JPS61159246A - アモルフアス金属リボンの製造方法 - Google Patents

アモルフアス金属リボンの製造方法

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JPS61159246A
JPS61159246A JP27985684A JP27985684A JPS61159246A JP S61159246 A JPS61159246 A JP S61159246A JP 27985684 A JP27985684 A JP 27985684A JP 27985684 A JP27985684 A JP 27985684A JP S61159246 A JPS61159246 A JP S61159246A
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俊介 荒川
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    • B22CASTING; POWDER METALLURGY
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    • 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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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】 (産業上の利用分野) 本発明は回転するロール表面に溶融金属を長方形オリフ
ィスから噴出させて急冷凝固させることにより、アモル
ファス金属リボンを製造する方法の改善に関するもので
ある。オリフィスから出た溶融金属はロール表面で、薄
く引きのばされ、且つ、急速に冷却されて薄板化する。
(従来の技術) 東北大学、財団法人電気磁気材料研究所等におけるアモ
ルファス金属リボンの先駆的研究開発を基盤として、日
本において現在では幅100mm+以上のアモルファス
金属リボンが製造される様になっている。
過去に遡れば、昭和51年7月8日(木)に、財団法人
電気磁気材料研究所新築落成を記念して、同研究所内に
設けた展示室において、基本的には1908年ストレン
ジ氏とビム氏によってUSP905.758として開示
された方式、或いは1971年キング氏によってU S
 P 3.605.863として開示された方式と同様
の単ロール法によるアモルファス金属合金急冷装置を使
用して約81幅のアモルファス金属リボンの大量製造の
デモンストレーションを行なった。このデモンストレー
ションの模様は、昭和51年7月8日(木)午後11時
20分及び昭和51年7月9日(金)午前7時10分か
ら、東北放送株式会社により「河北新報ニュース」とし
て仙台布を中心に広く報道された。
この時の実験条件は、スロットを有するノズルを使用し
、スロット先端に位置する矩形オリフィスとロール表面
との間のギャップは約Q、 4 mm、スロットのスリ
ット幅は約0.411、オリフィスを挟む2つのりノブ
のロール表面進行方向の幅は、フロントリップが約11
1、バンクリップが約l龍であった。この後、約2年後
、同様の製造方法がナラジムハム氏により昭和53年5
月16日付特開昭53−535254号として公開され
た。電気磁気材料研究所でデモンストレーションされた
製造方法及びナラジムハム氏により公開された製造方法
のいずれの方法においても、溶融金属が回転するロール
表面に向かってノズルに形成されたスロットを通過して
、バックリップ、フロントリップ、側壁で形成される矩
形のオリフィスから帯状となってロール表面に噴出され
、アモルファス金属リボンとなるものである。
(発明が解決しようとする問題点) しかしながら、かかる従来製造方法においては、25μ
m程度の厚さのアモルファス金属リボンを生産する場合
に、リボンの長手方向にスジが形成されたり、又、表面
粗さが大きくなると云う欠点があった。
そこで、本発明は、アモルファス金属リボンの製造方法
において、リボンの長手方向のスジが少ないもの、又は
表面が滑らかなアモルファス金属リボンを製造する方法
を提供するものである。
(問題点を解決するための手段) かかる従来製造方法における欠点を解決するために、本
発明は、溶融金属をノズルオリフィスから回転ロール表
面に噴出し、回転するロール表面で冷却凝固してアモル
ファス金属リボンを製造する方法において、(alノズ
ルには溶融金属が回転ロール表面に向かって通過するス
ロットを設け、その先端にはバンクリップ、フロントリ
ップ及び2つの側壁で形成される長方形のオリフィスを
設け、その場合、オリフィスは回転ロール表面の進行方
向に直角な方向に伸長する様に配置し、(b)ロール表
面の移動速度は10〜50m/秒とし、(c)ロール表
面とフロントリップ間のギャップは100μm〜600
μmとし、(d)ノズルスロットのスリット幅Wに対し
て、フロントリップのロール表面進行方向幅WFが、不
等式:WF≦Wを満足することを特徴とするアモルファ
ス金属リボンの製造方法を提供するものである。第4図
に本発明による実施例の模式図を示す。
ロール表面45の移動速度は、得られる金属リボン47
をアモルファス化するために、通雷10〜50m/秒の
速度が必要であり、一方、ロール表面とノズル41のフ
ロントリップ間のギャップは100μmよりも小さいと
、ロールの偏芯或いばフロントリップに付着する極く少
量のスラグが通常10μm〜50μm厚さを有するアモ
ルファス金属リボンの表面(ロール接触面と反対側でト
ップ表面とも云う)状態に悪影響を及ぼずことが多くな
るし、又600μmよりも大きければ、作成されるアモ
ルファス金属リボンのトップ表面にウネリが発生するこ
とになる。フロントリップのロール表面進行方向幅wF
のノズルスロットのスリット幅Wに対する比率は、特に
需要な技術的要素である。従来製造方法においては、通
常ノズルスロットのスリット幅Wに対して、フロントリ
ップとしては、ロール表面進行方向幅wFが式:WF/
W−約:0.5〜3.0で示される範囲内にある比較的
幅の広いものを使用していた。しかしながら、この場合
、ロール表面上に形成される溶融金属のパドル上面全般
が、フロントリップでロール方向に押しつけられ、パド
ル上面の自由でないことが原因と思われる表面状態の悪
化がしばしば発生した。本発明においては、WF/W≦
0.8とすることにより、パドル上面に自由な部分が多
くなりけ、表面粗さR2(J I S BO601−1
9による)が改善される。リボン厚さが30μm以下に
なると特に本発明によるリボン表面(トップ表面)状態
の改善は顕著である。フロントリップ幅が小さくなり、
WF/W<0.1になると、フロントリップの耐久性が
低くなるので、WF /W≧0.1が望ましい。ノズル
のスロット面は、ロール表面に対して垂直であるよりも
傾けた方がパドル上面の自由度は増加し、好ましい。具
体的には、スロットの面ベクトルが、ロール表面の進行
方向ベクトルに対して、約10度〜70度の角度、特に
好ましくは、約20度の角度をなす時に、作成するアモ
ルファス金属リボンのトップ表面の表面状態は滑らかな
ものとなる。0.1W≦WF≦0.5Wの時には、特に
、リボン長手方向スジが無く、又、表面粗さR2の値の
小さいものが得られた。
(実施例) 以下、本発明を実施例等に基づいて更に詳細に説明する
まず、本発明を従来技術との対比で図面を用いて説明す
る。
第1図は、本発明による溶融金属の固化する状況を模式
的に示す図であり、ロール表面8の上に溶融金属3を噴
出することにより、ロール表面進行方向ベクトル9の方
向に溶融金属を薄く引きのばして、アモルファス金属リ
ボン7を連続的に製造する。溶融金属のパドル4に対し
てバックリップ5はほとんど影響を及ぼさず、又パドル
4の上面14に対してフロントリップ6は、ヌレ現象に
より接触することは有るかもしれないが、はとんどパド
ルに対して圧迫を加えることはない様に観察される。
スロット2の面ムク1〜ルには、ロール表面の進行方向
ベクトル9に対して約20度傾けである。
ロール表面の移動速度は、約10〜50m/秒である。
作成されたリボンの厚さgば約15μm〜50μmが一
般的である。フロントリップとロール表面とのギャップ
Gは、gの約3倍〜20倍が良い。バックリップ5の幅
WBは、スリット幅Wの0.1倍〜0.8倍あれば十分
である。パドルは、基本的には溶融金属の低粘度および
高い表面張力のため滴を形成しており、ロール表面に接
した部分から、固化し、リボンとして作成される。
第2図は、特開昭53−53525号に開示される方法
(以下、′257プロセスとも云う)に依る場合の溶融
金属の固化する状況を模式的に示す図である。回転する
ロール表面28の上に溶融金属3を噴出することにより
、溶融金属を薄く引きのばして、リボン27を連続的に
製造する。ロール表面進行方向に見て、スロット233
の幅W、バックリップ25の幅WB、フロントリップ2
6の幅wFとの間には、必須条件として:0.5W≦W
F≦3W。
かつ、WB≧Wと云う関係がある。バンクリップ25は
、溶融金属に対するボンプング作用により溶融金属を支
持する。又、凝固面277は、フロントリップ26をか
ろうじて避けるようにして、溶融金属を支持する。基本
的にはパドル24を2つのリップ25.26が、ロール
表面方向に圧迫していることにより、安定して、アモル
ファス金属リボンを得るものである。
実際例として、特開昭51−53525号明細書には、
ノズルのフロントリップ先端とロール表面の間のキャッ
プを0.0511として、厚さ0.05mmのアモルフ
ァス金属リボン(合金組成tFe4゜N 140 PI
3 B6 )を得たとしている。
本発明による方法においては、鳥のクチバシ型のノズル
を使用しており、ピークノズル鋳造とでも云えるもので
ある。一方′257プロセスにおいては、ロール表面進
行方向に見てスロットのスリット幅に比較して、幅の広
いフロントリップとバックリップとを使用しており、特
許明細書中で平坦法鋳造と呼ばれている。
′257プロセスに使用するノズルを用いた場合にも、
実際には、第3図に模式図を示すようにフロントリップ
96とロール表面101との間のギャップGは、作成す
るアモルファス金属リボンの板厚gに比較して、約6倍
位の大きさが必要である。例えば、板厚0.05Mのリ
ボンを作成する場合には、フロントリップとロール表面
との間のギャップは約0.3 ** fJ<適当である
この場合、実際には、フロントリップの下面とパドル上
面との間には隙間ができ、この隙間において、フロント
リップ96の下面には、溶融金属のスラグ100や液滴
99が付着し、生成されたアモルファス金属リボンの上
面にスラグの付着状況に対応したスジ又はキズを付けた
り、表面状態を悪化させる原因ともなっていた。又、リ
ボン作成後においても、ノズル先端と、ロール表面との
間に液滴が入り込み、ノズル先端の破壊を生じる等、悪
い条件を形成してきた。
フロントリップ下面に付着するスラグがロール進行方向
と直角な方向に均一でないことが原因と思われるが、作
成されるリボンのトップ表面に、この不均一付着を反映
するスジが、リボン長手方向に形成されることも多い。
この傾向は、作成するリボンの板厚が薄くなり、パドル
の上面と下面との間の距離、即ちパドル高さが、リボン
厚さに比較して大きくなる程、特に顕著になる。本発明
は、種々検討を重ねた結果パドルの形状からして、フロ
ントリップ下面のロール表面進行方向幅wFがノズルス
ロットのスリット幅W以下、特に0.8倍以下の値にな
れば、フロントリップの下面にスラグが付着しないか或
いは付着しても作成されるリボンのトップ表面は滑らか
であり、リボン長手方向にスジが発生することも少ない
又、本発明においては、溶融金属の液滴の発生はほとん
ど観察されない。
以下実施例を述べる。
実施例1:本発明による技術的効果を検討するために、
ロール表面とノズル先端との間のギャップを0.13 
**、ロール表面進行方向ベクトルに対して約20°傾
けたスロソ1〜のスリット幅を0.63m1とし、バッ
クリップ幅を:0.8amとし、フロントリップ幅を変
えて、作成されるアモルファス金属リボン(幅20龍)
の表面粗さを測定した。結果を第5図曲線Aに示す。第
5図に示される様に、WF/Wカ月、5よりも小さな値
になるにつれて、作成されたアモルファス金属リボンの
ロールに接触する面と反対側の表面粗さくRZ:JIS
B0601−1970による)が小さくなることが判か
る。リップ幅は、本明細書中本実施例以降では、ロール
表面進行方向に見た幅である。
実施例2:本発明による技術的効果をみるために、ロー
ル表面とノズル先端との間のギャップを0.2mm、ロ
ール表面進行方向ベクトルに対して直角としたスロット
のスリット幅を0.62 *−とじ、バンクリップ幅7
1m、フロントリップ幅:0.5 **としたノズルを
用いた場合と、ロール表面とノズル先端との間のギャッ
プを0.21111、ロール表面進行方向ベクトルに対
して、その面ベクトルが約20゜1頃いたスロットのス
リット幅を0.62 mlとし、ハ゛ツクリップ幅0.
2I1m、フロントリップ幅0.21111としたノズ
ルとを用いた場合とを比較実験するために、実際に40
1頂幅のアモルファス金属リボンを作成した。
結果として、Wp/W−約2.5の場合、Rz  −約
3.1pmであるのに対して、wF/W= 0.35の
時、R2=約2.7μmであった。
実施例3:実施例2に記載したと同様の方法により、ア
モルファス金属リボンの作成実験を行なった。一方は本
発明によるノズルを使用し、他の一方は、幅広のリップ
を持つ従来タイプのノズルを使用して実験を行なった。
これらの実験を映画に撮影し、溶融金属の挙動を観察し
た所、後者の場合においては、スラグ、液滴の発生が著
しく、一方面者の場合においてはスラグ、液滴の発生は
ほとんどないことが判かった。
実施例4:実施例2に記載したと同様の方法により、ア
モルファス金属リボンの作成実験を行なった。作成条件
は、ロール表面とノズルクリップ間のギャップは約0.
31であり、作成したリボンの板厚は約18μmであっ
た。幅広のリップを持つ従来タイプのノズルを使用して
作成したリボン ・は、ロール表面と接触する面(ボト
ム表面)と反対側の面(トップ表面)に、リボン長手方
向に伸長する幾つかのスジが形成されたが、一方、本発
明方法によって作成したリボンには、このような縦スジ
は著しく少ないことが観察された。
(発明の効果) 以上、実施例において述べた様に、本発明により表面が
滑らかなリボンを得る。特に、板厚が薄い場合には、作
成したリボンの長平方向に伸長する縦スジの発生が少な
く、又鋳造時、鋳造後を問わず溶融金属の液滴が作成す
るアモルファス金属リボンへの悪影響又は、ノズル破壊
の原因となる様なことは無かった。
【図面の簡単な説明】
第1図は、本発明による溶融金属の流出状態を示す縦断
面図模式図、第2図は従来の′257プロセスにおいて
考えられた溶融金属の流出状態を示す縦断面模式図、第
3図は、′257プロセスによる実際の溶融金属の流出
状態を示す模式図、第4図は、本発明実施例の模式斜視
図、第5図は、表面粗さRのWF/Wに対する依存性を
示す図である。 4:パドル、14;パドル表面、5;バックリップ、6
:フロントリップ、8:ロール表面、99:液滴、10
0ニスラグ。 手続補正書(方式〕 。9□6q15・1了1゜

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、溶融金属をノズルのオリフィスから回転ロール表面
    に噴出し、回転するロール表面で冷却凝固してアモルフ
    ァス金属リボンを製造する方法において、(a)ノズル
    には溶融金属が回転ロール表面に向かって通過するスロ
    ットを設け、その先端にはバックリップ、フロントリッ
    プ及び2つの側壁で形成される長方形のオリフィスを設
    け、その場合、オリフィスは回転ロール表面の進行方向
    に直角な方向に伸長する様に配置し、(b)ロール表面
    の移動速度は、約10〜50m/秒とし、(c)ロール
    表面とフロントリップ間のギャップは100μm〜60
    0μmとし、(d)ノズルスロットのスリット幅Wに対
    して、フロントリップのロール表面進行方向幅W_Fが
    、不等式:W_F/W≦0.8を満足することを特徴と
    するアモルファス金属リボンの製造方法。 2、特許請求の範囲第1項記載の方法において、Wが0
    .3mm〜0.9mmの間の値であり、W_Fが、不等
    式:0.1W≦W_F≦0.8Wを満足することを特徴
    とするアモルファス金属リボンの製造方法。 3、特許請求の範囲第1項又は、第2項記載の方法にお
    いて、スロットの面ベクトルが回転ロール表面の進行方
    向ベクトルに対して、10〜70度の間の角度をなすこ
    とを特徴とするアモルファス金属リボンの製造方法。 4、特許請求の範囲第3項記載の方法において、スロッ
    トの面ベクトルが回転ロール表面の進行方向ベクトルに
    対して、約20度の角度をなすことを特徴とするアモル
    ファス金属リボンの製造方法。 5、特許請求の範囲第3項記載の方法において、W_F
    が、不等式:0.1W≦W_F≦0.5Wを満足するこ
    とを特徴とするアモルファス金属リボンの製造方法。 6、特許請求の範囲第5項記載の方法において、製造さ
    れるリボン厚さ(板厚)が30μm以下であることを特
    徴とするアモルファス金属リボンの製造方法。 7、特許請求の範囲第3項記載の方法において、バック
    リップのロール表面進行方向幅W_Bが不等式:0.1
    W≦W_F≦0.8Wを満足することを特徴とするアモ
    ルファス金属リボンの製造方法。 8、特許請求の範囲第1項記載の方法において、ロール
    表面とフロントリップ間のギャップGが、リボン板厚g
    に対して、3g≦G≦20gなる関係を有することを特
    徴とするアモルファス金属リボンの製造方法。
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