JPH07314098A - 急冷金属薄帯製造用の冷却ロール - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 長時間にわたる安定した薄帯製造を可能とす
る、冷却ロールについて提案する。 【構成】 溶融金属の射出流を受けて該溶融金属を急冷
凝固させる冷却ロールであって、銅又は銅合金製のロー
ル胴の表面に、Fe：96.0wt％以上およびSi：0.05〜3.9
wt％を含む成分組成のめっき層９を形成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、双ロール法や単ロー
ル法などに代表される、内部を例えば水冷されたロール
を使用して溶融金属から直接急冷金属薄帯（以下、単に
薄帯と示す）を製造するプロセスに用いる、冷却ロール
に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】溶融金属（以下、溶湯という）から直接
薄帯を製造する方法としては、高速回転する冷却ロール
のロール胴表面に、ノズルから噴出した溶湯を接触させ
て冷却凝固する方法が知られている。

【０００３】この方法には、冷却ロールを１つ用いる単
ロール法と冷却ロールを２つ用いる双ロール法とがあ
る。すなわち、単ロール法は、図１に示すように、冷却
ロール１の周面に向けてノズル２から溶湯３を射出し、
冷却ロール１の周面と接触した溶湯３を急冷凝固させて
薄帯４を製造する。また、双ロール法は、図２に示すよ
うに、１対の冷却ロール１を僅かの隙間を介して配置
し、両冷却ロール１間にノズル２から溶湯３を注入し、
冷却ロール１間にかみ込ませて冷却と同時に圧延を行っ
て薄帯４を製造する。

【０００４】いずれの方法においても、薄帯を作成する
には1000〜100000℃／ｓ程度の極めて高い冷却速度が必
要で、従って冷却ロールには熱伝導性の高い材質が用い
られている。

【０００５】例えば、特開昭56−30061 号公報には、
銅、銀、モリブデン及びこれらの合金の群から選ばれる
奪熱性金属による表面被覆と、濡れ性の改善及び耐磨耗
性の向上を目的としたクロムの表面被覆とを有する、ロ
ールやベルトなどの冷却体について開示されている。

【０００６】また、特開昭57−187149号公報には、ロー
ル表面の耐磨耗性向上を目的として、ロールの表面にク
ロム皮膜を設けること、そして、この皮膜の下地とし
て、銅、アルミニウムまたはこれらの各合金、あるいは
鉄または鉄合金に銅または銅合金の皮膜を設けたもの、
が提案されている。

【０００７】さらに、特開昭57−139453号公報には、従
来の工具鋼より熱伝導が良好でかつ銅よりも硬い合金、
例えばベリリウム銅で構成したロールが開示されてい
る。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、冷却ロ
ールに設けた、とくに銅、銀、モリブデンまたはこれら
の合金による被膜は、薄帯製造が長時間にわたると磨耗
や溶損が激しくなり、表面性状の良好な薄帯を安定して
製造することができない不利があり、しかも、冷却ロー
ル用の素材としては高価である。

【０００９】また、鉄系のロールおよびクロム皮膜は、
熱伝導性が銅やモリブデン合金より劣るため、薄帯の形
成に必要な冷却速度が得られず、薄帯の表面性状や品質
の劣化を避けられない。

【００１０】さらに、ベリリウム銅で構成したロール
は、ベリリウム銅が析出硬化型合金のため、熱サイクル
による疲労によりロール表面にマイクロクラックが発生
し、薄帯表面品質の劣化をまねき、また長時間の鋳込み
が不可能である。

【００１１】そこで、この発明は、上記の問題点を解消
した、長時間にわたる安定した薄帯製造を可能とする、
冷却ロールについて提案することを目的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】この発明は、溶融金属の
射出流を受けて該溶融金属を急冷凝固させる冷却ロール
であって、銅又は銅合金製のロール胴の表面に、Fe：9
6.0wt％以上およびSi：0.05〜3.9 wt％を含む成分組成
のめっき層を形成したことを特徴とする急冷金属薄帯製
造用の冷却ロールである。ここで、めっき層の厚みが0.
1 〜0.4 mmであること、まためっき層の表面が算術平均
粗さで0.3 μｍ以下であることが好ましい。

【００１３】次に、この発明の冷却ロールについて、図
３を参照して具体的に説明する。同図に示すように、こ
の冷却ロール５は、アーバー６の外周に銅または銅合金
のスリーブ７を焼き嵌めして成る。このスリーブ７の内
周面には、その周上に延びる溝を加工することによっ
て、アーバー６とスリーブ７との間に冷却水の流路８を
形成し、スリーブ７の冷却をはかっている。そして、こ
のスリーブ７の表面に、Fe：96.0wt％以上およびSi：0.
05〜3.9 wt％を含む成分組成に成る、めっき層９を形成
するところに特徴がある。

【００１４】

【作用】さて、冷却ロールのロール胴の表面に形成す
る、めっき層の組成を、Fe：96.0wt％以上およびSi：0.
05〜3.9 wt％を含む成分としたのは、この冷却ロール５
の周面には、ここに射出する溶融金属、中でも鉄系の溶
融金属との濡れ性が良くて馴染み易い、いわゆるともが
ね効果を発揮し得る金属被膜が必要であり、特に急冷薄
帯の典型例である、Fe：92.5wt％、Si：4.5 wt％および
Ｂ：2.7 wt％を含む組成になる非晶質金属に対して、良
好な濡れ性を有することが有利であるからである。

【００１５】すなわち、Fe：96.0wt％以上としたのは、
Feが96.0wt％未満では、亜鉛，アルミニウム，ニッケ
ル，クロム，りんなどの不純物が多くなり、めっき層
に、熱伝導性、ロール胴に対する密着性および必要硬さ
等の諸特性を付与できないためである。ちなみに、工業
的規模のめっき処理においては、Fe：100 wt％のめっき
層を得ることは難しく、通常は、99.9wt％程度が上限と
なる。

【００１６】次に、Siはめっき層のFe含有率を高めるた
めに含有させる成分であり、0.05wt％未満では、工業的
に上記不純物を除去することが難しく、一方3.9 wt％を
こえると、めっき層が柱状組織になって極めて脆くなっ
て実用に耐えないものとなるため、Si含有量は0.05〜3.
9 wt％とする。

【００１７】さらに、Ｃ、CuおよびＳのいずれか１種ま
たは２種以上を、それぞれ以下に示す範囲で添加するこ
とも可能である。 Ｃ：0.006 〜0.08wt％ Ｃは、Feメッキ層の母材への密着性を高めるために含有
させる成分であり、0.006 wt％未満では工業的に上記不
純物を除去する事が難しく、一方0.08wt％を超えるとめ
っき層と母材との密着性が悪く剥離しやすくなるため、
Ｃ含有量は0.006 〜0.08wt％とする。 Cu：0.05〜0.1 wt％ Cuは、Feめっき組成の緻密化を高めるために含有させる
成分であり、0.05wt％未満では工業的に不純物を除去す
る事が難しく、一方0.1 wt％を超えると粒界に析出し
て、めっき層が極めて脆くなって実用に耐えないものと
なるため、Cu含有量は0.05〜0.1 wt％とする。 Ｓ：0.001 〜0.005wt ％ Ｓは、Feめっき層の耐食性を高めるために含有させる成
分であり、0.001 wt％未満では工業的に上記不純物を除
去する事は難しく、一方、0.005 wt％を超えるとめっき
層が柱状組織となって極めて脆くなり、耐食性も悪く、
実用に耐えないものとなるため、Ｓ含有量は0.001 〜0.
005 wt％とする。

【００１８】また、めっき層の厚みは0.1 〜0.4 mmとす
ることが好ましい。ここに、冷却ロール表面に厚みを種
々に変化してめっき層（Fe：99.8wt％、Si：0.08wt％、
Cu：0.08wt％およびＣ：0.04wt％）を形成し、各冷却ロ
ールを使用して、Fe：92.5wt％、Si：4.5 wt％および
Ｂ：2.7 wt％を含む組成になる非晶質薄帯を製造した際
のロール表面最高温度、曲げ半径、および得られた非晶
質薄帯における鉄損を測定した結果について、めっき厚
みとの関係として図４に示す。なお、曲げ半径は、薄帯
を図５に示す折り曲げ試験に供したとき、Ｒ＝（Ｈ−２
ｔ）／２で求めることができ、薄帯の脆化度合を知る指
標となる。

【００１９】まず、めっき層の厚みが0.1 mm未満では、
薄帯製造時に発生するめっき層表面の磨耗や押し込み傷
が顕著になって耐久性が問題になり、一方0.4 mmをこえ
ると、図４に示すように、ロール表面最高温度が上昇し
て鋳造した薄帯の非晶質化が阻害され、磁気特性や機械
的強度が劣化することになる。

【００２０】さらに、めっき層の表面が算術平均粗さで
0.3 μｍ以下であることが好ましい。ここに、冷却ロー
ル表面に、厚さ：0.2 mmのめっき層（Fe：99.8wt％、S
i：0.08wt％、Cu：0.08wt％およびＣ：0.04wt％）を、
その表面粗さを種々に変えて形成し、各冷却ロールを使
用して、Fe：92.5wt％、Si：4.5 wt％およびＢ：2.7 wt
％を含む組成になる非晶質薄帯を製造し、得られた非晶
質薄帯におけるロール面側の表面粗さおよび鉄損を測定
した結果について、めっき層の表面粗さとの関係として
図６に示す。

【００２１】すなわち、めっき層の表面粗さが、算術平
均粗さ（Ｒ_a ）で0.3 μｍをこえると、鋳造後の薄帯に
ガスポケットが多く発生して、そのロール面側表面粗さ
が大きくなり、磁気特性が悪化するため、めっき層の表
面粗さを0.3 μｍＲ_a 以下にする必要がある。なお、め
っき層の表面粗さを0.05μｍＲ_a 未満にするのは、砥石
研削では不可能である上、さらなる鏡面化をはかっても
効果がなく、いたずらにコスト高をまねくため、0.05μ
ｍＲ_a 未満の鏡面化は不要である。

【００２２】

【実施例】表１に示す素材から成るスリーブの表面に、
同じく表１に示す表面被覆処理を施した冷却ロールによ
る、単ロール法にて、以下の条件で板厚30μｍ、幅 200
mmの非晶質薄帯を作製した。かくして得られた薄帯の鉄
損および表面性状、そして薄帯製造後のロール表面をそ
れぞれ観察した結果を、表１に併記する。

【００２３】製造条件 ・鋼種：Fe−13at％Ｂ−９at％Si−0.3 at％Mn ・冷却ロール ロール径：800 mm（外径） ロール幅：500 mm スリーブ母材厚み：５mm ・ロール周速：25ｍ／ｓ ・出鋼温度 ：1325℃ ・ヒートサイズ：１ｔ

【００２４】

【表１】

【００２５】同表より明らかなように、この発明に従う
冷却ロールを用いると、ロール幅方向の温度分布が均一
でかつロールの肌荒れも少ないため、表面性状の良好な
非晶質薄帯が得られた。また、ロールスリーブの材質に
は、Cu：97wt％以上のCu合金が適していることも判明し
た。

【００２６】

【発明の効果】この発明の冷却ロールを用いることによ
って、脆化していない均質な広幅の薄帯を大量に安定し
て製造することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】単ロール法による薄帯の製造を説明する模式図
である。

【図２】双ロール法による薄帯の製造を説明する模式図
である。

【図３】この発明に従う冷却ロールを示す模式図であ
る。

【図４】ロールのめっき層厚とロール表面温度、薄帯の
曲げ半径および鉄損との関係を示すグラフである。

【図５】薄帯の折り曲げ試験の要領を示す模式図であ
る。

【図６】ロールめっき層の表面粗さとロール表面温度お
よび薄帯の鉄損との関係を示すグラフである。

【符号の簡単な説明】

１ 冷却ロール ２ ノズル ３ 溶湯 ４ 薄帯 ５ 冷却ロール ６ アーバー ７ スリーブ ８ 流路 ９ めっき層

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 溶融金属の射出流を受けて該溶融金属を
   急冷凝固させる冷却ロールであって、銅又は銅合金製の
   ロール胴の表面に、Fe：96.0wt％以上およびSi：0.05〜
   3.9 wt％を含む成分組成のめっき層を形成したことを特
   徴とする急冷金属薄帯製造用の冷却ロール。
2. 【請求項２】 めっき層の厚みが0.1 〜0.4 mmである請
   求項１に記載の冷却ロール。
3. 【請求項３】 めっき層の表面が、算術平均粗さで0.3
   μｍ以下である請求項１に記載の冷却ロール。