R-t-b系稀土類合金的製造裝置的製作方法

2023-06-11 03:05:11 1

專利名稱：R-t-b系稀土類合金的製造裝置的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種用於製造適合在永磁鐵等中使用的R-T-B系稀土合金的製造裝置，特別是，涉及一種能夠提高鑄造時的冷卻效率且能夠實現穩定操作的R-T-B系稀土類合金的製造裝置。
背景技術：
以往，作為由即使在永磁鐵中也具有最大磁能積的R-T-B系稀土類合金構成的磁鐵，由於其高特性，因此適合在HD (硬碟驅動器)、MRI (核磁共振成像)、各種電動機等各領域中應用。將由這種R-T-B系稀土類合金構成的磁鐵組裝入轉子而成的電動機能夠發揮高能量效率。因此，由於近年來除了對節能的要求不斷提高之外，R-T-B系稀土類合金的耐熱性也得到改善，導致應用於家電、空調、汽車等的各種電動機中的R-T-B系稀土類合金磁鐵的使用量不斷增大。一般來說，由於R-T-B系稀土類合金的主要成分為Nd、Fe、B,因此總稱為Nd-Fe-B 系或R-T-B系稀土類合金，將這種合金加工成形並進行燒結後，通過將其磁化就能夠得到磁鐵。這裡，通常來說，R-T-B系稀土類合金中的R是以將Nd的一部分用ft~、Dy、Tb等的其它稀土類元素置換後得到的物質為主，且是包含Y的稀土類元素中的至少一種。並且，T是將狗的一部分用Co、Ni等其它的過渡元素置換後得到的物質。並且，B是硼，能夠將其一部分用C或N置換。另外，也可以將作為添加元素的Cu、Al、Ti、V、Cr、Ga、Mn、Nb、Ta、Mo、 W、Ca、Sn、Zr、Hf等中的一種、或多種的組合添加入R-T-B系稀土類合金中。構成R-T-B系稀土類磁鐵的R-T-B系稀土類合金是這樣一種合金，即，將有利於磁化作用的作為強磁性相的R2T14B作為主相，並且共存有非磁性的、稀土類元素濃縮後而得的低熔點的富R相。由於R-T-B稀土類合金是活性金屬，因此一般在真空或氬等惰性氣體中進行熔解、鑄造。此外，為了採用粉末冶金法由鑄造後的R-T-B稀土類合金塊製造燒結磁鐵，通常需要將合金塊粉碎至約3ym(FSSS 使用費氏微粒測量儀進行的測定)的合金粉末後在磁場中衝壓成形，並在燒結爐中以約1000 1100°C的高溫進行燒結，然後，根據需要進行熱處理、機械加工，並且為了提高耐腐蝕性而進行鍍層處理，從而形成燒結磁鐵(永磁鐵)。在由R-T-B系稀土類合金構成的燒結磁鐵中，富R相具有下述重要的作用1)熔點低，燒結時呈液相，有利於磁鐵的高密度化，因此有利於提高磁化程度。2)消除晶界的凹凸，使反磁區的成核點(nucleation site)減少，提高矯頑力。3)使主相磁絕緣，增大矯頑力。因而，如果成形後的磁鐵中的富R相的分散狀態差，則會導致局部燒結不良、磁性降低，因此富R相均勻分散在成形後的磁鐵中是很重要的。另外，作為原料的R-T-B系稀土類合金的組織對R-T-B系燒結磁鐵的富R相的分布有很大影響。並且，在R-T-B系合金的鑄造中產生的另一個問題在於，在鑄造後的合金中生成有α-Fe。α具有形變能力，其不會被粉碎，而是殘存於粉碎機中，從而不僅使粉碎合金時的粉碎效率降低，並且也會對粉碎前後的組成變化、粒度分布產生影響。因此，在以往的合金中，根據需要進行在高溫下長時間的均質化處理，從而去除α -Fe。但是，由於α 是作為包晶核存在的，為了去除該α "Fe需要長時間的固相擴散，厚度為幾cm的鑄錠且稀土類含量為33%以下的情況下，事實上是不可能去除α-Fe的。為了解決在R-T-B稀土類合金中生成α-Fe的問題，開發出了一種在更快的冷卻速度下鑄造合金塊的速凝鑄造(stripcast)法(也稱為SC法)，並且該方法在實際工序中已經被使用。該SC法是這樣一種方法，S卩，使熔液在內部經過水冷後的銅製的冷卻輥上流動並將其鑄造成約0. 1 Imm的薄片，從而使合金驟冷凝固(例如，參照專利文獻1)。專利文獻1 日本專利第3449166號公報近年來，隨著磁鐵的特性提高，人們謀求R-T-B系稀土類合金的高性能化，使用SC 法鑄造的R-T-B系稀土類合金的需求不斷提高。但是，在以往的SC法中，存在以下問題在其裝置的構造上，由於在冷卻輥內部難以對上部側供給冷卻水，旋轉的冷卻輥表面的輥上部側不能發揮規定的冷卻性能。這樣，冷卻輥表面的冷卻不均勻的情況下，尤其是，由於冷卻輥的上部側位置的熔液的冷卻不完全， 導致在該部分的合金熔液中的抑制α-Fe的生成存在極限，從而難以實現優異的磁特性。 並且，冷卻輥的冷卻性能不足會使冷卻輥的溫度上升，有可能使軸承等機械零件損傷，從而不能安全操作。另外，銅製的輥主體處於高溫會導致使其壽命變短。
發明內容本發明是鑑於以上課題而做成的，目的是提供一種R-T-B系稀土類合金的製造裝置。該製造裝置能夠提高使用速凝鑄造法鑄造合金時的冷卻效率、抑制冷卻輥的溫度上升、 防止機械零件的損傷，並且能夠延長銅製的輥主體的壽命，實現穩定操作。本實用新型的發明人為了解決上述課題而進行了專心研究。其結果，發現在採用 SC法的R-T-B系稀土類合金的製造裝置中，對於設置在鑄造用的冷卻輥內部的水冷機構， 通過使冷卻水的供給裝置的構造、噴射方式等合理化，能夠均勻且高效率地使冷卻輥冷卻， 從而能夠提高鑄造時的冷卻效率。由此，能夠實現防止機械零件的損傷及銅製的輥主體的長壽命化，能夠進行穩定操作，進而完成了本實用新型。即，本實用新型採用以下結構(1) 一種R-T-B類稀土類合金的製造裝置，其至少包括採用速凝鑄造法對合金熔液進行鑄造的鑄造部、以及用於將鑄造後的鑄造合金破碎的破碎部，上述鑄造部至少由用於鑄造上述鑄造合金且以能夠旋轉的方式設置的冷卻輥、以及用於將上述合金熔液供給至該冷卻輥表面的中間包(timdish)構成，上述冷卻輥由輥主體和設於該輥主體內部的水冷機構構成，上述水冷機構由導水管、噴水噴嘴、以及噴嘴導入管構成，上述導水管以與上述輥主體同軸、且自上述輥主體內部向外部延伸的方式設置，用於將冷卻水導入輥主體內部， 上述噴水噴嘴為管狀，在上述輥主體內部，在上述導水管的周圍以與該導水管平行的方式設置有多個該噴水噴嘴，並且在該噴水噴嘴上形成有多個用於將冷卻水噴射至上述輥主體內表面的噴射孔，上述噴嘴導入管用於將利用上述導水管被導入上述輥主體內部的冷卻水導入上述噴水噴嘴。根據本實用新型的R-T-B系稀土類合金的製造裝置，在採用速凝鑄造法對合金熔液進行鑄造的鑄造部中，對於設置在冷卻輥內部的水冷機構，採用以下結構，即，該水冷機構由導水管、噴水噴嘴、以及噴嘴導入管構成，上述導水管以與上述輥主體同軸、且自上述輥主體內部向外部延伸的方式設置，用於將冷卻水導入輥主體內部，上述噴水噴嘴為管狀， 在上述輥主體內部，在上述導水管的周圍以與該導水管平行的方式設置有多個該噴水噴嘴，並且在該噴水噴嘴上形成有多個用於將冷卻水噴射至上述輥主體內表面的噴射孔，上述噴嘴導入管用於將利用上述導水管被導入上述輥主體內部的冷卻水導入上述噴水噴嘴。 通過採用這種結構的製造裝置來製造R-T-B系稀土類合金，能夠高效率且均勻地對冷卻輥進行冷卻，冷卻效率提高，從而能夠實現防止機械零件的損傷以及輥主體的長壽命化。因此，能進行穩定操作，能夠提供一種生產率優異的R-T-B系稀土類合金的製造裝置。

圖1是本實用新型的一實施方式的R-T-B系稀土類合金的製造裝置的示意說明圖，是製造裝置整體的內部構造的概略說明圖。圖2是本實用新型的一實施方式的R-T-B系稀土類合金的製造裝置的示意說明圖，是設置有冷卻輥的鑄造部的概略說明圖。圖3是本實用新型的一實施方式的R-T-B系稀土類合金的製造裝置的示意說明圖，是冷卻輥的構造的立體圖。圖4是本實用新型的一實施方式的R-T-B系稀土類合金的製造裝置的示意說明圖，是設置在冷卻輥內部的水冷機構的結構的立體圖。圖5是本實用新型的一實施方式的R-T-B系稀土類合金的製造裝置的示意說明圖，圖5的(a)是用於詳細說明設置於圖4所示的水冷機構的噴水噴嘴的構造的俯視圖，圖 5的(b)是圖5的(a)的側視圖。圖6是本實用新型的一實施方式的R-T-B系稀土類合金的製造裝置的示意說明圖，是水冷機構整體的構造的俯視圖。圖7是本實用新型的其它實施方式的R-T-B系稀土類合金的製造裝置的示意說明圖，是設置於冷卻輥的內表面的槽的概略說明圖。圖8是本實用新型的其它實施方式的R-T-B系稀土類合金的製造裝置的示意說明圖，是以大致呈梳狀的方式設置多個大致呈管狀的噴水噴嘴的構造的概略說明圖。圖9是本實用新型的其它實施方式的R-T-B系稀土類合金的製造裝置的示意說明圖，是大致呈圓筒形的噴水噴嘴的構造的概略說明圖。
具體實施方式
以下，參照附圖對應用了本實用新型的一實施方式的R-T-B系稀土類合金的製造裝置進行詳細說明。另外，在以下的說明中所參照的附圖中，對相同構件標註相同附圖標記或省略其附圖標記。並且，以下的說明中參照的附圖是示意圖，其中的長、寬及厚度的比率等有時與現實的裝置有差異。(R-T-B系稀土類合金)使用本實施方式的R-T-B系稀土類合金的製造裝置(以下僅略稱為製造裝置)1 製造的R-T-B系稀土類合金的主要成分是Nd、Fe、B，對該合金進行成形加工並進行燒結後， 對其進行磁化，從而能夠得到永磁鐵。[0031]這裡，R-T-B系稀土類合金中的R的主要成分是Nd，能夠將其一部分用Pr、Dy、Tb 等其它稀土類元素置換。此外，R-T-B系稀土類合金中的T是將狗的一部分用Co、Ni等其它的過渡金屬置換後所得的物質。這樣，上述通式中的T除!^e以外還包括Co的情況下，能夠改善Tc (居裡溫度)，因此優選上述通式中的T還包括Co。此外，R-T-B系稀土類合金中的B是硼，能夠將其一部分用C或者N置換。另外，通式R-T-B中的R的組成比率為28 33質量％，B的組成比率為0. 9 1. 3 質量％，此外，T為殘餘部分。R-T-B系稀+_類合金的制誥裝置圖1是本實施方式的製造裝置1的整體結構的主視示意說明圖，並且，圖2是構成製造裝置1的鑄造部2的結構的概略說明圖，圖3 圖6分別是設置於圖2所示鑄造部2 中的水冷機構5的詳細說明圖。在腔室10內至少包括採用速凝鑄造法對鑄造合金熔液L進行鑄造的鑄造部2、以及用於將鑄造後的鑄造合金M破碎的破碎部3，從而概略地構成該製造裝置1。鑄造部2至少由冷卻輥4和中間包6構成，該冷卻輥4能夠旋轉，其通過利用設置於輥主體41的內部的水冷機構5使合金熔液L驟冷來鑄造鑄造合金M,該中間包6用於將合金熔液L供給至該冷卻輥4的表面41a。而且，設置於輥主體41內部的水冷機構5由導水管51、噴水噴嘴52、 以及噴嘴導入管53構成，上述導水管51以與上述輥主體41同軸、且自上述輥主體41內部向外部延伸的方式設置，用於將冷卻水W導入輥主體41內部，上述噴水噴嘴52為管狀，在上述輥主體41內部，在上述導水管51的周圍以與該導水管51平行的方式設置有多個該噴水噴嘴52，並且在該噴水噴嘴52上形成有多個用於將冷卻水W噴射至上述輥主體41的內表面41b的噴射孔52a，上述噴嘴導入管53用於將利用上述導水管51被導入上述輥主體 41內部的冷卻水W導入上述噴水噴嘴52。此外，圖1中所示例子的製造裝置1還設置有容器8，其用於將鑄造合金M在破碎部3中被破碎而得的鑄造合金薄片N儲存起來。腔室10的內部做成真空或者惰性氣體的減壓氣氛來使用，作為惰性氣體例如可以使用氬(Ar)氣。鑄造部圖2是設置在製造裝置1中的鑄造部2及破碎部3的示意說明圖。圖2中所示的鑄造部2是採用SC法(速凝鑄造法)對合金熔液L進行鑄造的裝置，在其下方設置有用於將鑄造後的鑄造合金M破碎並製備鑄造合金薄片N的破碎部3。在圖2所示的鑄造部2中，附圖標記4表示用於使合金熔液L驟冷並鑄造鑄造合金M的直徑約600 800mm的冷卻輥，附圖標記6表示用於將合金熔液L供給至冷卻輥4的中間包。合金熔液L是在未圖示的設置於腔室10外部的高頻熔煉爐中製備的。在高頻熔煉爐中，在真空或惰性氣體氣氛中將原料投入耐火坩堝61，利用高頻熔化法使投入的原料熔化，從而製備合金熔液L。合金熔液L的溫度因合金成分的不同而異，將該溫度調整在 1200°C 1500°C範圍內。如圖2所示，這樣製備出的合金熔液L連同耐火坩堝61 —起被輸送至鑄造部2，然後自耐火坩堝61將合金熔液L供給至中間包6。中間包6將自耐火坩堝61供給來的合金熔液L依次供給至進行旋轉動作的冷卻輥4的表面41a。這種中間包6和耐火坩堝61同樣是由耐火性及耐熱性高的材料構成的。如圖3所示，冷卻輥4大致由輥主體41及設置於該輥主體41的內部的水冷機構5 構成。而且，冷卻輥4使供給至被水冷機構5冷卻後的輥主體41的表面41a的合金熔液L 驟冷，從而鑄造鑄造合金M。此外，冷卻輥4以能夠以其旋轉軸線J為中心沿旋轉方向R旋轉的方式設置。輥主體41構成為圖1及圖2所示的輥狀，是能夠以旋轉軸線J為中心進行旋轉的輥構件。雖然沒有對作為這樣的輥主體41的材質進行特別限定，但從導熱性好且容易獲得方面考慮，優選例如銅或銅合金。此外，根據輥主體41的材質、表面41a的表面狀態，在表面41a上容易附著金屬， 因此根據需要而設置清掃裝置等，從而使鑄造而得的R-T-B系稀土類合金的品質更加穩定。與鑄造合金M的目標厚度相應地對冷卻輥4的轉(旋轉)速與合金熔液L的供給速度之間的關係進行控制，優選冷卻輥4的轉速在圓周速度約0. 5 3m/s範圍內。另外，在冷卻輥4上凝固後的鑄造合金M在與設有中間包6的一側相反的一側位置自冷卻輥4脫離。以下，在本實施方式的製造裝置1中，對設置於構成冷卻輥4的輥主體41的內部的水冷機構5進行詳述。如圖5的(a)、(b)(也參照圖3、4及圖6)所示，水冷機構5大致包括導水管51、 噴水噴嘴52及噴嘴導入管53。導入管51是大致呈管狀的構件，其以與輥主體41同軸且自輥主體41內部向外部延伸的方式設置。導水管51自未圖示的設於外部的儲存部件向輥主體41內部導入冷卻水 I本實施方式的導水管51是如圖6所示的包括供給管51A及循環管51B的雙重管結構，在循環管51B中配置有供給管51A。自未圖示的儲存部件供給來的冷卻水W從供給端 5 側流入供給管51A。此外，前室57與供給管51A的另一端5 相連接，後述的噴嘴導入管53與該前室57相連接。由此，本實施方式的導入管51構成為如下結構，即，被導入供給管51A的冷卻水W經過位於輥主體41的內部的前室57，自後述的噴嘴導入管53被導入噴水噴嘴52。此外，導水管51所包括的循環管51B是為了回收自噴水噴嘴52噴射出而使用於冷卻後的冷卻水W、並將該使用後的冷卻水W返還至未圖示的儲存部件而設置的，該循環管 51B構成為將使用後的冷卻水W自另一端56b返還至循環端56a側。如圖6所示，循環管 51B在輥主體41內部的另一端56b側與返還室58連接，在該返還室58上設有多個用於將使用後的冷卻水W導入其內部的返還孔58a。並且，圖示例子的返還室58由隔著前室57的返還室58A、58B兩室構成，在該返還室58A、58B之間，以貫穿前室57的方式設置有連通管 58C，從而冷卻水W能夠在兩室之間自由移動。此外，在本實施方式中，自循環端56a向未圖示的儲存部件返還使用後的冷卻水W 時，在將使用後的冷卻水W返還至儲存部件之前，根據需要可能會利用未圖示的冷卻部件對該使用後的冷卻水W進行再冷卻，或者使該使用後的冷卻水W通過用於除去雜質的過濾器等。[0056]如圖4等所示，噴水噴嘴52是大致呈管狀的構件，在導水管51的周圍與該導水管 51平行地設有多個該噴水噴嘴52，該噴水噴嘴52藉助噴嘴導水管53與導水管51相連接。 在噴水噴嘴52上形成有多個用於將冷卻水W噴射至輥主體41的內表面41b的噴射孔52a， 在圖5的(a)所示的例子中，多個噴射孔5 排成一列地形成於各噴水噴嘴52上。而且， 在本實施方式中，自導水管51的供給管51A供給來的冷卻水W利用導入管53被導入噴水噴嘴52內，然後自各噴射孔5 朝向輥主體41的內表面41b噴射。此外，如圖5中所詳示，在本實施方式中，在噴水噴嘴52的管長度方向大致中央位置連接有噴嘴導入管53，構成為在俯視圖中呈大致T字形。在以往的使用SC法的製造裝置中，從結構上考慮，存在以下問題，S卩，冷卻水尤其難以在冷卻輥的上部流動，從而冷卻輥表面的冷卻變得不均勻，不能發揮規定的冷卻性能。 因此，在以往的製造裝置中，鑄造時的合金的冷卻效率降低。在本實施方式中，採用在輥主體41的內部設置上述那樣的水冷機構5的結構，從而也能夠高效且均勻地將冷卻水W噴射至輥主體41的上部的內表面41b。由此，在由合金熔液L鑄造鑄造合金M時，能夠獲得均勻的冷卻效果，冷卻效率提高，從而能夠防止機械零件的損傷並且使輥主體長壽命化。因此，能夠進行穩定操作，生產效率提高。此外，在本實施方式的噴水噴嘴52中，優選噴射孔52a的朝向與中心線T所成的傾斜角度、即冷卻水W的噴射角度θ是向旋轉方向R傾斜的角度，上述中心線T自旋轉軸線J經由噴水噴嘴52的管內中心朝向輥主體41的內表面41b延伸。此外，更加優選噴射孔52a的朝向構成為使得冷卻水W的噴射角度θ在向旋轉方向R傾斜40° 80°的範圍內，在圖5所示的例子中，噴射孔52a的朝向，即噴射角度θ約為60°。如圖5的(b)所示，噴射孔52a的朝向與自旋轉軸線J至輥主體41的內表面 41b(參照圖3)延伸的中心線T所成的角度為向旋轉方向R傾斜40° 80°的傾斜角度 (噴射角度θ )，由此，自噴射孔52a噴射出的冷卻水W相對於內表面41b的噴射角度也與噴射角度θ相應地改變。冷卻水W與輥主體41的內表面41b所成的噴射角度也可以為大致直角(噴射角度θ = 0° )，即使這樣的角度也能夠充分地獲得本實用新型的上述效果。但是，本實用新型的發明人經過專心研究發現，如圖5的(b)所示，通過使冷卻水W的噴射方向朝輥主體41 的旋轉方向R側傾斜，在鑄造R-T-B系稀土類合金時，輥主體41的表面41a的冷卻效果變得更均勻，冷卻效率提高，能夠顯著地抑制α-Fe的產生。一般而言，在使用S C法的製造裝置中，採用噴射冷卻水的構造的冷卻輥的情況下，有時在輥內表面形成水蒸氣的邊界膜，從而導致冷卻性降低。在本實施方式中，如上述結構那樣，使設於噴水噴嘴52上的噴射孔52a的朝向適當化，並將冷卻水W的噴射角度θ控制在上述方向，從而，即使在內表面41b形成水蒸氣的邊界膜，也能夠藉助自噴水噴嘴52噴射出的冷卻水W的水壓將邊界膜去除。由此，能夠更加均勻地獲得輥主體41的表面41a的冷卻效果，冷卻效率進一步提高。因此，能夠防止機械零件的損傷並且使輥主體長壽命化，能夠進行穩定操作。此外，在本實施方式中，在如圖5所示的俯視圖呈T字形的連接結構的噴水噴嘴52 及噴嘴導入管53中，優選噴水噴嘴52的與噴嘴導入管53的連接部52A的直徑Dl大於噴水噴嘴52的兩端部52B的直徑D2。具體而言，優選連接部52A的直徑Dl與兩端部52B的直徑D2之比在D1/D2 = 1. 05 1. 45範圍內。—般而言，使用管徑均勻的噴嘴的情況下，存在越向噴嘴的前端延伸水量越不足， 不能均勻地噴射冷卻水的問題。在本實施方式中，如上所述，採用連接部52A的直徑Dl大於兩端部52B的直徑D2 的結構，從而，自噴嘴導入管53被導入噴水噴嘴52的冷卻水W隨著自連接部52A朝向兩端部52B流動其水壓及流速上升。由此，能夠均勻地輸送冷卻水W直至該冷卻水W到達噴水噴嘴52的兩端部52B，從而不論在噴水噴嘴52哪個位置，都能夠均勻地自噴射孔52a噴射冷卻水W。此外，由於自噴射孔5 噴射出的冷卻水W的水壓及流速提高，從而對輥主體41 的內表面41b的冷卻效果也提高。因此，能夠均勻地獲得輥主體41的內表面41a的冷卻效果，冷卻效果進一步提高，能夠防止機械零件的損傷並且使輥主體長壽命化，從而能夠進行穩定操作。另外，連接部52A的直徑Dl與兩端部52B的直徑D2之比在上述範圍內的情況下， 能夠進一步顯著地獲得上述效果。在本實施方式中，同軸設置的導水管51和輥主體41在相同的旋轉方向、即圖5的 (b)所示的旋轉方向R上朝向相同方向旋轉，優選水冷機構5與輥主體41朝向相同方向旋轉。一般而言，在向冷卻輥的內表面噴射冷卻水的情況下，會在冷卻輥內的下部積存使用後的冷卻水。在本實施方式中，通過將水冷機構5及輥主體41的旋轉方向設定為相同方向，使得上述那樣積存於冷卻輥4的內部的冷卻水W被攪拌，從而能夠減少局部的冷卻水沸騰，減小冷卻水的溫度不均勻等。由此，與上述同樣，能夠更均勻地獲得輥主體41的內表面41a的冷卻效果，冷卻效率進一步提高，能夠防止機械零件的損傷並且使輥主體長壽命化，從而能夠進行穩定操作。此外，在本實施方式中，如圖7所示的例子，更優選採用在輥主體42的內表面42b 上形成有槽部42c的結構。應用於一般的製造裝置中的冷卻輥的輥內表面側形成為平坦面，因此，尤其是在輥徑比較小的情況下等可能會因表面積不足導致冷卻能力不足。在本實施方式中，通過採用在內表面42b上形成有槽部42c那樣的凹凸、起伏的結構，實質上增大了內表面42b的表面積。由此，通過將冷卻水W噴射至內表面42b能夠進一步提高輥主體42的冷卻性能。因此，能夠防止機械零件的損傷並且使輥主體長壽命化，從而能夠進行穩定操作。另外，從更加穩定地獲得上述效果方面考慮，優選圖7所示例子中的槽部42c的深度在0. 2 Imm範圍內。並且，在圖示例子中，雖然槽部42c形成為凹狀，但並不限定於此， 例如也可以形成為三角形的槽部。此外，在本實施方式的製造裝置1中，更優選採用如圖6所示的例子那樣的如下結構，即，自導水管51的供給管5IA向噴水噴嘴52供給冷卻水W時經由前室57。—般而言，自供給管將冷卻水直接供給至噴水噴嘴的情況下，具有如下問題，即， 排出(噴射)能力不足、且供給側(未圖示的儲存部件側)的冷卻水壓力增加，從而難以確保規定的噴出量。在本實施方式中，在供給管51A與噴嘴導入管53之間設有前室57，該前室57的徑向尺寸比供給管51A、噴嘴導入管53的管徑大，多個噴水噴嘴52藉助噴嘴導入管53與該前室57連接，通過增加排出側的路徑，使得冷卻水自供給側(儲存部件側)的輸
9送變得容易。由此，自噴水噴嘴52 (噴射孔52a)噴出的冷卻水W被朝向輥主體41的內表面41b穩定地噴射，冷卻性能提高。因此，與上述同樣地，能夠防止機械零件的損傷並且使輥主體長壽命化，從而能夠進行穩定操作。在上述結構的本實施方式的製造裝置1中，自噴水噴嘴52噴射至輥主體41的內表面41a的冷卻水W自返還孔58a進入返還室58A、58B內，然後經由循環管51B自循環端 56a被未圖示的儲存部件回收。破碎部如圖1及圖2所例示地，在本實施方式中，由設置於鑄造部2中的冷卻輥4所鑄造的鑄造合金M被破碎部3破碎成鑄造合金薄片N。如圖中例子所示，破碎部3由一對破碎輥31、31構成，將鑄造合金M夾在兩個旋轉的破碎輥31、31之間，從而鑄造合金M被破碎分割且被加工成鑄造合金薄片N。然後，在圖 1所示例子中，破碎分割後的鑄造合金薄片N向下方落下，並被容器8輸送出去。Ml如圖1所示，在本實施方式中可包括容器8，該容器8可存放鑄造合金薄片N。容器8的材質可以採用例如不鏽鋼、鐵、哈斯特洛伊耐蝕高鎳合金(hastelloy)、 因科鎳耐熱合金(inconel)等能夠在高溫下使用的各種金屬材料。此外，在圖示例子的製造裝置1中設置有用於使容器8能夠移動的傳送帶9，將容器8載置於傳送帶9上，從而容器8在圖1中能夠沿左右方向移動。此外，在腔室10中設有門(gate) 11，除了將容器8輸送至裝置外部、即腔室10的外部的情況之外，其餘情況下藉助該門11將腔室10密封。R-T-B系稀土類合金的製造裝置的動作以下，使用本實施方式的製造裝置1對製造R-T-B系稀土類合金時的製造裝置1 的動作進行說明。首先，在未圖示的熔煉裝置中製備合金熔液L。雖然合金熔液L的溫度根據合金成分而異，但將其調整在1300°C 1500°C的範圍。然後，製備出的合金熔液L連同每個耐火坩堝61 —起被輸送至鑄造部2，自耐火坩堝61將合金熔液L供給至中間包6。接下來，自中間包6將合金熔液L供給至冷卻輥4而使合金熔液L凝固，成為鑄造合金M。隨後，在與合金熔液L的供給側相反一側的位置使鑄造合金M自冷卻輥4脫離。並且，將鑄造合金M夾在兩個旋轉的破碎輥31、31之間使其破碎，成為鑄造合金薄片N。此外，優選合金熔液L在冷卻輥4上的平均冷卻速度為每秒500 2000°C。平均冷卻速度為每秒500°C以上的情況下冷卻速度足夠，能夠防止α -Fe的析出及富R相等的組織的粗大化。此外，合金熔液L的平均冷卻速度在每秒2000°C以下的情況下過冷度不會過大，能夠防止生成微細組織。被破碎輥31破碎的鑄造合金薄片N收容在容器8中。然後，開放腔室10的門11 並將容器8輸送至外部，鑄造合金薄片N被取出，製造結束。如上所述，採用本實用新型的R-T-B系稀土類合金的製造裝置，在利用速凝鑄造法對合金熔液L進行鑄造的鑄造部2中，設於冷卻輥4內部的水冷機構5採用如下結構該水冷機構5由導水管51、噴水噴嘴52、以及噴嘴導入管53構成，上述導水管51以與上述輥主體41同軸、且自上述輥主體41內部向外部延伸的方式設置，用於將冷卻水W導入輥主體41內部，上述噴水噴嘴52為管狀，在上述輥主體41內部，在上述導水管51的周圍以與該導水管51平行的方式設置有多個該噴水噴嘴52，並且在該噴水噴嘴52上形成有多個用於將冷卻水W噴射至上述輥主體41內表面的噴射孔52a，上述噴嘴導入管53用於將利用上述導水管51被導入輥主體41內部的冷卻水W導入噴水噴嘴52。通過使用這種結構的製造裝置1來製造R-T-B系稀土類合金，能夠高效率且均勻地進行冷卻，冷卻效率提高，能夠防止機械零件的損傷並且使輥主體長壽命化。因此，能夠進行穩定操作，且能夠提供生產率優異的R-T-B系稀土類合金的製造裝置1。此外，本實用新型的技術範圍並不限定為本實施方式，在不脫離本實用新型的主旨的範圍內能夠進行各種變更。例如，在本實施方式中，主要以圖5所示的、包括了俯視圖呈大致T字形連接結構的噴水噴嘴52及噴嘴導入管53的水冷機構5為例進行說明，但如圖8所示，也可以採用在前室157的側端157A處以水平且呈梳狀的方式連接有多個噴水噴嘴152的結構。如上所述，在以往的製造裝置中，冷卻水難以在冷卻輥內的上部流動，因此冷卻輥表面的冷卻不均勻，不能發揮規定的冷卻性能。與此相對，根據圖8所示那樣的水冷機構的結構，自多個大致呈梳狀設置的噴水噴嘴152向冷卻輥內表面噴射冷卻水，從而冷卻水被均勻地供給至冷卻輥內表面的上部， 能夠均勻且高效地對冷卻輥進行冷卻。由此，與上述同樣，能夠防止機械零件的損傷並且使輥主體長壽命化。因此能夠進行穩定操作。此外，在本實用新型中，如圖9所示，也可以採用在前室257的側端257A連接有圓筒形的噴水噴嘴252的結構。根據圖9所示那樣的水冷機構的結構，自圓筒形的噴水噴嘴252向冷卻輥內表面噴射冷卻水，與上述同樣地，冷卻水被均勻地供給至冷卻輥內表面的上部，能夠均勻且高效地對冷卻輥進行冷卻。因此，與上述同樣地，能夠防止機械零件的損傷並且使輥主體長壽命化。從而能夠進行穩定操作。另外，在採用圖8及圖9所示的結構的噴水噴嘴152、252的情況下，也能夠採用上述那樣的設置噴射角度θ而形成的噴射孔(參照圖8中的附圖標記15 、圖9中的附圖標記252a)，能夠獲得與上述相同的效果。此外，本實用新型的製造裝置不僅能夠用於製造R-T-B系稀土類合金，也能夠應用於製造熱電半導體合金、貯氫合金。作為熱電半導體合金，能夠例示出用通式A3_XBXC(其中，A和B為iie、C0、Ni、Ti、V、 Cr、Zr、Hf、Nb、Mo、Ta、W等的過渡金屬中的至少一種，C為Al、feu In、Si、Ge、Sn等13族或 14族元素之中的至少一種)表示的合金。此外，也能夠例示出用通式AB C(其中，A和B為 ^、(:ο、Ν 、 、ν、0、Ζι·、Η ·、ΝΙκ Mo、Ta、W等的過渡金屬中的至少一種，C為Al、Ga、In、Si、Ge、Sn等13族或14族元素之中的至少一種)表示的合金。而且，也能夠例示出用通式RExa^ei_yMy)Jb12(RE為La、Ce中的至少一種，M為從由 Ti、Zr、Sn、Pb構成的群中選出的至少一種。0<x彡l、0<y<l)表示的稀土類合金。而且，也能夠例示出用通式REx (C0l_yMy) Jb12 (RE為La、Ce中的至少一種，M為從由 Ti、Zr、Sn、Cu、Zn、Mn、Pb構成的群中選出的至少一種。0 < χ彡1、0 < y < 1)表示的稀土類合金。 此外，作為貯氫合金，能夠例示出型合金(以鈦、錳、鋯、鎳等過渡元素的合金為基礎所形成的合金)、或者AB5型合金(包含相對於稀土類元素、鈮、鋯為1份，具有催化作用的過渡元素(鎳、鈷、鋁等)為5份的合金為基礎所形成的合金)等。
權利要求1. 一種R-T-B系稀土類合金的製造裝置，其特徵在於，該製造裝置至少包括 鑄造部，其採用速凝鑄造法對合金熔液進行鑄造； 破碎部，其用於將鑄造後的鑄造合金破碎，上述鑄造部至少由用於鑄造上述鑄造合金且以能夠旋轉的方式設置的冷卻輥、以及用於將上述合金熔液供給至該冷卻輥表面的中間包構成，上述冷卻輥由冷卻輥主體和設於該冷卻輥主體內部的水冷機構構成， 上述水冷機構由以下部分構成導水管，其以與上述輥主體同軸且自上述輥主體內部向外部延伸的方式設置，用於將冷卻水導入輥主體內部；噴水噴嘴，其為管狀，在上述輥主體內部，在上述導水管的周圍以與該導水管平行的方式設置有多個該噴水噴嘴，並且在該噴水噴嘴上形成有多個用於將冷卻水噴射至上述輥主體內表面的噴射孔；噴嘴導入管，其用於將利用上述導水管被導入上述輥主體內部的冷卻水導入上述噴水噴嘴。
專利摘要本實用新型提供一種提高鑄造後的冷卻效率且能夠穩定操作的R-T-B系稀土類合金的製造裝置。包括採用速凝鑄造法對合金熔液進行鑄造的鑄造部及將鑄造後的鑄造合金破碎的破碎部，鑄造部具有利用設於內部的水冷機構(5)使合金熔液驟冷來鑄造鑄造合金的冷卻輥，水冷機構(5)包括導水管(51)，其以與輥主體(41)同軸、且自輥主體(41)內部向外部延伸的方式設置，用於導入冷卻水；噴水噴嘴(52)，其為管狀，在導水管(51)的周圍以與導水管(51)平行的方式設置多個噴水噴嘴(52)，並且在噴水噴嘴(52)上形成有多個用於將冷卻水(W)噴射至輥主體(41)內表面的噴射孔(52a)。
文檔編號C22C33/02GK201942733SQ201020698269
公開日2011年8月24日 申請日期2010年12月28日 優先權日2010年12月28日
發明者中島健一朗 申請人:昭和電工株式會社