(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
冷却ロール円周面の幅方向に複数の金属薄帯を並べて同時に鋳造する単ロール法による急冷凝固薄帯の製造において、複数の巻取ロールを有するカローゼルリールを用い、複数の薄帯それぞれに対応する複数の巻取ロールを移動可能に配設するとともに、冷却ロール円周面上の薄帯が巻取位置に至る前の位置に、複数の薄帯それぞれに対応する複数の薄帯除去装置を配設し、不良部のある薄帯の鋳造初期部を該除去装置により剥離し、剥離した該鋳造初期部を順次１本ずつ除去しつつ前記カローゼルリールを回転させることにより、前記複数の巻取ロールを順次１機ずつ巻取位置に移動させるとともに、前記カローゼルリールを回転させて巻取中の巻取ロールを巻取位置から退避させて、複数の薄帯を順次１本ずつ巻取ることを特徴とする急冷凝固薄帯の巻取方法。
【請求項２】
冷却ロール円周面に向けて配設したガスノズルから、巻取位置に至る前の薄帯先端に向けてガス噴射することで前記薄帯を剥離し、剥離した薄帯が所要長さに達した時点で、ガス噴射を停止しかつ剥離した薄帯とすることにより、前記鋳造初期部を切断し除去することを特徴とする請求項１記載の急冷凝固薄帯の巻取方法。
【請求項３】
冷却ロール円周面の幅方向に複数の金属薄帯を並べて同時に鋳造する単ロール法による急冷凝固薄帯の製造において、複数の巻取ロールを有するカローゼルリールを用い、複数の薄帯それぞれに対応する複数の巻取ロールと、該巻取ロールを１機ずつ巻取位置に移動し、かつ前記カローゼルリールを回転させて巻取位置から退避させる移動機構と、冷却ロール円周面上の薄帯が巻取位置に至る前の位置に配設された複数の薄帯それぞれに対応する複数の薄帯除去装置を有して構成されていることを特徴とする急冷凝固薄帯の巻取装置。
【請求項４】
前記薄帯除去装置が、巻取位置に至る前の冷却ロール円周面に向けて配設されたガスノズルと、剥離した薄帯の保持具を有して構成されていることを特徴とする請求項３記載の急冷凝固薄帯の製造装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、単ロール法によりアモルファス合金薄帯などの急冷凝固薄帯を製造する設備において、冷却ロール円周面の幅方向に複数の金属薄帯を並べて同時に鋳造する際の巻取方法および装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
アモルファス合金薄帯などの急冷凝固薄帯の製造法として、単ロール法が知られている。この方法は図５の例のように、タンディッシュ７内の溶融金属８を、鋳造ノズル９から、高速回転している冷却ロール１１の円周面に供給して急冷凝固させ、凝固した薄帯６を巻取ロール１２に巻取るものであり、非晶質や結晶質の合金あるいは純金属の薄帯６が製造される。１０はタンディッシュストッパーである。
【０００３】
冷却ロール１１は、ロール円周面の速度が２５ｍ／secもの高速で回転し、巻取ロール１２も表面速度を対応させて回転している。巻取り中、特に鋳造初期には薄帯６の不良部等に起因して薄帯６が破断する場合がある。破断すると、冷却ロール１１の円周面の薄帯６が剥離されなくなり、鋳造ノズル９に達して設備損傷に至るので、図５のようにガスノズル１３を設け、破断後の薄帯６を冷却ロール１１の円周面から剥離して排除するとともに、タンディッシュストッパー１０により鋳造を中止している。
【０００４】
なお、薄帯６の先端を冷却ロール１１の円周面から巻取ロール１２に移行させるには、ガスノズルにより剥離して巻取ロール１２の円周面に接着させる接着方式、永久磁石製の巻取ロール１２に吸着させる吸着方式などが採用されている。後者は薄帯６が磁性体の場合である。
上記のように巻取り中に薄帯６が破断した場合、接着方式では、巻取ロール１２の１巻を超えたところでは以後の巻取りが不可能となる。吸着方式では、磁力の及ばない厚さに巻かれた以後の巻取りが不可能となる。
【０００５】
鋳造ノズル９の開口はスリットをなしており、スリット長さが薄帯６の幅に対応する。また、スリットの長さおよび幅、鋳造ノズル９の開口面と冷却ロール１１の間のギャップ、冷却ロール１１の円周面の回転周速などによって溶融金属の冷却速度および薄帯６の厚さがきまる。冷却速度は、薄帯６の結晶化率など材質を支配する重要な因子である。
【０００６】
図６に示す例のように、鋳造ノズル９に複数のスリット１６を穿設して、複数の薄帯６を同時に鋳造することが行われていた。図６（ａ）は、薄帯幅がＷ1 とＷ2 の２本の薄帯６を、図６（ｂ）は、同じくＷ1 ，Ｗ2 ，Ｗ3 の３本の薄帯６を、それぞれ同時に鋳造する場合のスリット１６の例であり、対向する冷却ロールは矢印の方向に回転する。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
従来の単ロール法による急冷凝固薄帯の製造において、複数の薄帯６を同時に鋳造する場合、冷却ロール１１上に鋳造された複数の薄帯６は、１機の巻取ロール１２に同時に巻取られていた。
そのため、同時に鋳造される各薄帯６の幅は異なってもよいが、厚さは同一でなければならない。すなわち図６の例のように、スリット１６の長さＷは異なって、幅ｄは同一にしていた。そのうえ、巻取中に１本の薄帯６が破断すると他の薄帯６の巻取りに悪影響を及ぼし、結果的に全ての薄帯６の巻取りが中断されてしまうことになっていた。
【０００８】
単ロール法による急冷凝固薄帯の製造において、鋳造初期の薄帯６には性状や強度の不良部があって、上記のように巻取中に破断することがあった。破断すると、以後の巻取りが不可能になり薄帯６は製品にならず、また鋳造中止となるので、タンディッシュ７内の溶融金属は再溶解せざるを得ない。このため製造歩留まりが低下するとともに、鋳造作業に支障をきたしていた。
その対策として、従来、鋳造初期の薄帯不良部の改善が試みられたが、巻取中の破断防止は困難であった。
【０００９】
そこで本発明が解決しようとする課題は、単ロール法による急冷凝固薄帯の製造において、複数の薄帯を同時に鋳造する際に、各薄帯の厚さが異なる場合にも巻取可能とし、全ての薄帯の破断を確実に防止することで、製造歩留まりを向上させるとともに鋳造作業を安定させることである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するための本発明法は、冷却ロール円周面の幅方向に複数の金属薄帯を並べて同時に鋳造する単ロール法による急冷凝固薄帯の製造において、複数の巻取ロールを有するカローゼルリールを用い、複数の薄帯それぞれに対応する複数の巻取ロールを移動可能に配設するとともに、冷却ロール円周面上の薄帯が巻取位置に至る前の位置に、複数の薄帯それぞれに対応する複数の薄帯除去装置を配設し、不良部のある薄帯の鋳造初期部を該除去装置により剥離し、剥離した該鋳造初期部を順次１本ずつ除去しつつ、前記カローゼルリールを回転させることにより前記複数の巻取ロールを順次１機ずつ巻取位置に移動させるとともに、前記カローゼルリールを回転させて巻取中の巻取ロールを巻取位置から退避させて、複数の薄帯を順次１本ずつ巻取ることを特徴とする急冷凝固薄帯の巻取方法である。
【００１１】
本発明法において、冷却ロール円周面に向けて配設したガスノズルから、巻取位置に至る前の薄帯先端に向けてガス噴射することで前記薄帯を剥離し、剥離した薄帯が所要長さに達した時点で、ガス噴射を停止しかつ剥離した薄帯とすることにより、前記鋳造初期部を切断し除去するが好ましい。
【００１２】
また上記課題を解決するための本発明装置は、冷却ロール円周面の幅方向に複数の金属薄帯を並べて同時に鋳造する単ロール法による急冷凝固薄帯の製造において、複数の巻取ロールを有するカローゼルリールを用い、複数の薄帯それぞれに対応する複数の巻取ロールと、該巻取ロールを１機ずつ巻取位置に移動し、かつ前記カローゼルリールを回転させて巻取位置から退避させる移動機構と、冷却ロール円周面上の薄帯が巻取位置に至る前の位置に配設された複数の薄帯それぞれに対応する複数の薄帯除去装置を有して構成されていることを特徴とする急冷凝固薄帯の巻取装置である。
本発明装置において、前記薄帯除去装置が、巻取位置に至る前の冷却ロール円周面に向けて配設されたガスノズルと、剥離した薄帯の保持具を有して構成されていることが好ましい。
【００１３】
【発明の実施の形態】
本発明法は、図５の例のような単ロール法による急冷凝固薄帯の製造設備において行われ、冷却ロール１１の円周面にて急冷凝固された金属薄帯６を巻取ロール１２に巻取る際に適用される。鋳造ノズル９には図６の例のように複数のスリット１６が穿設されていて、冷却ロール１１の円周面の幅方向に複数の金属薄帯６を並べて同時に鋳造する。
【００１４】
冷却ロール１１上の複数の薄帯６それぞれに対応して、複数の巻取ロール１２を移動可能に配設する。また冷却ロール１１上の薄帯６が巻取位置に至る前の位置に、複数の薄帯６それぞれに対応する複数の薄帯除去装置を配設する。そして、不良部のある薄帯６の鋳造初期部を剥離し、剥離した鋳造初期部を順次１本ずつ除去しつつ、複数の巻取ロール１２を順次１機ずつ巻取位置に移動させるとともに、巻取中の巻取ロール１２を巻取位置から退避させて、複数の薄帯６を順次１本ずつ巻取る。
【００１５】
２本の薄帯６Ａおよび６Ｂを同時に鋳造して巻取る例について、図１および図２により本発明法を説明する。本例では、２機の巻取ロール１２Ａおよび１２Ｂをカローゼルリール１５に設け、カローゼルリール１５を回転させることで移動させる機構としている。
【００１６】
また薄帯６の除去装置には、薄帯６を先端から剥離するためのガスノズル１と、剥離した薄帯６を除去するための保持具としての針３を備えたものを採用し、図１のように、ガスノズル１のノズル口２を冷却ロール１１の円周面に向け、薄帯６が巻取位置に至る前の位置に、図２のように１Ａおよび１Ｂと２機並べて配設している。
【００１７】
薄帯６の鋳造初期部に破断するおそれのある不良部が存在しない場合は、まず巻取ロール１２Ａ，１２Ｂの一方を巻取位置に置き、薄帯６Ａ，６Ｂの一方を巻取り他方は剥離する。図１および図２は、薄帯６Ａを巻取ロール１２Ａで巻取り、薄帯６Ｂは剥離している状態を示している。この状態とするには、鋳造開始時、ガスノズル１Ａからは弁５を閉じてガス噴射せず、ガスノズル１Ｂには弁５を開いてガス供給管４からガスを供給し、ガスノズル１Ｂからのみ、ノズル口２からガス噴射しておけばよい。
【００１８】
巻取ロール１２Ａに薄帯６Ａが巻付いた後、カローゼルリール１５を矢印の方向に１８０°回転させて、巻取ロール１２Ａと１２Ｂの位置を入れ替える。このとき薄帯６Ａは、巻取ロール１２Ａに巻取られながら移動して、破線のように入れ替った後の巻取ロール（１２Ａ）に巻取られ続ける。そしてガスノズル１Ｂからのガス噴射を停止する。すると薄帯６Ｂの剥離された部分が針３に保持されて切断除去され、冷却ロール１１上の薄帯６Ｂが、入れ替った後の巻取ロール（１２Ｂ）に巻取られる。薄帯６の切断除去過程については後述する。
【００１９】
薄帯６の鋳造初期部に破断するおそれのある不良部が存在する場合は、まず両薄帯６Ａ，６Ｂともに、ガスノズル１Ａ，１Ｂにより先端から剥離する。破断するおそれのある鋳造初期部を剥離した後、まず薄帯６Ａ，６Ｂの一方を巻取る。薄帯６Ａを巻取るには、ガスノズル１Ａからのガス噴射を停止して薄帯６Ａの剥離された部分を切断除去し、図１および図２の状態とする。以後は上記と同様である。
【００２０】
３本以上の薄帯を同時に鋳造した場合の巻取りは、カローゼルリール１５に３機以上の巻取ロール１２を等間隔に配設し、ガスノズル１を３機以上配設して同様に行うことができる。
なお、１つの鋳造ノズル９に穿設される複数のスリット１６の幅ｄは、図６の例では全て同一となっているが、本発明では異なっていてもよい、複数のスリット１６の間の間隔Ｄは１mm以上あればよい。またガスノズル１のノズル口２は、剥離対象の薄帯６の幅よりわずかに広くし、冷却ロール１１の幅方向位置を、鋳造ノズル９の位置に合わせて配設する。
【００２１】
鋳造初期部の不良部は、巻取中に破断するおそれのある部分である。その長さは薄帯６の成分や製造条件等により決まるので、同一成分、同一条件であらかじめ鋳造実験を行って、破断のおそれがなくなるまでの長さを定め、冷却ロール１１の回転周速から換算した時間が経過した時点で切断する。破断するおそれのある鋳造初期部は、鋳造欠陥が存在したり、結晶化の高い部位などである。通常は、長さにして２５０ｍ以内、鋳造時間にして１０秒以内の部位である。
【００２２】
鋳造初期部の剥離除去過程について、図３に示す具体例により詳述する。まず（ａ）のように、バルブ５を開にしてガスノズル１のノズル口２からガス噴射し、薄帯６を先端から剥離する。剥離した薄帯６が所要長さに達すると、（ｂ）のようにバルブ５を閉にしてガス噴射を停止する。すると以後は、薄帯６は冷却ロール１１に付着した状態で巻取ロールに向けて移行する。
【００２３】
剥離した薄帯６は、まず（ｂ）のように、ノズル口２よりも突出している針３の先端に接触し、ついで突き刺さる。その後は（ｃ）のように、剥離した薄帯６が針３に保持され、冷却ロール１１に付着した薄帯６は、先行部が剥離しつつ湾曲した状態で巻取ロール１２に向かう。この湾曲部が巻取ロール１２との間の狭い隙間に達すると、折られて（ｄ）のように切断され、以後の冷却ロール１１上の薄帯６は巻取ロール１２に巻取られる。切断された鋳造初期部１４は、ガスノズル１を移動させることで除去する。
【００２４】
本発明法における鋳造初期部の除去には、上記の例に限らず、各種手段を採用することができる。たとえば針３に替えて、薄帯６を両面から把持する治具を設けたもの、ガス噴射を停止すると同時に冷却ロール１１にロールを押し当てて図３（ｃ）の薄帯湾曲部を折り曲げ切断するものなどがある。
また複数の巻取ロール１２の移動機構としては、カローゼルリール１５を使用するほか、各巻取ロール１２それぞれにシリンダなどのアクチュエータを取り付けたものなどを採用することもできる。
【００２５】
つぎに本発明装置は、図５の例のような単ロール法による急冷凝固薄帯の製造設備において、図６の例のような複数のスリット１６を有する鋳造ノズル９を採用し、冷却ロール１１の円周面の幅方向に複数の金属薄帯６を並べて同時に鋳造する際に使用される巻取装置である。
本発明装置は、図１および図２の例のように、本例は２本の薄帯６Ａ，６Ｂを巻取る例を示すが、複数の巻取ロール１２と、各巻取ロール１２の移動機構と、複数の薄帯除去装置を有して構成される。
【００２６】
複数の巻取ロール１２は、複数の各薄帯６それぞれに対応して配設される。すなわち図２のように、冷却ロール１１上の例えば薄帯６Ａの進行方向に巻取ロール１２Ａが位置するよう対応して配設される。
移動機構は、各巻取ロール１２を１機ずつ巻取位置に移動しかつ巻取位置から退避させる機構で、図１および図２のようなカローゼルリール１５のほか、各巻取ロール１２それぞれにシリンダなどのアクチュエータを取り付けたものなどを採用することもできる。
【００２７】
複数の薄帯除去装置は、冷却ロール１１の円周面上の薄帯６が巻取位置に至る前の位置に、複数の各薄帯６それぞれに対応して配設される。すなわち図２の各ガスノズル１Ａ，１Ｂのように、冷却ロール１１上の各薄帯６Ａ，６Ｂに向けてノズル口２が向かうように対応して配設される。
【００２８】
本発明装置における薄帯除去装置は、本例のように、巻取位置に至る前の冷却ロール円周面に向けて配設されたガスノズル１と、剥離した薄帯の保持具を有して構成されていることが好ましい。
除去装置の具体例を図４に示す。ガスノズル１は、図４（ｃ）のようにスリット状のノズル口２を有し、ガスノズル１には保持具として図４（ｂ）のように３本の針３が付設され、針３の先端が図４（ａ）の矢印で示すガス噴射方向に向かい、ノズル口２から突出して、図４（ｃ）のように３本がノズル口２に平行に設けられている。４はガス供給管である。なお保持具としては、針３に替えて上記のような各種手段を採用することもできる。
【００２９】
【実施例】
図５に示すような単ロール法鋳造設備により、図６（ａ）のような２本のスリット１６を穿設した鋳造ノズルを採用して、２本の薄帯６Ａ，６Ｂを同時に鋳造し、図１および図２のような本発明装置を使用し、本発明法により巻取りを行った。２本のスリット１６は、図６（ａ）において、Ｗ1 ＝Ｗ2 ＝５０mm、ｄ＝０．７mm、Ｄ＝１５mmとした。
【００３０】
合金成分はＦｅ80.5Ｓｉ6.5 Ｂ12Ｃ1 （原子％）（質量％ではＦｅ：９３．３％，Ｓｉ：３．８％，Ｂ：２．７％，Ｃ：０．２％）、溶融金属８の温度は１３２０℃である。鋳造ノズル９の開口と冷却ロールの間隔は２５０μｍである。冷却ロール１１は、材質がＣｕ−０．５％Ｃｒ、直径１２００mm、ロール円周面の回転周速が２５ｍ/secである。巻取ロール１２Ａ，１２Ｂは永久磁石製で、カローゼルリール１５の同一半径位置に１８０°離して設け、円周面の回転周速は冷却ロール１１と同じである。
【００３１】
薄帯除去装置には、図４に示すものを採用した。ガスノズル１Ａ，１Ｂはアルミ製で隣合わせに並べ、いずれもノズル口２は２mm×５５mmのスリット形状とし、冷却ロール１１が鋳造ノズル９に対向する位置と、巻取ロール１２に対向する巻取位置のほぼ中間の位置に固定した。並べた２個のノズル口２の間の間隔はおよそ１０mmであった。ガス噴射方向と噴射位置における冷却ロール接線とのなす角度αを４０°とした。
【００３２】
ガスノズル１Ａ，１ＢからはＮ2 ガスを圧力０．０４MPa （０．４kg／cm2 ）で、鋳造開始前から噴射した。タンディッシュストッパー１０を上げて鋳造を開始し、まず薄帯６Ａ，６Ｂともに剥離した。開始から５秒後にガスノズル１Ａの弁５を閉じてガス噴射を停止し、剥離された薄帯６Ａの鋳造初期部を図３のような過程を経て切断除去し、以後の薄帯６Ａを巻取ロール１２Ａに巻取った。その後、直ちにカローゼルリール１５を１８０°回転して巻取ロール１２Ａ，１２Ｂの位置を入替えた。このとき、薄帯６Ａは巻取ロール１２Ａに巻取られつつ、破断せずに図１の破線の位置に移行して巻取継続した。
【００３３】
巻取ロール１２Ａ，１２Ｂの位置を入替えたのち、直ちにガスノズル１Ｂからのガス噴射を同様にして停止し、剥離された薄帯６Ｂの鋳造初期部を切断除去し、以後の薄帯６Ｂを巻取ロール１２Ｂに巻取った。
このようにして、２本の薄帯６の同時鋳造を５チャージ行ったところ、５チャージいずれも、２本とも破断することなく全量巻取ることができた。
【００３４】
【発明の効果】
単ロール法による急冷凝固薄帯の製造において、複数の薄帯を並べて同時に鋳造する際、従来は破断することが多く巻取り困難であったが、本発明により破断することなく、安定して確実に巻取ることができる。さらに、厚さの異なる薄帯を同時に鋳造した場合も破断することなく巻取れる。巻取られた薄帯製品は鋳造初期の不良部がなく、全長にわたって良好な品質が確保される。そのうえ製造歩留まりが向上し、鋳造中断や再溶解が解消され鋳造作業が安定する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明法および製造装置の例を示す説明図である。
【図２】本発明法および製造装置の例を示し、図１のＡ−Ａ視相当説明図である。
【図３】（ａ），（ｂ），（ｃ），（ｄ）は、本発明における鋳造初期部の除去過程の例を示す説明図である。
【図４】本発明で使用する除去装置の例を示し、（ａ）は側面図、（ｂ）は下面図、（ｃ）は正面図である。
【図５】本発明の対象とする単ロール法鋳造設備の例を示す説明図である。
【図６】本発明の対象とする鋳造ノズルの例を示す正面図である。
【符号の説明】
１…ガスノズル
２…ノズル口
３…針
４…ガス供給管
５…バルブ
６…薄帯
７…タンディッシュ
８…溶融金属
９…鋳造ノズル
１０…タンディッシュストッパー
１１…冷却ロール
１２…巻取ロール
１３…ガスノズル
１４…切断された鋳造初期部
１５…カローゼルリール
１６…スリット
【図１】
0004256566.tif 000002
【図２】
0004256566.tif 000003
【図３】
0004256566.tif 000004
【図４】
0004256566.tif 000005
【図５】
0004256566.tif 000006
【図６】
0004256566.tif 000007