JPH09122843A - 金属薄帯製造用ノズル及びその加工方法 - Google Patents

金属薄帯製造用ノズル及びその加工方法

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JPH09122843A
JPH09122843A JP28375295A JP28375295A JPH09122843A JP H09122843 A JPH09122843 A JP H09122843A JP 28375295 A JP28375295 A JP 28375295A JP 28375295 A JP28375295 A JP 28375295A JP H09122843 A JPH09122843 A JP H09122843A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】本発明は、幅方向で板厚が均一で、製造時の搬
送、巻取りが容易な金属薄帯を製造するためのノズルび
その加工方法を提供することを目的としている。 【解決手段】高速回転する冷却ロールの表面に噴射する
溶融金属を保持する耐火材製筒体と、該筒体の下部に設
けられ噴射される該溶融金属を整流するスリット状開口
とからなる金属薄帯用ノズルであって、上記スリット状
開口を、その断面で長辺方向の両端部が中央部より幅広
に形成してなることを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、金属薄板製造用ノ
ズル及びその加工方法に関し、詳しくは、溶融金属又は
合金を高速回転下にある冷却ロールの表面で急冷凝固さ
せて該金属又は合金の薄帯を製造するに際して使用する
ノズル及びその加工方法に係わる。
【0002】
【従来の技術】溶融状態にある金属又は合金(以下、溶
融金属という)から金属薄帯(以下、単に薄帯という)
を製造する方法については種々の手段が提案されている
が、広幅薄帯(20mm以上)の製造に関しては、PF
C法(Planar FlowCasting)が有利
であるとされている。この方法を実施する際の重要な操
業因子は、溶融金属を噴射するノズルと上記冷却ロール
(以下、単にロールという)表面間の距離、ロール表面
の移動速度(ロールの回転速度)、溶融金属の噴出圧
力、ノズルスリット部の間隙(スリット厚み)等であ
る。この方法を採用した代表的例としては、特開昭53
−53525号公報に開示された『金属ストリップの連
続的鋳造法およびそれに使用する装置』があり、それに
よれば「矩形状の開口部をもつスロットノズルを冷却基
板の表面と0.03〜1mmの間隔で対向させ、該スロ
ットノズルのオリフィスを該冷却基板表面の移動方向に
対してほぼ垂直に配置された状態で、100〜2000
m/分の範囲に予め定められた表面移動速度で移動中の
該冷却基板上に、該スロットノズルから溶融金属を送り
出し、急冷凝固することにより連続的な鋼帯を製造す
る」とある。この方法は、原理的に製造する薄帯の幅に
対する制限はなく、耐火材からなるノズルの矩形状開口
部の長辺を大きくすることにより薄帯の幅を広くするこ
とができる。だが、薄帯の幅が広がるにつれ、幅方向に
板厚偏差が生じるといった問題を生じるようになった。
この問題に対して、特開昭58−132357号公報
は、「ノズルスリット内側に堰を設けることで、スリッ
トが凹型に変形することを防止する技術」を開示し、1
50mmの広幅であっても幅方向に均一な厚みを有する
薄帯を製造可能とした。また、特開昭63−22095
0号公報や特開平1−170554号公報は、矩形状の
スロットノズルを用いる代りに、薄帯の幅方向に不連続
な開口部を持つノズル;通称多孔ノズルを用いた薄帯製
造方法を開示し、開口部の形状、配置を特定することで
幅方向に均一な厚みを有する薄帯が製造可能とし、原理
的には、製造する薄帯の幅を制限無く広くすることがで
きるとしている。
【0003】ところが、これらの方法や手段を用いる場
合には、下記に示す問題点があった。すなわち、第1に
は、ノズル形状が複雑でその加工コストが高くなるた
め、工業的に実施し難い。第2には、幅方向の板厚偏差
がスリットの変形のみによるのではなく、ロールの熱変
形、温度の不均一により発生する流れや凝固の不均一等
により発生していると考えられ、スリットの変形を防止
するだけでは、該幅方向の板厚偏差を完全に防止できな
かった。本発明者も、スリットの変形を防止する目的
で、図8に示すような2列のスリット状開口2を有する
ノズル1を用いて、薄板の製造実験を実施したが、製造
された薄帯は、図9に示すように、矩形状の従来ノズル
を用いた場合と同様な板厚のプロフィールとなり、変形
防止のみでは不十分であることを確認した。
【0004】また、薄帯に生じる幅方向での不均一な板
厚は、例えば該薄板をトランス用磁性材料として積層し
たり巻き加工したりする場合に、占積率が低下するとい
う品質上の問題があると共に、製造時の搬送、巻取りが
不安定になるという問題点もあった。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、かかる事情
を鑑み、幅方向で板厚が均一で、製造時の搬送、巻取り
が容易な金属薄帯を製造するためのノズル及びその加工
方法を提供することを目的としている。
【0006】
【課題を解決するための手段】発明者は、上記目的を達
成するため、金属薄帯の幅方向の厚みに影響を与えるノ
ズルのスリット形状の改良に着眼して鋭意研究を重ね、
本発明を創案するに至った。すなわち、本発明は、高速
回転する冷却ロールの表面に噴射する溶融金属を保持す
る耐火材製筒体と、該筒体の下部に設けられ噴射される
該溶融金属を整流するスリット状開口とからなる金属薄
帯用ノズルであって、上記スリット状開口を、その断面
で長辺方向の両端部が中央部より幅広に形成してなるこ
とを特徴とする金属薄帯製造用ノズルである。また、本
発明は、上記中央部より両端部に近づくにつれ、スリッ
ト状開口が順次幅広の形状としたり、あるいは上記スリ
ット状開口が段付部を有する複数の一定幅で形成された
ことを特徴とする金属薄帯製造用ノズルである。さら
に、本発明は、上記段付部が幅広方向に傾斜しているこ
とを特徴とする金属薄帯製造用ノズルである。そして、
本発明は、高速回転する冷却ロールの表面に噴射する溶
融金属を保持する耐火材製筒体と、該筒体の下部に設け
られ噴射される該溶融金属を整流するスリット状開口と
からなる金属薄帯用ノズルであって、上記スリット状開
口の両端部側の一定長さ部分に、該スリット状開口の上
端から下端に至る一様の長手方向傾斜面を側壁に切り込
んで設けたことを特徴とする金属薄帯製造用ノズルでも
ある。
【0007】また、これらノズルの加工方法に関しても
発明をなし、高速回転する冷却ロールの表面に噴射する
溶融金属を保持する耐火材製筒体と、該筒体の下部に設
けられ噴射される溶融金属を整流するスリット状開口と
からなる金属薄帯製造用ノズルを製造するに際して、上
記スリット状開口を、その断面で長辺方向の両端部が中
央部より幅広になるよう、肉厚が複数種類の刃物で切抜
くことを特徴とする金属薄帯製造用ノズルの加工方法を
提供した。加えて、本発明は、上記中央部から両端部に
近づくにつれ、スリット状開口が順次幅広になるように
したことを特徴としたり、あるいは上記段付ノズルの加
工において、上記段付部を円形刃物のR形状を残して形
成することを特徴とする金属薄帯製造用ノズルの加工方
法をも提供した。さらに加えて、本発明は、高速回転す
る冷却ロールの表面に噴射する溶融金属を保持する耐火
材製筒体と、該筒体の下部に設けられ噴射される溶融金
属を整流するスリット状開口とからなる金属薄帯製造用
ノズルを製造するに際して、上記スリット状開口を一定
肉厚の刃物で切り抜いた後、該スリット状開口の両端部
側の一定長さ部分を、前記刃物より厚肉の刃物で、該両
端のスリット下端より上端まで一定速度で上昇、または
一定長さ部分の内側からスリットの上端から下端まで下
降させつつ切り抜くことを特徴とする金属薄帯製造用ノ
ズルの加工方法でもある。
【0008】したがって、本発明によれば、幅方向で板
厚が均一で、製造時の搬送、巻取りが容易な金属薄帯を
製造するためのノズルが安価に入手できるようになっ
た。以下に、本発明の実施形態を、図に基づき具体的に
説明する。
【0009】
【発明の実施の形態】発明者は、50〜200mm幅の
薄帯を、スリット開口厚み(スリット間隙とも言う)が
0.75mmのノズルを用い鋳造する実験を行った。そ
の結果得られた薄帯の板厚例を図3に示すが、該板厚は
幅方向で凸クラウン状のプロフィールを示した。また、
スリット間隙と板厚(幅方向の平均値)との関係を整理
したところ、 (板厚)∝(スリット間隙)n (n≒0.75) なる関係があることを確認した(これと同様な関係は、
例えばFiedlerらによりJ.Mater.Sc
i.19(1984)3229に報告されている)。
【0010】この関係を用いると、凸クラウン状の板厚
プロフィールを有する薄帯を製造する条件においては、
スリット間隙を該スリット長手方向の中央部で小さく、
両端で大きくするようにすれば、板厚がその幅方向で均
一になることが予想できた。そこで、発明者らは、この
考え方に基づき、実験を繰り返し、ノズル1のスリット
状開口2の断面を、図1に示すように加工した。具体的
には、異なる厚みを有する2種以上の刃物3でスリット
状開口2を切り抜き、場合によっては両端部に耐火材を
用いた埋戻し加工(図6参照)を施すのである。その結
果、製造した薄帯の板厚は、幅方向で図2に示すように
偏差が小さくなる。また、スリット状開口は、幅広部を
何段にもした構造とすることができ、それは、中央部か
ら両端部に近づくにつれ、刃物の厚みを順次厚くするこ
とによりスリット開口断面を順次拡大すれば良い。その
結果、前記図2に示した偏差がさらに小さくなることも
確認している。なお、図6の技術、つまり該スリット状
開口を切り抜いた後、ノズルと別体の耐火材で両端部を
埋戻し構造5とする技術に関して、本出願人は別途の特
許出願を本願と同時に行っている。
【0011】さらに、本発明では、図4に示すスリット
状開口2のノズル1も製作した。このノズル1は、開口
に使用する刃物3の厚みが切り替わる部分、つまり段付
部4に、刃物3寸法に対応したR形状を残した構造とし
た。それにより、図5に示すように、該段付部4におけ
る薄帯厚みの不連続的な変化を防止することが可能とな
った。その際、刃物3の寸法(R)が大きければ大きい
ほど、該防止効果があることが確認された。
【0012】そして、薄帯厚みの不連続変化の防止効果
をもっと大きくするためには、図7(b)及び(c)に
示すよう、スリット状開口2の厚み自体は長手方向で一
様に同じであるが、両端部の一定長さ部分の壁に、一定
幅の傾斜面6を切り込んだノズル1が有効であった。そ
して、該ノズル1は、スリット状開口2を一定肉厚の刃
物3で切り抜いた後、該スリット状開口2の両端部側の
一定長さ部分を、前記刃物3より厚肉の刃物で、該両端
のスリット下端より上端まで一定速度で上昇又は下降さ
せつつ切り抜くことで容易に製作できた。
【0013】最後に、以上の説明では、凸状クラウンを
有する薄帯の板厚の均一化を説明してきたが、板厚分布
が凹状クラウンを有する薄帯についても本発明の技術で
その板厚の均一化をはかることができる。
【0014】
【実施例】Fe8010Si91 (重量%比で)の組成
になる合金250kgを、高周波誘導溶解炉で溶解して
1325℃に一定時間保持した。その後、28m/se
cで回転する冷却ロールの外周面上に、下記のスリット
開口2厚みを有する本発明に係るノズル1より、溶融状
態にある上記合金をロール間ギャップが0.12mm、
射出圧が0.17kgf/cm2 で噴出し、急冷凝固さ
せて幅200mmの急冷金属薄帯を製造した。
【0015】同時に、従来4のスリット開口2厚みが幅
方向均一に0.75mmであるノズル1を用い、同じ合
金で同一板幅の薄帯を製造したところ、前記図3に示し
た板幅分布の通り、中央部と両端部との板厚差は約4μ
m(凸型プロフィール)あった。これに対して、本発明
法で示した加工により、両端部;0.95mm、中央
部;0.75mmのスリット状開口2を有するノズル1
を用いたところ、製造した薄帯の板厚プロフィールは、
図5に示すように、幅方向でほぼ板厚が均一であるもの
が得られた。
【0016】
【発明の効果】以上述べたように、本発明により、金属
薄帯製造用ノズルの形状最適化とその加工方法の開発を
達成したので、板厚が幅方向に均一な広幅の金属薄帯が
製造できるようになった。
【図面の簡単な説明】
【図1】スリット状開口の断面が一部幅広になった本発
明に係るノズルの平断面図である。
【図2】図1のノズルで製造した薄帯の板厚分布を、従
来ノズルを使用した場合と比較した図である。
【図3】スリット状開口の断面が矩形の従来ノズルによ
り製造されるた薄帯の板厚分布を示す図である。
【図4】本発明に係る加工方法の一例を説明する図であ
る。
【図5】図4のノズルで製造された薄帯の板厚分布を示
す図である。
【図6】本発明に係る加工方法の1つで製作したノズル
の平断面図である。
【図7】本発明に係る加工方法により製作されたノズル
のスリット状開口を示す図であり、(a)は段付部にR
形状を残したものの縦断面、(b)及び(c)は両端部
の側壁に傾斜面を切り込んだノズルの縦断面と平断面で
ある。
【図8】従来の2段スリットを有するノズルの平断面図
である。
【図9】図8のノズルを用いて製造した薄帯の板厚分布
を示す図である。
【符号の説明】
1 ノズル 2 スリット状開口 3 刃物 4 段付部 5 埋戻し構造 6 傾斜面

Claims (9)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 高速回転する冷却ロールの表面に噴射す
    る溶融金属を保持する耐火材製筒体と、該筒体の下部に
    設けられ噴射される該溶融金属を整流するスリット状開
    口とからなる金属薄帯用ノズルであって、 上記スリット状開口を、その断面で長辺方向の両端部が
    中央部より幅広に形成してなることを特徴とする金属薄
    帯製造用ノズル。
  2. 【請求項2】 上記中央部より両端部に近づくにつれ、
    スリット状開口が順次幅広の形状であることを特徴とす
    る請求項1記載の金属薄帯製造用ノズル。
  3. 【請求項3】 上記スリット状開口が段付部を有する複
    数の一定幅で形成されたことを特徴とする請求項1記載
    の金属薄帯製造用ノズル。
  4. 【請求項4】 上記段付部が幅広方向に傾斜しているこ
    とを特徴とする請求項3記載の金属薄帯製造用ノズル。
  5. 【請求項5】 高速回転する冷却ロールの表面に噴射す
    る溶融金属を保持する耐火材製筒体と、該筒体の下部に
    設けられ噴射される該溶融金属を整流するスリット状開
    口とからなる金属薄帯用ノズルであって、 上記スリット状開口の両端部側の一定長さ部分に、該ス
    リット状開口の上端から下端に至る一様の長手方向傾斜
    面を側壁に切り込んで設けたことを特徴とする金属薄帯
    製造用ノズル。
  6. 【請求項6】 高速回転する冷却ロールの表面に噴射す
    る溶融金属を保持する耐火材製筒体と、該筒体の下部に
    設けられ噴射される溶融金属を整流するスリット状開口
    とからなる金属薄帯製造用ノズルを製造するに際して、 上記スリット状開口を、その断面で長辺方向の両端部が
    中央部より幅広になるよう、肉厚が複数種類の刃物で切
    抜くことを特徴とする金属薄帯製造用ノズルの加工方
    法。
  7. 【請求項7】 上記中央部から両端部に近づくにつれ、
    スリット状開口が順次幅広になるようにしたことを特徴
    とする請求項6記載の金属薄帯製造用ノズルの加工方
    法。
  8. 【請求項8】 請求項4記載のノズルの加工において、
    上記段付部を円形刃物のR形状を残して形成することを
    特徴とする金属薄帯製造用ノズルの加工方法。
  9. 【請求項9】 高速回転する冷却ロールの表面に噴射す
    る溶融金属を保持する耐火材製筒体と、該筒体の下部に
    設けられ噴射される溶融金属を整流するスリット状開口
    とからなる金属薄帯製造用ノズルを製造するに際して、 上記スリット状開口を一定肉厚の刃物で切り抜いた後、
    該スリット状開口の両端部側の一定長さ部分を、前記刃
    物より厚肉の刃物で、該両端のスリット下端より上端ま
    で一定速度で上昇、または一定長さ部分の内側からスリ
    ットの上端から下端まで下降させつつ切り抜くことを特
    徴とする金属薄帯製造用ノズルの加工方法。
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KR101218708B1 (ko) * 2010-12-28 2013-01-07 재단법인 포항산업과학연구원 Pfc 공정용 노즐
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