金属薄带的制造装置及其制造方法

文档序号:3397988阅读:280来源:国知局
专利名称:金属薄带的制造装置及其制造方法
技术领域
本发明涉及制造非晶体金属等的金属薄带的装置和该金属带的制造方法。
作为制造金属薄带的方法,现在最普遍的是利用单一冷却滚子的单滚子法。图33表示使用单滚子法的现有的金属薄带制造装置的主要部分。
单滚子法是使冷却滚子101高速旋转,同时通过将从邻近的熔融金属喷嘴102中喷出的熔融金属103,喷射至该冷却滚子的冷却表面顶部,使熔融金属103在冷却滚子101的冷却表面上,急剧冷却凝固,并沿着冷却滚子的旋转方向(箭头A的方向)送出。
从熔融金属喷嘴102喷出的熔融金属103,在熔融金属喷嘴102的前端和冷却滚子101的冷却表面之间,形成积存部分104(以下称为“熔潭”)。随着冷却滚子101的旋转,熔融金属103逐渐从熔潭104中被拉出,在冷却滚子101的表面上急剧冷却凝固,连续地形成薄带105。
当供给单滚子法使用的材料由容易氧化的成份构成时,由于材料的氧化,造成熔融金属喷嘴102堵塞,使熔融金属喷出受阻。
为了解决这个问题,在现有的单滚子法中,曾提出过将整个金属薄带制造装置放在一个腔内,通过在该腔内形成惰性气体氛围,降低熔融金属喷嘴附近的氧浓度,防止材料氧化的方法。
在腔内形成惰性气体氛围,在防止熔融金属喷嘴堵塞方面,是极其有效的,但是由于整个装置放在腔内,操作性上有些问题。例如,利用现有的单滚子法,必须要在每一次装料中,打开该腔,将熔融的原材料装入熔解炉或坩埚中,再在将该腔密闭之后,置换成惰性气体氛围这些烦杂的操作。
另外,在该腔内保持惰性气体氛围所需的附带设备的成本很高,这也是一个问题。
本发明是为了解决前述问题而提出的,其目的是要提供一种不需要设置腔大,而且操作性能不好的附带设备而可以降低熔融金属喷嘴附近的氧浓度的金属薄带的制造装置。
如果为了防止熔融金属喷嘴堵塞,能够通过只在熔融金属喷嘴附近形成惰性气体氛围,来降低氧气量,则不需要象以前那样,将整个薄带制造装置放在惰性气体的氛围中。而且,如果只是在熔融金属喷嘴附近设置形成惰性气体氛围的设备,则与现有的腔比较,操作性可以提高,而设备成本可以降低。
本发明者等人着眼于这点进行了研究,通过在适当的地方,设置防止因冷却滚子的旋转,而把大气卷入熔融金属喷嘴周围的大气遮断装置,同时设置一个将惰性气体供给熔融金属喷嘴周围的气体供给装置,可以有效地减少熔融金属喷嘴周围的氧气量。
本发明的金属薄带制造装置是根据以上的认识而提出的。它由下列部件组成带有冷却熔融金属的冷却表面的冷却滚子;与前述冷却滚子之间保持一定的间隙,与前述冷却表面相对的熔融金属喷嘴;覆盖前述冷却滚子外圆周的至少一部分和至少是前述熔融金属喷嘴的喷出部分前端,防止由于前述冷却滚子的旋转而卷入大气的大气遮断装置。
前述熔融金属喷嘴的本体最好配置在前述滚子外围大气遮断装置的外面。
另外,本发明的金属薄带制造装置中,前述滚子外围大气遮断装置至少设在前述冷却滚子旋转方向的前方和后方。在前述冷却滚子的旋转方向前方,设有大气滞留部分。
大气滞留部分可以设在前述滚子外围大气遮断装置的内部,也可设在其外部。该大气滞留部分的开口面积最好比前述滚子外围大气遮断装置的开口部分面积大。另外,前述大气滞留部分的内部,可用多块分隔板分隔开来。
本发明的金属薄带制造装置具有滚子外围大气遮断装置,该装置至少具有设在前述冷却滚子旋转方向前方正面的滚子正面大气遮蔽板;设在前述冷却滚子旋转方向前方两侧,夹住前述冷却滚子,与前述滚子正面大气遮蔽板接触的一对滚子前方大气遮蔽板;从前述冷却滚子的旋转方向前方向后方延伸,与前述滚子前方大气遮蔽板上端边缘接触,位于前述冷却滚子上方的滚子上方大气遮断板;和设在前述冷却滚子旋转方向后方、与前述冷却滚子的冷却表面接触的滚子表面大气遮断板;前述滚子上方大气遮断板,随着向前述冷却滚子的旋转方向后方前进,与前述冷却滚子的冷却表面接近;前述熔融金属喷嘴的喷出部分前端,贯通前述滚子上方大气遮断板上的喷嘴安装孔,与前述冷却滚子的冷却表面相对。
前述滚子上方大气遮断板,最好是从冷却滚子旋转方向的前方,向着前述冷却表面平坦延伸。
前述滚子上方大气遮断板,也可以是从冷却滚子旋转方向的前方,向着前述冷却表面延伸,同时向着前述滚子外围大气遮断装置内部弯曲。
另外,在前述滚子上方大气遮断板上也可设置至少一个以上向前述滚子外围大气遮断装置内部突出的分隔板。
另外,在前述滚子正面大气遮断板上,最好设有在冷却滚子上冷却形成的金属薄带通过的通过口。
本发明的金属薄带制造装置还具有将惰性气体供给至前述熔融金属喷嘴周围的气流供给装置。
该气流供给装置设在以熔融金属喷嘴为基准的冷却滚子旋转方向的后方的两个地方,最好是设在旋转方向前方的两个地方。特别是,配置在冷却滚子旋转方向后方的两个气流供给装置,其中一个气流供给装置的狭缝面对熔融金属喷嘴的前端;而另一个气流供给装置配置在熔融金属喷嘴和前述第一气流供给装置之间。最好是将从前述另一个气流供给装置喷出的气流,供给至从前述第一气流供给装置喷出的气流上。
从前述气流供给装置喷出的气体流速最好为2~80米/秒,气体流量最好为200~1400升/分。
另外,本发明人等采取了多个前述气流供给装置,通过设置第一气流供给装置和第二气流供给装置,可以高效地降低熔融金属喷嘴周围的氧气量。
即一种金属薄带制造装置,它通过将熔融金属喷射在旋转的冷却滚子的冷却表面上,通过前述冷却表面将该熔融金属冷却而形成金属薄带,该装置具有前述冷却滚子;与前述冷却滚子隔开一段距离,将熔融金属喷射至前述相对的冷却表面的熔融金属喷嘴;至少从前述熔融金属喷嘴的喷出部分前端,至前述金属薄带从前述冷却表面剥离的位置,沿着前述冷却滚子的旋转方向,覆盖着前述冷却表面,防止由于前述冷却滚子的旋转而将大气卷入的大气遮断装置;位于离开前述熔融金属喷嘴和前述冷却滚子相对的位置,在前述冷却滚子旋转方向后方,与前述冷却表面接触,遮断由于前述冷却滚子的旋转,沿着前述冷却表面,卷入前述熔融金属喷嘴周围的大气的滚子表面大气遮断装置;至少从前述金属薄带与前述冷却表面剥离的位置,至设有前述滚子表面大气遮断装置的位置,沿着前述冷却滚子旋转方向延伸,包围前述冷却滚子,覆盖前述冷却表面,而且与前述冷却表面离开一段距离的滚子外围大气遮断装置;向前述熔融金属喷嘴周围供给惰性气体的第一气流供给装置;至少从前述金属薄带与前述冷却表面剥离的位置,至设有前述大气遮断装置的位置之间,与前述冷却表面隔开一段距离,将惰性气体供给至前述冷却表面的第二气流供给装置。
另外,最好是将前述熔融金属喷嘴本体配置在前述滚子外围大气遮断装置的外面。
另外,本发明的金属薄带制造装置中,前述大气遮断装置至少具有偏离前述熔融金属喷嘴,设在前述冷却滚子旋转方向前方上面的滚子正面大气遮断板;偏离前述熔融金属喷嘴位置,位于前述冷却滚子的旋转方向前方两侧,夹住前述冷却滚子,与前述滚子正面大气遮断板接触的一对滚子前方大气遮断板;从前述冷却滚子旋转方向前方,向后方延伸,与前述滚子前方大气遮断板的上端边缘接触,位于前述冷却滚子上方的滚子上方大气遮断板;夹住前述冷却滚子,与前述滚子前方大气遮断板和前述滚子外围大气遮断装置接触的一对滚子侧面大气遮断板;前述滚子上方大气遮断板,随着向前述冷却滚子的旋转方向后方前进,与前述冷却滚子的前述冷却表面接触;前述熔融金属喷嘴的前述喷出部分的前端,贯通前述滚子上方大气遮断板上的喷嘴安装孔,与前述冷却滚子的前述冷却表面相对。
前述滚子上方大气遮断板,从前述冷却滚子的旋转方向前方,向着前述冷却滚子的冷却表面平坦延伸。
前述滚子上方大气遮断板从前述冷却滚子的旋转方向前方,向着前述冷却滚子的冷却表面延伸,同时向前述滚子外围大气遮断装置内部弯曲。
在前述滚子上方大气遮断板上,做有至少一个以上,向着前述滚子外围大气遮断装置内部突出的分隔板。
在前述滚子正面大气遮断板上,做有前述金属薄带通过的通过口。
前述第一气流供给装置喷出的气体流量最好为200~400升/分。
另外,从前述第二气流供给装置喷出的气体流量最好为150~350升/分。
又,第一气流供给装置设在以熔融金属喷嘴为基准的冷却滚子旋转方向后方的两个地方;最好是设在旋转方向前方的两个地方。特别是,配置在冷却滚子旋转方向后方的两个气流供给装置,其第一气流供给装置在狭缝面对熔融金属喷嘴的前端;而另一个气流供给装置配置在熔融金属喷嘴和前述第一气流供给装置之间。最好从前述另一个气流供给装置喷出的气流,供给至前述第一气流供给装置喷出的气流上。
另外,本发明的金属薄带制造装置中,在偏离前述熔融金属喷嘴位置,在前述冷却滚子的旋转方向前方,设有大气滞留部分。
前述大气滞留部分可以设在前述滚子外围大气遮断装置内部,也可设在其外部。该大气滞留部分的开口面积最好比前述大气遮断装置的开口部分面积大。另外,该大气滞留部分内部可用多块分隔板分隔。
作为惰性气体最好至少使用两种,惰性气体最好是N2、He、Ar、Kr、Xe、Rn。
另外,由于使第六气流喷嘴包围熔融金属喷嘴的前端,在前述第六气流喷嘴的外圆周和内圆周的中心位置稍微偏向内部的位置上做有许多孔,因此,在包围熔融金属喷嘴前端,喷出气体的情况下,利用从第六气流喷嘴喷出的第六股气流,可以更加降低熔融金属喷嘴附近的氧浓度。
另外,第六气流喷嘴也可在其外径和内径的中心位置上呈环状做出多个孔,或不做孔,而做出环状的槽。还可以做成涡卷形,将熔融金属喷嘴前端包围两层。
本发明的金属薄带制造装置中,前述第一气流喷嘴从前述冷却滚子的大致切线方向,向着前述熔融金属喷嘴的前端方向配置,它可喷出比其他气流喷嘴喷出的惰性气体重的惰性气体;前述第二气流喷嘴设在前述熔融金属喷嘴和前述第一气流喷嘴之间,它将气体喷射至从前述第一气流喷嘴喷出的气流上。
从前述第一气流供给装置喷出的气体流量最好为200~600升/分。
一种形成金属薄带的金属薄带制造方法,它是从与具有冷却表面的冷却滚子之间保持一定间隔,面对着前述冷却面的熔融金属喷嘴,将熔融合金喷射至旋转的前述冷却滚子上,急剧冷却而形成金属薄带的方法;利用大气遮断装置覆盖前述滚子外围的至少一部分和至少是前述熔融金属喷嘴的喷出部分的前端,以防止由于前述冷却滚子旋转引起的大气卷入,并将前述熔融金属喷射至前述冷却滚子上,而形成金属薄带。
在前述制造方法中,最好将惰性气体供给至前述熔融金属喷嘴或冷却滚子的至少一方的周围,同时将熔融合金喷出,急剧冷却,而形成金属薄带。
另外,前述惰性气体可以由多个气流供给装置供给,最好是供给至少两种惰性气体来形成金属薄带。
前述两种惰性气体最好为N2和Ar。
以下,参照附图来说明本发明的金属薄带制造装置的第一实施例。


图1A为表示本发明的金属薄带制造装置的第一实施例的侧视图;图1B为表示本发明的金属薄带制造装置的第一实施例的主视图;图2为图1A,图1B所示金属薄带制造装置的侧面剖视图;图3为表示图1A,图1B所示的金属薄带制造装置的主要部分的结构图;图4为表示本发明的第一至第三实施例中的金属薄带制造装置的主要部分的透视图;图5A为表示本发明的第一实施例的金属薄带制造装置的侧面剖视图;图5B为表示本发明的第一实施例的金属薄带制造装置的主视图;图6A为表示本发明的第一实施例的金属薄带制造装置的侧面剖视图;图6B为表示本发明的第一实施例的金属薄带制造装置的主视图;图7A为表示本发明的第一实施例的金属薄带制造装置的侧视图;图7B为表示本发明的第一实施例的金属薄带制造装置的主视图8A为表示本发明的第一至第三实施例的滚子后方的大气遮蔽板的侧视图;图8B为表示本发明的第一至第三实施例的滚子后方的大气遮蔽板的主视图;图9表示本发明的第一至第三实施例的适合连续生产的金属薄带制造装置的图;图10A为表示本发明的第一至第三实施例的第二、第三、第四气流喷嘴的平面图;图10B为表示本发明的第一至第三实施例的第二气流喷嘴的主视图;图10C为表示本发明的第一至第三实施例的第三气流喷嘴的主视图;图10D为表示本发明的第一至第三实施例的第四气流喷嘴的主视图;图11A为表示本发明的第一至第三实施例的第一气流喷嘴的平面图;图11B为表示本发明的第一至第三实施例的第一气流喷嘴的主视图;图11C为表示本发明的第一至第三实施例的第一气流喷嘴的侧视图;图12A为表示本发明的第二实施例的金属薄带制造装置的侧视图;图12B为表示本发明的第二实施例的金属薄带制造装置的主视图;图13为表示图1A,图1B所示金属薄带制造装置的主要部分的结构图14A为表示本发明的第二实施例的金属薄带制造装置的侧视图;图14B为表示本发明的第二实施例的金属薄带制造装置的主视图;图15A为表示本发明的第二实施例的金属薄带制造装置的侧面剖视图;图15B为表示本发明的第二实施例的金属薄带制造装置的主视图;图16A为表示本发明的第二实施例的金属薄带制造装置的侧面剖视图;图16B为表示本发明的第二实施例的金属薄带制造装置的主视图;图17A为表示本发明的第三实施例的金属薄带制造装置的侧视图;图17B为表示本发明的第三实施例的金属薄带制造装置的主视图;图18为表示图1A,图1B所示金属薄带制造装置的主要部分的结构图;图19A为表示第六气流喷嘴的一个例子的平面图;图19B为表示第六气流喷嘴的一个例子的剖视图;图20A为表示第六气流喷嘴的第二个例子的平面图;图20B为表示第六气流喷嘴的第二个例子的剖视图;图21A为表示第六气流喷嘴的第三个例子的平面图;图21B为表示第六气流喷嘴的第三个例子的剖视图;图22A为表示在试验例7至试验例9中使用的第六气流喷嘴的平面图22B为表示在试验例7至试验例9中使用的第六气流喷嘴的剖视图;图23A为表示本发明的第三实施例的金属薄带制造装置的侧视图;图23B为表示本发明的第三实施例的金属薄带制造装置的主视图;图24A为表示本发明的第三实施例的金属薄带制造装置的侧面剖视图;图24B为表示本发明的第三实施例的金属薄带制造装置的主视图;图25A为表示本发明的第三实施例的金属薄带制造装置的侧面剖视图;图25B为表示本发明的第三实施例的金属薄带制造装置的主视图;图26为表示在试验例2中的熔潭附近的氧浓度与冷却滚子的旋转速度的关系图;图27为表示在使用图19A至图21B所示的第六气流喷嘴的情况下,在形成熔潭部分附近的氧浓度与第六气流喷嘴的流量的关系图;图28为表示在使用图19A,图19B所示的第六气流喷嘴的情况和不使用第六气流喷嘴的情况下,在形成熔潭部分附近的氧浓度与冷却滚子旋转速度的关系图;图29为表示使用图20A,图20B所示的第六气流喷嘴的情况下,熔潭形成部分附近的氧浓度与冷却滚子的旋转速度的关系图;图30为表示使用图21A,图21B所示的第六气流喷嘴的情况下,熔潭形成部分附近的氧浓度与冷却滚子的旋转速度的关系图;图31为表示在使用一种惰性气体和使用两种惰性气体情况下,在熔潭形成部分附近的氧浓度与冷却滚子的旋转速度的关系图;图32为表示只使用从第一至第六气流喷嘴中选出的一个气流喷嘴的情况下,熔潭形成部分附近的氧浓度与冷却滚子的旋转速度的关系图;图33为表示使用单滚子法的薄带制造装置的图。
如图1A,图1B,图2和图3所示,本实施例的金属薄带制造装置基本上由冷却滚子1,与保持熔融金属的坩埚3的下端连接的熔融金属喷嘴2,卷绕配置在熔融金属喷嘴2和坩埚3的外部周围的加热线圈4,用于供给惰性气体的气流供给装置的第一至第四气流喷嘴51~54,以遮断卷入熔融金属喷嘴附近的大气为目的的大气遮断装置60,和大气滞留部分80构成。
冷却滚子1由图中没有示出的电机驱动,按照箭头所示方向(逆时针方向)旋转。至少是冷却滚子1的表面最好用碳素钢(例如, JIS S 45C等铁基合金)或黄铜(Cu-Zn合金),或纯铜制成。当至少是冷却滚子1的表面为黄铜或纯铜时,由于热传导性高,因此,冷却效果好,适合于熔融金属的急剧冷却。为了提高冷却效果,最好在冷却滚子内部设置水冷结构。
如图3所示,在坩埚3内熔解的熔融金属,从其下端的熔融金属喷嘴2,向着冷却滚子1的表面喷出。坩埚3的上部,通过供给管7,与氩(Ar)气等气体供给源8连接。同时,在供给管7上安装着压力调节阀9和电磁阀10;在供给管7上,在压力调节阀9和电磁阀10之间,安装着压力表11。辅助管12与供给管7并联连接,在辅助管12上,安装着压力调节阀13,流量调节阀14和流量计15。因此,从气体供给源8将氩(Ar)气等气体送入坩埚3内,可将熔融金属从熔融金属喷嘴2喷出至冷却滚子1上。
在制造金属薄带时,使冷却滚子1高速旋转,通过从配置在其顶部附近或稍微从其顶部偏前方附近的喷嘴2,喷出熔融金属,在冷却滚子1的表面急剧冷却,因此,沿着冷却滚子1的旋转方向,形成带状拉出。熔融金属喷嘴2的喷出口为矩形,其喷出宽度(在冷却滚子1的旋转方向上的宽度)最好为大约0.2~0.8毫米。当在0.2毫米以下时,熔融金属的成份,容易使熔融金属喷嘴堵塞;而当超过0.8毫米时,充分的冷却比较困难。
制造金属薄带时的冷却滚子1和熔融金属2之间的间隔,可在0.1~0.8毫米范围内选择。当在0.1毫米以下时,熔融金属喷出困难,可能会造成熔融金属喷嘴2的破损;而当超过0.8毫米时,制造性能和形状良好的薄带比较困难。冷却滚子1和熔融金属喷嘴2之间的间隔可以调整,这点可由坩埚3通过图中没有示出的升降装置,使之升降来做到。由于从金属薄带的制造开始以后,温度上升造成表面热膨胀,冷却滚子1的直径扩大,因此,为了制造板厚精度高的薄带,最好在制造开始后,慢慢增大冷却滚子1和熔融金属喷嘴2之间的间隔。
又如图1A和图2所示,在冷却滚子1的旋转方向的前下方,装有薄带引导板70和刮板72。在冷却滚子1的冷却表面上形成的金属薄带,由刮板72从冷却滚子1上剥离,由薄带引导板70导向,再经过通过口641,输出至金属薄带制造装置外部。
惰性气体的供给,可以熔融金属喷嘴2作为基准,从后方、前方中的任何一方或两方进行。最好,从后方和前方,分别供给两个系统的气体流。
在图3中,第一气流喷嘴51为以熔融金属喷嘴2为基准,配置在后方的进行前述二系统的气体流通供给的装置中的一个装置。该第一气流喷嘴51,大致从冷却滚子1的后方的切线方向,将气体喷至熔融金属喷嘴2的前端附近(以下,称为熔潭)。如图11A,图11B所示,第一气流喷嘴51具有宽度为5毫米的比较细的狭缝510,因此,可以高速喷出气体流。
第二气流喷嘴52也是进行前述二系统气流供给的装置中的一种装置,为了防止供给气流时大气卷入,将从第一气流喷嘴51送出的气流与大气遮断,该第二气流喷嘴52设置在熔融金属喷嘴2和第一气流喷嘴51之间。如图10A,图10B所示,第二气流喷嘴52具有比第一气流喷嘴51更宽的20毫米的狭缝520,因此,可以比第一股气流缓慢的流速喷出气体流。
第三气流喷嘴53是用于进行配置在以熔融金属喷嘴2为基准的前方的前述二系统气流供给的装置中的一种装置,其目的是要防止大气从冷却滚子1的旋转方向前方卷入。第三气流喷嘴53的形状与第二气流喷嘴52相同,但狭缝540的宽度较窄,为2.5毫米。
如图1A,图1B和图2所示,第四气流喷嘴54也是进行配置在熔融金属喷嘴2的前方的二系统气流供给的装置中的一种装置,它设置在大气遮断装置60的前端上部;其目的是要防止大气从位于从冷却滚子1的前方正面方向的开口641中卷入。如图10A,图10D所示,第四气流喷嘴54的形状与第二气流喷嘴52和第三气流喷嘴53相同,但狭缝550的宽度为3毫米。
当然,前述第一至第四气流喷嘴可以单独使用,但也可以将多个喷嘴组合使用。熔潭附近的氧减少的效果,以第一和第二气流喷嘴为最大。
在以上各个气流喷嘴中,如图3的第一气流喷嘴51为例所示那样,压力调节阀16通过连接的连接管路17,与气源18连接。
这样,通过将第一至第四气流喷嘴51~54配置在熔融金属喷嘴2的周围,可以降低熔潭附近的氧浓度。
当利用本发明的金属薄带制造装置制造薄带时,最好是从冷却滚子1旋转之前,就通过气流喷嘴51~54供给惰性气体。与在冷却滚子旋转后才供给惰性气体的情况比较,从冷却滚子旋转之前就供给气流,可使氧的浓度迅速降低。因此,测定熔融金属喷嘴附近的氛围中的氧浓度,在达到规定的氧浓度后,才使冷却滚子1旋转,可以提高生产率。
在本发明中,作为惰性气体的供给条件,可取流速为2~80米/秒,流量为200~1400升/分,能在1330升/分的条件下进行供气更好。当流速在2米/秒以下时,达不到降低在熔融金属喷嘴附近的氛围中的氧气量的效果;但当超过80米/秒时,会成为大气从气流周围被卷入的原因,因此减少了降低氧浓度的效果。另外,当流量小于200升/分时,也达不到减少熔融金属喷嘴附近氛围中的氧气量的效果;而当超过1400升/分时,也得不到与供气量相称的效果。
在这种情况下,在从后方来的二系统气流中,最好前述一股气流(第一气流喷嘴喷出的气流)的流速为10~35米/秒,流量为5~400升/分;而前述另一股气流(第二气流喷嘴喷出的气流)的流速为2~10米/秒,流量为5~400升/分。在从前方来的二系统气流中,最好前述一股气流(第三气流喷嘴喷出的气流)的流速为10~50米/秒,流量为5~400升/分;而另一股气流(第四气流喷嘴喷出的气流)的流速为10~80米/秒,流量为300~600升/分。从第一至第四气流喷嘴喷出的气流参数所希望的范围分别为第一气流喷嘴喷出的气流—流速为15~30米/秒,流量为250~350升/分,最好为300升/分;第二气流喷嘴喷出的气流—流速为4~8米/秒,流量为230~330升/分,最好为280升/分;第三气流喷嘴喷出的气流—流速为20~40米/秒,流量为200~300升/分,最好为250升/分;第四气流喷嘴喷出的气流—流速为20~70米/秒,流量为400~550升/分。
特别是,如果第四气流喷嘴喷出的气流的流量在450升/分以上,最好为500升/分,则可以更加降低熔潭附近的氧浓度。
作为本发明的金属薄带制造方法中所用的惰性气体,可以从N2、He、Ar、Kr、Xe和Rn中的一种或两种以上中选择,但从后述的实施例将会清楚,最好是Ar。
其次,说明滚子周围的大气遮断装置60。
如图1A,图1B和图2所示,本发明的大气遮断装置60至少具有设在冷却滚子1的旋转方向前方正面的滚子正面的大气遮蔽板64;设在冷却滚子1的旋转方向前方的两侧,夹住冷却滚子并与滚子正面大气遮蔽板64接触的一对滚子前方大气遮蔽板63;设在冷却滚子1的旋转方向前方上面,与滚子前方的大气遮断板63的上端边缘接触的滚子上方大气遮蔽板62;和设在冷却滚子1的旋转方向后方,与冷却滚子1的冷却面接触的滚子表面大气遮断板61。
如图1A,图2和图3所示,滚子表面大气遮断板61为具有锐角的前端部分的板状结构,其锐角的前端部分与冷却滚子1的表面接触。由于设置滚子表面大气遮断板61的目的是要遮断附着在冷却滚子1的表面的大气,防止其卷入熔潭附近,因此,当冷却滚子1以高速旋转时,通过滚子表面大气遮断板61,可以遮断附着在冷却滚子1的表面上的大气,防止其卷入熔潭附近。
如图3所示,由于第一和第二气流喷嘴51、52配置在这个滚子表面大气遮蔽板61和熔融金属喷嘴2之间,在滚子表面大气遮断板61将大气遮断后,再供给惰性气体流时,可以提高熔潭附近氧浓度降低的效果。另外,为了有效地遮断大气卷入熔潭附近,也可以设置多块滚子表面大气遮断板61。
如图1A,图1B和图2所示,设置滚子前方大气遮断板63的目的是要遮断大气从冷却滚子1的两侧面的前方卷入。
设置滚子正面大气遮断板64的目的是要遮断大气从与冷却滚子1的冷却面相对的前方卷入。在本实施例中,在前述滚子前方大气遮断板63的前端和大约中心的两个地方,设置了该遮断板64;根据需要,也可以在一个地方或三个以上的地方设置(参见图1A,图1B,图2)。在这种情况下,熔融金属喷嘴2附近的氛围中的氧浓度可以更加降低。在滚子正面大气遮断板64的中心,设有薄带通过口642;在制造薄带时,薄带通过该薄带通过口642。
又如图1A,图1B和图2所示,滚子上方大气遮断板62,从冷却滚子1的旋转方向的前方,向后方延伸,安装固定在该滚子前方大气遮蔽板63的上端边缘上,位于在冷却滚子1的上方。设置这个滚子上方大气遮断板62的目的是,要遮断大气从冷却滚子1的上方卷入。
随着向冷却滚子1的旋转方向的后方前进,该滚子上方大气遮断板62接近冷却滚子1的冷却表面的顶部。
另外,如图4所示,在滚子上方大气遮断板62上做有喷嘴安装孔621。熔融金属喷嘴2贯通该喷嘴安装孔621;熔融金属喷嘴2的熔融金属喷出部的前端21面对着冷却滚子1的冷却面。
如图3所示,坩埚3安放在圆筒3a中。圆筒3a,由于盖住了喷嘴安装孔621,可以防止大气流入。
又如图3所示,在该滚子上方遮断板62上,设置了第三气流喷嘴53贯通用的孔622。第三气流喷嘴53,贯通该孔622,使喷嘴的前端面对冷却滚子1的冷却面。第三气流喷嘴53将惰性气体从滚子旋转方向前方,向溶潭附近供应。
由于滚子上方大气遮断板62设置成接近冷却滚子1的冷却面,这样,使熔潭附近的空间变得狭小。由于第一至第三气流喷嘴51~53,经常将大量的惰性气体供给这个狭小的空间,因此,在熔潭附近的惰性气体的浓度非常高,相反,氧的浓度显著降低。
熔融金属喷嘴2只是其熔融金属喷出部分的前端21贯通该滚子上方大气遮断板62。熔融金属喷嘴2的本体部分位于该滚子上方大气遮断板62上,即位于大气遮断装置60的外面。因此,熔融金属喷嘴2的本体、坩埚3和卷绕在它们上面的加热线圈4都位于该滚子外围大气遮断装置60的外面。这样,熔融金属喷嘴2,相对于该大气遮断装置60,容易安装和拆卸。
如图1A,图1B和图2所示,该滚子上方大气遮断板62是从冷却滚子1的旋转方向前方,向着前述冷却表面平坦延伸的;然而不限于此,如图5A,图5B所示,该滚子上方大气遮断板65也可以是从冷却滚子旋转方向前方,向着前述冷却表面延伸,同时又向着滚子外围大气遮断装置60的内部弯曲的。采用这个滚子上方大气遮断板65,也可以遮断从开口641处流入的大气,降低熔潭附近的氧浓度。
又如图6A,图6B所示,在该滚子上方大气遮断板62上,也可以设置至少一个以上的、向着大气遮断装置60内部突出出来的分隔板66。通过形成分隔板66,遮断从开口641流入的大气,可以更加降低熔潭附近的氧浓度。另外,如图6A,图6B所示,这些分隔板66不是向着冷却滚子1的旋转方向突出,而是向着垂直的下方突出,这样也可以得到降低氧浓度的效果。
另外,如图7A,图7B和图8A,图8B所示,也可设置滚子侧面大气遮断板67、滚子外围大气遮断板68和滚子后方大气遮断板69作为大气遮断装置60。
如图7A,图7B和图8A,图8B所示,滚子侧面大气遮断板67为直径比冷却滚子大的圆板形状,它与冷却滚子1的两个侧面接触。另外,该滚子侧面大气遮断板67从滚子前方大气遮断板63,向着冷却滚子1的后方延伸。
设置这个滚子侧面大气遮断板67的目的,是要遮断大气从冷却滚子1的侧面卷入。
另外,该滚子侧面大气遮断板67和滚子前方大气遮断板63也可以做成一体。
滚子外围大气遮断板68配置在该滚子侧面大气遮断板67的外圆周边缘上,包围着冷却滚子1的外圆周。冷却滚子1配置在由该滚子外围大气遮断板68和一对滚子侧面大气遮断板63构成的空间中。该滚子外围大气遮断板68,可以更加提高由滚子表面大气遮断板61产生的大气遮断效果。
又如图8A,图8B所示,滚子后方大气遮断板69为宽度比冷却滚子1的宽度大的平板形结构,其目的是要遮断大气从冷却滚子1的后方下部卷入。
以上的各个大气遮断板61~69可以单独使用,也可以多个一起使用。当设置全部的大气遮断板61~69时,几乎可将冷却滚子1包围起来,这样,从前述第一至第四气流喷嘴51~54喷出的气流,可以最大限度地提高降低熔潭附近氧浓度的效果。在单独使用以上的各个大气遮断板61~69的情况下,滚子表面大气遮断板61、滚子上方大气遮断板62和滚子侧面大气遮断板63的氧气量减少的效果最显著。
另外,在图1A,图1B至图7A,图7B所示的金属薄带制造装置中,该滚子正面大气遮断板64设置在两个地方,它们之间的空间成为大气滞留部分80。
在图1A至图7B中,大气滞留部分设在该滚子外围大气遮断装置60的外面,也可以设在大气遮断装置60的内部。另外,如果大气滞留部分80的开口面积比前述大气遮断装置60的开口部面积大时,可以提高大气滞留效果。另外,采用多个分隔板分隔,该大气滞留部80可以提高大气滞留效果。
图1A至图7B所示的金属薄带制造装置,采用了小容量的坩埚3,因此在连续制造大量金属薄带的情况下,在由图9所示的基本组成部分构成的金属薄带制造装置中,也可以使用本发明的气流,大气遮断装置和大气滞留部分。即图9所示的金属薄带制造装置,熔融金属19保持在熔解炉20中,再从该熔解炉20底部的出口,经过流出管子21,供给至中间罐22中。在该中间罐22的底部,设有熔融金属喷嘴2,熔融金属从该熔融金属喷嘴2喷射至高速旋转的冷却滚子1的表面上,经过凝固形成薄带。利用这个装置,当中间罐22中的熔融金属减少时,由于可从熔解炉20逐次地将熔融金属补充至中间罐22中,因此适用于连续生产。
下面,参照附图来说明作为本发明的第二实施例的金属薄带制造装置。
在图12A,图12B,图13和图4所示的本发明的金属薄带制造装置中,熔融金属喷射在旋转的冷却滚子1的冷却表面1a上,冷却表面1a将该溶融金属冷却,即得到金属薄带。
这个金属薄带制造装置基本上由下列部件构成冷却滚子1;与保存熔融金属的坩埚3的下端连接的熔融金属喷嘴2,卷绕在熔融金属喷嘴2和坩埚3外圆周上的加热线圈4;至少是从熔融金属喷嘴2的喷出部分前端至金属薄带从冷却表面1a剥离的位置1b,沿着冷却滚子1的旋转方向,覆盖着冷却表面1a,防止由于冷却滚子1的旋转而卷入大气的大气遮断装置60;从熔融金属喷嘴2和冷却滚子1相对的位置,在与冷却滚子1的旋转方向相反的方向,作为与冷却表面1a连接的滚子表面大气遮断装置的滚子表面大气遮断板61;作为滚子外围大气遮断装置的滚子外围大气遮断板68;作为将惰性气体喷射至熔融金属喷嘴2附近的第一气流供给装置的第一至第四气流喷嘴51~54;作为向冷却滚子1的冷却表面1a喷射惰性气体的第二气流供给装置的第五气流喷嘴55;和大气滞留部分80。
冷却滚子1由图中没有示出的电机,沿着箭头方向(逆时针方向)驱动旋转。冷却滚子1的冷却表面1a最好由碳素钢(例如,JIS S 45C等Fe基合金),或黄铜(Cu-Zn合金),或钝铜制成。当冷却滚子1的冷却表面1a为黄铜或纯铜时,由于热传导性高,冷却效果好,因此适合于熔融金属的急剧冷却。为了提高冷却效果,最好内部设有水冷结构。
在图13中,在坩埚3内熔解的熔融金属,从下端的熔融金属喷嘴2,喷至冷却滚子1的冷却表面1a上。坩埚3的上部通过供给管7,与Ar气等气体供给源8连接,同时,在供给管7上安装着压力调节阀9和电磁阀10,压力表11安装在压力调整阀9和电磁阀10之间的供给管7上。辅助管路12与供给管7并联连接,在辅助管路12上安装着压力调节阀13,流量调节阀14和流量计15。因此,将Ar气等气体从气源8供给至坩埚3内,可使熔融金属从熔融金属喷嘴2,向着冷却滚子1喷出。
在制造金属薄带时,通过使冷却滚子1高速旋转,同时从位于冷却滚子顶部附近,或者从顶部稍微向前方的熔融金属喷嘴2,喷出熔融金属,再在冷却滚子1的表面上急剧冷却,因此,沿着冷却滚子1的旋转方向,形成带状拉出。熔融金属喷嘴2的熔融金属喷出口为矩形,喷出宽度(冷却滚子1的旋转方向的宽度)最好约为0.2~0.8毫米。当在0.2毫米以下时,熔融金属的成份容易将熔融金属喷嘴堵塞;当超过0.8毫米时,要冷却得很彻底较困难。
制造金属薄带时,冷却滚子1和熔融金属喷嘴2的间隔,可在0.1~0.8毫米范围内选择。当在0.1毫米以下时,熔融金属喷出困难,会造成熔融金属喷嘴2的破损;但当超过0.8毫米时,要得到性能和形状良好的薄带比较困难。利用图中没有示出的升降装置可使坩埚3升降,因而可以调整冷却滚子1和熔融金属喷嘴2的间隔。由于从金属薄带制造开始后,温度升高表面热膨胀,冷却滚子1的直径增大,因此,为了制造板厚精度高的薄带,最好,在制造开始后,使冷却滚子1和熔融金属喷嘴2的间隔慢慢地增大。
又如图12A,图12B所示,在冷却滚子1的旋转方向的前下方,设有薄带引导板70和刮板72。熔融金属在冷却表面1a上冷却形成的金属薄带,由刮板72从冷却滚子1上剥离,再由薄带引导板70导向,经过通过口641,输出至金属带制造装置的外面。因此,刮板72附近就成为金属薄带从冷却表面1a剥离的位置1b。
再如图12A,图12B,图13和图4所示,滚子表面大气遮断板61位于离开熔融金属喷嘴2和冷却滚子相对的位置,在冷却滚子1的旋转方向的后方;它是具有锐角的前端的板状结构,其锐角的前端与冷却滚子1的表面接触。设置滚子表面大气遮断板61的目的是要遮断附着在冷却滚子1表面上的大气卷入熔潭附近。当冷却滚子1以高速旋转时,利用该滚子表面大气遮断板61,可以隔开和遮断附着在冷却滚子1表面上的大气,防止其卷入熔潭附近。
作为滚子外围大气遮断装置的滚子外围大气遮断板68,从前述金属薄带与冷却表面1a剥离的位置1b,沿着冷却滚子1的旋转方向,延伸至设有滚子表面大气遮断板61(滚子表面大气遮断装置)的位置;将冷却滚子1包围起来,覆盖着冷却表面1a,与冷却表面1a离开一段间隙。
由第一气流供给装置进行的惰性气体供给,可以从熔融金属喷嘴2为基准的后方和前方中的任何一方,或两方面来进行。最好,分别从后方和前方,供给二系统的气流。
在图13中,第一气流喷嘴51与前述的第一实施例一样,是进行配置在以熔融金属喷嘴2为基准的后方的、上述二系统供气的装置中的一种装置。该第一气流喷嘴51,大致从冷却滚子1的后方的切线方向,将气体送至熔融金属喷嘴2的前端附近(以下称为溶潭)。如图11A,图11B所示,第一气流喷嘴51具有宽度为5毫米的较细小的狭缝510,因此,可快速喷出气体。
第二气流喷嘴52也是进行上述二系统供气的装置中的一种装置。为了将从第一气流喷嘴51喷出的气体与大气遮断,防止大气卷入而进行供气,该第二气流喷嘴52设置在熔融金属喷嘴2和第一气流喷嘴51之间。如图10A,图10B所示,第二气流喷嘴52具有比第一气流喷嘴51宽的20毫米宽的狭缝520,因此,其供气的流速比第一气流喷嘴供气的流速低。
又如图13所示,由于第一和第二气流喷嘴51和52,配置在该滚子表面大气遮断板61和熔融金属喷嘴2之间,是在该滚子表面大气遮断板61将大气遮断以后,才供给惰性气体的,因此,可提高熔潭附近氧浓度降低的效果。另外,为了有效地遮断大气卷入熔潭附近,可以设置多块滚子表面大气遮断板61。
第三气流喷嘴53也是进行配置在以熔融金属喷嘴2为基准的前方的上述二系统供气装置中的一种装置,其目的是要防止大气从冷却滚子1的旋转方向的前方卷入。该第三气流喷嘴53的形状与第二气流喷嘴52的形状相同,但其狭缝540的宽度较小,只有2.5毫米。
如图12A,图12B所示,第四气流喷嘴54也是用于进行配置在熔融金属喷嘴2前方的二系统供气的装置中的一种装置,它设置在滚子外围大气遮断装置60的前端上部,其目的是防止大气从位于冷却滚子1的前方正面上的开口641卷入。如图10A,图10D所示,第四气流喷嘴54的形状与第二,第三气流喷嘴52,53相同,其狭缝550的宽度为3毫米。
以上第一至第四气流喷嘴可以单独使用,也可以多个组合使用。减少熔潭附近氧的效果,以第一和第二气流喷嘴最大。
在第一至第四气流喷嘴中,如图13的第一气流喷嘴51作为实施例所示那样,压力调节阀16通过连接的连接管路17,与供给源18连接。
其次,如图12A,图12B所示,由第二气流供给装置进行的惰性气体的供给,是向着冷却滚子1的冷却表面1a的,并且是在从设置大气遮断装置60(最好是从金属薄带与冷却表面1a剥离的位置1b)开始,至设有滚子表面大气遮断板61的位置之间进行的。
在图12A,图12B中,作为第二气流供给装置的第五气流喷嘴55,与冷却表面1a离开一段距离,它大致位于冷却滚子1的正下方,从在滚子外围大气遮断板68的任意位置上做出的孔68a,与冷却表面1a相对,因此,可使气体向着冷却表面1a喷出。
如图11A,图11B,图11C所示,第五气流喷嘴55的狭缝550的宽度较小,为3毫米,因此,可以较高的流速喷出气体。
从第五气流喷嘴送出的惰性气体,通过冷却滚子1的旋转,在冷却表面1a上,沿着冷却滚子1的旋转方向流动,到达滚子表面大气遮断板61附近。滚子表面大气遮断板61配置成与冷却表面1a接近,但在该滚子表面大气遮断板61和冷却表面1a之间有微小的间隙。因此,沿着冷却表面1a流动的惰性气体,可通过这个间隙,流入熔融金属喷嘴2的附近,从而可以降低熔潭附近的氧浓度。
另外,通过设置滚子外围大气遮断板68,可以更加降低熔潭附近的氧浓度。理由是,由于冷却表面1a被滚子外围大气遮断板68覆盖,从第五气流喷嘴55沿着冷却表面1a,流向滚子表面大气遮断板61的惰性气体,在达到滚子表面大气遮断板61之前的区间上,不会扩散,因此有更多的惰性气体,通过该滚子表面大气遮断板61,流入熔潭附近。
这样,通过将第五气流喷嘴55配置在冷却滚子1的正下方,将该滚子表面大气遮断板61设置在以熔融金属喷嘴2的位置为基准的冷却滚子1的旋转方向的后方,另外,再在熔融金属喷嘴2的周围,配置第一至第四气流喷嘴51~54,可以降低熔潭附近的氧浓度。
另外,配置第五气流喷嘴的位置,不限于冷却滚子1的正下方,也可以配置在从金属薄带与冷却表面1a剥离的位置1b附近,至设有滚子表面大气遮断板61的位置之间。
例如,如图14A,图14B所示,将第五气流喷嘴55设在金属薄带与冷却滚子剥离的位置1b附近也可以。在这种情况下,第五气流喷嘴55贯通滚子前方大气遮断板63,从冷却滚子1的侧面,与冷却表面1a相对。
这时,从第五气流喷嘴55喷出的惰性气体,沿着冷却滚子1的旋转方向,流向该滚子表面大气遮断板61;同时,又向着冷却滚子的旋转方向的反方向,向着熔融金属喷嘴2的方向流动。
当利用本发明的金属薄带制造装置制造薄带时,最好是从冷却滚子1旋转前开始,用气流喷嘴51~55供给惰性气体。与冷却滚子旋转后才供给惰性气体的情况比较,从冷却滚子旋转前开始就供给惰性气体的情况下,氧的浓度能迅速降低。因此,测定熔融金属喷嘴附近的氧浓度,在达到规定的氧浓度后,再使冷却滚子1旋转,可以提高生产效率。
在本发明中,作为由第一气流供给装置供给惰性气体的条件,可取流量为200~2000升/分,最好是1830升/分。当流量在200升/分以下时,达不到降低熔融金属喷嘴附近的氧气量的效果;而当超过2000升/分时,大气可能由于气体流动而从周围卷入,降低氧浓度的效果也变小,达不到与供气量相称的效果。
在这种情况下,最好在从后方供气的二系统气流中,前述一股气流(第一气流喷嘴喷出的气流)的流量为5~400升/分;前述另一股气流(第二气流喷嘴喷出的气流)的流量为5~400升/分。在从前方供气的二系统气流中,前述一股气流(第三气流喷嘴喷出的气流)的流量为5~400升/分;而另一股气流(第四气流喷嘴喷出的气流)的流量为300~600升/分。第一至第四股气流的参数范围最好分别为第一股气流—流量为250~350升/分,最好为300升/分;第二股气流—流量为230~330升/分,最好为280升/分;第三股气流—流量为200~300升/分,最好为250升/分;第四股气流—流量为450~550升/分。
特别是,如果第四股气流的流量在450升/分以上(最好为500升/分),可以更加降低熔潭附近的氧浓度。
在本发明中,作为由第二气流供给装置供给惰性气体的条件,可取流量为400~600升/分,最好为500升/分。当流量小于400升/分时,达不到减少熔融金属喷嘴附近的氛围中的氧气量的效果;而当超过600升/分时,得不到与供气量相称的效果。
因此,第五气流喷嘴55的流量最好为400~750升/分。第五股气流的所希望的参数范围是流量为450~550升/分,最好为500升/分。
作为本发明的金属薄带制造方法所用的惰性气体,可从N2、He、Ar、Kr、Xe和Rn中的一种或两种以上中选择,从后述的实施例将会知道,最好是Ar。
其次,说明大气遮断装置60。
如图12A,图12B,图13和图14A,图14B所示,本发明的大气遮断装置60至少具有下列部件以熔融金属喷嘴2的位置为基准,位于冷却滚子1的旋转方向的前方正面的滚子正面大气遮蔽板64;位于冷却滚子1的旋转方向前方、夹住冷却滚子1、与前述滚子正面大气遮蔽板64接触的一对滚子前方大气遮蔽板63;位于冷却滚子1的旋转方向前方上端、与该滚子前方大气遮蔽板63的上端边缘接触的滚子上方大气遮断板62;和夹住冷却滚子1,与该滚子前方大气遮断板63和滚子外围大气遮断装置接触的一对滚子侧面大气遮断板67,67。
如图12A,图12B和图14A,图14B所示,设置滚子前方大气遮断板63的目的是要遮断大气从冷却滚子1的两侧前方被卷入。
另外,设置滚子正面大气遮断板64的目的是要遮断大气从与冷却滚子1的冷却表面相对的前方卷入。在本实施例中,该遮断板64设置在滚子前方大气遮断板63的前端和大致中心处的两个地方;然而,根据需要,也可以设置在一个地方,或三个以上的地方(参见图12A,图12B,图14A,图14B)。在这种情况下,可以更加降低熔融金属喷嘴2附近的氛围中的氧浓度。另外,在滚子正面大气遮断板64的中心,做出薄带通过口641,在制造薄带时,薄带通过这个薄带通过口641。
又如图12A,图12B和图14A,图14B所示,滚子上方大气遮断板62,从以熔融金属喷嘴2的位置为基准的冷却滚子1的旋转方向的前方,向后方延伸,安装固定在滚子前方大气遮蔽板63的上端边缘上,位于在冷却滚子1的上方。设置这个滚子上方大气遮断板62的目的是要遮断大气从冷却滚子1的上方卷入。
这个滚子上方大气遮断板62做成随着向冷却滚子1的旋转方向的后方前进,逐渐接近冷却滚子1的冷却表面1a的顶部。
又如图4所示,在该滚子上方大气遮断板62上,设有喷嘴安装孔621。熔融金属喷嘴2贯通这个喷嘴安装孔621,其喷出部分的前端21,与冷却滚子1的冷却表面1a相对。
如图13所示,坩埚3放置在圆筒3a中。圆筒3a盖住该喷嘴安装孔621,可以防止大气流入。
又如图13和图4所示,在滚子上方大气遮断板62上,做有第三气流喷嘴53贯通用的孔622。第三气流喷嘴53贯通该孔622,喷嘴的前端与冷却滚子1的冷却表面相对。该第三气流喷嘴53,将惰性气体从滚子旋转方向的前方,送至熔潭附近。
由于滚子上方大气遮断板62接近冷却滚子1的冷却表面1a,因此,熔潭附近的空间变得狭小。由于第一至第三气流喷嘴51~53,经常向这个狭小空间供给大量惰性气体,因此,在熔潭附近,惰性气体浓度非常高,而相反,氧浓度显著降低。
另外,熔融金属喷嘴2只有其喷出部分的前端21,贯通该滚子上方大气遮断板62。熔融金属喷嘴2的本体部分位于该滚子上方大气遮断板62上,即位于大气遮断装置60的外面。因此,熔融金属喷嘴2的本体,坩埚和卷绕在它们上面的加热线圈4都位于大气遮断装置60的外面。这样,熔融金属喷嘴2,相对于大气遮断装置60容易安装和卸下。
如图12A,图12B和图14A,图14B所示,滚子上方大气遮断板62是从冷却滚子1的旋转方向前方,向着前述冷却表面平坦延伸的;但并不一定局限于这样,如图15A,图15B所示,也可以使滚子上方大气遮断板65从冷却滚子1的旋转方向前方,向着冷却表面延伸,同时向着大气遮断装置60的内部弯曲。如果利用这种滚子上方大气遮断板65,可以遮断从开口641流入的大气,并降低熔潭附近的氧浓度。
又如图16A,图16B所示,在该滚子上方大气遮断板62上,也可以设置至少一个以上向着大气遮断装置60内部突出的分隔板66。通过形成分隔板66,可以遮断从开口641流入的大气,更加降低熔潭附近的氧浓度。在图16A,图16B中还可看出,该分隔板66不仅向着冷却滚子1的旋转方向突出,而且向着垂直下方突出,这样可达到降低氧浓度的效果。
如图12A,图12B,图14A,图14B,图8A,图8B所示,滚子侧面大气遮断板67为直径比冷却滚子1大的圆板形状,它与冷却滚子1的两个侧面接触。另外,该滚子侧面大气遮断板67,从滚子前方大气遮断板63,向冷却滚子1的后方延伸。
设置这个滚子侧面大气遮断板67的目的是要遮断大气从冷却滚子1的侧面卷入。
另外,滚子侧面大气遮断板67也可以与滚子前方大气遮断板63做成一体。
冷却滚子1配置在由滚子外围大气遮断板68和一对滚子侧面大气遮断板67构成的空间中。滚子外围大气遮断板68可以更加提高由滚子表面大气遮断板61产生的大气遮断效果。
如图8A,图8B所示,也可以设置滚子后方大气遮断板69作为大气遮断装置60。滚子后方大气遮断板69为宽度比冷却滚子1的宽度大的平板形结构,其目的是遮断大气从冷却滚子1的后方下部卷入。
以上各个大气遮断板61~65,67~69可以单独使用,也可以多个一起使用。当设置全部的大气遮断板61~65,67~69时,差不多可将冷却滚子1包围起来,这样,利用从前述第一至第五气流喷嘴51~55喷出的气流,可以最大限度地提高降低熔潭附近氧浓度的效果。
另外,如图12A,图12B,图14A,图14B,图16A,图16B所示的金属薄带制造装置中,滚子正面大气遮断板64设置在两个地方,它们之间的空间成为大气滞留部分80。在图12A,图14A,图16A中,大气滞留部分80设在大气遮断装置60的外侧,它也可以设置在大气遮断装置60的内部。另外,如果大气滞留部分80的开口面积比大气遮断装置60的开口部分面积大,则可以提高大气滞留效果。另外,利用多块分隔板将大气滞留部分80分隔,也可以提高大气滞留效果。
图12A,图14A,图16A所示的金属薄带制造装置采用小容量的坩埚3,在连续制造大量的金属薄带的情况下,在图9所示的基本结构构成的金属薄带制造装置中,也可以采用本发明的气流,大气遮断装置和大气滞留部分。即图9所示的金属薄带制造装置中,熔融金属19保持在熔解炉20中,它可以从该熔解炉20的底部出口经过流出管路21,流入中间罐22中。在该中间罐22的底部装有熔融金属喷嘴2,熔融金属从该喷嘴2,喷射至高速旋转的冷却滚子1的表面上,经过凝固,形成薄带。采用这种装置时,当中间罐22内的熔融金属减少时,由于熔融金属可从熔解炉20逐渐地补充至该中间罐22中,因此适合于连续生产。
下面,再参照附图来说明本发明的第三实施例。
在图1A,图1B,图2和图4中,本实施例的金属薄带制造装置,将熔融金属喷射至旋转的冷却滚子1的冷却表面1a上,该冷却表面1使熔融金属冷却而得到金属薄带。
该金属薄带制造装置基本上由下列部件构成冷却滚子1;与装熔融金属的坩埚3的下端连接的熔融金属喷嘴2;卷绕在熔融金属喷嘴2和坩埚3外圆周上的加热线圈4;至少从熔融金属喷嘴2的喷出部分前端,至金属薄带与冷却表面1a剥离的位置1b,沿着冷却滚子1的旋转方向覆盖着冷却表面1a,防止大气由于冷却滚子1的旋转而卷入的大气遮断装置60;位于离开熔融金属喷嘴2和冷却滚子1相对的位置,在冷却滚子1的旋转方向的反方向上,作为与冷却表面1a接触的滚子表面大气遮断装置的滚子表面大气遮断板61;作为滚子外围大气遮断装置的滚子外围大气遮断板68;作为用于至少将两种惰性气体喷至熔融金属喷嘴2附近的第一气流供给装置的第一至第四和第六气流喷嘴51,52,53,54,56;作为将惰性气体喷至冷却滚子1的冷却表面1a的第二气流供给装置的第五气流喷嘴55;和大气滞留部分80。
在这种金属薄带制造装置中,从第一气流供给装置送出的至少两种惰性气体,流入熔融金属喷嘴2的附近。前述两种惰性气体中的较重的惰性气体,在大气遮断装置60内的较轻的惰性气体下,形成重的惰性气体层,使熔潭附近的惰性气体浓度上升。另外,从第二气流供给装置送出的惰性气体,沿冷却滚子的旋转方向,在冷却滚子1的冷却表面上流动,它通过滚子表面大气遮断板,流入熔融金属喷嘴附近,使熔融金属喷嘴2附近的氧浓度降低。
冷却滚子1由图中没有示出的电机,向着箭头所示方向(逆时针方向)驱动旋转。冷却滚子1的冷却表面1a,最好由碳素钢(例如JIS S45C等Fe基合金),或黄铜(Cu-Zn合金),或纯铜制成。当冷却滚子1的冷却表面1a由黄铜或纯铜制成时,由于热传导性好,冷却效果好,适合于熔融金属急剧冷却。为了提高冷却效果,最好在冷却滚子内设置水冷结构。
在图18中,在坩埚3内熔解的熔融金属,从下端的熔融金属喷嘴2,喷射至冷却滚子1的冷却表面1a上。坩埚3的上部,通过供给管7,与Ar气等气源8连接。同时,在供给管7上,安装着压力调节阀9和电磁阀10;在供给管7上,在压力调整阀9和电磁阀10之间,安装着压力表11。辅助管路12与供给管7并联连接,在辅助管路12上,安装着压力调节阀13,流量调节阀14和流量计15。因此,气源8将Ar气等气体供给至坩埚3内,溶融金属则从熔融金属喷嘴2,喷射至冷却滚子1上。
在制造金属薄带时,冷却滚子1以高速旋转,同时通过从配置在滚子顶部附近,或离顶部稍微靠前方的熔融金属喷嘴2中喷出熔融金属,在冷却滚子1的表面上急剧冷却固化,沿冷却滚子1的旋转方向形成带状,拉出。熔融金属喷嘴2的喷出口为矩形,其喷出宽度(冷却滚子1的旋转方向上的宽度)最好为0.1~0.8毫米。当在0.1毫米以下时,熔融金属的成份容易将熔融金属喷嘴堵塞;当超过0.8毫米时,充分冷却比较困难。
制造金属薄带时,冷却滚子1和熔融金属喷嘴2之间的间隔可在0.1~0.8毫米范围内选择。当在0.1毫米以下时,熔融金属喷出比较困难;会造成熔融金属喷嘴2破损;但当超过0.8毫米时,制造性能和形状良好的薄带较困难。
坩埚3可利用图中没有示出的升降装置升降,从而可调整冷却滚子1和熔融金属喷嘴2之间的间隔。由于金属薄带制造开始后,温度上升,表面热膨胀,冷却滚子1的直径扩大,因此,为了制造板厚精度高的薄带,最好在制造开始后,慢慢地增大冷却滚子1和熔融金属喷嘴2之间的间隔。
另外,如图17A,图17B所示,在冷却滚子1的旋转方向的前下方,设有薄带引导板70和刮板72。熔融金属在冷却表面1a上冷却,形成金属薄带,由刮板将薄带从冷却滚子1上剥离,再由薄带引导板70导向,通过通过口641,输出至金属薄带制造装置外面。因此,刮板72附近就成为金属薄带与冷却表面1a剥离的位置1b。
又如图17A,图17B,图18和图4所示,滚子表面大气遮断板61位于从熔融金属喷嘴2和冷却滚子1相对的位置,在冷却滚子1旋转方向的后方;它是具有锐角的前端的板状结构,其锐角的前端与冷却滚子1的表面接触。设置这个滚子表面大气遮断板61的目的,是要遮断附着在冷却滚子1的表面上的大气,防止其卷入熔潭附近。当冷却滚子1高速旋转时,附着在冷却滚子1表面上的要被卷入熔潭附近的大气,被该遮断板61隔开遮断。
作为滚子外围大气遮断装置的滚子外围大气遮断板68,从前述金属薄带与冷却表面1a剥离的位置1b开始,沿冷却滚子1的旋转方向,延伸至设有滚子表面大气遮断板61(滚子表面大气遮断装置)的位置,将冷却滚子1包围起来,覆盖着冷却表面1a,与冷却表面1a离开一段距离。
第一气体供给装置进行的惰性气体的供给,最好由下列装置实现设置在以熔融金属喷嘴2为基准的后方的第一和第二气流喷嘴51,52;设在前方的第三和第四气流喷嘴53,54;包围前述熔融金属喷嘴2的前端的第六气流喷嘴56喷出的气流进行供给。
在图18中,第一气流喷嘴51为进行设置在以熔融金属喷嘴2为基准的后方的气流供给的装置中的一种装置。这个第一气流喷嘴51,大致从冷却滚子1的后方的切线方向,将气体喷射至熔融金属喷嘴2的前端附近(以下称为熔潭形成部分)。如图11A,图11B所示,第一气流喷嘴51的狭缝510的宽度较小,为5毫米,所以能以较大的流速喷出气体。
第二气流喷嘴52也是用于进行设在后方的气流供给的装置中的一种装置。该第二气流喷嘴52将气体喷射至从第一气流喷嘴51喷出的气流上,将从第一气流喷嘴51喷出的气流与大气遮断,用于防止大气卷入的供气;它设置在熔融金属喷嘴2和第一气流喷嘴51之间。如图9所示,它具有宽度比第一气流喷嘴51的狭缝宽的20毫米的狭缝520,因此,可以比第一股气流低的流速供气。
又如图18所示,由于第一和第二气流喷嘴51,52设置在滚子表面大气遮断板61和熔融金属喷嘴2之间,因此,可在滚子表面大气遮断板61遮断了大气之后,再供给惰性气体,这样,可提高降低熔潭形成部分附近的氧浓度的效果。另外,为了有效地遮断大气卷入熔潭形成部分附近,可以设置多个滚子表面大气遮断板61。
第三气流喷嘴53是设在以熔融金属喷嘴2为基准的前方的供气装置中的一种装置。设置这个第三气流喷嘴53的目的是要防止大气从冷却滚子1的旋转方向前方卷入。如图9所示,第三气流喷嘴53的形状与第二气流喷嘴52的形状相同,但其狭缝540宽度较小,为2.5毫米。
如图17A,图17B所示,第四气流喷嘴54是用于设置在熔融金属喷嘴2前方的供气装置中的一种装置。它设置在滚子外围大气遮断装置60的前端上部,其目的是防止大气从冷却滚子1的前方正面的开口部分641卷入。如图9所示,第四气流喷嘴54的形状与第二和第三气流喷嘴52,53相同,其狭缝宽度为3毫米。
第六气流喷嘴56包围着前述熔融金属喷嘴2的前端,它是包围该前端的气流供给装置。该第五气流喷嘴56用于围着熔融金属喷嘴2的前端喷射气体。如图19A,图19B所示,第六气流喷嘴56是将外径为6毫米的管子561,做成外径为57毫米,内径为45毫米的环形管子而构成的。在前述第六气流喷嘴56上,在离其外圆围和内圆周的中心稍偏内侧的位置上,做有多个呈环状排列的外径为1.5毫米的孔562,孔562之间的间距563为3.5毫米。
以上第一至第四和第六气流喷嘴51,52,53,54,56可以单独使用,也可以多个组合使用。熔潭形成部分附近氧气量减小的效果,以第一和第二气流喷嘴最大。
在第一至第四和第六气流喷嘴51,52,53,54,56中,如图18的第一气流喷嘴51为例所表示的那样,压力调节阀16通过连接的连接管路17,与气源18连接。
另外,如图17A,图17B所示,由第二气流供给装置供给的惰性气体,是向着冷却滚子1的冷却表面1a喷出的,最好供气是从设有大气遮断装置60的位置(最好是从金属薄带与冷却表面1a剥离的位置1b)开始,至设有滚子表面大气遮断板61的位置之间进行。
在图17A,图17B中,作为第二供气装置的第五气流喷嘴55位于冷却滚子1的正下方,与冷却表面1a离开一段距离。它从在滚子外围大气遮断板68的任意位置上做出的孔68a,与冷却表面1a相对,将气流喷向冷却表面1a。
如图10A,图10B,图10C,图10D所示,第五气流喷嘴55的狭缝550宽度较小,为2.5毫米,因此能以较大的流速喷出气体。
从第五气流喷嘴喷出的惰性气体,通过冷却滚子1的旋转,沿冷却滚子1的旋转方向,在冷却表面1a上流动,到达滚子表面大气遮断板61附近。滚子表面大气遮断板61与冷却表面1a接触,但前述滚子表面大气遮断板61和冷却表面1a之间有微小间隙。因此,沿冷却表面1a流动的惰性气体通过这个间隙,流入熔融金属喷嘴2附近,可以降低熔潭形成部分附近的氧浓度。
另外,通过设置滚子外围大气遮断板68,可以更加降低熔潭形成部分附近的氧浓度。理由是,由于冷却表面1a被滚子外围大气遮断板68覆盖,从第五气流喷嘴55喷出,沿冷却表面1a流向滚子表面大气遮断板61的惰性气体,在至滚子表面大气遮断板61之间,不能扩散,更多的惰性气体通过滚子表面大气遮断板61,流入熔潭形成部分附近。
这样,通过将第五气流喷嘴55设置在冷却滚子1的正下方,将滚子表面大气遮断板61设置在以熔融金属喷嘴2的位置为基准的冷却滚子1的旋转方向的后方,再将第一至第四和第六气流喷嘴51,52,53,54,56设置在熔融金属喷嘴2的周围,可以降低熔潭形成部分附近的氧浓度。
另外,设置第五气流喷嘴的位置不限于只在冷却滚子1的正下方,把它设置在从金属薄带与冷却表面1a剥离的位置1b附近,至设有滚子表面大气遮断板61的位置之间也可以。
例如,图23A,图23B所示,把第五气流喷嘴55设在金属薄带与冷却滚子1剥离的位置1b附近也可以。在这种情况下,第五气流喷嘴55贯通滚子前方大气遮断板63,从冷却滚子1的侧面与冷却表面1a相对。
在这种情况下,从第五气流喷嘴55喷出的惰性气体,沿着冷却滚子1的旋转方向,流向滚子表面大气遮断板61;同时,也向着冷却滚子旋转方向的反方向,向着熔融金属喷嘴2方向流动。
又如图19A所示,第六气流喷嘴56可以是在其外圆周和内圆周的中心位置稍偏内的位置上,呈环形设置多个孔562;也可以如图20A所示,在外圆周和内圆周的中心位置上,呈环形设置多个孔564;或者如图21A所示,不用图20A所示的孔564,而是设置环状的槽565。另外,还可以如图22A,图22B所示,将第六气流喷嘴56做成涡卷形,两层包围熔融金属喷嘴2的前端。
当利用本发明的金属薄带制造装置制造薄带时,最好从冷却滚子1旋转前开始,由第一至第六气流喷嘴51~56供给惰性气体。与在冷却滚子1旋转后供给惰性气体的情况比较,冷却滚子1旋转前供给气流的情况,氧的浓度可以很快降低。因此,测定熔融金属喷嘴2附近的氛围中的氧浓度,在达到规定的氧浓度后,才使冷却滚子1旋转,可以提高生产效率。
在本发明中,作为由第一供气装置供给惰性气体的条件可取流量为200~1800升/分,最好是1760升/分。当流量小于200升/分时,达不到降低熔融金属喷嘴2附近的氧气量的效果;而当超过1800升/分时,会成为大气由于气流作用而从周围卷入的原因,因此,降低氧浓度的效果减弱,达不到与供气量相称的效果。
在这种情况下,从前述第一气流喷嘴51喷出的第一股气流的流量最好为330~530升/分,从前述第二气流喷嘴52喷出的第二股气流的流量最好为180~380升/分,从前述第三气流喷嘴53喷出的第三股气流的流量最好为150~350升/分,从前述第四气流喷嘴54喷出的第四股气流的流量最好为400~600升/分,从前述第六气流喷嘴56喷出的第六股气流的流量最好为200~400升/分。
第一至第四和第六股气流的希望的参数范围分别为第一股气流—流量为380~480升/分,最好为430升/分;第二股气流—流量为230~330升/分,最好为280升/分;第三股气流—流量为150~350升/分,最好为250升/分;第四股气流—流量为400~600升/分;第六股气流—流量为200~400升/分。
特别是,如果第四股气流的流量在450升/分以上,最好是500升/分,则可以更加降低熔潭形成部分附近的氧浓度。
在本发明中,作为由第二气流供给装置供给惰性气体的条件可取流量为250~750升/分,最好为500升/分。当流量小于250升/分时,达不到降低在熔融金属喷嘴附近的氛围中的氧气量的效果;而当超过750升/分时,达不到与供气量相称的效果。
作为从第五气流喷嘴55喷出的第五股气流,希望其流量为250~750升/分。
第五股气流的较好的参数范围为流量400~600升/分,最好为500升/分。
作为本发明的金属薄带制造方法中所用的惰性气体,可以使用从N2、He、Ar、Kr、Xe、Rn中选择的至少两种惰性气体,最为N2和Ar。
另外,在第一股气流中,希望使用比第二至第六股气流中更重的惰性气体。最好,在第一股气流中,使用比空气重的惰性气体。
其次来说明大气遮断装置60。
如图17A,图17B,图18和图23A,图23B所示,本发明的大气遮断装置60至少具有下列部件以熔融金属喷嘴2的位置为基准,在冷却滚子1的旋转方向前方正面位置上设置的滚子正面大气遮断板64;位于冷却滚子1的旋转方向前方,夹着冷却滚子1,与滚子正面大气遮断板64接触的一对滚子前方大气遮断板63,63;位于冷却滚子1的旋转方向前方的上方,与滚子前方大气遮断板63,63的上端边缘接触的滚子上方大气遮断板62;和夹着冷却滚子1,与滚子前方大气遮断板63,63和滚子外围大气遮断装置接触的一对滚子侧面大气遮断板67,67。
如图17A,图17B和图23A,图23B所示,设置前述滚子前方大气遮断板63的目的是要遮断大气从冷却滚子1的两侧面前方卷入。
另外,设置滚子正面大气遮断板64的目的是遮断大气从与冷却滚子1的冷却表面相对的前方卷入。在本实施例中,滚子正面大气遮断板64设置在滚子前方大气遮断板63的前端和大致中心处两个地方;然而,根据需要,也可以设置在一个地方或三个以上的地方(参见图17A,图17B,图23A,图23B)。在这种情况下,可以更加降低熔融金属喷嘴2附近的氛围中的氧浓度。另外,在滚子正面大气遮断板64的中心,设有一薄带通过口641。制造薄带时,薄带通过该薄带通过口641。
又如图17A,图17B和图23A,图23B所示,滚子上方大气遮断板62,以熔融金属喷嘴2的位置为基准,从冷却滚子1的旋转方向的前方,向后方延伸,并被安装和固定在该滚子前方大气遮断板63的上端边缘上,位于冷却滚子1的上方。设置这个滚子上方大气遮断板62的目的,是要遮断大气从冷却滚子1的上方卷入。
这个滚子上方大气遮断板62,随着向冷却滚子1的旋转方向的后方前进,逐渐与冷却滚子1的冷却表面1a的顶部接近。
又如图4所示,在该滚子上方大气遮断板62上,做有喷嘴安装孔621。熔融金属喷嘴2贯通该喷嘴安装孔621,其熔融金属喷出部分的前端21,与冷却滚子1的冷却表面1a相对。
如图18所示,坩埚3放置在圆筒3a中。这个圆筒3a盖住该喷嘴安装孔621,防止大气流入。
又如图18和图4所示,在该滚子上方大气遮断板62上,做有供第三气流喷嘴53贯通用的孔622。第三气流喷嘴53贯通该孔622,其前端与冷却滚子1的冷却表面相对。利用该第三气流喷嘴53,可将惰性气体,从滚子旋转方向前方,喷射至熔潭形成部分附近。
由于滚子上方大气遮断板62接近冷却滚子1的冷却表面1a,因此,熔潭形成部分附近空间变得狭小。由于第一至第三和第六气流喷嘴51,52,53,56一直向该狭小的空间供给大量的惰性气体,所以熔潭形成部分附近的惰性气体浓度非常高,相反,氧浓度显著降低。
另外,熔融金属喷嘴2,只有其熔融金属喷出部分的前端21贯通该滚子上方大气遮断板62。熔融金属喷嘴2的本体部分在滚子上方大气遮断板62上面,即在大气遮断装置60的外面。因此,熔融金属喷嘴2的本体、坩埚3和卷绕在它们上面的加热线圈4都位于大气遮断装置60的外面。
因此,熔融金属喷嘴2,相对于大气遮断装置60,容易安装和卸下。
如图17A,图17B和图23A,图23B所示,滚子上方大气遮断板62是从冷却滚子1的旋转方向前方,向着前述冷却表面平坦延伸的。但不仅限于此,如图24A,图24B所示,滚子上方大气遮断板65还可以从冷却滚子1的旋转方向前方,向着冷却表面1a延伸,同时向着大气遮断装置60的内部弯曲。利用这个滚子上方大气遮断板65,可以遮断从开口部分641流入的大气,降低熔潭形成部分附近的氧浓度。
又如图25A所示,在滚子上方大气遮断板62上,还可以设置至少一个以上,向着该大气遮断装置60内部突出出来的分隔板66。通过形成分隔板66,可以遮断从开口部分641流入的大气,更加降低熔潭形成部分附近的氧浓度。另外,如图25A,图25B所示,该分隔板66不仅向着冷却滚子1的旋转方向突出,而且向着垂直下方突出,这样,可得到降低氧浓度的效果。
如图17A,图17B、图23A,图23B和图8A,图8B所示,滚子侧面大气遮断板67为直径比冷却滚子1大的圆板形状,与冷却滚子1的两个侧面接触。另外,该滚子侧面大气遮断板67是从滚子前方大气遮断板63,向冷却滚子1的后方延伸的。
设置这个滚子侧面大气遮断板67的目的,是遮断大气从冷却滚子1的侧面卷入。
另外,滚子侧面大气遮断板67可以与滚子前方大气遮断板63做成一体。
前述冷却滚子1配置在由滚子外围大气遮断板68和一对滚子侧面大气遮断板67划分的空间中。滚子外围大气遮断板68可以更加提高由滚子表面大气遮断板61产生的大气遮断效果。
又如图8A,图8B所示,可以设置滚子后方大气遮断板69作为大气遮断装置60。滚子后方大气遮断板69为宽度比冷却滚子1的宽度大的平板形结构,其设置目的是要遮断大气从冷却滚子1的后方下部卷入。
以上各个大气遮断板61~65,67~69可以单独使用,也可以多个一起使用。当设置全部大气遮断板61~65,67~69时,大致可将冷却滚子1包围起来,这样,通过前述第一至第六气流喷嘴51~56喷出的气流,可以最大限度地提高降低熔潭形成部分附近氧浓度的效果。
另外,图17A,图17B和图23A,图23B至图25A,图25B所示的金属薄带制造装置中,滚子正面大气遮断板64设置在两个地方,它们之间的空间成为大气滞留部分80。
在图17A和图23A至图25A中,大气滞留部分80设在大气遮断装置60的外侧,但也可以设在大气遮断装置60的内部。另外,如果大气滞留部分80的开口面积比大气遮断装置60的开口部分面积大,则可以提高大气滞留效果。此外,大气滞留部分80用多块分隔板分隔,也可提高大气滞留效果。
图17A和图23A至图25A所示的金属薄带制造装置使用于小容量的坩埚3,因此,在连续制造大量的金属薄带的情况下,在由图9所示的基本组成部件构成的金属薄带制造装置中,也可以采用本发明的气流、大气遮断装置和大气滞留部分。即,在图9所示的金属薄带制造装置中,熔融金属19保持在熔解炉20中,从该熔解炉20的底部流出口,经过流出管路21,流入中间罐22中。在该中间罐22的底部,设有熔融金属喷嘴2,熔融金属从该喷嘴2喷射至高速旋转的冷却滚子1的表面上,经过凝固形成薄带。由于利用该装置,在中间罐22中的熔融金属减少时,可以逐渐从熔解炉20向该中间罐22补充熔融金属,因此,适用于连续生产。
另外,本发明的第四实施例是使用前述第一至第三实施例所示的金属薄带制造装置,熔融金属喷嘴2与具有冷却表面1a的冷却滚子1之间维持一定的间隔,面对着前述冷却表面1a;从该喷嘴2将熔融合金喷射至旋转的前述冷却滚子1上,急剧冷却而形成金属薄带的金属薄带制造装置。利用大气遮断装置覆盖前述冷却滚子1的外圆周的至少一部分和至少是前述熔融金属喷嘴2的喷出部分的前端部分,从而可防止大气因前述冷却滚子1的旋转而被卷入。前述熔融合金被喷射至前述冷却滚子1上,而形成金属薄带。
在前述制造方法中,最好是在前述熔融金属喷嘴2或冷却滚子1的至少一方的周围,通过供给惰性气体,同时喷出熔融合金,急剧冷却而形成金属薄带。
另外,前述惰性气体可以由前述第一和/或第二气流供给装置供给,供给至少两种惰性气体而形成金属薄带。
前述两种惰性气体,以N2和Ar最好。利用前述的制造方法来制造金属薄带,不需要设置庞大而操作性不好的附带设备,可以容易地制造易氧化的金属薄带。
本发明使用的有效材料有以下几种。
FebBxMy式中M为从Ti,Zr,Hf,V,Nb,Ta,Mo,W中选出的一种或两种以上的元素(必须含有Zr,Hf,Nb中的任何一种);b=75原子%~93原子%;x=0.5原子%~18原子%;y=4原子%~9原子%。
(Fe1-aZa)bBxMy式中Z为Ni,Co中的一种或两种;M为从Ti,Zr,Hf,V,Nb,Ta,Mo,W中选出的一种或两种以上的元素(必须含有Zr,Hf,Nb中的任何一种);a<0.2;b=75原子%~93原子%;x=0.5原子%~18原子%;y=4原子%~9原子%。
FebBxMyXz式中M为从Ti,Zr,Hf,V,Nb,Ta,Mo,W中选出的一种或两种以上的元素(必须含有Zr,Hf,Nb中的任何一种);X为从Cu,Ag,Cr,Ru,Rh,Ir中选出的一种或两种以上的元素;b=75原子%~93原子%;x=0.5原子%~18原子%;y=4原子%~9原子%;z<5原子%。
(Fe1-aZa)bBxMyXz式中Z为Ni,Co中的一种或两种;M为从Ti,Zr,Hf,V,Nb,Ta,Mo,W中选出的一种或两种以上的元素(必须含有Zr,Hf,Nb中的任何一种);X为从Cu,Ag,Cr,Ru,Rh,Ir中选出的一种或两种以上的元素;a<0.2;b=75原子%~93原子%;x=0.5原子%~18原子%;y=4原子%~9原子%;z<5原子%。
FebBxMyX′t式中M为从Ti,Zr,Hf,V,Nb,Ta,Mo,W中选出的一种或两种以上的元素(必须含有Zr,Hf,Nb中的任何一种);X’为从Si,Al,Ge,Ga中选出的一种或两种以上的元素;b=75原子%~93原子%;x=0.5原子%~18原子%;y=4原子%~9原子%;t<4原子%。
(Fe1-aZa)bBxMyX’t式中Z为Ni,Co中的一种或两种;M为从Ti,Zr,Hf,V,Nb,Ta,Mo,W中选出的一种或两种以上的元素(必须含有Zr,Hf,Nb中的任何一种);X’为从Si,Al,Ge,Ga中选出的一种或两种以上的元素;a<0.2;b=75原子%~93原子%;x=0.5原子%~18原子%;y=4原子%~9原子%;t<4原子%。
FebBxMyXzX’t式中M为从Ti,Zr,Hf,V,Nb,Ta,Mo,W中选出的一种或两种以上的元素(必须含有Zr,Hf,Nb中的任何一种);X为从Cu,Ag,Cr,Ru,Rh,Ir中选出的一种或两种以上的元素;X’为从Si,Al,Ge,Ga中选出的一种或两种以上的元素;b=75原子%~93原子%;x=0.5原子%~18原子%;y=4原子%~9原子%;z<5原子%;t<4原子%。
(Fe1-aZa)bBxMyXzX’t式中Z为Ni,Co中的一种或两种;M为从Ti,Zr,Hf,V,Nb,Ta,Mo,W中选出的一种或两种以上的元素(必须含有Zr,Hf,Nb中的任何一种);X为从Cu,Ag,Cr,Ru,Rh,Ir中选出的一种或两种以上的元素;X’为从Si,Al,Ge,Ga中选出的一种或两种以上的元素;a<0.2;b=75原子%~93原子%;x=0.5原子%~18原子%;y=4原子%~9原子%;z<5原子%;t<4原子%。
根据本发明,在得到具有以上成份的非晶体的合金薄带后,加热至其结晶温度以上(例如,500℃~600℃),进行慢速冷却的热处理,可以得到具有由100~200埃的结晶构成的微细结晶组织的软磁性合金薄带。
在前述第一实施例的金属薄带制造装置中,由于熔融金属喷嘴2的熔融金属喷出部分的前端21被大气遮断装置60覆盖,熔融金属喷嘴2的本体和坩埚3配置在大气遮断装置60的外面,因此,在维持大气遮断装置60内部的氛围的情况下,可以容易地向坩埚3装入熔融的原材料。
另外,在前述金属薄带制造装置中,由于大气遮断装置60设在冷却滚子1的旋转方向的前方和后方,因此,随着冷却滚子1的旋转,可以遮断大气从旋转方向的前方和后方,卷入熔潭附近。
再者,由于大气滞留部分80设在冷却滚子的旋转方向前方,因此,依靠大气滞留的效果,可防止大气卷入该滚子外围大气遮断装置60内部。
在前述金属薄带制造装置中,设有与位于冷却滚子1旋转方向的前方上面,与滚子前方大气遮断板63的上端边缘接触的滚子上方大气遮断板62,由于该遮断板62从冷却滚子1的旋转方向前方,向后方延伸,并随着向冷却滚子1的旋转方向向后方前进,逐渐与冷却滚子的冷却表面接近,使滚子外围大气遮断装置60内部的熔潭附近的空间变狭小,这样,由于不受熔潭附近氛围的成份分布的影响,所以可以制造特性均一的金属薄带。
又由于熔融金属喷嘴2的喷出部分前端21贯通喷嘴安装孔621,与冷却滚子1相对,溶融金属喷嘴2的本体,坩埚3和加热线圈4位于大气遮断装置60的外面,因此,熔融金属喷嘴2相对于大气遮断装置60,容易安装和卸下。同时,又由于可以自由改变熔融金属喷嘴2对于大气遮断装置60的位置,因此,通过调整冷却滚子1和熔融金属喷嘴2之间的间隔,可以制造板厚均匀的薄带。
在前述金属薄带制造装置中,由于滚子上方大气遮断板62向着冷却滚子1的旋转方向后方延伸,并向大气遮断装置60内部弯曲,因此可以遮断大气卷入熔潭附近。
在前述金属薄带制造装置中,由于在滚子上方大气遮断板62上,设有向大气遮断装置60内部突出的分隔板66,因此,可以遮断大气卷入熔潭附近。
在前述金属薄带制造装置中,由于在冷却滚子1的旋转方向前下方设有薄带引导板70和刮板72,在滚子正面大气遮断板64上设有金属薄带通过的通过口641,因此,刮板72可从冷却滚子1上剥离金属薄带,该薄带由薄带引导板70导向,通过通过口641,圆滑地输出至金属薄带制造装置外面。
在前述金属薄带制造装置中,由于设有向熔融金属喷嘴2周围供给惰性气体的气流供给装置,大量的惰性气体可以供给至由冷却滚子1和滚子上方大气遮断板62划分的熔潭附近空间中,因此可使熔潭附近的惰性气体浓度非常高,而氧浓度显著降低。
在第二实施例的金属薄带制造装置中,由于第五气流喷嘴55配置在冷却滚子1的正下方,滚子表面大气遮断板61设在以熔融金属喷嘴2为基准的冷却滚子1的旋转方向后方,在熔融金属喷嘴2的周围,配置了第一至第四气流喷嘴51~54,因此,从第五气流喷嘴喷出的惰性气体,沿着冷却滚子1的旋转方向,在冷却表面1a上流动,惰性气体可通过滚子表面大气遮断板61和冷却表面1a之间的微小间隙,流入熔融金属喷嘴2的附近,降低熔潭附近的氧浓度。
另外,在前述金属薄带制造装置中,由于设有包围冷却滚子1,覆盖冷却表面1a,作为滚子外围大气遮断装置的滚子外围大气遮断板68,而第五气流喷嘴55从该滚子外围大气遮断板68的任意位置,与冷却表面1a相对,因此,从该第五气流喷嘴55中喷出,沿冷却表面1a流向滚子表面大气遮断板61的惰性气体,在至滚子表面大气遮断板61之间,不会扩散,有更多的惰性气体通过该滚子表面大气遮断板61,流入熔潭附近,所以,可更加降低熔潭附近的氧浓度。
又由于在冷却滚子的旋转方向前方,设有大气滞留部分80,所以依靠大气满足留的效果,可以防止大气卷入大气遮断装置60内部。
在前述金属薄带制造装置中,由于设有位于冷却滚子1的旋转方向前方上面、与滚子前方大气遮断板63的上端边缘接触的滚子上方大气遮断板62,该遮断板62从冷却滚子1的旋转方向前方向后方延伸,随着前进至冷却滚子1的旋转方向后方,逐渐接近冷却滚子1的冷却表面1a,因此,大气遮断装置60内部的熔潭附近的空间变得狭小;又由于不受熔潭附近氛围中的成份分布影响,所以可以制造特性均一的金属薄带。
在前述第三实施例的金属薄带制造装置中,由于具有大气遮断装置60,滚子表面大气遮断装置61,滚子外围大气遮断装置68,第一气流供给装置和第二气流供给装置,所以从第一气流供给装置喷出的至少两种惰性气体,流入熔融金属喷嘴2附近;前述两种惰性气体中较重的惰性气体,在大气遮断装置60内的较轻的惰性气体下,形成重的惰性气体层,从而可以提高熔潭形成部分附近的惰性气体浓度。另外,从第二气流供给装置喷出的惰性气体,沿冷却滚子1的旋转方向,在冷却滚子1的冷却表面1a上流动,通过滚子表面大气遮断装置61,进入熔潭形成部分附近,因此,可以降低熔潭形成部分附近的氧浓度。
又,第一气流供给装置由于具有位于离开熔融金属喷嘴2和冷却滚子1相对的位置,位于前述冷却滚子1的旋转方向后方的第一气流喷嘴51和第二气流喷嘴52;位于前述冷却滚子1的旋转方向前方的第三气流喷嘴53和第四气流喷嘴54;和包围前述熔融金属喷嘴2前端,用于供给惰性气体的中空环形的第六气体喷嘴56,566,567,568,因此,惰性气体可从冷却滚子1的旋转方向前方和后方及围住熔融金属喷嘴2前端的位置喷出,可以更加降低熔潭形成部分附近的氧浓度。
另外,由于将第一气流喷嘴51设置在从冷滚子切线方向向着熔融金属喷嘴2的前端方向上,能喷出比其它的气流喷嘴所供给的惰性气体重的惰性气体;前述第二气流喷嘴52设置在熔融金属喷嘴2和第一气流喷嘴51之间,将气流喷在前述第一气流喷嘴51喷出的气流上;因此,从第一气流喷嘴51喷出的重的惰性气体,通过第二气流喷嘴喷出的第二股气流,而落在熔潭形成部分附近的冷却滚子上,熔潭形成部分附近的惰性气体浓度升高,因此可以更降低熔潭形成部分附近的氧浓度。
再由于第六气流喷嘴56是中空的环形,它包围着熔融金属喷嘴2的前端,在从前述第六气流喷嘴56的外圆周和内圆周中心位置稍微偏向内侧的位置上做有许多孔,喷出的气体包围该熔融金属喷嘴2的前端;因此,从第六气流喷嘴56喷出的第六股气流,可以更加降低熔潭形成部分附近的氧浓度。
(试验例1)利用以上说明的第一实施例的金属薄带制造装置,说明惰性气体的气流时间和氧浓度变化的调查结果。在以下的试验例中,采用的直径为300毫米冷却滚子1,熔融金属喷嘴2位于冷却滚子1的顶部前方4毫米的位置。另外,惰性气体为Ar。
测定当气流喷嘴和大气遮断板在下述条件下,大气滞留部分在图1A,图1B和图2所示的形态下(装置No.1)的氧浓度。惰性气体采用Ar,气体喷射开始后,经过15分钟,使冷却滚子1以100转/分旋转,再经过2分钟后,将冷却滚子的旋转速度提高至2000转/分,旋转3分钟。氧浓度测定用东丽株式会社制的LC-700H仪,在离熔融金属喷嘴2前方的冷却滚子1的表面0.3毫米的位置上进行。停止喷出熔融金属,测定氧的浓度。然后,作为比较,在不设置大气滞留部分的情况下(装置No.2),同样测定氧浓度。
另外,使用株式会社友达嘉((株)ユタカ)制的带流量用仪表板的流量计F-7来测定气体流量。
气流喷嘴条件第一气流喷嘴(流量245升/分,流速19米/秒)第二气流喷嘴(流量250升/分,流速4.8米/秒)
第三气流喷嘴(流量200升/分,流速38米/秒)第四气流喷嘴(流量500升/分,流速50米/秒)大气遮断板条件滚子表面大气遮断板、滚子前方大气遮断板、滚子上方大气遮断板、滚子正面大气遮断板。
冷却滚子旋转开始时,旋转2分钟后,和旋转5分钟后的氧浓度如下所示。通过设置大气滞留部分,可以抑制冷却滚子高速旋转时熔潭附近的氧浓度升高,提高其效果。
装置号旋转开始时2分钟后5分钟后10.217% 0.212% 0.66%20.005% 0.008% 3.41%(试验例2)使用以上说明的第二实施例的金属薄带制造装置,说明惰性气体的气流时间和氧浓度变化的调查结果。在以下的试验例中,采用的直径为300毫米冷却滚子1,熔融金属喷嘴2设在冷却滚子1的顶部前方4毫米的位置上。另外,惰性气体用N2。
在气流喷嘴和大气遮断板处在下述条件下,大气滞留部分为图13所示的形态下,测定氧浓度。惰性气体用N2。气流开始后,经过5分钟,使冷却滚子1以100转/分旋转,2分钟后,使冷却滚子的转速提高至2000转/分,旋转3分钟。冷却滚子在2000转/分下旋转1分钟后,使熔融金属喷嘴2接近冷却滚子1的冷却表面1a。氧肖度测定用东丽株式会社制的LC-700H仪,在离开熔融金属喷嘴2前方的冷却滚子1的表面0.3毫米的位置上进行。停止喷出熔融金属,测定氧浓度。作为比较,在第五气流喷嘴不供给气体的情况下,同样测定氧浓度。
另外,利用株式会社友达嘉制的带流量用仪表板的流量计F-7测定气体流量。
气流喷嘴条件第一气流喷嘴(流量245升/分,流速19米/秒)第二气流喷嘴(流量250升/分,流速4.8米/秒)第三气流喷嘴(流量200升/分,流速38米/秒)第四气流喷嘴(流量500升/分,流速50米/秒)第五气流喷嘴(流量250~750升/分,流速5~60米/秒)大气遮断板条件滚子表面大气遮断板、滚子前方大气遮断板、滚子上方遮断板、滚子正面大气遮断板、滚子侧面大气遮断板、滚子外围大气遮断板。
如图26所示,当冷却滚子在低转速(100转/分)时,在任何一种情况下,氧浓度均为5~10%,但当供给惰性气体10分钟后,即冷却滚子高速旋转(2000转/分)3分钟后,在第五气流喷嘴喷出惰性气体的情况下,氧浓度为0.6%左右,特别是当气体流量为750升/分时,氧浓度为0.56%。
当第五气流喷嘴完全不供给惰性气体时,经过10分钟后,氧浓度为1.83%。
因此,除第一至第二气流喷嘴以外,通过从第五气流喷嘴喷出惰性气体,在冷却滚子高速旋转情况下,熔潭附近的氧浓度降低。
(试验例3)在前述第三实施例的金属薄带制造装置中,具有图19A至图21A所示的第六气流喷嘴56,566,567中的任何一个,研究第六股气流流量与氧浓度的关系。
在试验例3中,冷却滚子1的直径为300毫米,熔融金属喷嘴2的位置在冷却滚子1的顶部前方4毫米处。
在作为从第一至第六气流喷嘴51~56喷出的第一至第六股气流和大气遮断板的下述条件下,当大气滞留部分为图17A,图17B所示的形态时,测定氧的浓度。
惰性气体采用Ar和N2。当喷出Ar气时,使用比例因子,使流量一致。
氧浓度测定利用东丽株式会社制的LC-700H仪,在离熔融金属喷嘴2的前方的冷却滚子1的表面0.3毫米处进行。在冷却滚子1停止和从熔融金属喷嘴2中不喷出熔融金属的状态下,测定氧浓度。
惰性气体流量用株式会社友达嘉制的带流量用仪表板的流量计F-7测定。
气流条件第一股气流(流量432升/分,惰性气体为Ar)第二股气流(流量280升/分,惰性气体为N2)第三股气流(流量250升/分,惰性气体为N2)第四股气流(流量500升/分,惰性气体为N2)第五股气流(流量500升/分,惰性气体为N2)第六股气流(流量100~600升/分,惰性气体为N2)大气遮断板条件滚子表面大气遮断板、滚子前方大气遮断板、滚子上方遮断板、滚子正面大气遮断板、滚子侧面大气遮断板、滚子外围大气遮断板。
结果表示在图27中。
在图27中,符号56A表示图19A所示的第六气流喷嘴56,符号56B表示图20A所示的第六气流喷嘴566,符号56C表示图21A所示的第六气流喷嘴567。
从图27中可看出,当使用在图19A所示的外圆周和内圆周中心稍微偏内的位置上做出孔562的第六气流喷嘴56时,比在图20A所示的外圆周和内圆周中心处做出孔564的第六气流喷嘴566时的氧浓度低。另外,还看出,图21A所示的第六气流喷嘴567,当流量在500升/分以上时,比图19A所示的第六气流喷嘴56的氧浓度低。
(试验例4)在与试验例3同样的金属薄带制造装置中,在没有第六气流喷嘴和具有图19A所示的第六气流喷嘴56的情况下,研究当第六股气流的流量为100升/分,200升/分,300升/分,400升/分,500升/分,600升/分时,通惰性气体的时间与氧浓度的关系。
第一至第六股气流和大气遮断板条件与试验例1相同,在气流开始5分钟后,使冷却滚子1以100转/分旋转,再经过2分钟后,将冷却滚子的转速提高至2000转/分,旋转3分钟,再使冷却滚子在2000转/分下旋转1分钟后,使熔融金属喷嘴2接近冷却滚子1的冷却表面1a,与试验例1一样,测定氧浓度。
结果表示在图28中。
从图28中可以看出,由于第六气流喷嘴56供给第六股气流,氧浓度可以降低。
另外,还可看出,图19A所示的第六气流喷嘴56,当冷却滚子1在低速(100转/分)旋转时,在流量为200升/分时可得到最低的氧浓度。但是,在供给惰性气体10分钟后,在流量为300升/分时,氧浓度也最低。
当供给惰性气体10分钟后,即冷却滚子1以高速(2000转/分)旋转3分钟后,当流量为200升/分时,氧浓度为0.037%;当流量为300升/分时,氧浓度为0.035%。
(试验例5)。
在与试验例4相同的金属薄带制造装置中,在具有图20A所示的第六气流喷嘴566及第六股气流流量为100升/分,200升/分,300升/分,400升/分,500升/分,600升/分的情况下,与试验例2一样,研究通惰性气体的时间和氧浓度的关系。
结果表示在图29中。
从图29可看出,图20A所示的第六气流喷嘴566,在流量为300升/分时,可得到最低的氧浓度。
在流量为300升/分的情况下,供给惰性气体,经过10分钟后,氧浓度为0.21%。
(试验例6)在与试验例4同样的金属薄带制造装置中,在具有图21A所示的第六气流喷嘴567和第六股气流的流量为100升/分,200升/分,300升/分,400升/分,500升/分,600升/分的情况下,与试验例2一样,研究通惰性气体时间与氧浓度的关系。
结果表示在图30中。
从图30可看出,图21A所示的第六气流喷嘴567,当冷却滚子1低速(100转/分)旋转时,在流量为300升/分情况下,可得到最低的氧浓度;但供给惰性气体10分钟后,在流量为600升/分时,也可得到最低的氧浓度。
在供给惰性气体10分钟后,当流量为300升/分时,氧浓度为0.219%;当流量为600升/分时,氧浓度为0.0219%。
从试验例4~6的结果可知,图19A所示的第六气流喷嘴56比图20A所示的第六气流喷嘴566,可降低氧的浓度;与图21A所示的第六气流喷嘴567比较,在少量供气的情况下,氧浓度可达0.1%以下,可得到优良的效果。
从这里可看出,在考虑降低供气量和氧浓度的效果时,使用图19A所示的第六气流喷嘴56,在流量为300升/分时,就明显得出最好的结果。
(试验例7)在与试验例4同样的金属薄带制造装置中,在具有图22A,图22B所示的第六气流喷嘴,在试验例3的气流条件中,第六股气流满足下述条件的情况下,与试验例4一样,研究通惰性气体时间与氧浓度的关系。
气流条件第六股气流(流量为600升/分,惰性气体为N2)(试验例8)在与试验例4同样的金属薄带制造装置中,在具有图22A所示的第六气流喷嘴568,在试验例6的气流条件中,第一、第二股气流满足下述条件的情况下,与试验例2一样,研究通惰性气体时间与氧浓度的关系。
气流条件第一股气流(流量300升/分,惰性气体为N2)第二股气流(流量280升/分,惰性气体为N2)(试验例9)在与试验例4同样的金属薄带制造装置中,在具有图22A所示的第六气流喷嘴568,在试验例7的气流条件中,作为从第一、第二气流喷嘴51,52喷出的气流的第一、第二股气流满足下列条件的情况下,与试验例4一样,研究通惰性气体时间与氧浓度的关系。
气流条件第一股气流(流量432升/分,惰性气体为Ar)
第二股气流(流量280升/分,惰性气体为Ar)在试验例7~9中,试验例7为本发明的实施例,试验例8和9为比较例。
试验例7~9的结果表示在图31中。
在图31中,符号D表示试验例7的结果,E表示试验例8的结果,F表示试验例9的结果。
从图31可看出,在取惰性气体中的Ar和N2两种气体的试验例7中,与只用一种气体的试验例8和试验例9比较,氧的浓度低。
(试验例10)在与试验例4同样的金属薄带制造装置中,在具有图19A所示的第六气流喷嘴56,和在试验例1的气流条件中,在第六股气流符合下列条件下,从第一至第六股气流中只选出一股气流的情况下,与试验例4一样,研究通惰性气体时间和氧浓度的关系。
气流条件第六股气流(流量为300升/分,惰性气体为Ar)结果表示在图32中。
从图32中可看出,为了降低氧浓度,在第一至第六股气流中,第六股气流特别重要。
权利要求
1.一种金属薄带制造装置,其特征为,它由下列部件组成带有冷却熔融金属的冷却表面的冷却滚子;与前述冷却滚子之间保持一定的间隙,与前述冷却表面相对的熔融金属喷嘴;覆盖前述冷却滚子外圆周的至少一部分和至少是前述熔融金属喷嘴的喷出部分前端,防止由于前述冷却滚子的旋转而卷入大气的大气遮断装置。
2.如权利要求1所述的金属薄带制造装置,其特征为,前述大气遮断装置至少设置在前述冷却滚子的旋转方向前方和后方,大气滞留部分设在前述冷却滚子旋转方向的前方。
3.如权利要求1所述的金属薄带制造装置,其特征为,前述大气遮断装置至少具有设在前述冷却滚子旋转方向前方正面的滚子正面大气遮蔽板;设在前述冷却滚子旋转方向前方两侧,夹住前述冷却滚子,与前述滚子正面大气遮蔽板接触的一对滚子前方大气遮蔽板;从前述冷却滚子的旋转方向的前方向后方延伸,与前述滚子前方大气遮蔽板上端边缘接触,位于前述冷却滚子上方的滚子上方大气遮断板;和设在前述冷却滚子的旋转方向后方、与前述冷却滚子的冷却表面接触的滚子表面大气遮断板;其特征为,前述滚子上方大气遮断板,随着向前述冷却滚子的旋转方向后方前进,与前述冷却滚子的冷却表面接近;前述熔融金属喷嘴的喷出部分前端,贯通前述滚子上方大气遮断板上的喷嘴安装孔,与前述冷却滚子的冷却表面相对。
4.如权利要求3所述的金属薄带制造装置,其特征为,在前述滚子上方大气遮断板上设有至少一个以上向前述滚子外围大气遮断装置内部突出的分隔板。
5.如权利要求3所述的金属薄带制造装置,其特征为,在前述滚子正面大气遮断板上,做有经前述冷却滚子冷却形成的金属薄带通过的通过口。
6.如权利要求3所述的金属薄带制造装置,其特征为,前述滚子上方大气遮断板从冷却滚子旋转方向的前方,向着前述冷却滚子的冷却表面平坦延伸。
7.如权利要求6所述的金属薄带制造装置,其特征为,在前述滚子上方大气遮断板上,做有至少一个以上的向着前述滚子外围大气遮断装置内部突出的分隔板。
8.如权利要求6所述的金属薄带制造装置,其特征为,在前述滚子正面大气遮蔽板上,做有经前述冷却滚子冷却形成的金属薄带通过的通过口。
9.如权利要求3所述的金属薄带制造装置,其特征为,前述滚子上方大气遮断板,从冷却滚子旋转方向前方,向前述冷却滚子的冷却表面延伸,并向前述滚子外围大气遮断装置内部弯曲。
10.如权利要求9所述的金属薄带制造装置,其特征为,在前述滚子上方大气遮断板上做有至少一个以上向前述滚子外围大气遮断装置内部突出的分隔板。
11.如权利要求9所述的金属薄带制造装置,其特征为,在前述滚子正面大气遮蔽板上,做有经前述冷却滚子冷却形成的金属薄带通过的通过口。
12.如权利要求3所述的金属薄带制造装置,其特征为,在前述滚子上方大气遮断板上,做有至少一个以上向前述滚子外围大气遮断装置内部突出的分隔板;在前述滚子正面大气遮蔽板上,做有经前述冷却滚子冷却形成的金属薄带通过的通过口。
13.如权利要求1所述的金属薄带制造装置,其特征为,它具有向前述熔融金属喷嘴周围供给惰性气体的气流供给装置。
14.如权利要求13所述的金属薄带制造装置,其特征为,从前述气流供给装置喷出的气体流速为2~80米/秒,气体流量为200~1400升/分。
15.一种金属薄带制造装置,它通过将熔融金属喷射在旋转的冷却滚子的冷却表面上,由前述冷却表面将该熔融金属冷却,而形成金属薄带,该装置具有前述冷却滚子;与前述冷却滚子隔开一段距离,将熔融金属喷射至前述冷却表面的熔融金属喷嘴;至少从前述熔融金属喷嘴的喷出部分前端,至前述金属薄带与前述冷却表面剥离的位置,沿着前述冷却滚子的旋转方向,覆盖着前述冷却表面,防止由于前述冷却滚子旋转将大气卷入的大气遮断装置;位于离开前述熔融金属喷嘴和前述冷却滚子相对的位置,在前述冷却滚子旋转方向后方,与前述冷却表面接触,遮断由于前述冷却滚子的旋转,沿着前述冷却表面,卷入前述熔融金属喷嘴周围的大气的滚子表面大气遮断装置;至少从前述金属薄带与前述冷却表面剥离的位置,至设有前述滚子表面大气遮断装置的位置,沿着前述冷却滚子旋转方向延伸,包围前述冷却滚子,覆盖前述冷却表面,而且与前述冷却表面离开一段距离的滚子外围大气遮断装置;向前述熔融金属喷嘴周围供给惰性气体的第一气流供给装置;至少从前述金属薄带与前述冷却表面剥离的位置,至设有前述大气遮断装置的位置之间,与前述冷却表面隔开一段距离,将惰性气体供给至前述冷却表面的第二气流供给装置。
16.如权利要求15所述的金属薄带制造装置,其特征为,前述大气遮断装置至少具有偏离前述熔融金属喷嘴,设在前述冷却滚子旋转方向前方正面的滚子正面大气遮断板;偏离前述熔融金属喷嘴位置,位于前述冷却滚子的旋转方向前方两侧,夹住前述冷却滚子,与前述滚子正面大气遮断板接触的一对滚子前方大气遮断板;从前述冷却滚子旋转方向前方,向后方延伸,与前述滚子前方大气遮断板的上端边缘接触,位于前述冷却滚子上方的滚子上方大气遮断板;夹住前述冷却滚子,与前述滚子前方大气遮断板和前述滚子外围大气遮断装置接触的一对滚子侧面大气遮断板;前述滚子上方大气遮断板,随着向前述冷却滚子的旋转方向后方前进,与前述冷却滚子的前述冷却表面接触;前述熔融金属喷嘴的前述熔融金属喷出部分的前端,贯通前述滚子上方大气遮断板上的喷嘴安装孔,与前述冷却滚子的前述冷却表面相对。
17.如权利要求16所述的金属薄带制造装置,其特征为,前述滚子上方大气遮断板,从前述冷却滚子的旋转方向前方,向着前述冷却滚子的冷却表面平坦延伸。
18.如权利要求16所述的金属薄带制造装置,其特征为,前述滚子上方大气遮断板从前述冷却滚子的旋转方向前方,向着前述冷却滚子的冷却表面延伸,同时向前述滚子外围大气遮断装置内部弯曲。
19.如权利要求16所述的金属薄带制造装置,其特征为,在前述滚子上方大气遮断板上,做有至少一个以上,向着前述滚子外围大气遮断装置内部突出的分隔板。
20.如权利要求16所述的金属薄带制造装置,其特征为,在前述滚子正面大气遮断板上,做有前述金属薄带通过的通过口。
21.如权利要求15所述的金属薄带制造装置,其特征为,前述第一气流供给装置可供给两种惰性气体。
22.如权利要求21所述的金属薄带制造装置,其特征为,前述第一气流供给装置具有离开前述熔融金属喷嘴和前述冷却滚子相对的位置,位于前述冷却滚子的旋转方向后方的第一气流喷嘴和第二气流喷嘴;离开前述熔融金属喷嘴和前述冷却滚子相对的位置,位于前述冷却滚子的旋转方向前方的第三气流喷嘴和第四气流喷嘴;和包围前述熔融金属喷嘴前端,供给惰性气体的中空环形的第六气流喷嘴。
23.如权利要求21所述的金属薄带制造装置,其特征为,前述第一气流喷嘴从前述冷却滚子的大致切线方向,向着前述熔融金属喷嘴的前端方向配置,它可喷出比其它气流喷嘴喷出的惰性气体重的惰性气体;前述第二气流喷嘴设在前述熔融金属喷嘴和前述第一气流喷嘴之间,它将气体喷射至从前述第一气流喷嘴喷出的气流上。
24.如权利要求21所述的金属薄带制造装置,其特征为,前述惰性气体为N2和Ar。
25.如权利要求15所述的金属薄带制造装置,其特征为,从前述第一气流供给装置喷出的气体流量为200~600升/分。
26.如权利要求15所述的金属薄带制造装置,其特征为,从前述第二气流供给装置喷出的气体流量为180~380升/分。
27.如权利要求15所述的金属薄带制造装置,其特征为,在离开前述熔融金属喷嘴位置,在前述冷却滚子旋转方向的前方,设有大气滞留部分。
28.如权利要求21所述的金属薄带制造装置,其特征为,从前述第一气流供给装置喷出的气体流量为200~600升/分。
29.如权利要求21所述的金属薄带制造装置,其特征为,从前述第二气流供给装置喷出的气体流量为180~380升/分。
30.如权利要求21所述的金属薄带制造装置,其特征为,在离开前述熔融金属喷嘴的位置,在前述冷却滚子旋转方向的前方,设有大气滞留部分。
31.一种金属薄带制造方法,它是从与具有冷却表面的冷却滚子之间保持一定间隔,面对着前述冷却面的熔融金属喷嘴,将熔融合金喷射至旋转的前述冷却滚子上,急剧冷却而形成金属薄带的方法;其特征为,利用大气遮断装置覆盖前述滚子外围的至少一部分和至少是前述熔融金属喷嘴的喷出部分的前端,以防止由于前述冷却滚子旋转引起的大气卷入,并将前述熔融金属喷射至前述冷却滚子上,而形成金属薄带。
32.如权利要求31所述的金属薄带制造方法,其特征为,将惰性气体供给至前述熔融金属喷嘴或冷却滚子的至少一方的周围,同时将熔融合金喷出,急剧冷却,而形成金属薄带。
33.如权利要求32所述的金属薄带制造方法,其特征为,前述惰性气体由多个气流供给装置供给。
34.如权利要求32所述的金属薄带制造方法,其特征为,至少供给两种惰性气体,以形成金属薄带。
35.如权利要求34所述的金属薄带制造方法,其特征为,前述两种惰性气体为N2和Ar。
全文摘要
金属薄带制造装置及其制造方法,该装置具有:冷却滚子;熔融金属喷嘴;覆盖冷却滚子外圆周的至少一部分和至少是熔融金属喷嘴的喷出部分前端,防止由于冷却滚子旋转而卷入大气的大气遮断装置。在该大气遮断装置上设有滚子上方大气遮断板。熔融金属喷出部分的前端,贯通该滚子上方大气遮断板上的喷嘴安装孔,与冷却滚子的冷却表面相对配置。
文档编号B22D11/06GK1240686SQ9910800
公开日2000年1月12日 申请日期1999年6月4日 优先权日1999年6月4日
发明者村上润一, 小嶋章伸, 山本丰, 牧野彰宏, 畑内隆史 申请人:阿尔卑斯电气株式会社
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