JPS5910452A - 超急冷金属薄帯の製造方法 - Google Patents

超急冷金属薄帯の製造方法

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Publication number
JPS5910452A
JPS5910452A JP11988682A JP11988682A JPS5910452A JP S5910452 A JPS5910452 A JP S5910452A JP 11988682 A JP11988682 A JP 11988682A JP 11988682 A JP11988682 A JP 11988682A JP S5910452 A JPS5910452 A JP S5910452A
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JP
Japan
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roll
cooling
molten metal
heat
circumferential surface
Prior art date
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Pending
Application number
JP11988682A
Other languages
English (en)
Inventor
Shun Sato
駿 佐藤
Tsutomu Ozawa
小沢 勉
Toshio Yamada
山田 利男
Toshiji Kikuchi
菊池 利治
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nippon Steel Corp
Original Assignee
Nippon Steel Corp
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Filing date
Publication date
Application filed by Nippon Steel Corp filed Critical Nippon Steel Corp
Priority to JP11988682A priority Critical patent/JPS5910452A/ja
Publication of JPS5910452A publication Critical patent/JPS5910452A/ja
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22DCASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D11/00Continuous casting of metals, i.e. casting in indefinite lengths
    • B22D11/06Continuous casting of metals, i.e. casting in indefinite lengths into moulds with travelling walls, e.g. with rolls, plates, belts, caterpillars
    • B22D11/0637Accessories therefor
    • B22D11/068Accessories therefor for cooling the cast product during its passage through the mould surfaces
    • B22D11/0682Accessories therefor for cooling the cast product during its passage through the mould surfaces by cooling the casting wheel

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Continuous Casting (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は金属合金の溶湯を急冷して直接テープ状連続凝
固体(以下薄帯という)を安定に製造する方法に関する
ものである。
近年、金属合金を溶融状態から回転移動する冷却基板上
で急冷凝固させることによってリボン状、あるいは想状
の連続体を製造することが盛んに研究されている。この
方法の特徴は、製造方式がきわめて簡単であることはも
ちろん、溶融金属の組成を適当に選び、しかも冷却速度
が充分にはやい場合、できた温帯の原子配列は液体のそ
れに似た長周期構造を持たない所謂非晶質体(アモルフ
ァス)となることである。この非晶質体は結晶質では見
られない数々の特異な性質をもつことで応用上注目され
ている。また加工性が悪いため、従来利用が不可能ない
し制限されていた材料が、直接薄帯として製造できるた
め、結晶質材料の製造方法としても注目されている。
ところで回転する冷却基板上で溶湯な急冷し薄帯とする
方法(連続液体急冷法)は次の3つのタイプに分類でき
る。1)遠心急冷法、2)双ロール法、3)単ロール法
の3つである。1)は回転する円筒状の物体の内壁にノ
ズルを通して溶融金属(以下合金を含む)を噴出して、
瞬間的に凝固させて連続薄帯とする方法で、2)は2つ
のロールで圧延するように急冷する方法、3)はロール
あるいはドラムの外周で急冷する方法である。このうち
巾広材料の製造および天童生産に向く方法は3)の単ロ
ール法といわれている。その理由は、単ロール法は製造
に関係するノ9ラメータが比較的少なく、コントロール
が容易なこと、ロールの冷却や製品の回収なども比較的
容易でロールの損傷も少ないことなどが挙げられる。
しかしながら1110−ル法にも問題点は残っている。
例えば、rl+広拐料を■産する場合比較的容易といわ
れるロール(ドラムを含む、以下単にロールという。)
の冷却にしても多くの問題がある。
合金の浴湯から冷却ロールによって熱を奪い、ある温度
(例えばガラス転移点)以下捷で急冷するためには、奪
う熱に晃合う熱を冷却ロールから奪い、ロール外周面の
温度を低く保持しなければならない。そこで通常はロー
ルを冷却するために内部水冷方式が採用されている。こ
の方式(σ1、ロール外周面下、一定距離の部分に水を
流して熱を回収するもので水の針路は第1図(a) 、
 (b)などに示すようないくつかのタイプが試みられ
ている。
しかしながら内部水冷方式には次のようないくつかの問
題点がある。すなわちアモルファス合金をつくるために
は溶湯に接触する直前のロール表面温度を低く (1a
uえば300°C以下〕に保持する必要があるが、これ
を達成するためには熱伝導率の高いCuやCu合金をロ
ールイ」Hに使う場合でも、外周面下10膿以下の表面
に近い部分に水を流す必要があり、そのため肉薄にしな
ければならない。
しかし肉薄のロールは強度が低いため耐久性が劣る。ま
た熱膨張による不均一な変形も大きく々るため板厚、形
状、材質の安定な薄帯をつくることが困難であった。と
くにロールの外周面の中央部は浴湯から奪った熱が逃げ
にくいため周囲より温度が高くなり、ロールに熱膨張の
差による中高現象(クラウン)を生ずる。ロールの中高
は一定であるべきノズル先端とロール面とのIIJI隔
のプロフィルを中薄に変え、この結果[1〕中火部の薄
い薄帯ができ、利用上好1しくない。
ロール冷却にはその他、ロールの表面から水冷する方法
も提案されている。(たとえば特開昭54−04613
4号、同54−050429号公報記載の方法がある。
)しかしこの方法で、充分に冷却するためには多情の水
を流す必要がありロール表Hに付着した水分を、ノズル
部に接近するまでの短時間(50msec程度)に完全
に除去することが難しい。もし水分が残ったまま、溶湯
にふれると、尚蛍は酸化しfc F)、気孔が多くでき
て好捷しくない。本発明者等はぽ産を意図する場合表面
だけがらの冷却によって、ロールの温度上昇を必要な温
Jf以下に抑えることは実際上難しいことを確認してい
る。
本発明は、アモルファスなどの超急冷薄帯を量産する際
に明らかとなった従来法の欠点を解決して、形状、特性
の安定な長尺材料をつくることを意図したものである。
すなわち本発明は従来のロールの内部から水冷する、内
部水冷ロールに加えて外周表面からの冷却を同時に行な
うことにより、内部水冷ロール方式の欠点である、(1
)ロールの肉薄による強度低下を改善し、かつ(2)外
周表面の温度上昇を抑えることにより安定な′@質の博
学を量産することを目的とするものである。
すなわち本発明の方法の特徴は、定常状態における、抜
熱の大部分はロール内部を通す水によって竹ない、表向
層に集積した一部の熱の回収は冷却媒体を接触させるこ
とによって行なうことであ(5) る。
このようにすれば、ロール外周面の温度を所定の温度以
下にするために、ロールを肉薄にする必要がない。また
熱の分布はロールの表面層はど大きいことから、表面か
らの抜熱は、表面層の温度を低く保持するためにきわめ
て効果的である。また表面からの冷却はロールが溶湯よ
り奪った熱の一部分を回収すればよいから、冷却媒体の
材質や回収方法に対する制限が太d」に緩和される点も
実質的に大きな利点である。
第2図に示す本発明の具体例において、1は薄帯製造用
のロールで、従来使用されているロールと同様に内部か
ら水冷する。2は該ロール1と接触する冷却用ローラー
で、ロールと製造された薄帯7との分離点8より後の位
置に設ける。かつ該ローラーは例えはベルイーダースポ
ンジ等で構成し、供給管3から供給される水、液体窒素
等の熱容量、気化熱が大きく抜熱効果が大きい冷却媒体
を含浸するようにしである。4はコンプレツサ−5はロ
ール表向の乾燥用気体を噴出するノズル、(6) 6は溶湯噴出用ノズルテアル。
本発明方法により超急冷薄帯を製造するには、ロール1
を回転させ、かつ該ロールに接触し回転する冷却用ロー
ラー2に対して供給管3がら水、液体窒素等の冷却媒体
を連続的に供給し含浸させる。そこで溶湯噴出用ノズル
6からロール1の外周面に溶湯を供給すると、浴湯は急
速に冷却され薄帯7となり分離点8でロール1と分離す
る。このときロール】の外周面は溶湯の熱を吸収し温度
が」1昇するが、冷却ローラー2に接触すると該ローラ
ー2に含浸されている冷却媒体により抜熱され、その結
果、ロール10表面層は定常状態において所定温度(例
えばアモルファス化に必要な温度)に保持される。この
ときロール1の外周面に付着した冷却媒体はコンプレッ
サー4を介してノズル5からロール1の表面に向って噴
出する乾燥用気体(空気あるいは不活性ガス)によって
完全に除去される。また冷却用ローラー2に供給する冷
却媒体として気体を使用することもできる。
本発明の特徴は、前記のようにロール表面層の熱の一部
だけをロールの外側がら抜熱することにあり、従って供
給する冷却媒体の量コは僅少で足りる。また本発明にお
いて冷却媒体として水、液体蟹素あるいは気体等を使用
する坤由&J熱容阻、気化熱等が大きく抜熱効果が太き
いがらである。
次に実施例をあげて簡明する。
実施例 冷却ロールI IrJ’、 Cu−1%Cr合金製で[
h径6 (1(l trvr巾70M1水はロール外周
面より25咽内部を流れるように股削4れている。すな
わちロールの肉厚は25酵である。ロール外周面への水
の供給は第2図に示したのと同じ方法で、ベルイーダー
製のローラー2に水を含ませたものを軽く押しっけなが
ら行なった。またロール表面に+1着した水分の除去は
予熱した乾燥空気をコンプレツーシー4で増圧しノズル
5を通してロール而に吹き付けるようにした。
Fe80.5S16.5B+2cjに調整じた合金2k
l?を本装置を用いて4cIn巾の薄侶・とじた。浴湯
の噴出圧力02kg/m 、ロール回転数70Orpm
、ill造開始時のノズル先端とロールの間隙は0.2
咽であった。製造された代表的ン脣帯の板厚および磁気
%性の長手方向の変化を第3図に示した。鋳造開始直後
の一部を除いて板厚、磁気特性ともに安定している。
本発明の方法によって製造したサンプルを板厚、′磁束
密度、鉄損について評価した結果を比較例とともに第1
表にあげた。
ただし比較例1はロールの肉厚が10cmの肉薄ロール
を用いた場合(表向からの水冷なし〕、比較例2は本実
施例と同じ水冷ロールを用いて、表面からの水冷をしな
い場合である。
比較例1は薄帯の中#現象やロールの不規則変形による
板厚の不均一性が大きい点、比較例2はエンド部(B部
)の磁性が極端に悪く、板厚も不均一な点などいずれも
拐質が不安定であったが、本発明の方法に従えば、板厚
、磁気特性ともに安定かつ良好な薄帯が得られることが
明らかである。
(9) 第 1 表 特性合格率の比較 ただし評価の方法は、板厚については薄帯のスタートか
ら20mの部分を切除して以降50 m毎に測定した板
厚の変動が実質的に平均板厚の±10係以内にあるもの
を合格とした。
また磁束密度と鉄損はスタートから20m部(T部)お
よびエンド部(B部)のみを測定して評価した。ここで
B、は磁界10aにおける磁束音度(Tegla)を、
Wtx/soは501−1z 、 1.3Tea1mに
おける鉄損(Wa t t a/に9 )を示す。
本発明の方法を冥施することによって、従来の(10) 方法でできガかうたロール表面温度の制御を精度よく、
昔だ速い応答速度で実行することができるようになり、
浴湯の異常な流れなどが原因で生じるロールの一時的温
度上昇に対しても即座に対応できるように々っだ。
【図面の簡単な説明】
第1図(a) (L、)は従来使用されているロールの
内部冷却方法を示す縦断側面図、第2図は本発明方法の
実例を示す説明図、第3図は本発明方法により製造した
薄帯の板厚、磁気特性(磁束密度、鉄損)の長手方向の
変化を示す図である。 1:ロール、2:冷却ローラー、3:供給管、4:コン
プレッサー、5:ノズル、6二溶湯唄出用ノズル、7二
N帝、8:分離点。 特許出願人 新日本製鐵株式會社 (11) 第1図 (b) (C1) $2図      と 兆 第3回 升に 圧畢の長さ9′同の了巨^庄(m)

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 溶融金属を冷却用ロール(又はドラム)の外周面上に噴
    出して急冷し、連続的に薄帯をつくる方法において、該
    冷却ロール(ドラム)を冷却媒体によって内部および外
    周面から同時に冷却することを特徴とする超急冷金属薄
    帯の製造方法。
JP11988682A 1982-07-12 1982-07-12 超急冷金属薄帯の製造方法 Pending JPS5910452A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH03114636A (ja) * 1989-09-28 1991-05-15 Kawasaki Steel Corp 急冷金属薄帯の製造方法

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH03114636A (ja) * 1989-09-28 1991-05-15 Kawasaki Steel Corp 急冷金属薄帯の製造方法
JPH0581347B2 (ja) * 1989-09-28 1993-11-12 Kawasaki Steel Co

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