JPH05337614A - 単ロール急冷凝固薄帯の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明は単ロールによる急冷凝固箔鋳造法で
酸化性の急冷凝固箔を雰囲気鋳造方式で鋳造する際、鋳
造雰囲気の露点上昇に起因するロール面上での結露現象
を防止して安定鋳造を行う方法を提供する。 【構成】 鋳造区域および巻取区域をそれぞれシールさ
れた雰囲気鋳造による単ロール急冷凝固鋳造法におい
て、溶湯の溶解昇温時に乾燥雰囲気ガスと同一成分のガ
スで鋳造区域をパージ、吸引・排気することにより鋳造
中の鋳造区域の露点の上昇を防止することを特徴とする
単ロール急冷凝固薄帯の製造方法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、単ロールによる急冷凝
固鋳造法で結晶質鉄系合金や非晶質鉄系合金の酸化性の
急冷凝固薄帯を安定して製造する方法に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】溶融金属を連続的に冷却ロール上に流下
せしめて３０〜２００μｍ厚の結晶質急冷金属薄帯を形
成することは、例えば特公昭６１−５８２１号公報に開
示されているように出願前より広く知られている。特
に、この単ロールによる急冷凝固鋳造法を鉄系の結晶質
或いは非晶質合金のような表面酸化が好ましくない材料
に適用する場合には、鋳造雰囲気を不活性にする必要が
ある。これに対応するため、鋳造区域および巻取区域全
体を真空にできるようシールする方法も考えられるが、
鋳造規模が大きくなる場合には設備が大型になり、工業
的な適用は困難となる。そのため、不活性ガス雰囲気を
部分的に形成すること、特に金属に対する酸化の激しい
溶湯抽出ノズル近傍のみを、例えば、不活性ガスの吹付
けによってシールする方式の適用が考えられるが、この
方式でも、冷却ロールが高速で回転するため大気の巻き
込みは避けることができず効果的な対策になり得ない。

【０００３】また、鋳造区域および巻取区域全体をシー
ルする方法として、特願平２−７４８６７号明細書にお
いては両区域を分離して、区域間をガスシールすると共
に当該鋳造区域をチャンバーで囲み、同チャンバー内を
低真空とし容易に非酸化性雰囲気にできることを提案し
ている。すなわち、このような手段を用いれば不活性ガ
スを導入することを複数回繰り返すこと、または高真空
として不活性ガスを導入することにより不活性ガス雰囲
気を形成し鋳造する方法がある。

【０００４】このような雰囲気鋳造設備において、設備
の大型化とコスト低減のため、水分を含む耐火物を使用
することが必要になる。しかしながら、このような耐火
物の使用は、溶湯の溶解昇温時に耐火物からの水分が蒸
発してチャンバー内の露点が上昇するため鋳造中に冷却
ロール表面上で結露現象が発生し、不均一冷却が起こり
鋳造の安定性が損われると共に均一組織の合金薄帯の製
造が難しくなる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、単ロールに
よる急冷凝固鋳造法で結晶質鉄系合金や非晶質鉄系合金
の酸化性の急冷凝固薄帯を雰囲気鋳造方式で鋳造する
際、前述したような従来の問題点を解消するものであっ
て、鋳造雰囲気の露点上昇に起因する冷却ロール表面上
の結露現象に伴う不均一冷却と不安定鋳造現象を防止し
て、均一冷却と安定鋳造を行う方法を提供することを目
的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】近年、広幅の結晶質鉄系
合金や非晶質鉄系合金薄帯の要求のニーズが高まりつつ
あり、これらを雰囲気鋳造方式により単ロールによる急
冷凝固鋳造法で製造する場合、坩堝等の設備の大型化は
避けられない問題となる。大型設備にする場合にはコス
ト上、耐火物を使用することが要求されるが、耐火物中
には通常結晶水等の水分が含まれているため、当該合金
を１２００℃以上の高温で溶解すべく坩堝外周から誘導
加熱あるいは高周波加熱で加熱・昇温時に耐火物から多
量の水分が蒸発する。この蒸発した水分は、水蒸気とな
って鋳造区域に逸散して雰囲気内の露点を上昇させ、冷
却ロール表面に結露することとなる。このような事態に
なると、冷却ロール上での伝熱が不均一や不良になる結
果、鋳造されるべき薄帯も不均一冷却を受け、均一組織
の合金薄帯の製造が不可能となり、ひどい場合は薄帯の
形成さえもできないことがある。

【０００７】本発明は、上述のような問題を解決すべく
種々検討を重ねた結果、鋳造区域および巻取区域がそれ
ぞれシールされた単ロール急冷凝固鋳造法による雰囲気
鋳造において溶湯の溶解昇温時に乾燥雰囲気ガスと同一
成分のガスで鋳造区域のパージをすること。また、これ
に加えて鋳造区域のガスの吸引・排気を組合わせて鋳造
中の鋳造区域の湿度の上昇を防止して冷却ロール表面の
結露と鋳造薄帯の酸化を防いで安定鋳造を可能とするも
のである。

【０００８】本発明で用いる雰囲気鋳造設備は、金属を
溶解する溶湯保持部と、溶湯抽出ノズルと、冷却ロール
部からなる鋳造区域は、巻取区域から空間的に分離し、
かつ、冷却ロール部の回転駆動モーター設備を系外に配
置することによって、比較的単純な内形状を有し、かつ
コンパクトな内部空間を有するシール区域とを採用した
設備で実現できる。

【０００９】以下に、本発明を詳細に説明する。図１
に、本発明で使用する雰囲気鋳造による単ロール急冷凝
固鋳造装置の全体構成の一例を示す。図における製造装
置は鋳造区域１と巻取区域２とからなり、鋳造区域１は
金属溶湯保持部と、同保持部に設けられたノズル部と、
同ノズル部から抽出される溶湯を受けて冷却して薄帯と
する冷却ロール部を有する。

【００１０】金属溶湯保持部は、支持フレーム３上を移
動して来る耐火ライニングされた溶湯運搬車４と収容し
た溶湯の温度を保持する高周波コイルのような加熱手段
６を有する周壁を耐火ライニングした容器７を有し、同
容器７内の溶湯Ｍは上面開口上に載置される蓋８によっ
て密閉し、その内部にガスを供給することにより、溶湯
表面を加圧状態にすることができる。さらに、多量の薄
帯を製造する場合には、金属溶湯保持部の上部に溶解炉
を設置・連絡し、開口５を介して連続的に溶湯を供給す
ることができる。

【００１１】金属溶湯保持部の下方に配置されたノズル
部には、一定量の溶湯が、時間的にも、また幅全体にお
いても切れ間なく連続的に注出できる形状に孔を形成し
たノズル９を有する。また、上記ノズル９の下方には、
図示しない駆動源によって回転される冷却ロール１０と
ガイド１１と吸引ベルトによる搬送手段１２等を有する
冷却ロール部が配置されている。１３は、ノズル９の下
面と冷却ロール１０表面との間のギャップを測定し、ノ
ズルと冷却ロールとの間隔を一定に保つための制御手段
に連結されたギャップ測定器を示す。

【００１２】鋳造区域１は、その全体をチャンバー１４
によって囲われており、そのチャンバー１４の下面近傍
には雰囲気置換のための真空ポンプと連結した吸引口１
５と不活性ガス源と連結された不活性ガス導入口１６と
が開口されている。１７は形成された金属薄帯Ｓを巻取
区域２に搬送するための連絡口であって、不活性ガスに
よるガスカーテンを示す。これによって、連続的に形成
された薄帯Ｓを、チャンバー１４内の不活性ガス雰囲気
内に外気が進入することなく連続的に巻取区域２内に導
入することができる。

【００１３】巻取区域２は、チャンバー２０によってシ
ールされその酸素濃度を低減状態にした鋳造区域１にお
いて製造された金属薄帯Ｓを受ける搬送手段１８と巻取
機１９を備えている。この巻取区域２の区域は鋳造区域
１から搬送される薄帯Ｓの表面温度が酸化温度以下にあ
る場合には何等の雰囲気調整は必要ではないが、ステン
レス鋼帯においては、巻取機１９に搬送された段階でも
酸化が進む温度域にある場合がある。これを防止するた
めに、巻取区域２に簡単なシールのためのチャンバー２
０を形成して、低程度の不活性ガスを導入口２１から導
入することによって完全に酸化を防止することができ
る。

【００１４】このように本発明の対象となる鋳造区域１
は、全体をチャンバー１４によって囲われており、その
チャンバー１４の下面近傍には雰囲気置換のための真空
ポンプと連結した吸引口１５と不活性ガス源と連結され
た不活性ガス導入口１６とが開口されており、これらに
よりチャンバー内の雰囲気管理は安定鋳造上極めて重要
である。

【００１５】

【実施例】図１に示す本装置を用いて鋳造準備完了後加
熱を開始し、容器７内に装入した合金材を溶融する。溶
解を完了し、容器内温度が所定の温度に達したときに鋳
造を開始した。図２および図３は時間経過に伴って各部
における温度、雰囲気条件の変化を示し、図２は雰囲気
（不活性ガス）を管理した本発明例であり、図３はこれ
を特別に管理しない比較例であって、図２（ａ）および
図３（ａ）では鋳造開始までの溶湯温度（○）、および
ノズル部温度（×）の推移を時間との関係で示し、図２
（ｂ）および図３（ｂ）は、鋳造開始までの鋳造区域内
の露点（×）の推移を、図２（ｃ）および図３（ｃ）
は、同様に相対湿度（●）の推移を時間との関係で示し
ている。図３（ａ）に示すように溶湯温度が上昇するに
つれて、同図（ｂ）から明らかのようにチャンバー雰囲
気の露点が次第に上昇しはじめる。また湿度の上昇は押
えられず鋳造開始時点（９０分後）の相対湿度は９２％
に達し、露点も９℃にまで上昇した。この結果、鋳造時
にパドルに異常が発生し鋳造不能の状態となった。この
理由は、溶湯保持部に設けられたチャンバー内の耐火物
に多量に含まれる水分が、溶湯加熱温度の上昇につれ水
蒸気となって鋳造区域内に散逸し、冷却ロール表面に結
露したものと考えられる。

【００１６】一方、図２の場合には鋳造準備完了後ロー
ル温度をモニタリングしながら溶解作業を行うが、この
溶解作業に伴って耐火物も昇温されると耐火物中の水分
が蒸発して水蒸気が出始めるため露点計にて鋳造区域雰
囲気内の露点をもモニターし、測定された露点とロール
温度との差が１０℃以下になりそうな場合にはチャンバ
ー内と同一組成の乾燥ガスをパージまたは吸引しながら
パージする（この際吸引パージの際は、チャンバー内の
圧力は大気圧より１％程度高めに保持されていることが
必要である）。このように露点とロール温度の差は常に
モニターし、上記温度差が生じた場合にはチャンバー内
と同一組成の乾燥ガスをパージまたは吸引・排気しなが
らパージする作業を繰り返すことにより、安定した鋳造
が可能となる。すなわち図２（ｂ），（ｃ）から明らか
のように、鋳造準備後鋳造区域内の露点とロール温度の
差をモニターしてチャンバー内と同一組成の乾燥ガスを
パージまたは吸引・排気しながらパージすることによ
り、鋳造開始時（約９０分後）の鋳造区域の相対湿度は
４０％以下に低下しかつ露点も０℃以下に維持されてい
る。その結果、パドルには何らの異常も見られず、また
冷却ロール表面にも結露は発見されず、完鋳に成功し
た。

【００１７】

【発明の効果】本発明により、広幅の結晶質鉄系合金や
非晶質鉄系合金薄帯が雰囲気鋳造方式による単ロール急
冷凝固鋳造法でも、溶解・鋳造中の露点を適切に管理す
ることによって設備の大型化に伴う耐火物中の水分量に
無関係に簡単な雰囲気ガスのパージ、吸引・排気のみで
何ら酸化、結露の問題もなく完鋳が可能となり、その効
果は極めて大きい。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明法を実施するための装置の一例を示す。

【図２】（ａ），（ｂ），（ｃ）は本発明法の鋳造時間
までの推移における溶湯、ノズル温度、チャンバー内雰
囲気の相対湿度および露点の変化を示す図。

【図３】（ａ），（ｂ），（ｃ）は比較例の鋳造時間ま
での推移における溶湯ノズル温度、チャンバー内雰囲気
の相対湿度および露点の変化を示す図。

【符号の説明】

１ 鋳造区域 ２ 巻取区域 ４ 溶湯運搬車 ５ 開口 ７ 容器 ９ ノズル １０ 冷却ロール １４ チャンバー １５ 吸引口 １６ 不活性ガス導入口 １７ ガスカーテン １９ 巻取機 ２０ チャンバー ２１ 不活性ガス導入口

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 田中 純 東京都千代田区大手町２−６−３ 新日本 製鐵株式会社内

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 鋳造区域および巻取区域をそれぞれシー
   ルされた雰囲気鋳造による単ロール急冷凝固鋳造法にお
   いて、溶湯の溶解昇温時に乾燥雰囲気ガスと同一成分の
   ガスで鋳造区域をパージすることにより鋳造中の鋳造区
   域の露点の上昇を防止することを特徴とする単ロール急
   冷凝固薄帯の製造方法。
2. 【請求項２】 溶湯の溶解昇温時に乾燥雰囲気ガスと同
   一成分のガスで鋳造区域のパージと鋳造区域のガスの吸
   引・排気を組合わせて鋳造中の鋳造区域の露点上昇を防
   止する請求項１記載の単ロール急冷凝固薄帯の製造方
   法。