JPH08215817A - 急冷金属薄帯温度の制御方法 - Google Patents

急冷金属薄帯温度の制御方法

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JPH08215817A
JPH08215817A JP2820495A JP2820495A JPH08215817A JP H08215817 A JPH08215817 A JP H08215817A JP 2820495 A JP2820495 A JP 2820495A JP 2820495 A JP2820495 A JP 2820495A JP H08215817 A JPH08215817 A JP H08215817A
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Hiroaki Sakamoto
本 広 明 坂
Toshio Yamada
田 利 男 山
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 非晶質薄帯の特性を改善するための簡便な二
次冷却方法を提供すること。 【構成】 高速回転している冷却基板上で急冷凝固さ
せた薄帯を連続的に巻取る工程において、巻取る前の薄
帯の温度をオンラインで測定し、薄帯温度が200℃超
である場合に、気化温度が200℃以下であり、かつ、
平均粒径が500μm以下である微小粒液体を含有した
ガスを該薄帯表面に直接吹付けて、該微小粒液体の気化
熱によって該薄帯を200℃以下まで冷却する急冷金属
薄帯温度の制御方法。オンラインで測定した薄帯の温
度がT℃である場合に、ガスに含ませる微小粒液体の体
積分率をG(T−200)%および液滴量制御係数Gを
0.01以上1.0以下に設定する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、溶融状態にある合金を
高速回転している冷却基板上に噴出して急冷凝固させた
薄帯を連続的に製造する工程において、薄帯の温度をオ
ンラインで監視して、薄帯が所定の冷却速度条件から外
れた場合に、制御された二次冷却を用いることによっ
て、薄帯の冷却速度を所定の条件に戻し、磁気特性およ
び靭性に優れた非晶質合金薄帯を製造する方法に関す
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、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、
磁気的性質に優れた材料、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】これらの非晶質材料の特性を決める最大の
因子の一つは、薄帯自身の冷却速度であり、この冷却速
度は薄帯の板厚に相関を持つことが知られている。すな
わち、板厚が厚くなるにつれて薄帯の冷却速度が低下
し、非晶質化するか否かは板厚によってほぼ決まってし
まう。したがって、従来から、この薄帯の冷却速度を冷
却基板のみならず、それ以外の二次的な方法によって向
上させる手法が提案されている。例えば、単ロール法に
おいては、ロールによる冷却途中に補助ロールを用いて
薄帯を冷却する方法(特開昭55−33816号公
報)、補助ロールの代わりにベルトを用いる方法(特開
昭56−160859号公報)、ガスを吹き付ける方法
(特開昭55−33816号公報)が開示されている。
さらに、薄帯がロールから離れた後の薄帯の搬送途中で
の冷却速度を向上させる方法として、補助ロールあるい
はベルトを用いる方法(特開昭58−176061号公
報)、ガスを吹き付ける方法(特開昭56−12605
2)が開示されている。
【0004】しかし、これらの従来法はいずれも問題を
抱えている。すなわち、補助ロールおよびベルトによる
二次的な冷却方法は、設備面から見て制御が難しく、ま
た、設備コストも高くなってしまう。ガスのみによる2
次冷却は、補助ロール法、ベルト法に比べて冷却能力が
低いばかりでなく、冷却能力を上げる場合には、低温ガ
スを用いるとか、ガス流量を上げることで対応している
が、ガス冷却の設備が必要になる、あるいは、ガス流量
上昇によってガスがパドルの安定性を乱す。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】従来においては、磁気
的性質あるいは機械的性質に優れた非晶質薄帯を製造す
るために、簡便な方法であり、かつ、十分な冷却能力を
持つ二次的な冷却方法はなかった。
【0006】本発明は、冷却基板による抜熱に加えて、
さらに、薄帯温度に応じて制御された二次的な抜熱によ
って、薄帯を冷却し、非晶質薄帯の特性を改善するため
の簡便な二次冷却方法を提供することを目的とする。
【0007】
【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) 高速回転している冷却基板上で急冷凝固させた
薄帯を連続的に巻取る工程において、巻取る前の薄帯の
温度をオンラインで測定し、薄帯温度が200℃超であ
る場合に、気化温度が200℃以下であり、かつ、平均
粒径が500μm以下である微小粒液体を含有したガス
を該薄帯表面に直接吹付けて、該微小粒液体の気化熱に
よって該薄帯を200℃以下まで冷却することを特徴と
する急冷金属薄帯温度の制御方法。 (2) オンラインで測定した薄帯の温度がT℃である
場合に、ガスに含ませる微小粒液体の体積分率をG(T
−200)%、に設定することを特徴とする前項(1)
に記載の急冷金属薄帯温度の制御方法。ただし、液滴量
制御係数Gは0.01以上、1.0以下。 (3) 微小粒液体として水またはアルコール類、また
はそれらの混合体を用いることを特徴とする前項(1)
および(2)に記載の急冷金属薄帯温度の制御方法。
【0008】以下に、本発明を詳細に説明する。本発明
者らは、設備的にも簡便であり、かつ、制御が容易であ
ることを必須条件として、単ロール法における二次的な
冷却手段として取り得る種々の方法を検討した。その結
果、液体の気化熱を利用した抜熱を行うことによって、
薄帯の冷却速度を大きくできる手法を発明するに至っ
た。本発明は、従来から行われている単なる冷却ガスあ
るいは乾燥ガスを用いる手法とは、基本的に抜熱の原理
が異なっている。
【0009】本発明者らは、既に、薄帯温度が200℃
以下になるまで103 ℃/秒以上の冷却速度で冷却する
ことによって得た特性に優れた非晶質合金薄帯、および
その製造方法を提案している(特願平5−248068
号)。この方法は、気化温度が200℃以下の液体を平
均粒径が500μm以下の大きさまで微粒化し、それを
200℃超である鋳造中薄帯の表面にガスとともに均等
に吹付けて薄帯を冷却する方法である。薄帯表面に付着
した液滴が薄帯から熱を奪って瞬時に気化することで薄
帯を冷却する。単ロール法においては、薄帯がロール上
にある時に該液滴を薄帯自由表面に吹付けるか、あるい
は、ロールから剥離した薄帯の自由面側またはロール面
側、あるいは両側から該液滴を吹付けて冷却する。
【0010】通常、ロール表面の薄帯が接触しない所の
温度は、数10℃から百数10℃である。したがって、
ロール上にある薄帯に液滴を吹付ける場合には、液滴の
残留を防ぐために、気化温度がロール温度より低い物質
を使用するか、あるいは、液滴の含有量を減らし、さら
にその平均粒径も小さくする必要がある。
【0011】オンラインで薄帯温度を測定して、200
℃超である場合、本発明による二次冷却を実施するよう
に制御する。オンラインで薄帯温度を実測する方法とし
て、本発明者らが特開昭59−64144号公報に開示
した接触型の温度計を薄帯に接触させながら薄帯温度を
測定する方法および特願平6−253364に示した耐
久性に優れた接触型測温センサーを用いることができ
る。測温する位置は、薄帯がロールから剥離する直前、
あるいは剥離後から巻取り前の搬送途中が適している。
搬送途中で測温する場合には、薄帯のばたつきを抑える
ためにガイドとなるロールあるいは板を使用するとよ
い。
【0012】液滴の気化温度が200℃超の場合には、
液滴を薄帯表面に残留させることなく薄帯を200℃以
下まで冷却することができなくなる。実際に、この残留
液滴は巻取り以後の工程に好ましくない影響を与える。
例えば、巻取ったコイルの層間に浸透した液滴の表面張
力によって、巻戻し作業が非常に行いにくくなる、等の
不具合が生じる。したがって、本発明における液滴の気
化温度を200℃以下に限定した。
【0013】液滴の粒径に関しては、霧吹き法を用いて
種々の大きさの液滴を作製して検討を重ねた結果、平均
粒径が500μmを越える時に液滴が残留する場合が生
じた。したがって、液滴の平均粒径を500μm以下に
限定した。霧吹き法を用いる場合には、噴出ガス流量と
供給する液量によって容易に液滴の平均粒径を制御する
ことができる。使用するガスは、空気、窒素、アルゴン
等の不活性ガス、等が適している。
【0014】さらに、本発明のねらいとするところは、
鋳造中に実測した薄帯温度を二次冷却へフィードバック
して、常に最適な冷却条件で薄帯を冷却することにあ
る。ここで、最適な冷却とは、薄帯を103 ℃/秒以上
の冷却速度で200℃以下まで冷却することである。従
来のガス冷却においては、冷却能力を変えるためにガス
流量、あるいは、ガス温度を変えることが行われてい
る。しかし、本発明法では、これらの両者とも変える必
要はなく、ガスに含ませる液滴の体積分率を変えるだけ
で冷却能力を変えることができる。例えば、霧吹き法を
用いて液滴の体積分率を変えるには、液体噴出ノズルの
ニードルバルブの開閉量を変えることによって容易に行
うことができる。
【0015】この時、鋳造中薄帯の実測温度Tに応じ
て、ガスに含ませる微小粒液体の体積分率をG(T−2
00)%、および0.01≦G≦1.0に設定すること
によって、必要な冷却条件を確保でき、かつ、液滴が薄
帯に残留しない状態で薄帯を冷却することができる。G
が0.01より小さい時には十分な冷却効果が確保でき
ず、1.0超の時には液滴が薄帯表面に残留してしま
う。液滴の気化温度が低い程あるいは平均粒径が小さい
程、Gを大きくとることが可能になる。ただし、Gは液
滴量制御係数であり、G(T−200)は100%を越
えることはない。
【0016】微小粒液体には、水、またはアルコール類
または、それらの混合体を用いる。アルコール類の中で
は、メチルアルコール、エチルアルコール、ブチルアル
コール、等は気化温度が200℃以下であり、かつ、気
化熱も大きく、大きな抜熱効果が得られるために適して
いる。気化温度が200℃以下であれば他の液体も使用
可能である
【0017】
【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 組成(at%)の合金を溶解
し、2重スロットノズル(幅0.4mm、長さ25m
m、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25
mm、厚み60μmの急冷薄帯を作製した。薄帯温度T
の測定は、接触式の熱電対を薄帯がロールから剥離する
直前に設置して行った。また、薄帯がロールから剥離す
る位置を故意に移動させてTを変化させた。
【0018】二次冷却は、水を圧縮空気の出口ノズルに
供給して、平均粒径が約100μmに微粒化したものを
圧縮空気とともにロール上にある薄帯に吹付けた。この
時、水の供給量を薄帯の温度に応じて制御して、吹付け
空気中に含まれる水滴の体積分率をG(T−200)%
になるように調節した。G=0.05,0.1,0.7
のそれぞれの場合について行った。この二次冷却によっ
て、剥離直前の薄帯温度は全て200℃以下になった。
【0019】薄帯特性は、As−Cast薄帯の自由面
を外側にした曲げ破壊歪εf =t/(D−t)(tは薄
帯の板厚、Dは破壊した時の曲げ直径)、とSST測定
(360℃で1時間磁場中アニール材)で評価した。S
ST測定では、W13/50 (50Hz、1.3Tの鉄
損)、とB1 (H=10eの時の磁束密度)を測定し
た。その結果を、表1に示す。
【0020】
【表1】
【0021】また、比較例として、二次冷却を行わない
場合(G=0)、および、Gを0.002,0.00
5,1.2,1.3の本発明範囲外にした場合について
実験を行った。その結果を、表2に示す。
【0022】
【表2】
【0023】表2に示すように、Gが本発明範囲外の
1.2および1.3の時には、吹付けた水滴が完全に蒸
発せず、薄帯表面に残留し、以後の薄帯の処理の妨げと
なり、多くの時間を必要とした。
【0024】以上の結果から、本発明による二次冷却を
用いることによって、薄帯の脆性に関してはεf =1、
すなわち、密着曲げが可能になり、磁気特性についても
平均で磁束密度B1 が2.1%大きくなり、鉄損W
13/50 は14.4%低下した。したがって、脆性および
磁気特性がともに改善されたことがわかる。
【0025】実施例2 薄帯に吹付ける液体を水の代わりに60%エチルアルコ
ールを含んだ水、60%ブチルアルコールを含んだ水を
用いて実施例1同様な実験を行った。その結果を、表3
に示す。
【0026】
【表3】
【0027】以上から、エチルアルコールを含んだ水、
ブチルアルコールを含んだ水を用いても薄帯の密着曲げ
が可能になり、また、表2に示した比較例と比べて、平
均でB1 は1.9%大きくなり、W13/50 は14.0%
低下した。したがって、脆性および磁気特性がともに改
善されたことがわかる。
【0028】実施例3 実施例1において、水滴を含んだ空気を吹きかける場所
を薄帯が剥離した後巻取られるまでの間の搬送途中に変
更して同様な実験を行った。すなわち、二次冷却による
冷却効果を調べるために、熱電対を薄帯がロールから剥
離する直前の位置(T1 )と巻取り直前の位置(T2
の2箇所に設置した。水滴の体積分率は、G(T1 −2
00)とし、G=0.1一定とした。その結果を、表4
に示す。
【0029】
【表4】
【0030】以上の結果から、本発明にしたがって搬送
途中の薄帯に二次冷却を行うことによって、密着曲げが
可能になり、また、表2に示した比較例と比べて、平均
でB1 は2.0%大きくなり、W13/50 は14.0%低
下した。したがって、脆性および磁気特性がともに改善
されたことがわかる。
【0031】実施例4 実施例1において、水滴の平均粒径を700μmにし
て、同様な実験を行ったが、水滴が薄帯表面に残留する
場合が多く生じたので以後の実験を中止した。
【0032】
【発明の効果】本発明によれば、連続鋳造中の薄帯の冷
却速度をオンラインで制御することによって、磁気的性
質および機械的性質に優れた非晶質合金薄帯を製造する
ことができる。その結果、それらの薄帯をトランスの巻
鉄心等の種々の用途へ用いる場合に、トランス性能が向
上するばかりでなく、加工等の取扱いも容易になり、応
用範囲を広げることが可能になる。

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】高速回転している冷却基板上で急冷凝固さ
    せた薄帯を連続的に巻取る工程において、巻取る前の薄
    帯の温度をオンラインで測定し、薄帯温度が200℃超
    である場合に、気化温度が200℃以下であり、かつ、
    平均粒径が500μm以下である微小粒液体を含有した
    ガスを該薄帯表面に直接吹付けて、該微小粒液体の気化
    熱によって該薄帯を200℃以下まで冷却することを特
    徴とする、急冷金属薄帯温度の制御方法。
  2. 【請求項2】オンラインで測定した薄帯の温度がT℃で
    ある場合に、ガスに含ませる微小粒液体の体積分率をG
    (T−200)%および、液滴量制御係数Gを0.01
    以上1.0以下に設定することを特徴とする請求項1に
    記載の急冷金属薄帯温度の制御方法。
  3. 【請求項3】微小粒液体として、水またはアルコール類
    または、それらの混合体を用いることを特徴とする請求
    項1および2に記載の急冷金属薄帯温度の制御方法。
JP02820495A 1995-02-16 1995-02-16 急冷金属薄帯温度の制御方法 Expired - Lifetime JP3386272B2 (ja)

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN115889711A (zh) * 2022-12-22 2023-04-04 常州创明磁性材料科技有限公司 一种纳米晶带材在线冷却装置及冷却方法

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CN115889711A (zh) * 2022-12-22 2023-04-04 常州创明磁性材料科技有限公司 一种纳米晶带材在线冷却装置及冷却方法
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