JPH0673719B2 - 金属薄帯の製造方法および製造用ノズル - Google Patents

金属薄帯の製造方法および製造用ノズル

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JPH0673719B2
JPH0673719B2 JP62330447A JP33044787A JPH0673719B2 JP H0673719 B2 JPH0673719 B2 JP H0673719B2 JP 62330447 A JP62330447 A JP 62330447A JP 33044787 A JP33044787 A JP 33044787A JP H0673719 B2 JPH0673719 B2 JP H0673719B2
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22DCASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D11/00Continuous casting of metals, i.e. casting in indefinite lengths
    • B22D11/06Continuous casting of metals, i.e. casting in indefinite lengths into moulds with travelling walls, e.g. with rolls, plates, belts, caterpillars
    • B22D11/0637Accessories therefor
    • B22D11/064Accessories therefor for supplying molten metal
    • B22D11/0642Nozzles

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
るいは結晶質金属薄帯を製造する方法に関するものであ
る。
(従来の技術) 溶融金属から連続的に薄帯を製造する方法(連続溶湯急
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
から所定の圧力下でノズル開口部に面した移動する冷却
基板の上に衝突凝固させ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
噴出圧力、冷却基板の移動速度である。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る。
広幅の薄帯を製造する手段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もつスロットノ
ズルを冷却基板と0.03〜1mmの間隔で対向させ、該スロ
ットノズルのオリフィス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、100〜2000m/分の
予め定められた表面速度で移動する冷却基板の上にスロ
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。
上記従来法は原理的には薄帯の幅に対する制限はない。
すなわち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
の幅を広することができる。
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、鋳造中、開口部の平行度を保持することが難
しくなる。すなわち、第4図(a)(b)に示すよう
に、ノズル部の熱膨張による凸型あるいは凹型の変形、
温度の不均一性による変形などにより開口部の平行度を
保持することが難しいのである。このように矩形状ノズ
ルの平行度が損なわれると形成される薄帯の板厚は特に
幅方向に一様ではなくなる。従って従来は板幅が広くな
るほど幅方向に板厚の一様な薄帯を作ることが困難であ
った。また板厚の不均一な薄帯は、例えば磁性材料とし
て、積層したり巻き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。因みに25mm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、150mm幅になると10%以下に抑えることは困難であ
る。このように従来法では板幅に技術的限界があった。
本発明者らの知る限り最も幅の広い急冷薄帯は現時点で
は約300mmである。しかしこの幅の薄帯は実験室的に試
作されたもので、商業的に量産されるほど安定生産可能
な方式とは考えにくい。
また、広幅の薄帯を製造する手段としては、特開昭55-1
8582号公報所載の「非晶質金属の製造方法」がある。こ
の方法は短い矩形状のノズル口を冷却基板移動方向に二
重に、前記移動方向に直角な方向に交互に多く並べたノ
ズルを用いて広幅の薄帯を製造する方法を開示してい
る。
しかしながら、前述の方法では広幅の薄帯は得られ易く
なるものの、形成される薄帯の板厚は特に幅方向に一様
ではなくなる。これは冷却基板移動方向での開口部の長
さの合計が前記移動方向に直角な方向で異なっているこ
とによるものと考えられる。この本法で得られる薄帯は
幅方向で板厚が一様でないため前述のような理由から好
ましくない。
(発明が解決しようとする問題点) 本発明方法は、金属の薄帯を溶融金属から連続的に製造
する際に、従来の方法でしばしば発生した幅広材製造の
際のノズル部の変形による薄帯の不均一性を減少させる
とともにノズル部の強度を高めることにより幅に対する
制限を取り除き、かつ生産効率の向上をはかることを目
的とするものである。
(問題点を解決するための手段および作用) 本発明は矩形状の開口部をもつスロットノズルを用いて
幅広薄帯を製造する従来法に対して、ノズルとして薄帯
幅方向に不連続な開口部を持つものを用いてもそれぞれ
複数の開口部の形状および配置を適切に制御すれば従来
法と同等の平滑な幅広薄帯が製造出来るという新しい知
見に基づくものである。本発明の方法によれば従来法に
附随する欠点がないので薄帯幅の制限なく広くすること
が可能となる。以下に本発明の方法を具体的に説明す
る。
本発明は移動する冷却基板状に、その移動方向に対しほ
ぼ直角に複数の開口部を設けた多孔ノズルを用いて該開
口部から溶融金属を噴出させ、急冷凝固させて金属薄帯
を製造するにあたり、これら複数の開口部の形状を、隣
り合う開口部の一部が前記移動方向で重複するように
し、かつ前記移動方向の開口部長さの合計が前記移動方
向に直角な方向で、開口部が存在する範囲にわたってほ
ぼ同じ長さとなるように、かつ前記移動方向に対してほ
ぼ平行となるように配置した多孔ノズルを用いることを
特徴とする金属薄帯の製造方法および本製造方法におい
て用いられるノズルである。
本発明の金属薄帯製造用ノズルは、複数の開口部の形状
を、隣り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、かつ前記移動方向の開口部長さの合計が
前記移動方向に直角な方向で、開口部が存在する範囲に
わたってほぼ同じ長さとなるように、かつ前記移動方向
に対してほぼ平行となるように配置したことを特徴とす
るものである。ここで冷却基板の移動方向に対してほぼ
平行とは、開口部の形状の上辺および下辺のそれぞれの
中間点を結んだ線(三角形の場合は頂点と底辺の中心を
結ぶ線)が前記冷却基板の移動方向にほぼ平行であるこ
とをいう。
本発明の方法において用いるノズルは開口部が例えば第
1図に例示するような多孔ノズル1である。個々の開口
部2,2…は三角形および台形の形状で基板移動方向の開
口部長さの合計が前記移動方向に直角な方向でほぼ均一
にるように配置してある。
本発明の方法に使用する多孔ノズル1の構造を規定する
パラメータは第1図に示す開口部2の高さa、三角形の
開口部2の底辺の長さb、台形の開口部2の底辺の長さ
それぞれc1,c2および隣り合う開口部の間隔dである。
これらのパラメータのうちaは薄帯の板厚を制御するパ
ラメータで大きな値とするにつれ板厚は大きくなる。特
に限定しないが好ましくは8.0mm以下である。また開口
部の底辺b,c1,c2の値はノズル加工が可能な範囲で自由
に選択出来るがあまり大きな値となるとノズル部の熱膨
張による変形の影響が大きくなり、好ましくない。また
隣り合う開口部の間隔dはノズル加工可能な範囲で出来
るだけ小さい方が好ましい。なお上記の各条件は独立で
はなく互いに関連している。従って最適な組合せは実験
的に定められている。好ましいパラメータの組合せは、
後に実施例として示す。
本発明方法は、薄帯幅方向に複数の開口部を持つノズル
から噴出しても形成された薄帯の板厚が実質的に均一な
る点は公知の特開昭53-53525号公報の第2欄から第3欄
にかけて述べられているこれまでの常識を超えるもので
ある。また、本発明方法は特開昭55-18582号公報に記載
されている方法では困難であった板圧が幅方向で均一な
薄帯を得ることを可能としたものである。
本発明の方法において採用される基本的方法はすでに述
べたように金属の溶湯を既に説明したノズル1を介して
冷却基板3の上に噴出し、熱的接触によって急冷凝固さ
せる、融体急冷法のうち、いわゆる単ロール式急冷法で
ある。もちろんドラムの内壁を使う遠心急冷法やエンド
レスタイプのベルトを使用する方法や、これらの改良
型、例えば補助ロールや、ロール表面温度制御装置を付
属させた装置を使用する方法、あるいは減圧下ないし真
空中または不活性ガス中での鋳造も含まれる。
次に本発明方法において採用される鋳造条件について説
明する。まずノズル底面と冷却基板の間隔は0.05〜3mm
の範囲であり、ノズルの構造に応じて、上記の範囲で最
適な値を選ぶ。溶融金属の噴出圧力は0.01〜2kg/cm2
冷却基板の移動速度は5〜50m/秒である。これらの条件
もノズルの構造に応じて最適な値を選択する。
ノズル開口部の形状については既に説明した基本的思想
の範囲でいくつかの変形が可能である。例えば第2図に
示すように開口部の形状をすべて台形としてもよい。こ
の場合も高さaは8.0mm以下が好ましく、隣り合う開口
部の間隔dは出来るだけ小さい方が好ましい。
また、前記移動方向の開口部長さの合計を、前記移動方
向に直角方向で、ほぼ同じ長さになるように配置しさえ
すれば、開口部形状を第3図に示すような楕円形状にし
てもよい。また、開口部形状、配置についての前述のよ
うな条件を満足すれば開口部の形状をその他の多角形や
二種類以上の多角形の組合せとしてもよいし、複数列と
してもよい。
本発明の方法において最も危惧されるところは、形成さ
れた薄帯の長手方向に筋状の窪みや透けた部分、あるい
は凸部が表われるのではないかという点であった。この
ような薄帯は磁心材などでは占積率の低下を招くなど商
品価値の低い製品とみなされる。
ところが予想に反して開口部の形状、配置を基板移動方
向開口部長さの合計が前記移動方向に直角な方向でほぼ
同じ長さになるように適切に選択すれば先に述べたよう
な筋状の窪みや凸部が実質的に認められない薄帯を得る
ことが可能であることを実験的に確かめた。
さらに本発明の方法を用いれば従来法に附随する欠点が
ないので板幅を制限なく広くすることができることを見
い出したのである。
本発明の方法に適用しうる金属の非晶質はなり易い合金
や圧延などの加工が困難な金属の場合に特に利点が大き
いがこれらに限定されるものではなく、溶融金属からの
薄帯製造に適用できる。
(実施例) 次に本発明の実施例を説明する。
実施例1 第1図に示すノズルを使用し、各パラメータがa=1m
m、b=2mm、c1=2mm、c2=1mmの開口部18ケをd=0.9m
mで配置した多孔ノズル1を用いて組成Fe72Co10B12C4Mo
2(at%)の合金750gを1300℃に溶解し、上記ノズルを
遠して直径600mmのCu合金製ロールで急冷し薄帯を作製
した。鋳造条件は噴出圧0.2kg/cm2、ロール周速24m/sec
で行なった。
作製された薄帯は幅が約25mm、板厚32μm(マイクロメ
ータ測定)であった。フリー面、ロール面とも180゜密
着曲げで破壊しなかった。X線回折、DSC試験の結果は
非晶質状態を示していた。
また、表面(自由面)の性状は第5図に示した。マイク
ロメータで測定した板厚に対して重量と比重(7.77)か
ら求めた板厚の比は96.4%であった。この数値は従来法
で作製した薄帯の表面性状(第8図)およびマイクロ厚
と重量厚の比97.4%と比較して実用上差のない程度であ
る。
実施例2 第2図の各パラメータの大きさがa=2mm、b1=3mm、b2
=0.5mm、c1=3mm、c2=1.8mmの開口部28ケをd=0.4mm
で配置した多孔ノズル1を用いて実施例1と同一の成分
の合金を同一条件で鋳造した。
得られた薄帯は幅が約50mm、板厚63mmであった。フリー
面を外にした密着曲げで破壊しなかったが、ロール面を
外にして曲げたとき、2γが約2mmで破断した。γは曲
げ半径である。X線回折、DSC試験の結果は非晶質の特
徴を示した。
自由面の幅方向の形状は第6図に示す通りであった。ま
た、実施例1の方法で測定した板厚の比(占積率)は9
5.2%であった。いずれも特性値は従来材と同等であっ
た。
実施例3 第3図に示す形状のノズルで各パラメータがa=0.8m
m、b=2.5mmの開口部11ケをd=0.5mmで配置した多孔
ノズル1を用いてSUS304750gを上記ノズルを通して実施
例1での装置を用い薄帯を作製した。鋳造条件は噴出圧
は0.2kg/cm2、ロール周速16m/secで行なった。
作製された薄帯は幅が約25mm、板厚58μmであった。表
面(自由面)の性状は第7図に示した。また実施例1の
方法で測定した板圧の比(占積率)は92.5%であった。
この数値は従来法で作製した薄帯での値94.1%と比較し
て実用上差のない程度である。
(発明の効果) 以上説明したように本発明の方法を採用することにより
任意に広い幅の金属薄帯の製造が可能になった。しかも
占積率は実質的に低下しなかった。
本発明の方法で作製された、例えばFe系の非晶質合金は
幅広が得られるので大型の巻きトランスあるいは積みト
ランスおよび磁器シールドへの適用が可能になる。また
Cuメッキなど導電性の高い金属をメッキすることにより
電磁波シールド材、とくに電磁暗室用のブラインド材に
好適である。現在入手できる非晶質合金の最大幅は10cm
なので拡幅のためのハンダ付け等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、Cuメッキしてスパイ
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。
【図面の簡単な説明】
第1図、第2図、第3図は本発明の方法に用いるノズル
の開口部の形状および配置を示す説明図、第4図はスリ
ットノズルの熱膨張による変形の様子を示す説明図、第
5図は本発明の実施例1の方法で作製された薄帯の自由
面の幅方向のプロファイルを示す図、第6図は本発明の
実施例2の方法で作製された薄帯の自由面の幅方向のプ
ロファイルを示す図、第7図は本発明の実施例3の方法
で作製された薄帯の自由面の幅方向のプロファイルを示
す図、第8図は従来法(単一スリット法)で作製された
薄帯の自由面の幅方向のプロファイルを示す図である。 1:多孔ノズル、2:開口部、3:冷却基板。

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】移動する冷却基板上に、その移動方向に対
    しほぼ直角に複数の開口部を設けた多孔ノズルを用いて
    該開口部から溶融金属を噴出させ、急冷凝固させて金属
    薄帯を製造するにあたり、これら複数の開口部を、隣り
    合う開口部の一部が前記移動方向で重複するような形状
    とし、かつ前記移動方向の開口部長さの合計が前記移動
    方向に直角な方向で、開口部が存在する範囲にわたって
    ほぼ同じ長さとなるように、かつ前記移動方向に対して
    ほぼ平行となるように配置した多孔ノズルを用いること
    を特徴とする金属薄帯の製造方法。
  2. 【請求項2】製造される薄帯が非晶質金属・合金である
    ことを特徴とする特許請求の範囲第1項記載の金属薄帯
    の製造方法。
  3. 【請求項3】製造される薄帯が結晶質金属・合金である
    ことを特徴とする特許請求の範囲第1項記載の金属薄帯
    の製造方法。
  4. 【請求項4】冷却基板の移動方向にほぼ直角に、複数の
    開口部が配置された多孔ノズルにおいて、これら複数の
    開口部を、隣り合う開口部の一部が前記移動方向で重複
    するような形状とし、かつ前記移動方向の開口部長さの
    合計が前記移動方向に直角な方向で、開口部が存在する
    範囲にわたってほぼ同じ長さとなるように、かつ前記移
    動方向に対してほぼ平行となるように配置したことを特
    徴とする金属薄帯製造用ノズル。
JP62330447A 1987-12-26 1987-12-26 金属薄帯の製造方法および製造用ノズル Expired - Lifetime JPH0673719B2 (ja)

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