JPH0544357U - 金属リボン製造装置のスリツト状注湯ノズル - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 注湯ノズルのスロット部前面でのスプラッシ
ュによるスラグ付着やスロット部後面での溶湯の溜まり
ブレークによるスラグ付着を低減して安定した広幅金属
リボンの製造を達成する。 【構成】 高速回転する冷却ロール７上に溶融金属を射
出し、急冷凝固させて金属リボンを製造する注湯ノズル
４の前リップ14の長さＬ_F および後リップ13の長さＬ_B
をスロット部６のスロット間隔Ｌの0.1〜 0.8倍とする
と共にテーパカット角度θ_F およびθ_B を30〜60度とす
る。 【効果】 注湯ノズル４の先端部がテーパカットされて
おり、リップの長さが小さいのでスラグが付着し難くな
る。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は溶融金属を急冷凝固させることにより結晶質あるいは非晶質金属リボ ンを製造するのに有利な金属リボン製造装置のスリット状注湯ノズルに関するも のである。

【０００２】

【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から直接金 属リボンを製造することが行われている。特に、50mm幅以上の広幅の金属リボン を製造する場合には、スリット状の注湯ノズルから溶融金属を高速回転する冷却 ロール上に射出し、急冷凝固させて薄帯状の金属リボンを連続的に製造する単ロ ール法が多用されている。この単ロール法で欠陥の少ない金属リボンを安定に製 造するには注湯ノズル先端形状、注湯ノズルと冷却ロールとの間の間隔及び冷却 ロールの速度や表面性状等の操業条件の管理が極めて重要であることが知られて いる。

【０００３】 例えば、特開昭59-183957 号公報には注湯ノズルの先端形状に関して前リップ （溶融金属が流出し、リボンが製板される方向側のリップ）の長さをスリット幅 の 0.8倍以下とし、更に注湯ノズルのスリット出口の溶湯供給角度が冷却ロール 面に対して20〜80度とするのが非晶質合金薄帯の連続的な製造において重要であ るとしている。このようにノズル先端形状の数値限定理由は次の様であるとされ ている。図４は矢印７ａの方向に回転するロール７の表面に近接して設けている 注湯ノズル４の断面図である。溶融金属の溜まり（パドル）12を前リップ14，後 リップ13の下方で機械的に支持せず、スムーズな流れを作ることが表面性状の良 いリボンを鋳造する点で重要であると述べられている。

【０００４】 溶融金属の種類、鋳造条件によっては溶湯温度の変動、大気以外の雰囲気中で の溶融金属の表面張力の低下等により、特開昭59-183957 号公報に記載されてい るようなパドル12からのスプラッシュの発生が不可避となり、図５に示すように 前リップ14に付着するスラグ10や大量のスラグ付着に起因する異常凝固物が生成 する。また、パドル12が後リップ13の外側へ拡がり、パドル12内での圧力が表面 張力に打ち勝つとパドルブレークが生じる。このパドルブレークにより発生した スラグが再び冷却ロール７の回転力により後リッブ13に巻き込まれて付着するこ とになる。

【０００５】 また、特開昭56-56758号公報では注湯ノズルの先端形状に関して注湯ノズルの 開口幅を 1.5〜６mmとし、ロール・ノズル間ギャップをスリット幅の0.05〜 0.6 倍とすることを提案している。しかしながら、このような広い開口部を有する注 湯ノズルではスプラッシュの発生や前リップへのスラグの付着が避けられず、こ れらの原因によりノズル詰まりやパドルブレークが発生し、長時間にわたって安 定した製板ができない。

【０００６】

【考案が解決しようとする課題】

上記特開昭56-56758号公報等の従来技術では非晶質金属特にFe−Ｂ−Si，Fe− Ni−Ｂ，Co−Si−Ｂ等粘性が低く、ノズル詰まりの発生の少ない溶融金属をスリ ット状注湯ノズルから射出する場合には効果があると考えられる。しかしながら 非晶質金属でもFe−Zr−Ｂ−Cu，Fe−Nb−Zr−Cuや結晶質金属Fe−Cr−Al，Fe− Ni−Cr−Alなどの粘性が大きく、又雰囲気中の酸素、窒素と反応して狭いスリッ ト内に AlN，Al₂O₃ などの介在物を生成する場合、例えば高い射出圧力を利用し たり大きなスリット間隔を有するスロットを用いることがノズル詰まりに対して 有効である。ところがこのような場合、スプラッシュやパドルブレークが発生し やすく、前リップへのスラグ付着、異常凝固物の生成は免れ得ない。本考案は前 記問題点を解決するためスロットの出口の前リップ及び後リップをテーパカット 加工することによりスプラッシュが発生しても前リップに付着せず、またパドル ブレークの発生によりそのスラグが後リップに付着するのを防止することができ る金属リボン製造装置のスリット状注湯ノズルを提供することを目的とするもの である。

【０００７】

【課題を解決するための手段】

本考案は50mm以上の金属リボンを大量に製板し、かつ例えばFe−Cr−Al金属等 の高粘度でかつ酸化物，窒化物，他の介在物を生成しやすい溶融金属を大きい射 出圧力や大きなスリット間隔を有するノズルを用いる操業実験の中から得られた 知見である。本考案を得るに至ったいくつかの実験事実を具体的な実験方法と共 に述べる。図５は７ａ方向に高速移動しているロール７の表面に溶融金属を供給 している注湯ノズル４の断面を示している。特開昭53-53525号公報に示されてい る図５のようなパドル12が固化前面の凝固層15、後リップ13及び前リップ14の間 で機械的に支持されている。

【０００８】 注湯初期には図５に示すようなパドル12の形状を保ち、僅かに前リップ14の底 面にスプラッシュが発生し付着スラグ10が観察されるが、大きな溶融金属への射 出圧力あるいは大きなスリット間隔を有するスロット状ノズルを用いる場合、図 ６（ａ）に示すように時間とともにパドル12の形状が変化し、前リップ14の前方 にパドル12が拡がり、更にパドル12内の圧力が溶融金属の表面張力より大きい場 合、前リップ14のノズル外壁面に沿ってスプラッシュがかけ上がり、前リップ前 面に凝固して堆積スラグ11が生じ異常凝固物11ａに成長してノズル詰まりが発生 する［図６（ｂ）参照］。

【０００９】 一方、図６（ｂ）に示すように後リップ13の後方にはパドルが拡がり、パドル 内の圧力が表面張力に打ち勝つと後リップより溶融金属がしみだし、パドルブレ ーク12ａを生じる。この時一旦後方へ飛散したスラグは図６（ｃ）に示すように ロール７の回転に伴い再び後リップへ巻き込まれ、パドルブレーク12ａが付着す る。また、一部は固化したスラグの中から未凝固の溶融金属がしみ出し異常凝固 物11ｂとして排出される。特に考案者らの多くの実験結果から酸素濃度の低い無 酸化雰囲気中での製板実験ではその現象が激しい。このような現象は前リップ14 ，後リップ13の金属リボン製板方向長さやスリット間隔，ギャップ等の操業条件 の改善だけでは十分対処できないことが判明した。

【００１０】 本考案は上記のような実験を重ねた結果により得られたものであり、その要旨 とするところは下記の通りである。 すなわち本考案は、高速回転する冷却ロール上にスリット状に溶融金属に射出 し、この溶融金属を急冷凝固させて金属リボン製造する装置に用いるスリット状 注湯ノズルにおいて、前記溶融金属が回転する冷却ロールの表面に向かって通過 するスリット状注湯ノズルの先端部を下狭まりにテーパカットしてノズルスロッ トを挾む前リップおよび後リップの金属リボン製板方向長さを縮小したことを特 徴とする金属リボン製造装置のスリット状注湯ノズルである。

【００１１】 なお本考案においては上記の前リップおよび後リップの金属リボン製板方向長 さがノズルスロットのスリット間隔の 0.1〜 0.8倍でかつ、上記テーパカットの 角度がノズルスロット内における溶融金属の進行方向ベクトルに対して30〜60度 とするのが好適である。

【００１２】

【実施例】

以下、本考案の実施例を図面に基づいて説明する。 図１に本考案のスリット状注湯ノズルを含む金属リボン製造装置を示す。タン ディッシュ１には注湯パイプ３から溶湯が供給されストッパ２を開放した時に下 部の溶湯溜め８を介してスリット状注湯ノズル４から溶湯を矢印７ａの方向に回 転する冷却ロール７上に射出する。５は溶湯溜め８内の溶湯を加熱するノズルヒ ータである。スリット状注湯ノズル４は底壁にスロット部６を備え、溶湯溜め８ の溶湯を射出する。また、注湯ノズル４のスロット部６でのノズル詰まりを防ぐ ためタンディッシュ１内に例えばアルゴンガスを供給し、溶融金属を加圧するガ ス供給装置９を備えている。

【００１３】 図２は本考案の注湯ノズルのスロット部の拡大図である。図２に示すようにス ロット部６における溶融金属の鉛直な進行方向ベクトルに対してスロット部６の 前リップ14及び後リップ13はそれぞれθ_F およびθ_B として示す角度30〜60度の テーパカットを行っている。なお溶融金属の進行ベクトルは図２ではロール７表 面の進行方向７ａと直角方向で示しているが、その限りではない。また、前リッ プ長さ（Ｌ_F ) 及び後リップ長さ（Ｌ_B ）がスロット部６のスリット間隔の 0.1 〜 0.8倍が適している。なお、本考案では特に高粘度溶湯を対象とした場合、ノ ズル詰まり等の対策のためノズルスリット間隔Ｌは１mm以上が望ましい。

【００１４】 本考案の数値限定理由を以下に述べる。 まずFe−Cr−Al, Fe−Zr−Ｂ−Cu等の高粘度の溶融金属では、スロット部と冷 却ロール間で形成されるパドル12が安定して凝固層15 (図４参照）を排出するこ とができず、ノズル詰まりを発生するため、高い溶湯温度や高い溶湯射出圧力等 の操業条件で金属リボンを製造することになる。この場合スプラッシュの発生や パドルブレークは避け難い。スロット部の前リップ14, 後リップ13のテーパカッ トが60度を超えた場合、ノズル前面へのスプラッシュによる前リップ14へのスラ グ付着とパドルブレークによる後リップ13へのスラグ巻き込みが防止できない。 一方、テーパーカットは大きければ大きい程このスラグの脱落はスムーズになる が、ノズル先端が先細りとなり材料強度の低下から先端部の欠落, 欠損が発生す る。このため30度未満ではノズル寿命に問題がある。

【００１５】 同様に前リップ14及び後リップ13の金属リボン製板方向長さがスロット６のス ロット間隔Ｌの 0.8倍を超えてはスプラッシュの発生も多く、スラグの付着，巻 き込みが激しく、ノズル詰まりを生じる。一方、 0.1倍未満ではノズル先端の強 度不足からその欠落, 欠損といった問題点がある。 以上の限定理由から本考案の如く溶融金属が回転ロール表面に向かって通過す るスリット状スロット先端の出口の前リップ及び後リップをテーパーカットし、 前記前リップ及び後リップの長さがスロット部のスリット間隔の 0.1〜0.8 倍で かつ、上記テーパーカットの角度がスロット内における溶融金属の進行方向ベク トルに対して30〜60度とすることが好ましく、これによって安定に広幅の金属リ ボンを製造することができる。

【００１６】 溶融金属Fe−20Cr−５Al−0.1La 200kgをロール径 800mmφの単ロール法を用 いて、ロール周速 25m/s，ロール・ノズル間ギャップ 0.5mm, 溶湯射出圧力100k Paでスロット部のスリット間隔１mm, 前リップ 0.1mm, 後リップ 0.1mmで溶融金 属をロール表面の進行方向に対して直角に射出し、かつ前リップ，後リップのテ ーパーカット加工の角度θ_F およびθ_B をそれぞれ45度とする図３に示す寸法の スリット状注湯ノズル４を用いて板厚50μm , 板幅 100mmの金属リボンを異常凝 固物を生成する事なく安定して製板した。

【００１７】

【考案の効果】

以上説明したように、本考案のスリット状注湯ノズルによればスロット部前面 でのスプラッシュの排出及びスロット部後面でのパドルブレークによるスラグの 排出を容易にし、ノズル詰まりやノズル破損の発生なしに安定して広幅の金属リ ボンを製造することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案に係る金属リボン製造装置の概略断面図
である。

【図２】本考案の注湯ノズルのスロット部の部分拡大断
面である。

【図３】本考案の注湯ノズルの実施例を示す断面図であ
る。

【図４】従来例における溶湯のスムーズな射出状況を示
す概略断面図である。

【図５】従来例におけるスラグスプラッシュ発生状況を
示す概略断面図である。

【図６】従来例における異常凝固物生成の状況を断面で
示す説明図である。

【符号の説明】

１ タンディッシュ ２ ストッパ ３ 注湯パイプ ４ 注湯ノズル ５ ノズルヒータ ６ スロット部 ７ 冷却ロール ８ 溶湯溜め ９ ガス供給装置 10 スラグ 11 堆積スラグ 12 パドル 13 後リップ 14 前リップ 15 凝固層

Claims (2)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 高速回転する冷却ロール上にスリット状
   に溶融金属を射出し、この溶融金属を急冷凝固させて金
   属リボンを製造する装置に用いるスリット状注湯ノズル
   において、前記溶融金属が回転する冷却ロールの表面に
   向かって通過するスリット状注湯ノズルの先端部を下狭
   まりにテーパカットしてノズルスロットを挾む前リップ
   および後リップの金属リボン製板方向長さを縮小したこ
   とを特徴とする金属リボン製造装置のスリット状注湯ノ
   ズル。
2. 【請求項２】 前リップおよび後リップの金属リボン製
   板方向長さがノズルスロットのスリット間隔の 0.1〜
   0.8倍でかつ、上記テーパカットの角度がノズルスロッ
   ト内における溶融金属の進行方向べクトルに対して30〜
   60度としたことを特徴とする請求項１記載の金属リボン
   製造装置のスリット状注湯ノズル。