JPH08150446A

JPH08150446A - 急冷金属薄帯の製造方法

Info

Publication number: JPH08150446A
Application number: JP28966094A
Authority: JP
Inventors: Takayuki Yanagimoto; 隆之柳本; Haruhiko Ishizuka; 晴彦石塚; Masao Yukimoto; 正雄行本
Original assignee: Kawasaki Steel Corp
Current assignee: JFE Steel Corp
Priority date: 1994-11-24
Filing date: 1994-11-24
Publication date: 1996-06-11

Abstract

(57)【要約】【目的】全長にわたって均一かつ平滑な表面状態を有
する薄帯、とりわけ長尺の薄帯を安定して製造可能な方
法について提案する。【構成】高速回転する冷却単ロールの表面に、該ロー
ルの軸方向に延びるスリット状の開口を有する供給ノズ
ルから溶融金属を射出し、該溶融金属を急冷凝固させて
金属薄帯を製造するにあたり、上記供給ノズルと冷却単
ロールとの間に形成される溶融金属のパドル部を形造
る、冷却単ロールの回転方向において、パドル部後端面
と、冷却単ロール表面とがなす、溶融金属を含む側の角
度である、パドル部の接触角を、溶融金属の射出圧力の
調整にて制御する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、内部を冷却された単ロ
ールを使用して溶融金属から直接急冷金属薄帯（以下、
単に薄帯と示す）を製造する方法に関して、特に表面が
平滑で均一な薄帯を連続して製造しようとするものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】薄帯の製造に関しては、種々の手法が提
案されているが、それらの中でも、高速回転する、冷却
単ロールの表面に、スリット状の開口を有する供給ノズ
ルから溶融金属を射出し、このロール表面で急冷凝固を
強いて薄帯とする、いわゆる単ロール法が、主に量産を
目的とした製造に採用されている。この手法は、広幅の
薄帯の製造が容易で、また冷却単ロールの損傷が少な
い、などの工業的に有利な特徴を有している。しかし、
この手法では、冷却単ロールが高速回転するため、冷却
単ロール近傍の気体が溶融金属と冷却単ロールとの間に
巻き込まれ、溶融金属が冷却固化する際に、薄帯の冷却
単ロール側表面に凹凸を生じ、さらに連続製造時には、
種々の誤差あるいは変動によって、運転条件が初期の最
適条件からずれて所定の表面状態を得ることができなく
なり、薄帯の長手方向の品質が変動し、実用に適さない
薄帯になる場合があった。

【０００３】例えば、変圧器用磁心材料として用いる場
合、薄帯は多層にしなければならないから、表面性状が
不均一で凹凸があると、占積率が小さくなり、また鉄損
などの磁気的損失も増大し、実用に供することができな
い。

【０００４】このような、単ロール法によって得られた
薄帯の表面欠陥を解消するため、従来、種々の提案がな
されてきた。すなわち、薄帯の冷却単ロール側のくぼみ
（エアーポケット）を減らす方法として、気流を遮断し
て空気の巻き込みを防ぐことが、特開昭54−76432 号公
報に記載されている。また、特開昭58−32550 号公報に
は、真空中あるいはHeガス雰囲気中で鋳造する方法が開
示されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、気流遮
断はエアーポケットを減らすための実質的効果に乏し
く、一方、真空中あるいはHeガス雰囲気中での鋳造はエ
アーポケットの減少に有効であるが、経済性が損なわれ
るため工業的規模での実施は難しい。さらに、両手法と
も、薄帯全長にわたって安定した表面状態を得ることが
難しいところも問題である。そこで、本発明は、全長に
わたって均一かつ平滑な表面状態を有する薄帯、とりわ
け長尺の薄帯を製造可能な方法について提案することを
目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は、パドル部の形
状パラメーターのひとつである冷却単ロール表面に対す
る接触角と、薄帯の表面性状との間に、良好な相関関係
があることを見出し、本発明を完成するに至った。

【０００７】すなわち、本発明は、高速回転する冷却単
ロールの表面に、該ロールの軸方向に延びるスリット状
の開口を有する供給ノズルから溶融金属を射出し、該溶
融金属を急冷凝固させて金属薄帯を製造するにあたり、
上記供給ノズルと冷却単ロールとの間に形成される溶融
金属のパドル部を形造る、冷却単ロールの回転方向にお
いて、パドル部後端面と、冷却単ロール表面とがなす、
溶融金属を含む側の角度である、パドル部の接触角を、
溶融金属の射出圧力の調整にて制御することを特徴とす
る急冷金属薄帯の製造方法である。

【０００８】また、実施に当たり、接触角を90〜 120°
の範囲に制御すること、また冷却単ロールの軸方向から
撮像したパドル部の画像から接触角を求めること、が有
利に適合する。

【０００９】

【作用】さて、図１に、薄帯の製造装置を示す。この装
置は、冷却単ロール１の周面に対して、所定の微小間隙
を介して、供給ノズル２を対向配置したものであり、原
料となる金属を誘導加熱器３によってノズル２内で加熱
溶解して適温の溶融金属４とし、この溶融金属４を、ノ
ズル２内に導入した不活性ガス５の圧力を利用して、高
速回転する冷却単ロール１の周面に向けて射出し、冷却
単ロール１と供給ノズル２との間にパドル部６を形成
し、このパドル部６の冷却単ロール１側で溶融金属４の
急冷凝固を強いて直接薄帯７を製造する。

【００１０】本発明は、上記薄帯の製造において、溶融
金属４の射出開始から終了に到る全工程で均一かつ平滑
な薄帯を得るために、溶融金属４のパドル部６の形状を
溶融金属の射出圧力の調整にて制御するところに特徴が
ある。パドル部６の形状制御は、図２に示すように、ロ
ール軸と直交する面内において、形成されるパドル部６
のパドル部後端面6a（冷却単ロール１の回転方向に対し
て後端側の面）が冷却単ロール１の表面となす角度、つ
まりパドル部後端面6aと冷却単ロール１の表面との接点
Ｏをそれぞれ通る、パドル部局面の接線Ｌ₁（パドル部
の曲率中心と接点Ｏを結ぶ直線に垂直な線）と冷却単ロ
ールの接線Ｌ₂（冷却単ロールの曲率中心と接点Ｏを結
ぶ直線に垂直な線）とがなす、溶融金属を含む側の角度
である、接触角θを、調整することによって実現する。

【００１１】すなわち、まずパドル部６の形状を撮像装
置８にて撮像し、得られた画像を画像処理兼演算装置９
において、図２に示したパドル部６の接触角θを、例え
ば原画像を２値化処理した画像からパドル部６の輪郭を
抽出することによって求め、この接触角θが所定の範囲
となるように、ノズルからの溶融金属の射出圧力を調整
する。

【００１２】具体的には、上記の処理画像から求めた接
触角θが所定範囲から外れている場合は、そのずれに対
応する溶融金属４の射出圧力を実現するための不活性ガ
ス５のノズル内導入圧力を算出して、これを圧力コント
ローラー10に出力し、圧力コントローラー10にて不活性
ガス５のノズル内導入圧力を調節し、溶融金属４の射出
圧力を調整する。

【００１３】実操業では、冷却単ロールと溶融金属との
濡れ性、ノズルの吐出口周辺と溶融金属との濡れ性は、
溶融金属の射出時間とともに変化し、また冷却単ロール
の表面温度も変化するため、操業パラメーターを一定に
するだけでは溶融金属の射出開始から終了までの全工程
にわたって、パドル形状を一定に保つことは難しい。

【００１４】そこで、上述したように、薄帯の表面性状
を一定にかつ表面粗さを小さくするために、パドル形状
を撮影し、その接触角を所定範囲に保持するように、溶
融金属の射出圧力を制御することによって、全長にわた
って均一かつ平滑な性状の薄帯が得られる。

【００１５】供給ノズルと冷却単ロールとの間に形成さ
れるパドル部の形状、特にその接触角θは、溶融金属の
射出圧力や溶融金属の表面張力、あるいは冷却単ロール
の温度および表面性状などに影響され、このパドル部の
接触角θが変化すると、冷却単ロールとパドル部との境
界への空気の巻き込み量が変化して、薄帯の冷却単ロー
ル側の表面性状が変化する。また、パドル部が振動した
場合でも、薄帯の冷却単ロール側の表面に周期的な模様
が発生する。これらの空気の巻き込みによる不利を回避
するには、パドル部の接触角θを適正な範囲に維持する
ことが有効である。

【００１６】パドル部の接触角θは上記したように、種
々の要因で変化するが、中でも溶融金属の射出圧力の影
響が大きい。すなわち、溶融金属の射出圧力を高くする
と、図３(a) に示すように、パドル部の内圧は高くなっ
て接触角θが小さくなり、一方溶融金属の射出圧力を低
くすると、図３(b) に示すように、パドル部の内圧は低
くなって接触角θが大きくなる。

【００１７】そこで、冷却単ロールの温度および表面性
状などの要因が変動して接触角が所定の範囲を逸脱した
ときには、溶融金属の射出圧力を調整することによっ
て、接触角を所定範囲に制御し、薄帯の表面性状を長手
方向および幅方向に均一かつ平滑にする。

【００１８】ここで、Cu製の冷却単ロールを用いて、該
ロールと供給ノズルとの間隙：0.15mmおよび冷却単ロー
ルの周速：27ｍ／ｓに設定し、溶融金属の射出圧力を0.
1 〜0.5 kgf/cm²の範囲で変化して、溶融金属から幅：
10〜20mmの薄帯を製造したときの、接触角と薄帯の冷却
単ロール側の表面性状との関係、そして溶融金属の射出
圧力とパドル部の接触角との関係について、それぞれ調
査した。

【００１９】まず、図４において、薄帯の冷却単ロール
側の表面粗さと接触角との関係を示すように、接触角が
小さくなるほど薄帯の表面粗さも小さくなって表面が平
滑化し、粗さのばらつきも小さくなることがわかる。特
に、接触角を90〜 120°の範囲にすると、薄帯の表面粗
さＲ_aを0.5 μｍ以下の平滑面とすることができる。

【００２０】また、図５において、溶融金属の射出圧力
と接触角との関係を示すように、射出圧力を高くすると
接触角は小さくなり、逆に射出圧力を低くすると接触角
は大きくなることがわかる。ちなみに、この実験の条件
においては、接触角θを90〜120°の範囲にするには、
射出圧力を0.4 kgf/cm²以上に調整すればよい。

【００２１】

【実施例】Cu製の冷却単ロールを用いてFe₇₈Ｂ₁₃Si₉(at
%)の溶融金属から、幅：10mmの薄帯を製造するに当た
り、該ロールと供給ノズルとの間隙：0.15mmおよび冷却
単ロールの周速：27ｍ／ｓに設定し、図１に示したとこ
ろに従って、薄帯製造中のパドル部の形状をＣＣＤカメ
ラで撮影し、撮像からパドル部の接触角θを求めて、こ
の接触角θが90〜 120°の範囲から外れている場合は、
溶融金属の射出圧力を調整して、接触角θを90〜 120°
の範囲に制御した。

【００２２】また、比較のために、パドル部の形状制御
を行わずに、溶融金属の射出圧力を、0.1 〜0.5 kgf/cm
²の範囲で連続的に変化させる製造も行った。かくして
得られた長さ 500ｍの薄帯の先端部と後端部における、
冷却単ロール側の表面粗さについて調査した結果を表１
に示す。表１に示すように、本発明に従ってパドル部の
形状制御を行った場合は、算術平均粗さが0.5 μｍ以下
の平滑で均一な薄帯が得られた。これに対して、パドル
部の形状制御を行わない場合は、薄帯の先端側で表面粗
さが大きくなり、また長手方向での表面粗さのばらつき
が大きくなった。

【００２３】

【表１】

【００２４】

【発明の効果】本発明によれば、パドル形状が安定する
ため、薄帯の全長にわたって均一かつ平滑な表面性状が
得られ、高品質の薄帯を製造することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】薄帯の製造装置を示す模式図である。

【図２】パドル部を示す断面図である。

【図３】パドル部を示す模式図である。

【図４】接触角と表面粗さとの関係を示す図である。

【図５】射出圧力と接触角との関係を示す図である。

【符号の説明】

１冷却単ロール２供給ノズル３誘導加熱器４溶融金属５不活性ガス６パドル部 6a パドル部後端面７薄帯

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】高速回転する冷却単ロールの表面に、該
ロールの軸方向に延びるスリット状の開口を有する供給
ノズルから溶融金属を射出し、該溶融金属を急冷凝固さ
せて金属薄帯を製造するにあたり、上記供給ノズルと冷
却単ロールとの間に形成される溶融金属のパドル部を形
造る、冷却単ロールの回転方向において、パドル部後端
面と、冷却単ロール表面とがなす、溶融金属を含む側の
角度である、パドル部の接触角を、溶融金属の射出圧力
の調整にて制御することを特徴とする急冷金属薄帯の製
造方法。
【請求項２】接触角を90〜 120°の範囲に制御する、
請求項１に記載の製造方法。
【請求項３】冷却単ロールの軸方向から撮像したパド
ル部の画像から接触角を求める、請求項１または２に記
載の製造方法。