JPS63149053A - 異形断面をもつ金属または合金薄帯の製造方法 - 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】 （産業上の利用分野） 本発明は融体急冷法による異形断面の金属または合金薄
帯（以下単に金属薄帯という）の製造方法に関するもの
である。

（従来の技術） 幅広の金属薄帯を製造する方法の一つとして、特開昭５
３−１３３５３１号公報所載の発明がある。この方法は
第３図に示したように円形の多孔ノズルを移動する冷却
基板（通常、回転ロール、ドラムの外周または内周）の
表面に噴出衝突させ、基板上で溶湯を広げることによっ
て隣り合う溶湯を一体化させ幅広の金属薄帯を製造しよ
うとするものである。

前記公報には開示されていないが、前記の方法は、ノズ
ル孔の径や間隔、噴出圧、ノズルと苓板の間隔、基板移
動速度等の制御次第では幅広の薄帯のみならず細線を多
数本製造することも可能である。そこで本発明者らはこ
の公知技術を用いて異形断面の薄帯の製造の可能性につ
いて種々の検討を試みたが、溶湯の重なりが不充分です
だれ状に透けた部分ができたり、あるいは幅方向の厚み
の同期性が悪い等の理由で形状に規則性がない薄帯しか
得られなかった。

また、均一な板厚の幅広の薄帯を作る方法の一例として
、特開昭５３−５３５２５号公報所載の方法がある。し
かしながら、この方法では異形断面の薄帯を作ることは
できない。

このような事情から本発明者らはさらに検討を進めた結
果、幅方向で板厚が規則的に変化している異形断面金属
薄帯を製造することに成功したのである。

（発明が解決しようとする問題点） 本発明は移動している冷却基板上に溶湯を噴出して金属
薄帯を製造する方法により、これまで困難であった幅方
向で板厚が規則的に変化している異形断面金属薄帯の製
造を目的としたものである。

（問題点を解決するための手段） すなわち、本発明は、長辺が冷却基板の進行方向に並行
するように設けた開口部を複数個、冷却基板の進行方向
に対して直角方向に配置したノズルを、冷却基板に対向
して設け、該ノズルから金属または合金の溶湯を冷却基
板の表面に噴出させ急冷凝固させることを特徴とする異
形断面をもつ金属または合金薄帯の製造方法である。

本発明の方法において用いるノズルは開口部が第１図ｆ
ａｎ、　（ｂｌに例示するようなノズルｌである。

第１図（ａｌは一つの開口部の形状が矩形で複数個が冷
却基板の移動方向に対して直角となる方向に配列させた
ものである。ただし、ここで直角とは冷却基板の移動方
向に対して±１０°１００角度を含むものとする。

ノズル１の構造を規定するパラメータは第１図（ａｌに
示す個々の開口部２の冷却基板移動方向の長さｌ、冷却
基板移動方向に直角な方向の長さ、すなわち、薄帯幅方
向の長さｄおよび個々の開口部の間隔ａである。各パラ
メータの大きさの範囲について説明すると、ｌは１〜２
０箇論の範囲で、好ましくは１〜１０１ｍの範囲である
。ｄは０．２〜５．０１の範囲で好ましくは０．２〜２
．　Ｏｕｒの範囲である。

また、ａは０．２〜２．０酊の範囲である。ここで重要
なことは開口部の形状がＡｄｄとなるようにすることで
ある。１＞ｄとすることにより、溶湯の表面張力に打ち
勝って安定して個々の開口部から噴出された溶湯を一体
化し、幅方向で規則的に厚さの異なる薄帯の製造を可能
とする。

各パラメータの大きさの範囲の根拠について節単に説明
する。ノズル開口部の冷却基板移動方向の長さβの値が
ｌ　ｍｕ以下の場合、かなり大きな噴出圧を用いても、
個々の開口部からの溶湯を安定して一体化するのは困難
となる。すなわち、幅方向で規則的に厚さの異なる薄帯
の製造は離しい。

一方、このβの値が２０絹を超えると、溶湯の流量に対
して冷却が不充分となり、形状の良い薄帯の製造が困難
となる。ノズル開口部の薄帯幅方向の長さｄの値はβの
値によってＮｏｄとなるように設定されるが、ｄの値が
５．　Ｏｎを超えるとｌの値を大きくしても個々の開口
部からの溶湯を安定して一体化するのは困難であった。

ｄの値の範囲の下限はノズル開口部の加工上、０．２１
１１以下とすると困難となることから設けたものである
。各開口部の間隔ａは各開口部から噴出される溶湯を一
体化させ、異形断面薄帯とするために前述のＩ、ｄ同様
重要なパラメータである。このａの値が２．０ｍｍを超
えると、かなり大きな噴出圧を用いても個々の開口部か
らの溶湯を安定して一体化するのは困デｔとなる。ａの
値の範囲の下限はｄの場合と同様にノズル開口部の加工
上の困難さから制限を設けたものである。

次に本発明の方法について具体的に説明する。

装置は第４図に例示するような回転するロール４１を冷
却基板とし、金属または合金を溶解する加熱装置４２、
溶湯を保持するるつぼ４３、そして溶湯をロール面上に
流出させるためのノズル４４から構成されている。ノズ
ルの開口部の形状・寸法は既に説明したように第１図の
ような複数の開口部を有するものである。基板の移動方
向に対するノズルの配置は個々の開口部からみると、そ
の長手方向と平行となるようにする。

所定の圧力で噴出された溶湯は基板の上で一体化した湯
溜りを形成する。基板で冷却され固化した金属は基板の
運動方向に引き出され、第２図（ａ）。

（ｂｌに例示するような幅方向に実質的に変化する断面
をもつ連続した）■帯を形成する。この時もし冷却基板
の周方向に溝を形成しておけば、両面が平面とは異なる
、異形断面の薄帯をつくることが可能である。

本発明の方法において採用される基本的方法はすでに述
べたように金属の溶湯を前述のノズル１を介して冷却基
板上に噴出し、熱的接触によって急冷凝固させる融体急
冷法のうち、いわゆる単ロール式急冷法である。もちろ
んドラムの内壁を使う遠心急冷法やエンドレスタイプの
ベルトを使用する方法や、これらの改良型、例えば補助
ロールや、ロール表面温度制御装置を付属させた装置を
使用する方法、あるいは減圧下ないし真空中または不活
性ガス中での鋳造も含まれる。

次に本発明において採用される鋳造条件について説明す
る。まずノズル底面と冷却基板の間隔は０．０５〜３　
ａｍの範囲であり、ノズルの構造に応じて、最適な値を
選ぶ。冷却基板の移動速度は５〜５０ｍ／秒で、ノズル
構造、金属薄帯の目的とする厚さに応じて最適な値を選
択する。噴出圧の範囲は０．１〜５ｋｇ／−で一般にノ
ズル開口部のｌの長さが前記範囲で大きい場合あるいは
ａが小さい場合、噴出圧は上記範囲で小さくてよい。た
だ単一のスリットノズルを用いて均一な板厚の薄帯をつ
くる方法（例えば特開昭５３−５３５２５号公報）に比
べると大きな噴出圧を必要とする。

また、ノズル開口部の形状については既に説明した基本
的思想の範囲でいくつかの変形が可能である。例えば第
１図（ｂ）に示すように開口部が楕円形状のものでもよ
い。この場合価々の開口部の配置は開口部形状が矩形の
場合同様冷却基板の移動方向に対して直角となる方向に
配列させる。この時開口部の大きさはｌが１〜’ｌ　Ｑ
　ｍ宵、ｄが０．２〜５、　Ｏｍｍ、またａは０．２〜
２．０ｍｍの範囲である。

さらに異なる形状も考えられるが、いずれにせよ寸法で
ｌ＞ｄとなるようにした開口部を複数薄帯幅方向に配列
し、各開口部から噴出された溶湯を冷却基板上で安定し
て一体化させるという基本的思想を実現出来るものであ
ればよい。

本発明では幅方向断面の板厚が周期的に変化している金
属薄帯を製造することを目的としているが、個々のノズ
ルの寸法、間隔を変えることによって目的に適した異形
断面の金属薄帯の製造が可能である。

また金属・合金の選択および板厚によって薄帯は非晶質
相、あるいは結晶質相またはその混合相として得ること
が可能である。

（実施例） 次に実施例をあげて説明する。

実施例１ 石英製るつぼの底面に第１図（ａｌに示すような開口部
（Ａ−２＋ｎ、ｄ＝０．４ｍｍ、ａ＝０．７ｍｍ）　２
４個を有するノズルを用いて組成がＦｅｅ。、５ＳＩ６
．５ＢＩ□Ｃ１（ａｔ％）の合金薄帯１　ｋｇをつくる
ことを試みた。

基板はＣｕ合金製、直径約６００　ｍＷのロールの外周
面であった。鋳造条件としてロールとノズルの面の間隔
（最小値）を０．２　ｍ、噴出圧力を０．２５　ｋｇ／
ＣＩＩ！、ロール周速１８ｍ／秒として溶湯を噴出した
ところ、第５図のような幅方向断面形状を有する長尺の
薄帯が得られた。得られた薄帯の重量はほぼ１　ｋｇで
あった。この薄帯の各寸法は平均板厚４９．５μｍ１最
大板厚６２μｍ（第２図中のｈ）、また板幅２６．６ｍ
ｍ（第２図中のＷ）で鋳造方向にそってほぼ同じ値を示
した。また、Ｘ線回折およびＤＳＣ試験の結果、実質的
に非晶質であることが分った。幅方向に平行な軸に対す
る曲げ破壊試験を行なったところ、自由面を外にしたと
き２ｒ＝３．１鶴で破壊した。ロール面（平坦面）を外
にしたときは２ｒ＝３．Ｏ■ｌで破壊した。この結果は
同一平均板厚の平坦材に比べるとやや脆い。このように
厚みが大きい割には強い靭性を示した。

実施例２ ノズルの開口部の形状が第１図（ｂ）に示すような開口
　部　　＜１　　＝　　６ｍｍ、ｄ　　＝０．８ｍｍ、
ａ　　＝　　１．Ｏ＋ｎ）　　　１　６個を有する多孔
ノズルを用いて、実施例１と同一成分の合金を同量薄帯
化する実験を行なった。用いた装置は実施例１と同一で
あったが、鋳造条件はノズルとロールの間隔が０．１５
１麿で、噴出圧力が０．２２　ｋｇ／ｃｎｌ、ロール周
速が２０ｍ／秒であった。結果として実施例１同様に幅
方向に規則的に厚さの異なる異形断面薄帯が得られた。

得られた薄帯の各寸法は平均板！７０μｍ、最大板厚８
３μｍ、板幅２９．　Ｏｍｍで鋳造方向にそってほぼ同
じ値を示した。薄帯自由面の幅方向の形状は実施例１で
得られたものに比べ、より曲線的であった。

ｘ　線回折試験の結果は、実質的に非晶質で、曲げ試験
の結果は自由面外の場合２ｒ　＝　４．５　ａｘ、ロー
ル面外の場合２　ｒ　＝　７．８　ｍｍであった。

（比較例） これに対して第３図のタイプ（従来法）のノズル（ｄ　
＝Ｑ、８ｍ、　　ａ　＝０．４＋ｎ、開口部の数２０個
）を用いて（実施例１の条件と同一にして）鋳造したと
ころ開口部の数と同一本数の細線が形成された。

隣り合う溶湯を結合させるためにノズルとロールの間隔
を２層−としたところ一応薄帯は形成されたが、その幅
方向の形状は周期性がなく、また溶湯の重なり合わない
すだれ状の部分（線状に透けている部分）がかなり見ら
れた。

（発明の効果） 以上説明したように、本発明によれば単ロール法などの
゛連続融体急冷法において、特定された形状および寸法
の多孔ノズルを用いることにより、幅方向断面の板厚変
化が周期的すなわち規則性のある薄帯が得られる。本発
明に従って得られた規則性のある断面をもつ金属または
合金薄帯は特定の用途に適している。例えば、表面に凹
凸を持つ磁性材料薄帯は平坦な表面の薄帯に比べ磁気シ
ールド性に優れることから、本発明の方法による薄帯は
磁気シールド材として使用できる。また、片方が波形の
非晶質薄帯は硬くて耐食性をもたせることにより、床材
などに用いると物体のすべりがよくなり重量物の移動に
便利である。さらに建物の外壁内装にも用いることがで
きる。パイプ状に成形すれば表面積を広くとることがで
き熱の放散、吸収等にを利である。また表面積が大きい
ので強化用複合材にも使用できる。

【図面の簡単な説明】

第１図（８１，（ｂｌは本発明で用いるノズルの形状を
示す図、第２図（ａｔ、　（ｂｌは本発明の方法によっ
て得られる金属または合金薄帯の幅方向断面の例を示す
模式図、第３図は従来の幅広薄帯をつくるための多孔ノ
ズル、第４図は本発明に用いる融体急冷装置の一例を示
す模式図、第５図は実施例１で得られた薄帯の自由面お
よびロール面の金属組織を示す走査型電子顕微鏡（Ｓ、
ＩＥ、Ｍ、）写真である。 ４１；冷却基板（冷却ロール）、４２ｉ加熱用コイル、
４３；るつぼ、４４；ノズル、４５；金属または合金薄
帯 第１図 第２図 第５図

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）長辺が冷却基板の進行方向に並行するように設け
   た開口部を複数個、冷却基板の進行方向に対して直角方
   向に配置したノズルを、冷却基板に対向して設け、該ノ
   ズルから金属または合金の溶湯を冷却基板の表面に噴出
   させ急冷凝固させることを特徴とする異形断面をもつ金
   属または合金薄帯の製造方法。
2. （２）ノズルの個々の開口部が冷却基板移動方向の長さ
   ｌが１〜２０ｍｍ、冷却基板移動方向に直角な方向の長
   さｄが０．２〜５．０ｍｍ、個々の開口部の間隔ａが０
   ．２〜２．０ｍｍでｌ＞ｄなる矩形状であることを特徴
   とする特許請求の範囲第１項記載の異形断面をもつ金属
   または合金薄帯の製造方法。
3. （３）ノズルの個々の開口部が冷却基板移動方向の長さ
   ｌが１〜２０ｍｍ、冷却基板移動方向に直角な方向の長
   さｄが０．２〜５．０ｍｍ、個々の開口部の間隔ａが０
   ．２〜２．０ｍｍでｌ＞ｄなる楕円状であることを特徴
   とする特許請求の範囲第１項記載の異形断面をもつ金属
   または合金薄帯の製造方法。