專利名稱：含稀土類金屬的合金的制造系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及可作為磁鐵材料、儲(chǔ)氫合金、2次電池用負(fù)極材料等利用的含稀土類金屬的合金的制造系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
在制造可作為磁鐵材料、儲(chǔ)氫合金、2次電池用負(fù)極等利用的含稀土類金屬的合金時(shí)，過(guò)去知道用旋轉(zhuǎn)輥冷卻作為原材料的合金熔融物，制造薄帶狀或薄片狀的合金(以下有時(shí)記為合金鑄片)的系統(tǒng)。該合金鑄片粉碎后在各種用途上被利用。
通常，這樣的制造系統(tǒng)，為了防止合金制造時(shí)的合金氧化，而構(gòu)成為可在惰性氣體氣氛下進(jìn)行從向旋轉(zhuǎn)輥供給合金熔融物的時(shí)刻到冷卻固化后合金從旋轉(zhuǎn)輥剝離的工序。用上述旋轉(zhuǎn)輥冷卻、并剛剝離的合金鑄片并沒(méi)有冷卻到常溫，通常具有數(shù)百度的溫度。那樣高溫的合金鑄片暴露在大氣中時(shí)，瞬間被氧化，有時(shí)有燃燒的危險(xiǎn)性。為此，將高溫的合金鑄片放入到惰性氣體氣氛的氣密性容器中通常保管24小時(shí)左右直到達(dá)到常溫為止，或通過(guò)氣體冷卻等快速冷卻到常溫(專利第3201944號(hào)公報(bào))。
在利用含稀土類金屬的合金的領(lǐng)域，對(duì)其最終制品的性能要求例如伴隨電子領(lǐng)域等的急劇進(jìn)步而變高，希望開發(fā)具有更高物理性能的含稀土類金屬的合金。特別是控制合金晶體組織關(guān)系到那樣的性能提高。一般地，合金晶體組織被合金制造時(shí)的合金鑄片的熱過(guò)程所決定。為了調(diào)整合金晶體組織，采用將鑄造后的合金鑄片快速地強(qiáng)制冷卻到室溫，其后，用熱處理爐在希望的條件下熱處理的方法。另外，特別是在磁鐵材料的領(lǐng)域，通過(guò)控制原料的熔融溫度、上述旋轉(zhuǎn)輥上的1次冷卻速度、旋轉(zhuǎn)輥剝離后的2次冷卻速度，進(jìn)行了控制合金晶體組織的嘗試。2次冷卻速度的控制通過(guò)將旋轉(zhuǎn)輥剝離后的合金鑄片回收到由絕熱材料構(gòu)成的容納容器中，在容器內(nèi)保持規(guī)定時(shí)間而進(jìn)行(例如特開平8-269643號(hào)公報(bào)、專利第3267133號(hào)公報(bào)、特開平10-36949號(hào)公報(bào)、特開2002-266006號(hào)公報(bào))。
根據(jù)利用上述由絕熱材料構(gòu)成的容納容器控制合金鑄片的熱過(guò)程的方法，剛開始鑄造后就固化了的合金鑄片大多通過(guò)與容納容器直接接觸而進(jìn)行熱傳導(dǎo)，隨著鑄造的進(jìn)行，在容納容器內(nèi)合金鑄片堆疊，進(jìn)行合金鑄片彼此接觸而導(dǎo)致的熱傳導(dǎo)，因此各合金鑄片的熱過(guò)程不均勻。特別是工業(yè)上一次鑄造數(shù)百公斤以上的合金的場(chǎng)合，從鑄造開始到結(jié)束需要幾分鐘～幾十分鐘，而從容納容器回收合金鑄片是一次進(jìn)行，因此容器下部和容器上部的鑄片在容納容器中的保持時(shí)間大大不同。為此，在同一制造批量?jī)?nèi)的合金鑄片的熱過(guò)程的差別變大，與目標(biāo)合金晶體組織不同的合金鑄片的比例變大。另外，僅通過(guò)回收到由絕熱材料構(gòu)成的容納容器中雖可減緩合金鑄片的冷卻速度，但不能夠進(jìn)行嚴(yán)密的冷卻速度控制，也不能使合金鑄片溫度上升、或保持為恒定。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明目的在于提供一種含稀土類金屬的合金的制造系統(tǒng)，其在制造含稀土類金屬的合金時(shí)，能夠防止合金氧化，且容易進(jìn)行為得到優(yōu)選的晶體組織而進(jìn)行的合金的熱過(guò)程的控制，并且效率好，可減少在制造批量?jī)?nèi)的熱過(guò)程的離散。
根據(jù)本發(fā)明，提供一種含稀土類金屬的合金原料的制造系統(tǒng)，具備熔融含稀土類金屬的合金原料的熔融爐、將從熔融爐出爐的合金熔融物連續(xù)地冷卻固化成合金鑄片的固化裝置、將合金鑄片的合金晶體組織控制成所要求的狀態(tài)的合金晶體組織控制裝置、以及合金鑄片的冷卻裝置，并且，至少熔融爐、固化裝置、合金晶體組織控制裝置和冷卻裝置可在惰性氣體氣氛下操作，其特征在于，上述合金晶體組織控制裝置具備、具有可使從上述固化裝置輸出的合金鑄片向上述冷卻裝置連續(xù)地移動(dòng)的移動(dòng)空間的、移動(dòng)裝置，該移動(dòng)裝置具有可將該移動(dòng)空間內(nèi)控制成所要求的溫度的溫度調(diào)節(jié)裝置。


圖1是表示本發(fā)明的制造系統(tǒng)的一例的概略圖。
圖2是表示本發(fā)明的制造系統(tǒng)中使用的轉(zhuǎn)窯方式的移動(dòng)裝置的一例的概略圖。
圖3是表示本發(fā)明的制造系統(tǒng)中使用的容器狀冷卻器的一例的概略圖。
圖4是表示本發(fā)明的制造系統(tǒng)中使用的一體地具有合金晶體組織控制裝置和冷卻裝置的裝置的一例的概略圖。
圖5是表示本發(fā)明的制造系統(tǒng)中使用的一體地具有合金晶體組織控制裝置和冷卻裝置的裝置的其他例子的概略圖。
圖6是表示在實(shí)施例1和比較例1中制備的噴磨機(jī)粉碎粉的粒度分布的曲線圖。
具體實(shí)施例方式
以下更詳細(xì)地說(shuō)明本發(fā)明。
本發(fā)明的制造系統(tǒng)具備熔融爐、固化裝置、合金晶體組織控制裝置和冷卻裝置，至少可將這些裝置保持在惰性氣體氣氛下。
作為上述熔融爐可使用這樣的熔融爐在使用了坩堝等的通常的加熱容器上具有例如可使上述加熱容器在規(guī)定的軸上傾倒、從而使內(nèi)部的合金熔融物流出的傾倒裝置。上述熔融爐優(yōu)選地能使合金熔融物以一定流量流出。
上述固化裝置是可將合金熔融物連續(xù)地固化成薄帶狀或薄片狀等形狀的裝置，例如可使用雙輥、單輥等輥冷卻固化裝置、使用了旋轉(zhuǎn)圓盤等的盤冷卻固化裝置、具有其他公知的冷卻固化裝置的冷卻固化裝置。
上述固化裝置優(yōu)選具備澆口盤等。作為該澆口盤，可使用具備用于來(lái)自熔融爐的合金熔融物流通的底面部、和防止合金熔融物從該底面部的兩側(cè)流出的側(cè)面部的通常的澆口盤，此外，還可使用下述結(jié)構(gòu)的澆口盤延遲流速以將從熔融爐流出的合金熔融物暫時(shí)地儲(chǔ)存，并可將合金熔融物以大致均一流量供給冷卻固化裝置。作為這樣結(jié)構(gòu)的澆口盤，列舉出具備在上述底面部設(shè)置了例如設(shè)有多個(gè)合金熔融物流通通路的堰板的結(jié)構(gòu)的澆口盤。
上述固化裝置也可以具備進(jìn)一步破碎用上述冷卻固化裝置得到的固化物的破碎部。該破碎部只要是可將上述固化物破碎成1cm見方左右的薄片的則不特別限定，列舉有利用從上述冷卻固化裝置排出的速度的沖擊破碎板和螺旋槳式磨機(jī)等。
上述沖擊破碎板可設(shè)置在用冷卻固化裝置冷卻的固化物能以排出的沖擊力沖撞到的位置。該沖擊破碎板是例如用金屬板、陶瓷結(jié)構(gòu)體等形成的硬質(zhì)的板狀物即可。
上述合金晶體組織控制裝置是可使從上述固化裝置輸出的合金鑄片連續(xù)地移動(dòng)到后述的冷卻裝置、并且可在該移動(dòng)中控制合金鑄片的熱過(guò)程的裝置，具備具有可使上述合金鑄片移動(dòng)的移動(dòng)空間的移動(dòng)裝置，只要具有可將上述移動(dòng)空間內(nèi)控制在所要求的溫度的溫度調(diào)節(jié)裝置，而可進(jìn)行例如減緩合金鑄片的冷卻速度、使合金鑄片的溫度恒定、使合金鑄片的溫度上升或?qū)⑦@些組合了的控制即可，沒(méi)有特別的限定。此時(shí)，合金鑄片的熱過(guò)程的控制通過(guò)控制上述移動(dòng)空間內(nèi)的溫度和移動(dòng)速度而可實(shí)現(xiàn)。
作為上述移動(dòng)裝置，列舉有例如具備形成上述移動(dòng)空間的、在內(nèi)壁面上具有以規(guī)定角度的螺旋狀延伸的翅片且可轉(zhuǎn)動(dòng)的管(A)的裝置，該管(A)具有作為上述溫度調(diào)節(jié)裝置的保溫層和加熱部之中的至少一個(gè)，具體講，上述移動(dòng)裝置列舉有具有向管內(nèi)供給合金鑄片并通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)使得合金鑄片以規(guī)定速度行進(jìn)的轉(zhuǎn)窯方式等的外熱式電爐的裝置等。
上述移動(dòng)裝置，例如可以是由連結(jié)了多個(gè)上述管(A)的連結(jié)管構(gòu)成的裝置，其中該管(A)各自具有上述溫度調(diào)節(jié)裝置，使得可分別獨(dú)立地控制管(A)內(nèi)的溫度，還可以是由同軸配置了多個(gè)上述管(A)的多層管構(gòu)成的裝置，其中該各個(gè)管(A)具有上述溫度調(diào)節(jié)裝置，使得可分別獨(dú)立地控制管(A)內(nèi)的溫度的裝置。這樣的裝置的場(chǎng)合，可對(duì)多個(gè)管(A)分別進(jìn)行不同的條件的溫度調(diào)節(jié)。另外，具有多層管的場(chǎng)合，可使裝置緊湊化。
另外，作為上述移動(dòng)裝置，還可使用可將隧道內(nèi)控制在所規(guī)定的溫度的隧道爐形式的裝置。為使用隧道爐形式的裝置輸送合金鑄片，可在隧道內(nèi)設(shè)置傳送帶或振動(dòng)板。隧道爐形式的場(chǎng)合，為確保溫度調(diào)節(jié)的均勻性，例如優(yōu)選在入口設(shè)置控制供給量的導(dǎo)向裝置等以向隧道內(nèi)供給大致恒定量的合金鑄片。
上述冷卻裝置，只要是容納由上述合金晶體控制裝置輸送的控制了熱過(guò)程的合金鑄片，并可在惰性氣體氣氛下使其冷卻到常溫的冷卻裝置，則不特別限定?？紤]生產(chǎn)效率，優(yōu)選利用水、冷卻氣體等的制冷劑可在比較短的時(shí)間、通常1小時(shí)以內(nèi)、優(yōu)選30分鐘以內(nèi)冷卻到常溫的冷卻裝置。
作為上述冷卻裝置，列舉有例如是可轉(zhuǎn)動(dòng)的管，并在管壁內(nèi)部或管壁外側(cè)具有制冷劑流通的冷卻機(jī)構(gòu)的管狀冷卻器等。優(yōu)選在該管狀冷卻器內(nèi)壁從管的一端到另一端設(shè)置與旋轉(zhuǎn)軸大致水平的多個(gè)翅片，使得合金鑄片被混合、并一致地與容器內(nèi)壁接觸。
通過(guò)將上述管狀冷卻器同軸地設(shè)置在上述合金晶體組織控制裝置中的多層管的外側(cè)，也能一體地形成合金晶體組織控制裝置和冷卻裝置，將制造系統(tǒng)小型化。另外，該管狀冷卻器在冷卻時(shí)保持為水平，冷卻結(jié)束后，為了將合金鑄片運(yùn)出到管狀冷卻器外，可以將旋轉(zhuǎn)軸傾斜一定程度。
作為上述冷卻裝置的其他例子，列舉出可容納從上述合金晶體組織控制裝置輸送來(lái)的合金鑄片的容器狀冷卻器。作為上述容器狀冷卻器，列舉出具備容納從上述合金晶體組織控制裝置輸送來(lái)的合金鑄片的容器、和使制冷劑在構(gòu)成該容器的壁的中空結(jié)構(gòu)內(nèi)部流通的制冷劑供給裝置的冷卻器等。
上述冷卻裝置不限定于上述的冷卻器，例如也可以是將冷卻氣體(惰性氣體)直接供給到合金鑄片上進(jìn)行冷卻的裝置、不具有強(qiáng)制冷卻裝置的可自然冷卻的裝置。
在本發(fā)明的制造系統(tǒng)中，通過(guò)設(shè)置上述冷卻裝置，合金鑄片被冷卻到常溫，因此在將該合金鑄片輸出到制造系統(tǒng)之外時(shí)，能夠?qū)嵸|(zhì)上連續(xù)地將合金鑄片小批包裝，效率好。另外，即使在將該合金鑄片輸出到制造系統(tǒng)外后，再進(jìn)行粉碎工序等的場(chǎng)合，也可不發(fā)生合金鑄片的過(guò)度氧化地轉(zhuǎn)移到該粉碎工序等。
本發(fā)明的制造系統(tǒng)只要是至少具備上述各個(gè)的熔融爐、固化裝置、合金晶體組織控制裝置和冷卻裝置，并且這些裝置保持在惰性氣體氣氛下的系統(tǒng)即可。例如，可以將這些裝置全部設(shè)置在能保持惰性氣體氣氛的腔內(nèi)，還可以構(gòu)成為各裝置分別容納在各個(gè)腔中，并能分別保持在惰性氣體氣氛下。這樣的腔是進(jìn)行了氣密化以保持在惰性氣體氣氛下的，只要是具備能導(dǎo)入·排出惰性氣體的裝置的腔即可。另外，優(yōu)選在腔上設(shè)置可將內(nèi)部減壓的公知的減壓裝置。
在本發(fā)明的制造系統(tǒng)中，除了上述各腔外，還可在向系統(tǒng)外輸出經(jīng)由了冷卻裝置的合金鑄片的出口設(shè)置其他的腔?？稍谠撈渌簧显O(shè)置能連通·隔斷上述出口的連通·隔斷裝置、和可將腔內(nèi)部保持在惰性氣體氣氛和減壓條件下的裝置。
通過(guò)設(shè)置上述其他的腔，能不向本發(fā)明的制造系統(tǒng)內(nèi)導(dǎo)入大氣地將得到的合金鑄片輸出到系統(tǒng)外。
使用本發(fā)明的制造系統(tǒng)例如可如以下那樣進(jìn)行含稀土類金屬的合金原料的制造。
首先，用熔融爐熔融含稀土類金屬的合金原料。含稀土類金屬的合金原料可根據(jù)用途基于公知的組成適宜選擇。合金原料可以是各種金屬的混合物，還可以是母合金。熔融條件可基于公知的條件相應(yīng)于合金組成等適宜選擇。
接著，利用固化裝置將從熔融爐出爐的合金熔融物連續(xù)地冷卻成合金鑄片。例如，通過(guò)將合金熔融物固化成薄帶狀或薄片狀而可得到合金鑄片，或者通過(guò)將合金熔融物固化成薄帶狀或薄片狀后破碎該固化物而可得到合金鑄片。為將合金熔融物制成薄帶狀或薄片狀，例如可使用雙輥、單輥等輥冷卻固化裝置、使用了旋轉(zhuǎn)圓盤等的盤冷卻固化裝置、其他公知的冷卻固化裝置來(lái)實(shí)施。另外，為得到厚度均勻的合金鑄片，可以在各冷卻固化裝置上設(shè)置能夠控制合金熔融物的流動(dòng)的澆口盤。
采用冷卻固化裝置的冷卻條件可根據(jù)目標(biāo)含稀土類金屬的合金考慮公知的條件等適宜選擇。通常能夠以100～10000℃/秒左右實(shí)施。上述破碎例如可通過(guò)將具有合金沖撞面的板狀物等設(shè)置在所要求的部位而進(jìn)行，其中，從輥冷卻固化裝置剝離的合金固化物以該剝離時(shí)的沖擊力沖擊該合金沖撞面而破碎。
采用上述冷卻固化裝置得到的合金鑄片的表面溫度通常是700℃以上，優(yōu)選是800℃以上。合金鑄片的溫度可使用光溫度計(jì)、紅外線溫度測(cè)定器等非接觸的溫度計(jì)等測(cè)定。
接著，通過(guò)一邊連續(xù)地移動(dòng)合金鑄片，一邊進(jìn)行溫度調(diào)節(jié)，來(lái)控制合金鑄片的熱過(guò)程，使合金晶體組織為所要求的狀態(tài)。這樣的合金鑄片的熱過(guò)程的控制，優(yōu)選在從固化裝置輸出的合金鑄片的表面溫度降溫到通常400℃以下、優(yōu)選500℃以下之前進(jìn)行。合金鑄片的表面溫度降溫到100℃以下之后進(jìn)行合金晶體組織的控制的場(chǎng)合，該控制所需要的能量的損耗變大。合金晶體組織的控制可針對(duì)晶體粒徑、晶體的相比、晶體的析出形狀等進(jìn)行。其溫度和時(shí)間根據(jù)合金組成、合金鑄片的厚度、目標(biāo)晶體組織等而大大不同?？稍?00-800℃的溫度范圍進(jìn)行1秒-1小時(shí)左右、優(yōu)選2秒-30分鐘左右、更優(yōu)選5秒-20分鐘左右的短時(shí)間。
接著，冷卻合金鑄片。該冷卻可通過(guò)將合金鑄片冷卻到200℃以下、優(yōu)選100℃以下、進(jìn)一步優(yōu)選室溫左右而進(jìn)行。這樣的冷卻除了使用制冷劑的強(qiáng)制冷卻以外，還可以是自然冷卻。
使用了本發(fā)明的制造系統(tǒng)的場(chǎng)合，與將合金鑄片強(qiáng)制冷卻到常溫左右后進(jìn)行熱處理工序的過(guò)去的方法不同，能夠削減為控制合金晶體組織而需要的能量，能夠由合金熔化液連續(xù)地得到合金晶體組織均勻化的合金鑄片。而且，令人驚訝的是能夠以非常短的時(shí)間將晶體均勻化。在本發(fā)明的制造系統(tǒng)中，由于在惰性氣體氣氛中連續(xù)地進(jìn)行熔融、固化、合金晶體組織控制和冷卻全部的工序，因此一次也不暴露在成為氧化原因的大氣中即可得到冷卻到常溫左右的合金鑄片。
以下參看附圖具體說(shuō)明本發(fā)明的制造系統(tǒng)的例子，但本發(fā)明的系統(tǒng)不限定于此。
圖1是說(shuō)明本發(fā)明的制造含稀土類金屬的合金的制造系統(tǒng)的概略圖，10是制造系統(tǒng)。
制造系統(tǒng)10由可形成在惰性氣體氣氛及減壓條件下的氣密性的第1腔11、和第2腔12構(gòu)成，第2腔12是可根據(jù)需要設(shè)置的腔。
第1腔11具備熔融含稀土類金屬的合金原料的熔融爐13、將從熔融爐13出爐的合金熔融物17冷卻固化成薄帶狀的旋轉(zhuǎn)輥15、將來(lái)自熔融爐13的合金熔融物17引導(dǎo)至旋轉(zhuǎn)輥15的澆口盤14、及由將從旋轉(zhuǎn)輥15剝離的薄帶狀含稀土類金屬的合金17a只通過(guò)沖撞而使之破碎的合金破碎板16構(gòu)成的固化裝置、用于將所破碎的合金17b的合金晶體組織均勻化為所要求的狀態(tài)的合金晶體組織控制裝置20、容納由該裝置20輸出的合金17c并強(qiáng)制冷卻的容器狀冷卻器18。該腔11在與第2腔12連通的部位具備可保持氣密性的開關(guān)自如的閘門11a。熔融爐13為這樣的結(jié)構(gòu)熔融含稀土類金屬的合金原料之后，以軸13a為中心沿箭頭A方向傾倒，可一邊使合金熔融物17為大致恒定量一邊使其向澆口盤14流通。
澆口盤14用省略了防止合金熔融物17從側(cè)面流出的側(cè)面部的截面圖表示出，具備使從熔融爐13流出的合金熔融物17整流，并以大致均勻量供給至旋轉(zhuǎn)輥15的堰板14a。
旋轉(zhuǎn)輥15外周面用可冷卻銅等的合金熔融物17的材料形成，具備能以恒定角速度等轉(zhuǎn)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)裝置(未圖示出)。
合金破碎板16是設(shè)置在從旋轉(zhuǎn)輥15剝離的含稀土類金屬的合金17a可連續(xù)地沖撞到的位置的金屬制的板狀物。
由上述合金破碎板16破碎的合金17b的表面溫度也根據(jù)合金組成、冷卻速度等而不同，但通常具有700℃以上的表面溫度。在該表面溫度未達(dá)到400℃以下的位置配置裝置20。
作為裝置20，可使用圖2所示的、具有轉(zhuǎn)窯方式的溫度調(diào)節(jié)功能的合金晶體組織控制裝置20a。該裝置20a由具備合金17b的導(dǎo)入口21a、輸出控制了合金晶體組織的合金17c的出口21b和配有熱線22a的加熱部22的可轉(zhuǎn)動(dòng)的、具有合金17b的移動(dòng)空間的管21構(gòu)成。在該管21內(nèi)表面設(shè)有翅片23，使得所導(dǎo)入的合金17b通過(guò)管21的轉(zhuǎn)動(dòng)而向出口21b側(cè)行進(jìn)。通過(guò)以所要求的速度轉(zhuǎn)動(dòng)管21，能夠使合金17b以所要求的速度向出口21b方向移動(dòng)。
通過(guò)使加熱部22適宜工作而將導(dǎo)入到裝置21a的合金17b控制在所規(guī)定的溫度。另外，通過(guò)調(diào)節(jié)管21的轉(zhuǎn)動(dòng)速度和翅片23的設(shè)置角度等，在該所規(guī)定的溫度下控制規(guī)定時(shí)間的合金17b的熱過(guò)程。這樣通過(guò)將合金17a在所規(guī)定的溫度下控制規(guī)定的時(shí)間，能夠在短時(shí)間內(nèi)效率好地制備具有所要求的均勻的合金晶體組織的合金17c。
在裝置20的下方具備容納并強(qiáng)制冷卻合金17c的容器狀冷卻器18。該冷卻器18例如如圖3所示，其結(jié)構(gòu)是壁為中空，具備制冷劑輸入口18x和制冷劑輸出口18y，在該中空結(jié)構(gòu)內(nèi)可流通制冷劑。為冷卻容納在該容器狀冷卻器18中的合金17c，可通過(guò)將冷卻裝置30的管31和管32分別與上述制冷劑輸入口18x和制冷劑輸出口18y連接，并在上述中空結(jié)構(gòu)內(nèi)流通冷卻氣體等制冷劑而進(jìn)行。
被容器狀冷卻器18冷卻的合金17c，從冷卻器18卸下冷卻裝置30后，向閘門11a的方向移動(dòng)，下個(gè)空狀態(tài)的容器狀冷卻器18為容納、冷卻合金17c，配在裝置20的下方。
向閘門11a的方向移動(dòng)的、容納被冷卻的合金17c的容器狀冷卻器18，接著移動(dòng)到第2腔12內(nèi)。腔12具備開關(guān)自如的閘門12a，并且具備可使腔12內(nèi)處在惰性氣體氣氛下的氣體導(dǎo)入·排出管和減壓裝置(未圖示出)。
要使容納了被冷卻的合金17c的容器狀冷卻器18移動(dòng)到腔12內(nèi)，首先使腔12內(nèi)為惰性氣體氣氛，開放腔11的閘門11a，將容器狀冷卻器18移動(dòng)到腔12內(nèi)后，關(guān)閉閘門11a。接著，將腔12抽成真空，為使容器狀冷卻器18內(nèi)為氣密狀態(tài)，用蓋19蓋上蓋后開放閘門12a，將氣密狀態(tài)的容器狀冷卻器18輸出到腔12的外部。通過(guò)設(shè)置這樣的腔12，可以一邊總是將腔11維持在惰性氣體氣氛狀態(tài)一邊實(shí)施所有的制造工序。
其次，參看圖4和圖5，說(shuō)明代替圖2所示的合金晶體組織控制裝置20a而使用將合金晶體組織控制裝置和冷卻裝置一體化的裝置40或裝置50時(shí)的制造系統(tǒng)。
裝置40或裝置50與圖1所示的裝置20同樣，可設(shè)置在被合金破碎板16破碎的合金17b的表面溫度未達(dá)到上述規(guī)定溫度以下的位置。裝置(40，50)具備具備合金17b的導(dǎo)入口(41a，51a)、輸出控制了合金晶體組織的合金17c的出口(41b，51b)和配有熱線(42a，52a)的加熱部(42，52)的可轉(zhuǎn)動(dòng)、且具有可使合金17b連續(xù)地移動(dòng)的移動(dòng)空間的管(41，51-1，51-2)。而且，在管(41，51-2)外側(cè)具備可同軸轉(zhuǎn)動(dòng)的管狀冷卻器(45，55)?？傊?，裝置40具備單管41作為合金17b的合金晶體組織控制裝置，裝置50具備雙層管(51-1，51-2)作為合金17b的合金晶體組織控制裝置。具備雙層管(51-1，51-2)的裝置50例如可利用于需要較長(zhǎng)地獲得合金17b的合金晶體組織控制時(shí)間的情況和縮小設(shè)置空間時(shí)等。
在管(41，51-1，51-2)內(nèi)表面設(shè)有翅片(43，53)，使得所導(dǎo)入的合金17b通過(guò)管(41，51-1，51-2)的轉(zhuǎn)動(dòng)而向出口(41b，51b)側(cè)行進(jìn)。在此，在裝置50中，所導(dǎo)入的合金17b向出口51b側(cè)行進(jìn)，意指管(51-1，51-2)內(nèi)的合金17b通過(guò)管的轉(zhuǎn)動(dòng)沿箭頭方向移動(dòng)，最終行進(jìn)至出口51b。
導(dǎo)入到管(41，51-1，51-2)中的合金17b通過(guò)使加熱部(42，52)適宜工作而保持在規(guī)定溫度。另外，通過(guò)調(diào)節(jié)管(41，51-1，51-2)的轉(zhuǎn)速和翅片(43，53)的設(shè)置角度，在該規(guī)定溫度下控制規(guī)定時(shí)間。
這樣，通過(guò)將合金17a在所規(guī)定的溫度下控制規(guī)定的時(shí)間，能夠在短時(shí)間內(nèi)效率好地制備具有所要求的合金晶體組織的均勻的合金晶體的合金17c。
管狀冷卻器(45，55)由可轉(zhuǎn)動(dòng)的管構(gòu)成，該管具備輸出控制了合金晶體的合金17c的出口(46，56)及配有可使制冷劑循環(huán)的制冷劑循環(huán)管(47a，57a)的冷卻部(47，57)。另外，管狀冷卻器(45，55)為了將強(qiáng)制冷卻了的合金17c從出口(46，56)輸出至管外，在構(gòu)成上使得在輸出時(shí)旋轉(zhuǎn)軸向出口側(cè)傾斜。而且，在管狀冷卻器(45，55)內(nèi)的出口側(cè)，為了將合金17c輸出至管外，設(shè)置了翅片(48，58)，所述翅片(48，58)通過(guò)冷卻時(shí)的轉(zhuǎn)動(dòng)對(duì)合金17c毫無(wú)作用，通過(guò)使轉(zhuǎn)軸傾斜、并與冷卻時(shí)相反地轉(zhuǎn)動(dòng)，可將合金17c引導(dǎo)到出口(46，56)。
在管狀冷卻器(45，55)內(nèi)表面還可設(shè)置能使合金17c與管狀冷卻器(45，55)內(nèi)表面整體均勻地接觸的翅片(未圖示出)。
通過(guò)代替裝置20a而使用上述裝置(40，50)，可一邊將合金晶體控制成所要求的組織，一邊進(jìn)行合金的強(qiáng)制冷卻，此外，還能夠提高制造系統(tǒng)的空間效率。因此，代替圖1中的容器狀冷卻器18可使用通常的容納容器，在該容納容器中容納合金17c時(shí)的氣氛未必需要為惰性氣體氣氛，也有時(shí)在可形成惰性氣體氣氛的腔11內(nèi)容納從熔融爐13到裝置(40或50)即可。此時(shí)，各裝置未必需要容納在一個(gè)腔11內(nèi)，還可分別容納在可形成惰性氣體氣氛的腔內(nèi)、并將各裝置用連結(jié)管等連接。另外，裝置(40，50)例如還可為這樣的構(gòu)成在直到導(dǎo)入合金鑄片17b的導(dǎo)入口(41a，51a)為止的導(dǎo)入連絡(luò)管內(nèi)設(shè)置屏蔽閥(未圖示出)，用該屏蔽閥屏蔽，可使裝置(40，50)內(nèi)為惰性氣體氣氛。此時(shí)，裝置(40，50)不需要容納在形成惰性氣體氣氛的腔內(nèi)。此外，使用裝置50的場(chǎng)合，管51-1內(nèi)和管51-2內(nèi)的保持溫度不需要為同一溫度，也可以在不同溫度下控制。
實(shí)施例以下通過(guò)實(shí)施例更詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明，但本發(fā)明不限定于這些實(shí)施例。
實(shí)施例1在上述的圖1所示的制造系統(tǒng)10中，代替裝置20而使用圖5所示的裝置50，代替容器狀冷卻器18而使用不具備冷卻裝置的容器，采用以下的方法制備了合金鑄片。
稱量各個(gè)原料，使得釹為32.8質(zhì)量％、硼為1.02質(zhì)量％、鋁為0.28質(zhì)量％、剩余部分為鐵，總重量達(dá)到500kg，用真空熔化爐13熔化后，在1430℃出爐，通過(guò)澆口盤14供給在水冷銅輥17a上，使之連續(xù)地凝固。輥17a的表面速度以1.2m/秒進(jìn)行。用紅外線溫度測(cè)定器測(cè)定在輥17a上凝固的合金鑄片的剝離位置的空冷面?zhèn)鹊谋砻鏈囟?，?80℃。從出爐開始到結(jié)束所需要的時(shí)間為20分鐘。該合金鑄片沖撞在合金破碎板16上，變成直徑約50mm左右的薄片，向裝置50的導(dǎo)入口51a落下。該落下的合金鑄片在表面溫度為750℃以上的狀態(tài)下被導(dǎo)入到裝置50的管51-1中，在管51-1內(nèi)移動(dòng)并使之在750℃保持5分鐘，接著，導(dǎo)入到管51-2中。在管51-2內(nèi)移動(dòng)并使之在600℃保持5分鐘，移動(dòng)至管55內(nèi)。管55內(nèi)被水冷，移動(dòng)的合金鑄片在管55內(nèi)強(qiáng)制急冷到室溫，容納在容器中。
接著，將得到的合金鑄片進(jìn)行作為磁鐵制造工藝的一般知道的加氫處理，脫氫處理后，在粉碎氣體壓強(qiáng)7.0kg/cm2、原料供給速度4kg/hr下采用小型噴射式粉碎機(jī)進(jìn)行粉碎。表1表示出剛開始鑄造后、中途、即將結(jié)束前的合金鑄片的R-rich相間隔的平均值、從鑄造批量隨機(jī)采樣的合金鑄片的R-rich相間隔的平均值、標(biāo)準(zhǔn)偏差、噴射式粉碎機(jī)粉碎粉的D50、在噴射式粉碎機(jī)粉碎粉的粒度分布上應(yīng)用Rosin-Rammler分布之時(shí)的均勻度。圖6表示出噴射式粉碎機(jī)粉碎粉的粒度分布。在此，R-rich相間隔如下求出。用光學(xué)顯微鏡拍攝合金鑄片的截面組織照片，在厚度方向截面中央部，等間隔地分割與鑄片的面部分大致平行的線段，測(cè)定縱斷其單位寬的R-rich相的數(shù)目。將該測(cè)定區(qū)間長(zhǎng)除以R-rich相數(shù)目所得的值作為R-rich相間隔。這樣測(cè)定R-rich相間隔100單位以上。在本案中，在200倍的截面組織照片的截面中央部對(duì)1張照片測(cè)定5點(diǎn)的1cm(50μm)間隔的R-rich數(shù)目。對(duì)20片鑄片進(jìn)行該測(cè)定，采集合計(jì)100點(diǎn)的數(shù)據(jù)。
另外，噴射式粉碎機(jī)粉碎粉的均勻度如下求出。將合金鑄片加氫粉碎，采用噴射式粉碎機(jī)進(jìn)行粉碎使平均粒度達(dá)到3-7μm。將得到的粉末使用激光衍射式粒度分布測(cè)定器測(cè)定合金粉末的粒度分布。從該粒度分布求出對(duì)于各粒度(x)的粒度累計(jì)值(R(x))。計(jì)算各粒度的對(duì)數(shù)值(lnx)和對(duì)粒度累計(jì)值的倒數(shù)取2次對(duì)數(shù)的值(ln(ln(1/R(x))))。X軸為ln(x)、Y軸為(ln(ln(1/R(x))))進(jìn)行繪圖，則成為直線，該直線的斜率為在Rosin-Rammler分布中的均勻度。另外，粒度特性數(shù)是R(x)＝0.368時(shí)的x值。均勻度越大，粒度分布越尖，合金組織的離散小，均勻度越小，粒度分布越寬闊，合金組織的離散大。
比較例1在實(shí)施例1中，將輥剝離后的合金鑄片不使用裝置50就回收到采用絕熱性優(yōu)異的材質(zhì)構(gòu)成的容納容器中。將合金鑄片全量回收后，在容納容器中保持10分鐘。剛投入容納容器后的鑄片溫度時(shí)750℃，在回收后3分鐘時(shí)為705℃，10分鐘后的溫度為約640℃。保持10分鐘后，將合金鑄片投入水冷容器，冷卻到室溫。
將該合金薄帶與實(shí)施例1同樣地加氫處理和粉碎，粉末化，將得到的粉末與實(shí)施例1同樣地測(cè)定。表1表示出剛開始鑄造后、中途、即將結(jié)束前的合金鑄片的R-rich相間隔的平均值、從鑄造批量隨機(jī)采樣的合金鑄片的R-rich相間隔的平均值、標(biāo)準(zhǔn)偏差、噴射式粉碎機(jī)粉碎粉的D50、在噴射式粉碎機(jī)粉碎粉的粒度分布上應(yīng)用Rosin-Rammler分布之時(shí)的均勻度。圖6表示出噴射式粉碎機(jī)粉碎粉的粒度分布。
表1

權(quán)利要求
1.一種含稀土類金屬的合金原料的制造系統(tǒng)，具備熔融含稀土類金屬的合金原料的熔融爐、將從熔融爐出爐的合金熔融物連續(xù)地冷卻固化成合金鑄片的固化裝置、將合金鑄片的合金晶體組織控制成所要求的狀態(tài)的合金晶體組織控制裝置、以及合金鑄片的冷卻裝置，并且至少熔融爐、固化裝置、合金晶體組織控制裝置和冷卻裝置可在惰性氣體氣氛下操作，其特征在于，上述合金晶體組織控制裝置具備移動(dòng)裝置，該移動(dòng)裝置具有可將從上述固化裝置輸出的合金鑄片向上述冷卻裝置連續(xù)地移動(dòng)的移動(dòng)空間，該移動(dòng)裝置具有可將該移動(dòng)空間內(nèi)控制成所要求的溫度的溫度調(diào)節(jié)裝置。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制造系統(tǒng)，其特征在于，上述移動(dòng)裝置具備可轉(zhuǎn)動(dòng)的管(A)，該管(A)形成上述移動(dòng)空間、且在內(nèi)壁面上具有以規(guī)定角度的螺旋狀延伸的翅片，該管(A)具有作為上述溫度調(diào)節(jié)裝置的保溫層和加熱部之中的至少一個(gè)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的制造系統(tǒng)，其特征在于，上述移動(dòng)裝置由連結(jié)了多個(gè)上述管(A)的連結(jié)管構(gòu)成，該管(A)各自具有上述溫度調(diào)節(jié)裝置，使得可分別獨(dú)立地控制管(A)內(nèi)的溫度。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的制造系統(tǒng)，其特征在于，上述移動(dòng)裝置由同軸配置了多個(gè)上述管(A)的多層管構(gòu)成，該各個(gè)管(A)具有上述溫度調(diào)節(jié)裝置，使得可分別獨(dú)立地控制管(A)內(nèi)的溫度。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制造系統(tǒng)，其特征在于，上述冷卻裝置具備可容納從上述合金晶體組織控制裝置輸送來(lái)的合金鑄片的容器、和可使制冷劑在構(gòu)成該容器的壁的中空結(jié)構(gòu)內(nèi)部流通的制冷劑供給裝置。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的制造系統(tǒng)，其特征在于，上述冷卻裝置由可轉(zhuǎn)動(dòng)的管狀冷卻器構(gòu)成，該管狀冷卻器同軸地設(shè)置在上述多層管的外側(cè)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的制造系統(tǒng)，其特征在于，上述管狀冷卻器在內(nèi)壁面具有多個(gè)翅片。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的制造系統(tǒng)，其特征在于，上述管狀冷卻器在構(gòu)成該管狀冷卻器的壁的內(nèi)部具備制冷劑循環(huán)裝置。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制造系統(tǒng)，其特征在于，上述固化裝置具有將合金熔化液冷卻固化成薄帶狀或薄片狀的冷卻固化裝置、和將來(lái)自熔融爐的合金熔化液引導(dǎo)到該冷卻固化裝置中的澆口盤。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的制造系統(tǒng)，其特征在于，上述固化裝置具有將用上述冷卻固化裝置固化的合金破碎的破碎部。
全文摘要
本發(fā)明是在制造含稀土類金屬的合金時(shí)，能夠防止氧化，且容易控制合金的熱過(guò)程，并且可高效率地得到均勻組織的合金的制造系統(tǒng)。該制造系統(tǒng)是具備熔融含稀土類金屬的合金原料的熔融爐、將合金熔融物連續(xù)地冷卻固化成合金鑄片的固化裝置、將合金鑄片的合金晶體組織控制成所要求的狀態(tài)的合金晶體組織控制裝置、以及合金鑄片的冷卻裝置，并且，可在惰性氣體氣氛下操作這些裝置的系統(tǒng)，上述合金晶體組織控制裝置具備具有可使從上述固化裝置輸出的合金鑄片向上述冷卻裝置連續(xù)地移動(dòng)的移動(dòng)空間的移動(dòng)裝置，該移動(dòng)裝置具有可將該移動(dòng)空間內(nèi)控制成所要求的溫度的溫度調(diào)節(jié)裝置。
文檔編號(hào)B22D11/06GK1671869SQ0381838
公開日2005年9月21日 申請(qǐng)日期2003年5月29日 優(yōu)先權(quán)日2002年5月29日
發(fā)明者山本和彥, 芝本孝紀(jì) 申請(qǐng)人:株式會(huì)社三德