JPH0810910A

JPH0810910A - 急冷金属薄帯の製造方法

Info

Publication number: JPH0810910A
Application number: JP14962394A
Authority: JP
Inventors: Seiji Okabe; 誠司岡部; Masao Yukimoto; 正雄行本
Original assignee: Kawasaki Steel Corp
Current assignee: JFE Steel Corp
Priority date: 1994-06-30
Filing date: 1994-06-30
Publication date: 1996-01-16

Abstract

(57)【要約】【目的】射出された溶融金属の溜り部近傍を所定組成の
ガス雰囲気に保持することにより、表面性状の優れた急
冷凝固合金薄帯を製造する。【構成】溶湯ノズル１から溶融金属が噴射され、冷却ロ
ール２との間に溶融パドル３を形成し、冷却ロール２か
らの抜熱により急冷凝固して薄帯４となる。この際、噴
射ノズル５によりパドル３に二酸化炭素を吹付けると共
に、噴射ノズル６により窒素を冷却ロール２の回転の上
流表面に吹付け、パドル３近傍を所定の酸素および二酸
化炭素ガス濃度雰囲気に保持する。なお、噴射ノズル６
の噴射角度は、０〜５０°が望ましい。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は単ロール法によって製造
される急冷金属薄帯の製造方法に関し、特にその薄帯の
表面粗さを低減するための方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】現在、非晶質合金、結晶合金などの急冷
金属薄帯（以下薄帯という）を単ロール法によって製造
する技術が実用化されている。このような薄帯の製造技
術において、重要な要素技術の一つに表面粗さの低減が
ある。薄帯の表面粗さを大きくする原因の一つとして、
回転する冷却ロール（以下ロールという）上に射出され
た溶融金属の溜り部（以下パドルという）とロール表面
の間に、ロール表面に乗った空気が入り込んで溶融金属
表面に気泡欠陥を形成することが挙げられる。

【０００３】従来、この気泡欠陥を無くす方法として、
二酸化炭素を含有する雰囲気で鋳造する方法が報告され
ている。例えば、ＭａｔｅｒｉａｌｓＳｃｉｅｎｃｅ
ａｎｄＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ誌Ａ１３３（１９
９１）の第６５７頁には、パドルの前後から二酸化炭素
を吹き付ける方法が示されている。また特開平４−３５
６３３６号公報ではパドルを覆うチャンバー内に二酸化
炭素を主成分とするガスを吹き付ける方法が示されてい
る。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、パドルの前後
から二酸化炭素を吹き付ける方法を幅１００ｍｍ以上の
薄帯を製造するための大型製造装置に採用した場合、パ
ドル部分を完全に二酸化炭素に置換するためには、極め
て大量の二酸化炭素が必要になる。この場合、二酸化炭
素の比重は大気よりも大きいため製造装置周辺の低所に
二酸化炭素が滞留して酸欠事故を引き起こすなどの危険
がある。また、二酸化炭素をボンベから供給する場合
は、液化している二酸化炭素を気化させるため、加温設
備が必要となり、コストがかかる。一方、パドルを覆う
チャンバーを用いることは、溶融金属を射出するノズル
とロールの間隙の計測が困難になり、また溶融金属を射
出するノズルに亀裂が生じる等のトラブルの発見が遅
れ、溶融金属の大量漏洩の危険がある等、製造装置の制
御・操業上望ましくない。

【０００５】本発明は前記問題点を解決した、パドル部
分を覆うことなく、少量の二酸化炭素を効率よくパドル
部分に供給し、単ロール法により製造された急冷金属薄
帯の表面粗さを低減する技術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】本発明は前記問題点を解
決するために、パドル部分の雰囲気の二酸化炭素、酸
素、窒素濃度が急冷金属薄帯の表面粗さにいかに影響を
及ぼすかを実験・調査した知見に基づいてなされたもの
である。すなわち、本発明は、単ロール法により急冷金
属薄帯を製造するにあたり、冷却ロール上の溶融金属の
溜り部に該ロ−ル回転の上流側から二酸化炭素ガスを吹
付けると共に該上流側の該ロール表面に窒素ガスを吹付
け、該溶融金属の溜り部近傍を所定の酸素および二酸化
炭素ガス濃度雰囲気に維持することを特徴とする急冷金
属薄帯の製造方法である。

【０００７】該所定の酸素および二酸化炭素ガス濃度
が、酸素ガス濃度をｙ体積％、二酸化炭素ガスをｘ体積
％とした場合、ｙ≦０．１２５ｘ−１．２５、かつ、１
０＜ｘ≦５０を満たす濃度であれば好適である。また、
該窒素ガスの該ロール表面への吹付角度は、該ロール表
面への法線を基準とし該法線と該ロ−ル回転の上流側に
対するほぼ鉛直線とのなす角度内に設定し、該角度は０
〜５０°とするとよい。

【０００８】

【作用】本発明者らは、窒素・酸素・二酸化炭素等の混
合ガス中における単ロール法の実験を行ない、二酸化炭
素による薄帯の表面性状改善の効果を詳細に調査した結
果、雰囲気中の二酸化炭素に含まれる酸素濃度により薄
帯の表面性状改善の効果が異なることを発見した。この
知見によると、薄帯の気泡欠陥を抑制するためには、酸
素濃度が高いほど高濃度の二酸化炭素が要求される。例
えば、酸素濃度が２％の時は、二酸化炭素濃度２５％で
気泡欠陥抑制効果が得られるが、酸素濃度が５％の時
は、二酸化炭素濃度５０％以上でないと効果が得られな
い。

【０００９】したがって、単ロール法において二酸化炭
素の使用量を減少させるためには酸素濃度を減少させれ
ばよい。大気下において酸素濃度を下げる方法として
は、窒素によって置換することが有効であり、製鉄プロ
セスにおいては酸素を製造する副産物として安価な窒素
が得られ、製鉄所内には窒素配管が既設のため、設備面
又はコスト面でも有利である。

【００１０】本発明者らが得た薄帯の表面性状改善に好
適な雰囲気は、酸素濃度をｙ体積％、二酸化炭素濃度を
ｘ体積％とした場合に、ｙ≦０．１２５ｘ−１．２５か
つ、１０＜ｘ≦５０を満足する酸素、二酸化炭素を含
み、残部が窒素等である雰囲気である。この関係式は、
図２に示す実験結果の実線部分（表面粗さ大と表面粗さ
小の境界線）から容易に求めることができる。

【００１１】図２に示すように、二酸化炭素の改善効果
は５０体積％を超えると飽和する。また二酸化炭素の濃
度を必要以上に高めると、二酸化炭素の使用量が増加す
るため、二酸化炭素の滞留による酸欠の危険やコスト増
加、また、二酸化炭素は熱吸収性が高いため、ノズル温
度が低下して、凝固によるノズルつまりの恐れがある等
の不都合が生じるので、二酸化炭素の使用量を抑制する
ために、二酸化炭素濃度は５０体積％を上限とすればよ
い。

【００１２】次に、本発明者らは、大型の単ロール機に
おいて、上述の雰囲気をパドルを覆うことなく、また少
量の二酸化炭素使用量で実現する方法を研究した。その
結果、二酸化炭素はパドルの上流側の側近からパドルに
向かって吹付け、さらに二酸化炭素吹付位置の上流側か
ら窒素をロール表面に向かって吹付けることが有効であ
ることを見出した。これは、ロール表面にはロール表面
の移動に伴って空気の境界層形成されていることを利用
したもので、まずロール表面の大気組成の境界層を、ロ
ール表面への窒素吹き付けによって剥離し、窒素に富み
酸素濃度の小さな新たなガス境界層を形成するためであ
る。好ましくは窒素をロール表面移動速度より速い風速
で、ロール表面に吹き付け、しかもロール法線に対して
０°〜５０°の角度（好ましくは１０°〜３０°）でロ
ール回転方向に対向する方向に吹き付けることが有効で
ある。この角度は、ロール表面のガス境界層に衝突させ
るように窒素を吹き付けてガス境界層を剥離する効果を
高めるために必要である。ただし、５０°より大きいと
窒素がロール回転の上流側に逃げてしまうので５０°を
上限とする。

【００１３】ガス境界層を剥離するためには軟らかく、
潤滑に富む材質のブレードやロールを押しつける方法も
あるが、本発明方法の方がロールに接触する固体がない
ため、ロール表面を傷つける恐れが全くない点において
勝っている。また、ロール表面に付着した埃等を除去す
る副次的な効果もある。この窒素吹付によりパドル側近
まで酸素濃度の低い窒素雰囲気に到達するが、そこに少
量の二酸化炭素をパドルに向かって吹き付ける。これに
より、上述した低酸素濃度と効果的な二酸化炭素濃度が
実現され、薄帯の表面性状が改善される。

【００１４】

【実施例】図１は、本発明における表面性状の良好な薄
帯の得られる酸素濃度と二酸化炭素濃度の関係領域を示
す説明図である。本図はガスシールボックス内に設置さ
れた単ロール装置により、下記の条件で薄帯を作製し得
られた薄帯の表面粗さを測定した結果をまとめたもので
ある。

【００１５】（条件１）溶融金属：Ｆｅ（７６−８２）・Ｂ（１０−１５）・Ｓ
ｉ（３−１０）（ａｔ％）溶融温度：１２５０〜１３５０℃ 注湯ノズル：２０ｍｍ幅スリット冷却ロール：銅合金製薄帯厚さ：１６〜３６μｍまた、表面粗さは触針式の粗さ計で薄帯のロールと接触
する面の幅方向の中央付近を、触針子を幅方向に走査し
て測定した。測定は２０点について行ない、平均値を求
めた。

【００１６】この実験の結果から表面粗さの小さい薄帯
の得られる領域は、酸素濃度をＹ体積％、二酸化炭素濃
度をｘ体積％とした場合に、ｙ≦０．１２５ｘ−１．２
５、かつ、１０＜ｘ≦５０を満足する式で表わされる。
またｘ＞５０では改善効果は飽和する。二酸化炭素濃度
増加の効果は５０％が上限であった。図２は本発明を好
適に実施する製造装置の説明図である。注湯ノズル１か
ら溶融金属が射出され、冷却ロール２との間でパドル３
を形成し、冷却されて薄帯４となる。パドル３に向かっ
てはスリット状の二酸化炭素噴射ノズル５から二酸化炭
素が吹きつけられ、さらにロール回転上流側からスリッ
ト状の窒素噴射ノズル（によりロール表面に向かって窒
素が噴射される。図２に示した装置により、下記条件で
薄帯の製造を行なった。（条件２）溶融金属：Ｆｅ７９・Ｂ１３・Ｓｉ８（ａｔ％）溶融温度：１３００℃ 注湯ノズル：１５０ｍｍ幅スリット冷却ロール：銅合金製・内部水冷式薄帯厚さ：２２〜３１μｍ図３は、条件２で得られたものであり、窒素流量をパラ
メータとした、薄帯の表面粗さと二酸化炭素流量（ｍ³
／ｈ）の流量との関係グラフである。なお図４は図３の
二酸化炭素流量を体積％で表わしたものである。窒素を
噴出しない場合は、５０ｍ³ ／ｈの二酸化炭素量が必要
なのに対して、窒素噴射により１０ｍ³／ｈの二酸化炭
素量でも薄帯の表面粗さは１μｍより小さくなり、良好
な表面性状を示した。この実験中、パドル近傍の酸素濃
度、二酸化炭素濃度を測定したところ、図４に示すよう
に、表面粗さが１μｍよりも小さくなった場合にはいず
れも図１に示すように表面粗さが小さくなった酸素、二
酸化炭素濃度の関係領域内にあった。

【００１７】

【発明の効果】本発明によれば、表面性状の良好な急冷
金属薄帯の製造が、少量の二酸化炭素の使用で行なえる
ようになり、コスト・安全性・制御の容易性の改善に優
れた効果を発揮する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を好適に実施する製造装置の説明図であ
る。

【図２】本発明における表面性状の良好な薄帯の得られ
る酸素濃度と二酸化炭素濃度の関係領域を示す説明図で
ある。

【図３】窒素流量をパラメータとした、薄帯の表面粗さ
と二酸化炭素流量（ｍ³ ／ｈ）の流量との関係グラフで
ある。

【図４】図３の二酸化炭素流量の単位を（ｍ³ ／ｈ）か
ら（体積％）へ変更したときの関係グラフである。

【符号の説明】

１注湯ノズル２冷却ロール３パドル４薄帯５二酸化炭素噴射ノズル６窒素噴射ノズル

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】単ロール法により急冷金属薄帯を製造す
るにあたり、冷却ロール上の溶融金属の溜り部に該ロ−
ル回転の上流側から二酸化炭素ガスを吹付けると共に該
上流側の該ロール表面に窒素ガスを吹付け、該溶融金属
の溜り部近傍を所定の酸素および二酸化炭素ガス濃度雰
囲気に維持することを特徴とする急冷金属薄帯の製造方
法。
【請求項２】該所定の酸素および二酸化炭素ガス濃度
が、酸素ガス濃度をｙ体積％、二酸化炭素ガスをｘ体積
％とした場合、ｙ≦０．１２５ｘ−１．２５、かつ、１０＜ｘ≦５０を
満たす濃度である請求項１記載の急冷金属薄帯の製造方
法。
【請求項３】該窒素ガスの該ロール表面への吹付角度
は、該ロール表面への法線を基準とし該法線と該ロ−ル
回転の上流側に対するほぼ鉛直線とのなす角度内に設定
し、該角度は０〜５０°とする請求項１または２記載の
急冷金属薄帯の製造方法。