JPS5964144A - 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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JPS5964144A
JPS5964144A JP17435882A JP17435882A JPS5964144A JP S5964144 A JPS5964144 A JP S5964144A JP 17435882 A JP17435882 A JP 17435882A JP 17435882 A JP17435882 A JP 17435882A JP S5964144 A JPS5964144 A JP S5964144A
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JP17435882A
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Shun Sato
駿 佐藤
Tsutomu Ozawa
小澤 勉
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    • 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

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  • 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IJ yl?ン状あるい
d′細線状連続体を製造−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i?11
革であることはもちろん、溶融全組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、できた薄帯の原
子配列は液体のそれに似た長周期構造を橢たない所謂非
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t+、′r異な性質を
もっことで応用上注目されている。壕だ加工性が悪いた
め、従来利用が不可能ないし制限されていた拐料が、曲
接薄帯として製造できるため、結晶質材料の製造方法と
しても注目されでいる。
ところで回転する冷却基板上で溶湯を急冷し薄帯とする
方法(連級旨夜体急冷法)tま次の3つのタイプに分用
できる。l)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(以下合金を倉む)を噴出し
て、瞬間的に凝固させて連行: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。
安定な、形状粋よび利74の薄、昔を工業的に生aする
だめに制御すべき上記3つの方Y)、に共通する重要な
製造因子として、溶湯を噴出する圧力、ロール(又はド
ラム)の回転数が周知であるが、それに劣らずロール表
面の温度も制御すべき重要な因子である。とくにアモル
ファス合金を製造するためには、ガラス化温度以下に合
金溶湯を急冷する必要があり、これを実行するためには
鋳造中を通して冷却基板の表面の温度を所定の温度以下
に保持する必要がある。
一方冷却基板の温度は低過き゛ても薄帯の特性は良くな
いので、最適な範囲に保持することが乎vJも上臥要な
点となる。軟磁気特性のすぐれたアモルファス合金薄帯
を製造するために最適な冷却基板の温度の範囲は、たと
えば特開昭57−121860号公報あるいは特願昭5
6−97483号明細書等に明らかにされている。
しかしながらi?432+中の冷却基板の湛ρを所定の
範囲内に制御することは必ずしも容易ではない。
その理由は高速で回転する冷却基板の表面温度を実測す
ることが技術的に困難であ石ためである。
従来行なわれてきた一つの方法は放射渦度側を使う方法
である。この方法は応答速度がはやく、かつ非接触型の
ため冷却基板を1易付けないので有利であるが、一方、
放射率の決定に大きな誤差を含む欠点がある。しかも基
板旧料として実用的1にもっとも頻繁に使われるCu又
はCu合金のJj(引率はきわめて低いため誤差は一層
大きくなる。オ発明者らはCuの低放射率を補なうだめ
の集光装置を試作し適用したが見かけの放射率の向上に
は大きな′M与をしなかった。放射温度泪の誤差の最大
の原因はdiす定面の性牡や温度の倫化などに依存して
放射イ(が変化することである。一般に基板材別の較正
時の表面性状と鋳造時の表面性状は異なるので同一温度
に対[7で、同じ放射率を示さない。
そのほか実画ミに熱電対を基板面i白下に埋め込み、そ
の起電力の信号をスリ、プリングや発信器などを使って
送り、検出する方法もある。[7かし、この方法は高速
回転する基板と共に側温点も回転するため測温点の温度
は激しく変動してしまう。実際には記録計はこれに追従
できず、何らかの平均温度が記録さf]るに過ぎない。
実用的に必要なノズル位ぽに対して一定距離の任意志の
基板表面の温度の推移を測定することはできない。
本発明にらは、一様な拐′瞳の超急冷金属薄帯の製造に
不可火力回転する冷却基板σ)表面温度を所定の範囲に
制御するために、正確な測烏法を発明し、これを用いて
大量の薄帯を安定に製造する技術に到達した。
本当r、明の最小要点は回転する基板の表面温1yを唱
゛7則するために接触型の温げ泪を採用し、かつ制止な
染付でそれを使用するととである。ここて云う接触型温
度言4とは、第1図の概念図に示す如く保持枠3で保持
された接触端子(検出端F)の摺動部2が熱容騙の小さ
な、熱伝導率の高い、かつ弾性を廟する面1熱性の物質
(一般には金属又d介金)の薄板で作られ、その摺動面
の反対の面に熱電対1を溶限ないしロウ付けしたもので
熱起電力の記録計と接U1されたものをいう。左板表面
の1晶度をi(測するために、該検出端子の熱電対を接
続しit面と反対の面(慴動面)を稈板表面に所定の弱
い圧力で接Ti!Itさせると、接触部の基板表面T温
度を測定することができる。
本発明を実施するに当り重装な点は、摺動部(接d・1
!端)2のtJ料の利賀の選択と、摺動部2の形状およ
びkt−板に押し付ける圧力である。
慴動部に用いる月料はまず熱伝導率が大きくかつ比熱の
小さな物質でなけれはなら々い。また耐熱性、耐摩耗性
も快求される。さらに基板との接触をなめらかに保ち、
基板表面の損傷を最小に抑えるため、弾性がすぐれ、硬
度の適当なものがよい。不発明辞等は各種金属ゼ料を比
較試1倹した結果、上記の要求をjA足する端子拐料と
して、ステンレス−114を選んだ。しかし上記要求を
満足するものであればこれに限定−ノーるものではガい
うS動部の形状は冷却基板5との接触をなめらかにする
ために第1図のように弧゛↓ノ、にし、その凸面を冷却
基板5に桜触させる(第3図)。こJ]、 Kよって接
触圧力の変動を小さくすることができる。
接触温度計の問題点は摩擦熱の影響である。しかし摩擦
7棲による温度上昇は、俤触端子と基板の材′Hおよび
接触圧力でほぼ一義的に決壕る。たとえば鋼製ロールの
場合ステンレス鋼の薄板(板厚0、15 van )を
曲率半径25mmに曲げ、弾性に抗して0.5鰭押し伺
けたときの摩擦熱による温度上昇は第2図に空運転の結
果が示すように約200であった。したがってこの場合
検出温度から20℃を差引い/こものを基板温度として
表示すればよい。
斗た応答速度をはやくするために摺動部の厚みを薄くす
る必要がある。しかじ浦過ぎると、接続した熱電対が運
転中に摺動部から剥離することがある。適当な板厚はス
テンレスit4を用いる場合、0.05〜0.2−であ
った。また熱電対も熱容−の小さな形状にすべきである
応答速度をはやくする他の方法は基板温度と接触端の温
度差を出来るだけ小さくすることである。
とれを実施するために本発明者智は次の方法を推奨する
。すなわち、測温部の、W囲気温度を基板表面の温度に
近刊ける方策を砲こすことである。例えば第3図に示す
ように測定部を保温力・1−4で保温する方法あるいは
第4図に示すように検出された温度を滉痘検出部6を介
してガス併給部7から供給されるがスを加熱するがヌ加
熱部8にフィードバックし、それにはy等しい温度に加
熱されたがスを測温部に送る方法などがある。
検出された冷却基板の表面温度は、基板通度制御様格に
フィードバックされる。基板は溶湯から奪った熱を放出
するために通常、水冷などの冷却機構を有している。基
板表面の温度は一般に基板が溶湯から4つた熱iと基板
から冷却媒体に移る熱iのバランスによって決る。
フィードバックされた基1反の表面温度に従って、冷却
媒体の流量を制御すれば適正な温度範囲に基板表面を保
持することができる。保持すべき適正温度範囲は溶湯の
組成に応じて、特願昭56−97483号に開示した方
法によって決めることができる。
本発明のすぐねた点は、小さな接1独端子を1ν数個配
慮することにより、基板の酩魔分布をきめ細かく測定す
ることができることである。1(11えばシー板が甲ロ
ールの場合、複数個の端子をζルべることによυロール
の中方向の、R度分布を測定することができる。検出し
た温度分布をフィートノぐツクすれば冷却媒体の流れの
経路毎の流@ fli!制御も可能である。
従来の放射温度計による方法で−、このようなきめの細
かい測定は不可能である。その哩由は放射i黒度泪の−
VA合一相対的に広い測定面積が必要だ力・らである。
また放射温度計はノズル近傍のロール表面塩度を測定す
ることが非盾に困雛である。炉体その他の付属装ばがノ
ズル近傍に配置さiすることが多いだめ、ノズル近傍の
基板面を直g覗、くことが一般に出来ない。これにで)
シて本発明の方法では摺動部を小さくすれば、そ11を
ノズル近V、’4 kc’いくらでも近づけることが出
来る。
次に実施例をあげCmQ明する。
実施例1 冷却基板に直径600調、巾70調のΔ製単ロールを用
い、約1 kgの、Fe 7881 t 2B 12 
(& t%)合金を1200℃から約30μn+厚、2
5諭巾の薄帯に鋳造するときの、ロール表面温度の変化
を本発明の接触法によって計測した。摺動部は0.10
mm厚のオーステナイト系ステンレス渾i板を曲げた裏
面にクロメル−アルメル熱電対を点溶接したもの(第1
図の形状のもの)を用いた。押し利は荷重は30iであ
った。測温個所は第5図に示すように、ノズル12の位
置(N)から20釧後方で、かつリボン13の巾の中心
に相当する基板(ロール)5衣面上の位置(A点)であ
る。鋳造開始から終了までのA点の温度変化は第6図の
曲線(a)のように記録された。真温度は摩擦によるバ
イアス値(20℃)をj合し引いた曲線(a)′である
。同じ第6図の曲m(b)は同時に計61すした放射温
度11による記録である。
【温度による放射率の増加のだめ、曲線(b)は尻上り
に勾配を増している。前もって測定した放射率の変化を
考I・迂して(b)を較正した温度曲線が(c)である
曲a(、)’と(c)を比較すると、放射温度計による
方法はやや低目の温度を示している。この食い違いは鋳
造時の基板の放射率の見償シ誤差によることが推定され
る。鋳造時の基板表面と、放射率を計測する時の基板表
面は同一温度でも性状が異なるからである。
このように、本発明の接触法によって測定される温度は
基板表面の真温変によシ近い温度を指示するだけでなく
、第6図に示したように充分に速い応答速度を有してい
ることも明らかである。さらに同一鋳造条件で繰返し、
再現性を試す実験を行なったところ、本発明の方法は放
射温度計に比べて、実験毎のデータのバラツキが小さく
高い信頼性を示した。
実施例2 冷却基板に直径600ttrm、巾70traのCu−
Be合金製単ロールを用いた。この単ロール外周面の下
15+mnの部分は水で冷却されている。水の流量は、
実施例1と同じ接触型温度計を用いて測定されたロール
の表面温度によって制御される。そのブロック図を第7
し1に示しだ。舶7図において1oは給水バ1(、L 
1 ?;シ水11:4’ jj1勺、Z])部で該ii
、J節部は温度検出部6からの4g号にょシjl+fl
和1)される。
木’AJ 造A Ii*を用い、約5 +<SlのFe
  Si  RC8υ、5  6.5 12 1 (at%)の合金’ilOチャージ約125(1″C〕
から、約30 /1fflノ9.25 mm rl]の
湧出’ Vlk’d 造L/だ。この時ロ頭ロール表面
篇度を160℃に設定して制御した。
記録された表面温度は、iに)造〔;1始から10秒間
を除いて、10チヤージともl fi OU±l(3℃
の間に保持さilでいることを示した。
4、図H+11(7) 、tri単す説明う′4図(a
) (b)は本発明に使用する接触型温度計の佃1面図
および平DJi図、第2図は第1図に示す温度計による
摩」察熱の状721を示すグラフ、第3図&j本元明に
使用する堪度言1の使用状態を示す説明図、第4図およ
び第5図は本発明の実例を示−1説明図、第6図は不発
りi i(卦ける冷却基板の表面温度の変化を示すグラ
フ、第7図は木発り1の他の実例を示すiV?、四国で
ある。
■:熱電対、2:摺動部、3:g?、持枠、4:保温カ
ッぐ−、5:冷月1基板、6:帽1愈出部、7:がス供
給部、8:ガヌ加熱部、9;ガヌ導冴、10:給水部、
11:水M調節部、12:ノズル、13 : リ ゼ 
ン 。
じ111 ノ 図 (α) (b) 第20 昂3 日

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)溶融金属又は合金を冷却用ロール又はドラムの表
    面上に噴出して急冷し、連続的に薄帯を製造する方法に
    おいて、鋳造中の冷却用ロール又はドラムの表面の偏度
    を接触型の温度側をロール面に接触させなから4測する
    ことを特徴とする超急冷金属薄帯の製造方法。
  2. (2)溶融金属又は合金を冷却用ロール又はドラムの表
    面上に噴出して急冷し、連続的に薄帯を製造する方法に
    おいて、接触型の温度計を冷力1用ロール又はドラムの
    表面に接触させて、鋳造中の該冷却用ロール又はドラム
    の表面幅aを監視しながら、該表面を黒度を所定の範囲
    に制御することを特徴とする超、@、冷金金属薄帯製造
    方法。
  3. (3)接触型の温度計の検出端子として、耐熱性が良く
    、弾性が高く、かつ熱伝導率の高い金属又の合金の薄板
    を摺動部に用い、その片面に熱電対を溶接又はロウ伺け
    しだものを用いることを特徴とする/1′!?許請求の
    範囲第1頂記載の超急冷金属薄帯の製造方法。
  4. (4)測温点近傍の雰囲気の温変と測定恢の測定温度の
    差を小さくするために該雰囲気を加熱々いし保温するこ
    とを特徴とする特許請求の範囲第1項記載のalH急冷
    金属薄帯の製造方法。
  5. (5)接触型の温度計の検出端子として、側熱性が良く
    、弾性が高く、かつ熱伝導率の高い金属又は合金の薄板
    を摺動部に用い、その片面に熱電対を溶接又はロウ伺け
    しだものを用いることを特徴とする特許請求の範囲第2
    項記載の超急冷金属薄帯の製造方法。
  6. (6)測温点近傍の雰囲気の4t’lと測定点の測定温
    度の差を小さくするために該雰囲気を加熱ないし保温す
    ることを特徴とする特許請求の範囲第2項記載の超急冷
    金属薄帯の製造方法。
JP17435882A 1982-10-04 1982-10-04 超急冷金属薄帯の製造方法 Granted JPS5964144A (ja)

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8327917B2 (en) 2008-02-25 2012-12-11 Nippon Steel Corporation Apparatus for producing amorphous alloy foil strip and method for producing amorphous alloy foil strip

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8327917B2 (en) 2008-02-25 2012-12-11 Nippon Steel Corporation Apparatus for producing amorphous alloy foil strip and method for producing amorphous alloy foil strip
US8602086B2 (en) 2008-02-25 2013-12-10 Nippon Steel & Sumitomo Metal Corporation Apparatus for producing amorphous alloy foil strip and method for producing amorphous alloy foil strip

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