JPH0428459A - Apparatus for producing rapidly solidified wide strip and product - Google Patents
Apparatus for producing rapidly solidified wide strip and productInfo
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は金属(合金を含む。以下同じ)の溶湯を移動す
る冷却基板の表面で急冷凝固させ、連続的に非晶質金属
あるいは結晶質金属の広幅薄帯を製造するための装置お
よび製品に関するものである。[Detailed Description of the Invention] [Field of Industrial Application] The present invention rapidly solidifies a molten metal (including alloys; the same applies hereinafter) on the surface of a moving cooling substrate, and continuously forms an amorphous metal or a crystalline metal. The present invention relates to equipment and products for manufacturing wide metal ribbons.
溶融金属から連続的に薄帯を製造する方法(連続液体急
冷法)は、従来より種々の手段が開示されているが、い
ずれも溶解した金属を所定の形状の開口部を有するノズ
ルから、所定の圧力でノズル開口部に面した移動冷却基
板の上に噴出し、凝固させて連続薄帯とするものである
。このとき重要な製造因子は、ノズル開口部の形状、ノ
ズルと冷却基板との相対的配置、溶融金属のノズルから
の噴出圧、冷却基板の移動速度などである。これらの製
造因子に対する条件は一般に薄帯の幅が広くなるととも
に狭く、厳しくなる傾向があった。Various methods have been disclosed for the continuous production of thin strips from molten metal (continuous liquid quenching method), but in all of them, molten metal is passed through a nozzle having an opening of a predetermined shape into a predetermined shape. The liquid is ejected onto the moving cooling substrate facing the nozzle opening at a pressure of 100 mL, and is solidified into a continuous ribbon. Important manufacturing factors at this time include the shape of the nozzle opening, the relative arrangement of the nozzle and the cooling substrate, the pressure at which molten metal is ejected from the nozzle, and the moving speed of the cooling substrate. Generally, the conditions for these manufacturing factors tend to become narrower and stricter as the width of the ribbon becomes wider.
広幅薄帯を製造する方法として従来開示されている代表
的なものは、例えば特開昭53−53525号公報所載
の「金属ストリップの連続的鋳造法およびそれに使用す
る装置」であって、その概要は、矩形状の開口部を持つ
スロットノズルを冷却基板に対して0.03〜1!11
の間隔で対向させ、該矩形状の開口部は冷却基板の表面
の移動方向に対してほぼ垂直に配置された状態で、10
0〜2000m/分の予め定められた表面速度で移動す
る冷却基板上に、スロットノズルから溶融金属を送り出
し、熱的に接触させ急冷凝固することにより連続的なス
トリップを製造するものである。この従来法は原理的に
は薄帯の幅に対する制限はない。つまり、ノズルの矩形
状開口部の長さ(冷却基板の移動方向に直角な方向に測
った開口部の長さ)を大きくすれば、薄帯の幅を広くす
ることが出来る。しかしながら、実際には矩形状開口部
の長さを大きくするに従い、開口部の平衡度を鋳造中保
持することが難しくなり、薄帯の板厚は、特にその幅方
向で一様でなくなる。因みに25鵬幅の薄帯において、
板厚偏差を5〜10%程度に抑えることは現在可能であ
るが、150醜幅になると10%以下に抑えることは困
難である。板厚偏差の大きい薄帯は、例えば磁性材料と
して、積層したり巻加工したりする場合、占積率が低下
するので好ましくない。このことから、工業材料として
急冷凝固薄帯を提供するための従来法では実質的には薄
帯の板幅に技術的限界があった。A typical method conventionally disclosed as a method for producing wide ribbons is, for example, "Continuous casting method of metal strip and apparatus used therein" disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 53-53525. The outline is that a slot nozzle with a rectangular opening is 0.03 to 1!11
The rectangular openings are arranged substantially perpendicularly to the moving direction of the surface of the cooling substrate.
A continuous strip is produced by sending molten metal from a slot nozzle onto a cooling substrate moving at a predetermined surface speed of 0 to 2000 m/min, bringing it into thermal contact and rapidly solidifying it. In principle, this conventional method has no restrictions on the width of the ribbon. In other words, by increasing the length of the rectangular opening of the nozzle (the length of the opening measured in the direction perpendicular to the direction of movement of the cooling substrate), the width of the ribbon can be increased. However, in reality, as the length of the rectangular opening increases, it becomes difficult to maintain the balance of the opening during casting, and the thickness of the ribbon becomes uneven, especially in its width direction. By the way, in a thin strip with a width of 25 mm,
Although it is currently possible to suppress the plate thickness deviation to about 5 to 10%, it is difficult to suppress it to 10% or less when the thickness becomes 150 mm. A ribbon with a large plate thickness deviation is undesirable, for example, when it is used as a magnetic material and is laminated or wound, since the space factor decreases. For this reason, in the conventional method for providing rapidly solidified ribbons as industrial materials, there is a substantial technical limit to the width of the ribbons.
本発明者らはそれまであった栄、冷凝固薄帯の板幅の制
限を取り除くために、例えば、特開昭63−22095
0号公報において新しい鋳造方法を提案した。In order to remove the limitations on the width of Sakae and cold-solidified ribbons that had existed up to that time, the present inventors, for example,
In Publication No. 0, a new casting method was proposed.
この方法は移動する冷却基板に、その移動方向に対しほ
ぼ直角に配置され、かつ、それぞれが前記移動方向に対
して10〜80°の角度を持つ複数の開口部から溶融金
属を噴出させ、急冷凝固させることを特徴とする金属薄
帯の製造方法である。In this method, molten metal is spouted from a plurality of openings on a moving cooling substrate, which are arranged approximately perpendicular to the direction of movement, and each having an angle of 10 to 80 degrees with respect to the direction of movement, to rapidly cool the substrate. This is a method for manufacturing a metal ribbon characterized by solidification.
この方法により、薄帯の幅が例えば150m以上でも板
厚偏差が10%以下の薄帯の製造が可能になった。つま
り、従来あった薄帯の板幅における制限を取り除くこと
が出来た。This method has made it possible to manufacture a ribbon with a thickness deviation of 10% or less even if the width of the ribbon is 150 m or more. In other words, the conventional limitations on the width of thin strips can be removed.
一方、急冷凝固薄帯の製造装置としては、基本的には移
動冷却体としては銅などの熱伝導率の高い金属からなる
ロール、試料を保持するためのルツボおよび試料溶解の
ための溶解設備からなるのが主である。また−船釣に、
ルツボはその底部に試料溶解後溶融金属をロール上に噴
出するためのノズルを有している。溶解方式としては、
主に高周波誘導に依っている。使用されるルツボの形状
は概して円筒状のもので、溶解用に用いられる高周波誘
導溶解用ワークコイルも円筒状のものである0例えば、
前記特開昭53−53525号公報に、使用する溶解用
ワークコイルとして、円筒状のルツボに合わせて、深さ
方向に対する横断面が円形であるものが開示されている
。On the other hand, equipment for producing rapidly solidified ribbons basically consists of a roll made of a metal with high thermal conductivity such as copper as a moving cooling body, a crucible for holding the sample, and melting equipment for melting the sample. It is the Lord who becomes. Also - boat fishing,
The crucible has a nozzle at its bottom for spouting molten metal onto a roll after melting the sample. As for the dissolution method,
It mainly relies on high frequency induction. The shape of the crucible used is generally cylindrical, and the work coil for high frequency induction melting used for melting is also cylindrical.
JP-A-53-53525 discloses a work coil for melting that has a circular cross section in the depth direction to match a cylindrical crucible.
本発明者らは本発明者らが提案した前述の鋳造方法によ
り、150m以上の幅の薄帯の製造について検討し、実
際に製造実験を試みた。そして、薄帯の幅を広げてい(
と、従来の円筒状のルツボおよびワークコイルでは広幅
薄帯の製造が困難になるという新たな問題点を発見した
。すなわち、薄帯輻を大きくするためには、溶融金属を
噴出するための開口部の数を多くしていく必要があり、
当然のことなからルツボ底部の面積を大きくしなければ
ならない。つまり、円筒状のルツボの径を大きくしなけ
ればならない。しかしながら、ルツボの径があまり大き
くなると、溶解後溶融金属を保持してる間にルツボ底部
がたわみ、高速回転しているロール上に噴出する際ロー
ルに衝突し、薄帯は得られなくなる。たとえ、衝突しな
くてもロールとノズル間の距離が薄帯幅方向で不均一に
なると、板厚偏差の小さい良好な形状の薄帯を得るのは
困難になる。板厚偏差が小さい薄帯を得るためには、ロ
ールとノズル間の距離を板幅方向で出来るだけ一定にす
る必要がある。ルツボの径が大きくなることにより発注
するこのたわみを解決するために、例えばルツボの底を
厚くすることが考えられる。しかしながら、ルツボの底
を厚(するとノズル底部(ロール表面に一番近い部分)
の温度が下がり、溶融金属がここで凝固してノズル詰ま
りを発生したりする。また、これを防止するために、ノ
ズル底部を外部から加熱することも考えられるが、装置
が複雑になり装置製造コストもかさむことになる。The present inventors investigated the production of a ribbon with a width of 150 m or more using the above-mentioned casting method proposed by the present inventors, and actually attempted a production experiment. Then, the width of the thin strip is widened (
They discovered a new problem: it is difficult to manufacture wide ribbons using conventional cylindrical crucibles and work coils. In other words, in order to increase the ribbon convergence, it is necessary to increase the number of openings for ejecting molten metal.
Naturally, the area at the bottom of the crucible must be increased. In other words, the diameter of the cylindrical crucible must be increased. However, if the diameter of the crucible becomes too large, the bottom of the crucible will bend while holding the molten metal after melting, and when it is ejected onto the rolls rotating at high speed, it will collide with the rolls, making it impossible to obtain a ribbon. Even if there is no collision, if the distance between the roll and the nozzle becomes uneven in the width direction of the ribbon, it will be difficult to obtain a ribbon with a good shape and a small thickness deviation. In order to obtain a ribbon with a small thickness deviation, it is necessary to keep the distance between the roll and the nozzle as constant as possible in the width direction of the sheet. In order to solve this bending caused by increasing the diameter of the crucible, it is conceivable to make the bottom of the crucible thicker, for example. However, if the bottom of the crucible is thick (then the bottom of the nozzle (the part closest to the roll surface)
As the temperature drops, the molten metal solidifies here, causing nozzle clogging. Furthermore, in order to prevent this, heating the nozzle bottom from the outside may be considered, but this would complicate the device and increase the manufacturing cost of the device.
さらに、ルツボ径があまり太き(なると、高周波誘導の
効率が悪くなり(試料溶解が困難になり)、溶解時間が
かなり長くなる。例えば径が300閣程度のルツボの場
合、鉄系の合金数眩を溶解するのに溶解時間として1時
間近くになり、薄帯製造に要する時間が長くなる。製造
時間の延長は生産性の点から問題となる。Furthermore, if the diameter of the crucible is too large, the efficiency of high-frequency induction will deteriorate (difficult to melt the sample), and the melting time will be quite long. For example, in the case of a crucible with a diameter of about 300 mm, the number It takes nearly one hour to dissolve the glare, which increases the time required to manufacture the ribbon.Extending the manufacturing time poses a problem in terms of productivity.
ルツボのたわみおよび溶解効率における問題を解決する
方法として例えば、複数のルツボを薄帯幅方向に並べ、
かつそれぞれのルツボに対して溶解用ワークコイルをセ
ットする方法がある(Proc。As a method to solve the problem of crucible deflection and melting efficiency, for example, by arranging multiple crucibles in the width direction of the ribbon,
There is also a method of setting melting work coils for each crucible (Proc.
of 5th Int、 Conf、 on Rapi
dly Quenched Metals(1985)
p、1591)。しかしながら、この方法により広幅
薄帯を製造するには、それぞれのルツボの配置に充分な
制御が必要であると思われる。なぜなら、それぞれのル
ツボのノズル開口部の位置が例えば、薄帯幅方向で離れ
てしまうと薄帯が板幅方向でつながらなくなったり(つ
まり、広幅薄帯とならずに、分割してしまう)、逆にオ
ーバーラツプするとそこで板厚が大きくなってしまう(
板幅方向での板厚変動が大きくなる)。このため、この
方法は商業的に量産する際、安定生産に適した方式とは
考えにくい。of 5th Int, Conf, on Rapi
dly Quenched Metals (1985)
p, 1591). However, producing wide ribbons by this method appears to require sufficient control over the placement of each crucible. This is because, for example, if the positions of the nozzle openings of each crucible are separated in the ribbon width direction, the ribbons will not be connected in the width direction (in other words, they will not become a wide ribbon but will be split). On the other hand, if there is overlap, the plate thickness will increase at that point (
(The variation in plate thickness in the width direction becomes large). Therefore, this method is unlikely to be suitable for stable production in commercial mass production.
本発明は、2、冷凝固薄帯の板幅の拡大に障害となって
いたルツボおよび製造装置における製造技術、生産性か
らの問題を解決するために考え出されたものである。す
なわち、ルツボ下部の開口部の数を増やしても(II帯
幅を大きくしても)、ルツボのたわみをほとんど発生さ
せず、かつ溶解に要する時間を長くすることなく、安定
して量産可能な製造装置およびこのような装置によって
製造される広幅の急冷凝固薄帯を提供することを目的と
したものである。The present invention was devised in order to solve 2. problems related to manufacturing technology and productivity in crucibles and manufacturing equipment, which were obstacles to increasing the width of cold-solidified ribbons. In other words, even if the number of openings at the bottom of the crucible is increased (even if the II band width is increased), the crucible hardly bends and the time required for melting does not increase, allowing stable mass production. It is an object of the present invention to provide a manufacturing apparatus and a wide rapidly solidified ribbon produced by such an apparatus.
〔課題を解決するための手段および作用〕本発明の要旨
とするところは、深さ方向に対する横断面が楕円状もし
くは長方形の形状で底部に溶融金属を噴出するためのノ
ズル開口部を有する広幅急冷凝固薄帯製造用ルツボおよ
び前記ルツボの外側に位置する深さ方向に対する横断面
が楕円状もしくは長方形の形状である試料溶解用高周波
誘導ワークコイルを有することを特徴とする広幅急冷凝
固薄帯製造用装置、さらには本装置によって製造された
板幅が300m+以上で板厚変動の良好な広幅急冷凝固
薄帯にある。[Means and effects for solving the problem] The gist of the present invention is to provide a wide quenching device having an elliptical or rectangular cross section in the depth direction and having a nozzle opening at the bottom for spouting molten metal. A method for manufacturing a wide rapidly solidified ribbon, characterized by having a crucible for manufacturing a solidified ribbon, and a high-frequency induction work coil for sample melting having an elliptical or rectangular cross section in the depth direction located outside the crucible. The device, and furthermore the present device, produces a wide rapidly quenched and solidified ribbon with a width of 300 m+ or more and good thickness variation.
すなわち、本発明者らは広幅2.冷凝固薄帯を製造する
際に発生するルツボのたわみを防止するために、従来用
いていたような円筒状のルツボの代わりに、第1図に示
すような深さ方向に対する横断面が楕円状もしくは長方
形の形状をしたルツボを考え出した。こうした形状のル
ツボはルツボ底部の強度を向上することが出来、実際に
使用してみても溶解中のルツボ底部のたわみをほとんど
発生させることなく溶解、噴出が可能であることがわか
った。そして、本発明の装置はこのような形状のルツボ
およびこのルツボの使用を可能にするワークコイルから
なるものである。That is, the inventors have developed a wide 2. In order to prevent the bending of the crucible that occurs when manufacturing cold-solidified ribbons, instead of the conventional cylindrical crucible, a crucible with an elliptical cross section in the depth direction as shown in Figure 1 was used. Or they came up with a rectangular shaped crucible. A crucible with such a shape can improve the strength of the bottom of the crucible, and in actual use, it was found that melting and spouting were possible with almost no bending of the bottom of the crucible during melting. The apparatus of the present invention comprises a crucible having such a shape and a work coil that enables use of this crucible.
さらに、高周波誘導用ワークコイルとして、深さ方向に
対する横断面が楕円状もしくは長方形の形状のものを用
いることにより、従来のような径の大きな円筒状のワー
クコイルを用いる場合に比べて、高周波誘導による溶解
の効率がかなり良くなり、つまり試料の溶解が容易にな
り、製造時間を短縮することも同時に実現できることが
わかった。Furthermore, by using a work coil with an elliptical or rectangular cross section in the depth direction as a work coil for high frequency induction, compared to the conventional case of using a cylindrical work coil with a large diameter, high frequency induction can be achieved. It has been found that the efficiency of dissolution has been considerably improved, that is, it has become easier to dissolve the sample, and it has also been possible to shorten the manufacturing time at the same time.
本発明の装置に用いられるルツボの形状について第1図
を用いて具体的に説明すると、第1図(a)はルツボの
深さ方向に対する横断面が楕円状の形状のルツボを示し
ている。また、第1図(b)、 (C)はルツボの深さ
方向に対する横断面が長方形の形状のルツボを示してい
る。ここで言う深さ方向に対する横断面が長方形の形状
とは、短辺側が曲率を持ったような形状のものも含むも
のである(たとえば、ルツボについて第1図(C)に示
すような形状)。第1図中に示した全てのルツボにおい
てルツボ上部にフランジが付けられているが、これはル
ツボを装置に取°り付けるために必要なものである0本
発明においてはルツボを装置に取り付ける方法まで限定
しておらず、他の方法で装置に装着できれば必ずしもフ
ランジ付きのルツボとしなくてもよい。The shape of the crucible used in the apparatus of the present invention will be explained in detail with reference to FIG. 1. FIG. 1(a) shows a crucible with an elliptical cross section in the depth direction of the crucible. Further, FIGS. 1(b) and 1(C) show a crucible whose cross section in the depth direction of the crucible is rectangular. Here, the shape having a rectangular cross section in the depth direction includes a shape in which the short side has a curvature (for example, the shape of a crucible as shown in FIG. 1(C)). All the crucibles shown in Figure 1 have a flange attached to the top of the crucible, but this is necessary for attaching the crucible to the device.In the present invention, the method for attaching the crucible to the device is However, the crucible does not necessarily have to have a flange as long as it can be attached to the device by another method.
また、本発明の装置に用いられるワークコイルの形状は
基本的には第1図に示すルツボの形状に対応し、ルツボ
をワークコイルの内側に配置出来るように深さ方向に対
する横断面がルツボのその形状の相似形のものである。Furthermore, the shape of the work coil used in the apparatus of the present invention basically corresponds to the shape of the crucible shown in FIG. It is similar in shape to that.
第1図に示す形状以外に、ルツボ、ワークコイルとも長
辺部分を窪ませたような形状も有効であると考えられる
。しかしながら、このような形状のルツボやワークコイ
ルの場合、その作製が困難となることからあまり好まし
くない。In addition to the shape shown in FIG. 1, a shape in which the long sides of both the crucible and the work coil are recessed is also considered to be effective. However, crucibles and work coils having such shapes are difficult to manufacture, so they are not very preferable.
さらに、ルツボおよびワークコイルの形状について寸法
を挙げて具体的に説明する0本発明の装置は一般的には
薄帯の板幅が200m5+以上の場合に有効と言えるが
、特に300閣以上になるとその効果を充分に発揮でき
る。つまり、ルツボの長辺側の長さで300園以上の場
合を言う、ルツボ長辺側の長さが300閣以上の場合、
試料溶解時にルツボ底部のたわみの発生を抑えるために
ルツボ短辺側の長さは100m以下とすることが望まし
い。また、ワークコイルの寸法については後述するが、
試料溶解効率の点からも100鵬以下にすることが望ま
しい。長辺側の長さが300ma以上、短辺側の長さが
100m++以上の寸法からなるルツボを使用する場合
、ワークコイルの寸法は、ルツボの寸法よりやや大きい
ものとなる。それは溶融金属の保温を目的にルツボの周
りに断熱材を装備するための隙間を必要とするからで、
例えば長辺側の長さが330m++以上、短辺側の長さ
が130閣以下のワークコイルが望ましい。Furthermore, the shape of the crucible and work coil will be specifically explained with dimensions listed. The device of the present invention can generally be said to be effective when the width of the ribbon is 200 m5+ or more, but especially when the width of the ribbon is 300 m5+ or more. The effect can be fully demonstrated. In other words, if the length of the long side of the crucible is 300 or more, if the length of the long side of the crucible is 300 or more,
In order to suppress the occurrence of deflection at the bottom of the crucible during sample melting, it is desirable that the length of the short side of the crucible be 100 m or less. Also, the dimensions of the work coil will be discussed later, but
Also from the point of view of sample dissolution efficiency, it is desirable that the temperature be 100 or less. When using a crucible with a long side length of 300 ma or more and a short side length of 100 m++ or more, the dimensions of the work coil will be slightly larger than the dimensions of the crucible. This is because there needs to be a gap around the crucible for installing insulation material in order to keep the molten metal warm.
For example, a work coil with a long side length of 330 m++ or more and a short side length of 130 m++ or less is desirable.
また、ワークコイルの高さについては溶解する試料の量
に応じてコイルの最適な巻数が異なってくるので(高さ
が異なるので)、本発明においてはその高さを特に限定
していない。Further, regarding the height of the work coil, since the optimum number of turns of the coil differs depending on the amount of sample to be dissolved (height differs), the height is not particularly limited in the present invention.
本発明において用いられるルツボのノズル開口部は複数
の細長い平行四辺形、台形、楕円などの開口部からなり
、かつその長手方向に対して10〜80°の角度をなし
、さらに各開口部が冷却基板の移動方向にほぼ直角に配
列されたノズルである。また、複数の開口部の形状を隣
合う開口部の一部が冷却基板の移動方向で重複するよう
にし、かつ冷却基板の移動方向の開口部長さの合計が、
冷却基板の移動方向で、開口部が存在する範囲に亙って
ほぼ同じ長さとなるように配列したノズルの使用も可能
である。このようなノズルは広幅薄帯の製造を可能にす
る。つまり、例えば板幅が300論以上でも板厚変動が
良好な薄帯の製造を可能にする。いずれのタイプのノズ
ルにおいても、最適なノズル開口部の形状は使用する合
金の種類などの製造因子によって異なってくるので、製
造因子に応じて適当な値を選択する。好ましいノズル開
口部の形状については後に実施例として示す。The nozzle opening of the crucible used in the present invention consists of a plurality of elongated parallelogram, trapezoid, ellipse, etc. openings, and forms an angle of 10 to 80 degrees with respect to the longitudinal direction, and each opening is cooled. These nozzles are arranged approximately perpendicular to the direction of movement of the substrate. In addition, the shapes of the plurality of openings are such that adjacent openings partially overlap in the direction of movement of the cooling board, and the total length of the openings in the direction of movement of the cooling board is
It is also possible to use nozzles arranged so that they have approximately the same length over the range in which the openings are present in the direction of movement of the cooling substrate. Such a nozzle allows the production of wide ribbons. In other words, it is possible to manufacture a ribbon with good thickness variation even if the width is 300 mm or more. For any type of nozzle, the optimal shape of the nozzle opening varies depending on manufacturing factors such as the type of alloy used, so an appropriate value is selected depending on the manufacturing factors. A preferred shape of the nozzle opening will be shown later as an example.
本発明の装置の一例として、第2図に深さ方向に対する
横断面が長方形であるワークコイルを有する広幅急冷凝
固薄帯製造用装置を示す、広幅急冷凝固薄帯製造用装置
はルツボ、ワークコイル以外に、基本的には一個のロー
ル、薄帯をロール表面から剥離するための剥離板や剥離
ノズル(ガス圧により剥離する場合)、ロールを回転さ
せるためのモーター、ルツボ昇降のためのモーター、高
周波加熱電源などからなるものである。もちろん、改良
型として例えば補助ロールや、ロール表面温度制御装置
を付属させた装置、あるいは減圧下ないし真空中または
不活性ガス中で鋳造できるようにチェンバーで覆った装
置においても本発明を適用することが出来る。As an example of the apparatus of the present invention, FIG. 2 shows an apparatus for producing a wide rapidly solidified ribbon having a work coil having a rectangular cross section in the depth direction. In addition, basically one roll, a peeling plate or peeling nozzle for peeling the ribbon from the roll surface (in the case of peeling using gas pressure), a motor for rotating the roll, a motor for lifting and lowering the crucible, It consists of a high frequency heating power source, etc. Of course, the present invention can also be applied to improved types, such as an auxiliary roll, a device attached with a roll surface temperature control device, or a device covered with a chamber so that casting can be performed under reduced pressure, in a vacuum, or in an inert gas. I can do it.
次に、本発明の装置において採用されるその他の鋳造条
件について説明する。まずルツボ底部にあるノズルとロ
ールとの間隔は0.05〜3mの範囲であり、ノズルの
構造やその他の製造因子に合わせて最適な値を選ぶ。溶
融金属の噴出圧力は0.01〜3 kg/c4、ロール
の回転速度(表面速度)は5〜60m/秒の範囲である
。これらの条件もノズルの構造やその他の製造因子に合
わせて最適な値を選択する。実際に本発明装置を用いて
広幅薄帯を製造する場合、試料溶解時のルツボ底部とロ
ールとの間隔は前述のような鋳造時の間隔よりは広くす
る方が好ましい、つまり、溶解開始前に予め鋳造時を想
定してルツボ底部とロールとの最適な間隔位置を記憶さ
せ、その後−旦ワークコイル内に移動させてから試料を
溶解する。そして、溶解後ロール回転、噴出圧力をセッ
トした後、再び予め記憶させておいたロールとの最適間
隔位置にルツボを戻し鋳造を開始する。よって、ワーク
コイルの位置はロール表面から少し離れた位置とするの
が好ましい。Next, other casting conditions employed in the apparatus of the present invention will be explained. First, the distance between the nozzle at the bottom of the crucible and the roll is in the range of 0.05 to 3 m, and the optimum value is selected depending on the nozzle structure and other manufacturing factors. The ejection pressure of the molten metal is in the range of 0.01 to 3 kg/c4, and the rotational speed (surface speed) of the roll is in the range of 5 to 60 m/sec. Optimal values for these conditions are also selected depending on the nozzle structure and other manufacturing factors. When actually manufacturing a wide ribbon using the apparatus of the present invention, it is preferable that the distance between the bottom of the crucible and the roll during sample melting be wider than the distance during casting as described above. The optimal spacing position between the bottom of the crucible and the roll is memorized in advance assuming the time of casting, and then the sample is melted after being moved into the work coil. After melting, the roll rotation and ejection pressure are set, and then the crucible is returned to the pre-memorized optimal spacing position with respect to the rolls, and casting is started. Therefore, it is preferable that the work coil be located a little distance from the roll surface.
本発明の装置により製造出来る薄帯の成分としては非晶
質になり易い金属や圧延などの加工が困難な金属の場合
に利点が大きいが、これらに限定されるものではない。The composition of the ribbon that can be produced by the apparatus of the present invention is advantageous in the case of metals that tend to become amorphous or metals that are difficult to process by rolling, but are not limited to these.
さらに、本発明の装置により製造される薄帯の板厚につ
いてであるが、基本的にこのような連続液体急冷法はあ
まり厚い薄帯の製造には適しておらず、本発明装置によ
り得られる薄帯の板厚の範囲は0.5 m程度以下であ
る。なお、板厚変動については、前述のように板幅の増
加に伴い悪くなるが、本発明の装置により板厚変動の良
好な広幅薄帯の製造が可能なった。特にこれまでその製
造自体が困難であった板幅が300m以上の薄帯につい
ても、板厚変動の良好な薄帯の製造力(可能になった。Furthermore, regarding the thickness of the ribbon produced by the apparatus of the present invention, such a continuous liquid quenching method is basically not suitable for producing very thick ribbons, and the thickness of the ribbon produced by the apparatus of the present invention is The thickness of the ribbon is approximately 0.5 m or less. As for plate thickness variation, as mentioned above, it worsens as the plate width increases, but the apparatus of the present invention made it possible to manufacture a wide ribbon with good plate thickness variation. In particular, it has become possible to manufacture ribbons with good thickness variation, even for ribbons with a width of 300 m or more, which was previously difficult to manufacture.
薄帯の板厚変動を定量的に示す方法として、マイクロメ
ーターを用いて測定した板厚(以下最大厚と称す)に対
する薄帯の重量、密度から算出した板厚(以下重量厚と
称す)の比率を用いる方法がある。本発明の装置により
得られる板幅300m以上の薄帯の板厚変動をこの比率
を用いて定義付けると、重量厚の最大厚に対する比率が
90%以上の板厚変動を示すような薄帯である。As a method to quantitatively show the variation in the thickness of a thin strip, the thickness calculated from the weight and density of the thin strip (hereinafter referred to as weight thickness) relative to the thickness measured using a micrometer (hereinafter referred to as maximum thickness) is calculated. There is a method using ratios. Using this ratio to define the thickness variation of a ribbon with a width of 300 m or more obtained by the apparatus of the present invention, it is a ribbon that exhibits a thickness variation of 90% or more in the ratio of weight thickness to maximum thickness. .
次に本発明の実施例について説明する。 Next, examples of the present invention will be described.
実施例1
本発明の装置として長辺側350■、短辺側80閣の深
さ方向に対する横断面が長方形である試料溶解用ワーク
コイルからなる単ロール弐2、冷凝固薄帯製造用装置を
用い、板幅が300腫である非晶質薄帯の製造を行った
。なお、冷却用ロールとして幅6001111.直径6
00■で銅製のものを用い、ルツボとして、石英からな
り、寸法が長辺側320 mm、短辺側50閣の深さ方
向に対する横断面が長方形であるものを用いた。また、
ルツボ下部にノズルとして、第3図に示すノズルを使用
し、各パラメーターをa=2wi、d=1m+、b=0
.7■、α=30°とし、開口部の個数を175本とし
た。組成がFetzCo+oMoJ+zC4(atχ)
の合金2kgを1350℃に溶解し、ロール上に噴出し
て薄帯を作製した。試料溶解に要した時間は20分で、
短時間で溶解出来た。その他の鋳造条件は噴出圧0、5
kg/d、 ロール表面速度25m/秒とした。Example 1 As an apparatus of the present invention, an apparatus for manufacturing cold-solidified ribbon was manufactured using two single rolls consisting of a sample melting work coil having a rectangular cross section in the depth direction of 350mm on the long side and 80cm on the short side. Using this method, an amorphous ribbon having a plate width of 300 mm was manufactured. In addition, as a cooling roll, the width is 6001111. Diameter 6
A crucible made of copper was used, and the crucible was made of quartz and had a rectangular cross section in the depth direction of 320 mm on the long side and 50 mm on the short side. Also,
The nozzle shown in Figure 3 was used as a nozzle at the bottom of the crucible, and each parameter was set as a=2wi, d=1m+, b=0.
.. 7■, α=30°, and the number of openings was 175. The composition is FetzCo+oMoJ+zC4(atχ)
2 kg of the alloy was melted at 1350°C and spouted onto a roll to produce a ribbon. The time required to dissolve the sample was 20 minutes.
It was able to dissolve in a short time. Other casting conditions are injection pressure 0, 5
kg/d, and the roll surface speed was 25 m/sec.
作製された薄帯は板幅が300園、板厚45n(マイク
ロメーター測定)であり、フリー面、ロール面とも18
0′密着曲げで破壊しなかった。また、X線回折、示差
熱(DSC)分析の結果は非晶質状態を示していた。The fabricated ribbon has a width of 300mm, a thickness of 45n (measured by micrometer), and a thickness of 18mm on both the free and rolled sides.
It did not break due to 0' close contact bending. Further, the results of X-ray diffraction and differential thermal scanning (DSC) analysis showed an amorphous state.
得られた薄帯の板厚変動を調べるために、薄帯長手方向
2mごとに5■長さのサンプルを採取し、それぞれのサ
ンプルについて最大厚を測定した。In order to examine the thickness variation of the obtained ribbon, samples of 5 cm length were taken every 2 m in the longitudinal direction of the ribbon, and the maximum thickness of each sample was measured.
さらにそれぞれのサンプルについて重量厚(比重7、2
6 )を算出し、この重量厚の最大厚に対する比率を求
めた。得られた比率の平均値は96.5%と高い値であ
った。このことから試料溶解中ルツボのたわみはほとん
ど無かったものと考えられる。Furthermore, for each sample, the weight thickness (specific gravity 7, 2
6) was calculated, and the ratio of this weight thickness to the maximum thickness was determined. The average value of the obtained ratios was as high as 96.5%. This suggests that there was almost no deflection of the crucible during sample dissolution.
実施例2
実施例1と同じ装置を用いて、組成Feq2.5sth
、 s(wtχ)の合金2kgを1500℃に溶解し、
ロール上に噴出して薄帯を作製した。試料溶解に要した
時間は25分で、短時間で溶解出来た。その他の鋳造条
件は噴出圧0.5kg/d、 ロール表面速度20m
/秒とした。Example 2 Using the same equipment as Example 1, composition Feq2.5sth
, s(wtχ) alloy is melted at 1500℃,
A thin ribbon was prepared by squirting it onto a roll. The time required to dissolve the sample was 25 minutes, and the sample was dissolved in a short time. Other casting conditions are jet pressure 0.5kg/d, roll surface speed 20m.
/second.
作製された薄帯は板幅が300腫、板厚50n(マイク
ロメーター測定)であった。The produced ribbon had a plate width of 300 nm and a plate thickness of 50 nm (measured with a micrometer).
得られた薄帯の板厚変動を調べるために実施例1と同様
の要領で、最大厚に対する重量厚(比重7、48 )比
率を求めた。得られた値は94.3%と高い値であった
。このことから試料溶解中ルツボのたわみはほとんど無
かったものと考えられる。In order to examine the variation in thickness of the obtained ribbon, the ratio of weight thickness (specific gravity 7.48) to maximum thickness was determined in the same manner as in Example 1. The obtained value was as high as 94.3%. This suggests that there was almost no deflection of the crucible during sample dissolution.
実施例3
ルツボとして長辺側250閣、短辺側50■で深さ方向
に対する横断面が長方形であるものを用い、板幅が22
0閣である非晶質薄帯の製造を行った。ノズル開「〕部
の形状は実施例1でのものと同様で、閉口部の個数は1
28個とした。なお、使用しまた装置構成はルツボ以外
実施例1と同様である。実施例1と同様の合金1.5k
gを1350 ’Cに溶解し7、ロー・ル上に噴出して
薄帯を作製した。Example 3 A crucible with a rectangular cross section in the depth direction with 250 mm on the long side and 50 mm on the short side was used, and the board width was 22 mm.
We manufactured an amorphous thin ribbon with a high quality. The shape of the nozzle opening section is the same as that in Example 1, and the number of closing sections is 1.
There were 28 pieces. Note that the equipment configuration used was the same as in Example 1 except for the crucible. Alloy 1.5k as in Example 1
g was dissolved at 1350'C7 and spouted onto a roll to produce a ribbon.
試料溶解に要した時間は22分で、短時間で溶解出来た
。その他の鋳造条件は噴出圧0.5kg/rffl。The time required to dissolve the sample was 22 minutes, indicating that the sample could be dissolved in a short time. Other casting conditions were an injection pressure of 0.5 kg/rffl.
ロール表面速度25m/秒とした。The roll surface speed was 25 m/sec.
作製された薄帯ば板幅が220R,板厚43斤(マイク
ロメ・−ター測定)であり、フリー面、ロール面とも1
80’密着曲げで破壊しなかった。また、X線回折、D
SC分析の結果は非晶質状態を示していた。The width of the manufactured thin strip board is 220R, the board thickness is 43 catties (measured with a micrometer), and both the free surface and roll surface are 1.
No breakage occurred during 80' close bending. In addition, X-ray diffraction, D
The results of SC analysis showed an amorphous state.
得られた薄帯の板厚変動を調べるために実施例1ど同様
の要領で、最大厚に対する重量厚(比重7、26 )の
比率を求めた。得られた値は96.6%と高い値であっ
た。このことから試料溶解中ルツボのたわみはほとんど
無かったものと考えられる実施例4
本発明の装置とし2て長辺@450m、短辺側90[1
の深さ方向に対する横断面が長刀形である試料熔解用ワ
ークコイルからなる単ロール式急冷凝固薄帯製造用装置
を用い、板幅が400媚である非晶質薄帯の製造を行っ
た。なお、冷却用ロールは実施例1と同じものである。In order to investigate the thickness variation of the obtained ribbon, the ratio of the weight thickness (specific gravity 7.26) to the maximum thickness was determined in the same manner as in Example 1. The obtained value was as high as 96.6%. From this, it is considered that there was almost no deflection of the crucible during sample melting.Example 4 As an apparatus of the present invention, the long side @ 450 m and the short side 90 [1
An amorphous ribbon with a plate width of 400 mm was manufactured using a single-roll rapid solidification ribbon manufacturing apparatus consisting of a sample melting work coil having a long sword-shaped cross section in the depth direction. Note that the cooling roll is the same as in Example 1.
ルツボとし7て、寸法が長辺例420m、短辺側60m
の深さ方向に対する横断面が長方形であるものを用いた
。また、ルツボ下部のノズルのバタメーターは実施例1
でのものと同じで、開口部の個数を234本とした。実
施例1と同様の合金3kgを1350℃に溶解し、ロー
ル、Fに噴出して薄帯を作製した。試料溶解に要した時
間は25分で、短時間で溶解出来た。その他の鋳造条件
は噴出圧0.3kg/d、ロール表面速度25m/秒と
U7た。As a crucible 7, the dimensions are 420 m on the long side and 60 m on the short side.
The cross section in the depth direction was rectangular. In addition, the bameter of the nozzle at the bottom of the crucible is as shown in Example 1.
The number of openings was set to 234. 3 kg of the same alloy as in Example 1 was melted at 1350° C. and ejected onto a roll F to produce a ribbon. The time required to dissolve the sample was 25 minutes, and the sample was dissolved in a short time. Other casting conditions were a jetting pressure of 0.3 kg/d, a roll surface speed of 25 m/sec, and U7.
作製された薄帯は板幅が40(1m、板厚43n(マイ
クロメーター測定)であり、フリー面、ロール面とも1
80°密着曲げで破壊しなかった。また、X線回折、D
SC分析の結果は非晶質状態を示していた。The fabricated ribbon has a width of 40 (1 m) and a thickness of 43 nm (measured with a micrometer), and has a thickness of 1 m on both the free side and the roll side.
It did not break after 80° close bending. In addition, X-ray diffraction, D
The results of SC analysis showed an amorphous state.
得られた薄帯の板厚変動を調べるために実施例1と同様
の要領で、最大厚に対する重量厚(比重7、26 )の
比率を求めた。得られた値は95.6%と高い値であっ
た。このことがら試料溶解中ル・ンボのたわみはほとん
ど無かったものと考えられる。In order to investigate the thickness variation of the obtained ribbon, the ratio of the weight thickness (specific gravity 7.26) to the maximum thickness was determined in the same manner as in Example 1. The obtained value was as high as 95.6%. This suggests that there was almost no deflection of the tube during sample dissolution.
実施例5
本発明の装置として長辺側560m5.短辺側100諺
の深さ方向に対する横断面が長方形である試料溶解用ワ
ークコイルからなる単ロール式急冷凝固薄帯製造用装置
を用い、板幅が500m+である非晶質薄帯の製造を行
った。なお、冷却用ロールは実施例1と同じものである
。ルツボとして、寸法が長辺側530■、短辺側60m
mの深さ方向に対する横断面が長方形であるものを用い
り、マタ、ルツボ下部のノズルのバラター・ターは実施
例1でのものと同じで、開口部の個数を293本とした
。実施例1と同様の合金3 kgを1350’Cに溶解
し2、ロール上に噴出して薄帯を作製した。試料溶解に
要し7た時間は25分で、短時間で溶解出来た。その他
の鋳造条件は噴、比圧□、35kg /cd 、 ロ
ール表面速度25m/秒とした。Example 5 As a device of the present invention, the long side is 560 m5. Using a single-roll rapid solidification ribbon manufacturing device consisting of a work coil for sample melting whose cross section in the depth direction of the short side is rectangular, an amorphous ribbon with a width of 500 m+ was manufactured. went. Note that the cooling roll is the same as in Example 1. As a crucible, the dimensions are 530cm on the long side and 60m on the short side.
A crucible having a rectangular cross section in the depth direction was used, and the nozzle at the bottom of the crucible was the same as in Example 1, and the number of openings was 293. 3 kg of the same alloy as in Example 1 was melted at 1350'C2 and spouted onto a roll to produce a ribbon. The time required to dissolve the sample was 25 minutes, indicating that the sample could be dissolved in a short time. Other casting conditions were injection, specific pressure □, 35 kg/cd, and roll surface speed 25 m/sec.
作製された薄帯は板幅が500m、板厚46−(マイク
ロメーター測定)であり、フリー面、ロール面とも18
0°密着曲げで破壊し2ながった。The fabricated ribbon has a width of 500 m, a thickness of 46 mm (measured by micrometer), and a thickness of 18 mm on both the free surface and the rolled surface.
It broke at 0° close bending and became 2-point.
また、X線回折、DSC分析の結果は非晶質状態を示し
ていた。Moreover, the results of X-ray diffraction and DSC analysis showed an amorphous state.
得られた薄帯の板厚変動を調べるために実施例1と同様
の要領で、最大厚に対する重量厚(比重7、26 )の
比率を求めた。得られた値は95.0%と高い値であっ
た。このことがら試料溶解中ルツボのたわみはほとんど
無かったものと考えられる。In order to investigate the thickness variation of the obtained ribbon, the ratio of the weight thickness (specific gravity 7.26) to the maximum thickness was determined in the same manner as in Example 1. The obtained value was as high as 95.0%. This suggests that there was almost no deflection of the crucible during sample dissolution.
〔比較例)
長辺11350m、短辺側140 wnO)Hす方rt
iJL’−対する横断面が長方形である試料溶解用ワー
クコイルからなる単ロール式急冷凝固薄帯製造用装置を
用い、板幅が300mである非晶質薄帯の製造を行った
。なお、冷却用ロールは実施例1と同じものである。ル
ツボとして、寸法が長辺側320■、短辺1!11′0
+wの深さ方向に対する横断面が長方形であるものを用
いた。また、ルツボ下部のノズルは実施例1でのものと
同様である。実施例1と同様の合金2kgを1350″
Cに溶解し、ロール上に噴出して薄帯を作製した。試料
溶解に要した時間は45分で、実施例の場合に比べて長
い時間を要した。その他の鋳造条件は噴出圧0.3kg
/cii。[Comparative example] Long side 11350m, short side 140wnO)H side rt
An amorphous ribbon having a width of 300 m was manufactured using a single-roll rapid solidification ribbon manufacturing apparatus comprising a sample melting work coil having a rectangular cross section relative to iJL'-. Note that the cooling roll is the same as in Example 1. As a crucible, the dimensions are 320cm on the long side and 1!11'0 on the short side.
The cross section in the depth direction of +w was rectangular. Further, the nozzle at the bottom of the crucible is the same as that in Example 1. 2 kg of the same alloy as in Example 1 was weighed at 1350″
It was dissolved in C and spouted onto a roll to produce a ribbon. The time required to dissolve the sample was 45 minutes, which was longer than in the example. Other casting conditions are injection pressure 0.3kg.
/cii.
ロール表面速度25m/秒とした。The roll surface speed was 25 m/sec.
得られた薄帯の板幅は300■であったが、板厚を薄帯
幅方向で調べてみたところ、薄帯幅の中央部付近でやや
薄くなっていた。鋳造中ルツボ下部がロールに衝突する
ことはなかったが、溶解中にルツボがたわみ、ルツボと
ロールとの間隔が不均一になり、薄帯の板厚が板幅方向
で不良になったものと思われる。Il帯の板厚変動を調
べるために、実施例1と同様の要領で板厚測定を行った
。The width of the obtained ribbon was 300 cm, but when the thickness was examined in the width direction of the ribbon, it was found that it was slightly thinner near the center of the width of the ribbon. Although the lower part of the crucible did not collide with the rolls during casting, the crucible was bent during melting, and the distance between the crucible and the rolls became uneven, causing the thickness of the ribbon to become defective in the width direction. Seem. In order to investigate the variation in the thickness of the Il band, the thickness was measured in the same manner as in Example 1.
最大厚は52Mで、最大厚に対する重量厚(比重7、2
6 )の比率は88.6%であった。この値は実施例で
のものに比べ低い値で、工業材料として使用するには不
十分であると思われる。The maximum thickness is 52M, and the weight thickness (specific gravity 7, 2
The ratio of 6) was 88.6%. This value is lower than that in the examples and is considered to be insufficient for use as an industrial material.
以上説明したように、本発明の装置を採用することによ
り、任意に幅の広いがっ、占積率が低下しない(板厚変
動の小さい)象、冷凝固薄帯の製造が可能になった。As explained above, by adopting the apparatus of the present invention, it has become possible to manufacture cold-solidified ribbons with arbitrarily wide widths without decreasing the space factor (small thickness fluctuations). .
本発明装置によって作製された非晶質合金は広幅薄帯が
得られるので、大型巻きトランスあるいは積みトランス
への適用が可能になる。また、Cuメツキなど導電性の
高い金属をメツキすることにより電磁波シールド材、特
に電磁暗室用のブラインド材に好適である。これまで入
手できる非晶質合金の最大幅は15cmなので拡幅のた
めにはハンダ付けなどの工程が必要であったが、これを
省略することができる。また、スリットして細線化する
ことにより複合強化材として使用することができ、Cu
メツキしてスパイラル化することにより同軸ケーブルの
電磁波シールド材として使用することができる。Since the amorphous alloy produced by the apparatus of the present invention can be made into a wide ribbon, it can be applied to large-scale winding transformers or stacked transformers. Furthermore, by plating with a highly conductive metal such as Cu plating, it is suitable for electromagnetic shielding materials, especially blind materials for electromagnetic darkrooms. The maximum width of the amorphous alloys available so far is 15 cm, so steps such as soldering were required to widen the width, but this can be omitted. In addition, it can be used as a composite reinforcing material by slitting it into thin wires, and Cu
By plating it into a spiral, it can be used as an electromagnetic shielding material for coaxial cables.
第1図は本発明装置に用いられるルツボの形状を示す説
明図、第2図は本発明の装置を示す説明図、第3図はル
ツボ底部に取り付けられるノズルの開口部の形状および
配列を示す説明図である。
1;ルツボ、2;ワークコイル、3;冷却用ロール、4
;広幅薄帯、5;薄帯剥離用ノズル、6;多孔ノズル、
7:開口部、8;冷却基板特許出願人 新日本製鐵株式
會社Fig. 1 is an explanatory diagram showing the shape of the crucible used in the device of the present invention, Fig. 2 is an explanatory diagram showing the device of the present invention, and Fig. 3 is a diagram showing the shape and arrangement of the openings of the nozzles attached to the bottom of the crucible. It is an explanatory diagram. 1; Crucible, 2; Work coil, 3; Cooling roll, 4
; wide ribbon, 5; ribbon peeling nozzle, 6; multi-hole nozzle,
7: Opening, 8: Cooling board patent applicant Nippon Steel Corporation
Claims (3)
で、底部に溶融金属を噴出するためのノズル開口部を有
するルツボ、および前記ルツボの外側に位置する深さ方
向に対する横断面が楕円状もしくは長方形の形状である
試料溶解用高周波誘導ワークコイルを有することを特徴
とする広幅急冷凝固薄帯製造用装置。(1) A crucible with an elliptical or rectangular cross section in the depth direction and having a nozzle opening at the bottom for spouting molten metal, and a crucible with an elliptical or rectangular cross section in the depth direction located outside the crucible. An apparatus for producing a wide rapidly solidified ribbon, characterized by having a rectangular-shaped high-frequency induction work coil for sample melting.
0mm以上であるルツボおよび前記ルツボの外側を取り
巻くような試料溶解用高周波誘導ワークコイルからなる
請求項1記載の広幅急冷凝固薄帯製造用装置。(2) Short side length is 100mm or less, long side length is 30mm
2. The wide rapidly solidified ribbon manufacturing apparatus according to claim 1, comprising a crucible having a diameter of 0 mm or more and a high frequency induction work coil for sample melting surrounding the outside of the crucible.
300mm以上で板厚変動の良好な広幅急冷凝固薄帯。(3) A wide rapidly solidified ribbon having a width of 300 mm or more and good thickness variation, produced by the apparatus according to claim 1 or 2.
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