JPH08309493A - 薄帯製造装置 - Google Patents

薄帯製造装置

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JPH08309493A
JPH08309493A JP11978595A JP11978595A JPH08309493A JP H08309493 A JPH08309493 A JP H08309493A JP 11978595 A JP11978595 A JP 11978595A JP 11978595 A JP11978595 A JP 11978595A JP H08309493 A JPH08309493 A JP H08309493A
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JP
Japan
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gas
nozzle
slit
outlet
gas supply
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JP11978595A
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English (en)
Inventor
Haruhiko Ishizuka
晴彦 石塚
Toru Sato
徹 佐藤
Takashi Suhara
俊 須原
Katsumi Kurokawa
克美 黒川
Nozomi Tamura
望 田村
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JFE Steel Corp
Original Assignee
Kawasaki Steel Corp
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Abstract

(57)【要約】 【目 的】 溶融金属から直接的に非晶質または結晶質
の薄帯を製造するための製造装置に係り、特に単ロール
法による急冷凝固金属薄帯の製造プロセスに好適に用い
られる薄帯の製造装置を提供する。 【構 成】 高速移動する冷却体の表面にノズルのスリ
ット状の開口部を介して溶融金属を連続的に供給して急
冷凝固させる薄帯製造装置において、前記溶融金属を供
給するスリットから2mm以上の後方に位置するようにガ
ス供給孔を配設したノズルを備えた。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、溶融金属から直接的に
非晶質または結晶質の薄帯を製造するための製造装置に
係り、特に単ロール法による急冷凝固金属薄帯の製造プ
ロセスに好適に用いられる薄帯の製造装置に関する。
【0002】
【従来の技術】溶融金属を急冷凝固して薄帯を得るプロ
セスには、種々の方法があるが、なかでも単ロール法は
工業的規模の薄帯製造が可能なプロセスとして注目され
ている。単ロール法による工業規模の装置の説明図を図
8に示す。図8において、Mは溶融金属、Sは薄帯、F
は溶解炉、Hはヒータ、10はノズル、20はスリット、30
はタンディッシュ、40は冷却ロール、41はロール面、50
は剥離装置、60はガイド、70は巻取装置である。溶解炉
F内でヒータHにより溶解された溶融金属Mはタンディ
ッシュ30に保持され、タンディッシュ30の下部に設けた
ノズル10に切ったスリット20を介して高速移動する冷却
体表面(単ロール法の場合は高速回転する冷却ロール40
の表面;以下ロール面41と称する)めがけて所定の圧力
で連続的に噴出される。ロール面41に接触した溶融金属
Mは、急速に抜熱されて凝固しロール面41に張りつき、
冷却ロール40の回転に伴って移送される。この過程は連
続的になされるからロール面41上にはそれに張りついて
移送される薄帯Sが形成されることになる。この薄帯S
は剥離装置50の設置個所に到達すると剥離装置50によっ
て剥離され、ガイド60によって巻取装置70に導かれてそ
こで巻き取られる。単ロール法におけるノズル近傍の詳
細図を図7に示す。図7において、Pは加圧力、5はパ
ドル(スリット2の開口部から噴出した溶融金属Mがロ
ール面41上で一旦形成する湯だまりの呼称)である。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】さて、一般に図7、図
8の装置を用いて薄帯Sを製造する場合、得られる薄帯
Sのロール側表面にはエアポケットと称する凹み等が発
生して薄帯Sの表面粗度が劣化するという問題があり、
この問題の解決策として、例えばDD266046A1(東独)に
は、溶融金属Mを噴出するノズル10の傍らに、パドル5
の前後にガスを供給するノズル(図示せず)を設け、そ
こからパドル5にCO2 ガスを吹き付けてパドル5の周囲
のCO2 ガス濃度を高くして空気の侵入を防止する方法が
提案されている。しかし、この方法ではガスを供給する
ノズル先端をロール面41の上方1mm以下の近接位置に精
度よく維持することが困難なために十分なCO2 濃度を確
保できない。つまりCO2 濃度を確保するべくガス供給用
ノズルをロール面41にさらに近づけるとその先端がロー
ル面41に接触してロール面41の損傷を招くというトラブ
ルを生じかねない問題がある。また、特開昭58−90354
号公報には、吹き込むガスを不活性ガス乃至還元性ガス
として、図5、図6に示されるように溶融金属噴出用の
スリット20の周囲にガス供給孔8a、8bをロール回転方向
に対して前傾して配置した装置が開示されている。しか
しこの装置では、後方のガス供給孔8aがスリット20から
遠ざかる方向に傾斜した構造のために必然的にガス出口
8cがパドル5から斜め後方に遠ざかるから後方のガス供
給孔8aだけでは十分な雰囲気ガス濃度が得られない。そ
のためスリット20の前方及び左右にガス出口8dを配置し
てそこからもガスを供給する必要があるので装置自体が
複雑化するという問題がある。
【0004】なおパドル5の周囲の雰囲気ガス濃度を高
めるには、ガス流量を増大させることも考えられるが、
ガスの過剰な作用によってパドル5が断裂し薄帯Sが寸
断されてしまう懸念があるのであまり大きくもできな
い。
【0005】
【課題を解決するための手段】そこで、本発明者らは上
記従来技術の問題点に鑑み、その解決策を種々検討した
結果本発明を完成するに至った。すなわち本発明は、高
速移動する冷却体の表面にノズルのスリット状の開口部
を介して溶融金属を連続的に供給して急冷凝固させる薄
帯製造装置において、前記溶融金属を供給するスリット
から2mm以上の後方に位置するようにガス供給孔を配設
したノズルを備えたことを特徴とする薄帯製造装置であ
り、より好ましくはさらにガスを予熱するガス予熱手段
を備えたことを特徴とする薄帯製造装置である。
【0006】なお、本発明においては、前記ガス供給孔
と前記スリットとの間隔を10mm以下とするのが好まし
い。
【0007】
【作用】本発明の薄帯製造装置に備えるのに好適なノズ
ル1の断面図を図1に示す。図1において、2aはスリッ
ト出口、3はガス供給孔、3aはガス供給孔出口、3bはガ
ス供給孔入口である。このノズル1はスリット2とガス
供給孔3を内蔵するが、ガス供給孔3はスリット2の後
方にのみ設けられている。これは前記エアポケット解消
のためには、パドル5の後方の空間を適量のCO2 ガスで
満たした雰囲気条件(周辺の雰囲気中CO2 ガス濃度で20
%〜100 %)をつくってやれば足り、そしてその条件を
満たすようなガス供給量(CO2 ガス流量密度で100m3/mi
n/m2〜1000m3/min/m2 )でガス供給孔出口3aからガスを
噴出させてもパドル5に悪影響を及ぼさないという本発
明者らの知見に基づくものである。また、ガス供給孔3
をノズル1に一体型に組み込みかつガス供給孔出口3aと
スリット出口2aとを同一レベルとすることにより、従来
よりもガス供給孔出口3aが冷却ロール40に接近すること
ができ、ガスで満たすべき空間が狭くてすむので、パド
ル5の前方からのガス供給がなくてもエアポケットの生
じない雰囲気条件を満足できるようになる。それゆえガ
ス供給孔3は、スリット2の前方(冷却ロール40の回転
方向と同じ方向)には穿つ必要がなくスリット2の後方
(冷却ロール40の回転方向と反対の方向)に備えるだけ
でよいから、ノズル1の構造が極めて簡素化される。
【0008】ところで、薄帯の厚みを厚くするにはパド
ル5への溶融金属の供給を増やせばよいが、そうすると
図4に示されるようにパドル5が後方にせり出してくる
という現象が観察された。すなわち本発明のようにパド
ル5に悪影響を与えない程度のガス供給条件下では、ス
リット出口2aとガス供給孔出口3aとの間隔が2mm未満で
は、図4に示されるようにパドル5の後端部の溶融金属
Mがガス供給孔出口3aまで達し、そこから矢印Xで示す
ようにガス供給孔3の内部に侵入してガス供給孔3を閉
塞させ、あるいはそこで凝固してノズルを突き上げてし
まい、目的とする薄帯が得られなくなる場合が生じる。
従って、スリット出口2aとガス供給孔出口3aとの間隔は
2mm以上とする必要がある。一方、その間隔を大きくと
りすぎると雰囲気ガス濃度が低下して好適雰囲気条件を
満足できなくなり、表面粗度の改善効果が徐々に低下す
るためその間隔には自ずと上限が存在する。この上限
は、溶融金属の材質やノズルのサイズ等の制約が関係す
るので一概には決めにくいのであるが、本発明の検討範
囲内では10mm程度以下までは実用上問題がないことがわ
かった。
【0009】本発明の薄帯製造装置に備えて好適なノズ
ル1の底面図を図2に示した。ガス供給孔出口3aの形状
は、図2(a) に示されるような1本のスリット状として
も、図2(b) に示されるような多孔配列状としてもよい
が、薄帯全幅の品質を保証するためにはスリット出口2a
の長辺と同等かそれ以上の範囲まで存在させることが好
ましい。
【0010】また、本発明においては、さらに好ましい
態様として図示しないが、ノズル1までのガス供給管路
の途中に熱交器等の加熱手段を設けることにより、供給
ガスを予熱するガス予熱手段を備えることにより、ノズ
ル1が例えばSi3 4 −BN等の比較的熱伝導率の高い材
料からなる場合でも、溶融金属MのΔT(溶融金属の温
度と融点との温度差)、ノズル1の材質、あるいはスリ
ット2とガス供給孔3との間の距離等に応じて、ガスを
予め適当な温度に加熱することができるから、冷却効果
によるスリット2内での溶融金属Mの凝固、さらにはス
リット2の閉塞という心配がない。なおノズル1が石英
等の熱伝導率の低い材料からなる場合には、前記ガス予
熱手段を稼働させる必要はない。
【0011】
【実施例】
(実施例1)本発明の薄帯製造装置を用いて、目標寸法
50mm幅×板厚25μm のFe78Si139合金製非晶質金属薄
帯を製造した実施例について述べる。溶解炉Fで1300℃
に加熱溶解した後、図2(a) に示す底面形状の石英製ノ
ズル1(スリット出口2aの寸法: 0.7mm×50mm,ガス供
給孔出口3aの寸法: 1.0mm×60mm,両出口間の距離:2.
0mm )を配設したタンディッシュ30を介して、周速30m/
s で回転する銅製の冷却ロール40に、静鉄圧250mm Feの
下、ギャップ(ノズル1と冷却ロール40との間隙)を0.
15mmに保ちながら噴出供給し、巻取装置70にて巻き取っ
てコイル状の薄帯を得た。この際、同一キャスト内で常
温のCO2 ガスを50Nl/min流した場合(本発明例1)と停
止した場合(比較例)の2水準のサンプルを得た。得ら
れた薄帯の厚みの実測値は24.5μm であった。その後、
冷却ロール40に面した側(以下ロール面側という)の薄
帯表面の顕微鏡観察及び粗度(Ra、幅方向5点の平均
値)測定を行った。
【0012】本発明例1における薄帯のロール面側の表
面粗さ(Ra)と、比較例におけるそれを図3に示す。図
3には通常の大気雰囲気下で得た結果も比較例とし、楕
円状の範囲で併示する。本発明例1ではRa 0.4〜0.6 μ
m 程度の良好な結果が得られていることがわかる。 (実施例2)スリット出口2aとガス供給孔出口3aとの間
隔を1.5mm としたノズル1を使用した以外は実施例1と
同一条件として薄帯の製造を試みたが、製造途中でガス
供給孔3に溶融金属Mが侵入し、薄帯の破断並びにノズ
ルの破損という事態に至ったために製造を中止した。 (実施例3)スリット出口2aとガス供給孔出口3aとの間
隔を10mmとしたノズル1を使用した以外は実施例1と同
一条件として薄帯を製造した。得られた薄帯の板厚は2
5.3μm であった。同一キャスト内で常温のCO2 ガスを5
0Nl/min流した場合と停止した場合の薄帯のロール面側
の表面粗さRaを、本発明例2及び比較例としてそれぞれ
図3に示す。本発明例2ではRa 0.8μm 程度の比較的良
好な結果が得られていることがわかる。 (実施例4)図2(b) に示したタイプの底面形状でスリ
ット出口2aとガス供給孔出口3aとの間隔を2.0mm とした
ノズル1を用いかつ供給ガスを1000℃に予熱した以外は
実施例1と同一条件として薄帯を製造した。得られた薄
帯の板厚は25.0μm であった。ガスを流した場合とガス
供給を停止した場合の薄帯のロール面側の表面粗さRa
を、本発明例3及び比較例としてそれぞれ図3に示す。
本発明例3ではRa 0.5μm 程度の良好な結果が得られて
いることがわかる。
【0013】
【発明の効果】以上説明したように、溶融金属供給用ス
リット出口の後方にレベルを同じくして距離2mm以上離
して雰囲気調整用ガス供給孔出口を配設した一体型のノ
ズルを備えた本発明による薄帯製造装置を用いることに
より、装置の構造が簡易化し、かつロール面を傷つける
ことも操業上のトラブルを引き起こすこともなく、良好
な表面品質の金属薄帯を簡単に得ることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明におけるノズルの断面図である。
【図2】本発明におけるノズルの底面図である。
【図3】薄帯のロール面側の表面粗度Raを示すグラフで
ある。
【図4】本発明の条件を満たさない場合のノズルの使用
状況を説明する断面図である。
【図5】従来のノズルの断面図である。
【図6】図5におけるA−A矢視図である。
【図7】単ロール法におけるノズル近傍の詳細図であ
る。
【図8】単ロール法の工業規模の装置の説明図である。
【符号の説明】
F 溶解炉 H ヒータ M 溶融金属 S 薄帯 P 加圧力 X ガス供給孔への溶鋼の侵入 1,10 ノズル 2,20 スリット 2a スリット出口 3 ガス供給孔 3a ガス供給孔出口 3b ガス供給孔入口 5 パドル 8a,8b ガス供給孔 8c,8d ガス出口 30 タンディッシュ 40 冷却ロール 41 ロール面 50 剥離装置 60 ガイド 70 巻取装置
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 須原 俊 千葉県千葉市中央区川崎町1番地 川崎製 鉄株式会社千葉製鉄所内 (72)発明者 黒川 克美 千葉県千葉市中央区川崎町1番地 川崎製 鉄株式会社千葉製鉄所内 (72)発明者 田村 望 千葉県千葉市中央区川崎町1番地 川崎製 鉄株式会社千葉製鉄所内

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 高速移動する冷却体の表面にノズルのス
    リット状の開口部を介して溶融金属を連続的に供給して
    急冷凝固させる薄帯製造装置において、前記溶融金属を
    供給するスリットから2mm以上の後方に位置するように
    ガス供給孔を配設したノズルを備えたことを特徴とする
    薄帯製造装置。
  2. 【請求項2】 ガスを予熱するガス予熱手段を備えたこ
    とを特徴とする請求項1に記載の薄帯製造装置。
JP11978595A 1995-05-18 1995-05-18 薄帯製造装置 Pending JPH08309493A (ja)

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6047763A (en) * 1997-09-02 2000-04-11 Alps Electric Co., Ltd. Metal ribbon manufacturing apparatus
JP2002086249A (ja) * 2000-09-11 2002-03-26 Hitachi Metals Ltd アモルファス合金薄帯の製造方法
US6446702B1 (en) 1998-06-09 2002-09-10 Alps Electric Co., Ltd. Apparatus and method for producing metallic ribbon
CN112893789A (zh) * 2021-01-15 2021-06-04 台州学院 一种用于生产半导体材料箔的装置及方法

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