專利名稱：R-t-b系稀土類合金的制造裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種用于制造適合在永磁鐵等中使用的R-T-B系稀土合金的制造裝置，特別是，涉及一種能夠提高鑄造時(shí)的冷卻效率且能夠?qū)崿F(xiàn)穩(wěn)定操作的R-T-B系稀土類合金的制造裝置。
背景技術(shù)：
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(gòu)成的磁鐵，由于其高特性，因此適合在HD (硬盤驅(qū)動(dòng)器)、MRI (核磁共振成像)、各種電動(dòng)機(jī)等各領(lǐng)域中應(yīng)用。將由這種R-T-B系稀土類合金構(gòu)成的磁鐵組裝入轉(zhuǎn)子而成的電動(dòng)機(jī)能夠發(fā)揮高能量效率。因此，由于近年來除了對(duì)節(jié)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(dǎo)致應(yīng)用于家電、空調(diào)、汽車等的各種電動(dòng)機(jī)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，由于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并進(jìn)行燒結(jié)后，通過將其磁化就能夠得到磁鐵。這里，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后得到的物質(zhì)為主，且是包含Y的稀土類元素中的至少一種。并且，T是將狗的一部分用Co、Ni等其它的過渡元素置換后得到的物質(zhì)。并且，B是硼，能夠?qū)⑵湟徊糠钟肅或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(gòu)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，將有利于磁化作用的作為強(qiáng)磁性相的R2T14B作為主相，并且共存有非磁性的、稀土類元素濃縮后而得的低熔點(diǎn)的富R相。由于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(jìn)行熔解、鑄造。此外，為了采用粉末冶金法由鑄造后的R-T-B稀土類合金塊制造燒結(jié)磁鐵，通常需要將合金塊粉碎至約3ym(FSSS 使用費(fèi)氏微粒測(cè)量儀進(jìn)行的測(cè)定)的合金粉末后在磁場(chǎng)中沖壓成形，并在燒結(jié)爐中以約1000 1100°C的高溫進(jìn)行燒結(jié)，然后，根據(jù)需要進(jìn)行熱處理、機(jī)械加工，并且為了提高耐腐蝕性而進(jìn)行鍍層處理，從而形成燒結(jié)磁鐵(永磁鐵)。在由R-T-B系稀土類合金構(gòu)成的燒結(jié)磁鐵中，富R相具有下述重要的作用1)熔點(diǎn)低，燒結(jié)時(shí)呈液相，有利于磁鐵的高密度化，因此有利于提高磁化程度。2)消除晶界的凹凸，使反磁區(qū)的成核點(diǎn)(nucleation site)減少，提高矯頑力。3)使主相磁絕緣，增大矯頑力。因而，如果成形后的磁鐵中的富R相的分散狀態(tài)差，則會(huì)導(dǎo)致局部燒結(jié)不良、磁性降低，因此富R相均勻分散在成形后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(duì)R-T-B系燒結(jié)磁鐵的富R相的分布有很大影響。并且，在R-T-B系合金的鑄造中產(chǎn)生的另一個(gè)問題在于，在鑄造后的合金中生成有α-Fe。α具有形變能力，其不會(huì)被粉碎，而是殘存于粉碎機(jī)中，從而不僅使粉碎合金時(shí)的粉碎效率降低，并且也會(huì)對(duì)粉碎前后的組成變化、粒度分布產(chǎn)生影響。因此，在以往的合金中，根據(jù)需要進(jìn)行在高溫下長時(shí)間的均質(zhì)化處理，從而去除α -Fe。但是，由于α 是作為包晶核存在的，為了去除該α "Fe需要長時(shí)間的固相擴(kuò)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(shí)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(fā)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)，并且該方法在實(shí)際工序中已經(jīng)被使用。該SC法是這樣一種方法，S卩，使熔液在內(nèi)部經(jīng)過水冷后的銅制的冷卻輥上流動(dòng)并將其鑄造成約0. 1 Imm的薄片，從而使合金驟冷凝固(例如，參照專利文獻(xiàn)1)。專利文獻(xiàn)1 日本專利第3449166號(hào)公報(bào)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(gòu)造上，由于在冷卻輥內(nèi)部難以對(duì)上部側(cè)供給冷卻水，旋轉(zhuǎn)的冷卻輥表面的輥上部側(cè)不能發(fā)揮規(guī)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，由于冷卻輥的上部側(cè)位置的熔液的冷卻不完全， 導(dǎo)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(shí)現(xiàn)優(yōu)異的磁特性。 并且，冷卻輥的冷卻性能不足會(huì)使冷卻輥的溫度上升，有可能使軸承等機(jī)械零件損傷，從而不能安全操作。另外，銅制的輥主體處于高溫會(huì)導(dǎo)致使其壽命變短。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明是鑒于以上課題而做成的，目的是提供一種R-T-B系稀土類合金的制造裝置。該制造裝置能夠提高使用速凝鑄造法鑄造合金時(shí)的冷卻效率、抑制冷卻輥的溫度上升、 防止機(jī)械零件的損傷，并且能夠延長銅制的輥主體的壽命，實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定操作。本實(shí)用新型的發(fā)明人為了解決上述課題而進(jìn)行了專心研究。其結(jié)果，發(fā)現(xiàn)在采用 SC法的R-T-B系稀土類合金的制造裝置中，對(duì)于設(shè)置在鑄造用的冷卻輥內(nèi)部的水冷機(jī)構(gòu)， 通過使冷卻水的供給裝置的構(gòu)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(shí)的冷卻效率。由此，能夠?qū)崿F(xiàn)防止機(jī)械零件的損傷及銅制的輥主體的長壽命化，能夠進(jìn)行穩(wěn)定操作，進(jìn)而完成了本實(shí)用新型。即，本實(shí)用新型采用以下結(jié)構(gòu)(1) 一種R-T-B類稀土類合金的制造裝置，其至少包括采用速凝鑄造法對(duì)合金熔液進(jìn)行鑄造的鑄造部、以及用于將鑄造后的鑄造合金破碎的破碎部，上述鑄造部至少由用于鑄造上述鑄造合金且以能夠旋轉(zhuǎn)的方式設(shè)置的冷卻輥、以及用于將上述合金熔液供給至該冷卻輥表面的中間包(timdish)構(gòu)成，上述冷卻輥由輥主體和設(shè)于該輥主體內(nèi)部的水冷機(jī)構(gòu)構(gòu)成，上述水冷機(jī)構(gòu)由導(dǎo)水管、噴水噴嘴、以及噴嘴導(dǎo)入管構(gòu)成，上述導(dǎo)水管以與上述輥主體同軸、且自上述輥主體內(nèi)部向外部延伸的方式設(shè)置，用于將冷卻水導(dǎo)入輥主體內(nèi)部， 上述噴水噴嘴為管狀，在上述輥主體內(nèi)部，在上述導(dǎo)水管的周圍以與該導(dǎo)水管平行的方式設(shè)置有多個(gè)該噴水噴嘴，并且在該噴水噴嘴上形成有多個(gè)用于將冷卻水噴射至上述輥主體內(nèi)表面的噴射孔，上述噴嘴導(dǎo)入管用于將利用上述導(dǎo)水管被導(dǎo)入上述輥主體內(nèi)部的冷卻水導(dǎo)入上述噴水噴嘴。根據(jù)本實(shí)用新型的R-T-B系稀土類合金的制造裝置，在采用速凝鑄造法對(duì)合金熔液進(jìn)行鑄造的鑄造部中，對(duì)于設(shè)置在冷卻輥內(nèi)部的水冷機(jī)構(gòu)，采用以下結(jié)構(gòu)，即，該水冷機(jī)構(gòu)由導(dǎo)水管、噴水噴嘴、以及噴嘴導(dǎo)入管構(gòu)成，上述導(dǎo)水管以與上述輥主體同軸、且自上述輥主體內(nèi)部向外部延伸的方式設(shè)置，用于將冷卻水導(dǎo)入輥主體內(nèi)部，上述噴水噴嘴為管狀， 在上述輥主體內(nèi)部，在上述導(dǎo)水管的周圍以與該導(dǎo)水管平行的方式設(shè)置有多個(gè)該噴水噴嘴，并且在該噴水噴嘴上形成有多個(gè)用于將冷卻水噴射至上述輥主體內(nèi)表面的噴射孔，上述噴嘴導(dǎo)入管用于將利用上述導(dǎo)水管被導(dǎo)入上述輥主體內(nèi)部的冷卻水導(dǎo)入上述噴水噴嘴。 通過采用這種結(jié)構(gòu)的制造裝置來制造R-T-B系稀土類合金，能夠高效率且均勻地對(duì)冷卻輥進(jìn)行冷卻，冷卻效率提高，從而能夠?qū)崿F(xiàn)防止機(jī)械零件的損傷以及輥主體的長壽命化。因此，能進(jìn)行穩(wěn)定操作，能夠提供一種生產(chǎn)率優(yōu)異的R-T-B系稀土類合金的制造裝置。

圖1是本實(shí)用新型的一實(shí)施方式的R-T-B系稀土類合金的制造裝置的示意說明圖，是制造裝置整體的內(nèi)部構(gòu)造的概略說明圖。圖2是本實(shí)用新型的一實(shí)施方式的R-T-B系稀土類合金的制造裝置的示意說明圖，是設(shè)置有冷卻輥的鑄造部的概略說明圖。圖3是本實(shí)用新型的一實(shí)施方式的R-T-B系稀土類合金的制造裝置的示意說明圖，是冷卻輥的構(gòu)造的立體圖。圖4是本實(shí)用新型的一實(shí)施方式的R-T-B系稀土類合金的制造裝置的示意說明圖，是設(shè)置在冷卻輥內(nèi)部的水冷機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)的立體圖。圖5是本實(shí)用新型的一實(shí)施方式的R-T-B系稀土類合金的制造裝置的示意說明圖，圖5的(a)是用于詳細(xì)說明設(shè)置于圖4所示的水冷機(jī)構(gòu)的噴水噴嘴的構(gòu)造的俯視圖，圖 5的(b)是圖5的(a)的側(cè)視圖。圖6是本實(shí)用新型的一實(shí)施方式的R-T-B系稀土類合金的制造裝置的示意說明圖，是水冷機(jī)構(gòu)整體的構(gòu)造的俯視圖。圖7是本實(shí)用新型的其它實(shí)施方式的R-T-B系稀土類合金的制造裝置的示意說明圖，是設(shè)置于冷卻輥的內(nèi)表面的槽的概略說明圖。圖8是本實(shí)用新型的其它實(shí)施方式的R-T-B系稀土類合金的制造裝置的示意說明圖，是以大致呈梳狀的方式設(shè)置多個(gè)大致呈管狀的噴水噴嘴的構(gòu)造的概略說明圖。圖9是本實(shí)用新型的其它實(shí)施方式的R-T-B系稀土類合金的制造裝置的示意說明圖，是大致呈圓筒形的噴水噴嘴的構(gòu)造的概略說明圖。
具體實(shí)施方式
以下，參照附圖對(duì)應(yīng)用了本實(shí)用新型的一實(shí)施方式的R-T-B系稀土類合金的制造裝置進(jìn)行詳細(xì)說明。另外，在以下的說明中所參照的附圖中，對(duì)相同構(gòu)件標(biāo)注相同附圖標(biāo)記或省略其附圖標(biāo)記。并且，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(shí)與現(xiàn)實(shí)的裝置有差異。(R-T-B系稀土類合金)使用本實(shí)施方式的R-T-B系稀土類合金的制造裝置(以下僅略稱為制造裝置)1 制造的R-T-B系稀土類合金的主要成分是Nd、Fe、B，對(duì)該合金進(jìn)行成形加工并進(jìn)行燒結(jié)后， 對(duì)其進(jìn)行磁化，從而能夠得到永磁鐵。[0031]這里，R-T-B系稀土類合金中的R的主要成分是Nd，能夠?qū)⑵湟徊糠钟肞r、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后所得的物質(zhì)。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 (居里溫度)，因此優(yōu)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?qū)⑵湟徊糠钟肅或者N置換。另外，通式R-T-B中的R的組成比率為28 33質(zhì)量％，B的組成比率為0. 9 1. 3 質(zhì)量％，此外，T為殘余部分。R-T-B系稀+_類合金的制誥裝置圖1是本實(shí)施方式的制造裝置1的整體結(jié)構(gòu)的主視示意說明圖，并且，圖2是構(gòu)成制造裝置1的鑄造部2的結(jié)構(gòu)的概略說明圖，圖3 圖6分別是設(shè)置于圖2所示鑄造部2 中的水冷機(jī)構(gòu)5的詳細(xì)說明圖。在腔室10內(nèi)至少包括采用速凝鑄造法對(duì)鑄造合金熔液L進(jìn)行鑄造的鑄造部2、以及用于將鑄造后的鑄造合金M破碎的破碎部3，從而概略地構(gòu)成該制造裝置1。鑄造部2至少由冷卻輥4和中間包6構(gòu)成，該冷卻輥4能夠旋轉(zhuǎn)，其通過利用設(shè)置于輥主體41的內(nèi)部的水冷機(jī)構(gòu)5使合金熔液L驟冷來鑄造鑄造合金M,該中間包6用于將合金熔液L供給至該冷卻輥4的表面41a。而且，設(shè)置于輥主體41內(nèi)部的水冷機(jī)構(gòu)5由導(dǎo)水管51、噴水噴嘴52、 以及噴嘴導(dǎo)入管53構(gòu)成，上述導(dǎo)水管51以與上述輥主體41同軸、且自上述輥主體41內(nèi)部向外部延伸的方式設(shè)置，用于將冷卻水W導(dǎo)入輥主體41內(nèi)部，上述噴水噴嘴52為管狀，在上述輥主體41內(nèi)部，在上述導(dǎo)水管51的周圍以與該導(dǎo)水管51平行的方式設(shè)置有多個(gè)該噴水噴嘴52，并且在該噴水噴嘴52上形成有多個(gè)用于將冷卻水W噴射至上述輥主體41的內(nèi)表面41b的噴射孔52a，上述噴嘴導(dǎo)入管53用于將利用上述導(dǎo)水管51被導(dǎo)入上述輥主體 41內(nèi)部的冷卻水W導(dǎo)入上述噴水噴嘴52。此外，圖1中所示例子的制造裝置1還設(shè)置有容器8，其用于將鑄造合金M在破碎部3中被破碎而得的鑄造合金薄片N儲(chǔ)存起來。腔室10的內(nèi)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(shè)置在制造裝置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是采用SC法(速凝鑄造法)對(duì)合金熔液L進(jìn)行鑄造的裝置，在其下方設(shè)置有用于將鑄造后的鑄造合金M破碎并制備鑄造合金薄片N的破碎部3。在圖2所示的鑄造部2中，附圖標(biāo)記4表示用于使合金熔液L驟冷并鑄造鑄造合金M的直徑約600 800mm的冷卻輥，附圖標(biāo)記6表示用于將合金熔液L供給至冷卻輥4的中間包。合金熔液L是在未圖示的設(shè)置于腔室10外部的高頻熔煉爐中制備的。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，從而制備合金熔液L。合金熔液L的溫度因合金成分的不同而異，將該溫度調(diào)整在 1200°C 1500°C范圍內(nèi)。如圖2所示，這樣制備出的合金熔液L連同耐火坩堝61 —起被輸送至鑄造部2，然后自耐火坩堝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(jìn)行旋轉(zhuǎn)動(dòng)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(gòu)成的。如圖3所示，冷卻輥4大致由輥主體41及設(shè)置于該輥主體41的內(nèi)部的水冷機(jī)構(gòu)5 構(gòu)成。而且，冷卻輥4使供給至被水冷機(jī)構(gòu)5冷卻后的輥主體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(zhuǎn)軸線J為中心沿旋轉(zhuǎn)方向R旋轉(zhuǎn)的方式設(shè)置。輥主體41構(gòu)成為圖1及圖2所示的輥狀，是能夠以旋轉(zhuǎn)軸線J為中心進(jìn)行旋轉(zhuǎn)的輥構(gòu)件。雖然沒有對(duì)作為這樣的輥主體41的材質(zhì)進(jìn)行特別限定，但從導(dǎo)熱性好且容易獲得方面考慮，優(yōu)選例如銅或銅合金。此外，根據(jù)輥主體41的材質(zhì)、表面41a的表面狀態(tài)，在表面41a上容易附著金屬， 因此根據(jù)需要而設(shè)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(zhì)更加穩(wěn)定。與鑄造合金M的目標(biāo)厚度相應(yīng)地對(duì)冷卻輥4的轉(zhuǎn)(旋轉(zhuǎn))速與合金熔液L的供給速度之間的關(guān)系進(jìn)行控制，優(yōu)選冷卻輥4的轉(zhuǎn)速在圓周速度約0. 5 3m/s范圍內(nèi)。另外，在冷卻輥4上凝固后的鑄造合金M在與設(shè)有中間包6的一側(cè)相反的一側(cè)位置自冷卻輥4脫離。以下，在本實(shí)施方式的制造裝置1中，對(duì)設(shè)置于構(gòu)成冷卻輥4的輥主體41的內(nèi)部的水冷機(jī)構(gòu)5進(jìn)行詳述。如圖5的(a)、(b)(也參照?qǐng)D3、4及圖6)所示，水冷機(jī)構(gòu)5大致包括導(dǎo)水管51、 噴水噴嘴52及噴嘴導(dǎo)入管53。導(dǎo)入管51是大致呈管狀的構(gòu)件，其以與輥主體41同軸且自輥主體41內(nèi)部向外部延伸的方式設(shè)置。導(dǎo)水管51自未圖示的設(shè)于外部的儲(chǔ)存部件向輥主體41內(nèi)部導(dǎo)入冷卻水 I本實(shí)施方式的導(dǎo)水管51是如圖6所示的包括供給管51A及循環(huán)管51B的雙重管結(jié)構(gòu)，在循環(huán)管51B中配置有供給管51A。自未圖示的儲(chǔ)存部件供給來的冷卻水W從供給端 5 側(cè)流入供給管51A。此外，前室57與供給管51A的另一端5 相連接，后述的噴嘴導(dǎo)入管53與該前室57相連接。由此，本實(shí)施方式的導(dǎo)入管51構(gòu)成為如下結(jié)構(gòu)，即，被導(dǎo)入供給管51A的冷卻水W經(jīng)過位于輥主體41的內(nèi)部的前室57，自后述的噴嘴導(dǎo)入管53被導(dǎo)入噴水噴嘴52。此外，導(dǎo)水管51所包括的循環(huán)管51B是為了回收自噴水噴嘴52噴射出而使用于冷卻后的冷卻水W、并將該使用后的冷卻水W返還至未圖示的儲(chǔ)存部件而設(shè)置的，該循環(huán)管 51B構(gòu)成為將使用后的冷卻水W自另一端56b返還至循環(huán)端56a側(cè)。如圖6所示，循環(huán)管 51B在輥主體41內(nèi)部的另一端56b側(cè)與返還室58連接，在該返還室58上設(shè)有多個(gè)用于將使用后的冷卻水W導(dǎo)入其內(nèi)部的返還孔58a。并且，圖示例子的返還室58由隔著前室57的返還室58A、58B兩室構(gòu)成，在該返還室58A、58B之間，以貫穿前室57的方式設(shè)置有連通管 58C，從而冷卻水W能夠在兩室之間自由移動(dòng)。此外，在本實(shí)施方式中，自循環(huán)端56a向未圖示的儲(chǔ)存部件返還使用后的冷卻水W 時(shí)，在將使用后的冷卻水W返還至儲(chǔ)存部件之前，根據(jù)需要可能會(huì)利用未圖示的冷卻部件對(duì)該使用后的冷卻水W進(jìn)行再冷卻，或者使該使用后的冷卻水W通過用于除去雜質(zhì)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(gòu)件，在導(dǎo)水管51的周圍與該導(dǎo)水管 51平行地設(shè)有多個(gè)該噴水噴嘴52，該噴水噴嘴52借助噴嘴導(dǎo)水管53與導(dǎo)水管51相連接。 在噴水噴嘴52上形成有多個(gè)用于將冷卻水W噴射至輥主體41的內(nèi)表面41b的噴射孔52a， 在圖5的(a)所示的例子中，多個(gè)噴射孔5 排成一列地形成于各噴水噴嘴52上。而且， 在本實(shí)施方式中，自導(dǎo)水管51的供給管51A供給來的冷卻水W利用導(dǎo)入管53被導(dǎo)入噴水噴嘴52內(nèi)，然后自各噴射孔5 朝向輥主體41的內(nèi)表面41b噴射。此外，如圖5中所詳示，在本實(shí)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(dǎo)入管53，構(gòu)成為在俯視圖中呈大致T字形。在以往的使用SC法的制造裝置中，從結(jié)構(gòu)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(dòng)，從而冷卻輥表面的冷卻變得不均勻，不能發(fā)揮規(guī)定的冷卻性能。 因此，在以往的制造裝置中，鑄造時(shí)的合金的冷卻效率降低。在本實(shí)施方式中，采用在輥主體41的內(nèi)部設(shè)置上述那樣的水冷機(jī)構(gòu)5的結(jié)構(gòu)，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(nèi)表面41b。由此，在由合金熔液L鑄造鑄造合金M時(shí)，能夠獲得均勻的冷卻效果，冷卻效率提高，從而能夠防止機(jī)械零件的損傷并且使輥主體長壽命化。因此，能夠進(jìn)行穩(wěn)定操作，生產(chǎn)效率提高。此外，在本實(shí)施方式的噴水噴嘴52中，優(yōu)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(zhuǎn)方向R傾斜的角度，上述中心線T自旋轉(zhuǎn)軸線J經(jīng)由噴水噴嘴52的管內(nèi)中心朝向輥主體41的內(nèi)表面41b延伸。此外，更加優(yōu)選噴射孔52a的朝向構(gòu)成為使得冷卻水W的噴射角度θ在向旋轉(zhuǎn)方向R傾斜40° 80°的范圍內(nèi)，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(zhuǎn)軸線J至輥主體41的內(nèi)表面 41b(參照?qǐng)D3)延伸的中心線T所成的角度為向旋轉(zhuǎn)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(duì)于內(nèi)表面41b的噴射角度也與噴射角度θ相應(yīng)地改變。冷卻水W與輥主體41的內(nèi)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(shí)用新型的上述效果。但是，本實(shí)用新型的發(fā)明人經(jīng)過專心研究發(fā)現(xiàn)，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(zhuǎn)方向R側(cè)傾斜，在鑄造R-T-B系稀土類合金時(shí)，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(chǎn)生。一般而言，在使用S C法的制造裝置中，采用噴射冷卻水的構(gòu)造的冷卻輥的情況下，有時(shí)在輥內(nèi)表面形成水蒸氣的邊界膜，從而導(dǎo)致冷卻性降低。在本實(shí)施方式中，如上述結(jié)構(gòu)那樣，使設(shè)于噴水噴嘴52上的噴射孔52a的朝向適當(dāng)化，并將冷卻水W的噴射角度θ控制在上述方向，從而，即使在內(nèi)表面41b形成水蒸氣的邊界膜，也能夠借助自噴水噴嘴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(jìn)一步提高。因此，能夠防止機(jī)械零件的損傷并且使輥主體長壽命化，能夠進(jìn)行穩(wěn)定操作。此外，在本實(shí)施方式中，在如圖5所示的俯視圖呈T字形的連接結(jié)構(gòu)的噴水噴嘴52 及噴嘴導(dǎo)入管53中，優(yōu)選噴水噴嘴52的與噴嘴導(dǎo)入管53的連接部52A的直徑Dl大于噴水噴嘴52的兩端部52B的直徑D2。具體而言，優(yōu)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范圍內(nèi)?！愣?，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(shí)施方式中，如上所述，采用連接部52A的直徑Dl大于兩端部52B的直徑D2 的結(jié)構(gòu)，從而，自噴嘴導(dǎo)入管53被導(dǎo)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(dòng)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(dá)噴水噴嘴52的兩端部52B，從而不論在噴水噴嘴52哪個(gè)位置，都能夠均勻地自噴射孔52a噴射冷卻水W。此外，由于自噴射孔5 噴射出的冷卻水W的水壓及流速提高，從而對(duì)輥主體41 的內(nèi)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(nèi)表面41a的冷卻效果，冷卻效果進(jìn)一步提高，能夠防止機(jī)械零件的損傷并且使輥主體長壽命化，從而能夠進(jìn)行穩(wěn)定操作。另外，連接部52A的直徑Dl與兩端部52B的直徑D2之比在上述范圍內(nèi)的情況下， 能夠進(jìn)一步顯著地獲得上述效果。在本實(shí)施方式中，同軸設(shè)置的導(dǎo)水管51和輥主體41在相同的旋轉(zhuǎn)方向、即圖5的 (b)所示的旋轉(zhuǎn)方向R上朝向相同方向旋轉(zhuǎn)，優(yōu)選水冷機(jī)構(gòu)5與輥主體41朝向相同方向旋轉(zhuǎn)。一般而言，在向冷卻輥的內(nèi)表面噴射冷卻水的情況下，會(huì)在冷卻輥內(nèi)的下部積存使用后的冷卻水。在本實(shí)施方式中，通過將水冷機(jī)構(gòu)5及輥主體41的旋轉(zhuǎn)方向設(shè)定為相同方向，使得上述那樣積存于冷卻輥4的內(nèi)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(nèi)表面41a的冷卻效果，冷卻效率進(jìn)一步提高，能夠防止機(jī)械零件的損傷并且使輥主體長壽命化，從而能夠進(jìn)行穩(wěn)定操作。此外，在本實(shí)施方式中，如圖7所示的例子，更優(yōu)選采用在輥主體42的內(nèi)表面42b 上形成有槽部42c的結(jié)構(gòu)。應(yīng)用于一般的制造裝置中的冷卻輥的輥內(nèi)表面?zhèn)刃纬蔀槠教姑?，因此，尤其是在輥徑比較小的情況下等可能會(huì)因表面積不足導(dǎo)致冷卻能力不足。在本實(shí)施方式中，通過采用在內(nèi)表面42b上形成有槽部42c那樣的凹凸、起伏的結(jié)構(gòu)，實(shí)質(zhì)上增大了內(nèi)表面42b的表面積。由此，通過將冷卻水W噴射至內(nèi)表面42b能夠進(jìn)一步提高輥主體42的冷卻性能。因此，能夠防止機(jī)械零件的損傷并且使輥主體長壽命化，從而能夠進(jìn)行穩(wěn)定操作。另外，從更加穩(wěn)定地獲得上述效果方面考慮，優(yōu)選圖7所示例子中的槽部42c的深度在0. 2 Imm范圍內(nèi)。并且，在圖示例子中，雖然槽部42c形成為凹狀，但并不限定于此， 例如也可以形成為三角形的槽部。此外，在本實(shí)施方式的制造裝置1中，更優(yōu)選采用如圖6所示的例子那樣的如下結(jié)構(gòu)，即，自導(dǎo)水管51的供給管5IA向噴水噴嘴52供給冷卻水W時(shí)經(jīng)由前室57?！愣?，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(cè)(未圖示的儲(chǔ)存部件側(cè))的冷卻水壓力增加，從而難以確保規(guī)定的噴出量。在本實(shí)施方式中，在供給管51A與噴嘴導(dǎo)入管53之間設(shè)有前室57，該前室57的徑向尺寸比供給管51A、噴嘴導(dǎo)入管53的管徑大，多個(gè)噴水噴嘴52借助噴嘴導(dǎo)入管53與該前室57連接，通過增加排出側(cè)的路徑，使得冷卻水自供給側(cè)(儲(chǔ)存部件側(cè))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(nèi)表面41b穩(wěn)定地噴射，冷卻性能提高。因此，與上述同樣地，能夠防止機(jī)械零件的損傷并且使輥主體長壽命化，從而能夠進(jìn)行穩(wěn)定操作。在上述結(jié)構(gòu)的本實(shí)施方式的制造裝置1中，自噴水噴嘴52噴射至輥主體41的內(nèi)表面41a的冷卻水W自返還孔58a進(jìn)入返還室58A、58B內(nèi)，然后經(jīng)由循環(huán)管51B自循環(huán)端 56a被未圖示的儲(chǔ)存部件回收。破碎部如圖1及圖2所例示地，在本實(shí)施方式中，由設(shè)置于鑄造部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(duì)破碎輥31、31構(gòu)成，將鑄造合金M夾在兩個(gè)旋轉(zhuǎn)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。然后，在圖 1所示例子中，破碎分割后的鑄造合金薄片N向下方落下，并被容器8輸送出去。Ml如圖1所示，在本實(shí)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(zhì)可以采用例如不銹鋼、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，在圖示例子的制造裝置1中設(shè)置有用于使容器8能夠移動(dòng)的傳送帶9，將容器8載置于傳送帶9上，從而容器8在圖1中能夠沿左右方向移動(dòng)。此外，在腔室10中設(shè)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，其余情況下借助該門11將腔室10密封。R-T-B系稀土類合金的制造裝置的動(dòng)作以下，使用本實(shí)施方式的制造裝置1對(duì)制造R-T-B系稀土類合金時(shí)的制造裝置1 的動(dòng)作進(jìn)行說明。首先，在未圖示的熔煉裝置中制備合金熔液L。雖然合金熔液L的溫度根據(jù)合金成分而異，但將其調(diào)整在1300°C 1500°C的范圍。然后，制備出的合金熔液L連同每個(gè)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。隨后，在與合金熔液L的供給側(cè)相反一側(cè)的位置使鑄造合金M自冷卻輥4脫離。并且，將鑄造合金M夾在兩個(gè)旋轉(zhuǎn)的破碎輥31、31之間使其破碎，成為鑄造合金薄片N。此外，優(yōu)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(huì)過大，能夠防止生成微細(xì)組織。被破碎輥31破碎的鑄造合金薄片N收容在容器8中。然后，開放腔室10的門11 并將容器8輸送至外部，鑄造合金薄片N被取出，制造結(jié)束。如上所述，采用本實(shí)用新型的R-T-B系稀土類合金的制造裝置，在利用速凝鑄造法對(duì)合金熔液L進(jìn)行鑄造的鑄造部2中，設(shè)于冷卻輥4內(nèi)部的水冷機(jī)構(gòu)5采用如下結(jié)構(gòu)該水冷機(jī)構(gòu)5由導(dǎo)水管51、噴水噴嘴52、以及噴嘴導(dǎo)入管53構(gòu)成，上述導(dǎo)水管51以與上述輥主體41同軸、且自上述輥主體41內(nèi)部向外部延伸的方式設(shè)置，用于將冷卻水W導(dǎo)入輥主體41內(nèi)部，上述噴水噴嘴52為管狀，在上述輥主體41內(nèi)部，在上述導(dǎo)水管51的周圍以與該導(dǎo)水管51平行的方式設(shè)置有多個(gè)該噴水噴嘴52，并且在該噴水噴嘴52上形成有多個(gè)用于將冷卻水W噴射至上述輥主體41內(nèi)表面的噴射孔52a，上述噴嘴導(dǎo)入管53用于將利用上述導(dǎo)水管51被導(dǎo)入輥主體41內(nèi)部的冷卻水W導(dǎo)入噴水噴嘴52。通過使用這種結(jié)構(gòu)的制造裝置1來制造R-T-B系稀土類合金，能夠高效率且均勻地進(jìn)行冷卻，冷卻效率提高，能夠防止機(jī)械零件的損傷并且使輥主體長壽命化。因此，能夠進(jìn)行穩(wěn)定操作，且能夠提供生產(chǎn)率優(yōu)異的R-T-B系稀土類合金的制造裝置1。此外，本實(shí)用新型的技術(shù)范圍并不限定為本實(shí)施方式，在不脫離本實(shí)用新型的主旨的范圍內(nèi)能夠進(jìn)行各種變更。例如，在本實(shí)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(jié)構(gòu)的噴水噴嘴52及噴嘴導(dǎo)入管53的水冷機(jī)構(gòu)5為例進(jìn)行說明，但如圖8所示，也可以采用在前室157的側(cè)端157A處以水平且呈梳狀的方式連接有多個(gè)噴水噴嘴152的結(jié)構(gòu)。如上所述，在以往的制造裝置中，冷卻水難以在冷卻輥內(nèi)的上部流動(dòng)，因此冷卻輥表面的冷卻不均勻，不能發(fā)揮規(guī)定的冷卻性能。與此相對(duì)，根據(jù)圖8所示那樣的水冷機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)，自多個(gè)大致呈梳狀設(shè)置的噴水噴嘴152向冷卻輥內(nèi)表面噴射冷卻水，從而冷卻水被均勻地供給至冷卻輥內(nèi)表面的上部， 能夠均勻且高效地對(duì)冷卻輥進(jìn)行冷卻。由此，與上述同樣，能夠防止機(jī)械零件的損傷并且使輥主體長壽命化。因此能夠進(jìn)行穩(wěn)定操作。此外，在本實(shí)用新型中，如圖9所示，也可以采用在前室257的側(cè)端257A連接有圓筒形的噴水噴嘴252的結(jié)構(gòu)。根據(jù)圖9所示那樣的水冷機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)，自圓筒形的噴水噴嘴252向冷卻輥內(nèi)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(nèi)表面的上部，能夠均勻且高效地對(duì)冷卻輥進(jìn)行冷卻。因此，與上述同樣地，能夠防止機(jī)械零件的損傷并且使輥主體長壽命化。從而能夠進(jìn)行穩(wěn)定操作。另外，在采用圖8及圖9所示的結(jié)構(gòu)的噴水噴嘴152、252的情況下，也能夠采用上述那樣的設(shè)置噴射角度θ而形成的噴射孔(參照?qǐng)D8中的附圖標(biāo)記15 、圖9中的附圖標(biāo)記252a)，能夠獲得與上述相同的效果。此外，本實(shí)用新型的制造裝置不僅能夠用于制造R-T-B系稀土類合金，也能夠應(yīng)用于制造熱電半導(dǎo)體合金、貯氫合金。作為熱電半導(dǎo)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(gòu)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(gòu)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(chǔ)所形成的合金)、或者AB5型合金(包含相對(duì)于稀土類元素、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(chǔ)所形成的合金)等。
權(quán)利要求1. 一種R-T-B系稀土類合金的制造裝置，其特征在于，該制造裝置至少包括 鑄造部，其采用速凝鑄造法對(duì)合金熔液進(jìn)行鑄造； 破碎部，其用于將鑄造后的鑄造合金破碎，上述鑄造部至少由用于鑄造上述鑄造合金且以能夠旋轉(zhuǎn)的方式設(shè)置的冷卻輥、以及用于將上述合金熔液供給至該冷卻輥表面的中間包構(gòu)成，上述冷卻輥由冷卻輥主體和設(shè)于該冷卻輥主體內(nèi)部的水冷機(jī)構(gòu)構(gòu)成， 上述水冷機(jī)構(gòu)由以下部分構(gòu)成導(dǎo)水管，其以與上述輥主體同軸且自上述輥主體內(nèi)部向外部延伸的方式設(shè)置，用于將冷卻水導(dǎo)入輥主體內(nèi)部；噴水噴嘴，其為管狀，在上述輥主體內(nèi)部，在上述導(dǎo)水管的周圍以與該導(dǎo)水管平行的方式設(shè)置有多個(gè)該噴水噴嘴，并且在該噴水噴嘴上形成有多個(gè)用于將冷卻水噴射至上述輥主體內(nèi)表面的噴射孔；噴嘴導(dǎo)入管，其用于將利用上述導(dǎo)水管被導(dǎo)入上述輥主體內(nèi)部的冷卻水導(dǎo)入上述噴水噴嘴。
專利摘要本實(shí)用新型提供一種提高鑄造后的冷卻效率且能夠穩(wěn)定操作的R-T-B系稀土類合金的制造裝置。包括采用速凝鑄造法對(duì)合金熔液進(jìn)行鑄造的鑄造部及將鑄造后的鑄造合金破碎的破碎部，鑄造部具有利用設(shè)于內(nèi)部的水冷機(jī)構(gòu)(5)使合金熔液驟冷來鑄造鑄造合金的冷卻輥，水冷機(jī)構(gòu)(5)包括導(dǎo)水管(51)，其以與輥主體(41)同軸、且自輥主體(41)內(nèi)部向外部延伸的方式設(shè)置，用于導(dǎo)入冷卻水；噴水噴嘴(52)，其為管狀，在導(dǎo)水管(51)的周圍以與導(dǎo)水管(51)平行的方式設(shè)置多個(gè)噴水噴嘴(52)，并且在噴水噴嘴(52)上形成有多個(gè)用于將冷卻水(W)噴射至輥主體(41)內(nèi)表面的噴射孔(52a)。
文檔編號(hào)C22C33/02GK201942733SQ201020698269
公開日2011年8月24日 申請(qǐng)日期2010年12月28日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月28日
發(fā)明者中島健一朗 申請(qǐng)人:昭和電工株式會(huì)社