JPS60228648A - 微結晶性金属材料の製造方法およびその装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 製品、特に微結晶性ないし規定された結晶性の材料構造
を有する帯状の冶金的製品の製造方法およびその装置に
関する。

溶融物から直接に帯状物を連続的に製造するためには、
例えば回転しているロール上での急速凝固（溶融スピン
ユング法）による無定形軟磁性材料「（ティー・エガミ
（Ｔ．　Ｅｇａｍｉ）　＋　工ーアイビー。コンフエレ
ンス・プロシーデインダス（ＡＩＰ　Ｃｏｎｆ．　Ｐｒ
ｏｃ％　２４　１９７５，　ｐ．　６９７参照」のそれ
のような方法および装置が知られている。

上記の方法に従って無定形の構造を有する帯状物を製造
するために特徴的なことは、連続的な工程において、申
し分のない幾何学的形状とそれぞれの用途にとって必要
な物理的−技術的性質を技術的諸条件のうちで、それぞ
れの合金にとって特徴的である限られた範囲においての
み達成されることである。ロールの材質に関しては、ロ
ール表面の十分良好な湿潤性と共に高い伝熱性への要請
が主体となる。このことは、実質的に銅および銅合金の
使用へと導いた。

微結晶構造を有するＦｅ−材料からなる帯状物は、これ
らのロール上では、十分すぐれた帯状形状、すなわち寸
法安定性、表面の粗さおよび縁部形成を有しそして酸化
（大赦および錆色）を伴なわずに製造され得ない。すな
わち、Ｔ．ナオハラらによるＦｅ−Ｃｒ−Ａｌ−抵抗合
金については、［（メクラジカル・トランズアクション
ス（Ｍｅ−ｔａｌｌ．　Ｔｒａｎｓ．）　１３Ａ，　１
９Ｂ２，第３６７頁参照）」、帯状物を製造するだめに
は、鋼製ロー）ｖ（鋼の品質の記載なし）が使用される
。製造された帯状物は、不十分な形状安定性しか示さな
いので、例えば機械的試験に適した試料をそれから作る
ことができなかった。ディビス（Ｒ　Ａ　Ｄａｖｉｅｓ
）らによれば「（プロシーデインダス・オブ・ザ・セカ
ンド・コンフエレンス・オン・ラピッド・ソリデイフイ
ケーション・プロセッシング、１９８０年、米国レスト
ン市（　Ｐｒｏｃ．　ｏｆ．　ｔｈｅＳｅｃｏｎｄ　Ｃ
ｏｎｆ．　ｏｎ　Ｒａｐｉｄ　Ｓｏｌｉｄｉｆｉｃａｔ
ｉｏｎＰｒｏｃｅｓｓｉｎｇ，　１　９　８　０　、Ｒ
ｅｓｔｏｎ　ＵＳＡ）参照）」、Ｎ１合金から薄い帯状
物を製造する場合に、ロール用に銅の代りに合金化され
ていない鋼を使用することによって、帯状物の表面の酸
化は減少するけれども、解消されない。酸化層の出現は
、保護ガス下でまたは真空中で操作することによ−　４
　−（＋） つて避は得られることが一般に知られている。

米国特許第４，３１８，７８８号および第４，３６２，
５５３号には、溶融スピンユング法による工具鋼の製造
方法が記載されている。通常の工具鋼の製造は、この方
法によってはできない。何故ならばこの鋼はロール表面
（Ｃｕ−またはＣｕＢｅ−ロール）を湿らさ々いからで
ある。それによって、安定な溶融物の溜りが形成されず
、従って帯状物形成にとって不利々条件が存在する。

上記の特許において報告された試験は、溶融鋼が回転す
る冷却ロールから現われる際に変形し、滴状に崩れそし
てなお溶融液状でロール表面を離れることを示した。従
って、急速な冷却が実現されない。上記の特許による帯
状物の製造は、０．５ないし１．５％のホウ素を添加す
ることによってのみ可能である。このことは、ホウ素が
高価な合金成分である故に不経済である。

本発明の目的は、金属材料から急速凝固法、特に溶融ス
ピンユング法によって製造される微結晶性帯状物の品質
、特にそれらの形状および−　５　＝ 表面の状態を改善しそしてその製造方法を実施するだめ
の費用を低減せしめることにある。本発明の解決すべき
課題は、正確な形状およびすぐれた表面の状態を有する
金属材料から微結晶性帯状物が製造されうるように、適
当な材料からなる冷却ロールを設け、そしてその方法パ
ラメーターをロールの材料および注型すべき材料に依存
して定め、その際保護ガス下または真空中で操作する必
要がないという方法々らびに装置を提供することにある
。

本発明によれば、上記の課題は、溶融スピンユング法に
よる急速凝固工程の際に湿潤されるロールまだは急速凝
固工程の際に溶融物と接触するロール表面をそれぞれの
種類に固有の材料で製造することによって解決される。

それぞれの種類に固有の材料としては、好ましくは、溶
融物の化学組成に化学分析の誤差範囲内で一致する材料
が使用される。それぞれの種類に固有な材料として、本
発明によるロール材料は、その化学組成が、溶融物中に
存在するそれぞれの元素の濃度から合金の基礎金属に関
して±５％以下、２５重量％の公称含量を有する合金元
素に関して±１０％以下、そして〉１．０重量％の公称
含量を有する合金元素に関して±２０％以下の範囲内で
変動するようなものであれば適している。

溶融スピンユング法に従って金属材料から微結晶性帯状
物を製造する場合、溶融物は、ノズルから回転している
冷却ロールの表面上に押圧される。規定されたパラメー
ターにおいて、冷却ロールの表面上に溶融物の溜りが形
成され、そこからロールを介する熱の除去によって帯状
物が生ずる。そのためには、ロール表面の材料を注加す
べき金属に一致させることが決定的なことである。必要
とされる性質を有する帯状物を形成する工程は、ロール
表面の温度を適当に調整することおよび空気排除器およ
び帯状物スクレーパーを配置することによって支持され
る。

ロール表面の温度は、２０℃ないし３００℃、好ましく
は８０℃ないし１８０℃に調整される。空気排除器は、
溶融物溜りの３ないしｌＱｍｍ前方に配置される。帯状
物スクレーパーは、帯状物の必要な表面の品質次第で調
整され、その際溶融物溜りと帯状物スクレーパーとの間
の間隔を大きくすることは、後冷却時間の延長そして従
って帯状物表面上の酸化物層の厚さの減少を意味する。

更に、特定のパラメーターを規定すること、例えば周速
度を５ないし２０ｍ／ｓに、絞り出し圧力を５ないし５
ｏｋｌ’！ａに、そしてノズルとロールとの間の距離を
０．１ないし０．４皿に規定することが必要である。本
発明の本質は、他の材料ではなくてそれぞれの種類に固
有のロール材料を選択することによって、金属溶融物と
ロール表面との間の極めて改善された湿潤性が得られる
という新たな知見に基づいている。本発明を用いること
によって、急速凝固のだめの従来公知の方法に比較して
決定的に改善された品質を有する金属材料よりなる微結
晶性帯状物が製造されうる。

本発明を用いることによって達成される品質の改善は、
下記のとおりである： ８− （１）帯状物の上面および下面の粗さの減少＝（２）帯
状物の形状の改善（均質な断面、稜部の鋭さ）； （３）微細なヒビ割れの解消ないしその数の減少：（４
）帯状物の酸化度の減少または調整；（５）一定の合金
についての帯状物の延性の向上。

本発明を以下の３つの特定の実施例で説明する。

実施例１ 溶融スピンユング法による微結晶構造を有する高速度鋼
の製造。

冷却ロールは、下記のような主要成分の化学組成を有す
る： タングステン６．６重量％、モリブデン５．２重量％、
クロム４．０重量％、バナジウム２．１重量％、炭素０
１８３重量％、残部は鉄。ロールの直径は２００皿、幅
は４０皿である。ロールの表面は、±０．１５μｍの平
均粗さを有する。ロールの回転の際に随伴する空気層を
排除するために、溶融流の流出点の前方３ｍｍを隔てて
空気排除器を位置　９− せしめる。

注出せしめるべき合金は、次の化学的組成を有する： タングステン６．３５重量％、モリブデン５．１５重量
％、クロム３．８７重量％、バナジウム１．９８重量％
、炭素０．８’２重量％、残部は鉄。

上記の方法によって帯状物を製造するためには、次のパ
ラメーターを調整し々ければならない：　′ 一ロールの周速度：　１Ｂｍ／ｓ、 −ノズルとロールとの間の距離：　０，１５ｍｍの後方
４５０ｍｎ　。

−ロール温度；１２０℃。

これらの特定の種類の固有の材料から々るロール、それ
に規定の位置に設けられた空気排除器ならびに上記の特
定のパラメーターによって、空気で急速凝固せしめられ
た、微結晶構造を有する高速度鋼の帯状物を製造するこ
とが可能になつだ。それは、長さおよび幅に関して極め
てすぐれた寸法安定性を有する。この帯状物の平均的な
粗さは、２μｍ以下である。製造された帯状物は、更に
完全な金属光沢を有する。このことは注目すべきことで
ある。例数々らば、この鋼は、その高い炭素含有量のゆ
えに空気で酸化される傾向が強いからである。この結果
は、実質的に冷却ロールのすぐれた湿潤能力に帰せられ
、それは、極めてすぐれた伝熱性を反゛映し、そしてそ
の結果、ロールを出る帯状物の出口温度を酸化の臨界的
々温度範囲以下である５４０℃にする。

実施例２ 約７９重量％の鉄含量において、実質的にクロム１４．
７３重量％およびアルミニウム５．４４重量％からなる
合金から帯状物を製造した。

冷却ロールは、その本体が銅合金からなり、そしてその
表面層が主要成分として次の化学組成： Ｆｅ約７９重量％、クロム１４：８０重量％およびアル
ミニウム５．１６重量％、 を有する材料からなっている複合ロールである。

このロールは、４００ｍｍの直径および７０ｍｍの幅を
有する。ロールの表面の平均的な粗さは、±０．２５μ
ｍである。

下記のパラメーターが調整されたニ ー空気排除器の位置；溶融流の流出点の５ｍｍ前方、 一ロールの周速度：　１５ｍ／ｓ。

−ノズルとロールの間の距離二０．２　ｍｍ　。

−アルゴン絞り出し圧力ニ　ａｏｋｐａ。

−注出時における溶融物の温度：　１，６５０℃、−帯
状物スクレーパーの位置：溶融物流の流出点の後方３０
０皿、 一ロール温度＝１００℃。

これらのパラメーターを用いること・により１、ロール
のそれぞれの種類に固有の材料からなる表面層上で金属
光沢を有する厚さ１００μｍの帯状物が製造された。こ
れらの帯状物は、延性に富みそして帯状物の長さに亘っ
てすぐれた寸法安１２一 定性および縁部品質を有する。

実施例３　′ 合金、ロール材料およびパラメーターは、実施例２と同
様であった。帯状物スクレーパーの位置を溶融物流の流
出点の後方３００ないし１００ｒｒｕ’ｎとすることに
よって、ロールの帯状物出口温度を６００々いし９００
℃に調整した。それによって、帯状物の目的とした酸化
は、酸素に富んだ雰囲気中において達成される。この前
酸化は、実施例２において記載された伝熱合、金からな
る帯状物の使用価値を高めるものである。

代理人　江　崎　光　好 代理人　江　崎　光　史 １３− 第１頁の続き ｏ発　明　者　ハインツΦミュールバ　トイ゛ンノ＼　
ル・ ○発明者　ゲルハルト・リヒテル　ドイス− ｏ発　明　者　ギュンテル・シュテフ　ドイアニー ツ民主共和国、ドレスデン、ロットウェルンドルフェス
トラーセ、６ ツ民主共和国、ドレスデン、アルフレートーアルトゥス
トラーセ、１４ ツ民主共和国、ドレスデン、ヘプケストラーセ　１９手
続補正書（方式） ％式％ １、事件の表示 昭和乙θ年特許願第１／／３９　号 ２、　発明の名称 ３、　補正をする者 事件との関係　出願人 ４、゛代理人 ７、　補正の内容

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、溶融スピンユング法を用いる急速凝固にょシ帯状の
   微結晶性金属材料を製造する方法において、溶融物の化
   学組成の許容される分析誤差範囲内にある化学組成を有
   する拐料からなる冷却ロールを使用しそして２０℃ない
   し３００℃の冷却ロールの表面温度を使用することを特
   徴とする、上記帯状の微結晶性金属材料の製造方法。 ２、８０℃ないし１８０　Ｃの冷却ロール表面温度を使
   用する特許請求の範囲第１項記載の方法。 ３、　溶融物溜りの前方３ないし１０ｍｍを隔てた空気
   排除器を使用する特許請求の範囲第１項記載の方法。 ４、帯状物の出口温度をスクレーパーを用いて調整する
   特許請求の範囲第１項記載の方法。 ５、溶融スピンユング法を用いる急速凝固により帯状の
   微結晶性金属材料を製造する装置において、使用される
   冷却ロールが、溶融物の化学組成の許容される分析誤差
   範囲内にある化学組成を有する材料からなることを特徴
   とする、上記帯状の微結晶性金属材料の製造装置。 ６、使用される冷却ロールが、溶融物の化学組成の下記
   の含量範囲： 量を有する合金元素：±１０％、 一二１重量％々いし、く−５重量％の含量を有する合金
   元素：±２０％、 に一致する化学組成を有する材料からなる特許請求の範
   囲第５項記載の装置。 ７、　冷却ロールが少くとも２種の異なった材料からな
   り、その際それらの表面層の化学組成が特許請求の範囲
   第５項まだは第６項に記載された化学組成に一致するも
   のである特許請求の範囲第５項または第６項に記載の装
   置。　□明細書の浄書（内容に変更なし）　）　ヘ４　
   （７゜