(57)【要約】【課題】生産性が高い非晶質合金箔帯の製造装置および非晶質合金箔帯の製造方法を提供する。【解決手段】実施形態に係る非晶質合金箔帯の製造装置は、回転可能な冷却ロールと、溶湯を保持する坩堝と、前記坩堝に取り付けられ、前記坩堝内の溶湯を前記冷却ロールの外周面に対して吐出するノズルと、前記坩堝内を減圧する減圧手段と、を備える。【選択図】図１
2014108445.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転可能な冷却ロールと、
溶湯を保持する坩堝と、
前記坩堝に取り付けられ、前記坩堝内の溶湯を前記冷却ロールの外周面に対して吐出するノズルと、
前記坩堝内を減圧する減圧手段と、
を備えた非晶質合金箔帯の製造装置。
【請求項２】
前記坩堝内を加圧する加圧手段をさらに備えた請求項１記載の非晶質合金箔帯の製造装置。
【請求項３】
回転可能な他の冷却ロールと、
溶湯を保持する他の坩堝と、
前記他の坩堝に取り付けられ、前記他の坩堝内の溶湯を前記他の冷却ロールの外周面に対して吐出する他のノズルと、
をさらに備え、
前記減圧手段は、前記他の坩堝内も減圧することができ、
前記加圧手段は、前記他の坩堝内も加圧することができる請求項２記載の非晶質合金箔帯の製造装置。
【請求項４】
回転可能な他の冷却ロールと、
前記坩堝を、前記ノズルが前記溶湯を前記冷却ロールの外周面に対して吐出可能となる第１の位置と、前記ノズルが前記溶湯を前記他の冷却ロールの外周面に対して吐出可能となる第２の位置との間で移動させる移動手段と、
をさらに備えた請求項１記載の非晶質合金箔帯の製造装置。
【請求項５】
前記ノズルには、前記冷却ロールの周方向に沿って配列された複数本のスリットが形成されている請求項１〜４のいずれか１つに記載の非晶質合金箔帯の製造装置。
【請求項６】
冷却ロールを回転させながら、坩堝内に保持された溶湯を前記冷却ロールの外周面に対して吐出する工程と、
前記坩堝内を減圧することにより、前記冷却ロールの外周面に対する前記溶湯の吐出を停止させる工程と、
を備えた非晶質合金箔帯の製造方法。
【請求項７】
前記坩堝内を加圧することにより、前記坩堝内の溶湯を強制的に排出する工程をさらに備えた請求項６記載の非晶質合金箔帯の製造方法。
【請求項８】
他の冷却ロールを回転させながら、他の坩堝内に保持された溶湯を前記他の冷却ロールの外周面に対して吐出する工程と、
前記他の坩堝内を減圧することにより、前記溶湯の吐出を停止させる工程と、
前記他の坩堝内を加圧することにより、前記他の坩堝内の溶湯を強制的に排出する工程と、
をさらに備え、
前記坩堝内に保持された溶湯を前記冷却ロールの外周面に対して吐出する工程と、前記他の坩堝内に保持された溶湯を前記他の冷却ロールの外周面に対して吐出する工程とを交互に実施し、
前記坩堝内に保持された溶湯を前記冷却ロールの外周面に対して吐出する工程においては、前記他の冷却ロールの外周面に対しては溶湯を供給せず、
前記他の坩堝内に保持された溶湯を前記他の冷却ロールの外周面に対して吐出する工程においては、前記冷却ロールの外周面に対しては溶湯を供給しない請求項７記載の非晶質合金箔帯の製造方法。
【請求項９】
前記坩堝を、前記溶湯を前記冷却ロールの外周面に対して吐出可能となる第１の位置から前記溶湯を他の冷却ロールの外周面に対して吐出可能となる第２の位置まで移動させる第１の移動工程と、
前記他の冷却ロールを回転させながら、前記坩堝内に保持された溶湯を前記他の冷却ロールの外周面に対して吐出する工程と、
前記坩堝内を減圧することにより、前記他の冷却ロールの外周面に対する前記溶湯の吐出を停止させる工程と、
前記坩堝を前記第２の位置から前記第１の位置まで移動させる第２の移動工程と、
をさらに備え、
前記第１の移動工程及び前記第２の移動工程は、前記溶湯の吐出が停止されている間に実施する請求項６記載の非晶質合金箔帯の製造方法。
【請求項１０】
前記溶湯を、錫又は硫黄を含む鉄基合金とする請求項６〜９のいずれか１つに記載の非晶質合金箔帯の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、非晶質（アモルファス）合金箔帯の製造装置および非晶質合金箔帯の製造方法に関し、特に、冷却ロールを備えた非晶質合金箔帯の製造装置および非晶質合金箔帯の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、トランスやモータの鉄心に電力損失が少ない鉄基非晶質合金を用いることが検討され、トランスについては実用化が進んでいる。しかしながら、積鉄心トランスへの適用は未だ報告されておらず、積鉄心を採用しているメーカーでも非晶質材料の採用には二の足を踏んでいる。また、モータについては、非晶質材料の実用化がほとんど進展しておらず、従来の薄い（３０μｍ以下）の箔帯を、工夫を凝らして応用する例が散見される程度である。
【０００３】
厚い箔帯が工業的に低コストで製造されれば、積鉄心やモータへの適用も可能になる。箔帯の厚肉化により、巻鉄心型トランスにおいては鉄心加工工程の作業能率が向上するとともに、占積率が高まる。これにより、電力損失が低減する。この結果、鉄心のサイズが小さくなり、巻線量が減るので、トランスの体積が小さくなり、重量が減少する。また、箔帯の厚肉化は、電力損失の低減のみならず、強度を高めることができ、高速回転するモータにおいて働く強い遠心力に耐えるこれまでにない製品を実現できる。
【０００４】
非晶質合金の最も一般的な製造方法は、熱伝導率が高い金属または合金製のロールを回転させながら、合金の溶湯をロールの外周面に接触させることにより、合金溶湯を急速に冷却して箔帯状に凝固させるいわゆるロール液体急冷法である。ロール液体急冷法は、溶湯が持つ熱を冷却ロールに移動させることによって溶湯を急冷し、溶湯が結晶化する前に凝固させて、非晶質合金箔帯を製造する方法である。しかしながら、ロール液体急冷法で製造できる非晶質合金箔帯の板厚には厳しい制限があり、工業規模で連続的に製造できる板厚は３０μｍ以下に限られていた。
【０００５】
このような状況を打開するために、本発明者の一人は、二つの冷却ロールを交互に使用するいわゆるツインロール法を提案した（特許文献１参照）。ツインロール法は、一つの冷却ロールで排出できる熱量には制限があるという思想のもとに発案されたものである。ツインロール法においては、先ず、第１の冷却ロールを用いて非晶質合金箔帯の製造を開始し、第１の冷却ロールの温度が所定の温度に達したら、給湯装置を第２の冷却ロールに移し、第２の冷却ロールを用いて鋳造を続ける。第２の冷却ロールで鋳造している間、第１の冷却ロールは冷却し続ける。そして、第２の冷却ロールの温度が所定の温度に達したら、再び第１の冷却ロールを用いて鋳造を行う。これを続けることにより長時間連続的に厚い箔帯を製造できる。
【０００６】
しかし、ツインロール法にも問題があった。製造しようとする箔帯の厚さが３０μｍから４５μｍ程度であれば、１つのロールで鋳造できる時間は数分から２０分程度であるが、それよりも厚くなると、溶湯供給装置の移動が頻繁になり生産性を損ねることがあった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００９−１９５９６７号公報
【特許文献２】米国特許４，５４６，８１５号公報明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明の目的は、生産性が高い非晶質合金箔帯の製造装置および非晶質合金箔帯の製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
実施形態に係る非晶質合金箔帯の製造装置は、回転可能な冷却ロールと、溶湯を保持する坩堝と、前記坩堝に取り付けられ、前記坩堝内の溶湯を前記冷却ロールの外周面に対して吐出するノズルと、前記坩堝内を減圧する減圧手段と、を備える。
【００１０】
実施形態に係る非晶質合金箔帯の製造方法は、冷却ロールを回転させながら、坩堝内に保持された溶湯を前記冷却ロールの外周面に対して吐出する工程と、前記坩堝内を減圧することにより、前記冷却ロールの外周面に対する前記溶湯の吐出を停止させる工程と、を備える。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、生産性が高い非晶質合金箔帯の製造装置および非晶質合金箔帯の製造方法を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】第１の実施形態に係る非晶質合金箔帯の製造装置を例示する斜視図である。
【図２】第１の実施形態に係る非晶質合金箔帯の製造方法を例示する斜視図である。
【図３】第１の実施形態に係る非晶質合金箔帯の製造方法を例示する斜視図である。
【図４】第１の実施形態に係る非晶質合金箔帯の製造方法を例示する斜視図である。
【図５】第１の実施形態の変形例において使用するノズル及びその周辺を例示する断面図である。
【図６】第２の実施形態に係る非晶質合金箔帯の製造装置を例示する斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、図面を参照しつつ、本発明の実施形態について説明する。
先ず、第１の実施形態について説明する。
図１は、本実施形態に係る非晶質合金箔帯の製造装置を例示する斜視図である。
図１に示す本実施形態に係る製造装置１は、非晶質合金箔帯１０２を製造するための装置である。ここで、「非晶質合金」とは、全体が非晶質の合金の他に、体積率で５０％以上が非晶質であり、残部が非晶質を母相としてナノサイズの微結晶が分散析出した複相の合金も含む。
【００１４】
図１に示すように、製造装置１においては、２つの鋳造系Ａ及びＢが設けられている。鋳造系Ａにおいては、駆動装置１１ａが設けられており、駆動装置１１ａによって回転させられる冷却ロール１２ａが設けられており、冷却ロール１２ａの上方には、溶湯１０１を保持する坩堝１３ａが設けられている。坩堝１３ａは、液体状態にある溶湯１０１を保持する容器であり、その下面にはノズル１４ａが取り付けられている。ノズル１４ａは、坩堝１３ａ内の溶湯１０１を冷却ロール１２ａの外周面に対して吐出する。
【００１５】
坩堝１３ａの上面は開口しており、この開口部の縁には気密板１５ａが取り付けられている。気密板１５ａは坩堝１３ａの開口部を開閉可能とされており、坩堝１３ａから分離可能である。坩堝１３ａ内に溶湯１０１が入っているときは、気密板１５ａが坩堝１３ａの開口部を塞ぎ、坩堝１３ａ内は気密状態となる。また、気密板１５ａには排気管２１及び給気管２２が接続可能であり、気密板１５ａに排気管２１又は給気管２２が接続されているとき、坩堝１３ａの内部は、外部に対しては気密状態を維持したまま、排気管２１又は給気管２２の内部に連通される。一方、気密板１５ａが坩堝１３ａの開口部を塞いでいないときは、レードル６１によって坩堝１３ａ内に溶湯１０１を供給することができる。
【００１６】
鋳造系Ｂの構成も鋳造系Ａと同様であるが、その配置は左右逆になっている。すなわち、鋳造系Ｂにおいては、駆動装置１１ｂ、冷却ロール１２ｂ、坩堝１３ｂ、ノズル１４ｂ及び気密板１５ｂが設けられており、鋳造系Ａを左右対称にした配置で設置されている。
【００１７】
また、鋳造系Ａの冷却ロール１２ａと鋳造系Ｂの冷却ロール１２ｂとの間には、冷却水循環ロール支持装置１７が設けられている。冷却水循環ロール支持装置１７は、ロータリージョイント１８ａ及び１８ｂを介して、それぞれ、冷却ロール１２ａ及び１２ｂに連結されている。これにより、冷却水循環ロール支持装置１７は、冷却ロール１２ａ及び１２ｂを回転自在に軸支しながら、冷却ロール１２ａ及び１２ｂの内部に冷却水（図示せず）を流通させる。更に、製造装置１においては、坩堝１３ａ及び１３ｂを独立して移動させることができる移動手段１９が設けられている。
【００１８】
更に、製造装置１においては、排気用ポンプ２３が設けられており、排気管２１の一端に接続されている。排気用ポンプ２３と排気管２１との間には、排気用ポンプ２３の内部を排気管２１の内部に連通させるか否かを切り替えるバルブ２５と、排気管２１に吸い込まれた溶湯１０１の蒸気が排気用ポンプ２３内に流入することを防止するカップラ２７とが設けられている。排気用ポンプ２３、バルブ２５、カップラ２７及び排気管２１により、坩堝１２ａ及び１２ｂ内を減圧する減圧手段３１が構成されている。
【００１９】
更にまた、製造装置１においては、給気用ポンプ２４が設けられており、給気管２２の一端に接続されている。給気用ポンプ２４と給気管２２との間には、給気用ポンプ２４の内部を給気管２２の内部に連通させるか否かを切り替えるバルブ２６と、坩堝内の溶湯１０１の蒸気が給気用ポンプ２４内に逆流することを防止する弁機構２８とが設けられている。給気用ポンプ２４、バルブ２６、弁機構２８及び給気管２２により、坩堝１２ａ及び１２ｂ内を加圧する加圧手段３２が構成されている。
【００２０】
更にまた、製造装置１においては、予備の坩堝１３ｃが設けられている。予備の坩堝１３ｃには、予備のノズル１４ｃ及び予備の気密板１５ｃが取り付けられている。坩堝１３ｃ、ノズル１４ｃ及び気密板１５ｃの構成は、それぞれ、坩堝１３ａ、ノズル１４ａ及び気密板１５ａの構成と同様である。また、製造装置１には、坩堝１３ｃが載置されるホルダー６３と、坩堝１３ｃ等を加熱する加熱手段６４が設けられている。加熱手段６４は、例えば、抵抗加熱方式又はガスバーナー方式のヒーターである。加熱手段６４の形態は特に限定されず、例えば、坩堝１３ｃ、ノズル１４ｃ及び気密板１５ｃを、ホルダー６３ごと覆うものであってもよい。
【００２１】
次に、上述の如く構成された本実施形態に係る非晶質合金箔帯の製造装置の動作、すなわち、本実施形態に係る非晶質合金箔帯の製造方法について説明する。
図２〜４は、本実施形態に係る非晶質合金箔帯の製造方法を例示する斜視図である。
なお、図３及び図４においては、坩堝１３ａ及びその周辺のみを示している。
【００２２】
図１に示すように、ある定常状態においては、鋳造系Ａを用いて非晶質合金箔帯１０２を製造する。一方、鋳造系Ｂにおいては、非晶質合金箔帯１０２を製造せずに、冷却ロール１２ｂを冷却し続ける。
【００２３】
具体的には、予め、ノズル１４ａが冷却ロール１２ａに接近した位置に配置されるような位置に、坩堝１３ａが配置されている。例えば、ノズル１４ａの吐出口と冷却ロール１２ａとのギャップが０．１〜０．３ｍｍとなるような位置に、坩堝１３ａが配置されている。そして、駆動装置１１ａが冷却ロール１２ａを回転させると共に、冷却水循環ロール支持装置１７が冷却ロール１２ａを回転可能に支持しつつ、ロータリージョイント１８ａを介して冷却ロール１２ａ内に冷却水を循環させる。この状態で、レードル６１を用いて、坩堝１３ａ内に非晶質合金箔帯１０２の材料となる溶湯１０１を注入する。これにより、坩堝１３ａ内に供給された溶湯１０１がノズル１４ａから冷却ロール１２ａの外周面に対して連続的に吐出される。なお、溶湯１０１の供給過程で冷却ロール１２ａは膨張するため、この膨張量を検出しながら、ノズル１４ａと冷却ロール１２ａとのギャップ量が一定となるように、坩堝１３ａの位置を調節し続ける。
【００２４】
溶湯１０１は、例えば、錫（Ｓｎ）を含む鉄基合金とする。溶湯１０１中における錫の濃度は、例えば、０．０１〜１質量％とし、例えば、０．１〜０．５質量％とする。なお、錫の替わりに、溶湯１０１中に硫黄（Ｓ）を添加してもよい。この場合、硫黄の濃度は、例えば、０．００３〜１質量％とする。溶湯１０１には錫及び硫黄を両方加えてもよい。
【００２５】
ノズル１４ａから吐出された溶湯１０１は、ノズル１４ａと冷却ロール１２ａの外周面との間でパドル（湯溜まり）１０３を形成する。そして、冷却ロール１２ａの回転に伴って、パドル１０３から溶湯１０１が薄い帯状に引き出されると共に、冷却ロール１２ａによって急冷され、非晶質のまま凝固する。これにより、ストリップ状の非晶質合金箔帯１０２が製造される。非晶質合金箔帯１０２は、冷却ロール１２ａの外周面に沿って所定の位置まで移動した後、冷却ロール１２ａから遠ざかる方向に引き出され、巻き取られる。一方、溶湯１０１から冷却ロール１２ａに伝達された熱は、冷却ロール１２ａ内を流通する冷却水に伝達され、冷却水と共に冷却ロール１２ａの外部に排出される。
【００２６】
このとき、坩堝１３ｂに対しては溶湯１０１を供給しない。従って、鋳造系Ｂにおいては、冷却ロール１２ｂの外周面に対して溶湯１０１は供給されず、非晶質合金箔帯１０２は製造されない。しかし、駆動装置１１ｂは冷却ロール１２ｂを回転させ、冷却水循環ロール支持装置１７はロータリージョイント１８ｂを介して冷却ロール１２ｂ内に冷却水を流通させ続ける。一方、坩堝１３ｂは、ノズル１４ｂと冷却ロール１２ｂとのギャップが一定量、例えば、０．１〜０．３ｍｍとなるような位置に保持される。そして、坩堝１３ｂ及びノズル１４ｂを、加熱された状態で待機させる。また、予備の坩堝１３ｃ、ノズル１４ｃ及び気密板１５ｃは、ホルダー６３上に載置され、加熱手段６４がこれらを加熱する。
【００２７】
そして、何らかの事由により、鋳造系Ａによって非晶質合金箔帯１０２を鋳造し続けることができなくなったときは、鋳造系Ｂに切り替えて非晶質合金箔帯１０２の鋳造を継続する。鋳造系Ａによって非晶質合金箔帯１０２を鋳造し続けることができなる事由として、例えば、以下の事由＜１＞〜＜４＞がある。
【００２８】
＜１＞冷却ロール１２ａの外周面の温度が所定の温度よりも高くなったとき。
＜２＞ノズル１４ａが寿命に達したとき。
＜３＞冷却ロール１２ａに不具合が生じ、冷却ロール１２ａの研磨又は交換が必要となったとき。
＜４＞製造された非晶質合金箔帯１０２の形状及び性状等に不良が発生したとき。
【００２９】
このような場合には、図２に示すように、レードル６１により、鋳造系Ｂの坩堝１３ｂ内に溶湯１０１を供給する。これにより、ノズル１４ｂから溶湯１０１が吐出され、冷却ロール１２ｂの外表面において帯状に引き出されると共に急冷されて凝固し、非晶質合金箔帯１０２が製造され始める。
【００３０】
一方、鋳造系Ａの坩堝１３ａには気密板１５ａを被せて、坩堝１３ａの内部を気密状態にする。そして、気密板１５ａに排気管２１を接続し、排気用ポンプ２３を稼働させ、バルブ２５を開くことにより、坩堝１３ａ内を減圧する。この結果、大気圧により、ノズル１４ａからの溶湯１０１の吐出が止められ、鋳造系Ａによる非晶質合金箔帯１０２の製造が停止する。このようにして、非晶質合金箔帯１０２を製造する鋳造系が鋳造系Ａから鋳造系Ｂに切り替わる。
【００３１】
なお、鋳造系Ａによる非晶質合金箔帯１０２の製造中に、気密板１５ａに排気管２１を接続し、排気用ポンプ２３を稼働させ、バルブ２５を閉めた状態で待機していてもよい。これにより、鋳造系Ａによって非晶質合金箔帯１０２を製造できなくなったときに、気密板１５ａを閉めてバルブ２５を開くだけで、坩堝１３ａ内の減圧を開始することができる。
【００３２】
以後、鋳造系Ｂにより、非晶質合金箔帯１０２を製造し続ける。
一方、鋳造系Ａにおいては、駆動装置１１ａが冷却ロール１２ａを回転させ続け、冷却水循環ロール支持装置１７が冷却ロール１２ａを軸支すると共に、冷却ロール１２ａ内に冷却水を流通させ続ける。このとき、冷却ロール１２ａの外周面に対しては溶湯１０１を供給しない。これにより、冷却ロール１２ａを冷却する。
【００３３】
また、排気管２１が気密板１５ａに接続され、排気用ポンプ２３によって内部が減圧された状態のまま、移動手段１９によって、坩堝１３ａを冷却ロール１２ａから離れた他の場所に移動させる。次に、バルブ２５を閉じて排気用ポンプ２３を停止させた後、排気管２１を気密板１５ａから取り外す。
【００３４】
次に、図３に示すように、気密板１５ａに給気管２２を接続し、給気用ポンプ２４を稼働させると共に、バルブ２６を開く。これにより、坩堝１３ａの内部に大気を送り込み、坩堝１３ａ内を加圧する。この結果、坩堝１３ａ内に残留した溶湯１０１がノズル１４ａを介して強制的に排出される。排出された溶湯１０１は耐熱容器６２に注入され、後で再利用される。次に、バルブ２６を閉じ、給気用ポンプ２４を停止させて、給気管２２を気密板１５ａから取り外す。
【００３５】
以後の処理は、鋳造系Ａによって非晶質合金箔帯１０２の鋳造を継続できなくなった事由によって異なる。
事由が上記＜１＞の冷却ロール１２ａの温度上昇である場合には、上述の処理により冷却ロール１２ａが十分に冷却されれば、再び、鋳造系Ａによる非晶質合金箔帯１０２の製造が可能となる。
【００３６】
事由が上記＜２＞のノズルの寿命である場合には、坩堝１３ａを予備の坩堝１３ｃに交換する。予備の坩堝１３ｃには予めノズル１４ｃ及び気密板１５ｃが装着された上、加熱手段６４によって所定の温度範囲に加熱されている。なお、ノズル１４ａの交換を速やかに行える場合は、予備の坩堝１３ｃを使わなくてもよい。すなわち、坩堝１３ａが十分に冷却された後、図４に示すように、坩堝１３ａから古いノズル１４ａを取り外し、新しいノズル１４ａを装着し、この坩堝１３ａを再度使用してもよい。
【００３７】
事由が上記＜３＞の冷却ロール１２ａの不具合である場合には、駆動装置１１ａを停止し、冷却水循環ロール支持装置１７から冷却ロール１２ａへの冷却水の供給を停止した後、冷却ロール１２ａを駆動装置１１ａ及び冷却水循環ロール支持装置１７から取り外す。そして、冷却ロール１２ａの補修を行う。例えば、冷却ロール１２ａの外周面に傷が付いた場合には、外周面を研磨する。そして、補修後の冷却ロール１２ａを駆動装置１１ａ及び冷却水循環ロール支持装置１７に装着する。又は、新しい冷却ロール１２ａを用意しておき、これを駆動装置１１ａ及び冷却水循環ロール支持装置１７に装着してもよい。
【００３８】
事由が上記＜４＞の非晶質合金箔帯１０２の不具合である場合には、不具合の原因を特定し、必要な処置を施す。必要な処置には、例えば、上述の冷却ロール１２ａの冷却、坩堝１３ａの交換又はノズル１４ａの交換、冷却ロール１２ａの補修又は交換の他に、鋳造条件の変更も含まれる。
【００３９】
なお、鋳造系Ａによって非晶質合金箔帯１０２の鋳造を継続できなくなる事由は、上記＜１＞〜＜４＞には限定されない。上記＜１＞〜＜４＞以外の事由が発生した場合も、事由に応じて適切な処置をとる。
【００４０】
そして、上述のように、事由に応じた処理を施した後、図１に示すように、坩堝１３ａを冷却ロール１２ａに対して溶湯１０１を供給できるような位置に戻し、待機する。
その後、鋳造系Ｂにおいて、非晶質合金箔帯１０２を製造し続けることができなくなったときは、同様な手順により、非晶質合金箔帯１０２の製造を鋳造系Ｂから鋳造系Ａに切り替える。このとき、減圧手段３１により坩堝１３ｂ内を減圧することによって、ノズル１４ｂから溶湯１０１の吐出を停止し、加圧手段３２により坩堝１３ｂ内を加圧することによって、坩堝１３ｂ内に残留した溶湯１０１を強制的に排出する。予備の坩堝１３ｃ、ノズル１４ｃ及び気密板１５ｃは、常時１組以上、加熱された状態で待機させておく。以後、同様にして、鋳造系Ａと鋳造系Ｂを交互に使用して、非晶質合金箔帯１０２を製造し続ける。
【００４１】
次に、本実施形態の効果について説明する。
本実施形態によれば、減圧手段３１により坩堝の内部を減圧することにより、坩堝内に溶湯を残留させたまま、溶湯の吐出を停止させることができる。これにより、溶湯の吐出を速やかに停止させ、次の作業、例えば、ノズル交換又は冷却ロールの補修等のメンテナンス作業を速やかに開始することができる。また、鋳造を停止した冷却ロールに対する溶湯の供給を速やかに停止することができるため、その分、早期に冷却ロールの冷却を開始することができる。この結果、鋳造系の停止時間を短縮することができ、非晶質合金箔帯の生産性を向上させることができる。
【００４２】
また、本実施形態においては、２つの冷却ロールを交互に使用するツインロール法を採用している。単一ロール法では、冷却ロールを補修している間は鋳造自体を止める必要があるが、ツインロール法では、一方の冷却ロールを補修している間に、他方の冷却ロールを用いて鋳造ができるため、鋳造を中断する時間が短く、生産性が高い。ツインロール法においては、１つの冷却ロールに着目すると、鋳造と冷却を交互に行っている。そして、本実施形態のように、早期に冷却ロールの冷却を開始することができれば、鋳造可能な温度まで速やかに冷却することができ、冷却に要する時間を短縮することができる。これにより、より厚く、従って入熱量がより大きい非晶質合金箔帯を、２つの鋳造系で連続的に製造することができる。
【００４３】
更に、本実施形態によれば、非晶質合金箔帯の製造を停止した冷却ロールに対して、製品にならない溶湯が吐出され続けることがないため、溶湯が無駄に消費されることを防止できる。
【００４４】
更にまた、本実施形態によれば、溶湯の吐出を停止させた坩堝を冷却ロールから離れた場所に移動させた後、加圧手段３２により坩堝内を加圧し、坩堝内に残留している溶湯を強制的に排出させている。これにより、残留した溶湯が坩堝内で凝固して、ノズルが目詰まりすることを防止できる。ノズルの目詰まりを回避できれば、簡単な補修でノズルを再利用することが可能である。また、坩堝から排出させた溶湯を耐熱容器６２によって受け止め、再利用することにより、溶湯１０１の無駄を削減し、非晶質合金箔帯の材料コストを低減することができる。これによっても、非晶質合金箔帯の生産性を向上させることができる。
【００４５】
これに対して、仮に、非晶質合金箔帯の製造装置に減圧手段及び加圧手段が設けられていないと、一方の鋳造系によって非晶質合金箔帯を製造することができなくなった後でも、坩堝内の溶湯がノズルを介して全て排出されるまでは、ノズルの交換、冷却ロールの補修又は交換等のメンテナンス作業を開始することができないため、作業の効率が低い。また、冷却ロールに溶湯が供給されている間は冷却ロールが冷却されないため、冷却ロールが鋳造可能な温度まで冷却されるために長時間を要する。更に、鋳造を停止した冷却ロールに対して供給される溶湯は無駄になる。更にまた、坩堝内に残留した溶湯が加圧手段によって排出されないまま、ノズル内で凝固してノズルが目詰まりしてしまうと、坩堝を傾けて内部の未凝固の溶湯を排出した後、ノズルを破壊して凝固した溶湯を除去する必要がある。このため、設備コストが増大すると共に、作業時間が長くなる。このように、減圧手段及び加圧手段が設けられていないと、非晶質合金箔帯の生産性が低い。
【００４６】
また、特許文献２に記載された方法、すなわち、複数の坩堝を連ねて配置し、坩堝の交換時期が来たら次の坩堝に注湯を移す方法では、坩堝を移動させる際に、鋳造条件（例えば吐出圧力）が適正範囲を外れる時間が長く、溶湯のロスが大きい。
【００４７】
更にまた、本実施形態においては、溶湯１０１を錫（Ｓｎ）を含む鉄基合金としている。溶湯に錫を含有させることにより、非晶質合金箔帯１０２の表面に錫が偏析し、非晶質合金箔帯１０２が銅又は銅合金からなる冷却ロール１２ａ及び１２ｂの外周面に融着し、冷却ロールの外周層を剥ぐように痛めることを抑制できる。この結果、冷却ロールの外周面が荒れることを抑制し、冷却ロールの交換及び表面研磨等の補修作業の頻度を低減することができる。なお、溶湯１０１中、すなわち、非晶質合金箔帯１０２中における錫の濃度は０．０１〜１質量％とすることが好ましく、０．１〜０．５質量％とすることがより好ましい。錫の濃度を０．０１質量％以上とすることにより、上述の冷却ロールの寿命を延ばす効果を確実に得ることができる。一方、錫の濃度を１質量％以下とすることにより、非晶質合金箔帯が脆くなることを防止できる。また、溶湯を硫黄（Ｓ）を含む鉄基合金とする場合も同様な効果が得られる。この場合は、溶湯中の硫黄濃度を０．００３質量％以上とすることにより、上述の効果を確実に得ることができ、１質量％以下とすることにより、非晶質合金箔帯が脆くなることを防止できる。
【００４８】
次に、本実施形態の変形例について説明する。
図５は、本変形例において使用するノズル及びその周辺を例示する断面図である。
図５に示すように、本変形例において使用するノズル３４は多重スリットノズルである。すなわち、ノズル３４の吐出口の形状は、冷却ロール１２ａ及び１２ｂの周方向に沿って複数本、例えば２本のスリット３５が配列された形状となっている。各スリット３５が延びる方向は、冷却ロールの軸方向と同一である。また、スリット３５間の距離は、例えば１０ｍｍ以下であり、例えば６ｍｍ以下である。なお、ノズル３４として、吐出口に３本以上のスリットが形成された多重スリットノズルを使用してもよい。
【００４９】
次に、上述の如く構成された非晶質合金箔帯の製造装置の動作、すなわち、本変形例に係る非晶質合金箔帯の製造方法について説明する。
坩堝１３ａ内に溶湯１０１を供給すると、この溶湯１０１はノズル３４のスリット３５を介して冷却ロール１２ａの外周面に対して吐出される。ノズル３４にはスリット３５が２本形成されているため、パドル１０３は２ヶ所に形成され、溶湯１０１は、冷却ロール１２ａの回転に伴って、これらの２ヶ所のパドル１０３から引き出される。このとき、本変形例においては、スリット３５の間隔が例えば１０ｍｍ以下、例えば６ｍｍ以下となっているため、上流側のパドル１０３から引き出された高粘度の溶湯１０１が、ガラス転移点に達する前に下流側のパドル１０３に到達し、下流側のパドル１０３から引き出された高粘度の溶湯１０１とそれらの界面付近で混じり合い、一体化する。この結果、溶湯１０１の厚さが増加する。この結果、厚い非晶質合金箔帯１０２が製造される。
【００５０】
本変形例によれば、多重スリットノズルを使用することにより、より厚い非晶質合金箔帯を製造することができる。例えば、冷却ロールの周速を低減することによって非晶質合金箔帯の厚肉化を図ることも考えられるが、多重スリットノズルを使用する方法は、周速を低減する方法と比較して生産性が高く、冷却ロールの周速を一定とした場合、例えば、約２倍となる。本変形例における上記以外の構成、製造方法及び効果は、前述の実施形態と同様である。
【００５１】
次に、第２の実施形態について説明する。
図６は、本実施形態に係る非晶質合金箔帯の製造装置を例示する斜視図である。
図６に示すように、本実施形態に係る非晶質合金箔帯の製造装置２においては、坩堝１３、ノズル１４及び気密板１５からなる溶湯供給手段２０が１組のみ設けられており、鋳造系Ａ及び鋳造系Ｂにおいて共有されている。また、排気管２１は気密板１５に常時接続されている。更に、製造装置２においては、給気管２２、給気用ポンプ２４、バルブ２６及び弁機構２８（いずれも図１参照）は設けられていない。本実施形態における上記以外の構成は、前述の第１の実施形態と同様である。
【００５２】
次に、上述の如く構成された本実施形態に係る非晶質合金箔帯の製造装置の動作、すなわち、本実施形態に係る非晶質合金箔帯の製造方法について説明する。
図６に示すように、本実施形態においては、鋳造系Ａにおいて非晶質合金箔帯１０２を製造するときは、坩堝１３、ノズル１４及び気密板１５からなる溶湯供給手段２０を冷却ロール１２ａの直上域に位置させる。これにより、ノズル１４から冷却ロール１２ａの外周面に対して溶湯１０１が吐出されて、鋳造系Ａにおいて非晶質合金箔帯１０２が製造される。
【００５３】
その後、例えば、前述の事由＜１＞（冷却ロールの温度上昇）、＜３＞（冷却ロールの不具合）、又は＜４＞（非晶質合金箔帯の不良）が発生し、非晶質合金箔帯１０２を製造する鋳造系を鋳造系Ｂに切り替えるときは、気密板１５を閉じ、排気用ポンプ２３を稼働させ、バルブ２５を開くことにより、坩堝１３内を減圧する。これにより、ノズル１５からの溶湯１０１の吐出が停止する。次に、移動手段１９が、溶湯供給手段２０を冷却ロール１２ａの直上域から冷却ロール１２ｂの直上域まで移動させる。この移動の過程において、溶湯供給手段２０は加熱され続けることが好ましい。
【００５４】
次に、バルブ２５を閉じ、排気用ポンプ２３を停止させ、気密板１５を開ける。これにより、坩堝１３内が大気圧に戻り、ノズル１４から冷却ロール１２ｂの外周面に対して溶湯１０１が吐出される。この結果、鋳造系Ｂにおいて非晶質合金箔帯１０２が製造される。
【００５５】
以後同様に、鋳造系Ａ及び鋳造系Ｂを交互に使用して、非晶質合金箔帯１０２を製造し続ける。このように、本実施形態においては、鋳造系を切り替えるときは、坩堝１３内を減圧してノズル１４からの溶湯１０１の吐出を停止させている間に、移動手段１９によって溶湯供給手段２０を移動させる。本実施形態における上記以外の製造方法は、前述の第１の実施形態と同様である。
【００５６】
本実施形態によれば、１組の溶湯供給手段２０を鋳造系Ａ及びＢにおいて交互に使用することにより、非晶質合金箔帯１０２を連続的に製造することができる。これにより、前述の第１の実施形態と比較して、製造装置の設備コストを抑えることができる。一方、前述の第１の実施形態によれば、一方の鋳造系において非晶質合金箔帯を製造している間に、他方の鋳造系の溶湯供給手段２０を補修又は交換することができるため、例えば、前述の事由＜２＞（ノズルの寿命）が発生した場合においても、非晶質合金箔帯の製造を中断することなく、対処することができる。本実施形態における上記以外の効果は、前述の第１の実施形態と同様である。
【００５７】
以上、実施形態及びその変形例を参照して本発明を説明したが、本発明はこれらの実施形態及び変形例に限定されるものではない。例えば、前述の実施形態及び変形例に対して、当業者が適宜、構成要素の追加、削除若しくは設計変更、又は、工程の追加、省略若しくは条件変更を行ったものも、本発明の要旨を備えている限り、本発明の範囲に含有される。また、前述の各実施形態及び変形例は、相互に組み合わせて実施することもできる。
【００５８】
例えば、前述の実施形態においては、給気用ポンプ２４によって坩堝内に大気を供給し、坩堝内の圧力を高める例を示したが、大気の替わりに不活性ガスを供給してもよい。また、前述の実施形態においては、２つの冷却ロール１２ａ及び１２ｂが１台の冷却水循環ロール支持装置１７が共用する例を示したが、冷却水循環ロール支持装置１７は冷却ロール毎に設けてもよい。更に、前述の実施形態においては、ツインロール法を例示したが、１つの冷却ロールを使用して非晶質合金箔帯を製造する単独ロール法においても、減圧手段及び加圧手段により溶湯の吐出を制御することによって、鋳造系の停止時間を短縮すると共に溶湯の無駄を省き、非晶質合金箔帯の生産性を向上させることができる。
【符号の説明】
【００５９】
１、２：製造装置、１１ａ、１１ｂ：駆動装置、１２ａ、１２ｂ：冷却ロール、１３、１３ａ、１３ｂ、１３ｃ：坩堝、１４，１４ａ、１４ｂ、１４ｃ：ノズル、１５、１５ａ、１５ｂ、１５ｃ：気密板、１７：冷却水循環ロール支持装置、１８ａ、１８ｂ：ロータリージョイント、１９：移動手段、２０：溶湯供給手段、２１：排気管、２２：給気管、２３：排気用ポンプ、２４：給気用ポンプ、２５、２６：バルブ、２７：カップラ、２８：弁機構、３１：減圧手段、３２：加圧手段、３４：ノズル、３５：スリット、６１：レードル、６２：耐熱容器、６３：ホルダー、６４：加熱手段、１０１：溶湯、１０２：非晶質合金箔帯、１０３：パドル、Ａ、Ｂ：駆動系
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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