JPH0469499B2

JPH0469499B2 -

Info

Publication number: JPH0469499B2
Application number: JP62145706A
Authority: JP
Inventors: Juichi Sato; Shun Sato; Toshio Yamada
Original assignee: Nippon Steel Corp
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 1986-06-28
Filing date: 1987-06-11
Publication date: 1992-11-06
Also published as: JPS63220950A

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明は金属（合金を含む。以下同じ）の溶湯
を移動する冷却基板の表面で急冷凝固させ連続的
に非晶質金属あるいは結晶質金属薄帯を製造する
方法に関するものである。

（従来の技術）溶融金属から連続的に薄帯を製造する方法（連
続溶湯急冷法）は従来より種々の手段が開示され
ているが、いずれも溶解した金属を所定の形状の
開口部を有するノズルから所定の圧力の下でノズ
ル開口部に面した移動する冷却基板の上に衝突凝
固させ連続薄帯とするものである。

このとき重要な製造因子は、ノズル開口部の形
状、ノズルと冷却基板との相対配置、溶融金属の
ノズルからの噴出圧力、冷却基板の移動速度であ
る。これらの製造因子に対する条件は一般に薄帯
の幅が広くなるとともに狭く、厳しくなる傾向が
ある。

広幅の薄帯を製造する手段として従来開示され
ている代表的なものは例えば特開昭53−53525号
公報所載の「金属ストリツプの連続的鋳造法およ
びそれに使用する装置」であつて、その概要は矩
形状の開口部をもつスロツトノズルを冷却基板と
0.03〜１mmの間隔で対向させ、核スロツト付ノズ
ルのオリフイスは冷却基板の表面の移動方向に対
してほぼ垂直に配置された状態で、100〜2000
ｍ／分の予め定められた表面速度で移動する冷却
基板の上にスロツトノズルから溶融金属を送り出
し、熱的に接触させ急冷凝固することにより連続
的なストリツプを製造するものである。

上記従来法は原理的には薄帯の幅に対する制限
はない。すなわち短形状開口部の長さ（冷却基板
の移動方向に直角な方向に測つた開口部の長さ）
を大きくすれば、薄帯の幅を広くすることができ
る。

しかしながら実際には、矩形状開口部の長さを
大きくするに従い、鋳造中、開口部の平行度を保
持することが難しくなる。すなわち、第３図ａ，
ｂに示すように、ノズル部の熱膨張による凸型あ
るいは凹型の変形、温度の不均一性による変形な
どにより開口部の平行度を保持することが難しい
のである。このように矩形状ノズルの平行度が損
なわれると形成される薄帯の板厚は特に幅方向に
一様ではなくなる。従つて従来は板幅が広くなる
ほど幅方向に板厚の一様な薄帯を作ることが困難
であつた。また板厚の不均一な薄帯は、例えば磁
性材料として、積層したり巻き加工したりする場
合、占積率が低下するので好ましくない。因みに
25mm幅の薄帯において、板厚偏差を５〜10％程度
に抑えることは現在可能であるが、150mm幅にな
ると10％以下に抑えることは困難である。このよ
うに従来法では板幅に技術的限界があつた。本発
明者らの知る限り最も広い急冷薄帯は現時点では
約300mmである。しかしこの幅の薄帯は実験室的
に試作されたもので、商業的に量産されるほど安
定生産が可能な方式とは考えにくい。

（発明が解決しようとする問題点）本発明方法は、金属の薄帯を溶融金属から連続
的に製造する際に、従来の方法でしばしば発生し
た幅広材製造の際のノズル部の変形による薄帯の
不均一性を減少させるとともにノズル部の強度を
高めることにより幅に対する制限を取り除き、か
つ生産効率の向上をはかることを目的とするもの
である。

（問題点を解決するための手段および作用）本発明は矩形状の開口部をもつスロツトノズル
を用いて幅広薄帯を製造する従来法に対して、ノ
ズルとして薄帯幅方向に不連続な開口部を持つも
のを用いても従来法と同等の平滑な幅広薄帯が製
造出来るという新しい知見に基づくものである。
本発明の方法によれば従来法に附随する欠点がな
いので薄帯幅を制限なく広くすることが可能とな
る。以下に本発明の方法を具体的に説明する。

本発明の方法において用いるノズルは開口部が
例えば第１図に例示するような多孔ノズル１であ
る。個々の開口部２，２……は一般には細長い平
行四辺形で一対の辺は冷却基板３〔仮想線（１点
鎖線）で示す〕の移動方向に傾いている。開口部
２，２……の配列は移動方向に直角で互いに平行
である。

本発明の方法に使用する多孔ノズル１の構造を
規定するパラメータは第１図に示す開口部２，２
……の平行四辺形の一辺ｄ、隣り合う開口部の間
隔ｂ，ｃ、平行四辺形の基板移動方向に対する傾
きの角度α、さらに平行四辺形の高さａである。
一般にはａはｄより大きくαの方向に細長い形態
である。また各パラメータの大きさの範囲は、開
口部の傾き角αが10〜80゜、底辺の長さｄが0.1〜
2.0mm、高さａが0.5〜8.0mm、隣り合う開口部の間
隔としては、その配列方向の距離ｂが0.2〜3.0
mm、冷却基板の移動方向の距離ｃが0.2〜4.0mmの
範囲にあることが好ましい。

開口部の傾き角αを10〜80゜と規定したのは、
冷却基板移動方向に直角な方向で不連続な開口部
からなるノズルを用いても、冷却基板移動方向で
の開口部の長さの合計が、冷却基板移動方向に直
角な方向で開口部が存在する範囲にわたつて、ほ
ぼ同じ長さとなるようにするためで、このように
すれば、ノズルから噴出される溶融金属の量を冷
却基板移動方向に直角な方向で均一にすることが
出来、幅方向で均一な板厚の薄帯を得ることが可
能になる。例えば、第１図に示すような形状のノ
ズルの場合、１つの開口部の上辺の長さd₁と隣接
する開口部の底辺の長さd₂が充分に重なるように
10〜80゜の範囲で上記の形状パラメータに合わせ
て適切に設定するようにする。ここで開口部の傾
き角αを10〜80゜と限定したのは以下の理由によ
る。開口部の傾き角αを10゜未満とすると、d₁，
d₂を充分重ねるようにするには開口部の高さａを
かなり大きくしなければならなくなる。ところ
が、ａの値をあまり大きくすると良好な箔は得ら
れなくなる。一方、開口部の傾き角αを80゜超と
すると開口部を加工することが困難となるためで
ある。

さらに開口部の傾き角α以外の形状パラメータ
の中で重要なのは冷却基板の移動方向の距離ｃお
よび開口部の上辺d₁と隣接する開口部の底辺d₂の
位置関係である。距離ｃが4.0mmを超えると、形
状のよい薄帯が形成されないことがわかつた。さ
らに、開口部の上辺d₁と隣接する開口部の底辺d₂
が冷却基板の移動方向で充分重なるようにする。
このように充分重ねることにより、冷却基板の移
動方向での開口部の長さの合計が、冷却基板の移
動方向に直角な方向で開口部が存在する範囲にわ
たつて、ほぼ同じ長さにすることが可能となる。
もし、開口部の上辺d₁と隣接する開口部の底辺d₂
が部分的にしか重ならなかつたりすると、ノズル
から噴出される溶融金属の量が冷却基板移動方向
に直角な方向で不均一になり、得られる薄帯の板
厚が幅方向で不均一なもの、すなわち形状のよい
薄帯が形成されないことがわかつた。距離ｃは特
に非晶質合金の薄帯を製造しようとする場合には
重要で、4.0mmを超えると製造された薄帯はしば
しば結晶化した。その他の形状パラメータは実施
態様の好ましい範囲を示したものであり、例えば
高さａは板厚に関係するパラメータであり0.5〜
8.0mmが好ましい範囲であるが、このうち下限は
ノズル製作における困難さを除くために定めた値
である。

本発明方法は、薄帯幅方向に複数の開口部を持
つノズルから噴出して形成された薄帯の板厚が実
質的に均一になる点は公知の特開昭53−53525号
公報の、第２欄から第３欄にかけて述べられてい
るこれまでの常識を超えるものである。

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既に説明したノ
ズル１を介して冷却基板３の上に噴出し、熱的接
触によつて急冷凝固させる、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ルレスタイプ
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。

次に本発明方法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0.05〜３mmの範囲であり、ノズルの構造に応
じて、上記の範囲で最適な値を選ぶ。溶融金属の
噴出圧力は0.01〜２Kg／cm²、冷却基板の移動速度
は５〜50ｍ／秒である。これらの条件もノズルの
構造に応じて最適な値を選択する。

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。
例え第２図に示すように開口部を台形状にしても
よい。この場合、開口部の基板移動方向に対する
傾きの角度αが10〜80゜、上、下辺の長さd₁，d₂
がそれぞれ0.1〜6.0mm、隣り合う開口部の間隔と
してはその配列方向の距離b₁，b₂が0.2〜6.0mm、
冷却基板の移動方向の距離ｃが0.2〜7.0mm、高さ
ａが0.5〜8.0mmの範囲にあることが好ましい。こ
こで開口部の基板移動方向に対する傾きの角度α
とは第２図に示すように台形状開口部の上辺、下
辺それぞれの中間点を結ぶ線と基板移動方向に対
する傾きの角度である。また、第２図において開
口部２，２……の台形の上、下辺のd₁，d₂につい
てd₁の方がd₂より小さく示されているが、前記範
囲内でd₁の方がd₂より大きくなつてもさしつかえ
ない。

また、ノズル開口部の形状を第８図に示すよう
な楕円形状にしてもよい。この場合開口部の基板
移動方向に対する傾きの角度αが10〜80゜、短径
の長さは0.1〜3.0mm、長径の長さは0.5〜10.0mm、
隣り合う開口部との間隔は最狭部分で0.2mm程度
であることが好ましい。ここで開口部の基板移動
方向に対する傾きの角度αとは第８図に示すよう
に長径の長さ方向の基板移動方向に対する傾きの
角度である。なお、開口部の形状を六角形等の多
角形としてもよい。

さらに薄帯のエツジ部分で板厚が薄くならない
ように第１図Ａおよび第２図Ａに示す高さの小さ
な三角形、平行四辺形、台形状の小開口部を端部
に増設することも有効である。この小開口部の形
状、寸法は隣接するノズル開口部の形状、配置に
対応して選択し、寸法として高さの範囲は0.5mm
〜7.0mmである。底辺は隣接するノズル開口部の
底辺と同程度の長さとする。但しαの値がおよそ
60゜を超える場合は底辺の長さを隣接するノズル
開口部の底辺より長くするか、複数の小開口部を
増設することが有効である。

なお上記の各条件は独立ではなく互いに関連し
ている。従つて最適な組合せは実験的に定められ
る。好ましいパラメータの組合せは、後に実施例
として示す。

本発明の方法において最も危惧されるところは
形成された薄帯の長手方向に筋状の窪みや透けた
部分、あるいは凸部が表われるのではないかとい
う点であつた。このような薄帯は磁心材などでは
占積率の低下を招くなど商品価値の低い製品とみ
なされる。

ところが予想に反して本発明の方法に提示され
たパラメータの範囲で適正な組合せを選ぶなら
ば、上に述べた筋状の窪みや凸部が実質的に認め
られない（したがつて占積率の低下がほとんどな
い）薄帯を得ることが可能であることを実験的に
確かめた。

さらに本発明の方法を採用すれば従来法に付随
する欠点がないので板幅を制御なく広くすること
ができることを見い出したのである。

本発明方法を適用しうる金属は非晶質になり易
い合金や圧延などの加工が困難な金属の場合特に
利点が大きいがこれらに限定されるものではな
い。

（実施例）次に本発明の実施例を説明する。

実施例１第１図に示すノズルを使用し、各パラメータが
ａ＝２mm、ｄ＝0.9mm、ｂ＝0.7mm、α＝45゜の開口
部14本を並列し、さらに両端に第１図の小開口部
Ａを設けた多孔ノズル１を用いて組成Fe_80.5Si_6.5
B₁₂C₁（at％）の合金750ｇを1300℃に溶解し、上
記ノズルを通して直径600mmのCu合金製ロールで
急冷し薄帯を作製した。鋳造条件は噴出圧0.2
Kg／cm²、ロール周速24ｍ／secで行なつた。

作製された薄帯は幅が約25mm、板厚36μｍ（マ
イクロメータ測定）であり、フリー面、ロール面
とも180゜密着曲げで破壊しなかつた。Ｘ線回析、
DSC試験の結果は非晶質状態を示していた。磁
気特性は380℃×60分、40Oeの磁界の下でN₂中
で焼鈍後、W_13/50＝0.102Watt／Kg、B₁＝
1.52Teslaの値を示し、従来法（例えば特開昭53
−53525号記載の方法）で作製されたものと同等
であつた。ただし測定は単板試験器によつた。

また表面（自由面）の性状は第４図に示した。
マイクロメータで測定した板厚に対して重量と比
重（7.26）から求めた板厚の比は94.6％であつ
た。この数値は従来法で作製した薄帯の表面性状
（第７図）およびマイクロ厚と重量厚の比97.4％
と比較して実用上差のない程度である。

実施例２第１図の各パラメータの大きさがａ＝４mm、ｄ
＝0.5mm、ｂ＝0.7mm、α＝45゜の開口部16本をもつ
多孔ノズル１′および同様の開口部16本とさらに
両端に第１図の小開口部Ａを設けた多孔ノズル１
の２種類のノズルを用いて実施例１と同一成分の
合金を同一条件で鋳造した。ただし噴出圧は２段
として0.1Kg／cm²で開始し、0.5秒後に0.2Kg／cm²の
本鋳造に入つた。ノズル１′を用いて作製された
薄帯は幅が約24.5mm、板厚62μｍ、ノズル１での
薄帯は幅が約25mm、板厚64μｍであつた。両者の
薄帯を幅方向エツジ部分での板厚を比較すると、
ノズル１′を用いて作製された薄帯の場合、エツ
ジ部分で薄くなつており、鋭利であつた。一方、
ノズル１を用いて作製された薄帯の場合、幅方向
でエツジ部分までほぼ均一な板厚となつていた。
どちらの薄帯もフリー面を外にした密着曲げで破
壊しなかつた、しかし、ロール面を外に曲げたと
き、2rが約２mmで破断した。ｒは曲げ半径であ
る。Ｘ線回析、DSC試験の結果は非晶質の特徴
を示した。

ノズル１を用いて作製された薄帯を実施例１と
同様の条件で焼鈍後磁気特性はW_13/50＝
0.110Watt／Kg、B₁＝1.538Teslaであつた。自由
面の幅方向の形状は第５図に示す通り大きな凹凸
はなかつた。また、実施例１の方法で測定した板
厚の比（占積率）は96.5％と高い値を示した。い
ずれも特性値は従来材と同等であつた。

実施例３第２図に示すノズルを使用し、各パラメータが
ａ＝２mm、d₁＝１mm、d₂＝1.5mm、b₁＝１mm、b₂
＝0.5mm、α＝48゜の開口部12本を並列し、さらに
両端に第２図の小開口部Ａを設けたノズル１を用
いて実施例１と同一成分の合金を同一条件で鋳造
した。

作製された薄帯は幅が約25mm、板厚45μｍであ
り、フリー面、ロール面とも180゜密着曲げで破壊
しなかつた。Ｘ線回析、DSC試験の結果は非晶
質状態を示していた。実施例１と同様の条件で焼
鈍後磁気特性はW_13/50＝0.096Watt／Kg、B₁＝
1.538Teslaの値を示した。

また表面（自由面）の性状は第６図に示した。
従来法での薄帯の表面性状（第７図）と同等であ
つた。また、実施例１の方法で測定した板厚の比
（占積率）は95.9％であつた。

（発明の効果）以上説明したように本発明の方法を採用するこ
とにより任意に広い幅の金属薄帯の製造が可能に
なつた。しかも占積率は実質的に低下しなかつ
た。

本発明の方法で作製された、例えばFe系の非
晶質合金は幅広が得られるので大型の巻きトラン
スあるいは積みトランスへの適用が可能になる。
またCuメツキなど導電性の高い金属をメツキす
ることにより電磁波シールド材、とくに電磁暗室
用のブラインド材に好適である。現在入手できる
非晶質合金の最大幅は10cmなので広幅のためハン
ダ付け等の工程が必要であつたが、これを省略す
ることができる。またスリツトして細線化するこ
とにより、複合強化材、Cuメツキしてスパイラ
ル化することにより同軸ケーブルの電磁波シール
ド材として使用することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図，第２図は本発明の方法に用いるノズル
の開口部の形状および配列を示す説明図、第３図
はスリツトノズルの熱膨張による変形の様子を示
す説明図、第４図は本発明の実施例１の方法で作
製された薄帯の自由面の幅方向のプロフアイルを
示す図、第５図は本発明の実施例２の方法で作製
された薄帯の自由面の幅方向のプロフアイルを示
す図、第６図は本発明の実施例３の方法で作製さ
れた薄帯の自由面の幅方向のプロフアイルを示す
図、第７図は従来法（単一スリツト法）で作製さ
れた薄帯の自由面の幅方向のプロフアイルを示す
図、第８図は本発明の方法で用いられるノズル開
口部の形状および配列を示す説明図である。１；多孔ノズル、２；開口部、Ａ；小開口部、
３；冷却基板。

Claims

【特許請求の範囲】１移動する冷却基板上に、溶融金属をノズルを
介して噴出させて金属薄帯を得る方法において、
冷却基板の移動方向に対しほぼ直角に配置され、
かつ前記移動方向での開口部の長さの合計が、前
記移動方向に直角な方向に開口部が存在する範囲
にわたつて、ほぼ同じ長さとなるように配置し
た、前記移動方向に対して10〜80゜の角度をもつ
複数の開口部から溶融金属を噴出させ、急冷凝固
させることを特徴とする金属薄帯の製造方法。２製造される薄帯が非晶質金属・合金であるこ
とを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の金属
薄帯の製造方法。３製造される薄帯が結晶質金属・合金であるこ
とを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の金属
薄帯の製造方法。４複数の細長い平行四辺形、台形または楕円形
状の開口部からなり、かつ冷却基板の移動方向で
の開口部の長さの合計が、前記移動方向に直角な
方向で開口部が存在する範囲にわたつて、ほぼ同
じ長さとなるように各々の開口部の長手方向が前
記移動方向に対して10〜80゜の角度をなし、さら
に各開口部が前記移動方向にほぼ直角に配置され
ていることを特徴とする金属薄帯製造用ノズル。５複数の細長い平行四辺形、台形または楕円形
状の開口部からなり、かつ冷却基板の移動方向で
の開口部の長さの合計が、前記移動方向に直角な
方向で開口部が存在する範囲にわたつて、ほぼ同
じ長さとなるように各々の開口部の長手方向が前
記移動方向に対して10〜18゜の角度をなし、さら
に前記開口部の端部に三角形、平行四辺形、台形
状の小開口部を設け、各開口部が前記移動方向に
ほぼ直角に配置されていることを特徴とする金属
薄帯製造用ノズル。