(57)【要約】【課題】変態点以上の温度の帯状金属を、冷却ガスを噴きつけて変態点以上の温度まで冷却する従来の方法よりも高い冷却速度で冷却する冷却装置を提供することを目的とする。【解決手段】変態点以上の温度の帯状金属４を冷却する冷却装置３に関する。前記帯状金属４を圧延する一対の冷却ロール５，５と、前記一対の冷却ロール５，５を互いに圧接させる油圧シリンダ６と、を備えている。そして、前記冷却ロール５の内部には、ロール外周面５ｂを冷却する冷却水が流れる冷却流路５ａが形成されている。前記油圧シリンダ６は、前記帯状金属４と前記冷却ロール５のロール外周面５ｂとの面圧を１００〜１０００ＭＰａとなるように押圧することが好ましい。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
変態点以上の温度を有する帯状金属を変態点以下の温度となるまで冷却する冷却装置であって、
前記帯状金属を圧延する一対のロール部材と、前記一対のロール部材を互いに圧接させる押圧機構と、を備え、
前記ロール部材の内部には、ロール外周面を冷却する流体が流れる流路が形成されていることを特徴とした冷却装置。
【請求項２】
前記押圧機構は、前記帯状金属と前記ロール部材の外周面との面圧を１００〜１０００ＭＰａとなるように押圧することを特徴とした請求項１に記載の冷却装置。
【請求項３】
溶融金属を冷却ロールの外周面上に流下させ、一次冷却させて変態点以上の温度を有する帯状金属に凝固させる単ロール鋳造機と、
前記単ロール鋳造機からの変態点以上の温度を有する帯状金属を二次冷却する請求項１又は２に記載の冷却装置と、を備えたことを特徴とした冷却システム。
【請求項４】
変態点以上の温度を有する帯状金属を急冷する冷却方法であって、
前記帯状金属を、ロール外周面を冷却する流体が流れる流路が形成された一対のロール部材の外周面で圧延しながら冷却することを特徴とした冷却方法。
【請求項５】
変態点以上の温度を有する帯状金属を変態点以下の温度となるまで冷却する冷却方法であって、
溶融金属を冷却鋳造ロールの外周面上に流下させて一次冷却させて帯状に凝固させた変態点以上の温度を有する帯状金属を、請求項３に記載の冷却方法で急冷することを特徴とした冷却方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、冷却装置、冷却システム及び冷却方法に関する。詳細には、拡散変態点以上の帯状金属を冷却する冷却装置、冷却システム及び冷却方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
拡散変態点よりも高い温度にある金属を急冷し、変態点以下の温度とすると、変態時の原子拡散が十分に行えないため析出の少ない組織が現れ、特異な物性を有する金属が得られることが知られている。
【０００３】
このような金属を製造する方法としては、例えば、高速回転する冷却ロールの外周面に溶融金属をノズルから流下させて冷却ロールの外周面上で凝固させて帯状とし、この帯状に凝固した変態点よりも高い温度の帯状金属に冷却ガスを噴きつけて変態点よりも低い温度まで急冷する方法が知られている。このような特殊な金属を形成する一般的技術水準を示すものとしては、例えば、特許文献１がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００２−２０５１４８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ここで、このような特殊な金属は、析出する原子が拡散しやすい温度域にある時間をできるだけ短くすればするほど析出を抑えることが可能となる。このため、既存プロセスで製造される材料にはない組織を作り、特異な物性を発現させるには、拡散・析出が進行する温度域でのより高速な冷却速度が求められていた。
【０００６】
しかしながら、例えば冷却ガスを噴きつけて急冷する方法では、抜熱能力に限界があるために冷却速度に限界があった。そのため、帯状金属の変態が進行する温度域において、より高速な冷却を実現する冷却装置、冷却システム及び冷却方法が求められていた。
【０００７】
そこで、本発明は、変態点よりも高い温度になる帯状金属を、冷却ガスを噴きつける方法で変態点以下の温度まで急冷する従来の方法よりも高い冷却速度で冷却する冷却装置、冷却システム及び冷却方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の冷却装置は、変態点以上の温度を有する帯状金属を変態点以下の温度となるまで冷却する冷却装置に関する。前記帯状金属を圧延する一対のロール部材と、前記一対のロール部材を互いに圧接させる押圧機構と、を備えている。そして、前記ロール部材の内部には、ロール外周面を冷却する流体が流れる流路が形成されていることを特徴としている。
【０００９】
前記押圧機構は、前記帯状金属と前記ロール部材の外周面との面圧を１００〜１０００ＭＰａとなるように押圧することが好ましい。
【００１０】
溶融金属を冷却ロールの外周面上に流下させ、一次冷却させて変態点以上の温度を有する帯状金属に凝固させる単ロール鋳造機と、前記単ロール鋳造機からの変態点以上の温度を有する帯状金属を二次冷却する前記冷却装置と、を備えたことを特徴とした冷却システムに関する。
【００１１】
変態点以上の温度を有する帯状金属を急冷する冷却方法に関する。前記帯状金属を、ロール外周面を冷却する流体が流れる流路が形成された一対のロール部材の外周面で圧延しながら冷却することを特徴としている。
【００１２】
変態点以上の温度を有する帯状金属を変態点以下の温度となるまで冷却する冷却方法に関する。溶融金属を冷却鋳造ロールの外周面上に流下させて一次冷却させて帯状に凝固させた変態点以上の温度を有する帯状金属を、前記冷却方法で急冷することを特徴としている。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の冷却装置及び冷却方法によれば、変態点以上の温度を有する帯状金属を、冷却ガスを噴きつける方法で変態点以下の温度となるまで急冷する従来の方法よりも、高い冷却速度で急冷することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】鋳造ロールにより凝固された帯状金属を本発明の冷却装置で冷却する様子を示した図である。
【図２】一次冷却を単ロール鋳造機で行い、二次冷却を冷却装置で行う冷却システムを示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明を実施するための形態例（以下、実施例）を、図１を参照しながら説明する。図１は、鋳造ロールにより凝固された帯状金属を本発明の冷却装置で冷却する様子を示した図である。
【００１６】
一対の鋳造ロール１，１は、挟み込む方向に同期回転し、溶融金属２が上側の鋳造ロール１，１間に流し込まれる。この溶融金属２は、それぞれの鋳造ロール１の外周面上で冷却され、凝固殻が形成される。それぞれの鋳造ロール１の外周面に形成された凝固殻は、鋳造ロール１の回転によってロールキス点で接触を開始した後に重ね合わされて、帯状金属４となって連続的に冷却装置３に送り出される。
【００１７】
冷却装置３は、双ロール法により帯状に一次冷却された帯状金属４を二次冷却する装置であり、鋳造ロール１，１の下流側である下方に配設される。この冷却装置３は、変態点以上の温度を有する帯状金属４が送り込まれる。そして、冷却装置３は、一対の冷却ロール５，５（ロール部材）と、この一対の冷却ロール５，５を互いに圧接させる油圧シリンダ６（押圧機構）と、一対の冷却ロール５，５に送り込まれる帯状金属４の温度を計測する入側温度計測手段７と、一対の冷却ロール５，５から送り出された帯状金属４の温度を計測する出側温度計測手段８と、油圧シリンダ６の押圧力を決定する制御手段１０と、を備えている。
【００１８】
冷却ロール５は、両端に中空のスタブ軸（不図示）が嵌め込まれ、このスタブ軸にロータリジョイント（不図示）が接続されている。また、冷却ロール５の内部には、その軸方向の一端から他端へスパイラル状に延び且つ周方向に等間隔に形成された冷却流路５ａが複数形成されている。この冷却流路５ａは、冷却ロール５の周方向に沿って複数形成され、冷却ロール５の軸方向に対して垂直に切断した断面が円形となっている。なお、冷却流路５ａは、スパイラル状で説明したが軸に沿ったストレート状の冷却流路を複数形成しても良い。
【００１９】
この冷却流路５ａには、流体として冷却水が一パス形式で流される。すなわち、冷却水は、一方のロータリジョイントから一方のスタブ軸を通って冷却流路５ａに流される。そして、冷却水は、冷却ロール５の軸方向の一方側から他方側へ抜熱しながら流され、他方のスタブ軸を通って他方のロータリジョイントから排水される。なお、冷却水を流す方法は、一方のロータリジョイントに戻るような二パス形式を採用しても良い。この冷却流路５ａは、ロール外周面５ｂで帯状金属から奪った熱を冷却流路を流れる冷却水に移動させることでロール外周面５ｂを冷却する。
【００２０】
一対の冷却ロール５，５は、送られてきた帯状金属４を圧延しながら冷却する。すなわち、一対の冷却ロール５，５は、ロール外周面５ｂが帯状金属４に圧接させられて帯状金属４を抜熱する。
【００２１】
また、冷却ロール５の軸の傍らには、例えば、ロータリエンコーダ１１が取り付けられており、冷却ロール５の回転数を計測する。ロータリエンコーダ１１は、冷却ロール５の回転数を制御手段１０に送信する。
【００２２】
油圧シリンダ６は、制御手段１０で算出された押圧力を一対の冷却ロール５，５のそれぞれに付与し、互いに圧接するように押し付けるようになっている。押圧力は、例えば、帯状金属４と冷却ロール５のロール外周面５ｂとの面圧が１００ＭＰａ以上１０００ＭＰａ以下となるように押圧する。
【００２３】
入側温度計測手段７は、一対の冷却ロール５，５に送り込まれる帯状金属４の温度を計測し、制御手段１０に送信する。出側温度計測手段８は、一対の冷却ロール５，５から送り出された帯状金属４の温度を計測し、制御手段１０に送信する。
【００２４】
制御手段１０は、ＣＰＵを有し、冷却ロール５の回転数と、一対の冷却ロール５，５に送り込まれる帯状金属４の温度と、一対の冷却ロール５，５から送り出された帯状金属４の温度と、に基づき油圧シリンダ６の押圧力を決定する。
【００２５】
また、制御手段１０は、冷却ロール５の回転数に基づき帯状金属４の通過時間を算出する。そして、制御手段１０は、一対の冷却ロール５，５に送り込まれる帯状金属４の温度と一対の冷却ロール５，５から送り出された帯状金属４の温度の差を求め、その差を通過時間で割ることにより冷却速度を算出する。そして、制御手段１０は、冷却速度に基づき油圧シリンダ６へ送信する押圧力の大きさを算出して送信する。
【００２６】
本発明の冷却装置３及び冷却方法によれば、帯状金属４は、冷却装置３の一対の冷却ロール５，５により、圧延されながら冷却される。また、冷却ロール５は、内部に形成された冷却流路５ａにより、ロール外周面５ｂが所定温度以下に冷却されている。本発明の冷却装置３は、内部に冷却流路５ａを有していることにより、例えば、外から水をかけてロール外周面５ｂを冷却する構成と比較し、冷却ロール５を均一に冷却できる。
【００２７】
以上により、本発明の冷却装置３及び冷却方法は、変態点以上の温度を有する帯状金属４を、冷却ガスを噴きつける方法で変態点以下の温度まで急冷する従来の方法よりも均一に高い冷却速度で急冷することができる。
【００２８】
次に、この冷却装置３及び冷却方法を用いて急冷することにより特殊な金属を形成する様子を、異方性を有した磁石材料を形成する態様で説明する。
【００２９】
鋳造ロール１間に流し込まれる溶融金属２は、例えば、プラセオジム（Ｐｒ）、ネオジム（Ｎｄ）、鉄（Ｆｅ）、コバルト（Ｃｏ）、ニオブ（Ｎｂ）、イットリウム（Ｙ）及びホウ素（Ｂ）を含んだ溶融金属２が用いられる。
【００３０】
そして、この溶融金属２は、鋳造ロール１のロール外周面５ｂ上で冷却され、帯状となって連続的に冷却装置３に送り出される。このとき、冷却装置３へ送り出された帯状金属４は、変態点以上の温度となっている。
【００３１】
この帯状金属４は、冷却装置３の一対の冷却ロール５，５により、帯状金属４と冷却ロール５のロール外周面５ｂとの面圧が１００〜１０００ＭＰａとなるように押圧される。また、冷却ロール５は、内部に形成された冷却流路５ａにより、ロール外周面５ｂが所定温度以下に冷却されている。
【００３２】
以上により、本発明の冷却装置３によれば、油圧シリンダ６が帯状金属４と冷却ロール５のロール外周面５ｂとの面圧を１００〜１０００ＭＰａとなるように押圧することで１０５〜１０７℃／ｓの冷却速度で急冷することができ、その結果、異方性を有する磁石材料を形成することができる。
【００３３】
図２を参照しながら、一次冷却を単ロール鋳造機２１で行い、二次冷却を冷却装置３で行う冷却システム２０について説明する。図２は、一次冷却を単ロール鋳造機２１で行い、二次冷却を冷却装置３で行う冷却システム２０を示した図である。
【００３４】
なお、この冷却システム２０は、冷却装置３の上流側を単ロール鋳造機２１にした点を除きその基本的構成が上記実施例と同様であるため、上記実施例と同様の構成には同一の符号を付し、上記実施例の説明と重複することになる説明を省略する。
【００３５】
実施例の冷却システム２０は、溶融金属２を一次冷却する単ロール鋳造機２１と、溶融金属２を二次冷却する冷却装置３と、を備えている。単ロール鋳造機２１は、溶融金属２が貯留される坩堝２２と、坩堝２２に貯留された溶融金属２を受けるタンディッシュ２３と、タンディッシュ２３から溶融金属２が供給される冷却鋳造ロール２４と、を備えている。
【００３６】
冷却鋳造ロール２４は、タンディッシュ２３から溶融金属２をロール外周面２４ａ上に流下され、その溶融金属２をロール外周面２４ａ上で一次冷却させて変態点以上の温度を有する帯状金属４に凝固させる。そして、冷却装置３は、単ロール鋳造機２１からの変態点以上の温度を有する帯状金属４を、例えば、油圧シリンダ６が帯状金属４と冷却ロール５のロール外周面５ｂとの面圧を１００〜１０００ＭＰａとなるように押圧しながら二次冷却する。
【００３７】
以上により、本発明の冷却システム２０によれば、変態点以上の温度を有する帯状金属４を、冷却ガスを噴きつける方法で変態点以下の温度まで急冷する従来の方法よりも均一に高い冷却速度で急冷することができることは勿論のこと、油圧シリンダ６が帯状金属４と冷却ロール５のロール外周面５ｂとの面圧を１００〜１０００ＭＰａとなるように押圧することで１０５〜１０７℃／ｓの冷却速度で急冷することができる。
【００３８】
なお、本発明の冷却装置及び冷却方法は、上述の実施例にのみ限定されない。例えば、本発明の冷却装置３に送り込まれる変態点以上の温度を有する帯状金属４は、双ロール法、単ロール法で形成される態様で説明したがこれに限定されるものではない。
【００３９】
例えば、帯状の金属を加熱炉で変態点よりも高い温度に加熱したのちに、本発明の冷却装置３で二次冷却するようにしても良い。
【００４０】
また、冷却流路５ａの断面を円形で説明したがこれに限定されるものではない。例えば、冷却ロール５の径方向に長軸が沿うような楕円形でも良い。このような断面形状を選択すれば、油圧シリンダ６から高い圧力が付与されても断面が円形の冷却流路と比較し破損し難くなる。
【００４１】
本発明の冷却装置及び冷却方法は、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々の変更が可能である。
【符号の説明】
【００４２】
３  冷却装置
４  帯状金属
５  冷却ロール（ロール部材）
５ａ  冷却流路（流路）
５ｂ  ロール外周面
６  油圧シリンダ（押圧機構）
２０  冷却システム
２１  単ロール鋳造機
２４  冷却鋳造ロール
２４ａ  ロール外周面（外周面上）
【図１】
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【図２】
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