JPH04500837A - 非晶質ストリップの連続インラインアニーリング方法と装置 - Google Patents

Abstract

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Description

【発明の詳細な説明】 技街分野 本発明は一般にノド晶質リボンの連続インラインアニーリング方法ど装置に関し ２、特に詳しくは複合非晶質ストリ：ノブの製造と連続インラインアニーリング に関４″る。

発Ｍの宵月 比較的薄く、細長いリボン形状の非晶質またはガラス質原子横ｉｉ　（ａｔｏＩ ｌｌｉｃ　５ｔｒ３Ｅｃｔｕｒｅ）を有する鋳造製品は電気変圧器またはその他 の用途のために高度に効果的なコアに巻き゛つけるために有効であることが実証 されている。

非晶質またはガラス賞金属リボンの鋳造におけるごとく最近の開発の一部は米国 特許第４，３３２．８４８号に考察されている。

既知のように、非晶質またはガラス質構造を有するリボンの鋳造は１０’へ一１ ０’”Ｃ／秒のオーダーでの特に大きいで、冷速度をリボンに適用することを必 要とする。

さらに、連続ガラス質構造を得る予定である場合には、リボンの全厚さを通して この急冷速度を与えるべきである。従って、非晶質鋳造リボンの厚さはこれらの 橿端な熱転移必要条件によって限定される。適当な熱転移を維持しない場合には 、ある程度の結晶化が生して、非晶質構造を破壊する。

鋳造リボンの厚さとフレキシビリティはリボンの取扱いを困難にする。さらに、 これらの薄いリボンを変圧器コアに堆積する場合には、リボンの厚さが堆積効率 に関して若干の困難性を生じ、堆積効率は改良の余地を残す見かＤＪの密度を生 ずる。

堆積密度または充填密度の増加が厚いリボンによって起りうる。厚いリボンの充 てん密度の増加に伴って、有利には、変圧器（ｔｒａｎｓｆｏｒｍｅｒ）の効率 が特徴的に有意に増加し、コストが一般に低下する。これらの利点はより厚い非 晶質金属リボンまたはストリップを有利に製造する方法をめることを時間をかけ る価値のあるものにするように思われる。

アライドーシグナルコーポレーシジン（Ａｌｌｉｅｄ−５ｉｇｎａｌ　Ｃｏｒｐ ｏｒａｔｉｏｎ）に譲渡された、クッシュニク（Ｋｕｓｈｎｉｋ）等の米国特許 第４，５２９．４５８号は比較的薄い鋳造非晶質リボンを圧縮することによる比 較的厚い複合非晶質ストリップの特に有望な製造方法を開示する。圧縮後に、複 合または強化（ｃｏｎｓｏｌ　ｉｄ＄　ｔｅｄ）ストリップに対してアニーリン グを行って、成形中に発生する応力を除去し、改良された磁性を開示する。第４ ，５２９，４５８号特許に開示されているように、通常の二段階ハツチ式アニー ル（ｂａｔｃｈ　ａｎｎｅａｌ）を用いる。この二段階アプローチでは、ストリ ップを最初に高温でアニールして応力を除去し、次に標準磁界アニール（ｆｉｅ ｌｄ　ａｎｎ−ｅａｌ）を実施する。

このアニーリング方法は複合ストリップの総合磁性の改良に有効であるが、この 方法も欠点が無いわけではない、第一に、この方法によると複合ストリップの生 成磁性はアニールした非強化リボンの磁性に近づくが、等しくはない、第二に、 このアニーリング方法は時間がかかり、比較的費用を要し、非効果的である。

従って、改良された結果を生ずる複合ストリップアニーリングの新しい方法の必 要性が認められている。この新しい方法は迅速であって、かつ高温炉の必要性を 除去することによって比較的費用のかからないものでなければならない。非強化 鋳造（ａｓ−ｃａｓｔ）リボンまたは複合リボンをアニールする場合に、明白な 利点を提供する方法が非常に望ましいと考えられる。

発肌Ｑ！約 従って、本発明の第一目的は非晶質物質の磁性をより効果的かつ経済的に改良す る方法と装置を提供することである。

本発明の他の目的は、アニーリング後に比較的清い非強化リボンと実質的に同じ 大きさの良好な磁性を有する比較的厚い複合ストリップを製造する方法と装置を 提供することである。

本発明の他の目的は、変圧器コアの製造または改良された総合効率の他の装置の 製造に用いるために改良された磁性と一貫して高い充填率（ｐａｃｋｉｎｇ　ｆ ａｃｔｏｒ）とを有する磁性リボンまたは複合非晶質ストリップを加工する方法 および装置を提供することである。

本発明のさらに他の目的は、取扱いが容易であり、すでにアニールした、良好な 磁性を有する状態で顧客に輸送することのできる比較的延性の製品を提供するた めに、脆化を回避した比較的薄い鋳造リボンまたは比較的厚い複合ストリップの いずれかを連続インラインアニーリングする経済的な方法および装置を提供する ことである。

上記その他の目的を達成するために、ここに述べる本発明の目的に従って、非晶 質ストリップを連続的にインラインアニーリングするための改良装置を提供する 。この装置は例えば、制御された移動速度でストリップを実質的に連続的に供給 スルタめノ供給ロール（ｆｅｅｄ　ｒｏｌｌ）のような手段を含む、高温加圧ロ ール（ｈｅ−ａｔｅｄ　ｐｒｅｓｓｕｒｅ　ｒｏｌｌ）も備える。ストリップを 高温加圧ロールによって形成されたニップに通し、実質的に１０”〜１０４°Ｃ ／秒の速度でアニーリング温度にまで迅速に加熱する。

キュリ一温度とストリップ物質に特徴的なガラス転移温度との間の温度にストリ ップをするために充分な温度と圧力に高温加圧ロールを維持する。従って、加圧 ロールはストリップの局部塑性変形をも生ずる高温加圧ロールの僅かに下流に別 の応力アニーリング装置（ｓｔｒｅｓｓ　ａｎｎｅａｌｅｒ）をインラインに用 意する。下記で考察するように、このアニーリング装置は、間にストリップを供 給する一対のホットプレートの形状である。しかし、他の代替アニーリング装置 を用いることもでき、本発明がこの特定の実施態様に決して限定されないことは 当然理解されよう。

このストリップを高温加圧ロールの温度またはこの温度に近いアニーリング装置 に入れる。ストリップは高温加圧ロール温度より高い温度に通常維持されたアニ ーリング装置との平衡温度に迅速に達する。アライド−シグナル　コーボレーシ ジンから入手可能なメトガラス（Ｍｅｔｇｌａｓｓ’　）　２６０５−３２では 、アニーリング装置内のストリップ温度が４２０〜５１０　”Ｃの範囲である。

この範囲よりも有意に低い温度は好ましい応力除去をもたらすことができず、こ の範囲より有意に高い温度は結晶化を促進する。さらに、ストリップを通して一 貫した磁性を保証するために、ストリップの全長をアニーリングする間にアニー リング装置の温度を±５℃の範囲内に調節することが好ましいことを認識すべき である。

アニーリングプロセスを通して、ストリップを張力（ｔｅｎｓｊｏｎ）下に維持 しながら、被動供給ロール（ｄｒｉｖｅｎ　ｆｅｅｄ　ｒｏｌｌｓ）によって連 続的に供給する。高温加圧ロールの圧縮力がこの張力を相殺して、高品質の磁性 および機械的性質を有するストリップを製造する。張力を被動巻取りロールによ ってストリップに維持することが好ましい、この巻取りロールは、ストリップを 巻取り前に冷却するために、アニーリング装置から充分に間隔をおく、アニーリ ング中のストリップ張力は細心に最適化すべきである、低くすぎるまたは高すぎ る張力は磁性の劣化を生ずるからである。

一般規則として、上記インラインアニーリングはストリップの磁性を改良するの で、次に磁界アニーリングを行うことは必要なく、多くの場合に磁界アニーリン グは有害である。なお、次に磁界アニーリングを行うことが望ましい用途もある 。

このような状況下で、応力アニーリング装置の僅かに下流で、巻取りロールから 上流のインラインに磁界アニーリングステーション（＋ｗａｇｎｅｔｉｃ　ｆｉ ｅｌｄ　ａｎｎｅａＩ−ｉｎｇ　５ｔａｔｉｏｎンを設ける６Ｍｉ界アニアニー リングステーショントリップを通す石英管によって形成することができる０石英 管の周囲に銅ワイヤーを巻く。電圧を加えると（ｅｎｅｒｇｒｚｅｄ）、この綱 ワイヤは管内に磁界を発生させる。

ストリップが実質的に１００ｅレベルに調節される磁界中のそのキューリ一温度 を通って冷却するように、管が配置されることが好ましい、インライン磁界アニ ーリングステーシランを用いる場合に、低い圧延速度（ｒｏｌｌｉｎｇ　５ｐｅ ｅｄ）と高いインライン応力アニーリング装置温度とが最も良い結果を生ずる。

本発明のさらに他の態様によると、多重被動供給ロールを非晶質物質の個々のリ ボンまたはストリップを高温加圧ロールのニップ中に供給するために備える。

加圧ロールは多重リボンの間を結合させ、比較的厚い複合ストリップを製造する ために充分な温度および圧力において操作される０例えば、メトガラス°２６０ ５−８２合金リボンに対して少な（とも２５，０００ｐｓｉの圧延圧力を加え、 高温加圧ロールによって約４７５℃の温度にした。これは個々のリボンの必要な 局部塑性変形を生して、複合ストリップへの結合を促進する。あまりに近い圧力 は結合のために充分にリボンを変形しないことは当然認識すべきである。あまり に高い圧力はある場合には加圧ロール自体を変形させ、圧延ミルを停止して修理 する必要性を生ずると考えられる。従って、このパラメータは制御し、モニター しなければならない。

単一鋳造リボンまたは複合ストリップのいずれを加工するとしても、圧延は生成 ストリップの面を平らにするために役立つ。従って、ストリップは改良された充 填率を有し、非常に高い効率を有する変圧器コアの製造を可能にする。

別のアニーリング装置を加圧ロールから直接下流に配置することによって、供給 プロセスからのストリップ中にすでにある熱を有利に利用して、ストリップを迅 速に加熱することができる。

さらに、このアニーリングがインラインで行われる連続プロセスであることを認 識すべきである。例えば、ストリップを上記のような磁界アニーリングステーシ コンに通して加工する場合には、４〜６フィート／分の供給速度が可能である。

しかし、高温加圧ロールの温度または直径を高めることによって、さらに迅速な 供給速度が容易に得られる。

ストリップを加圧供給ロールの間に供給する前に１５０〜３７５℃の温度に予熱 することによって、さらに高い供給速度が与えられる。ストリップを加圧供給ロ ールニップに通す前に２００°Ｃ〜３００℃の温度に加熱することが好ましい、 このようにして、８０〜１００フィート／分までの供給速度が得られ、明白に生 産速度を高め、本発明のインラインアニーリング方法によるリボンまたはストリ ップの加工に結合した単位あたりのコストを減する。加圧ロールがら僅かに上流 に配置された高温供給ロールおよび／またはインラインヒーターを含めたストリ ップ予熱手段を当然用いることができる。このヒーターはインラインアニーリン グ装置またはアルゴンプレヒーターに関して上述したようにストリップを通す、 ２枚のプレートの形状である。

複合ストリップのアニーリング中に、比較的薄い鋳造リボンを加工する場合と丁 度同じ様に、ストリップを張力下に維持する。例えば、１インチ幅Ｘ５１ｉｉス トリツプ（再び、メトガラス°２６０５−Ｓ２合金）では、巻取り装置によって 生ずるトルクは約２４０インチボンドであるべきである。２インチ幅×３層スト リップでは、約６インチボンドのトルクが最適結果を得るために必要である。こ の６００インチボンドレベルにおける４インチ幅×５層ストリップでも妥当な結 果が得られている。

インラインアニーリングプロセスを通して、ストリップ供給速度、別のインライ ンアニーリング装置の温度、およびストリップ上の張力（ならびに用いた場合の 磁界アニーリングステージタンの磁界の強さ）のパラメーターは効果的で有効な 結合とアニーリングのために絶対的に重要である。最適な結果を得るようにこれ らの各パラメーターを作業中に適当な関係に維持するために、コンピユータ化制 御手段を備える。この制御手段は結合されるストリップ物質の特性に関する情報 によってプログラム化したマイクロプロセッサ−の形状であることが好ましい。

本発明のさらに他の態様によると、非晶質ストリップの連続インラインアニーリ ング方法を提供する。この方法はストリップを０．１〜１００フィート／分の制 御移動速度で供給する工程を含む０次はストリップを迅速にアニーリング温度に して、ストリップを塑性変形して、ストリップの表面性質を改良する工程である 。

この後に、ストリップに対してアニーリング温度における０、０１〜ｉｏ、ｏ分 間の比較的短期間のアニーリングを実施する。アニーリングプロセス中に、連続 供給中のストリップに張力をかけるように用意する。

上述したように、ストリップをアニーリング温度にする前にストリップを予熱す ることによって、このインラインアニーリングプロセスの速度をさらに高めるこ とができる。最も良い結果を得るには、ストリップを実質的に２００”Ｃ〜３０ ０　”Ｃに予熱することが好ましい。この予熱プロセスの通用によって、ストリ ップを実質的に８０〜１００フィート／分の供給速度でインラインアニールする ことができる。

複合ストリップの比較的厚い最終製品を製造することが望ましい場合には、多重 リボンを同時に整列させて共同作用高温加圧ロールムこ供給することができる。

上述したように、これらのロールはリボンを一緒に結合させ、生成複合ストリッ プを迅速にアニールする場合に効果的な温度および圧力に維持する。さらに詳し くは、高温加圧ロールはストリップが少なくとも２５，０ＯＯｐｓｉの圧力を受 けるときに、ストリップ物質の結晶化温度の実質的に９５％の温度にストリップ を加熱するのに役立つ。

この方法の付加的な工程はストリップのインラインアニーリング中に好ましくは ±５℃の範囲内にホットブレートアニーリング装置の温度を調節することに関す る。このようにして、このプロセスはストリップの全長を通して一貫した磁性を 生ずる。他の考察としては、例えばストリップの磁性の方向性を除去するために 磁界アニーリングが望ましい場合には、この方法はストリップをそのキューリ一 温度を通して冷却するストリップの連続インライン磁界アニーリングの付加的な 工程を含む。

本発明のさらに他の目的は、本発明の実施に最も適した形式の一つを単に説明す ることによって、本発明の好ましい実施態様を示し、説明する下記の説明から当 業者に容易に明らかになると思われる。これが実現すると、本発明は他の異なる 実施態様をも可能にし、その幾つかの細部は、全て本発明の範囲から逸脱しない 、種々な明白なり様での変更を可能にする。従って、図面と説明は本質的に実例 と見なぎ版限定とは見なされない。

図血Ｑ旦車な説明 明細書に含まれ、明細書の一部を形成する添付図面は本発明の幾つかの態様を例 示し、説明と共に本発明の詳細な説明に役立つ０図面において：第１図は鋳造と 複合の両方の非晶質ストリップのインラインアニーリングのための本発明の装置 と方法を示し、完全に説明する概略図である。

次に、本発明の好ましい実施態様を詳細に説明するが、この−例は添付図面に説 明する。

発吸□□□詳栂μ説朋 複合ストリップＳのインライン結合とアニーリングのための装置１ｏを概略的に 示す図面を次に説明する。装置１０は例えば改良された効率の変圧器コアに巻く 場合に、改良された磁性、高い充填率および容易な取扱いのための大きい延性を 有するストリップＳを製造する。

図示するように、装置１０は共同作用（ｃｏｏｐｅｒａｔｉｎｇ）高温加圧ロー ル１６のニップに、矢印Ａの方向に個々のリボンＲを供給するための複数の供給 ロール１２．１３および１４を含む、供給ロール１２〜１４は駆動手段１８によ って同じ速度で駆動され、リボンＲを高温加圧ロール１６による結合のために重 複関係に位置決めするように整列される。

リボンＲを室温において加圧ロールに供給する場合に、リボン供給速度は実質的 に４〜６フィート／分である。または、リボンＲを高温加圧ロール１６に供給す る前に１５０″Ｃ〜３７５℃の範囲内の温度に予熱する場合には非常に高い供給 速度が可能である。リボンＲを２００〜３００”Ｃの温度に予熱することによっ て、最も良い結果が得られるように思われる。これを実施する場合に、複合スト リップＳをなおも良好に結合させながら、約８０〜１００フイート／分のリボン 移動速度または供給速度が可能である。この予熱は技術上公知の手段によって達 成される０例えば、供給ロール自体を加熱するかまたはリボンを供給ロール１２ 〜１４と加圧ロール１６との間のいずれかで加熱することができる。この後者の アプローチはリボンをポンドプレートまたはアルゴンプレヒーターによって加熱 することによって達成される。

整列リボンＲを二ツブに供給し、高温加圧ロール１６の間に通すことによって、 リボンを一緒に結合して、単一複合ストリップＳを形成する。適当な結合のため に必要なリボンＲの迅速加熱を達成するために、ロール１６によって与えられる 温度と圧力は、リボンＲをリボン物質に特徴的なキューリ一温度とガラス転移温 度との間の温度にするために充分でなければならない。さらに詳しくは、適当な 結合のための局部塑性変形を保証するためにリボンＲを少なくとも２５，０００ ｐｓｉの高圧にさらしながら、ロール１６を比較的高温（４００〜５００°Ｃ） にしなければならない。これらの高圧は結合を保証するばかりでなく、複合スト リップＳから表面不規則性を除去することによって、平滑な表面を与え、充填率 を増加させる。

これらの極端な作用条件下で、高温加圧ロール構造が特に重要であることを認識 すべきである０例えば、リボンＲを室温においてロール１６に供給する場合には 、ロールは室温において結合する非晶質合金の硬度に匹敵する硬度を４００〜５ ００°Ｃにおいて有する材料から構成しなければならない。ロール構造に好まし い性質を有する物質の例は接着炭化タングステン合金（ｃｅｍｅｎｔｅｄ　ｔｕ ｎｇｓｔｅｎ　ｃａｒｂｉｄｅ　ａｌ−１ｏｙ）またはＮｉＭｏＢ物質である。

Ｔ１５工具鋼から構成した、安価なロールも受容される摩耗を与え、良好な表面 仕上げを有するストリップを製造する。

高温加圧ロール１６の僅かに下流に、アニーリング装置２０を配置する。図示す るように、アニーリング装置２０は２枚のホットプレート２０を１枚はストリッ プＳ′の上方に１枚はストリップＳの下方に含む。ストリップＳはアニーリング 装置２０に高温加圧ロール１６の温度またはこの温度近くにおいて入る１、ロー ル１６はストリップを結合させるのみでなく、ストリップを１０２〜１０”Ｃ／ 秒の速度においてアニーリング温度近くに迅速に加熱する０次にストリップＳは 、通常は高温加圧ロール温度より高温に維持されるホントプレート２２間を通る につれて、平衡アニーリング温度に迅速に達する。

ストリップの総アニーリング時間は１０分間未満であり、通常は１７２分間未満 である。この時間中に、例えば鉄損（ｃｏｒｅ　１ｏｓｓ）および励振力（ｅｘ ｃｉｔｉｎｇ　ｐｏｉ＋ｅｒ）のような、ストリップの磁性は、先行技術方法に よる完全なアニーリング後の鋳造リボンから得られる大きざと実質的に同し大き さであるように改良される。しかし、本発明の方法によってストリップの相対延 性は有利に維持される。多くの時間を要し、あまり効果的でない先行技術のバッ チ式アニーリング方法において生ずるような脆化を避けることによって、ストリ ップは変圧器コア等の製造に非常に取扱いやすく、使用しやすくなる。ストリッ プは剥離または破断することなく、より緻密な半径（ｒａｄｉｕｓ）に巻くこと もできる。

アニーリング中に、ストリップは約４２０〜５１０°Ｃの平衡温度に０．０１〜 １０分間で達する。あまりに低い温度は好ましい応力除去を与えることができな い、この逆に、あまりに高い温度はストリップを結晶化させる。従って実質的に この範囲外であるアニーリング温度は避けるべきである。

ストリップＳの全長を通して一貫した磁性を与えるためにアニーリング装置２０ の温度を調整することも認識すべきである。単一複合ストリップのアニーリング 中に土５°Ｃより大きいアニーリング装置温度の変化はストリップの矛盾した性 質を生じうることを、研究が示している。従って、−貫した性質が望ましい場合 には、この範囲外のこのような変化を避けるべきである。

次に磁界アニーリングが望ましいような場合には、ストリップＳを応力アニーリ ング装置２０から磁界アニーリングステーション２４を通してインライン供給す る。

図示するように、フィールドアニーリングステーション２４は複合ストリップＳ が通る石英管２６を含む、管２６は銅コイル２８を巻かれ、銅コイル２８は電圧 を与えられると、管内に磁界が生ずる。

磁界アニーリングステーション２４はアニーリング装置２０から充分に距離をお いてインラインに配置されるので、ストリップＳは石英管２６を通過するにつれ てそのキュー・リ一温度から冷却される。銅コイル２８によって生ずる磁界は管 ２６の中央において実質的に１００ｅのレヘルに調節される。最良の結果を得る ためには、磁界アニーリング時に近いリボン供給速度と圧延速度および高いイン ラインアニーリング温度を用いる。

ストリップＳのアニーリング時に、磁性の改良を最適化するために、ストリップ Ｓを連続的に張力下に維持する。図示するように、被動巻取りロール３０を駆動 する。引張りロール（図示せず）の組合せも当然用いることができる。巻取りロ ール３０はストリップＳを巻取り前に室温にまたは室温近くに冷却するために、 アニーリング装置２０から充分に距離をおいて配置する。または、例えば圧縮空 気ジェットのような冷却手段３１を巻取りロール３０から上流に備えてストリッ プを周囲温度（ａ鋼ｂｉｅｎｔ）に冷却する。

巻取り中に、巻取りロール３０を矢印Ｂの作用方向に回転させて、ストリップＢ を回転させるのみでなく、ストリップを張力下においてストリップをアニールし 、次に冷却する。試験はアニーリング後のストリップＳの磁性が最初に張力を増 加させることによって改良され、次に張力をさらに増加すると、意外にも磁性が 劣化することを示している。従って、アニーリング中にストリップＳ′に維持さ れる張力を、最良の結果を得るために、細心に最適化しなければならないことは 明らかである。ストリップＳに与えられる張力量を測定する場合に、ストリップ 材Ｉ−Ｉ（すなわち特定合金）と形状（全幅と層の数）とを考慮しなければなら ない。

上記の考察から、ストリップＳの磁性がインラインアニーリングプロセスの種々 な操作パラメーターを制御することによって初めて最適化されることが認識され るであろう。重要なパラメータ一には、ストリップの供給または移動速度、高温 加圧ロール１６の温度と圧力、アニーリング装置２０の温度、アニーリングおよ び冷却中にストリップに維持される張力および、望ましい場合には、磁界アニー リング時の磁界アニーリングステーションの磁界強さがある。これらのパラメー ターの各々を相互に対しておよび非晶質合金ストリップの特定の特徴に対して、 制御手段３２によって調節する。制御手段３２は種々な操作条件を最適化するよ うに特にプログラム化したマイクロプロセンサーの形式をとることができる。

図示したように、制御手段３２は制御ライン３４によって駆動手段１８に結合す る。

制御手段３２から発生され、このライン３４に沿って通る制御シグナルは駆動手 段１８の速度の調節に役立ち、従ってリボンの供給または移動速度の調節に役立 つ。制御手段３２から発生され、ライン３６に沿って高温加圧ロール制御装置３ ８まで移動する同様な制御シグナルが、複合ストリップの最適結合と形成のため に、ロール１６の温度と圧力を調節する。

アニーリング装置２０の温度は、必要に応じて制御ライン４２による制御手段３ ２のアニーリング装置の加熱手段４０への結合によって調節および制御される。

磁界アニーリングステーション２４において銅コイル２８に電力を与え、磁界を 生じさせる手段４４は制御ライン４６によって制御手段３２に結合する。最後に 、巻取りロール３０の引張り手段４８を他の操作パラメーターによって制御ｔｌ ！節して、このインラインアニーリングプロセスを通して、ストリップの磁性を 最大化するために、ストリップＳに最適張力を与える。ストリップＳに張力を維 持するために必要な調節は制御手段が制御シグナルを制御ライン５０に沿って発 生することによって行われる。

リボンＲは室温において約６インチ直径を有する高温加圧ロール１６中に制御さ れた形式で供給さ相へ移動速度は実質的に４〜６フィート／分である。しかし、 ストリップをより効果的に、経済的に生産するためのさらに高い供給速度もかな り多くの方法によって得られる９例えば、加圧ロール１６の温度を高めて、スト リップＳへの熱供給速度を高めることができる。実際に、温度はリボン自体の結 晶化温度より高温に高めることができる。生成複合ストリップの非晶質構造は、 リボンが高いロール温度に達する時間を与えず（従って結晶化を避ける）、結合 に通した温度をリボンに与えることを保証するために充分に供給速度が高められ るかぎり、維持される。

リボンまたはストリップの移動または供給速度は、高温加圧ロール１６の直径を 増大することによっても増加させることができる。このようにして、高温加圧ロ ールとリボンＲとの間の接触面積は増加し、リボンへの熱転移は迅速になる。

この方法の他の態様はリボンが加圧ロール１６の間のニップに入る前にリボンＲ を予熱する付加的工程を含む。この分野での初期研究は予熱が有害であり、結合 を妨げることを確認したが、当時は高温予熱のみが研究されていたことを認識す べきである。我々は今回、低温予熱（約１５０〜３７５°Ｃ）が予想外に効果的 な方法であり、これを用いて供給速度を増加させ、なおも適当な結合を達成する ことを明らかにした。

−ｉに、最大供給速度は如何なる供給速度においても結合がもはや生じないよう な予熱温度に達するまで、リボン予熱温度に比例して増加する。最も良い結果を 得るために、リボンＲを実質的に２００〜３００°Ｃの温度に予熱することが好 ましい、これは８０フィート／分以上までの供給速度の使用を可能にする。

単一リボンＲを高温加圧ロール１６のニップに供給すると、リボンは実質的に１ ０”〜１０４°Ｃ／秒の速度でアニーリング温度にまで迅速に加熱される。この リボンを充分な圧力にもさらして、リボンの表面性質ならびに総充填率を改良す る。

複数のリボンＲを加圧ロール１６に供給する場合には、リボンを複合ストリップ Ｓの形成のための局部塑性変形を生ずるために充分な熱と圧力とにストリップを さらす。この結果を得るために、リボンＲを結晶化温度の実質的に９５％の温度 に加熱し、２５，０００ｐｓｉのオーダーの圧力にさらす、生成リボンは平滑な 表面と、常に９０％より大きい充填率とを存する。

ストリップＳは加圧ロール１６を通過した後に、張力下に維持されながら、直ち に比較的短時間アニーリングを受ける。さらに詳しくは９．ストリップＳをアニ ーリング装置２０のホットプレート２２の間に連続的に供給される。−貫した磁 性を保証するために、ホットプレート２２の温度を加熱手段４０の操作によって 調節して、ストリップのアニーリング中に±５℃の範囲内に留めるようにする。

さらに詳しくは、ストリップは連続供給中に４２０〜５１０°Ｃの温度において 実質的に０．０１〜１０．０分間の時間アニールされる。これはストリップ内の 応力を除去し、アニールした非強化リボンの性質に実質的に一致する、大きさの 良好な磁性を有する複合ストリップを形成する。さらに詳しくは、６０ヘルスと １，４テスラにおいて鉄損０．２２Ｗ／ｋｇと励振力０．３５νＡ／ｋｇとがル ーチンに得られる。このような性質はバッチ式アニーリング方法によって今まで に得られた性質を凌駕する顕著な改良を表す、さらに、ストリップは比較的短時 間アニーリング温度に維持されるので、ストリップは延性を保持し、このために この後の取扱いに比較的適している。実際に、アニールしたストリップはアニー ルしたリボンよりもむしろ鋳造リボンに匹敵する機械的性質を有し、切断および 穿刺されることもできる。このことは脆化するバッチ式アニールしたストリップ には該当せず、本発明は明白に技術上の進歩を表す。

改良された磁性の最大化を保証するために、アニーリング中のストリップへの張 力を細心に調節する。６００インチポンドまでの張力を用いることができ、張力 は２００〜６００インチボンドの範囲内に入ることが好ましい。

このインラインアニーリング方法は一般に磁界アニーリングの実施の必要性を、 　除去するが、ある種のリボン用途に対してはストリップの性質を調節し、スト リップを特定のニーズに合せて調整するために磁界アニーリングが望ましい、こ のような場合には、ストリップＳをアニーリング装置２ｏがら磁界アニーリング ステーション２４に連続的に供給する。ここでストリップＳは、実質的に１ｏｏ ｅの磁界にさらされながら、そのキュー１月一温度を通して冷却される。

要約すると、本発明の概念の適用から生ずる多くの利点を述べてきた０本発明の 連続インラインアニーリング方法は非晶質物質の磁性をより効果的に、経済的に 改良する方法を形成する。このことは、物質が単一非強化リボンであってもまた は複合ストリップであっても、云えることである。リボンまたはストリップを高 温、高圧の両方において高温加圧ロール１６に通すことによって、生成物に改良 された表面性質が与えられる。９０％を越える充填率が常に得られる。平面性（ ｆｌ−ａ　ｔｎｅｓｓ）の改良によって、応力がより均一に分布されることも、 さらに注目すべきである。この結果、本発明の方法によって製造されるストリッ プは有利に低い応力感受性を有する。さらに、物質は比較的短時間アニーリング 温度にさらされるにすぎないので、脆化が避けられる。これらの要素の各々が、 先行技術のバッチ式アニーリング方法を用いた場合のストリップから今までに得 られたよりも高効率の変圧器コアの製造を助成する。

他の利点として、本発明の方法によって製造されたストリップは熱／磁気アニー ル（ｔｈｅｒｍａｌ／ｍａｇｎｅｔｉｃ　ａｎｎｅａｌ）を必要としない。この ことは堆積コア（ｓｔａｃｋ−ｅｄ　ｃｏｒｅ）用途に適したストリップの製造 に要する費用と時間をさらに減することになる。

本発明の好ましい実施態様の上記説明は例示と説明のために記載したものである 。これは本発明を徹底的に説明し、開示した通りの形式に本発明を限定すること を意図しないものである。上記の開示を考慮するならば、明白な変更または変化 が可能である０本発明の原理と本発明の実際の適用とを最も良く説明する実施態 様を選択して記載したので、当業者は本発明を種々の実施態様において、考えら れる特定の用途に適した種々な変更を加えて利用することができると考えられる 。このような変更と変化は全て、添付請求項が適切に、合法的にかつ公正に権利 を与えられる範囲に従って、これらの請求項を解釈する場合に請求の範囲によっ て決定される本発明の範囲内に含まれるものである。

国際調査報告

Claims (29)

【特許請求の範囲】
1. １．非晶質ストリップの連続インラインアニーリング装置であって、次の要素： 前記ストリップを制御された移動速度で実質的に連続的に供給する手段；前記ス トリップを実質的に１０２〜１０４℃／秒の速度でアニーリング温度まで迅速に 加熱し、局部塑性変形を生じさせる手段；前記ストリップを比較的短時間前記ア ニーリング温度においてアニールする手段；前記ストリップを前記供給手段から 連続的に供給しながら、前記ストリップを前記アニーリング中に張力下に維持す る手段：および前記ストリップを巻取り前に冷却する手段から成る装置。
2. ２．前記手段がさらに被動ロールを含む請求項１記載の装置。
3. ３．前記ロールを実質的に０．１〜１００ｆｔ／分の範囲内の制御された移動速 度で前記ストリップを供給するように駆動する請求項２記載の装置。
4. ４．前記迅速加熱手段がさらに、前記ストリップを受容するニップを形成する共 同作用高温加圧ロールを含む請求項１記載の装置。
5. ５．前記高温加圧ロールを、前記ストリップに特徴的なキューリー温度とガラス 転移温度との間の温度に前記ストリッブを迅速にもたらすために充分な温度と圧 力に維持する請求項４記載の装置。
6. ６．前記圧力が少なくとも２５，０００ｐｓｉである請求項５記載の装置。
7. ７．前記ストリップを前記アニーリング温度において実質的に０．０１〜１０． ０分間の期間、張力下に維持する請求項１記載の装置。
8. ８．前記アニーリング手段がホットプレートを含む請求項１記載の装置。
9. ９．前記アニーリング手段が１対のホットプレートを含み、その間に前記ストリ ップを通す請求項８記載の装置。
10. １０．前記ストリップをアニーリング中に４２０〜５１０℃の範囲内の温度に加 熱する請求項１記載の装置。
11. １１．前記ストリップ張力維持手段がさらに被動巻取りロールを含む請求項１記 載の装置。
12. １２．前記被動巻取りロールがアニーリング中に前記ストリップに実質的に２０ ０〜６００インチポンドの範囲の張力を維持する請求項１１記載の装置。
13. １３．前記冷却手段が、前記ストリップを巻取り前に室温にまで冷却させるため に、前記アニーリング手段から充分に間隔をおいて配置された前記巻取りロール である請求項１１記載の装置。
14. １４．前記ストリップを張力下で磁界アニールするように、前記アニーリング手 段と前記ストリップ張力維持手段との間に配置された磁界アニーリングステーシ ョンをさらに含む請求項１記載の装置。
15. １５．前記磁界アニーリング手段、前記アニーリング手段および前記ストリップ 張力維持手段の前記位置が、前記ストリップをそのキューリー温度を通して冷却 しながら磁界アニーリングに備えたものである請求項１記載の装置。
16. １６．前記供給手段がさらに、複数ストリップ間の結合と比較的厚い複合ストリ ップの製造とを促進するために充分な温度および圧力において作動する前記迅速 加熱手段に、非晶質物質の複数ストリップを供給するための複数の被動供給ロー ルを含む請求項１記載の装置。
17. １７．ストリップ供給速度が、前記迅速加熱手段の温度と圧力、前記アニーリン グ手段の温度、前記磁界アニーリング手段の磁界強さ、および前記ストリップ張 力維持手段の張力を含めた操作パラメーターを制御するための制御手段をさらに 含む請求項１５記載の装置。
18. １８．前記ストリップを加工の前に予熱し、それによって迅速な供給移動速度を 可能にするために前記供給手段を加熱する請求項１記載の装置。
19. １９．前記ストリップを実質的に１５０〜３７５℃に予熱する請求項１８記載の 装置。
20. ２０．非晶質ストリップの連続インラインアニーリング方法であって、次の工程 ：ストリップを制御された移動速度で供給する工程；前記ストリップを局部的に 塑性変形しながら、実質的に１０２〜１０４℃／秒の速度でストリップを迅速に アニーリング温度にする工程；ストリッブを前記アニーリング温度において比較 的短時間アニールする工程；および 前記ストリップを連続的に供給しながら、前記アニーリング中に前記ストリップ に張力を与える工程 から成る方法。
21. ２１．前記ストリップを迅速にアニーリング温度にする前に前記ストリップを予 熱する付加的工程を含む請求項２０記載の方法。
22. ２２．前記ストリップを実質的に１５０〜３７５℃に予熱する請求項２１記載の 方法。
23. ２３．前記ストリップを連続的にインライン供給しながら、前記ストリップに特 徴的なキューリー温度を通して前記ストリップが冷却する間に請記ストリップを 磁界アニールする付加的工程を含む請求項２０記載の方法。
24. ２４．前記供給移動速度が実質的に０．１〜１００ｆｔ／分の範囲内である請求 項２０記載の方法。
25. ２５．複数のリボンを整列させて供給し、前記複数リボンを結合させ、これによ り次に連続インラインアニーリングに回すべき複合ストリップを形成する付加的 工程を含む請求項２０記載の方法。
26. ２６．前記ストリップをアニーリング温度に迅速にもたらす前記工程が、前記ス トリップを結晶化温度の実質的に９５％である温度に加熱、かつ前記ストリップ を少なくとも２５，０００ｐｓｉの圧力に付す各工程を含む請求項２０記載の方 法。
27. ２７．前記アニーリング工程が前記ストリップを４２０〜５１０℃の範囲内の温 度に実質的に０．０１〜１０．０分間の期間維持する工程を含む請求項２０記載 の方法。
28. ２８．前記ストリップに与えられる前記張力が実質的に２００〜６５０インチポ ンドである請求項２０記載の方法。
29. ２９．前記ストリップを通して一貫した磁性を保証するために、前記ストリップ のアニーリング中にホットプレートの温度を実質的に±５℃の範囲内に調節する 付加的工程を含む請求項２０記載の方法。