JPH0620615B2 - 急冷金属薄帯の搬送装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は単ロール法によって製造された非晶質金属薄帯
などの急冷金属薄帯を、冷却ロールから巻取り装置まで
搬送するための、搬送装置に関する。

［従来の技術］ 近年、単ロール法や双ロール法などの液体急冷法によっ
て、溶融金属（合金を含む。以下同じ）を直接金属薄帯
に加工する製造技術の開発が進められている。これらの
直接製板技術における重要な要素技術の第一は板厚の均
一性や表面性状などに関する製板技術そのものである
が、工業的な生産を考えた場合には、それと同等に、コ
イル状に巻き取るための巻取り技術を確立することが肝
要である。

板厚１００μｍ以上の結晶質金属薄帯の場合、冷却体へ
の熱移動による凝固の制約から、製板速度は通常５ｍ／
秒以下になる。この場合には、特開昭６１−８８９０４
に提案されているようなクランパーを有するメッシュベ
ルトによる搬送と耐熱性ベルトラッパーによる巻きつけ
で巻き取ることができる。

一方、非晶質合金薄帯の場合には、板厚が５０μｍ以下
と極めて薄く、しかも製板速度は通常２０ｍ／秒以上で
あるから、従来技術をそのまま適用することはできな
い。しかも、製板する非晶質合金薄帯が、製板速度に依
存して材料特性が変化し、しばしば顕著に機械的強度を
失うために、巻取りリールへの巻き付けや巻き替えの場
合にも製板速度を変更できないことは、巻取り技術の開
発を一層困難にしていた。

特開昭５７−９４４５３および特公昭５９−３４４６７
では、冷却ロールに近接させて、巻取りリールを配置
し、搬送の問題を回避した。巻取りリールには磁石を埋
め込んで、非晶質合金薄帯を巻き付けている。この方法
は冷却ロールの近接位置に巻取り機を配置することによ
って、面倒な搬送技術を不要にした巧妙なやり方であ
る。しかしながら、この方法の場合、巻取機があまりに
も冷却ロールに接近しているために、連続生産には必ず
しも適していない。また、板厚や孔などの検査装置を設
置したり、張力制御装置を配置するスペースを確保でき
ないなど、工業生産を考慮すると、決して好ましい方法
ではない。

この点、特開昭５６−１２２５７、５９−４３７２２、
５９−１３８５７２および特開平０１−１３３６５２な
どは冷却ロールから遠隔の位置に巻取機を配置すること
を前提に、搬送技術の解決に正面から取り組んでいる。
これらはいずれも、吸引器、ブラシロールあるいはブラ
シ・ソリッドロールなどを、非晶質合金薄帯の捕捉のた
めのピンチロールとして利用し、搬送することを提案し
たものである。冷却ロールから剥離した非晶質合金薄帯
が破壊されることなく、これらのピンチロールに捕捉さ
れ、同時に搬送に必要な張力を与えられるならば、問題
はない。

〔発明が解決しようとする課題〕

これまで、非晶質合金薄帯の製板技術に比較して、搬送
・巻取り技術に関しては公知になった資料が少なく、従
来技術を議論するのは容易ではない。

本発明者らは遠隔配置方式が基本的に工業的な優位性を
有するとの判断から、巻取機を冷却ロールから遠隔配置
して、冷却ロールから剥離、飛翔してくる非晶質合金薄
帯の搬送技術に取り組んだ。

ピンチロールとしては、ブラシロールとソリッドロール
とを組み合わせたブラシ・ソリッドロールを用いた。こ
のピンチロールに非晶質合金薄帯を挟めば、搬送に必要
な張力を付与できることは確認してある。

冷却ロール上での急冷凝固によって作製された非晶質合
金薄帯は、冷却ロールから剥離した後、デフレクタロー
ルで受け、搬送ガイドを経由して、ピンチロール部分に
至る。エアナイフや搬送ガイドに工夫を加えたところ、
見掛け上、このような状況を実現することはさほど困難
なことではなかったが、ピンチロールを圧下しても薄帯
を引っ張ることはできなかった。このようなシステムで
は搬送装置として使用することはできない。

このように、冷却ロールから剥離した急冷金属薄帯を、
単に搬送ガイドを経由して、ピンチロールまで到達させ
たのでは、薄帯の搬送に必要な張力を付与することはで
きなかった。

この発明は、この原因を解明し、薄帯の搬送に必要な張
力を付与することが可能な搬送装置を実現しようとする
ものである。

〔課題を解決するための手段〕

すなわちこの発明は、単ロール法によって急冷金属薄帯
を製造するに際し、高速回転する冷却ロール面上での急
冷凝固により作製された金属薄帯を、冷却ロールから剥
離し、ついで筒状の搬送ガイド内に導入して、この搬送
ガイドの終端に配置したピンチロールまで誘導し、ピン
チロールにて急冷金属薄帯を捕捉した後、ピンチロール
を巻取機まで移動し急冷金属薄帯の搬送を行う急冷金属
薄帯の搬送装置において、搬送装置は順次更新される薄
帯の先頭端を搬送装置のピンチロール位置まで誘導する
先端絞りのない搬送ガイドを装着し、搬送ガイドは先端
部にデフレクタロールを備えると共に、上記搬送ガイド
の長さを１０ｃｍないし１００ｃｍとすることによっ
て、搬送ガイド内での急冷金属薄帯の破断を防止するこ
とを特徴とするものである。

〔作用〕

第１図に示すように、注湯ノズル９から溶湯が高速回転
する冷却ロール１面上に供給され、急冷凝固により金属
薄帯２となる。この金属薄帯２は、冷却ロール１からエ
アナイフ３で剥離され、搬送ガイド４内に誘導され、搬
送台車６上に積載されたピンチロール５により捕捉され
る。搬送台車６はピンチロール５とともに巻取機（図示
せず）へ移動し、巻取機は薄帯２を巻き取る。ピンチロ
ール５はブラシロール５ａとソリッドロール５ｂとの組
み合わせによって構成されている。なお、搬送ガイド４
内には、ピンチロール後方に設置したブロワ８によって
高速の気流が形成されている。また、搬送ガイド４の入
側にデフレクタロール７が設置してあり、急冷金属薄帯
に張力が付与された場合のパスライン構成時に機能する
ようになっている。

金属薄帯２は冷却ロール１から搬送ガイド４を通って、
ピンチロール５まで到達したが、この薄帯に張力を付与
することができなかった。その原因を理解するために、
搬送ガイド内を飛翔する非晶質合金薄帯をＶＴＲで記録
して観察した。しかし、本発明の目的とする非晶質合金
のような急冷金属薄帯を鋳造する場合、製板速度は通常
２５〜３０ｍ／秒であるから、一般的なＶＴＲの撮影方
式では像流れのない静止像を得ることができずそのため
に、上記ＶＴＲでは連続した薄帯が観察され、薄帯の詳
細な動きを解析できないことがわかった。

そこで、全体を暗所とし、１／５００００秒のストロボ
発光を行ったところ、搬送ガイド内を飛翔する薄帯の像
流れのない静止像をＶＴＲ記録することができた。その
記録を詳細に解析したところ、それまでのＶＴＲ観察で
は全く予想のできなかった、次のような結果を得るに到
った。

（１）搬送ガイド内を飛翔する薄帯は所々破断してい
る。

（２）搬送ガイド内の薄帯にはしばしばクラックが生じ
ている。

（３）クラックの生じた非晶質合金薄帯は張力を付与す
ると容易に破断する。

このように搬送ガイド内で破断してしまうことが、ピン
チロールで非晶質合金薄帯に張力を与えられない原因で
あることが新たに判明した。

よく知られているように、非晶質合金薄帯の機械的強度
は極めて高い。その高強度材料が搬送ガイド内では容易
にクラックが入る原因について検討したところ、搬送ガ
イド周囲面に問題があった。すなわち、２５〜３０ｍ／
秒の高速飛行薄帯が搬送ガイド周囲面に衝突した時に、
クラックが入ったり、破断したりするものであった。こ
れは非晶質合金薄帯が単軸引張には強いけれども、剪断
力には弱いという特性からくるものと考えられる。

すなわち、このような問題を解決するためには、エアナ
イフにより冷却ロールから剥離された急冷金属薄帯が、
搬送ガイド内を飛翔する巻、搬送ガイド上下面および側
面に衝突しないことが必要である。本発明においては、
具体的な方策として搬送ガイドの長さを１０ｃｍないし
１００ｃｍに制限することによって、搬送ガイド周囲面
での急冷金属薄帯の破壊を防止することができる。

この発明において、搬送ガイド長さを限定した理由を具
体的な実験データに基づいて説明する。

Ｆｅ₈₀Ｂ₁₀Ｓｉ_９Ｃ_１組成（原子％）の溶融合金を１３
００℃に保持した後、１００ｍｍ幅のスリット状ノズル
から、高速回転（２５ｍ／秒）する銅合金製冷却ロール
直上に射出し、板厚２５μｍの非晶質合金薄帯を作製し
た。なお、搬送ガイド４は第１図に示すような配置と
し、搬送ガイドの長さを１０ｃｍから２００ｃｍまで変
化させた。またピンチロール５の後方のブロワによって
搬送ガイド４内には約３５ｍ／秒の高速気流が生じてい
る。

エアナイフで剥離された非晶質合金薄帯は搬送ガイド内
に滑らかなに誘導され、次いで開口状態にある、ブラシ
・ソリッドロールで構成されたピンチロール間の通過を
確認してから、ピンチロールを圧下して、非晶質合金薄
帯を捕捉するまでの時間を測定したところ、第２図のよ
うなデータが得られた。すなわち搬送ガイドの長さが１
００ｃｍ以下ならば、１０秒以内に非晶質合金薄帯を捕
捉できることがわかった。この長さを越えると捕捉は顕
著に困難になる。これは搬送ガイドの長さが長くなると
共に、周囲面での非晶質合金薄帯の衝突破壊の確率が高
くなるためと考えられる。

冷却ロールからピンチロールまでの間に、第１図のよう
な搬送ガイド４が存在しなければ、衝突による破断もあ
り得ない。しかしながら、搬送ガイドがないと、ピンチ
ロールまで安定に誘導することができないので、本発明
ではこの搬送ガイドの設置は必須とするとともに、１０
ｃｍよりも短い搬送ガイドではピンチロールでの捕捉に
必要な安定な高速気流を形成することができなかった。
以上の理由から、この発明では搬送ガイドの長さを１０
ｃｍないし１００ｃｍに限定する。

〔実施例〕

次に、実施例に基づいて、本発明を説明する。

Ｆｅ₈₀Ｂ₁₀Ｓｉ_９Ｃ_１組成（原子％）の溶融合金を１３
００℃に保持した後、１００ｍｍ幅のスリット状ノズル
から、高速回転（２５ｍ／秒）する銅合金製冷却ロール
直上に射出し、板厚２５μｍの非晶質合金薄帯を作製し
た。なお、搬送ガイド４は第１図に示すような配置であ
り、その長さは６０ｃｍであった。まずピンチロール５
後方のブロワ８によって、搬送ガイド４内には約３３ｍ
／秒の高速気流が生じている。

エアナイフで剥離された非晶質合金薄帯は搬送ガイド内
に滑らかに誘導され、次いで開口状態にあるブラシロー
ルとソリッドロールで構成されたピンチロール間の通過
を確認してから、ピンチロールを圧下したところ、２秒
以内に非晶質合金薄帯は確実に捕捉された。

この場合、搬送ガイド内を飛翔する非晶質合金薄帯は搬
送ガイド内で破断することなく、さらに冷却ロールより
２ｍ／秒ほど高速回転するピンチロールによって、非晶
質合金薄帯に対して安定な張力を与えられ、次いでピン
チロールとともに、搬送台車を移動することによって、
薄帯を搬送することができた。

〔発明の効果〕

以上述べたように、本発明に従えば、単ロール法によっ
て製造された非晶質合金薄帯などの急冷金属薄帯を、破
断することなく、搬送し、巻き取ることができるので、
生産技術としての意義は極めて大きい。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例の模式側面図である。第２図は
搬送ガイド長さとピンチロール閉から薄帯捕捉までの時
間の関係を示す図である。 １……冷却ロール ２……薄帯 ３……エアナイフ ４……搬送ガイド ５……ピンチロール ６……搬送台車 ７……デフレクタロール ８……ブロワ ９……注湯ノズル

フロントページの続き (72)発明者 奈良 正功 千葉県千葉市川崎町１番地 川崎製鉄株式 会社技術研究本部内 (72)発明者 平松 輝雄 千葉県千葉市川崎町１番地 川崎製鉄株式 会社千葉製鉄所内 (56)参考文献 特開 平１−180759（ＪＰ，Ａ)

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】単ロール法による急冷金属薄帯製造装置に
   おける冷却ロールから剥離した薄帯先端をピンチロール
   で捕捉し巻取機まで搬送する急冷金属薄帯の搬送装置に
   おいて、該搬送装置は順次更新される該薄帯の先頭端を
   該搬送装置のピンチロール位置まで誘導する先端絞りの
   ない搬送ガイドを装着し、該搬送ガイドは先端部にデフ
   レクタロールを備えると共に該搬送ガイドの長さを１０
   ｃｍないし１００ｃｍとしたことを特徴とする急冷金属
   薄帯の搬送装置。