JPH0523864B2 - - Google Patents

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JPH0523864B2
JPH0523864B2 JP61265563A JP26556386A JPH0523864B2 JP H0523864 B2 JPH0523864 B2 JP H0523864B2 JP 61265563 A JP61265563 A JP 61265563A JP 26556386 A JP26556386 A JP 26556386A JP H0523864 B2 JPH0523864 B2 JP H0523864B2
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JP
Japan
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slit
molten metal
ribbon
cooling roll
nozzle
Prior art date
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Application number
JP61265563A
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English (en)
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JPS63119957A (ja
Inventor
Nobuyuki Morito
Tooru Sato
Shinji Kobayashi
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
JFE Steel Corp
Original Assignee
Kawasaki Steel Corp
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Publication date
Application filed by Kawasaki Steel Corp filed Critical Kawasaki Steel Corp
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Publication of JPS63119957A publication Critical patent/JPS63119957A/ja
Publication of JPH0523864B2 publication Critical patent/JPH0523864B2/ja
Granted legal-status Critical Current

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Classifications

    • 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
    • B22D11/0637Accessories therefor
    • B22D11/064Accessories therefor for supplying molten metal

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Continuous Casting (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) この発明は溶融金属を急冷凝固させることによ
り、溶湯から直接、結晶質または非晶質の金属薄
帯を製造するのに有利な急冷金属薄帯の製造方法
およびその実施に用いて好適な製造装置に関する
ものである。
(従来の技術) 結晶質や非晶質の金属薄帯を連続して製造する
方法として、近年、溶融金属(溶融合金を含む。
以下同じ)を冷却体表面で急速凝固させ、直接連
続薄帯を製造するいわゆる急冷薄帯法が数多く提
案されている。特に非晶質合金薄帯を作る場合に
は、必要とされる104〜106℃/S程度の冷却速度
が容易に得られ、また操作、取扱いも簡便なこと
から単ロール法が多用され、0.02〜0.05mm程度の
板厚を有する連続金属薄帯がこの方法で製造され
ている。
単ロール法による代表的な非晶質金属薄帯の製
造方法としては、たとえば特開昭53−53525号公
報に開示されている方法がある。この製造法では
注湯ノズルのスリツト状オリフイスは、冷却表面
の移動方向に対して、ほぼ直角の配置とされ、ま
たノズル底面と冷却体表面との間隔は0.03ないし
1mmに設定されている。
ところで一般に単ロール法では、加圧されてス
リツトから射出される溶融金属は冷却ロールの回
転方向に引き出されるばかりでなく、ロールの回
転の向きとは逆方向にも飛散し、パドルブレーク
が発生し易いという欠点があつた。飛散した溶融
金属は、作業性を著しく損なうだけでなく、急冷
金属薄帯の形成には関与しないから、歩留りの著
しい低下を招くことは云うまでもない。
この点上掲の特開昭53−53525号公報において
は、溶融金属流をロールの回転方向により容易に
引き出すために、ロールの回転方向から見て、上
流側の注湯ノズルのスリツトの縁を第1リツプ、
下流側のスリツト縁を第2リツプと定義したと
き、第2リツプと冷却体表面との間隔を、第1リ
ツプと冷却体表面との間隔よりも大きく設定し
て、パドルブレークの発生防止を図つている。
しかしながらこの製造法では、とくにFe系非
晶質合金の場合、得られる薄帯の厚みが最大でも
50μm程度にすぎないというところに欠点があつ
た。
一方特開昭55−18582号公報には、板厚の大き
な非晶質合金薄帯を得るために、複数個のスリツ
ト状ノズル口を有するノズル容器を使用した非晶
質金属の製造方法が提案されている。この方法
は、冷却体の移動方向に複数個の開口部が並設さ
れたノズルを使用することで、100μmないし
150μmの非晶質合金薄帯を得ようとするものであ
る。
さらに特開昭60−108144号、同60−199553号各
公報には、注湯ノズルの先端に複数のスリツト開
口部を設けて、溶融金属を高速回転する冷却ロー
ル表面上に射出し、上流のスリツトから形成され
た薄帯が未凝固状態のうちに、その自由面側に下
流のスリツトから溶融金属を射出して、その圧力
により未凝固の薄帯を冷却ロールに押しつけるこ
とによつて熱伝達を向上させ厚肉の金属薄帯を得
る製造方法が提案されていて、かかる方法により
70μm近い板厚を有する非晶質合金薄帯を製造で
きると報告されている。
(発明が解決しようとする問題点) 上掲した従来法により、板厚のより大きな薄帯
を作製できるようにはなつたけれども、依然とし
て以下に述べるような問題を残していた。
すなわち、複数の開口部からの注湯流はパドル
で合流することになり、しかもより狭いスリツト
から注湯されるので、射出圧力も単スリツト方式
よりも高く設定する必要があるが、このように射
出圧力を高めた場合には、最上流側に位置するス
リツトから射出された注湯流がノズル後方に飛散
し、パドルブレークの多発傾向がより一層助長さ
れていたのである。
したがつて、複数スリツト方式においては、パ
ドルの安定化を確実にするとともに、このパドル
ブレークを抑制することが極めて重要な課題とし
て残つていた。
この発明は、上記の問題を有利に解決するもの
で、パドルブレークを発生することなしに、効果
的に厚肉の金属薄帯を得ることができる急冷金属
薄帯の製造方法を、その実施に直接用いて好適な
製造装置と共に提案することを目的とする。
(問題点を解決するための手段) すなわちこの発明は、横軸のまわりに高速回転
する冷却ロールの外周表面上に、複数のスリツト
状開口部を有する注湯ノズルから溶融金属を流出
させ、急冷凝固によつて溶融金属から直接、金属
薄帯を製造するに当り、 上記複数のスリツト状開口部のうち少なくとも
最上流側のスリツト状開口部につき、高速回転す
る冷却ロールの回転軸を含む鉛直面に対し後傾す
るノズル流路を通して溶融金属を射出すると共
に、かかる射出溶融金属によりノズル・ロール間
に形成された湯だまりが未凝固のうちに、下流側
に位置するスリツト状開口部からの注湯流を順次
に合流させることから成る急冷金属薄帯の製造方
法である。
またこの発明は、溶融金属の落下流を受け、そ
の急冷凝固を強いて薄帯化を導く冷却ロールと、
この冷却ロールの外周表面上に溶融金属を供給す
る複数のスリツト状オリフイスをそなえる注湯ノ
ズルとからなり、 該注湯ノズルを冷却ロールのロール中心のほぼ
直上に配置すると共に、該注湯ノズルの複数のス
リツト状オリフイスのうち少なくとも最上流側の
スリツト状オリフイスについては、冷却ロールの
回転軸を含む鉛直面に対し5〜70°の範囲の角度
で後傾させたことから成る急冷金属薄帯の製造装
置である。
以下この発明を具体的に説明する。
まず、この発明を由来するに到つた実験結果に
ついて説明する。
2個のスリツト状開口部を有する注湯ノズルの
位置を、高速回転する冷却ロール中心のほぼ直上
に設置した配置において、ノズル後方への溶融金
属の飛散、すなわちパドルブレークを抑制すべく
種々検討したところ、第1図に示したように上流
側に位置するスリツト状のオリフイスから流出す
るべき溶融金属の流路をロールの回転軸を含む鉛
直面に対して後傾させることにより所期した目的
が極めて有利に達成されたのである。
第1図において、番号1は注湯ノズル、2は冷
却ロール、3は下流側スリツト状オリフイスであ
つて、冷却ロール2の回転軸を含む鉛直面に平行
な流路を形成し、他方4は上流側スリツト状オリ
フイスであつて上記鉛直面に対しθの角度で後傾
する流路を形成している。5がパドル、そして6
が得られた急冷金属薄帯である。ここに、上流側
スリツト状オリフイス4の後傾角度θが5°よりも
小さいとパドルブレークの発生防止効果に乏し
く、一方70°を超えて傾けると、パドルブレーク
は発生しないものの、パドル後面での空気巻込み
が多くなつて得られた薄帯のロール面側の表面粗
さが大きくなり、薄帯表面を製品として許容され
る平均粗さRaで1.0μm以下にすることができな
くなるので、上流側スリツト状オリフイス4の後
傾角度θは5〜70°の範囲に制限することが肝要
である。
なお下流側スリツト状オリフイス3の無い、単
一後傾スリツト方式の場合には、パドル後面から
の空気巻込みを完全に防止することは難しく、と
くに後傾角度60〜70°では、薄帯のロール面側の
表面粗さをRaで1.0μ以下にすることはできなか
つた。これに対し、かかるロール面側の表面粗さ
を軽減し、平滑な薄帯を作製できるのが、この発
明の大きな利点である。
第2図に、Fe78B10Si12組成(at%)の合金溶
湯を溶融石英製の2スリツト方式ノズルから周速
35m/sで高速回転する銅合金製の冷却ロール表
面上に、上流側流路の後傾角度θを種々に変化さ
せて供給し、急冷凝固させて非晶質金属薄帯を製
造した場合の製造状況について調べた結果を、上
流側スリツト状オリフイスの後傾角度θとの関係
で示す。
なおその他の実験条件は次のとおりであり、 Γ リツプ先端と冷却ロール表面との距離:0.25
mm、 Γ スリツト状開口部形状0.4mm×10mm、 Γ ノズル先端での両スリツト状オリフイス間の
距離:2mm、 得られた金属薄帯の板厚は65〜70μmであつた。
第2図から明らかなように、上流側スリツト状
オリフイスの後傾角度θを5°より小さくして鉛直
に近づけると、パドルブレークの発生頻度が急激
に上昇した。なお後傾角度を大きくするに従い、
パドル後面での空気巻込みによる薄帯ロール面側
の凹凸が幾分かは生じたけれども、第1図のよう
な2スリツト方式の場合、この影響は単スリツト
方式の場合に比べてさほど大きくはなかつた。
(作用) この発明に従い、上流側のスリツト状オリフイ
スを後傾させることによつて厚肉でしかも表面性
状が良好な急冷薄帯が安定して得られる理由は、
次のとおりと考えられる。
すなわち上記の如き方式で注湯した場合には、
パドル全体が下流側注湯流によつて冷却ロール面
に強く押しつけられることになるので、冷却ロー
ルと溶融金属間の熱伝達係数が顕著に増大し、そ
れに伴つて冷却速度が大きくなるため、得られる
非晶質合金薄帯の板厚も通常の単スリツト方式に
比較して大きくなる。
例えば通常の単スリツト方式でFe基非晶質合
金薄帯を連続的に製造する場合、板厚はほとんど
20〜40μmにすぎないが、この発明によれば、パ
ドルブレーク等の発生もなく、50ないし90μmの
非晶質合金薄帯を製造することができた。
またこの発明では、下流側注湯流によるパドル
押圧作用が働くので、パドル後面での空気巻き込
みも効果的に抑制される。
ところでこの発明では、スリツト状オリフイス
は注湯ノズル先端に2個以上設けることができる
が、この場合、上流側で形成されたパドルが未凝
固のうちに下流側注湯流を順次に合流させること
が肝要である。さもなければ、冷却ロールに押し
つけて冷却速度を高めようとしても、薄帯表面形
状が既に固まつているので、熱伝達係数の増大が
不充分であり50μm以上の板厚を有する非晶質合
金薄帯を作製することはできない。
そのためには各スリツト状オリフイスの間隔
は、1〜5mm程度とするのが好ましい。
Fe78B10Si12組成の合金溶湯を、前掲第1図に
示したような複スリツトノズルから連続供給し、
冷却ロール表面上で急冷凝固させて、非晶質金属
薄帯を製造する際、上流側オリフイスを20°後傾
させ、一方下流側オリフイスは鉛直にすると共
に、両オリフイス間の距離を15mmにしたところ、
得られた金属薄帯の板厚は約66μmであつたが、
脆く、結晶化していた。
また、スリツト状オリフイスの後傾角度は、下
流側にいくほど次第に小さくする必要がある。と
いうのは下流側のスリツト状オリフイスの後傾角
度が、上流側のスリツト状オリフイスよりも大き
くした場合には、薄帯のロール側面の表面粗度の
改善効果が劣化するからであり、とくに最下流側
のスリツト状オリフイスは鉛直面に平行とする
か、または後傾させるとしてもその後傾角度は
10°以下程度とするのが好ましい。
さらに薄帯の自由面側表面粗度は下流側流路の
前リツプ先端の表面粗度に影響される割合が大き
いので、リツプ先端は平滑に具体的には平均表面
粗さRaで1.0μm以下程度とするのが好ましい。
なおノズル・ロール間ギヤツプが大きすぎると
薄帯に穴の発生しがちな不利があり、一方狭すぎ
てもノズル先端が摩耗する問題が生じるので、上
記ギヤツプは0.1〜0.5mm程度とするのが好まし
い。
(実施例) 実施例 1 Fe79B12Si8C1組成(at%)の合金溶湯から、以
下の要領で非晶質合金薄帯を製造した。
ノズルとしては窒化けい素製のものを、また冷
却ロールとしては内部強制冷却式のCu−Be合金
製のものを用い、下記の条件下に前掲第1図に示
したような配置とした。
Γ 上流側オリフイスの後傾角度θ:30° Γ 下流側オリフイスの後傾角度θ:0° Γ ノズル先端と冷却ロール表面との距離:0.3
mm Γ 上流側スリツト状開口部の寸法:0.5mm×50
mm Γ 下流側スリツト状開口部の寸法:0.3mm×50
mm Γ 両オリフイスの間の距離:1mm Γ 冷却ロールの周速:27m/s 上記の条件下に急冷金属薄帯の製造を開始したと
ころ、製造期間中パドルブレークは全く発生せ
ず、板厚:62μmで表面性状も良好(Ra:0.7μm)
な厚肉広幅の非晶質合金薄帯が連続的に得られ
た。
なおX線回折により得られた薄帯は非晶質であ
ることが確認された。
比較例 1 Γ 上流側オリフイスの後傾角度θ:0° とする以外は実施例1と同一条件で注湯したとこ
ろ、ノズル後方へのパドルブレークが発生した。
実施例 2 Si:6.5wt%を含有する鉄合金溶湯を、0.5mm×
10mm幅のスリツト状オリフイスを有する注湯ノズ
ルを介して、下記の条件下に前掲第1図に示した
ような配置において、周速40m/sで回転する銅
合金製の冷却ロール表面に注湯し、急冷凝固させ
て、結晶質の高けい素鋼薄帯を製造した。
Γ 上流側オリフイス後傾角度θ:50° Γ 下流側オリフイス後傾角度θ:0° Γ ノズル先端と冷却ロール表面との距離:0.2
mm Γ 両オリフイスの間の距離:3mm 上記の条件下に溶湯温度:1550℃で注湯したと
ころ、パドルブレークが発生することなしに、板
厚:約78μm、板幅10mmの表面酸化のない美麗な
けい素鋼薄帯を製造することができた。
(発明の効果) 以上述べたようにこの発明によれば、パドルブ
レーク発生よる歩留り低下やパドルの不安定化を
招く不利なしに、表面性状に優れたしかも板厚の
大きな急冷金属薄帯を容易に得ることができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は、この発明に従う製造装置の好適例の
断面図、第2図は、上流側スリツト状オリフイス
の後傾角度とパドルブレークの発生頻度との関係
を示したグラフである。 1……注湯ノズル、2……冷却ロール、3……
下流側スリツト状オリフイス、4……上流側スリ
ツト状オリフイス、5……パドル、6……急冷金
属薄帯。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 横軸のまわりに高速回転する冷却ロールの外
    周表面上に、複数のスリツト状開口部を有する注
    湯ノズルから溶融金属を流出させ、急冷凝固によ
    つて溶融金属から直接、金属薄帯を製造するに当
    り、 上記複数のスリツト状開口部のうち少なくとも
    最上流側のスリツト状開口部につき、高速回転す
    る冷却ロールの回転軸を含む鉛直面に対し後傾す
    るノズル流路を通して溶融金属を射出すると共
    に、かかる射出溶融金属によりノズル・ロール間
    に形成された湯だまりが未凝固のうちに、下流側
    に位置するスリツト状開口部からの注湯流を順次
    に合流させることを特徴とする、急冷金属薄帯の
    製造方法。 2 溶融金属の落下流を受け、その急冷凝固を強
    いて薄帯化を導く冷却ロールと、この冷却ロール
    の外周表面上に溶融金属を供給する複数のスリツ
    ト状オリフイスをそなえる注湯ノズルとからな
    り、 該注湯ノズルを冷却ロールのロール中心のほぼ
    直上に配置すると共に、該注湯ノズルの複数のス
    リツト状オリフイスのうち少なくとも最上流側の
    スリツト状オリフイスについては、冷却ロールの
    回転軸を含む鉛直面に対し5〜70°の範囲の角度
    で後傾させたことを特徴とする急冷金属薄帯の製
    造装置。
JP26556386A 1986-11-10 1986-11-10 急冷金属薄帯の製造方法およびその装置 Granted JPS63119957A (ja)

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JPS60108144A (ja) * 1983-11-18 1985-06-13 Nippon Steel Corp 金属薄帯の製造方法
JPS60177936A (ja) * 1984-02-25 1985-09-11 Nippon Steel Corp 板厚の大きなFe基非晶質合金薄帯
JPS61159246A (ja) * 1984-12-28 1986-07-18 Hitachi Metals Ltd アモルフアス金属リボンの製造方法

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