JPS59163057A - 急冷金属薄帯の製造方法および冷却ロ−ル - Google Patents

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】 この発明は、急冷金属薄帯の製造方法および冷却ロール
に関し、とくに急冷金属薄帯（以下単に急冷薄帯という
）の製造の際に懸念された、冷却ｐ−ルにおけるヒート
クラウンの発生に基因した該薄帯の形状および表面性状
の劣化を有利に回避することができる急冷薄帯の製造方
法を、その実施に直接用いて好適な冷却ロールと共に提
案しようとするものである。

最近、金属溶湯を、冷却面が高速で更新移動する冷却体
上に連続して供給し急冷凝固させることによって、金属
溶融体から直接、結晶質または非晶質の金属薄帯を製造
することができるようになった。そしてこの種の製造法
としては、１００〜５００μｍ厚程度の微細結晶質薄帯
を製造する双ロール法ならびに３０〜５０μｍ厚程度の
非晶質薄帯を製造する単ロール法が代表的である。

ところで力）ような急冷薄帯の製造においてシ得られた
薄帯の幅が所期した値（注湯幅）よりも小さかったり、
また薄帯の形状および表面性状に問題がある場合が、し
ばしば観察された。

そこで発明者らは、かような欠陥の発生原因を解明すべ
く鋭意検討を取ねたところ、その原因は、溶湯からの熱
攻撃によって冷却ロールに発生するヒートクラウンにあ
ることを突き止めた。

すなわち、溶湯の冷却体としての冷却ロールは、急冷薄
帯の製造過程において多大の熱負荷を受けるため、該ロ
ールにはヒートクラウンが発生するところ、たとえば双
ロール法においては、ヒートクラウンの増大とともに薄
帯エツジ部に溶湯未凝固部が発生し、復熱によってその
部分が飛散する結果、製品幅は注湯幅に比べてがなり狭
くなって所期した幅の薄帯が得られず、また幅方向厚み
も不均一となり、さらにスプラッシュが薄帯表面ニ付着
して表面性状を劣化させ、一方単ロール法においては、
幅方向に均一なノズル−ロール間のギ結晶化を起こすな
ど、いずれの方法においてもヒートクラウンに基因して
種々の問題が生じることが判明したのである。

この発明は上記の諸問題を有利に解決し、健全な急冷薄
帯を得ることを目的とする。

第１図ａに、双ロール法による急冷薄帯製造要領を図解
する。ノズル１がら注湯された溶湯２は、冷却ロール対
８，４のキス部において抜熱され、急冷凝固して薄帯５
となる。このとき冷却ロール８．４にヒートクラウンが
発生していない注湯開始時では、同図すに示したように
、幅方向に均一に凝固が完了して正常な薄帯５が得られ
るが、その後ヒートクラウンが発生した場合には、同図
Ｃに示したように、両エツジ部に溶湯未凝固部６がつり
、力）ような両エツジ部はロール直下で復熱し、ブレー
クアウトを起こして飛散してしまうため、所定の薄帯幅
は得られないのである。

一方、単ロール法の場合は、第２図ａに示したようにノ
ズル１からの溶湯２を冷却ロール７上に受け、急冷凝固
させて薄帯５とするわけであるが、この単ロール法にお
いても、冷却ロール７にヒートクラウンが発生していな
い場合は、同図すに示したように均一厚の正常な凝固薄
帯５が得られるが、ヒートクラウンが発生した場合には
、同図Ｃに示したように、やはり両エツジ部に溶湯未凝
固部８が残り、双ロール法の場合と同様に飛散して薄帯
幅を狭め、またとくに非晶質薄帯の製造にあっては所定
の冷却速度が得られずに結晶化を起こすおそれが大きい
。

さらに上述したように所定の幅が得られないほどヒート
クラウン量が大きいというわけではなく、未凝固溶湯の
飛散は生じない程度のヒートクラウン量であっても、ヒ
ートクラウンが生じると凝固　゛薄帯には幅方向板厚偏
差や表面性状の劣化を招くおそれが大きい。従ってヒー
トクラウンの発生は極力防止する必要があるわけである
。

この発明は、上述した実情に鑑みて開発されたもので、
急冷薄帯製造時の冷却ロールにおけるヒートクラウンの
発生を効果的に防止して溶湯未凝固部の形成を阻止し、
全長にわたって所定幅の薄帯を得ると共に該薄帯の形状
ならびに表面性状の改善も併せて達成できる急冷薄帯製
造法について究明した開発結果を、その実施に直接使用
する冷却ロールと共Ｏこ開示するものである。

すなわちこの発明の第１は、金属溶湯を、高速で回転す
る冷却ロールの外周面に連続して注湯し、急冷凝固させ
て金属薄帯を製造する【こ当り、ロール胴中央部と両縁
部とで個別に、胴周にわたる内圧の制御手段をそなえる
冷却ロールにつき、溶湯の注湯開始前は、負のロールク
ラウンを有する冷却ロールの中央部に内圧をかけて該中
央部外周を膨張させ、長手方向にわたるロールクラウン
をフラットな状態にしておき、注湯開始後は、冷却ロー
ルに生じるヒートクラウンに応じて、該ロール中央部の
内圧を減少する一方、該ロール両縁部の内圧を増大する
ことにより、注湯開始から終了までの間にわたって冷却
ロールのロールクラウンを７ラツトな状態に保持するこ
とを特徴とする急冷金属薄帯の製造方法である。

またこの発明の第２は金属溶湯の落下流を受け、その急
冷凝固を強いて薄帯化を導く急冷金属薄帯製造用の冷却
ロールであって、ロール基体とその胴周に緊締した中間
スリーブおよびさらにその上に重ねて緊締した冷却スリ
ーブとからなり、冷却スリーブは、内向き７ランジ状の
仕切り壁で区分され。た複数列の冷却液流路をそなえ、
一方中間スリーブは、ロール基体との接合面でその内周
にわたって刻んだ圧力流体溝を、少くとも中央部および
両縁部の三ケ所に有し、さらにこれらの圧力流体溝への
圧力流体の送給を少くとも中央部と両縁部とで個別に行
う供給系統をそなえることを特徴とする冷却ウールであ
る。

さらにこの発明の第８は、金属溶湯の落下流を受け、そ
の急冷凝固を強いて薄帯化を導く急冷金属薄帯製造用の
冷″卸ロールであって、ロール基体とその胴周に緊締し
た冷却スリーブとがらなり、冷却スリーブは、内向き７
ランジ状の仕切り壁で区分された複数列の冷却液流路を
そなえ、一方ロール基体は、該仕切り壁の内端に面しか
つその内周に沿って均等間隔に埋設した複数個のフリー
ピストンからなる油圧シリンダ列を、少くともロール中
央部および両縁部の三ケ所に有し、さらにこれらの油圧
シリンダ列への給油を少くともロール中央部と両縁部と
で個別に行う給油系統をそなえることを特徴とする冷却
ウールである。

以下この発明を具体的に説明する。

第８図に、第１発明の実施に直接使用する冷却ロール（
第２発明）の好適例を断面で示し、図中番号９はロール
基体、１０はその胴周に緊締した中間スリーブ、１１は
さらにその上に重ねて緊締した冷却スリーブである。こ
の冷却スリーブ１１は、内向き７ランジ状の仕切り壁１
２によって区画された複数列のリング状冷却液流路１３
をそなえ、一方この流路１８＆こけ、ロール基体９の一
端Ｍ　ＩＣ設ケたロータリージヨイント１４から冷却液
たとえば冷水を導入し、該流路１３中を連絡孔１’ｌａ
を介しまんべんなく流動させたのち他端のロータリージ
ヨイント（図示省略）より排出することにより、冷却ス
リーブ１１の抜熱を行うしくみとされる。

また中間スリーブ１０には、ロール基体９との接合面で
その内閣にわたって刻んだ圧力流体溝１５ａ、１５ｂお
よび１５０を、少くとも中央部および両縁部の三ケ所に
設け、一方これらの圧力流体溝１５ａ、１５ｂ　、１５
ＣＤ、Ｔ、は、ロール基体９の端部に設けた圧力流体用
のロータリージョイ〉・）１６．１７を介して圧力流体
の供給ができるようになっている。そしてこの圧力流体
＠１５ａ。

１５ｂおよび１５０への圧力流体たとえば油の供給は、
図示したように少くとも中央部溝１５ｂと両縁部溝１５
ａ、１５Ｃとで個別に行うしくみとされ、かくして：ｔ
ｇｌ　５　ｂと溝１５ａ、１５Ｃとの・液圧の大きさを
変えることにより、中間スリーブ１０の中央部と両縁部
の外聞ひいては冷却スリーブ１１の中央部と両縁部との
外周をそれぞれ個別に膨張または収縮させ得る゛のであ
る。

なお１８はスリーブのシール、１９はロール軸受である
。

次に第４図に、他の好適冷却ロール（第８発明）の−例
を断面で示し、番号２０はロール基体、２１はその胴周
（こ緊締した冷却スリーブである。この冷却スリーブ２
１は、前掲第８図に示したものと同様であって、内向き
７ランジ状の仕切り壁２２によって区画された複数列の
リング状冷却液流路２８をそなえ、この流路２８にロー
タリージヨイント（図示省略）を介して冷却液を導入、
導出して冷却スリーブ２１の抜熱を行うしくみは、上述
したとおりである。

また、冷却ロール基体２．０には、同図すにも示したよ
うに冷却スリーブ２１の仕切゛り壁２２の内端に面しか
つその内周に沿って均等間隔に埋設した複数個のフリー
ピストン２４からなる油圧シリ・ンダ列２ａａ、２５ｂ
および２５Ｃを、図示したｌように少くとも冷却スリー
ブ２１の中央部と両縁部の三ケ所に設け、一方これらの
油圧シリンダ列への給油は、中央部シリンダ列２５ｂと
両縁部シリンダ列２５ａ、２５０とで個別に行なえるよ
う、２系統の給油溝２６ａ、２６ｂおよびロータリージ
ヨイント２７ａ、２７ｂをそなえる。かくしてシリンダ
列２５ｂと２５ａ、２５Ｃｊにおける油圧をそれぞれ個
別に制御することにより、冷却スリーブ２１の中央部と
両縁部との外周をそれぞれ個別に膨張または収縮させ得
るのである。

なお第３図および第４図とも、圧力流体溝やシリンダ列
への圧力流体の供給を２系統で行う場合、すなわち両縁
部は同一系統で行う場合について示したが、勿論、両縁
部をそれぞれ個別の供給系統・で制御するようにしても
よ゛く、乙の場合は、溶湯が不均一に注湯されたときで
も適切に対処できるという点で一層有利である。

また第８図、第４図とも、圧力流体溝やシリンダ列が中
央部ならびに両縁１併せて８列の場合に−８ついてのみ
示したが、勿論これだけに限るものではなく、第５図に
７列のシリンダ列を埋設した場合について示したように
、４ないしそれ以上のシリンダ列を配列することができ
るのはいうまでもない。

さて次にかような冷却ロールを用いて、そのヒートクラ
ウン制御全行いつつ、急冷薄帯を製造する好適実施態様
について説明する。

まず金属溶湯の注湯開始に先だって、冷却スリーブの表
面を、熱攻撃によって生じるヒートクラ１（１ウン量に
見合う量だけ研削しておく。すなわち第６図ａに示した
ように冷却スリーブ１１の中央部のみに液圧をかけて太
鼓状とした状態で、フラットな形状となるようロール研
削を行うのであり、従って液圧をかけない状態では冷却
スリーブは同図すに示したような凹んだ負のクラウンが
ついていることになる。

さて注湯開始に際しては、冷却スリーブの中央部のみに
研削時と同等の液圧をかけ外聞を膨張させて同図Ｃに示
したようにロールクラウンをフラットな状態にしておき
、かくして注湯を開始する。

注湯開始後は、熱攻撃によって冷却スリーブにヒートク
ラウンが生じようとするが、同図ｄに示したように中央
部の熱膨張代に応じて中央部にかかくして注湯開始から
終了までの期間にわたって冷却スリーブのクラウンを常
にフラットな状態に保持しておくことができるわけであ
る。

また注湯量が少い場合など、操業条件によって生ずるで
あろうヒートクラウン量が小さいと予想される場合には
、上述した′ように冷却スリーブにことさら負のクラウ
ンを付与しておく必要はなく、注湯開始時は、中央部お
よび両縁部の内圧とも零にしてフラットな状態にしてお
き、その後経時してヒートクラウンが生じそうになった
ら、その量に応じて両縁部のみの内圧を高めることによ
っても、操業全期間にわたって冷却スリーブのクラウン
を常に７ラツトな状態に保持することもできる。

次に第８図に示したこの発明に従う冷却′ロール・を用
いて、この発明法に従って急冷薄帯を製造した場合を、
第７図に示したような内圧制御手段を持たない従来ロー
ルによる従来法で行った場合と比較して説明する。

冷却ロールの仕様°および薄帯製造条件は次のとおりで
ある。

・ロール径　　　　５００鼎 ・注湯ノズル幅　　　　　１５．０ｍｍ・冷却スリーブ
材質　　銅合金 ・冷却媒体　　　　水 流量　　　　１．ｍ　／ｍｉｎ ・ロール周速　　　５　ｍ／ｓｅｅ ・ロール圧下刃　　６トン ・処理溶湯　　　　４．５％５ｉ−Ｆｅ・注湯温度　　
　　１５８０°Ｃ なおこの発明に従う冷却スリーブには、予め５０　ｆｉ
ｍ　ＣＱ負クラウン（研削圧力１２０　ｋｙ／ｃｍ”）
　全付与しておいた。

さて注湯に先立ち、中央部のみに１２０　ｈａ／ｃｍ２
の内圧をかけて冷却スリーブをフラットな状態にしてお
き、かくして注湯を開始した。

注湯開始に伴って、第８図に示したようにヒートクラウ
ン量は次第に大きくなってフラットな状態から正クラウ
ンになろうとするが、その量に応じて同じく第８図に示
したように中央部ならびに両縁部の内圧の調整すなわち
中央部の内圧を下げつつ両縁部の内圧を上げることによ
り、第９図に示したように、注湯開始から終了までの全
期間にわたって板幅が１５０龍と一定で、形状ならびに
表面性状にも優れた急冷薄帯を得ることができた□これ
に対し、内圧の制御手段を持たない従来ロールを使用し
た場合には、第９図に示したように注湯開始から定常部
Ｇこ至るまで次第に板幅が狭くなってｌ　Ｑ　Ｑｍ幅程
度の製品しか得られず、またその幅方向板厚偏差も、こ
の発明（こ従う場合が±ｌＯμｍ程度であったのに対し
、約±８０μｍと極めて大きかった。

なおこの発明法において、ロール中央部および両縁部に
ついての内圧の制御は、発生したヒートクラウンに応じ
て、予め計算機にプログラムして・おいた制御信号で電
磁圧力制御弁を調節することにより、容易かつ適切に行
うことができる。

以上述べたようにこの発明によれば、急冷薄帯の製造に
おいて、ヒートクラウンの発生を完全に防止して注湯開
始から終了までの全期間にわたり、所期した幅でしかも
形状および表面性状が良好な金属薄帯を得ることができ
、従って製品の品質向上ならびに歩留りの向上が実現さ
れる。

【図面の簡単な説明】

第１図ａは双ロール法によ゛る急冷薄帯製造要領の説明
図、同図すおよびＣはそれぞれヒートクラウンが生じな
い場合および生じた場合の第１図ａのＡ−Ａ矢視図、 第２図ａは単ロール法による急冷薄帯製造要領の説明図
、同図すおよびＣはそれぞれヒートクラウンが生じない
場合および生じた場合の第２　ｆＡ　ａのＢ−Ｂ矢視図
、 第８図はこの発明に従う冷却ロール（第２発明）の好適
実施例の断面図、 第４図ａはこの発明に従う冷却ロール（第３発明）の好
適実施例の断面図、同図すはそのＣ−Ｃ矢視図、 第５図は第２発明冷却ロールの他の好適実施例における
内圧制御要領の説明図、 第６図ａ　−ｄは、この発明法に従うヒートクラウン制
御要領の説明図、 第７図は従来の内部水冷式冷却ロールの断面図、第８図
は注湯開始からの経過時間′とヒートクラウン量および
制御圧力との関係を示したグラフ、第９図はこの発明法
に従って得られた急冷薄帯の注湯開始からの板幅の推移
を、従来法により得られたものと比較して示したグラフ
である。 ９．２０・・・四−ル基体　　１０・・・中間スリーブ
１１．２１・・・冷却スリーブ　１２．２２・・・仕切
り壁１８．２８・・・冷却液の流路 １５ａ、１５ｂ、１５Ｃ・・・圧力流体溝２４・・・フ
リーピストン ２５ａ、２５ｂ、２Ｅ＋Ｃ−−−シ！Ｊ　ンタ列。 （ａ） Ｂ 第１図 （ｂ）（Ｃ） （ｂ）　　　　（Ｃ） ■　　　■ 第６図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　金属溶湯を、高速で回転する冷却リールの外周面に
   連続して注湯し、急冷凝固させて金Ｒ蒲帯を製造するに
   当り、 ロール胴中央部と両縁部とで個別に、胴内にわたる内圧
   の制御手段をそなえる冷却ロールにつき、 溶湯の注湯開始前は、負のロールクラウンを有する冷却
   ロールの中央部に内圧をかけて該中央部外面を膨張させ
   、長手方向にわたるロールクラウンをフラットな状態に
   しておき、注湯開始後は、冷却ロールに生じるヒートク
   ラウンに応じて、該ロール中央部の内圧を減少する一方
   、該ロール両縁部の内圧を増大することにより、 注湯開始から終了までの間にわたつ、て冷却ロールのロ
   ールクラウンをフラットな状態に保持することを特徴と
   する急冷金属薄帯の製造方法。 区　金属溶湯の落下流を受け、その急冷凝固を強いて薄
   帯化を導く急冷金属薄帯製造用の冷却ロールであって、
   ロール基体とその胴１間に緊締した中間スリーブおよび
   さらにその上に重ねて緊締した冷却スリーブとからなり
   、冷却スリーブは、内向き７−１７ンジ状の仕切り壁で
   区分された複数列の冷却液流路をそなえ、一方中間スリ
   ーブは、ロール基体との接合面でその内筒にわたって刻
   んだ圧力流体溝を、少くとも中央部および両縁部の三ケ
   所に有し、さらにこれらの圧力流体溝への圧力流体の送
   給を少くとも中央部と両縁部とで個別に行う供給系統を
   そなえることを特徴とする冷却ロール。 ＆　金属溶湯の落下流を受け、その急冷凝固を強いて薄
   帯化を導く急冷金属薄帯製造用の冷却ロールであって、
   ロール基体とその胴周に緊締した冷却スリーブとからな
   り、冷却スリ−プは、内向き７ランジ状の仕切り壁で区
   分された複数列の冷却液流路をそなえ、一方ロール基体
   は、該仕切り壁の内端に面しかつその内周に沿って均等
   間隔に埋設した複数個のフリーピストンからなる油圧シ
   リンダ列を、少くともロール中央部および両級部の三ケ
   所に有し、さらにこれらの油圧シリンダ列への給油を少
   くともロール中央部と両縁部とで個別に行う給油系統を
   そなえることを特徴とする冷却ロール。