JPH09271909A

JPH09271909A - 急冷金属薄帯製造用冷却基板

Info

Publication number: JPH09271909A
Application number: JP8382696A
Authority: JP
Inventors: Toshio Yamada; 田利男山; Hiroaki Sakamoto; 本広明坂
Original assignee: Nippon Steel Corp
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 1996-04-05
Filing date: 1996-04-05
Publication date: 1997-10-21

Abstract

(57)【要約】【課題】パドルと溶湯との間にエアーが巻き込まれて
も、その排出が効率良く行われて容易に薄帯のエアーポ
ケットを減少させ、冷却基板と溶湯との接触を効率よく
維持し、特性が良好な薄帯が得られる、急冷金属薄帯製
造用の冷却基板を提供すること。【解決手段】移動する冷却基板上に、スリット状の開
口部を有する注湯ノズルを介して溶融金属を噴出させ、
急冷凝固して急冷金属薄帯を製造する装置において、冷
却基板の表面にＶ字状の溝を有し、かつ該Ｖ字状の溝の
閉じた方向が冷却基板の移動方向に向いている冷却基
板。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電力用トランス、
高周波トランスなどの鉄心材に用いられる急冷金属薄帯
を製造するための装置用部材に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】合金を溶融状態から急冷することによっ
て連続的に薄帯を製造する方法としては、遠心急冷法、
単ロール法、双ロール法、等が知られている。これらの
方法は、高速回転する金属製ドラムの内周面または外周
面に溶融金属をオリフィス等から噴出させることによっ
て、急速に溶融金属を凝固させて薄帯や線材を製造する
ものである。さらに、合金組成を適正に選ぶことによっ
て、液体金属に類似した非晶質合金を得ることができ、
磁気的性質、あるいは機械的性質に優れた材料を製造す
ることができる。

【０００３】これらの急冷金属薄帯は、上述したように
溶湯を冷却基板に接触させて、溶湯を急速抜熱して凝固
させることによって製造される。したがって、効率良く
急冷するためには溶湯と冷却基板との密着性を上げるこ
とが重要である。しかし、現実には溶湯と冷却基板の間
に雰囲気ガスが巻き込まれ、エアーポケットと呼ばれる
窪みが冷却基板に接触する薄帯面に生じてしまう。この
エアーポケットの部分は、薄帯が冷却基板に接触してい
ない部分であるから、薄帯が冷却基板に接触している部
分より冷却速度は遅くなる。その結果、エアーポケット
の部分で結晶化が起こり、磁気特性あるいは機械特性が
劣化してしまう。

【０００４】エアーポケットを減少させるために、一酸
化炭素と酸素を所定の割合で移動可能冷却体上のパドル
（湯溜まり）近傍で燃焼させて、パドル近傍を低密度還
元炎性雰囲気として鋳造雰囲気を制御する方法が開示さ
れている（特表平１−５０１９２４号公報）。しかし、
この方法は設備が複雑になるばかりでなく、製造コスト
も高くなってしまう。また、一酸化炭素を使用するため
操業上の安全性にも問題が出てくる。

【０００５】また、薄帯表面の傷やクラックを減少させ
るために、表面がバフ研磨によってミクロンオーダー以
下の凹凸である冷却体（特開昭６２−１６６０５９号公
報）、薄帯自由面の粗さを低減させるために、冷却ロー
ル表面を砥粒Ｎｏ６００〜１０００番の研磨紙で研磨し
て得られる粗さにする方法（特開平４−２８８９５２号
公報）、薄帯の磁区細分化を狙いとし、冷却ロール表面
に回転方向に対して斜めにスクラッチがある冷却体およ
びそれによって製造した薄帯（特開昭６０−７２６４８
号公報）、等がある。しかし、これらの公知例にはいづ
れもエアーポケットに関する記載はない。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】従来、エアーポケット
を低減する方法として、設備が簡便なものがなく、ま
た、設備が簡便である表面形状が制御された冷却基板で
も、エアーポケットを低減させることができなった。本
発明は、パドルと溶湯との間にエアーが巻き込まれて
も、その排出が効率良く行われて容易に薄帯のエアーポ
ケットを減少させ、冷却基板と溶湯との接触を効率よく
維持し、特性が良好な薄帯が得られる、急冷金属薄帯製
造用の冷却基板を提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は、以下に記載の
通りのものである。移動する冷却基板上に、スリット状
の開口部を有する注湯ノズルを介して溶融金属を噴出
し、急冷凝固させて急冷金属薄帯を製造する装置におい
て、冷却基板の表面にＶ字状の溝を有し、かつ該Ｖ字状
の溝の閉じた方向が冷却基板の移動方向に向いているこ
とを特徴とする冷却基板。

【０００８】以下に、本発明を詳細に説明する。図２に
示すように、エアーポケットは、パドル２に上流側から
巻き込まれた雰囲気ガス（エアー）が溶湯の熱で膨張
し、それがそのまま凝固することによって形成される。
従来の冷却基板は、研磨によって形成された冷却基板の
回転方向と平行方向に凹状の溝を有し、パドル内に巻き
込まれたエアーはパドルの上流側に押し出されるように
移動する。しかし、上流側からは新たなエアーが連続的
に入ってくるため、この凹状の溝を通じて上流側にエア
ーが抜けることは困難になる。

【０００９】本発明は、このような従来の溝部とは異な
り、図１に示すように冷却基板上にＶ字状の溝を形成す
ることによって、エアーをパドル上流側でなく側面に効
率良く排出し、エアーポケットを減少させることを狙っ
て種々の実験を重ね、完成に至ったものである。本発明
のポイントは、いったん巻き込まれたエアーをエアーの
巻き込みが無いパドル側面から排出させることである。
これによってエアーを容易に抜くことが可能となった。
従来の冷却ロールの回転方向に対して斜めにスクラッチ
がある冷却体においても、同様な効果を期待したが、実
際に試してみたところ、エアーポケットを低減させるこ
とができなかった。これは、巻き込まれたエアーがパド
ルの片側の側面のみに排出されようとする結果、かえっ
てパドルが不安定になったためである。

【００１０】本発明においてＶ字状の溝は、図１（ａ）
（ｂ）および（ｃ）に示すように、冷却基板の移動方向
に対して閉じる様に配置されている。この配置によっ
て、エアーは、パドル側面方向に効率良く排出される。
Ｖ字状の溝の配置が冷却基板の移動方向に対して開く様
に配置された場合は、押し出されたエアーが薄帯幅方向
の中央部に集合するため、エアーの排出が行われず従来
同様エアーポケットは減少しない。生産性を上げる場合
には、図１（ｃ）に示す形態の冷却基板を用いればよ
い。

【００１１】

【発明の実施の形態】本発明の急冷金属薄帯製造用の冷
却基板について説明する。冷却基板の材質は、熱伝導率
の大きいものが良い。例えば、Ｃｕ、Ｃｕ合金、Ｆｅ合
金、あるいは、それらにＣｒメッキを施したものが適し
ている。冷却基板としては、単ロール法、双ロール法等
のロール方式が安定して薄帯を製造できるために適して
いるが、ベルト法でも本発明の効果は得られる。

【００１２】冷却基板上のＶ字状の溝は、図１（ａ）、
（ｂ）および（ｃ）に示すように冷却基板の移動方向に
対して閉じるように配置される。溝の角度θは、図１
（ｄ）に示すように冷却基板の移動軸を基準とし、上流
方向とのなす角が０゜を超え９０゜未満である。エアー
が効率良く排出され、より大きな効果を得るためには、
その角度が２０゜〜７０゜が望ましい。また溝は、Ｖ字
状の閉じた部分を通る冷却基板の移動軸に対し、図１
（ｂ）のように左右異なった角度で配置されても良い。
その場合、パドルを安定させるために、左右のθの差は
±１０゜以内にすることが望ましい。Ｖ字状の溝の閉じ
た頂点部分は、薄帯幅の範囲内にあればよいが、薄帯幅
方向の中央付近にある方がより好ましい。

【００１３】溝の開口幅は、０．１〜５０μｍ程度が好
ましい。０．１μｍ程度より小さくなるとエアーが効率
良く溝の中を移動しなくなり、５０μｍ程度より大きく
なると溶湯も溝の中に入ってしまう確率が高くなり、エ
アーの移動を妨げてしまうからである。溝は、連続して
いることが好ましい。溝が連続していることによって、
エアーが効率良く排出されるからである。溝の深さは１
０μｍ程度以上あれば良い。１０μｍ程度より小さくな
ると、エアーが効率良く溝の中を移動しなくなるからで
ある。

【００１４】Ｖ字状の溝の閉じた頂点部分は、１ｍｍ程
度以下の交差部があってもよい。交差部には下流側から
移動してくるエアーが集まるが、Ｖ字状の溝とつながっ
ているため、エアーが滞留する事はない。より大きな効
果を得るには、交差部が完全に閉じていることが好まし
い。溝と溝の間隔（ピッチ）は、２００μｍ程度以下で
あれば良い。ピッチが２００μｍ程度より大きくなる
と、巻き込んだエアーが効率良く排出されなくからであ
る。冷却基板の溝は、機械研削、回転ブラシ、スタンプ
などによって形成することができる。また、これらの方
式は、オンラインでも行うことができる。

【００１５】

【実施例】以下、本発明を実施例と比較例に基づいてさ
らに説明する。実施例１本発明であるＶ字状の溝を有した冷却ロール（外径が５
８０ｍｍのＣｕ製冷却ロール）を用いた単ロール法によ
り薄帯を製造した。冷却ロールは、ロール表面を一旦鏡
面状に研磨した後、機械研削でＶ字状の溝を形成させ
た。この溝は、Ｖ字状の閉じた部分を通る冷却ロールの
移動軸を基準とし、上流方向とのなす角が左右とも４５
゜の角度を持ち、溝の開口幅は３０μｍ、溝の深さは１
６μｍ、溝のピッチは１３０μｍであった。

【００１６】比較例１比較例１として、通常のエメリー紙による研磨を施した
冷却ロール（外径が５８０ｍｍのＣｕ製冷却ロール）を
用いた単ロール法により薄帯を製造した。この冷却ロー
ルは６００番のエメリー紙を用い、冷却ロールの移動方
向に平行な研磨溝を有している。

【００１７】比較例２比較例２としては、本発明のＶ字状の溝の方向と逆であ
る冷却基板の移動方向に開いたＶ字状の溝を配置した冷
却ロール（外径が５８０ｍｍのＣｕ製冷却ロール）を用
いた単ロール法により薄帯を製造した。この冷却ロール
は、本発明の実施例１の冷却ロールと同様に、ロール表
面を一旦鏡面状に研磨した後、機械研削でＶ字状の溝を
形成させた。この溝は、Ｖ字状の閉じた部分を通る冷却
ロールの移動軸を基準とし、上流方向とのなす角が左右
とも１２０゜の角度を持ち、溝の開口幅は３０μｍ、溝
の深さは１６μｍ、溝のピッチは１３０μｍであった。

【００１８】本発明材および比較材１，２の薄膜の合金
は、いずれも組成がＦｅ８０．５Ｓｉ６．５Ｂ１２Ｃｌ
（原子％）である。この母合金７５０ｇを石英るつぼに
装填し、高周波溶解した後、スリット状の開口部を持つ
ノズルから周速２４ｍ／秒で高速回転する上記冷却ロー
ル上に溶湯を噴出させ薄帯を得た。使用したノズルは単
一スリットノズル（幅０．４ｍｍ、長さ２５ｍｍ）であ
る。得られた薄帯は、いずれも幅が２５ｍｍ、板厚は２
７μｍある。

【００１９】薄帯の冷却ロール接触面（ロール面）を光
顕写真に撮り、画像処理装置を用いてエアーポケットの
面積率を調べた。また、この薄帯を３６０℃で１時間、
窒素雰囲気中で磁場焼鈍し、ＳＳＴで磁気特性を測定し
た。その結果を、表１に示す。

【００２０】

【表１】

【００２１】エアーポケットの面積率は、比較材１の薄
帯が２１％、比較材２の薄帯が２５％であるのに対し、
本発明の冷却ロールで作製した薄帯は１０％であった。
比較材２の光学顕微鏡観察ではＶ字状の溝の閉じた部分
に相当する場所に大きなエアーポケットが観察された。
また、各々の薄帯の鉄損値は、比較材１がＷ１３／５０
（磁束密度１．３Ｔ、５０Ｈｚにおける鉄損値）で０．
１４Ｗ／ｋｇ、比較材２が０．１６Ｗ／ｋｇであるのに
対し、本発明材は０．１０Ｗ／ｋｇであった。これらの
結果が示すように、本発明の冷却基板は、薄帯のエアー
ポケットを減少させ、それによって薄帯の磁気特性が改
善される。

【００２２】

【発明の効果】本発明によれば、複雑な雰囲気ガス装置
や、補助冷却ロールなどを用いることなく、容易に薄帯
の冷却速度を大きくすることができ、薄帯の特性を向上
させることができると同時に、複雑な雰囲気ガス装置や
補助冷却ロールなどの設備が不要であることから、製造
コストを安くできる。また、成分系や、薄帯の板厚によ
らず大きな冷却効果が得られるため、適用範囲が広い。
さらに、エアーポケットが減少することによって、凹凸
の小さい表面性状の良好な薄帯が得られる。これは、巻
き鉄心や、積み鉄心にした場合の占積率の向上にもつな
がる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の冷却基板およびＶ字状溝のパターンを
示す模式図であり、（ａ）は、Ｖ字状の溝が冷却基板の
移動軸に対して左右対称である例、（ｂ）は、Ｖ字状の
溝が冷却基板の移動軸に対して左右の角度が異なってい
る例、および（ｃ）は、同時に２種類の薄帯を製造する
場合の例を示したものであり、（ｄ）は、溝の角度θの
定義を示したものである。

【図２】薄帯製造における、エアーポケットのできる原
理を示す説明図であり、（ａ）は、冷却基板の上方から
見た模式図、（ｂ）は、冷却基板の側面から見た模式図
である。

【符号の説明】

１冷却基板２パドル３溶湯４ノズル５薄帯

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】移動する冷却基板上に、スリット状の開口
部を有する注湯ノズルを介して溶融金属を噴出させ、急
冷凝固させて急冷金属薄帯を製造する装置において、冷
却基板の表面にＶ字状の溝を有し、かつ該Ｖ字状の溝の
閉じた方向が冷却基板の移動方向に向いていることを特
徴とする、急冷金属薄帯製造用冷却基板。