JPH08215801A - 急冷金属薄帯およびその製造装置 - Google Patents

急冷金属薄帯およびその製造装置

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JPH08215801A
JPH08215801A JP2954695A JP2954695A JPH08215801A JP H08215801 A JPH08215801 A JP H08215801A JP 2954695 A JP2954695 A JP 2954695A JP 2954695 A JP2954695 A JP 2954695A JP H08215801 A JPH08215801 A JP H08215801A
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JP
Japan
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ribbon
length
cooling substrate
cooling
molten metal
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JP2954695A
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Inventor
Hiroaki Sakamoto
本 広 明 坂
Toshio Yamada
田 利 男 山
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Nippon Steel Corp
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Nippon Steel Corp
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 冷却体の表面形状を改善することによって、
エアーポケットの低減した磁気特性および占積率に優れ
た急冷金属薄帯、およびその製造装置を提供する。 【構成】 帯状薄帯の少なくとも片側の表面に、薄帯
の長手方向に対して平行に長さ100μm以上の連続し
た凹部あるいは凸部を有し、凹部と凸部が該薄帯の幅方
向に対して交互に周期的に配置され、凹凸部の領域が少
なくとも片側の表面において70%以上占めており、さ
らに薄帯の長手方向に対して平行に長さ1mm以上の連続
した凹部あるいは凸部を有している急冷金属薄帯。こ
れらの薄帯を製造するための高速回転する冷却基板が、
冷却基板の回転方向に長さ100μm以上の一本の連続
した凹部あるいは凸部を有し、かつ、それらが回転軸方
向に対して交互に周期的に配置され、さらに凹凸部の平
均周期λが、0<λ≦500μmであり、隣接する凹凸
部の平均波高値hが、0<h≦5μmである薄帯製造装
置。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、溶融状態の合金を高速
回転している冷却基板に噴出して急冷凝固した金属薄
帯、およびその製造装置に関する。
【0002】
【従来の技術】合金を溶融状態から急冷することによっ
て、連続的に薄帯を製造する方法としては、遠心急冷
法、単ロール法、双ロール法、等が知られている。これ
らの方法は、高速回転する金属製ドラムの内周面または
外周面に溶融金属をオリフィス等から噴出させることに
よって、急速に溶融金属を凝固させて薄帯や線材を製造
するものである。さらに、合金組成を適正に選ぶことに
よって、液体金属に類似した非晶質合金を得ることがで
き、磁気的性質、あるいは、機械的性質に優れた材料を
製造することができる。
【0003】これらの非晶質合金薄帯は、冷却基板に接
触して、それによる急速抜熱によって凝固する。したが
って、薄帯の表面形状は冷却基板の表面形状に大きく左
右され、この薄帯の表面形状が粗くなると磁気特性が劣
化するのみならず、トランス等のコア材としてコイルあ
るいは積層体にした場合に占積率が低下する等の問題が
生じる。そこで、従来から、ロール表面粗度を規定する
ことによって薄帯の表面形状を改善する手法が開発され
ている。
【0004】例えば、表面がバフ研磨によってミクロン
オーダー以下の凹凸にした冷却体(特開昭62−166
059号公報)、冷却ロール表面を砥粒ナンバー600
〜1000番の研磨紙で研磨して得られる粗さにする方
法(特開平4−288952号公報)、接触面を梨地面
にした冷却体(特開昭56−117868号公報)、冷
却ロール表面に回転方向に対して斜めにスクラッチがあ
る冷却体およびそれによって製造した薄帯(特開昭60
−72648号公報)、ロール表面にある凹凸部の溝の
方向がロール軸方向に平行である装置およびその装置で
製造された薄帯(特開昭58−14917号公報)、等
がある。
【0005】しかし、単ロール法等で製造した急冷薄帯
のロール面側には、通常、ロール表面の凹凸以外にエア
ーポケットと呼ばれるガスの巻込みによって生じる島状
の比較的大きな凹部が存在する。このエアーポケットは
磁気特性を劣化させるのみならず占積率も低下させる
が、上記した公知例にはいづれもこのエアーポケットに
関する記載はない。さらに、薄帯表面おび冷却体表面の
粗度の規定に関しても、凹凸部の粗さのみの規定であ
り、エアーポケットを低減できるようなものではない。
【0006】また、特開昭62−166059号公報、
および特開平4−288952号公報では、砥粒研磨紙
などを用いて規定された冷却体の表面粗度に仕上げてい
るため、冷却体表面の凹凸部の溝は冷却体の回転方向に
一応は伸びているが、エアポケットを低減できるまでに
は至っていない。特開昭56−117868号公報、特
開昭60−72648号公報、および特開昭58−14
917号公報では、冷却体表面の凹凸部の溝は冷却体の
回転方向に対して傾斜しているかあるいは直角になって
いる。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】以上に示した如く、冷
却体の表面形状を規定することによって薄帯の特性向上
が試みられてはいるが、薄帯の冷却体に接触する面にエ
アーポケットができるのを抑制できる製造装置、および
それによって製造した急冷金属薄帯は従来にはなかっ
た。
【0008】本発明は、冷却体の表面形状を改善するこ
とによって、エアポケットの低減した磁気特性および占
積率に優れた急冷金属薄帯、およびその製造装置を提供
することを目的とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】本発明は、下記の事項を
その要旨としている。 (1) 帯状薄帯の少なくとも片側の表面に、薄帯の長
手方向に対して平行に長さ100μm以上の連続した凹
部あるいは凸部を有し、それらの凹部と凸部が該薄帯の
幅方向に対して交互に周期的に配置され、該凹凸部の領
域が少なくとも片側の表面において70%以上占めるこ
とを特徴とする急冷金属薄帯。 (2) 薄帯の長手方向に対して平行に長さ1mm以上の
連続した凹部あるいは凸部を有している前項(1)に記
載の急冷金属薄帯。 (3) 合金を溶融する装置、溶融合金をノズルから噴
出する装置、噴出した溶融合金を冷却するための高速回
転する冷却基板、および該冷却基板を研磨する装置を有
する急冷金属薄帯の製造装置において、冷却基板の溶湯
と接する面が、冷却基板の回転方向に長さ100μm以
上の一本の連続した凹部あるいは凸部を有し、かつ、そ
れらが回転軸方向に対して交互に周期的に配置されてい
ることを特徴とする急冷金属薄帯製造装置。 (4) 冷却基板回転軸方向の凹凸部の平均周期λが、
0<λ≦500μmであり、隣接する凹凸部の平均波高
値hが、0<h≦5μmである前項(3)に記載の急冷
金属薄帯製造装置。 (5) 冷却基板の回転方向に長さ1mm以上の一本の連
続した凹部あるいは凸部を有している前項(3)および
(4)に記載の急冷金属薄帯製造装置。
【0010】以下に、本発明を詳細に説明する。図1に
は、従来例として、通常の砥粒研磨紙で研磨した場合の
冷却基板表面の断面拡大図を示した。図1から分るよう
に、凹部あるいは凸部が整然と所定の長さだけ並んでい
る部分は僅かであり、ほとんどの部分は凹部あるいは凸
部同士が互いに交差して切り合っており、溝が途中で切
れた状態になっている。したがって、鋳造中にパドルの
上流側から冷却基板と溶湯の間に巻込まれたガスは、溶
湯の圧力によって上流側に押し戻されるが、溝が途中で
切れているために移動できなくなってしまう。そのた
め、ガスの一部を巻込んだ状態で凝固してしまい、それ
がエアーポケットとして薄帯に現れる。このエアーポケ
ットは、鋳造条件にもよるが、大きいもので幅約20μ
m、長さ約200μmにも達する。
【0011】本発明者らは、種々の検討を重ねた結果、
従来採用されていた冷却基板の粗度のみならず凹部ある
いは凸部の冷却基板回転方向の長さを新たに規定するこ
とによって、エアーポケットの発生を低減できることを
見い出した。
【0012】本発明による冷却基板の一例である表面の
断面拡大図を、図2に示す。冷却基板の回転方向に長さ
100μm以上の一本の連続した凹部あるいは凸部を有
し、かつ、それらが回転軸方向に対して交互に周期的に
配置している。図2では、凹凸断面が三角波的である場
合を示したが、正弦波的、あいるは、矩形波的等の他の
形状も本発明範囲に含まれる。すなわち、冷却基板の回
転方向の長さが100μm以上である凹部あるいは凸部
を回転軸方向に交互に周期的に配置した領域を設けるこ
とによって、一度巻込まれたガスが100μm以上の長
さに整然と並んでいる溝を通って溶湯が凝固する前に押
し出される結果、エアーポケットが低減すると考えられ
る。
【0013】エアーポケットをさらに低減させるには凹
部あるいは凸部の冷却基板回転方向の長さを1mm以上に
する。加工の容易性を考慮すると、この長さを5mm以上
にすることが好ましい。このような領域を冷却基板の全
周に渡って設けることによって、全長に渡ってエアーポ
ケットが低減した薄帯が得られる。
【0014】冷却基板の凹凸部の平均周期λ、あるい
は、隣接する平均波高値hも冷却された薄帯表面の形状
を左右する。λ=0、h=0は、鏡面状態であり、この
状態では冷却基板と溶湯との濡れ性が悪くなって、健全
な薄帯を得ることができなかった。λ>500μmで
は、溝の数が少なくなるために巻込まれたガスが押し出
される効果が減少する。また、h>5μmでは、エアー
ポケットは抑制されるが、冷却された薄帯の凹凸が大き
くなって表面形状が悪くなってしまう。したがって、0
<λ≦500μm、0<h≦5μmに限定した。
【0015】本発明の冷却基板表面は、規則的に砥粒を
並べた研磨紙を用いるか、あるいは所定の形状に加工し
た超鋼等の工具鋼を用いて容易に形成できる。用いる材
質としては、超鋼のみならず冷却基板よりも硬度が大き
いものであれば使用可能である。また、図3に示したよ
うに、オンラインで研磨しながら所定の表面状態を維持
することも可能である。ただし、図3は、急冷薄帯製造
装置の概略図であり、合金を溶融する装置、溶融合金を
ノズルから噴出する装置、噴出した溶融合金を冷却する
ための高速回転する冷却基板、冷却基板を研磨する装置
から構成される。
【0016】上記した製造装置で冷却された薄帯は、エ
アーポケットが低減されており、帯状薄帯の少なくとも
冷却基板側の表面に、薄帯の長手方向に対して平行に長
さ100μm以上の連続した凹部あるいは凸部が該薄帯
の幅方向に対して交互に周期的に配置し、かつ、該凹凸
部が少なくとも片側の表面において70%以上占めるよ
うになる。言い変えれば、エアーポケットが少なくとも
片側の表面において30%より少なくなる。占積率の点
から見れば、該凹凸部が少なくとも片側の表面において
80%以上占めるようになることが好ましい。さらに、
冷却基板の凹部あるいは凸部の回転方向長さを1mm以上
にすることによって、エアーポケットがさらに低減し、
薄帯の長手方向に対して平行に長さ1mm以上の連続した
凹部あるいは凸部を有した薄帯が得られる。
【0017】本発明の冷却基板で冷却した薄帯の冷却基
板側表面の凹凸部の周期は、通常、基板の凹凸部の影響
を受けて、500μm以下となり、隣接する凹凸部の平
均波高値は、5μm以下となる。薄帯の板厚は、公知で
ある単スリットノズル、あるいは多重スリットノズルを
用いて10〜100μmを越えるものまで製造可能であ
る。板厚が薄い場合には、冷却基板の凹凸は、薄帯の自
由面側(冷却基板と接する面と反対側の面)にも影響
し、冷却基板の凹凸に応じた凹凸が現れる。多重スリッ
トノズルを用いて厚い薄帯を製造する場合には、冷却基
板の凹凸は、薄帯の自由面側には影響しにくくなる傾向
にある。
【0018】
【実施例】以下、本発明を実施例に基づいてさらに説明
する。実施例1 Fe80.5Si6.5 121 (at%)の合金を溶解し、
2重スロットノズル(幅=0.4mm、長さ=25mm、間
隔=1mm)から700rpm で回転している直径580mm
のCu製ロールの上に溶湯を噴射して、幅25mm、厚み
60μmの急冷薄帯を作製した。
【0019】この際、Cuロール表面を下記の方法で所
定の凹凸に加工した。すなわち、先ず、通常のエメリ紙
による研磨とバフ研磨によって、ロール表面を鏡面に仕
上げる。次に、予め工具鋼に凹凸を付けた治具を用い
て、治具を押し当てながらロールを回転させてロール表
面に所定の大きさの凹凸を付けた。その際、回転距離を
変えることによって凹凸部の回転方向に連続している長
さを調節した。結果的には、凹凸のロール軸方向の断面
形状は三角波的なものになり、凹凸部の平均周期は約4
0μm、隣接する凹凸部の平均波高値は約0.8μmと
なった。
【0020】ロール表面の凹凸部の測定は、レプリカ法
でロールの凹凸を樹脂に転写して、その樹脂を粗度計で
測ることによって行った。薄帯の表面形状は、粗度計に
よる評価と光学顕微鏡で撮影した写真から求めたロール
面側薄帯表面のエアーポケットの割合で評価した。薄帯
表面のエアーポケット以外の部分は全て、ロール表面の
凹凸部の長さとほぼ同じ長さの薄帯長手方向に連続した
凹凸部があり、かつ、それらが幅方向に対して交互に周
期的に配置していた。その測定結果を、表1に示す。
【0021】
【表1】
【0022】表1から分るように、本発明にしたがっ
て、凹凸部のロール回転方向の長さを100μm以上に
することによって、エアーポケットの割合を30%より
低く抑えた薄帯を得ることが可能になる。さらに、その
長さを1mm以上にすることによって、エアーポケットの
割合を20%以下に抑制した薄帯を得ることができる。
【0023】実施例2 種々の大きさの凹凸を付けた治具を用いて、表2に示し
た凹凸をロール表面に加工した。凹凸のロール回転方向
に連続した長さをロール周囲の1/2長さと一定にした
以外は、実施例1と同様に行った。ただし、λは凹凸部
の平均周期、hは隣接する凹凸部の平均波高値である。
薄帯表面のエアーポケット以外の部分は全て、ロール表
面の凹凸部の長さとほぼ同じ長さの薄帯長手方向に連続
した凹凸部があり、かつ、それらが幅方向に対して交互
に周期的に配置していた。その結果を、表2に併記す
る。
【0024】
【表2】
【0025】表2から分るように、本発明にしたがっ
て、0<λ≦500μm、0<h≦5μmにすることに
よってエアーポケットの割合を30%より低く抑えた薄
帯を製造することができる。ただし、表2の試料No.
24と25では、エアーポケットの割合は30%より低
くなっているが、表面の凹凸が大きくなって表面形状が
悪くなったため、本発明の範囲外とした。
【0026】
【発明の効果】本発明に従って、表面形状を規定した冷
却基板を用いて薄帯を製造することによって、薄帯表面
の粗度を改善し、エアーポケットの発生を低減した薄帯
を得ることができる。このようにして得られた薄帯は、
トランス等の用途として、巻きコアあるいは積層コアに
した場合、占積率が向上するばかりでなく、磁気特性も
改善される。
【図面の簡単な説明】
【図1】従来の冷却基板の一例である表面の形状を示し
た断面拡大図である。
【図2】本発明による冷却基板の一例である表面の形状
を示した断面拡大図である。
【図3】急冷薄帯製造装置の概略図である。
【符号の説明】
λ 凹凸部の平均周期 h 隣接する凹凸部の平均波高値 1 高周波コイル 2 ノズル 3 溶湯 4 薄帯 5 冷却ロール 6 研磨器

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】帯状薄帯の少なくとも片側の表面に、薄帯
    の長手方向に対して平行に長さ100μm以上の連続し
    た凹部あるいは凸部を有し、それらの凹部あるいは凸部
    が該薄帯の幅方向に対して交互に周期的に配置され、該
    凹凸部の領域が少なくとも片側の表面において70%以
    上占めることを特徴とする急冷金属薄帯。
  2. 【請求項2】薄帯の長手方向に対して平行に長さ1mm以
    上の連続した凹部あるいは凸部を有している請求項1に
    記載の急冷金属薄帯。
  3. 【請求項3】合金を溶融する装置、溶融合金をノズルか
    ら噴出する装置、噴出した溶融合金を冷却するための高
    速回転する冷却基板、および該冷却基板を研磨する装置
    を有する急冷金属薄帯の製造装置において、冷却基板の
    溶湯と接触する面が、冷却基板の回転方向に長さ100
    μm以上の一本の連続した凹部あるいは凸部を有し、か
    つ、それらが回転軸方向に対して交互に周期的に配置さ
    れていることを特徴とする急冷金属薄帯製造装置。
  4. 【請求項4】冷却基板回転軸方向の凹凸部の平均周期λ
    が、0<λ≦500μmであり、隣接する凹凸部の平均
    波高値hが、0<h≦5μmである請求項3に記載の急
    冷金属薄帯製造装置。
  5. 【請求項5】冷却基板の回転方向に長さ1mm以上の一本
    の連続した凹部あるいは凸部を有している請求項3およ
    び4に記載の急冷金属薄帯製造装置。
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