R-t-b系稀土类合金的制造装置的制作方法

专利名称：R-t-b系稀土类合金的制造装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种用于制造适合在永磁铁等中使用的R-T-B系稀土合金的制造装置，特别是，涉及一种能够提高铸造时的冷却效率且能够实现稳定操作的R-T-B系稀土类合金的制造装置。
背景技术：
以往，作为由即使在永磁铁中也具有最大磁能积的R-T-B系稀土类合金构成的磁铁，由于其高特性，因此适合在HD (硬盘驱动器)、MRI (核磁共振成像)、各种电动机等各领域中应用。将由这种R-T-B系稀土类合金构成的磁铁组装入转子而成的电动机能够发挥高能量效率。因此，由于近年来除了对节能的要求不断提高之外，R-T-B系稀土类合金的耐热性也得到改善，导致应用于家电、空调、汽车等的各种电动机中的R-T-B系稀土类合金磁铁的使用量不断增大。一般来说，由于R-T-B系稀土类合金的主要成分为Nd、Fe、B,因此总称为Nd-Fe-B 系或R-T-B系稀土类合金，将这种合金加工成形并进行烧结后，通过将其磁化就能够得到磁铁。这里，通常来说，R-T-B系稀土类合金中的R是以将Nd的一部分用ft~、Dy、Tb等的其它稀土类元素置换后得到的物质为主，且是包含Y的稀土类元素中的至少一种。并且，T是将狗的一部分用Co、Ni等其它的过渡元素置换后得到的物质。并且，B是硼，能够将其一部分用C或N置换。另外，也可以将作为添加元素的Cu、Al、Ti、V、Cr、Ga、Mn、Nb、Ta、Mo、 W、Ca、Sn、Zr、Hf等中的一种、或多种的组合添加入R-T-B系稀土类合金中。构成R-T-B系稀土类磁铁的R-T-B系稀土类合金是这样一种合金，即，将有利于磁化作用的作为强磁性相的R2T14B作为主相，并且共存有非磁性的、稀土类元素浓缩后而得的低熔点的富R相。由于R-T-B稀土类合金是活性金属，因此一般在真空或氩等惰性气体中进行熔解、铸造。此外，为了采用粉末冶金法由铸造后的R-T-B稀土类合金块制造烧结磁铁，通常需要将合金块粉碎至约3ym(FSSS 使用费氏微粒测量仪进行的测定)的合金粉末后在磁场中冲压成形，并在烧结炉中以约1000 1100°C的高温进行烧结，然后，根据需要进行热处理、机械加工，并且为了提高耐腐蚀性而进行镀层处理，从而形成烧结磁铁(永磁铁)。在由R-T-B系稀土类合金构成的烧结磁铁中，富R相具有下述重要的作用1)熔点低，烧结时呈液相，有利于磁铁的高密度化，因此有利于提高磁化程度。2)消除晶界的凹凸，使反磁区的成核点(nucleation site)减少，提高矫顽力。3)使主相磁绝缘，增大矫顽力。因而，如果成形后的磁铁中的富R相的分散状态差，则会导致局部烧结不良、磁性降低，因此富R相均勻分散在成形后的磁铁中是很重要的。另外，作为原料的R-T-B系稀土类合金的组织对R-T-B系烧结磁铁的富R相的分布有很大影响。并且，在R-T-B系合金的铸造中产生的另一个问题在于，在铸造后的合金中生成有α-Fe。α具有形变能力，其不会被粉碎，而是残存于粉碎机中，从而不仅使粉碎合金时的粉碎效率降低，并且也会对粉碎前后的组成变化、粒度分布产生影响。因此，在以往的合金中，根据需要进行在高温下长时间的均质化处理，从而去除α -Fe。但是，由于α 是作为包晶核存在的，为了去除该α "Fe需要长时间的固相扩散，厚度为几cm的铸锭且稀土类含量为33%以下的情况下，事实上是不可能去除α-Fe的。为了解决在R-T-B稀土类合金中生成α-Fe的问题，开发出了一种在更快的冷却速度下铸造合金块的速凝铸造(stripcast)法(也称为SC法)，并且该方法在实际工序中已经被使用。该SC法是这样一种方法，S卩，使熔液在内部经过水冷后的铜制的冷却辊上流动并将其铸造成约0. 1 Imm的薄片，从而使合金骤冷凝固(例如，参照专利文献1)。专利文献1 日本专利第3449166号公报近年来，随着磁铁的特性提高，人们谋求R-T-B系稀土类合金的高性能化，使用SC 法铸造的R-T-B系稀土类合金的需求不断提高。但是，在以往的SC法中，存在以下问题在其装置的构造上，由于在冷却辊内部难以对上部侧供给冷却水，旋转的冷却辊表面的辊上部侧不能发挥规定的冷却性能。这样，冷却辊表面的冷却不均勻的情况下，尤其是，由于冷却辊的上部侧位置的熔液的冷却不完全， 导致在该部分的合金熔液中的抑制α-Fe的生成存在极限，从而难以实现优异的磁特性。 并且，冷却辊的冷却性能不足会使冷却辊的温度上升，有可能使轴承等机械零件损伤，从而不能安全操作。另外，铜制的辊主体处于高温会导致使其寿命变短。
发明内容本发明是鉴于以上课题而做成的，目的是提供一种R-T-B系稀土类合金的制造装置。该制造装置能够提高使用速凝铸造法铸造合金时的冷却效率、抑制冷却辊的温度上升、 防止机械零件的损伤，并且能够延长铜制的辊主体的寿命，实现稳定操作。本实用新型的发明人为了解决上述课题而进行了专心研究。其结果，发现在采用 SC法的R-T-B系稀土类合金的制造装置中，对于设置在铸造用的冷却辊内部的水冷机构， 通过使冷却水的供给装置的构造、喷射方式等合理化，能够均勻且高效率地使冷却辊冷却， 从而能够提高铸造时的冷却效率。由此，能够实现防止机械零件的损伤及铜制的辊主体的长寿命化，能够进行稳定操作，进而完成了本实用新型。即，本实用新型采用以下结构(1) 一种R-T-B类稀土类合金的制造装置，其至少包括采用速凝铸造法对合金熔液进行铸造的铸造部、以及用于将铸造后的铸造合金破碎的破碎部，上述铸造部至少由用于铸造上述铸造合金且以能够旋转的方式设置的冷却辊、以及用于将上述合金熔液供给至该冷却辊表面的中间包(timdish)构成，上述冷却辊由辊主体和设于该辊主体内部的水冷机构构成，上述水冷机构由导水管、喷水喷嘴、以及喷嘴导入管构成，上述导水管以与上述辊主体同轴、且自上述辊主体内部向外部延伸的方式设置，用于将冷却水导入辊主体内部， 上述喷水喷嘴为管状，在上述辊主体内部，在上述导水管的周围以与该导水管平行的方式设置有多个该喷水喷嘴，并且在该喷水喷嘴上形成有多个用于将冷却水喷射至上述辊主体内表面的喷射孔，上述喷嘴导入管用于将利用上述导水管被导入上述辊主体内部的冷却水导入上述喷水喷嘴，上述辊主体的内表面侧形成凹凸状。根据本实用新型的R-T-B系稀土类合金的制造装置，在采用速凝铸造法对合金熔液进行铸造的铸造部中，对于设置在冷却辊内部的水冷机构，采用以下结构，即，该水冷机构由导水管、喷水喷嘴、以及喷嘴导入管构成，上述导水管以与辊主体同轴、且自辊主体内部向外部延伸的方式设置，用于将冷却水导入辊主体内部，上述喷水喷嘴为管状，在辊主体内部，在导水管的周围以与该导水管平行的方式设置有多个该喷水喷嘴，并且在该喷水喷嘴上形成有多个用于将冷却水喷射至辊主体内表面的喷射孔，上述喷嘴导入管用于将利用导水管被导入上述辊主体内部的冷却水导入喷水喷嘴，上述辊主体的内表面侧形成凹凸状。通过采用这种结构的制造装置来制造R-T-B系稀土类合金，能够高效率且均勻地对冷却辊进行冷却，冷却效率提高，从而能够实现防止机械零件的损伤以及使辊主体长寿命化。 因此，能进行稳定操作，能够提供一种生产率优异的R-T-B系稀土类合金的制造装置。

图1是本实用新型的一实施方式的R-T-B系稀土类合金的制造装置的示意说明图，是制造装置整体的内部构造的概略说明图。图2是本实用新型的一实施方式的R-T-B系稀土类合金的制造装置的示意说明图，是设置有冷却辊的铸造部的概略说明图。图3是本实用新型的一实施方式的R-T-B系稀土类合金的制造装置的示意说明图，是冷却辊的构造的立体图。图4是本实用新型的一实施方式的R-T-B系稀土类合金的制造装置的示意说明图，是设置在冷却辊内部的水冷机构的结构的立体图。图5是本实用新型的一实施方式的R-T-B系稀土类合金的制造装置的示意说明图，图5的(a)是用于详细说明设置于图4所示的水冷机构的喷水喷嘴的构造的俯视图，图 5的(b)是图5的(a)的侧视图。图6是本实用新型的一实施方式的R-T-B系稀土类合金的制造装置的示意说明图，是水冷机构整体的构造的俯视图。图7是本实用新型的其它实施方式的R-T-B系稀土类合金的制造装置的示意说明图，是设置于冷却辊的内表面的槽的概略说明图。图8是本实用新型的其它实施方式的R-T-B系稀土类合金的制造装置的示意说明图，是以大致呈梳状的方式设置多个大致呈管状的喷水喷嘴的构造的概略说明图。图9是本实用新型的其它实施方式的R-T-B系稀土类合金的制造装置的示意说明图，是大致呈圆筒形的喷水喷嘴的构造的概略说明图。
具体实施方式
以下，参照附图对应用了本实用新型的一实施方式的R-T-B系稀土类合金的制造装置进行详细说明。另外，在以下的说明中所参照的附图中，对相同构件标注相同附图标记或省略其附图标记。并且，以下的说明中参照的附图是示意图，其中的长、宽及厚度的比率等有时与现实的装置有差异。(R-T-B系稀土类合金)使用本实施方式的R-T-B系稀土类合金的制造装置(以下仅略称为制造装置)1 制造的R-T-B系稀土类合金的主要成分是Nd、Fe、B，对该合金进行成形加工并进行烧结后， 对其进行磁化，从而能够得到永磁铁。[0031]这里，R-T-B系稀土类合金中的R的主要成分是Nd，能够将其一部分用Pr、Dy、Tb 等其它稀土类元素置换。此外，R-T-B系稀土类合金中的T是将狗的一部分用Co、Ni等其它的过渡金属置换后所得的物质。这样，上述通式中的T除!^e以外还包括Co的情况下，能够改善Tc (居里温度)，因此优选上述通式中的T还包括Co。此外，R-T-B系稀土类合金中的B是硼，能够将其一部分用C或者N置换。另外，通式R-T-B中的R的组成比率为28 33质量％，B的组成比率为0. 9 1. 3 质量％，此外，T为残余部分。R-T-B系稀+_类合金的制诰装置图1是本实施方式的制造装置1的整体结构的主视示意说明图，并且，图2是构成制造装置1的铸造部2的结构的概略说明图，图3 图6分别是设置于图2所示铸造部2 中的水冷机构5的详细说明图，图7是表示冷却辊4的内表面侧的图。在腔室10内至少包括采用速凝铸造法对铸造合金熔液L进行铸造的铸造部2、以及用于将铸造后的铸造合金M破碎的破碎部3，从而概略地构成该制造装置1。铸造部2至少由冷却辊4和中间包6构成，该冷却辊4能够旋转，其通过利用设置于辊主体41的内部的水冷机构5使合金熔液L骤冷来铸造铸造合金M，该中间包6用于将合金熔液L供给至该冷却辊4的表面41a。而且，设置于辊主体41内部的水冷机构5由导水管51、喷水喷嘴 52、以及喷嘴导入管53构成，上述导水管51以与辊主体41同轴、且自辊主体41内部向外部延伸的方式设置，用于将冷却水W导入辊主体41内部，上述喷水喷嘴52为管状，在辊主体41内部，在导水管51的周围以与该导水管51平行的方式设置有多个该喷水喷嘴52，并且在该喷水喷嘴52上形成有多个用于将冷却水W喷射至辊主体41的内表面41b的喷射孔 52a，上述喷嘴导入管53用于将利用导水管51被导入辊主体41内部的冷却水W导入喷水喷嘴52，而且，辊主体41的内表面41b侧形成凹凸状。此外，图1中所示例子的制造装置1还设置有容器8，其用于将铸造合金M在破碎部3中被破碎而得的铸造合金薄片N储存起来。腔室10的内部做成真空或者惰性气体的减压气氛来使用，作为惰性气体例如可以使用氩(Ar)气。铸造部图2是设置在制造装置1中的铸造部2及破碎部3的示意说明图。图2中所示的铸造部2是采用SC法(速凝铸造法)对合金熔液L进行铸造的装置，在其下方设置有用于将铸造后的铸造合金M破碎并制备铸造合金薄片N的破碎部3。在图2所示的铸造部2中，附图标记4表示用于使合金熔液L骤冷并铸造铸造合金M的直径约600 800mm的冷却辊，附图标记6表示用于将合金熔液L供给至冷却辊4的中间包。合金熔液L是在未图示的设置于腔室10外部的高频熔炼炉中制备的。在高频熔炼炉中，在真空或惰性气体气氛中将原料投入耐火坩埚61，利用高频熔化法使投入的原料熔化，从而制备合金熔液L。合金熔液L的温度因合金成分的不同而异，将该温度调整在 1200°C 1500°C范围内。如图2所示，这样制备出的合金熔液L连同耐火坩埚61 —起被输送至铸造部2，然后自耐火坩埚61将合金熔液L供给至中间包6。中间包6将自耐火坩埚61供给来的合金熔液L依次供给至进行旋转动作的冷却辊4的表面41a。这种中间包6和耐火坩埚61同样是由耐火性及耐热性高的材料构成的。如图3所示，冷却辊4大致由辊主体41及设置于该辊主体41的内部的水冷机构5 构成。而且，冷却辊4使供给至被水冷机构5冷却后的辊主体41的表面41a的合金熔液L 骤冷，从而铸造铸造合金M。此外，冷却辊4以能够以其旋转轴线J为中心沿旋转方向R旋转的方式设置。辊主体41构成为图1及图2所示的辊状，是能够以旋转轴线J为中心进行旋转的辊构件。虽然没有对作为这样的辊主体41的材质进行特别限定，但从导热性好且容易获得方面考虑，优选例如铜或铜合金。此外，根据辊主体41的材质、表面41a的表面状态，在表面41a上容易附着金属， 因此根据需要而设置清扫装置等，从而使铸造而得的R-T-B系稀土类合金的品质更加稳定。与铸造合金M的目标厚度相应地对冷却辊4的转(旋转)速与合金熔液L的供给速度之间的关系进行控制，优选冷却辊4的转速在圆周速度约0. 5 3m/s范围内。另外，在冷却辊4上凝固后的铸造合金M在与设有中间包6的一侧相反的一侧位置自冷却辊4脱离。以下，在本实施方式的制造装置1中，对设置于构成冷却辊4的辊主体41的内部的水冷机构5进行详述。如图5的(a)、(b)(也参照图3、4及图6)所示，水冷机构5大致包括导水管51、 喷水喷嘴52及喷嘴导入管53。导入管51是大致呈管状的构件，其以与辊主体41同轴且自辊主体41内部向外部延伸的方式设置。导水管51自未图示的设于外部的储存部件向辊主体41内部导入冷却水 I本实施方式的导水管51是如图6所示的包括供给管51A及循环管51B的双重管结构，在循环管51B中配置有供给管51A。自未图示的储存部件供给来的冷却水W从供给端 5 侧流入供给管51A。此外，前室57与供给管51A的另一端5 相连接，后述的喷嘴导入管53与该前室57相连接。由此，本实施方式的导入管51构成为如下结构，即，被导入供给管51A的冷却水W经过位于辊主体41的内部的前室57，自后述的喷嘴导入管53被导入喷水喷嘴52。此外，导水管51所包括的循环管51B是为了回收自喷水喷嘴52喷射出而使用于冷却后的冷却水W、并将该使用后的冷却水W返还至未图示的储存部件而设置的，该循环管 51B构成为将使用后的冷却水W自另一端56b返还至循环端56a侧。如图6所示，循环管 51B在辊主体41内部的另一端56b侧与返还室58连接，在该返还室58上设有多个用于将使用后的冷却水W导入其内部的返还孔58a。并且，图示例子的返还室58由隔着前室57的返还室58A、58B两室构成，在该返还室58A、58B之间，以贯穿前室57的方式设置有连通管 58C，从而冷却水W能够在两室之间自由移动。此外，在本实施方式中，自循环端56a向未图示的储存部件返还使用后的冷却水W 时，在将使用后的冷却水W返还至储存部件之前，根据需要可能会利用未图示的冷却部件对该使用后的冷却水W进行再冷却，或者使该使用后的冷却水W通过用于除去杂质的过滤器等。[0056]如图4等所示，喷水喷嘴52是大致呈管状的构件，在导水管51的周围与该导水管 51平行地设有多个该喷水喷嘴52，该喷水喷嘴52借助喷嘴导水管53与导水管51相连接。 在喷水喷嘴52上形成有多个用于将冷却水W喷射至辊主体41的内表面41b的喷射孔52a， 在图5的(a)所示的例子中，多个喷射孔5 排成一列地形成于各喷水喷嘴52上。而且， 在本实施方式中，自导水管51的供给管51A供给来的冷却水W利用导入管53被导入喷水喷嘴52内，然后自各喷射孔5 朝向辊主体41的内表面41b喷射。此外，如图5中所详示，在本实施方式中，在喷水喷嘴52的管长度方向大致中央位置连接有喷嘴导入管53，构成为在俯视图中呈大致T字形。在本实施方式中，如图7所示，辊主体42的内表面42b形成凹凸状，在图示的例子中，在内表面42b上形成有呈凹凸状的槽部42c。应用于一般的制造装置中的冷却辊的辊内表面侧形成为平坦面，因此，尤其是在辊径比较小的情况下等可能会因表面积不足导致冷却能力不足。在本实施方式中，通过采用在内表面42b上形成有槽部42c那样的凹凸、起伏的结构，实质上增大了内表面42b的表面积。由此，通过将冷却水W喷射至内表面42b能够进一步提高辊主体42的冷却性能。因此，能够防止机械零件的损伤并且使辊主体长寿命化，从而能够进行稳定操作。另外，从更稳定地获得上述效果的方面出发，优选形成在辊主体42的内表面42b 上的凹凸的深度，即如图7所示那样的槽部42c的深度为0. 2 Imm的范围。此外，在图示的例子中，槽部42c形成为凹状，但是不限定于此，例如也可以成为三角形状的槽部。在以往的使用S C法的制造装置中，从结构上考虑，存在以下问题，S卩，冷却水尤其难以在冷却辊的上部流动，从而冷却辊表面的冷却变得不均勻，不能发挥规定的冷却性能。 因此，在以往的制造装置中，铸造时的合金的冷却效率降低。在本实施方式中，采用在辊主体41的内部设置上述那样的水冷机构5的结构，从而也能够高效且均勻地将冷却水W喷射至辊主体41的上部的内表面41b。此外，在本实施方式中，通过采用在辊主体41的内表面41b侧形成有槽部41c的结构，内表面41b的表面积实质增加，与冷却水W的接触面积也增加。由此，在由合金熔液L铸造铸造合金M时，能够获得均勻的冷却效果，冷却效率提高，从而能够防止机械零件的损伤并且使辊主体长寿命化。因此，能够进行稳定操作，生产效率提高。此外，在本实施方式的喷水喷嘴52中，优选喷射孔52a的朝向与中心线T所成的倾斜角度、即冷却水W的喷射角度θ是向旋转方向R倾斜的角度，上述中心线T自旋转轴线J经由喷水喷嘴52的管内中心朝向辊主体41的内表面41b延伸。此外，更加优选喷射孔52a的朝向构成为使得冷却水W的喷射角度θ在向旋转方向R倾斜40° 80°的范围内，在图5所示的例子中，喷射孔52a的朝向，即喷射角度θ约为60°。如图5的(b)所示，喷射孔52a的朝向与自旋转轴线J至辊主体41的内表面 41b(参照图3)延伸的中心线T所成的角度为向旋转方向R倾斜40° 80°的倾斜角度 (喷射角度θ )，由此，自喷射孔52a喷射出的冷却水W相对于内表面41b的喷射角度也与喷射角度θ相应地改变。冷却水W与辊主体41的内表面41b所成的喷射角度也可以为大致直角(喷射角度θ = 0° )，即使这样的角度也能够充分地获得本实用新型的上述效果。但是，本实用新型的发明人经过专心研究发现，如图5的(b)所示，通过使冷却水W的喷射方向朝辊主体41的旋转方向R侧倾斜，在铸造R-T-B系稀土类合金时，辊主体41的表面41a的冷却效果变得更均勻，冷却效率提高，能够显著地抑制α-Fe的产生。一般而言，在使用SC法的制造装置中，采用喷射冷却水的构造的冷却辊的情况下，有时在辊内表面形成水蒸气的边界膜，从而导致冷却性降低。在本实施方式中，如上述结构那样，使设于喷水喷嘴52上的喷射孔52a的朝向适当化，并将冷却水W的喷射角度θ控制在上述方向，从而，即使在内表面41b形成水蒸气的边界膜，也能够借助自喷水喷嘴52喷射出的冷却水W的水压将边界膜去除。由此，能够更加均勻地获得辊主体41的表面41a的冷却效果，冷却效率进一步提高。因此，能够防止机械零件的损伤并且使辊主体长寿命化，能够进行稳定操作。此外，在本实施方式中，在如图5所示的俯视图呈T字形的连接结构的喷水喷嘴52 及喷嘴导入管53中，优选喷水喷嘴52的与喷嘴导入管53的连接部52A的直径Dl大于喷水喷嘴52的两端部52B的直径D2。具体而言，优选连接部52A的直径Dl与两端部52B的直径D2之比在D1/D2 = 1.05 1.45范围内。一般而言，使用管径均勻的喷嘴的情况下，存在越向喷嘴的前端延伸水量越不足， 不能均勻地喷射冷却水的问题。在本实施方式中，如上所述，采用连接部52A的直径Dl大于两端部52B的直径D2 的结构，从而，自喷嘴导入管53被导入喷水喷嘴52的冷却水W随着自连接部52A朝向两端部52B流动其水压及流速上升。由此，能够均勻地输送冷却水W直至该冷却水W到达喷水喷嘴52的两端部52B，从而不论在喷水喷嘴52哪个位置，都能够均勻地自喷射孔52a喷射冷却水W。此外，由于自喷射孔5 喷射出的冷却水W的水压及流速提高，从而对辊主体41 的内表面41b的冷却效果也提高。因此，能够均勻地获得辊主体41的内表面41a的冷却效果，冷却效果进一步提高，能够防止机械零件的损伤并且使辊主体长寿命化，从而能够进行稳定操作。另外，连接部52A的直径Dl与两端部52B的直径D2之比在上述范围内的情况下， 能够进一步显著地获得上述效果。在本实施方式中，同轴设置的导水管51和辊主体41在相同的旋转方向、即图5的 (b)所示的旋转方向R上朝向相同方向旋转，优选水冷机构5与辊主体41朝向相同方向旋转。一般而言，在向冷却辊的内表面喷射冷却水的情况下，会在冷却辊内的下部积存使用后的冷却水。在本实施方式中，通过将水冷机构5及辊主体41的旋转方向设定为相同方向，使得上述那样积存于冷却辊4的内部的冷却水W被搅拌，从而能够减少局部的冷却水沸腾，减小冷却水的温度不均勻等。由此，与上述同样，能够更均勻地获得辊主体41的内表面41a的冷却效果，冷却效率进一步提高，能够防止机械零件的损伤并且使辊主体长寿命化，从而能够进行稳定操作。此外，在本实施方式的制造装置1中，更优选采用如图6所示的例子那样的如下结构，即，自导水管51的供给管5IA向喷水喷嘴52供给冷却水W时经由前室57。—般而言，自供给管将冷却水直接供给至喷水喷嘴的情况下，具有如下问题，即， 排出(喷射)能力不足、且供给侧(未图示的储存部件侧)的冷却水压力增加，从而难以确保规定的喷出量。在本实施方式中，在供给管51A与喷嘴导入管53之间设有前室57，该前室57的径向尺寸比供给管51A、喷嘴导入管53的管径大，多个喷水喷嘴52借助喷嘴导入管53与该前室57连接，通过增加排出侧的路径，使得冷却水自供给侧(储存部件侧)的输送变得容易。由此，自喷水喷嘴52 (喷射孔52a)喷出的冷却水W被朝向辊主体41的内表面41b稳定地喷射，冷却性能提高。因此，与上述同样地，能够防止机械零件的损伤并且使辊主体长寿命化，从而能够进行稳定操作。在上述结构的本实施方式的制造装置1中，自喷水喷嘴52喷射至辊主体41的内表面41a的冷却水W自返还孔58a进入返还室58A、58B内，然后经由循环管51B自循环端 56a被未图示的储存部件回收。破碎部如图1及图2所例示地，在本实施方式中，由设置于铸造部2中的冷却辊4所铸造的铸造合金M被破碎部3破碎成铸造合金薄片N。如图中例子所示，破碎部3由一对破碎辊31、31构成，将铸造合金M夹在两个旋转的破碎辊31、31之间，从而铸造合金M被破碎分割且被加工成铸造合金薄片N。然后，在图 1所示例子中，破碎分割后的铸造合金薄片N向下方落下，并被容器8输送出去。Ml如图1所示，在本实施方式中可包括容器8，该容器8可存放铸造合金薄片N。容器8的材质可以采用例如不锈钢、铁、哈斯特洛伊耐蚀高镍合金(hastelloy)、 因科镍耐热合金(inconel)等能够在高温下使用的各种金属材料。此外，在图示例子的制造装置1中设置有用于使容器8能够移动的传送带9，将容器8载置于传送带9上，从而容器8在图1中能够沿左右方向移动。此外，在腔室10中设有门(gate) 11，除了将容器8输送至装置外部、即腔室10的外部的情况之外，其余情况下借助该门11将腔室10密封。R-T-B系稀土类合金的制造装置的动作以下，使用本实施方式的制造装置1对制造R-T-B系稀土类合金时的制造装置1 的动作进行说明。首先，在未图示的熔炼装置中制备合金熔液L。虽然合金熔液L的温度根据合金成分而异，但将其调整在1300°C 1500°C的范围。然后，制备出的合金熔液L连同每个耐火坩埚61 —起被输送至铸造部2，自耐火坩埚61将合金熔液L供给至中间包6。接下来，自中间包6将合金熔液L供给至冷却辊4而使合金熔液L凝固，成为铸造合金M。随后，在与合金熔液L的供给侧相反一侧的位置使铸造合金M自冷却辊4脱离。并且，将铸造合金M夹在两个旋转的破碎辊31、31之间使其破碎，成为铸造合金薄片N。此外，优选合金熔液L在冷却辊4上的平均冷却速度为每秒500 2000°C。平均冷却速度为每秒500°C以上的情况下冷却速度足够，能够防止α -Fe的析出及富R相等的组织的粗大化。此外，合金熔液L的平均冷却速度在每秒2000°C以下的情况下过冷度不会过大，能够防止生成微细组织。被破碎辊31破碎的铸造合金薄片N收容在容器8中。然后，开放腔室10的门11 并将容器8输送至外部，铸造合金薄片N被取出，制造结束。如上所述，采用本实用新型的R-T-B系稀土类合金的制造装置，在利用速凝铸造法对合金熔液L进行铸造的铸造部2中，设于冷却辊4内部的水冷机构5采用如下结构该水冷机构5由导水管51、喷水喷嘴52、以及喷嘴导入管53构成，上述导水管51以与辊主体 41同轴、且自辊主体41内部向外部延伸的方式设置，用于将冷却水W导入辊主体41内部， 上述喷水喷嘴52为管状，在辊主体41内部，在导水管51的周围以与该导水管51平行的方式设置有多个该喷水喷嘴52，并且在该喷水喷嘴52上形成有多个用于将冷却水W喷射至辊主体41内表面的喷射孔52a，上述喷嘴导入管53用于将利用导水管51被导入辊主体41 内部的冷却水W导入喷水喷嘴52，而且，辊主体41的内表面41b侧形成凹凸状。通过使用这种结构的制造装置1来制造R-T-B系稀土类合金，能够高效率且均勻地进行冷却，冷却效率提高，能够防止机械零件的损伤并且使辊主体长寿命化。因此，能够进行稳定操作，且能够提供生产率优异的R-T-B系稀土类合金的制造装置1。此外，本实用新型的技术范围并不限定为本实施方式，在不脱离本实用新型的主旨的范围内能够进行各种变更。例如，在本实施方式中，主要以图5所示的、包括了俯视图呈大致T字形连接结构的喷水喷嘴52及喷嘴导入管53的水冷机构5为例进行说明，但如图8所示，也可以采用在前室157的侧端157A处以水平且呈梳状的方式连接有多个喷水喷嘴152的结构。如上所述，在以往的制造装置中，冷却水难以在冷却辊内的上部流动，因此冷却辊表面的冷却不均勻，不能发挥规定的冷却性能。与此相对，根据图8所示那样的水冷机构的结构，自多个大致呈梳状设置的喷水喷嘴152向冷却辊内表面喷射冷却水，从而冷却水被均勻地供给至冷却辊内表面的上部， 能够均勻且高效地对冷却辊进行冷却。由此，与上述同样，能够防止机械零件的损伤并且使辊主体长寿命化。因此能够进行稳定操作。此外，在本实用新型中，如图9所示，也可以采用在前室257的侧端257A连接有圆筒形的喷水喷嘴252的结构。根据图9所示那样的水冷机构的结构，自圆筒形的喷水喷嘴252向冷却辊内表面喷射冷却水，与上述同样地，冷却水被均勻地供给至冷却辊内表面的上部，能够均勻且高效地对冷却辊进行冷却。因此，与上述同样地，能够防止机械零件的损伤并且使辊主体长寿命化。从而能够进行稳定操作。另外，在采用图8及图9所示的结构的喷水喷嘴152、252的情况下，也能够采用上述那样的设置喷射角度θ而形成的喷射孔(参照图8中的附图标记15 、图9中的附图标记252a)，能够获得与上述相同的效果。此外，本实用新型的制造装置不仅能够用于制造R-T-B系稀土类合金，也能够应用于制造热电半导体合金、贮氢合金。作为热电半导体合金，能够例示出用通式A3_XBXC(其中，A和B为iie、C0、Ni、Ti、V、 Cr、Zr、Hf、Nb、Mo、Ta、W等的过渡金属中的至少一种，C为Al、Ga、In、Si、Ge、Sn等13族或 14族元素之中的至少一种)表示的合金。此外，也能够例示出用通式ABC(其中，A和B为Fe、Co、Ni、Ti、V、Cr、Zr、Hf、Nb、 Mo、Ta、W等的过渡金属中的至少一种，C为Al、Ga、In、Si、Ge、Sn等13族或14族元素之中的至少一种)表示的合金。而且，也能够例示出用通式RExa^ei_yMy)Jb12(RE为La、Ce中的至少一种，M为从由 Ti、Zr、Sn、Pb构成的群中选出的至少一种。0<x彡l、0<y<l)表示的稀土类合金。[0103]而且，也能够例示出用通式REx (C0l_yMy) Jb12 (RE为La、Ce中的至少一种，M为从由 Ti、Zr、Sn、Cu、Zn、Mn、Pb构成的群中选出的至少一种。0 < χ彡1、0 < y < 1)表示的稀土
类合金。此外，作为贮氢合金，能够例示出型合金(以钛、锰、锆、镍等过渡元素的合金为基础所形成的合金)、或者AB5型合金(包含相对于稀土类元素、铌、锆为1份，具有催化作用的过渡元素(镍、钴、铝等)为5份的合金为基础所形成的合金)等。
权利要求1. 一种R-T-B系稀土类合金的制造装置，其特征在于，该制造装置至少包括 铸造部，其采用速凝铸造法对合金熔液进行铸造； 破碎部，其用于将铸造后的铸造合金破碎，上述铸造部至少由用于铸造上述铸造合金且以能够旋转的方式设置的冷却辊、以及用于将上述合金熔液供给至该冷却辊表面的中间包构成，上述冷却辊由冷却辊主体和设于该冷却辊主体内部的水冷机构构成， 上述水冷机构由以下部分构成导水管，其以与上述辊主体同轴且自上述辊主体内部向外部延伸的方式设置，用于将冷却水导入辊主体内部；喷水喷嘴，其为管状，在上述辊主体内部，在上述导水管的周围以与该导水管平行的方式设置有多个该喷水喷嘴，并且在该喷水喷嘴上形成有多个用于将冷却水喷射至上述辊主体内表面的喷射孔；喷嘴导入管，其用于将利用上述导水管被导入上述辊主体内部的冷却水导入上述喷水喷嘴，上述辊主体的内表面侧形成凹凸状。
专利摘要本实用新型提供一种提高铸造后的冷却效率且能够稳定操作的R-T-B系稀土类合金的制造装置。包括采用速凝铸造法对合金熔液进行铸造的铸造部及将铸造后的铸造合金破碎的破碎部，铸造部具有利用设于内部的水冷机构(5)使合金熔液骤冷来铸造铸造合金的冷却辊，水冷机构(5)包括导水管(51)，其以与辊主体(41)同轴、且自辊主体(41)内部向外部延伸的方式设置，用于导入冷却水；喷水喷嘴(52)，其为管状，在导水管(51)的周围以与导水管(51)平行的方式设置多个，并且在喷水喷嘴(52)上形成有多个用于将冷却水(W)喷射至辊主体(41)内表面的喷射孔(52a)，而且，辊主体(41)的内表面(41b)侧形成凹凸状。
文档编号C22C33/02GK201952480SQ20102069826
公开日2011年8月31日 申请日期2010年12月28日 优先权日2010年12月28日
发明者中岛健一朗 申请人:昭和电工株式会社