JPS6319261B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は非晶質金属の製造に用いるノズルと湯
溜槽の構造に関するものである。

近時、ある種の合金材料を溶融状態から10⁵
℃／ｓ程度以上のきわめて急速に凝固させて得ら
れる非晶質金属は、強度・耐食性に優れ、また良
好な磁気特性をもつ金属材料として注目され、こ
のような非晶質金属を製断する方法が種々提案さ
れている。

このような製造方法は、例えば、溶融状態にあ
る金属材料を、高速移動する冷却ロール等の冷却
体（以下冷却ロールと照称する）表面に、この冷
却ロールの表面に対して微小間隙を保つて配置さ
れたノズルのスリツトから連続的に噴出供給して
急冷凝固させ、非晶質金属の極薄ストリツプとし
て得る方式のものが一般的なものとして知られて
いる。

ところで、このようなノズルスリツトからの溶
融金属の噴出方式における非晶質金属の製造装置
として従来知られているものは、高速回転する冷
却ロールに対してその上方にノズルを配置する構
成のものが普通であるが、このような構成では、
比較的小量生産のものではノズルに近接して金属
溶湯容器あるいは加熱溶融炉を配設できるにして
も、大量生産のために大型のタンデイシユを使用
する場合には、冷却ロールの上方に該タンデイシ
ユを配設するには構造的に無理があるために、側
方に設置したタンデイシユよりノズルに湯を導く
ことが必要となつてその導管形成のために装置が
大型複雑化、更にこの導管部内での溶融金属の温
度低下を防止するための予熱装置を設ける必要も
生ずるなどの難点があつた。またこの種の製造装
置では通常１mm程度以下の小間隙幅のノズルスリ
ツトより溶融金属を噴出させることから、スリツ
ト部分の開閉の不完全さ、あるいはノズル自体の
耐久性に基づく破損等を生じた場合に、1200℃乃
至1450℃程の高温の溶湯が、下方の冷却ロール等
のノズル下方の配設装置を破損させたり、高速回
転によりはね飛ばされるなど保守・安全上の難点
もあつた。

そこで本発明においては、冷却ロールの回転表
面への溶融金属のノズルからの噴出供給位置を、
冷却ロールの上方ではなく、水平方向からの位置
に設定することによつて、装置を支持する架台等
を含めた全体装置の簡略・小型化、保守・点検の
容易化を可能とし、またノズル破損等の際におけ
る安全性の向上を図つたものである。

しかし前述した冷却ロールの表面への水平方向
からの溶融金属の噴出供給を可能とするには、単
にノズルを冷却ロールの水平側方に配置すること
のみでは充分ではない。即ちこのようなノズルの
配置構成の場合にも、溶融金属の冷却ロール表面
に対する噴出供給方向は、該冷却ロール表面の法
線方向あるいはロール回転回出側に若干傾斜した
方向に設定されねばならないという条件があり、
このためにノズル内方にはノズルスリツトを含む
水平面より上方に空気溜りを生じ易い構造となつ
て、この空気溜りの自由表面が波立つことにより
ノズルスリツト内を流れる溶融金属流を乱れさ
せ、その結果急冷凝固により得られた非晶質金属
の極薄ストリツプの形状を不均一とさせ、場合に
よつては、ノズル内方の空気が溶融金属に巻き込
まれてノズルから噴出されることによりストリツ
プに孔あき欠陥を生ずることがあるためである。

本発明はこれらの点も考慮して、溶融金属の噴
出方向を水平方向（あるいはこれに近似した方
向）に設定したときにおいて、ノズル内方に生ず
ることのある空気溜りによる前述した悪影響を解
消するために、ノズル内方のスリツトにできるだ
け近接した位置に空気抜きを設け、あるいはノズ
ルスリツト内の溶融金属流に影響しない空気溜め
を設けたものであり、具体的には高速移動する冷
却体表面にノズルスリツトより溶融金属を連続的
に噴出供給して急冷凝固させることにより非晶質
金属を得る装置において、前記ノズルは、冷却体
表面の水平側方に対向するよう配設して、溶融金
属噴出流の方向を略水平方向に設定させると共
に、ノズルを溶融金属収容容器に接続する連結管
のノズル近接部に、製造開始時の系内部空気を上
方空気溜槽乃至外部に逃がす空気抜きを設けたこ
とを特徴とする非晶質金属の製造装置である。

以下本発明を図面に示す実施例を参照して説明
する。

図において１は1200℃乃至1450℃の温度に保た
れる溶融金属の溶湯２を収容する耐火物製の容器
であり、この容器１には適宜溶湯保温のための加
熱手段例えば側壁中に加熱コイルを埋設すること
がよい。

またこの容器１には、収容した溶湯が消費され
るに従つて図の矢印Ａに示す如く絶えず補給され
るように設けられており、更に実用上は容器１の
上部に蓋をして外部から区画し、溶湯２の酸化を
防止する不活性ガスを導入させたり、或いは後記
するノズルスリツトからの溶湯噴出圧力を安定的
に付与すべく加圧不活性ガスを供給する手段を付
設する方式もとり得る。

３はこの容器１の底部に設けられた溶湯供給口
であり、ノズル６に連設する連結管４に開口され
ている。

この連結管４は耐火物で形成される。

５は前記連結管４の先端部に固定されたノズル
支持体であり、先端側に向つて幅長の漸減するテ
ーパー嵌合孔５ａが形成され、このテーパー嵌合
孔５ａに、先端方向への抜け出しが規制されるよ
うにノズル６が嵌着保持されている。７はスリツ
トであり、このスリツト７はスリツト開口７ａ
が、冷却ロール８との間で通常0.05〜0.4mm程度
の間隙をもつて対置され、かつその長尺方向が冷
却ロール８の母線方向をなすように設けられてい
る。

尚、前記ノズル支持板５はセラミツク等の耐火
物で形成してもよいが、予熱のため通電加熱され
るカーボンにて形成することがよく、本例ではカ
ーボンを用いて電極（図示せず）により通電加熱
されるように設けられている。

またノズル６は、耐熱性、機械的強度に優れ、
熱的な容積変化の小さいセラミツク材、例えばア
ルミナ（Al₂O₃）、窒化珪素（Si₃N₄）、窒化硼素
（BN）等にて形成することがよく、このような
場合にはその加工難かしさを考慮してスリツト６
の壁面を含む面にて分割した分割片を組立ててな
る形式とすることが望ましい。

スリツト７は通常１mm程度以下好ましくは0.3
〜0.8mmの微小間隙幅をなすように設けられてお
り、そのスリツト開口７ａから噴出される溶融金
属の噴出方向は、略水平方向にしてかつ冷却ロー
ル８の略法線方向に設定されている。

冷却ロール８は周速度10〜30ｍ／ｓ程度で高速
度回転され、ノズル６より噴出供給される溶融金
属を10⁵℃／ｓ程度以上の急速な速度で急冷凝固
させることにより、非晶質金属の極薄ストリツプ
９を製造するものである。

そして本例の特徴は、連結管４のノズル５側に
近接した端部の若干内側に、上部から外気に開放
する筒壁１０を設けたことにある。

この筒壁１０は、前記連結管４の上部壁面部に
形成された開口部１１に嵌合してその下端開口１
０ａを該上部壁面より若干上方の位置になるよう
に固定され、また上方は小径の貫通孔１０ｂを介
して外部に連通されており、この上部の貫通孔１
０ｂは、容器１より連結管４に溶融金属２が導入
されたときに、該連結管４より筒壁１０に上昇し
てくる溶融金属が凝固し、ないしは極めて流動抵
抗の高い状態となつて内部の空気は上方に逃がす
が溶融金属は上方に突出しない程度の小径に設け
ることがよい。また筒壁１０は耐火物にて形成さ
れる。

以上の様な構成をなす本発明の非晶質金属の製
造装置によれば、製造の開始に際して連結管４か
らノズルスリツト７に至るまで溶融金属の溶湯２
が導入されるときに、これらの内部の空気は筒壁
１０を径て全て外部に排出され、しかもこの筒壁
１０内に上昇した溶融金属の溶湯２は凝固されて
その貫通孔１０ｂを以後は閉塞するために、系内
に全く空気溜りのない状態でノズルスリツト７よ
り溶融金属の溶湯を噴出させ、冷却ロール８の回
転表面でこれを急冷凝固させて非晶質金属の極薄
ストリツプ９を安定的に得ることが可能となり、
更に同構成では、容器１からノズル６に至る各装
置が冷却ロール８の側方に配設されているため
に、小型で簡略化した構造の装置を構成できると
共に、ノズル破損等の事故発生に対してもその安
全性は大幅に向上されることになつた。

尚、本実施例においては、容器１底部の供給口
３を閉塞している耐火物製の閉塞板１２を除去す
ることによつて、溶融金属の連結管４内への供給
を開始するように構成しているが、これは上下動
操作によつて供給口３を開閉可能に設けてもよ
く、更にまた容器１から直接連結管４に溶融金属
の溶湯２を導入させるのではなく、容器としての
溶湯貯溜槽の供給口を開閉可能に設けると共に、
この貯溜槽から、ノズル部ないしこれに続く前記
実施例の連結管との間に中間湯溜槽を設け、この
中間湯溜槽にはスリツト開口からの溶湯噴出圧を
定める一定圧の制御ガスを導させ、かつ貯溜槽か
ら中間湯溜槽への溶湯補充は、貯溜槽に加えられ
るガス圧又はヘツド圧と前記ガス圧のバランスに
より定常的に行なわせるように設けてもよい。

尚、前記実施例における筒壁１０は、系内部の
空気を製造開始時において系外部に逃がすための
所謂空気抜きであり、これは、仮りに系内に空気
が残留しても、ノズルスリツトにおける溶融金属
の流れに悪影響を与えないものであればよいので
あるから、連結管及びノズル内部の空気を上記筒
壁１０の上部を大きくし、空気抜き用の貫通孔１
０ｂを閉鎖して構成した上方空気溜め槽に逃がす
ように設けるものでもよく、このような構成によ
れば前述した溶湯噴出を開閉する形式の場合に有
効なるものとなる。

以上述べた如く本発明よりなる必晶質金属の製
造装置は、冷却ロールの表面への溶湯噴出供給を
略水平方向から行なわせることを可能とし、これ
により装置全体の小型化、簡略化を実現させると
共に、保守・安全性を大幅に向上させることがで
きるために極めて有用なものである。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の一実施例を示す非晶質金属の製
造装置の一部断面図である。 １……容器、２……溶湯、３……供給口、４…
…連結管、５……ノズル支持板、５ａ……テーパ
ー嵌合孔、６……ノズル、７……スリツト、７ａ
……スリツト開口、８……冷却ロール、９……ス
トリツプ、１０……筒壁、１０ａ……下端開口、
１０ｂ……上方小径貫通孔、１１……開口部、１
２……閉塞板。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 高速移動する冷却体表面にノズルスリツトよ
   り溶融金属を連続的に噴出供給して急冷凝固させ
   ることにより非晶質金属を得る装置において、前
   記ノズルは、冷却体表面の水平側方に対向するよ
   う配設して、溶融金属噴出流の方向を略水平方向
   に設定させると共に、ノズルを溶融金属収容容器
   に接続する連結管のノズル近接部に、製造開始時
   の系内部空気を上方空気溜槽乃至外部に逃がす空
   気抜きを設けたことを特徴とする非晶質金属の製
   造装置。