JPH0636973B2 - Method and apparatus for manufacturing quenched metal ribbon - Google Patents
Method and apparatus for manufacturing quenched metal ribbonInfo
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Description
【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） この発明は、溶融金属を急冷凝固させることにより、溶
湯から直接、結晶質または非晶質の金属薄帯を製造する
のに有利な製造方法およびその実施に用いて好適な製造
装置に関するものである。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION (Industrial field of application) The present invention provides a production method advantageous for producing a crystalline or amorphous metal ribbon directly from a molten metal by rapidly solidifying molten metal. And a manufacturing apparatus suitable for use in the implementation.
（従来の技術） 結晶質が非晶質の金属薄帯を連続して製造する方法とし
て、近年溶融金属（溶融合金を含む。以下同じ）を冷却
体表面で急速凝固させ、直接連続薄帯を製造する方法が
数多く提案されている。特に非晶質合金薄帯を作る場合
には、必要とされる104〜106℃/s程度の冷却速度が容易
に得られ、また操作，取扱いも簡便なことから単ロール
法が多用され、0.02〜0.05mm程度の板厚を有する連続金
属薄帯がこの単ロール法で製造されている。(Prior Art) As a method for continuously producing a crystalline amorphous metal ribbon, recently, a molten metal (including a molten alloy; the same applies hereinafter) is rapidly solidified on a surface of a cooling body to directly form a continuous ribbon. Many manufacturing methods have been proposed. Especially when producing amorphous alloy ribbon, the single roll method is often used because the required cooling rate of about 10 4 to 10 6 ℃ / s can be easily obtained and the operation and handling are simple. , A continuous metal ribbon having a plate thickness of about 0.02 to 0.05 mm is manufactured by this single roll method.
単ロール法による代表的な非晶質金属薄体の製造方法に
ついては、たとえば特開昭53-53525号公報に開示されて
いる。この製造法では注湯ノズルのスリット状オリフィ
スは冷却表面の移動方向に対して、ほぼ直角の配置とさ
れ、ノズル底面と冷却表面との間隔は0.03ないし１mmに
設定されている。A typical method for producing an amorphous metal thin body by the single roll method is disclosed in, for example, JP-A-53-53525. In this manufacturing method, the slit-shaped orifice of the pouring nozzle is arranged substantially at right angles to the moving direction of the cooling surface, and the distance between the bottom surface of the nozzle and the cooling surface is set to 0.03 to 1 mm.
しかしながら一般に単ロール法では、加圧されてスリッ
トから射出される溶融金属は冷却ロールの回転方向に引
き出されるばかりでなく、ロールの回転の向きとは逆方
向にも飛散し、バドルブレークが発生し易いという欠点
があった。飛散した溶融金属は、作業性を著しく損うだ
けでなく、連続金属薄帯の形成は関与しないから、歩留
りの著しい低下を招くことは云うまでもない。However, generally, in the single roll method, the molten metal that is pressurized and injected from the slit is not only pulled out in the rotation direction of the cooling roll but also scattered in the direction opposite to the rotation direction of the roll, causing a baddle break. It had the drawback of being easy. Needless to say, the scattered molten metal not only impairs the workability but also causes a significant decrease in yield because it does not participate in the formation of the continuous metal ribbon.
この点上揚の特開昭53-53525号公報においては、溶融金
属流をロールの回転方向により容易に引き出すために、
ロールの回転方向から見て、上流側の注湯ノズルのスリ
ットの縁を第１リップ、下流側のスリット縁を第２リッ
プと定義したとき、第２リップと冷却体表面との間隔
を、第１リップと冷却体表面との間隔よりも大きく設定
して、パドルブレークの発生防止を図っている。In this regard, in Japanese Patent Laid-Open No. 53-53525, in order to easily draw the molten metal flow in the rotating direction of the roll,
When the edge of the slit of the pouring nozzle on the upstream side is defined as the first lip and the edge of the slit on the downstream side is defined as the second lip when viewed from the rotation direction of the roll, the interval between the second lip and the surface of the cooling body is The gap is set larger than the distance between one lip and the surface of the cooling body to prevent the occurrence of paddle breaks.
他方、特開昭59-144559号および同59-144560号各公報で
は、上記したようなパドルブレークによる歩留り低下を
防ぐために、ノズルの溶融金属噴出方向を、冷却ロール
の回転方向に沿う方向とし、かつ噴き付けられた溶融金
属が回転ロールに当たる位置におけるロール接線方向に
近付けることを提案している。また同様なノズル配置に
関する提案は国際公開W084/03852号公報にも見られる。On the other hand, in JP-A-59-144559 and JP-A-59-144560, in order to prevent the yield decrease due to the paddle break as described above, the molten metal jetting direction of the nozzle is set to a direction along the rotation direction of the cooling roll, Moreover, it is proposed that the sprayed molten metal is brought close to the tangential direction of the roll at the position where it hits the rotating roll. A proposal regarding a similar nozzle arrangement can also be found in International Publication WO084 / 03852.
これらのパドルブレークを防止する従来技術によって、
確かにノズル後方への溶融金属の飛散を抑えることがで
きる。With conventional technology to prevent these paddle breaks,
Certainly, it is possible to prevent the molten metal from scattering behind the nozzle.
（発明が解決しようとする問題点） しかしながら、これらの従来技術によって、急冷金属薄
帯を製造した場合には、冷却ロールに接する側の薄帯表
面にフィッシュスケールと呼ばれる表面欠陥が発生する
ことが新たに判明した。これはパドル後面が冷却ロール
表面に接する部分で、空気の巻込みが生じたためにでき
たもので、薄帯の表面粗さが大きくなって表面性状が損
なわれるが、Fe-B-Si系等の非晶質合金薄帯を変圧器の
鉄心材料として使用する場合、このような表面荒れは占
積率を低下させるので好ましくない。(Problems to be Solved by the Invention) However, when a quenched metal ribbon is manufactured by these conventional techniques, surface defects called fish scale may occur on the ribbon surface on the side in contact with the cooling roll. Newly found. This is a part where the rear surface of the paddle contacts the surface of the cooling roll, and it was created because air was entrained.The surface roughness of the ribbon becomes large and the surface texture is impaired, but Fe-B-Si system etc. When the amorphous alloy ribbon of 1) is used as a core material of a transformer, such surface roughness is not preferable because it reduces the space factor.
さらに特開昭59-144559号、同59-144560号および国際公
開W084/03852号各公報に開示されているように、注湯ノ
ズル位置を冷却ロールの中心直上からオフセットさせ、
同時にノズル−ロール間間隔を近接させる方式には工業
的に大きな制約がある。すなわち性状のすぐれた連続金
属薄帯を製造するには注湯開始前、および注湯中でもノ
ズル−ロール間ギャップを精確に計測し、極めて近接さ
せた所定の値に制御する必要があるが、ノズル位置がロ
ール中心直上からずれている場合、例えば光学式のギャ
ップ計測器を最適位置にセットすることは極めて困難で
ある。さらにロール中心直上からずれているノズル先端
底面を冷却ロールの表面形状に沿うように研磨すること
は工業的不利が著しい。Further, as disclosed in JP-A-59-144559, 59-144560 and WO084 / 03852, the pouring nozzle position is offset from just above the center of the cooling roll,
At the same time, there is a large industrial limitation in the method of reducing the distance between the nozzle and the roll. That is, in order to produce a continuous thin metal strip with excellent properties, it is necessary to accurately measure the nozzle-roll gap before starting pouring and during pouring, and to control it to a predetermined value that is extremely close to the nozzle. When the position deviates from just above the center of the roll, it is extremely difficult to set, for example, an optical gap measuring device at the optimum position. Further, it is very industrially disadvantageous to polish the bottom surface of the nozzle tip, which is displaced from just above the center of the roll, so as to follow the surface shape of the cooling roll.
この発明は、上記の該問題を有利に解決するもので、工
業的見地からの制約を受けることなしに、パドルブレー
クの発生を効果的に抑制した上で、表面の滑らかな金属
薄帯を得ることができる急冷金属薄帯の製造方法を製造
装置と共に提案することを目的とする。The present invention advantageously solves the above problems, and effectively suppresses the occurrence of paddle breaks and obtains a metal ribbon having a smooth surface without being restricted by an industrial viewpoint. An object of the present invention is to propose a method for producing a quenched metal ribbon that can be used together with a production apparatus.
（問題点を解決するための手段） すなわちこの発明は、横軸のまわりに高速回転する冷却
ロールの外周表面上に、その母線に沿ってのびるスリッ
ト状のオリフィスを有するノズルから溶融金属を流出さ
せ、急冷凝固によって溶融金属から直接、金属薄帯を製
造するに当り、冷却ロールを20〜50m/sの周速で回転さ
せこの冷却ロールの回転軸を含む鉛直面と該ロールの外
周表面とが交わる位置の近傍にて、該鉛直面に対し５〜
45゜の範囲の角度で後傾するノズル流路を通し、さらに
スリット状のオリフィスの前リップと冷却ロール表面と
の距離ａおよび後リップと冷却ロール表面との距離ｂが
次式(イ),(ロ) (イ)０≦ｂ−ａ≦0.5(mm) (ロ)ａ＝0.1〜1.0(mm) の条件を満足し、かつ少なくとも前リップ底面の表面粗
さが、中心線平均粗さRaで1.0μｍ以下とした、スリッ
ト状オリフィスを介して、溶融金属を連続供給すること
から成る急冷金属薄帯の製造方法である。(Means for Solving Problems) That is, the present invention allows molten metal to flow out from a nozzle having a slit-shaped orifice extending along a generatrix on the outer peripheral surface of a cooling roll that rotates at high speed around a horizontal axis. When producing a metal ribbon directly from molten metal by rapid solidification, the cooling roll is rotated at a peripheral speed of 20 to 50 m / s, and the vertical surface including the rotation axis of the cooling roll and the outer peripheral surface of the roll are 5 to the vertical plane near the intersecting position
The distance a between the front lip of the slit-shaped orifice and the cooling roll surface and the distance b between the rear lip and the cooling roll surface are expressed by the following formula (a), (B) (b) 0 ≦ b−a ≦ 0.5 (mm) (b) a = 0.1 to 1.0 (mm) is satisfied, and at least the surface roughness of the front lip bottom surface is the center line average roughness Ra. Is 1.0 μm or less, and is a method for producing a quenched metal ribbon, which comprises continuously supplying molten metal through a slit-shaped orifice.
また、この発明は、溶融金属の落下流を受け、その急冷
凝固を強いて薄帯化を導く冷却ロールと、この冷却ロー
ルの外周表面上に、ロールの母線に沿ってのびるスリッ
ト状のオリフィスから溶融金属を供給するノズルとから
なり、該ノズルを冷却ロールのロール中心のほぼ直上に
配置し、該ノズルは、冷却ロールの回転軸を含む鉛直面
に対し５〜45゜の範囲の角度で後傾したスリット状の流
路をそなえ、さらにその先端に、スリット状のオリフィ
スの前リップと冷却ロール表面との距離ａおよび後リッ
プと冷却ロール表面との距離ｂが次式(イ),(ロ) (イ)０≦ｂ−ａ≦0.5(mm) (ロ)ａ＝0.1〜1.0(mm) の条件を満足し、かつ少なくとも前リップ底面の表面粗
さが、中心線平均粗さRaで1.0μｍ以下とした、スリッ
ト状のオリフィスを有することから成る急冷金属薄帯の
製造装置である。Further, the present invention is a cooling roll that receives a falling flow of molten metal and forcibly quenches and solidifies it, leading to thinning, and melts from a slit-shaped orifice extending along the generatrix of the roll on the outer peripheral surface of this cooling roll. A nozzle for supplying metal, the nozzle being disposed substantially directly above the roll center of the cooling roll, the nozzle tilting backward at an angle in the range of 5 to 45 ° with respect to the vertical plane including the rotation axis of the cooling roll. And a distance b between the front lip of the slit-shaped orifice and the cooling roll surface and a distance b between the rear lip and the cooling roll surface are expressed by the following equations (a) and (b). (A) 0 ≦ b−a ≦ 0.5 (mm) (b) The condition of a = 0.1 to 1.0 (mm) is satisfied, and at least the surface roughness of the bottom surface of the front lip is 1.0 μm in terms of center line average roughness Ra. Quenching consisting of having a slit-like orifice, It is a manufacturing apparatus of the genus ribbon.
以下この発明を由来するに到った実験結果について説明
する。The experimental results that led to the present invention will be described below.
さてこの発明においては、工業的な量産設備への適用を
重視し、注湯ノズルの位置は高速回転する冷却ロール中
心のほぼ直上にすることとしたが、この配置において、
ノズル後方への溶融金属の飛散，すなわちパドルブレー
クを抑制すべく種々検討したところ、第１図に示したよ
うにスリット状のオリフィスから流出すべき溶融金属の
流路をロールの回転軸を通る鉛直面に対して後傾させる
ことが、所期した目的の達成に極めて有効であることを
突止めた。Now, in the present invention, with emphasis on the application to industrial mass-production equipment, the position of the pouring nozzle was set almost directly above the center of the cooling roll that rotates at high speed, but in this arrangement,
As a result of various investigations to suppress the splash of molten metal to the rear of the nozzle, that is, the paddle break, as shown in Fig. 1, the molten metal flow path that should flow out from the slit-shaped orifice is passed vertically through the rotation axis of the roll. We have found that tilting the plane backward is extremely effective in achieving the intended purpose.
第１図において番号１はノズル、２は冷却ロール、３は
前リップ、４は後リップ、５は流路、そして６がパド
ル、７が得られた急冷金属薄帯である。ここにに流路５
の後傾角度θが５゜よりも小さいとパドルブレークの発
生防止効果に乏しく、一方45゜を超えて傾けると、パド
ルブレークは発生しないものの、パドル後面での空気巻
込みが多くなって得られた薄帯のロール面側の表面粗さ
が大きくなり、製品として許容される平均粗さRaで1.0
μｍ以下にすることができなくなるので、ノズル流路５
の後傾角度θは５〜45゜の範囲に制限することが肝要で
ある。In FIG. 1, reference numeral 1 is a nozzle, 2 is a cooling roll, 3 is a front lip, 4 is a rear lip, 5 is a flow path, 6 is a paddle, and 7 is a quenched metal ribbon. Channel 5 here
If the rearward tilt angle θ is less than 5 °, the effect of preventing paddle breaks is poor. On the other hand, if the tilt angle exceeds 45 °, paddle breaks do not occur, but air entrapment on the rear surface of the paddle increases. The surface roughness of the roll surface of the thin ribbon becomes large, and the average roughness Ra allowed for the product is 1.0.
Since it can no longer be less than μm, the nozzle channel 5
It is important to limit the rearward tilt angle θ to the range of 5 to 45 °.
第２図および第３図にFe78B10Si12組成（at%）の合金溶
湯を溶融石英製の細スリットノズルから、周速35m/sで
高速回転する銅合金製の冷却ロール表面上に、スリット
状流路の、冷却ロールの回転軸を含む鉛直面に対する傾
斜角度を種々に変化させて供給し、急冷凝固させて非晶
質金属薄帯を製造した場合における、リボン製造状況お
よびリボン表面性状について調べた結果を、スリット状
流路の後傾角θとの関係で示す。なおその他の実験条件
は次のとおりである。リップ先端と冷却ロール表面との
距離：0.3mm、スリット状オリフィス形状：0.5mm×10m
m、リップ厚し：2mm。In Fig. 2 and Fig. 3, molten alloy of Fe 78 B 10 Si 12 composition (at%) was applied from a fine slit nozzle made of fused silica to the surface of a cooling roll made of copper alloy rotating at high speed at a peripheral speed of 35 m / s. Ribbon production status and ribbon surface in the case where an amorphous metal ribbon is produced by rapidly changing the inclination angle of the slit-shaped flow path with respect to the vertical plane including the rotation axis of the cooling roll and supplying it, and rapidly solidifying. The results of the examination of the properties are shown in relation to the rearward inclination angle θ of the slit-shaped channel. The other experimental conditions are as follows. Distance between lip tip and cooling roll surface: 0.3 mm, slit-shaped orifice shape: 0.5 mm x 10 m
m, lip thickness: 2mm.
第２図および第３図から明らかなように、ノズルスリッ
トの後傾斜角度θを５゜より小さくして、鉛直に近付け
ると、パドルブレークの発生頻度が急上昇し、一方45゜
を超えて傾けると、パドルブレークは発生しないもの
の、パドル後面での空気巻込みが多くなって得られた薄
帯の表面粗さは大きくなった。As is clear from FIG. 2 and FIG. 3, when the rear inclination angle θ of the nozzle slit is made smaller than 5 ° and brought closer to the vertical, the frequency of occurrence of paddle breaks sharply increases, while when the inclination exceeds 45 °, Although the paddle break did not occur, the surface roughness of the thin ribbon obtained by increasing the air entrapment on the rear surface of the paddle became large.
また前掲第１図のように、注湯ノズルのスリット状流路
５を傾斜させた場合、得られる金属薄帯の自由表面側の
表面性状は従来の鉛直ノズルの場合以上に、前リップ３
の底面性状に影響を受けることが判明した。その際、重
要な因子はリップ底面の表面粗さであり、この表面粗さ
が大きくなると、金属薄帯の自由面側表面粗さに悪影響
を与える。すなわちスリットを通過した溶融金属の流れ
がリップ底面の凹凸によって、乱れを受けるものと考え
られる。Further, as shown in FIG. 1 above, when the slit-shaped flow path 5 of the pouring nozzle is inclined, the surface texture on the free surface side of the obtained metal ribbon is higher than that of the conventional vertical nozzle.
It was found to be affected by the bottom surface properties of. At that time, an important factor is the surface roughness of the bottom surface of the lip, and when the surface roughness becomes large, it adversely affects the surface roughness of the metal ribbon on the free surface side. That is, it is considered that the flow of the molten metal passing through the slit is disturbed by the unevenness on the bottom surface of the lip.
ここにノズルの少なくとも前リップ底面の平均祖さが1.
0μｍRaを超えると、薄帯自由面側の平均粗さを1.0μｍ
Ra以下にすることは容易ではないので、少なくとも前リ
ップ底面の平均表面粗さは1.0μｍRa以下とする。Here the average origin of at least the front lip bottom of the nozzle is 1.
When it exceeds 0 μmRa, the average roughness on the free side of the ribbon is 1.0 μm.
Since it is not easy to set Ra or less, at least the average surface roughness of the bottom surface of the front lip is set to 1.0 μmRa or less.
つぎにノズル・ロール間のギャップについて述べる。Next, the gap between the nozzle and the roll will be described.
前述したとおり、スリット状流路をロールの回転軸を通
る鉛直面に対して、ロール回転の逆方向に傾斜させる、
すなわち後傾させることによって、パドルブレークを抑
えることができるが、パドル後面で空気巻込みを伴ない
がちである。そこでこのパドル後面での空気巻込みに関
して、計算機シミュレーションによる溶融金属の流動に
関する解析や、実験的検討を重ねた結果、パドル後面で
の空気巻込みを防止するには、溶湯流内の圧力分布をパ
ドル後面で下方に向う大きな流動を生むようにする必要
があることが判明した。具体的には前リップと冷却体表
面間のギャップａを、後リップと冷却体表面間のギャッ
プｂと同じくするか、または小さく、すなわちｂ≧ａと
することにより、パドル後面での流動を制御し、空気の
巻込みを防止することができる。As described above, the slit-shaped flow path is inclined in the opposite direction of roll rotation with respect to the vertical plane passing through the rotation axis of the roll,
That is, by tilting the paddle backward, the paddle break can be suppressed, but air is apt to be entrained in the rear surface of the paddle. Therefore, regarding the air entrainment on the rear surface of the paddle, as a result of repeated analysis and experiments on the flow of molten metal by computer simulation, in order to prevent air entrainment on the rear surface of the paddle, the pressure distribution in the molten metal flow was determined. It turned out that it was necessary to create a large downward flow on the rear of the paddle. Specifically, by controlling the gap a between the front lip and the surface of the cooling body to be equal to or smaller than the gap b between the rear lip and the surface of the cooling body, that is, b ≧ a, the flow on the rear surface of the paddle is controlled. However, air entrapment can be prevented.
しかしながらｂをａよりも0.5mm以上大きくするとパド
ル後方への溶融金属流が著しくなり、パドルブレークに
到った。またａが1.0mmよりも大きくなると、パドルの
自由面側が不安定となり、薄帯表面の凹凸が増大するば
かりでなく、穴の発生にまで達する傾向が確認された。
なおａの下限については確証するデータは得られなかっ
たが、少なくとも0.1mmに設定した場合、美麗な表面性
状を有する急冷金属薄帯を作製することができた。However, when b was larger than a by 0.5 mm or more, the molten metal flow to the rear of the paddle became remarkable, and a paddle break was reached. When a is larger than 1.0 mm, it is confirmed that the free surface side of the paddle becomes unstable and not only the unevenness of the ribbon surface increases but also holes are formed.
Although no confirmatory data was obtained for the lower limit of a, when it was set to at least 0.1 mm, a quenched metal ribbon having a beautiful surface property could be produced.
以上述べたところから、実際の操業においては、オリフ
ィスの前リップ３および後リップ４と冷却ロール表面と
のギャップａ，ｂにつき、次式(イ),(ロ) ０≦ｂ−ａ≦0.5(mm)……(イ) ａ＝0.1〜1.0(mm)……(ロ) の関係を満足させることが肝要である。From the above description, in the actual operation, the gaps a and b between the front lip 3 and the rear lip 4 of the orifice and the surface of the cooling roll are expressed by the following equations (a) and (b) 0 ≦ b−a ≦ 0.5 ( mm) …… (a) It is important to satisfy the relationship of a = 0.1 to 1.0 (mm) …… (b).
オリフィスのスリット間隔は0.1ないし1.2mmにするのが
望ましい。というのはスリット間隔が0.1mmに満たない
と、精度良く長いスリットを切るのが困難であるばかり
でなく、溶融金属の表面張力のために、細スリットを通
して溶融金属を流すことが極めて難しく、一方スリット
間隔が1.2mmを超えた場合には得られる金属薄帯の厚み
を一定、均一に維持するのが困難だからである。The slit spacing between the orifices is preferably 0.1 to 1.2 mm. If the slit spacing is less than 0.1 mm, not only is it difficult to accurately cut long slits, but it is extremely difficult to flow the molten metal through the fine slits due to the surface tension of the molten metal. This is because when the slit spacing exceeds 1.2 mm, it is difficult to keep the thickness of the obtained metal ribbon constant and uniform.
次にリップ厚みの好適範囲について述べる。後リップの
厚みが1mmに満たないと、ノズル後方への溶融金属の飛
散、すなわちパドルブレークを完全に抑えることは難し
いので、後リップの厚みは少なくとも１mm以上あること
が望ましい。なお上限に関する確かなデータを得ること
はできなかったが、少なくとも後リップが10mm厚の場合
でも良好な金属薄帯を製造することができた。Next, the preferable range of the lip thickness will be described. If the thickness of the rear lip is less than 1 mm, it is difficult to completely prevent the molten metal from scattering behind the nozzle, that is, the paddle break. Therefore, it is preferable that the thickness of the rear lip is at least 1 mm. Although it was not possible to obtain definite data on the upper limit, it was possible to produce a good metal ribbon even when the rear lip had a thickness of 10 mm.
一方、前リップの厚みは0.1ないし10mmであることが望
ましい。ここに前リップの下限0.1mmに関する制限は金
属薄帯製造上の制約からくるものでは無く、工業的に量
産する場合に、ノズルリップの厚みを0.1mm以下にする
と、摩耗等による損傷を無視できなくなり、厳密な注湯
条件の確保が困難となるからである。一方、10mm以上に
すると、凝固した金属薄帯との摩擦により損耗が生じが
ちになるからである。なお各リップとくに前リップのス
リット側エッジを滑らかに仕上げる必要があるのはいう
までもない。On the other hand, the thickness of the front lip is preferably 0.1 to 10 mm. Here, the lower limit of the front lip of 0.1 mm does not come from the restrictions in manufacturing the metal ribbon, and in industrial mass production, if the thickness of the nozzle lip is 0.1 mm or less, damage due to wear etc. can be ignored. This is because it becomes difficult to secure strict pouring conditions. On the other hand, if the thickness is 10 mm or more, abrasion tends to occur due to friction with the solidified metal ribbon. Needless to say, the edges on the slit side of each lip, especially the front lip, must be finished smoothly.
次に、冷却ロール表面の周速度は20〜50m/s(1200〜3000
m/min)にする必要がある。というのはロール周速が20m/
sに満たないと十分な冷却速度が得られず、一方50m/sを
超えると50mm以上の広幅の金属薄帯を連続して製造する
場合に商業的に価値のある表面性状を有する金属薄帯を
安定して得ることができないためである。Next, the peripheral speed of the cooling roll surface is 20 to 50 m / s (1200 to 3000
m / min). The roll speed is 20m /
If it is less than s, a sufficient cooling rate cannot be obtained, while if it exceeds 50 m / s, a metal ribbon having a surface property that is commercially valuable when continuously producing a wide metal ribbon of 50 mm or more is obtained. This is because it cannot be obtained stably.
なおこの発明では、ノズルの配置位置は、冷却ロールの
ロール中心の直上とすることが好ましいが、前後に３〜
10mm程度のずれであればほぼ同様の結果が得られる。In this invention, it is preferable that the nozzles are arranged directly above the roll center of the cooling roll.
Almost the same result can be obtained with a deviation of about 10 mm.
（作 用） この発明に従い、ノズル流路を後傾させ、さらにはリッ
プと冷却ロール表面との間隙を適切に調節することによ
り、歩留り低下を招くパドルブレークを起すことなく、
また空気巻き込みや表面溶湯流の乱れによる表面荒れを
伴わない表面の美麗な急冷金属薄帯の連続的な安定した
製造を図り得る。また、ノズルとロールとのギャップを
制御する際の工業的なギャップ計測も極めて容易とな
る。(Operation) According to the present invention, by tilting the nozzle passage backward and further adjusting the gap between the lip and the surface of the cooling roll appropriately, without causing a paddle break that causes a decrease in yield,
Further, it is possible to continuously and stably manufacture a beautifully quenched metal ribbon having a surface free from surface roughness due to air entrainment or turbulence of the surface molten metal flow. In addition, industrial gap measurement when controlling the gap between the nozzle and the roll becomes extremely easy.
さらに、ノズル先端の少なくとも前リップ底面の表面粗
さを1.0μｍRa以下とすることにより、表面溶湯流に生
じる乱れは確実に回避され、特に金属薄帯の自由面側の
表面性状を向上し得る。Furthermore, by setting the surface roughness of at least the front lip bottom surface of the nozzle tip to be 1.0 μmRa or less, the turbulence generated in the surface molten metal flow can be surely avoided, and the surface quality of the free side of the metal ribbon can be improved.
（実施例） 実施例１ Fe78B10Si12組成（at%)の合金溶湯から、以下の要領で
非晶質合金薄帯を製造した。(Example) Example 1 An amorphous alloy ribbon was produced from the molten alloy having the composition Fe 78 B 10 Si 12 (at%) in the following manner.
ノズルとしては窒化けい素製のものを、また冷却ロール
としては内部強制冷却式のCu-Be合金製のものを用い、
下記の条件の下に前掲第１図に示したような配置とし
た。The nozzle is made of silicon nitride, and the cooling roll is made of internally forced cooling Cu-Be alloy.
The arrangement was as shown in FIG. 1 above under the following conditions.
ノズル流路の後傾角θ：15゜ ノズル底面の表面平均粗さ：0.5μｍ 前リップと冷却ロール表面との距離ａ：0.4mm 後リップと冷却ロール表面との距離ｂ：0.5mm 前リップの厚み：２mm 後リップの厚み：４mm スリット状オリフィスの寸法：0.6mm×100mm 冷却ロールの周速：28m/s 溶湯温度：1280℃ 上記の条件下に急冷金属薄帯の製造を開始したところ、
製造期間中パドルブレークは全く発生せず、板厚：24μ
ｍ，板幅：100mmで表面性状も良好な広幅非晶質合金薄
帯が連続的に得られた。Nozzle channel rearward inclination θ: 15 ° Surface roughness of nozzle bottom surface: 0.5 μm Distance between front lip and cooling roll surface a: 0.4 mm Distance between rear lip and cooling roll surface b: 0.5 mm Thickness of front lip : 2mm Thickness of rear lip: 4mm Dimensions of slit-shaped orifice: 0.6mm × 100mm Peripheral speed of chill roll: 28m / s Melt temperature: 1280 ℃ When the production of the quenched metal ribbon was started under the above conditions,
No paddle break occurred during manufacturing, thickness: 24μ
m, plate width: 100 mm, and wide amorphous alloy ribbons with good surface properties were continuously obtained.
Ｘ線回折により、得られた薄帯は非晶質であることが確
認された。また薄帯の表面平均粗さは約0.6μｍと良好
であった。It was confirmed by X-ray diffraction that the obtained ribbon was amorphous. The surface average roughness of the ribbon was as good as about 0.6 μm.
実施例２ 実施例１と同様にして、下記 ノズル流路の後傾角θ：20゜ ノズル底面の表面平均粗さ：0.3μｍ 前リップと冷却ロール表面との距離ａ：0.3mm 後リップと冷却ロール表面との距離ｂ：0.5mm 前リップの厚み：３mm 後リップの厚み：３mm スリット状オリフィスの寸法：0.7mm×100mm 冷却ロールの周速：25m/s の条件下にFe78B10Si12組成の非晶質合金薄帯を製造し
たところ、パドルブレークの発生は皆無であり、板厚：
26μｍ，板厚：100mmの表面性状が良好な連続金属薄帯
が得られた。Example 2 In the same manner as in Example 1, the following inclination angle of the nozzle flow passage θ: 20 °, the average surface roughness of the nozzle bottom surface: 0.3 μm, the distance a between the front lip and the cooling roll surface a: 0.3 mm, the rear lip and the cooling roll Distance from surface b: 0.5mm Thickness of front lip: 3mm Thickness of rear lip: 3mm Dimensions of slit orifice: 0.7mm × 100mm Peripheral speed of cooling roll: Fe 78 B 10 Si 12 composition under the condition of 25m / s When an amorphous alloy ribbon of was produced, no paddle break occurred, and the plate thickness:
A continuous metal ribbon having a good surface quality of 26 μm and a plate thickness of 100 mm was obtained.
得られた金属薄帯は非晶質であり、平均表面粗さは約0.
5μｍであった。The obtained metal ribbon is amorphous and has an average surface roughness of about 0.
It was 5 μm.
比較例１ ノズル流路の後傾角θ：０゜ ノズル底面の表面平均粗さ：1.5μｍ 前リップと冷却ロール表面との距離ａ：0.9mm 後リップと冷却ロール表面との距離ｂ：1.5mm とする以外は実施例１と同一条件で注湯したところ、ノ
ズル後方へ激しいパドルブレークが発生した。Comparative Example 1 Nozzle channel rearward inclination angle θ: 0 ° Surface average roughness of nozzle bottom surface: 1.5 μm Distance between front lip and cooling roll surface a: 0.9 mm Distance between rear lip and cooling roll surface b: 1.5 mm When the molten metal was poured under the same conditions as in Example 1 except for the above, a severe paddle break occurred behind the nozzle.
また板厚：29μｍ，板幅：100mmのFe78B10Si12組成の非
晶質合金薄帯を得ることができたが、その表面平均粗さ
は約2.8μｍであり、表面性状に劣っていた。An amorphous alloy ribbon of Fe 78 B 10 Si 12 composition with a plate thickness of 29 μm and a plate width of 100 mm could be obtained, but its surface average roughness was about 2.8 μm, and the surface properties were inferior. It was
実施例３ Si：6.5wt%を含有する鉄合金溶湯を、30mm幅のスリット
状オリフィスを有する溶融石英管製の注湯ノズルを介し
て、下記の条件下に、周速：40m/sで回転する銅合金製
の冷却ロールの直上に注湯し、急冷凝固させて、結晶質
の高けい素鋼薄帯を製造した。Example 3 A molten iron alloy containing Si: 6.5 wt% was rotated at a peripheral speed of 40 m / s under the following conditions through a pouring nozzle made of a fused silica tube having a slit-shaped orifice with a width of 30 mm. It was poured directly onto a cooling roll made of copper alloy and was rapidly cooled and solidified to produce a crystalline high silicon steel ribbon.
ノズル流路の後傾角θ：40゜ ノズル底面の表面平均粗さ：0.5μｍ 前リップと冷却ロール表面との距離ａ：0.15mm 後リップと冷却ロール表面との距離ｂ：0.2mm 前リップの厚み：1mm 後リップの厚み：3mm スリット状オリフィスの寸法：0.5mm×30mm 上記の条件下に溶湯温度：1550℃で注湯したところ、パ
ドルブレークが発生することなしに、板厚：30μｍ，板
幅30mmの表面酸化のない美麗な合金薄帯を製造すること
ができた。Backward tilt angle of nozzle channel θ: 40 ° Surface average roughness of nozzle bottom surface: 0.5 μm Distance between front lip and cooling roll surface a: 0.15 mm Distance between rear lip and cooling roll surface b: 0.2 mm Thickness of front lip : 1mm Thickness of rear lip: 3mm Dimensions of slit-shaped orifice: 0.5mm x 30mm When the molten metal temperature was poured at 1550 ℃ under the above conditions, there was no paddle break and the thickness was 30μm and the plate width was 30μm. It was possible to produce a beautiful alloy ribbon of 30 mm without surface oxidation.
比較例２ ノズル流路の後傾角θを70゜とする他は、実施例３と同
じ条件で注湯したところ、パドルブレークの発生ないし
板厚：23μｍの結晶質合金薄帯を製造することができた
が、薄帯表面の平均粗さは約1.9μｍであり表面性状に
劣っていた。Comparative Example 2 When the molten metal was poured under the same conditions as in Example 3 except that the rearward inclination angle θ of the nozzle channel was set to 70 °, paddle breaks occurred and a crystalline alloy ribbon with a plate thickness of 23 μm was produced. However, the average roughness of the surface of the ribbon was about 1.9 μm and the surface quality was inferior.
（発明の効果） かくしてこの発明によれば、工業的見地からの制約を受
けることなく、またパドルブレーク発生による歩留り低
下を招く不利なしに、表面性状に優れた急冷金属薄帯を
容易に得ることができる。(Effects of the Invention) Thus, according to the present invention, it is possible to easily obtain a quenched metal ribbon excellent in surface properties without being restricted by an industrial point of view and without being disadvantageous in that yield decreases due to occurrence of a paddle break. You can
第１図は、この発明に従う、溶融金属の注湯要領説明
図、 第２図は、スリット状流路の後傾角度θとパドルブレー
クの発生頻度との関係を示したグラフ、 第３図は、スリット状流路の後傾角度θと金属薄帯のロ
ール面側表面粗さとの関係を示したグラフである。 １……ノズル、２……冷却ロール ３……前リップ、４……後リップ ５……流路、６……溶湯留り ７……急冷金属薄帯FIG. 1 is an explanatory view of a molten metal pouring procedure according to the present invention, FIG. 2 is a graph showing a relationship between a rearward inclination angle θ of a slit-shaped flow path and the occurrence frequency of paddle breaks, and FIG. 5 is a graph showing the relationship between the rearward inclination angle θ of the slit-shaped flow path and the surface roughness of the metal ribbon on the roll surface side. 1 ... Nozzle, 2 ... Cooling roll, 3 ... Front lip, 4 ... Rear lip, 5 ... Flow path, 6 ... Melt retention, 7 ... Quenched metal ribbon
Claims (2)
外周表面上に、その母線に沿ってのびるスリット状のオ
リフィスを有するノズルから溶融金属を流出させ、急冷
凝固によって溶融金属から直接、金属薄帯を製造するに
当り、 冷却ロールを20〜50m/sの周速で回転させ、この冷却ロ
ールの回転軸を含む鉛直面と該ロールの外周表面とが交
わる位置の近傍にて、該鉛直面に対し５〜45゜の範囲の
角度で後傾するノズル流路を通し、さらに、スリット状
のオリフィスの前リップと冷却ロール表面との距離ａお
よび後リップと冷却ロール表面との距離ｂが次式(イ),
(ロ) (イ)０≦ｂ−ａ≦0.5(mm) (ロ)ａ＝0.1〜1.0(mm) の条件を満足し、かつ少なくとも前リップ底面の表面粗
さが、中心線平均粗さRaで1.0μｍ以下とした、スリッ
ト状オリフィスを介して、溶融金属を連続供給すること
を特徴とする急冷金属薄帯の製造方法。1. A molten metal is flown out from a nozzle having a slit-shaped orifice extending along its generatrix on the outer peripheral surface of a cooling roll that rotates at a high speed around a horizontal axis, and is directly cooled from the molten metal by rapid solidification. When manufacturing the ribbon, the cooling roll is rotated at a peripheral speed of 20 to 50 m / s, and the vertical plane including the rotation axis of the cooling roll and the outer surface of the roll intersect with each other in the vertical direction. The nozzle flow path is inclined backward at an angle of 5 to 45 ° with respect to the surface, and the distance a between the front lip of the slit-shaped orifice and the cooling roll surface and the distance b between the rear lip and the cooling roll surface are The following equation (a),
(B) (b) 0 ≦ b−a ≦ 0.5 (mm) (b) a = 0.1 to 1.0 (mm) is satisfied, and at least the surface roughness of the front lip bottom surface is the center line average roughness Ra. A method for producing a quenched metal ribbon, characterized in that the molten metal is continuously supplied through a slit-shaped orifice having a diameter of 1.0 μm or less.
強いて薄帯化を導く冷却ロールと、この冷却ロールの外
周表面上に、ロールの母線に沿ってのびるスリット状の
オリフィスから溶融金属を供給するノズルとからなり、 該ノズルを冷却ロールのロール中心のほぼ直上に配置
し、該ノズルは、冷却ロールの回転軸を含む鉛直面に対
し５〜45゜の範囲の角度で後傾したスリット状の流路を
そなえ、さらにその先端に、スリット状のオリフィスの
前リップと冷却ロール表面との距離ａおよび後リップと
冷却ロール表面との距離ｂが次式(イ),(ロ) (イ)０≦ｂ−ａ≦0.5(mm) (ロ)ａ＝0.1〜1.0(mm) の条件を満足し、かつ少なくとも前リップ底面の表面粗
さが、中心線平均粗さRaで1.0μｍ以下とした、スリッ
ト状のオリフィスを有することを特徴とする急冷金属薄
帯の製造装置。2. A cooling roll which receives a falling flow of molten metal and forcibly quenches and solidifies the molten metal to form a thin ribbon, and a molten metal from a slit-shaped orifice extending along the generatrix of the roll on the outer peripheral surface of the cooling roll. And a nozzle for supplying the cooling roll, and the nozzle is arranged almost directly above the roll center of the cooling roll, and the nozzle is tilted backward at an angle in the range of 5 to 45 ° with respect to the vertical plane including the rotation axis of the cooling roll. A slit-shaped flow path is provided, and at its tip, a distance a between the front lip of the slit-shaped orifice and the cooling roll surface and a distance b between the rear lip and the cooling roll surface are expressed by the following equations (a), (b) ( A) 0 ≦ b−a ≦ 0.5 (mm) (b) The condition of a = 0.1 to 1.0 (mm) is satisfied, and at least the surface roughness of the front lip bottom surface is 1.0 μm or less in terms of center line average roughness Ra. And a quenching gold having a slit-shaped orifice Thin strip of manufacturing equipment.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9945186A JPH0636973B2 (en) | 1986-05-01 | 1986-05-01 | Method and apparatus for manufacturing quenched metal ribbon |
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Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62259645A JPS62259645A (en) | 1987-11-12 |
| JPH0636973B2 true JPH0636973B2 (en) | 1994-05-18 |
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Family Applications (1)
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| CN108907123B (en) * | 2012-03-15 | 2020-10-02 | 日立金属株式会社 | Method for manufacturing amorphous alloy ribbon |
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- 1986-05-01 JP JP9945186A patent/JPH0636973B2/en not_active Expired - Lifetime
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|---|---|
| JPS62259645A (en) | 1987-11-12 |
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