；５００剛×厚
さ；　　０．４ｍｍの急冷薄帯を製造する際に、本発明
を適用した．用いた超音波探触イの発振周波数は５ＭＩ
Ｉｚで、位置検出センサにはロータリエンコーダを用い
た。

第４図は、製仮終了直前のロールバイト位置での反射波
（ｈｘ　）の反射強度を縦軸に、製仮終了後において測
定したロール表面平均粗度（Ｒ．〉の測定値を横軸に示
したものである。

図から明らかなように、平均粗度が０〜３μｍの範囲で
は、平均粗度と反射強度との間にはほぼ比例関係にある
ことがわかる。

このことから、第４図で得られた特性値を較正曲線とし
て用いるようにすれば、ロールバイト位置における反射
波ｈ２の反射強度を製板中に測定することにより、ロー
ル表面粗度（Ｒ１）をリアルタイムで測定することが可
能であることがわかる． なお、測定で得られる反射強度のデータの猜度を考慮し
て、反射強度を例えば０〜２０％，　２０〜４０％，４
０〜６０％，　６０〜８０％の４段階に分け、各段階に
対応したロール表面の研削量をそれぞれ設定しておくよ
うにすれば、オンラインで測定される表面粗度に応じて
フィードバックさせることにより、ロール表面を無駄な
く研削することが可能である．また、上記実施例は双ロ
ール法への適用について説明したが、本発明はこれに限
定されるものではなく、単ロール法にも適用し得ること
はいうまでもない． く発明の効果〉 以上説明したように、本発明によれば、オンラインで冷
却ロールの表面粗度を測定することができるから、それ
によってロール表面を研削することができ、常にロール
表面を適切に保つことが可能となり、したがってロール
寿命を延長させ得ることによるロール原単位の低下、さ
らには薄帯の品質や歩留りの向上をも実現し得るという
顕著な効果を奏する．

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明法を双ロール法による急冷薄帯の製造
過程に適用する際の原理を示す説明図、第２図は、ロー
ルバイト位置での超音波の反射波のパターンの一例を示
す特性図、第３図は、ロール外殻外表面からの第１反射
波のロール１回転中における反射強度の変化を示す（ａ
）製板開始時．（ｂ）製板中の特性図、第４図は、製仮
終了直前のロールバイト位置での反射波ｈ２の反射強度
と製仮終了後において測定したロール表面平均粗度（Ｒ
．〉の測定値との関係を示す特性図、第５図は、急冷薄
帯の製造法を示すｆａｌ単ロール法，（ｂ）双ロール法
の説明図、第６図は、急冷凝固プロセスに用いられる伶
却ロールの構造を示す断面図である．１・・・冷却ロー
ル．　　１ａ・・・外Ｌ　　　ｌｂ・・・ローノレ申由
，　　２・・・スリットノズノレ，　　３・・・薄帯，
５・・・湯溜まり，　　６・・・冷却水１　　７・・・
超音波探触子，　　８・・・位置検出センサ．

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. ロール軸とロール外殼との空間に冷却水が供給されなが
   ら回転する冷却ロールに溶融金属を供給して急冷薄帯を
   製造する際にロール表面粗度を測定する方法であって、
   該ロール軸部に取付けた超音波探触子を用いて前記ロー
   ル外殻外表面の反射波の反射強度を測定し、予め求めて
   おいた反射強度とロール表面粗度との関係を用いて前記
   反射強度からロール表面粗度を求めることを特徴とする
   急冷薄帯ロール表面粗度の測定方法。