JP2002066698A - 金属薄帯製造装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 金属の溶湯をタンディッシュのノズルから回
転する冷却ロールの冷却面に注湯して急冷する金属薄帯
製造装置において、ノズル詰まりを発生することなく、
溶湯をタンディッシュから冷却ロールへ安定して供給す
ることのできる金属薄帯製造装置を提供すること。 【解決手段】 タンディッシュ３１の本体と、その底部
のノズル３２に誘導加熱コイル３７を巻装して、本体内
の溶湯を加熱し温度を維持すると共に、冷却ロール４１
の冷却面への注湯時にノズル３２に形成された狭幅のス
ロット３３を通過する溶湯を加熱して詰まりを発生させ
ず、長時間安定して金属薄帯５０を形成させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は金属の溶解をタンデ
ィッシュまたはルツボの底部のノズルから冷却ロールの
冷却面へ注湯する金属薄帯製造装置に関するものであ
り、更に詳しくは、タンディッシュまたはルツボの本体
および底部のノズルに誘導加熱コイルが巻装された金属
薄帯製造装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】金属の溶湯を急冷して帯状の鋳造物を製
造することは既に行われているところであり多くの技術
が提案され実用化されている。その中で、特開平５ー２
２２４８８号、特開平６ー８４６２４号、特開平８ー２
２９６４１号、特開２０００−７９４４９号の各公報の
実施例に示されている方法、すなわち、溶湯をそのヘッ
ドによってタンディッシュから冷却ロールの表面に注湯
する方法では厚さが０．０５ｍｍ以下のような極薄の金
属薄帯は得られない。極薄の金属薄帯を得るためにタン
ディッシュのノズルに設けるスロット幅を小さくする
と、粘度の高い溶湯がスロットから流れ出さなくなるか
らである。

【０００３】上記のような極薄の金属薄帯を得る装置、
製造方法については以下に示すものを含め多くの技術が
提案されている。

【０００４】（従来例１）特公昭５９−４２５８６号公
報には、厚さ０．０５ｍｍ×５０ｍｍの金属薄帯を製造
する装置として、（ａ）１００〜２０００ｍ／ｍｉｎの
表面速度で移動する可動性冷却体、（ｂ）溶融金属を融
点以上に維持するための加熱手段を含み、スロット付き
ノズルと連絡している溜め、（ｃ）冷却表面に近接して
配置され、冷却表面の運動方向に０．２ないし１ｍｍの
幅を有するスロットを備えたノズル、（ｄ）溜めの中の
溶融金属をノズルから排出させる手段、を構成要素とす
る金属の連続ストリップ製造装置が公告されている。そ
して、その装置の一例の斜視図である図５に示すよう
に、連続ストリップ製造装置１００は冷却ロール１０
７、溶融金属を保持するための溜め１０８から構成され
ており、溜め１０８には金属の温度をその融点以上に維
持しておくための加熱手段としての誘導加熱コイル１０
９を備えている。更には、溜め１０８はその中に含まれ
る溶融金属に圧力をかけてノズル１１０から排出させる
ための手段（図示されていない）を与えられている。そ
して溶融金属がノズル１１０を経由して冷却ロール１０
７の面に排出されることにより、溶融金属は直ちに固化
してストリップ１１１を形成する。なお、溜め１０８と
ノズル１１０はシリカによって一体的に作成されたもの
であるとされている。

【０００５】（従来例２）図６は特開平５ー１２３８３
５号公報に示されている急冷薄帯製造用ノズルの縦断面
図である。タンディッシュの底部のノズルから溶湯を供
給する場合に、ノズル詰まりやノズル割れを発生させな
いように、急冷薄帯製造用のノズル本体２０１のノズル
スリット２０２の先端部に予熱用発熱体２０３が埋め込
まれており、溶融金属はノズルスリット２０２を経て冷
却ロール２０４の表面に注湯され急冷金属薄帯２５０と
なる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】従来例１の連続ストリ
ップ製造装置１００は溶融金属の溜め１０８の外周には
誘導加熱コイル１０９が設けられているが、ノズル１１
０の周囲には誘導加熱コイルは設けられておらず、この
ことは上記の製造装置１００以外の具体例が示されてい
る他図においても同様である。そして、溜め１０８内の
溶融金属はノズル１１０の先端部に形成された幅０．２
ｍｍないし１ｍｍのスロットから注湯されるので、溜め
１０８に溶融金属を供給する時点において、溶融金属は
ややもすればスロット内で凝固しノズル詰まりを生じ易
いほか、注湯が開始されても注湯時間が長くなると次第
にノズル詰まりを生ずることがある。

【０００７】また、従来例２の急冷薄帯製造用ノズル２
０１は、ノズルスリット２０２の先端部に予熱用発熱体
２０３を埋め込んでいるが、ノズル本体２０１に加熱手
段は設けられておらず、ノズル本体２０１内の溶融金属
２００の温度低下は避けられない。また、溶融金属の加
熱に炭化ケイ素のような予熱用発熱体２０３を使用して
いるので、ノズルスリット２０２における加熱は温度上
昇されたノズルスリット２０２から溶融金属への伝熱に
よるものであり、溶融金属を直接に加熱するものではな
く、温度調整に対する応答性が鈍い。更には、ノズルス
リット２０２に熱膨張係数の異なる予熱用発熱体２０３
を埋め込むのでノズル割れを生じ易い。

【０００８】本発明は上述の問題に鑑みてなされ、溶融
金属をタンディッシュのノズルのスロットから回転する
冷却ロールの冷却面に注湯して急冷する金属薄帯製造装
置において、ノズル詰まりを発生することなく、溶湯を
タンディッシュから冷却ロールへ安定して注湯すること
のできる金属薄帯製造装置を提供することを課題とす
る。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記の課題は請求項１の
構成によって解決されるが、その解決手段を説明すれ
ば、次の如くである。

【００１０】請求項１の金属薄帯製造装置は、溶湯をタ
ンディッシュまたはルツボの底部のノズルから回転する
冷却ロールの冷却面へ注湯して急冷する金属薄帯製造装
置において、タンディッシュまたはルツボの本体および
ノズルの外周部に誘導加熱コイルが巻装されている装置
である。このような金属薄帯製造装置ではタンディッシ
ュまたはルツボ内の溶湯自体が直接に誘導加熱されるこ
とから、溶湯はタンディッシュまたはルツボ内で対流し
て一定の温度に均一に加熱され、またノズルに設けられ
た狭幅のスロットにおいても溶湯自体が誘導加熱される
ので、溶解炉体からタンディッシュへの出湯時やノズル
から冷却ロールへの注湯時にも、ノズル詰まりを全く発
生させない。

【００１１】請求項１に従属する請求項２の金属薄帯製
造装置は、タンディッシュまたはルツボの本体とノズル
とがそれぞれ独立した誘導加熱コイルによって巻装され
ている装置である。このような金属薄帯製造装置は、内
部の溶湯の保温のためのタンディッシュまたはルツボの
加熱、およびスロット幅が狭く溶湯の熱が奪われ易いノ
ズルの加熱をそれぞれ最適の周波数の高周波によって誘
導加熱することができる。請求項１に従属する請求項３
の金属薄帯製造装置は、タンディッシュまたはルツボの
本体およびノズルのうち少くともノズルが窒化ホウ素を
材料とするものである。このような金属薄帯製造装置
は、窒化ホウ素の高い熱伝導性によって本体の熱がノズ
ルへ伝達され易く、その面からも溶湯に温度差を発生さ
せにくい。

【００１２】

【発明の実施の形態】本発明の金属薄帯製造装置は、上
述したように、溶湯をタンディッシュまたはルツボのノ
ズルに形成されたスロットから回転する冷却ロールへ注
湯して急冷する金属薄帯製造装置において、タンディッ
シュまたはルツボの本体およびノズルの外周部に誘導加
熱コイルが巻装されている装置である。

【００１３】タンディッシュまたはルツボの本体および
ノズルの外周部に巻装される誘導加熱コイルは１本の誘
導加熱コイルを連続して巻装することができる。この場
合、本体部分とノズル部分における誘導加熱コイルのタ
ーン数はそれぞれにおいて最適の加熱状態が得られるよ
うに設定される。また、周知のように、誘導加熱は被加
熱物の容量や、高周波を浸透させる深さ等は使用する周
波数によって異なる。従って、タンディッシュまたはル
ツボの本体とノズルとは、異なる誘導加熱コイルによっ
てそれぞれ単独で加熱するようにしてもよく、そのこと
によって本体内の溶湯とノズル内の溶湯をそれぞれ最適
の周波数の高周波で加熱することが可能になる。

【００１４】また、タンディッシュまたはルツボの本
体、およびノズルは金属の溶湯と反応し難い材料で作成
されたものであればよく、タンディッシュまたはルツボ
の材料は一般的に使用される材料をそのまま採用し得る
が、中でも窒化ホウ素は熱伝導性に優れており、特にノ
ズルにおいて最も好ましい材料である。

【００１５】

【実施例】次に、本発明の金属薄帯製造装置を実施例に
よって、図面を参照し、具体的に説明する。

【００１６】（実施例）図１は金属薄帯製造装置の溶解
鋳造室１の縦断面図である。溶解鋳造室１は隔壁２によ
ってタンディッシュ３１が設けられている溶解室３と、
冷却ロール４１が設けられている冷却固化室４とに画成
されている。溶解室３には真空排気配管３８、不活性ガ
スとしてのアルゴン（Ａｒ）ガス導入配管３９が接続さ
れ、冷却固化室４には真空排気配管４８、Ａｒガス導入
配管４９が接続されている。

【００１７】溶解室３においては、隔壁２に設けられた
開口２ｈに上方からタンディッシュ３１が挿入されてお
り、タンディッシュ３１には温度１２００〜１６００℃
の溶湯３０が収容されている。溶解室３には、更に、ル
ツボ３５を備えた溶解炉体３６が設けられており、実線
で示す位置で金属の溶解が行われ、図示を省略した機構
によって一点鎖線で示すように傾動されて、溶湯量の減
少したタンディッシュ３１内へ溶湯が補給される。

【００１８】冷却固化室４には、タンディッシュ３１の
ノズル３２の直下に位置して、直径４００ｍｍφで水冷
の冷却ロール４１が設けられており、ノズル３２の下端
と冷却ロール４１の外周冷却面との間隔は０．５ｍｍと
されている。そして冷却ロール４１は回転速度１６００
〜１９００ｒｐｍで矢印で示す方向へ回転される。

【００１９】タンディッシュ３１の外周面に設けたフラ
ンジ３１ｆと隔壁２の開口２ｈの周縁部との間にシーリ
ング部材３４を介在させることにより溶解室３とタンデ
ィッシュ３１との間がシールされており、溶解室３と冷
却固化室４とはタンディッシュ３１のノズル３２に設け
られたスロット３３によって連通されている。そのスロ
ット３３は冷却ロール４１の外周冷却面の走行方向とは
直角な方向の細長い矩形状とされており、その矩形の短
辺、すなわち、スロット幅は０．４ｍｍ、矩形の長辺、
すなわち、スロット長さは５０ｍｍとされている。

【００２０】また、タンディッシュ３１とその底部のノ
ズル３２の外周部には、内部を冷却水が流れる中空の誘
導加熱コイル３７が巻装されている。図２は、そのタン
ディッシュ３１とノズル３２を拡大して示す斜視図であ
り、図３はその下半部の縦断面図である。すなわち、タ
ンディッシュ３１とノズル３２には１本の誘導加熱コイ
ル３７が連続的に巻装されており、誘導加熱コイル３７
の両端は図示を省略した高周波（１０ｋＨｚ）発生用の
周波数変換装置に接続されている。なお、ノズル３２は
窒化ホウ素で形成されている。

【００２１】実施例の金属薄体製造装置の溶解鋳造室１
は以上のように構成されるが、次にその作用を説明す
る。

【００２２】図１を参照して、溶解室３は真空排気され
た後、Ａｒガスが導入されて圧力１×１０^-1Ｐａの圧力
とされ、溶解炉体３６のルツボ３５において原料金属が
温度１２００〜１６００℃に加熱されて溶解される。そ
して、タンディッシュ３１とノズル３２の誘導加熱コイ
ル３７に高周波が通電されると共に、溶解炉体３６が傾
動されて溶湯３０がタンディッシュ３１へ出湯される。
この時、溶湯３０は誘導加熱されるので、ノズル３２の
狭幅のスロット３３内においても凝固することはなく、
ノズル詰まりを発生させない。また、タンディッシュ３
１の本体内でも溶湯３０は誘導加熱され、対流を生じて
例えば１２００℃の温度に均一に維持される。

【００２３】一方、冷却固化室４は真空排気した後、Ａ
ｒガスが導入されて１×１０^-1Ｐａの圧力に維持しさ
れ、冷却ロール４１は冷却水が通水されると共に１６０
０〜１９００ｒｐｍの回転速度で矢印で示す方向へ回転
される。そして、準備が整うと、溶解室３のＡｒガスの
圧力を高めてタンディッシュ３１内の溶湯３０を加圧
し、ノズル３２のスロット３３から冷却ロール４１の外
周冷却面へ注湯される。そして、注湯が開始されると、
溶湯の注湯圧力、すなわち、タンディッシュ３１内の溶
湯のヘッドと溶解室３の圧力との和が一定であり、その
和の圧力と冷却固化室４の圧力との差圧が一定となるよ
うに、Ａｒガスの印加圧力を制御して注湯が継続される
が、ノズル詰まりは全く発生しない。そして、溶湯は冷
却ロール４１の冷却面で急冷されることにより、表面が
平滑で幅５０ｍｍ、厚さ１０μｍの非晶質合金の薄帯５
０が連続して長尺のリボン状に製造される。

【００２４】以上、本発明の金属薄帯製造装置を実施の
形態によって説明したが、勿論、本発明はこれに限られ
ることなく、本発明の技術的思想に基づいて種々の変形
が可能である。

【００２５】例えば実施例においては、図２に示したよ
うに、タンディッシュ３１とノズル３２に１本の誘導加
熱コイル３７が巻装されたものを例示したが、図４に示
すように、タンディッシュ３１の本体に誘導加熱コイル
３７’、ノズル３２に誘導加熱コイル３７”を配して、
タンディッシュ３１とノズル３２をそれぞれ単独で誘導
加熱するようにしてもよく、注湯時に狭幅のスロットを
通過して温度低下を生じ易い溶湯を最も効果的に加熱す
ることが可能になる。

【００２６】また実施例においては、ノズル３２は窒化
ホウ素からなるものとしたが、勿論、タンディッシュ３
１を同じ材料にしてもよく、また窒化ホウ素以外の材料
によるものであってもよく、例えばグラファイト、セラ
ミックス、または石英を材料とするものであってもよ
い。 また実施例においては、ルツボ３５を備えた溶解
炉体３６において金属を溶解し、溶解炉体３６からタン
ディッシュ３１へ溶湯を供給して、タンディッシュ３１
のノズル３２から冷却ロール４１へ注湯する場合を示し
たが、ルツボと底部のノズルとが誘導加熱コイルで巻装
されたルツボによって金属を溶解し、得られる溶湯を底
部のノズルから冷却ロール４１へ注湯するようにしても
よい。なお、以上の説明においてはノズルに設けたスロ
ットから冷却ロールへ注湯して金属薄体を形成させる場
合を説明したが、本発明は比較的密な間隔で配列した小
孔から注湯して金属薄体を形成させる場合も含む。

【００２７】

【発明の効果】本発明の金属薄帯製造装置は以上に説明
したような形態で実施され、次に述べるような効果を奏
する。

【００２８】請求項１の金属薄帯製造装置によれば、タ
ンディッシュまたはルツボと、その底部のノズルとに誘
導加熱コイルが巻装されているので、タンディッシュま
たはルツボ内の溶湯は温度が一定に維持され、また溶解
炉体からタンディッシュへの出湯時にも、ノズルから冷
却ロールへの注湯時にもノズルの狭幅のスロット内にお
いて溶湯は温度低下せず、ノズル詰まりを生ずることな
く金属薄帯を長時間安定な状態を維持して製造すること
ができる。

【００２９】請求項２の金属薄帯製造装置によれば、タ
ンディッシュまたはルツボの本体と、ノズルとがそれぞ
れ独立の誘導加熱コイルによって巻装されているので、
タンディッシュまたはルツボとノズルをそれぞれに適し
た周波数の高周波によって最も効果的に加熱することが
可能である。請求項３の金属薄帯製造装置によれば、少
くともノズルが熱伝導性の大きい窒化ホウ素を材料とす
るものであるから、内部の溶湯の加熱に際し、タンディ
ッシュまたはルツボとノズルとは温度差を発生し難く、
耐熱衝撃性に優れていることから、ノズル割れを生ずる
怖れもなく金属薄帯を安定して製造することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例の金属薄帯製造装置の溶解鋳造室の縦断
面図である。

【図２】図１に示されている誘導加熱コイルの巻装され
たタンディッシュとノズルの拡大斜視図である。

【図３】図２の下半部の縦断面図である。

【図４】変形例のタンディッシュとそのノズルの斜視図
であり、図２に対応する図である。

【図５】従来例１の連続ストリップ製造装置の斜視図で
ある。

【図６】従来例２の急冷薄帯製造用ノズルの縦断面図で
ある。

【符号の説明】 １ 溶解鋳造室 ２ 隔壁 ３ 溶解室 ４ 冷却固化室 ３１ タンディッシュ ３２ ノズル ３３ スロット ３７ 誘導加熱コイル ４１ 冷却ロール ５０ 金属薄帯

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 金属の溶湯をタンディッシュまたはルツ
   ボの底部のノズルから回転する冷却ロールの冷却面へ注
   湯して急冷する金属薄帯製造装置において、 前記タンディッシュまたはルツボの本体および前記ノズ
   ルの外周部に誘導加熱コイルが巻装されていることを特
   徴とする金属薄帯製造装置。
2. 【請求項２】 前記タンディッシュまたはルツボの本体
   と前記ノズルとがそれぞれ独立した誘導加熱コイルによ
   って巻装されている請求項１に記載の金属薄帯製造装
   置。
3. 【請求項３】 前記ノズルが窒化ホウ素を材料とするも
   のである請求項１または請求項２に記載の金属薄帯製造
   装置。