JP2007136543A - Cooling apparatus, strip casting apparatus and method for cooling alloy cast sheet for niobium-based sintered magnet - Google Patents

Cooling apparatus, strip casting apparatus and method for cooling alloy cast sheet for niobium-based sintered magnet Download PDF

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a cooling apparatus which can change its cooling capacity in order to optimize the structural control and particularly, can lower the cooling capacity in a high temperature range without degrading the cooling capacity in a low temperature range which affects the cooling time; and further, to provide a strip casting apparatus for alloy of a niobium-based sintered magnet provided with such cooling apparatus; and to provide a method for cooling the cast sheet of the above alloy. <P>SOLUTION: Plurality of fins are arranged in the inside of a cylindrical rotating body rotatable in the normal and the reverse directions as the rotating direction, and covers are arranged so as to cover these fins. In the case of rotating the rotating body in the normal direction, the covers are constituted so as not to bring the cast sheet into contact with the fins and the inner surface of the rotating body by pushing out the cast sheet, Also, in the case of rotating this rotating body in the reverse direction, the covers are constituted so as to come into contact with the fins and the inner surface of the rotating body by taking in the cast sheet from an opening hole part arranged at the front surface. The cooling speed can be varied by changing the normal and the reverse rotating directions of the rotating body. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明はネオジウム鉄ボロン系焼結磁石用の原料合金の製造法であるストリップキャスティング法における鋳造薄片の冷却装置および冷却方法に関わり、特にロールから離脱落下した直後の鋳造薄片の高温域の冷却速度を変化させることができる冷却装置および冷却方法に関わる。  The present invention relates to a casting flake cooling device and a cooling method in a strip casting method, which is a raw material alloy production method for neodymium iron boron-based sintered magnets, and in particular, a cooling rate in a high temperature region of a cast flake immediately after falling off a roll. The present invention relates to a cooling device and a cooling method that can change the temperature.

近年、パーソナルコンピューターおよびその周辺機器を始めとするエレクトロニクス機器の高性能化小型化にともない、高性能のネオジウム鉄ボロン系焼結磁石(以下ネオジウム系磁石と呼ぶ)の需要が増加している。また、エアーコンディショナーや冷蔵庫等の家電の電力消費量の低減を目的とし、あるいはハイブリッドタイプ等の電気自動車も含め、より高効率のモーターが求められ、これらの分野でも確実にネオジウム系磁石の需要が増加している。
一方、ネオジウム系磁石の特性向上も進んでいる。特性向上のための技術は大きく分けて、二つに分けられる。その一つは原料合金の組織制御に関わるものである。他は、磁石の製造技術の向上に関わるものである。
In recent years, demand for high performance neodymium iron boron based sintered magnets (hereinafter referred to as neodymium based magnets) has increased along with the improvement in performance and downsizing of electronic devices such as personal computers and peripheral devices. In addition, for the purpose of reducing the power consumption of home appliances such as air conditioners and refrigerators, or for more efficient motors including hybrid type electric vehicles, there is a demand for neodymium magnets in these fields. It has increased.
On the other hand, the characteristics of neodymium magnets are also improving. Technology for improving characteristics can be broadly divided into two. One of them is related to the structure control of the raw material alloy. The other is related to improvement of magnet manufacturing technology.

磁石の特性向上のためには、単に磁石の製造工程の改善だけでなく、原料となる磁石合金の製造技術の改善も重要となる。
例えば、その特性と経済性から希土類磁石の中で最も生産量の多いネオジウム系磁石の場合、磁性の担い手となるNdFe14B相はNd−Fe−B三元系平衡状態図において、液相から包晶反応によって生成する。そのため、特により高性能のNdFe14B相の化学量論組成に近い磁石用合金ほど、溶解鋳造時に初晶のγFe相が生成し易くなる。そして、このγFe相はデンドライト状に生成し、立体的に繋がっているため、インゴットの粉砕性を著しく害し、磁石の製造工程における粉砕時に得られる粉末の粒径分布が広がりすぎたり組成ずれの原因になったりする。
In order to improve the characteristics of the magnet, it is important not only to improve the manufacturing process of the magnet, but also to improve the manufacturing technology of the magnet alloy as a raw material.
For example, in the case of a neodymium magnet, which has the highest production volume among rare earth magnets due to its characteristics and economy, the Nd 2 Fe 14 B phase, which plays a role in magnetism, It is produced from the phase by peritectic reaction. Therefore, in particular, a magnet alloy having a higher stoichiometric composition of the higher-performance Nd 2 Fe 14 B phase is more likely to generate a primary γFe phase during melt casting. And since this γFe phase is formed in a dendritic form and is three-dimensionally connected, the ingot crushability is significantly impaired, and the particle size distribution of the powder obtained during pulverization in the magnet manufacturing process is excessively widened or the cause of compositional deviation It becomes.

そのような問題を避けるため、最近は鋳造時の凝固速度を速められるストリップキャスティング法(以下SC法と呼ぶ)が採用されている(例えば、特許文献1参照)。例えば図9に示すように、SC法は、不活性雰囲気にした溶解室70内の高周波誘導加熱を利用したるつぼ72で溶解した溶湯をタンディッシュ78を介して水冷ロール73に導き、厚さ約0.3mm程度の鋳造薄片9(以下SC材と呼ぶ)を得る方法である。SC材9は破砕機76で細かく破砕された後収納容器79に入る。SC材9を入れた収納容器79は、搬送ロール81を使用して冷却室80に移送され、冷却される。図9中74は溶湯樋、75はゲートバルブである。
SC材の厚さは薄いため、凝固点近傍の冷却速度は1000℃/s程度あるいはそれ以上となり、初晶のγFe相が生成することなく、磁性相のNdFe14B相が直接液相から生成し、αFe相の存在しないインゴットを得ることができる(γFe相は温度の低下とともにαFe相に変態し冷却後の合金中ではαFe相として存在する)。さらに、合金中に含まれているNdFe14B相より過剰のNdがNdリッチ相として存在する。
In order to avoid such a problem, recently, a strip casting method (hereinafter referred to as SC method) that can increase the solidification rate at the time of casting has been adopted (see, for example, Patent Document 1). For example, as shown in FIG. 9, in the SC method, molten metal melted in a crucible 72 using high-frequency induction heating in a melting chamber 70 in an inert atmosphere is guided to a water-cooled roll 73 through a tundish 78, and has a thickness of about This is a method of obtaining a cast flake 9 (hereinafter referred to as SC material) of about 0.3 mm. The SC material 9 enters the storage container 79 after being finely crushed by the crusher 76. The storage container 79 containing the SC material 9 is transferred to the cooling chamber 80 using the transport roll 81 and cooled. In FIG. 9, 74 is a molten metal bowl, and 75 is a gate valve.
Since the SC material is thin, the cooling rate in the vicinity of the freezing point becomes about 1000 ° C./s or more, and the Nd 2 Fe 14 B phase of the magnetic phase is directly from the liquid phase without forming the primary γFe phase. An ingot having no αFe phase formed can be obtained (γFe phase transforms to αFe phase with decreasing temperature and exists as αFe phase in the cooled alloy). Furthermore, an excess of Nd exists as an Nd-rich phase than the Nd 2 Fe 14 B phase contained in the alloy.

SC材中に含まれるNdリッチ相は、従来の通常の金型を用いて鋳造する方式で得られる厚さ30mm程度のインゴットと比べて凝固速度が速いため微細に分布する。このNdリッチ相は磁石製造工程において焼結時には液相となり、いわゆる液相焼結により密度の増加を促進する。また焼結後の磁石において、NdFe14B磁性相を磁気的に遮断し、保磁力向上に寄与する。そのためNdリッチ相は、原料合金中により細かく均一に分布していると、磁石の製造工程で粉砕した微粉の状態でも分散分布状態が改善され、磁気特性の向上に役立つことが知られている。The Nd-rich phase contained in the SC material is finely distributed because the solidification rate is higher than that of an ingot having a thickness of about 30 mm obtained by a conventional casting method using a normal mold. The Nd-rich phase becomes a liquid phase during sintering in the magnet manufacturing process, and promotes an increase in density by so-called liquid phase sintering. Further, in the magnet after sintering, the Nd 2 Fe 14 B magnetic phase is magnetically blocked, which contributes to an improvement in coercive force. Therefore, it is known that if the Nd-rich phase is more finely and uniformly distributed in the raw material alloy, the dispersion distribution state is improved even in the state of fine powder pulverized in the magnet manufacturing process, which is useful for improving the magnetic properties.

ところで、一般的にネオジウム系磁石には耐熱性の向上や経済性の観点から希土類元素としてNd以外にDyやPrがNdの一部を置換する形で添加されている。また、Feの一部は多くの場合キュリー点の上昇と耐食性の改善に効果のあるCoあるいはその他の遷移金属元素で置換されている。そのため以下ではNdの代わりにRを、Feの代わりにTを用いて、NdFe14B相はR14B相と、Ndリッチ相はRリッチ相と表現する。By the way, in general, neodymium magnets are doped with rare earth elements such as Dy and Pr in addition to Nd from the viewpoint of improving heat resistance and economy. Further, in some cases, part of Fe is substituted with Co or other transition metal elements effective in raising the Curie point and improving the corrosion resistance. Therefore, hereinafter, R is used instead of Nd, and T is used instead of Fe, and the Nd 2 Fe 14 B phase is expressed as an R 2 T 14 B phase, and the Nd rich phase is expressed as an R rich phase.

鋳造時のSC材中におけるRリッチ相の挙動についてさらに詳細に説明する。
Rリッチ相は水冷ロール上で冷却時に、主相のR14B相の成長とともに凝固界面から排出され、R14B相の結晶粒内にラメラ状(lamellar)に生成し、一部は粒界にも生成する。
Rリッチ相は例えばNd−Fe−B三元系平衡状態図ではその融点は660℃程度とされており、磁石組成合金の液相面温度と比べてかなり低い。一方、通常のSC法の鋳造条件では、SC材が水冷ロールから離脱する時の平均温度は700℃以上であり、Rリッチ相はまだ液相の状態である。
一般的に、液相中あるいは液相を介した原子の拡散は固相中の拡散現象に比べて桁違いに早い。そのため、水冷ロールから離脱後のSC材の冷却速度によって、SC材中のRリッチ相はその形態が大きく変化する。
The behavior of the R-rich phase in the SC material during casting will be described in more detail.
Upon cooling on a water-cooled roll, the R-rich phase is discharged from the solidification interface along with the growth of the main phase R 2 T 14 B phase, and is formed in a lamellar form within the R 2 T 14 B phase crystal grains. Parts are also generated at grain boundaries.
For example, in the Nd—Fe—B ternary equilibrium diagram, the R-rich phase has a melting point of about 660 ° C., which is considerably lower than the liquidus surface temperature of the magnet composition alloy. On the other hand, under normal SC casting conditions, the average temperature when the SC material is detached from the water-cooled roll is 700 ° C. or higher, and the R-rich phase is still in the liquid phase.
In general, the diffusion of atoms in or through the liquid phase is orders of magnitude faster than the diffusion phenomenon in the solid phase. Therefore, the form of the R-rich phase in the SC material varies greatly depending on the cooling rate of the SC material after separation from the water-cooled roll.

冷却速度が遅い場合は、Rリッチ相は母相との界面エネルギーを低下しようとして、ラメラ(lamella)は収縮し丸味を帯びるようになる。また温度の低下とともにRリッチ相中のR濃度は増加し、Rリッチ相の体積比も低下する。一方、冷却速度が速い場合はロールから離脱した直後のより高温の状態がそのまま凍結される傾向が強まる。すなわち、凝固直後のラメラの状態がそのまま保たれ、SC材の断面組織には1次のラメラに加えて2次のラメラも鮮明に認められる。このような場合Rリッチ相の体積比も大きく、Rリッチ相中のR濃度は低くなる。  When the cooling rate is slow, the R-rich phase tends to reduce the interfacial energy with the parent phase, and the lamella shrinks and becomes rounded. As the temperature decreases, the R concentration in the R-rich phase increases and the volume ratio of the R-rich phase also decreases. On the other hand, when the cooling rate is high, the tendency that the higher temperature state immediately after the separation from the roll is frozen as it is becomes stronger. That is, the state of the lamella immediately after solidification is maintained as it is, and the secondary lamella is clearly recognized in addition to the primary lamella in the cross-sectional structure of the SC material. In such a case, the volume ratio of the R-rich phase is large and the R concentration in the R-rich phase is low.

このような状態は、例えばSC材の断面組織を走査電子顕微鏡にて反射電子線像により観察する場合、得られた顕微鏡写真(組成像)に長さLの線分を引き、線分がNdリッチ相と交差する点数Nを数え、線分の長さLをNで除し、Rリッチ相の平均間隔L/Nを求めることによる方法、すなわち線分法で定量的に評価することができる。そして、この値はSC材が水冷ロールから離脱後の冷却速度が速いほど小さくなる。  In such a state, for example, when the cross-sectional structure of the SC material is observed with a reflection electron beam image with a scanning electron microscope, a line segment of length L is drawn on the obtained micrograph (composition image), and the line segment is Nd. It can be quantitatively evaluated by counting the number N of points intersecting the rich phase, dividing the length L of the line segment by N, and determining the average interval L / N of the R rich phase, that is, the line segment method. . And this value becomes small, so that the cooling rate after SC material detaches | leaves from a water cooling roll is quick.

このように、Rリッチ相の存在状態が変わると、以下に述べるように磁石製造工程の水素化、微粉砕工程にも影響し、磁石製造工程における真空焼結時の収縮挙動や得られる磁石の特性にも影響することになる。
焼結磁石を製造する際、一般的にはジェットミル等の粉砕機を用いて微粉砕する前に、水素化粉砕処理(HD処理)を行う。R14B系磁石用合金は水素を吸収、特にRリッチ相は水素を吸収しやすく水素化物を生成し、体積膨張するため、その時のくさび効果と水素化による脆化が相俟って、微細なクラックが合金内に発生する。そのため、もし水冷ロールから離脱後の冷却速度が速く、Rリッチ相の間隔が狭い場合は、より細かく割れやすくなる傾向となる。そして、粉砕した粉末粒子の平均粒径が小さくなりすぎると、粉末がより活性になり、大気中で燃えやすくなったり、あるいは得られる磁石の磁気特性に有害な酸素濃度が高くなりやすくなる。また微粉ほど磁場成型時の配向度が低下しやすく、磁石特性、特に磁化が低下してしまうといった問題を引き起こしやすくなる。
Thus, if the presence state of the R-rich phase changes, it will affect the hydrogenation and pulverization processes of the magnet manufacturing process as described below, and the shrinkage behavior during vacuum sintering in the magnet manufacturing process and the magnets obtained. It will also affect the properties.
When producing a sintered magnet, a hydropulverization treatment (HD treatment) is generally performed before fine pulverization using a pulverizer such as a jet mill. The R 2 T 14 B-based magnet alloy absorbs hydrogen, particularly the R-rich phase easily absorbs hydrogen and forms a hydride and expands in volume. Therefore, the wedge effect and embrittlement due to hydrogenation are combined. Fine cracks are generated in the alloy. For this reason, if the cooling rate after separation from the water-cooled roll is fast and the interval between the R-rich phases is narrow, it tends to break down more easily. When the average particle size of the pulverized powder particles becomes too small, the powder becomes more active and easily burns in the atmosphere, or the oxygen concentration harmful to the magnetic properties of the obtained magnet tends to increase. In addition, the finer the powder, the easier it is to lower the degree of orientation during magnetic field molding, and the more likely to cause problems such as a decrease in magnet characteristics, particularly magnetization.

そのため、SC材が水冷ロールから離脱後、直ちに急冷したような合金は、概して磁石用の原料合金として好まれない傾向にある。特に、冷却速度が速すぎる場合、Rリッチ相中のR濃度が低すぎて、水素化反応が起こりにくくあるいは遅過ぎて生産工程で問題となる場合もありうる。
しかしながら、より細かい粒径分布の粉末を用いて、磁場成形さらに真空焼結した場合、より細かい粒径分布の磁石を得ることができ、より保磁力の大きな磁石を製造しやすくなる。そのため、例えばモーター用等に用いられる高保磁力の磁石用原料合金としては、Rリッチ相の間隔が小さめのSC材が適している。但し、その場合も前述したように、冷却速度が速すぎるのは適さず、水冷ロールから離脱後高温域を適度に遅い冷却速度で冷却することにより、Rリッチ相の2次のラメラが適度に消失した組織のSC材の方が適している。
For this reason, alloys that are rapidly cooled immediately after the SC material is detached from the water-cooled roll tend to be generally unfavorable as a raw material alloy for magnets. In particular, when the cooling rate is too fast, the R concentration in the R-rich phase is too low, and the hydrogenation reaction is difficult or too slow, which may cause a problem in the production process.
However, when magnetic field molding and vacuum sintering are performed using powder with a finer particle size distribution, a magnet with a finer particle size distribution can be obtained, and a magnet with a larger coercive force can be easily manufactured. Therefore, for example, an SC material having a small interval between R-rich phases is suitable as a high-coercivity magnet raw material alloy used for motors and the like. However, in this case as well, as described above, it is not appropriate that the cooling rate is too fast, and the secondary lamella of the R-rich phase is moderately cooled by cooling the high-temperature region after leaving the water-cooled roll at an appropriately slow cooling rate. The SC material with the lost structure is more suitable.

反対に、水冷ロールから離脱後のSC材の冷却速度が遅い場合、Rリッチ相間隔が広くなり、微粉砕処理後の粉砕粒子の平均粒径も大きくなる傾向となる。その場合、磁場配向の際に配向度を高めやすく、例えばハードディスクドライブ(HDD)用のヘッドアクチュエーターであるボイスコイルモーター(VCM)等に用いられる磁化の大きな磁石を製造する場合は、そのような組織の合金が好まれる傾向にある。  On the other hand, when the cooling rate of the SC material after separation from the water-cooled roll is slow, the R-rich phase interval becomes wide, and the average particle size of the pulverized particles after the fine pulverization treatment tends to increase. In that case, it is easy to increase the degree of orientation during magnetic field orientation. For example, when producing a magnet with a large magnetization used for a voice coil motor (VCM) that is a head actuator for a hard disk drive (HDD), such a structure is used. Alloys tend to be preferred.

以上のように、SC法においては磁石特性に重要な影響を与えるRリッチ相の分布状態を制御する必要があり、そのためには、SC材が水冷ロールから離脱後の冷却条件の制御が重要となる。特にSC材が水冷ロールから離脱後Rリッチ相の融点近傍以上の高温域(おおよそ800℃〜600℃)での温度制御が重要となる。
SC材のロール離脱後の冷却条件の制御例としては、水冷ロール上の冷却を1次冷却、水冷ロールから離脱後のSC材の冷却を2次冷却として分けて、後者の2次冷却速度を制御するため、合金の固相線温度(凝固完了温度=三元共晶温度)以下に50℃/min〜2×103℃/minの冷却速度にて冷却する方法が開示されている(例えば特許文献2参照)。
As described above, in the SC method, it is necessary to control the distribution state of the R-rich phase that has an important influence on the magnet characteristics, and for that purpose, it is important to control the cooling conditions after the SC material is detached from the water-cooled roll. Become. In particular, temperature control in a high temperature range (approximately 800 ° C. to 600 ° C.) near the melting point of the R-rich phase after the SC material is detached from the water-cooled roll is important.
As an example of controlling the cooling conditions after the SC material roll is separated, the cooling on the water-cooled roll is divided into the primary cooling and the cooling of the SC material after the separation from the water-cooled roll is divided into the secondary cooling. In order to control, a method of cooling at a cooling rate of 50 ° C./min to 2 × 103 ° C./min below the solidus temperature of the alloy (solidification completion temperature = ternary eutectic temperature) is disclosed (for example, patent) Reference 2).

上記に開示された技術における2次冷却は、「急冷ロールと鋳片収容箱間にてアルゴンガス等の不活性ガス冷却、あるいはコンベア又はベルトにて移送中にて冷却したり、更に鋳片収容箱内にて不活性ガス冷却して調節することができ、また、2対の回転するベルトによって、鋳片を挟んで冷却したり、液体アルゴンに直接投入する方法などがあり、これらの方法の組合せでもよい。」とされている。しかしながら、高温域の冷却速度を制御する場合、同じ方法で低温域まで冷却しようとすると、温度差が小さくなるにつれて冷却が遅くなり、チャンバーからSC材を取り出しても酸化が問題なくなる温度まで低下するまでの時間が長くなってしまう。このような、問題点を解決するための具体的な手段については全く開示されていない。  The secondary cooling in the technique disclosed above is "inert gas cooling between argon quenching roll and slab storage box, or cooling while being transferred by conveyor or belt, or slab storage. It can be adjusted by cooling with an inert gas in the box, and there are methods such as cooling by sandwiching the slab by two pairs of rotating belts, or directly injecting into liquid argon. It may be a combination. " However, when controlling the cooling rate in the high temperature region, if the same method is used to cool to the low temperature region, the cooling becomes slower as the temperature difference becomes smaller, and even if the SC material is taken out from the chamber, the temperature is lowered to a temperature at which no problem occurs. It takes a long time. No specific means for solving such problems is disclosed at all.

一方、800〜600℃間の平均冷却速度を1.0℃/秒以下にしてRリッチ相の間隔を広げ、3〜15μmにする方法も開示されている(例えば特許文献3参照)。
そのような目的で、「希土類元素含有合金の溶湯を真空又は不活性ガス雰囲気中の室内にて、冷却された回転ロール上に流し、冷却して薄帯状に凝固させた直後、該凝固薄帯を片状に破砕し、該破砕合金片を前記室内に置かれた収納容器内に収め、冷却媒体により前記破砕合金片の冷却速度を制御することを特徴とする希土類元素含有合金の組織制御方法」が開示されており、具体的な方法として、収納容器の内部に冷却用仕切り板を設け、その中に冷却媒体として気体又は液体を流通させて破砕合金片の冷却速度を制御する希土類元素含有合金の組織制御方法が提案されている(例えば特許文献4参照)。
On the other hand, a method is also disclosed in which the average cooling rate between 800 and 600 ° C. is 1.0 ° C./second or less to widen the R-rich phase interval to 3 to 15 μm (see, for example, Patent Document 3).
For such a purpose, immediately after flowing a molten metal of a rare earth element-containing alloy in a vacuum or in an inert gas atmosphere on a cooled rotating roll, and cooling and solidifying the ribbon, the solidified ribbon A structure control method for a rare earth element-containing alloy, characterized in that the crushed alloy piece is stored in a storage container placed in the chamber and the cooling rate of the crushed alloy piece is controlled by a cooling medium. As a specific method, a cooling partition plate is provided inside the storage container, and gas or liquid is circulated as a cooling medium therein to control the cooling rate of the crushed alloy pieces. An alloy structure control method has been proposed (see, for example, Patent Document 4).

しかしながら、この方法では冷却媒体としてガスを用いた場合、ガスの体積当たりの熱容量は極めて小さいため、大量のガスを流す必要がある。ガスとして不活性ガスを用いる場合、堆積したSC材の間を直接流すことができるが、それにしても大口径の配管を巡らし加熱されたガスを回収し冷却し戻す十分広い伝熱面積を有した熱交換器が必要となり、設備的に大がかりになる。また、冷却に要する時間も長くなる。  However, in this method, when a gas is used as the cooling medium, the heat capacity per volume of the gas is extremely small, and thus it is necessary to flow a large amount of gas. When an inert gas is used as the gas, it can flow directly between the deposited SC materials, but anyway, heat exchange with a sufficiently wide heat transfer area around a large-diameter pipe to recover and cool the heated gas A vessel is required, and the equipment becomes large. Moreover, the time required for cooling also becomes long.

ガスとして空気を用いる例も示されているが、その場合密閉構造の仕切板を設ける必要がある。しかしながら、空気の体積当たりの熱容量は小さく、冷却速度を増すためには、大量の空気を流せてかつ極めて大きな伝熱面積の仕切板が必要となり、その隙間部にSC材を収納することになる。そのため、特に量産規模の装置では、収納容器はかなり大きくなる。さらに、鋳造チャンバーへの出し入れあるいは水冷ロールから落下するSC材を容器に満遍なく収納するために移動可能な構造とする必要があり、そのような収納容器に大径の配管を巡らし、大量の空気を送り込むのは、設備的な信頼性の上で難点がある。特に、希土類含有合金は化学的に極めて活性であり、そのような活性な合金でしかも高温で大きな比表面積のSC材を扱う装置として安全性の上でも大きな問題を抱えることになる。  Although an example using air as a gas is also shown, in that case, it is necessary to provide a partition plate having a sealed structure. However, the heat capacity per volume of air is small, and in order to increase the cooling rate, a partition plate having a very large heat transfer area capable of flowing a large amount of air is required, and the SC material is accommodated in the gap. . Therefore, the storage container becomes considerably large especially in a mass production scale device. Furthermore, it is necessary to have a movable structure in order to uniformly store the SC material falling into or out of the casting chamber or from the water-cooled roll into the container. It is difficult to send them in terms of equipment reliability. In particular, rare earth-containing alloys are chemically extremely active, and there is a serious problem in terms of safety as an apparatus that handles such active alloys and SC materials having a large specific surface area at high temperatures.

さらに、冷却媒体として水を用いる場合、鋳造後流すのでは、高温状態の仕切板内に水を直接流すことになり、急激な沸騰現象を招き安全性の点で問題がある。さらに、仕切板への熱衝撃が大き過ぎ、熱歪みによる割れや変形の原因となり、仕切板の耐久性の上でも難点がある。特に、もし破損した場合、漏れた水と高温のSC材が反応し、水素を発生し、安全上重大な問題を引き起こす。もし、そのような問題を避けるため、鋳造開始前から水を流した場合、冷却能が大きすぎて、高温域で目的とする遅い冷却条件を達成することは困難である。  Further, when water is used as a cooling medium, if it is flowed after casting, water is directly flowed into a partition plate in a high temperature state, which causes a sudden boiling phenomenon, which is problematic in terms of safety. Furthermore, the thermal shock to the partition plate is too large, causing cracks and deformation due to thermal distortion, and there is a problem in terms of durability of the partition plate. In particular, if it breaks, the leaked water reacts with the high-temperature SC material to generate hydrogen, causing serious safety problems. In order to avoid such a problem, when water is flowed before the start of casting, the cooling capacity is too large, and it is difficult to achieve the intended slow cooling condition in a high temperature range.

また、SC材を入れた収納容器を隣接する別室に移し、そこで不活性ガス等を用いて冷却する方法が開示されている(例えば特許文献5参照)。この方法では高温域の冷却は概して遅くなる。しかしながら、この冷却方法は合金の組織の制御を目的としたものではなく、冷却速度を調整することは不可能である。また、低温域の冷却も遅く、大気中に開放できるような温度まで低下するのに長時間を要し、そのため数多くの収納容器を必要とする。  In addition, a method is disclosed in which a storage container containing SC material is moved to an adjacent separate chamber and cooled therewith using an inert gas or the like (see, for example, Patent Document 5). In this method, cooling in the high temperature region is generally slow. However, this cooling method is not intended to control the structure of the alloy, and it is impossible to adjust the cooling rate. In addition, the cooling in the low temperature region is slow, and it takes a long time to lower it to a temperature at which it can be opened to the atmosphere. Therefore, a large number of storage containers are required.

その他、SC材を熱処理して組織を磁石用原料合金として最適化させる方法も提案されている(例えば特許文献6、7参照)。しかしながら、活性な希土類元素を含むR14B系磁石用合金の熱処理するためには、真空不活性雰囲気熱処理炉が必要であり、設備コスト、電力代、その他アルゴンガス等の高価な不活性ガスの消耗品が必要であることを考慮すると経済的な方法とは言い難い。In addition, a method for heat-treating the SC material to optimize the structure as a magnet raw material alloy has also been proposed (see, for example, Patent Documents 6 and 7). However, in order to heat-treat an R 2 T 14 B-based magnet alloy containing an active rare earth element, a vacuum inert atmosphere heat treatment furnace is required, and equipment costs, power costs, and other expensive inert gases such as argon gas are required. Considering the need for gas consumables, this is not an economical method.

以上述べた問題点を解決する目的で、出願者は外管と中管と内管で構成される三重管方式の冷却管ユニットを用い、内管と中管で構成される経路に冷却媒体を流し、外管と中管の間の環状隙間部を真空排気あるいは冷却促進用のヘリウムを導入することによって冷却能を変化制御する冷却装置を提案した(特許文献8参照)。  In order to solve the problems described above, the applicant uses a triple-pipe cooling pipe unit composed of an outer pipe, an inner pipe, and an inner pipe, and puts a cooling medium in the path constituted by the inner pipe and the inner pipe. A cooling device was proposed in which the cooling capacity is controlled by changing the temperature of the annular gap between the outer pipe and the middle pipe by introducing vacuum exhaust or helium for promoting cooling (see Patent Document 8).

さらに、別の方法として、前室と後室に分けた円筒状の回転体を用い、さらにSC材が最初に滞留通過する前室を薄板で覆い、冷却速度を遅くできるように構成し、回転体の回転方向を変えることにより、前室を覆う薄板に取り付けられた傾斜フィン等の作用で、SC材を前室から後室に移すことにより、合金組織を制御できる装置を提案した(特許文献9参照)。  Furthermore, as another method, a cylindrical rotating body divided into an anterior chamber and a posterior chamber is used, and the anterior chamber where the SC material first stays and passes is covered with a thin plate so that the cooling rate can be reduced. We proposed a device that can control the alloy structure by moving the SC material from the anterior chamber to the posterior chamber by the action of inclined fins attached to a thin plate covering the anterior chamber by changing the direction of rotation of the body (Patent Document) 9).

本発明は、前記円筒状の回転体を用いた冷却装置をさらに改良したものである。改良の要点は、装置を単純化、小型化しさらに耐久性の向上を狙ったものである。かつ合金組織の制御範囲を広げることに主眼をおいたものである。
特開昭63−317643号公報 特開平8−269643号公報 特開平10−36949号公報 特開2002−266006号公報 特開平9−155507号公報 再公表WO2003/001541 特開平8−264363号公報 特開2005−021957号公報 特開2005−193295号公報
The present invention further improves the cooling device using the cylindrical rotating body. The main point of the improvement is to simplify and miniaturize the device and further improve the durability. At the same time, it focuses on expanding the control range of the alloy structure.
JP-A-63-317643 Japanese Patent Laid-Open No. 8-269634 JP-A-10-36949 JP 2002-266006 A JP-A-9-155507 Republished WO2003 / 001541 JP-A-8-264363 JP 2005-021957 A JP 2005-193295 A

以上述べてきたように、ネオジウム系磁石用合金のSC法においては水冷ロール上での冷却速度に加えて、SC材が水冷ロールから離脱後の特に離脱直後からのRリッチ相が溶けている温度域での冷却速度の制御が重要であり、この温度域を適度に遅く、しかも磁石の要求特性に合わせて合金の組織を制御するため、冷却速度を自由に調整でき、かつその後は生産性を高めるため、短時間で冷やせる装置と方法が必要とされる。しかも、極めて活性でかつ比表面積の大きな希土類合金を扱う装置であり、組織制御の観点だけでなく、安全性の観点からも装置材料の熱応力、歪み、腐食等に十分配慮した設備とする必要がある。  As described above, in the SC method of an alloy for neodymium magnets, in addition to the cooling rate on the water-cooled roll, the temperature at which the R-rich phase is melted after the SC material is detached from the water-cooled roll, particularly immediately after the separation. It is important to control the cooling rate in the region, and this temperature range is moderately slow, and the structure of the alloy is controlled according to the required characteristics of the magnet. In order to increase it, an apparatus and a method that can cool in a short time are required. Moreover, it is a device that handles extremely rare earth alloys that are extremely active and have a large specific surface area, and it is necessary not only to control the structure, but also to provide equipment that fully considers thermal stress, distortion, corrosion, etc., from the viewpoint of safety. There is.

本発明は、特に高性能用のネオジウム系磁石の原料合金として最適な組織制御を行う際、冷却条件を自由に制御でき、かつ装置がコンパクトで安全性の高い冷却装置および冷却方法を提案することを目的とする。  The present invention proposes a cooling device and a cooling method that can control the cooling conditions freely and that is compact and highly safe, particularly when performing optimum structure control as a raw material alloy for high-performance neodymium magnets. With the goal.

本発明において、上記課題を達成するため、ネオジウム系磁石用合金のSC法におけるSC材の組織制御冷却装置として、以下に説明するような構成の装置とした。  In the present invention, in order to achieve the above-mentioned problems, the structure controlled cooling device for the SC material in the SC method of the neodymium-based magnet alloy is configured as described below.

すなわち、請求項1に記載の冷却装置は希土類磁石用合金のストリップキャスト装置(以下SC装置と呼ぶ)における、ロールから離脱した後のフレーク状のSC材を片側から受け入れて冷却するための装置であって、円筒状で回転方向が正逆可変な回転体の内側に複数のフィンを設け、該フィンを覆うようにカバーを設け、該カバーは回転体を正方向に回転させた場合はSC材を押し退けてフィンおよび回転体の内面にSC材が接触しないように構成し、一方、回転体を逆方向に回転させた場合はSC材を取り込んでSC材がフィンおよび回転体の内面に接触するように、逆方向回転側の前面に開口部を有するように構成したことを特徴とする冷却装置である。  That is, the cooling device according to claim 1 is a device for receiving and cooling the flake-like SC material after being detached from the roll from one side in a strip casting device (hereinafter referred to as SC device) of an alloy for rare earth magnets. A plurality of fins are provided inside a rotating body that is cylindrical and whose direction of rotation is variable in the forward and reverse directions, and a cover is provided so as to cover the fins. Is configured so that the SC material does not contact the fin and the inner surface of the rotating body. On the other hand, when the rotating body is rotated in the opposite direction, the SC material is taken in and the SC material contacts the fin and the inner surface of the rotating body. Thus, the cooling device is configured to have an opening on the front surface on the reverse rotation side.

正回転時には、SC材は回転体の内面やフィンに接触しないため、冷却速度が遅く、逆回転時にはSC材はカバーの内側に取り込まれ、回転体の内面やフィンに接触するため、冷却が早まる。また、カバーの内側に取り込まれたSC材は回転体の回転とともに持ち上げられ、最上点を過ぎたあたりで落下し始める。そのため、接触時間が長くなり、冷却が早まる。同時に、SC材はカバーの内側に滞留せず、更新されるため、SC材全体が均一に冷却される。  During normal rotation, the SC material does not contact the inner surface of the rotating body and the fins, so the cooling rate is slow. During reverse rotation, the SC material is taken inside the cover and contacts the inner surface of the rotating body and the fins, so that cooling is accelerated. . Further, the SC material taken inside the cover is lifted with the rotation of the rotating body, and starts to fall around the uppermost point. For this reason, the contact time becomes longer and the cooling is accelerated. At the same time, since the SC material does not stay inside the cover and is renewed, the entire SC material is uniformly cooled.

請求項2に記載の冷却装置は前記回転体の外側を水冷したことを特徴とする。水冷することにより、逆方向に回転時の冷却速度を速め、チャンバー内から取り出すまでの時間の短縮が可能となり生産性を高めることができる。  The cooling device according to claim 2 is characterized in that the outside of the rotating body is water-cooled. By cooling with water, the cooling rate during rotation in the reverse direction can be increased, and the time until removal from the chamber can be shortened, thereby increasing productivity.

請求項3に記載の冷却装置は回転体とフィンの合計重量を冷却すべきSC材の重量の5倍以上、10倍未満としたことを特徴とする。回転体とフィンの熱容量のみで冷却が可能な構造とすることで、水冷が不必要となり、構造が単純となる。また、水を使わないため設備保守も容易となる。特に溶解鋳造量が少ない小型のSC装置の冷却装置として適している。  The cooling device according to claim 3 is characterized in that the total weight of the rotating body and the fin is set to be not less than 5 times and less than 10 times the weight of the SC material to be cooled. By adopting a structure capable of cooling only by the heat capacity of the rotating body and the fins, water cooling is unnecessary and the structure is simplified. In addition, maintenance of facilities is easy because water is not used. In particular, it is suitable as a cooling device for a small SC device with a small amount of melt casting.

請求項4に記載の冷却装置は、回転体の長軸方向のほぼ全長にわたり20mmから100mmの間隔を保って、前記フィンが回転体の円周に沿って溶接あるいはロウ接により接合され、かつ回転体の回転方向に沿って複数段にわたって配置された金属板からなることを特徴とする。
フィンをこのように配置することにより、伝熱面積を増やすことができ、かつ製作施工が容易でかつ高温強度も十分な装置とすることができる。
The cooling device according to claim 4, wherein the fin is joined by welding or brazing along the circumference of the rotating body while maintaining an interval of 20 mm to 100 mm over substantially the entire length in the major axis direction of the rotating body. It consists of the metal plate arrange | positioned in multiple steps along the rotation direction of a body.
By disposing the fins in this manner, the heat transfer area can be increased, and the apparatus can be easily manufactured and constructed and has sufficient high-temperature strength.

請求項5に記載の冷却装置は、前記カバーが金属板からなり、該金属板の回転体の長手方向に沿った一端は回転体内面に固定されており、金属板のもう一方の端部は回転体内部に向かって解放されて構成されてなることを特徴とする。
金属製とすることで、強度と加工性を両立させることができる。また、溶接ロウ接等の方法で回転体に固定するのも容易となる。
The cooling device according to claim 5, wherein the cover is made of a metal plate, one end of the metal plate along the longitudinal direction of the rotating body is fixed to the inner surface of the rotating body, and the other end of the metal plate is It is characterized by being released toward the inside of the rotating body.
By being made of metal, both strength and workability can be achieved. Moreover, it becomes easy to fix to a rotary body by methods, such as welding brazing.

請求項6に記載の冷却装置は、前記カバーの回転体内部に向かって解放されている端部が回転体中心部に向かって曲げられて構成されてなることを特徴とする。
このようにすることで、正回転時にSC材がこぼれ落ちカバーの内側に入り込むのを防ぎやすく、また逆回転時にSC材をカバー内へ取り込みやすくなる。
The cooling device according to claim 6 is characterized in that an end of the cover that is released toward the inside of the rotating body is bent toward the center of the rotating body.
By doing so, it is easy to prevent the SC material from spilling and entering the inside of the cover during forward rotation, and to easily take the SC material into the cover during reverse rotation.

請求項7に記載の冷却装置は、前記カバーが3個以上10個以下のフィンを1ユニットとして、それらの両端のフィンの端部に溶接固定し、回転体の長手方向に沿った断面図において外側に凸状に湾曲させて構成されていることを特徴とする。
このように構成することで、SC材の重さに対する強度が増し、さらに加熱にともなう熱歪みや熱疲労に対する耐久性が向上する。
In the cooling device according to claim 7, in the cross-sectional view along the longitudinal direction of the rotating body, the cover includes three or more and ten or less fins as one unit, and is welded and fixed to the end portions of the fins at both ends. It is characterized by being curved outwardly in a convex shape.
By comprising in this way, the intensity | strength with respect to the weight of SC material increases, and also the durability with respect to the thermal strain and thermal fatigue accompanying a heating improves.

請求項8に記載の冷却装置は、前記カバーが3個以上10個以下のフィンを1ユニットとして、それらの両端のフィンの外側も覆うようにして構成されていることを特徴とする。このように構成することによっても、SC材の重さに対する強度を増すことができ、さらに加熱にともなう熱歪みや熱疲労に対する耐久性を向上させることができる。  The cooling device according to an eighth aspect is characterized in that the cover is configured to cover 3 to 10 fins as a unit and also cover the outside of the fins at both ends thereof. Also by comprising in this way, the intensity | strength with respect to the weight of SC material can be increased, and also the durability with respect to the thermal strain accompanying a heating and a thermal fatigue can be improved.

請求項9に記載の冷却装置は、このような冷却装置の中で、前記フィン解放端とカバー内面との間隙が10mmから30mmであることを特徴とする。。
前記フィンの解放端とカバー内面との間隙をこのような数値範囲とすることにより、SC材が両者の隙間に挟まり離脱しにくくなるのを防ぐ効果がある。
The cooling device according to claim 9 is characterized in that, in such a cooling device, a gap between the fin release end and the cover inner surface is 10 mm to 30 mm. .
By setting the gap between the open end of the fin and the inner surface of the cover in such a numerical range, there is an effect of preventing the SC material from being caught in the gap between the two and becoming difficult to separate.

請求項10に記載の冷却装置は、このような冷却装置の中で、カバーの外側及び回転体内面のカバーで覆われていない部分を、1層以上の金属製薄板で覆って構成したことを特徴とする。
このようにすることで、正回転時のSC材からカバーや回転体への熱移動を少なくすることが可能となり、冷却速度を小さくすることができる。
The cooling device according to claim 10 is configured such that a part of the cooling device that is not covered with the cover on the outer side and the inner surface of the rotating body is covered with one or more metal thin plates. Features.
By doing in this way, it becomes possible to reduce the heat transfer from SC material at the time of forward rotation to a cover or a rotary body, and a cooling rate can be made small.

請求項11に記載の冷却装置は、カバーの外側及び回転体内面のカバーで覆われていない部分を、セラミックスで溶射被覆したことを特徴とする。
セラミックスは熱伝導度が小さく、プラズマ溶射等の方法でセラミックス被膜で覆うことにより、容易に断熱性を高めることが可能となる。
The cooling device according to an eleventh aspect is characterized in that portions of the outer side of the cover and the inner surface of the rotating body that are not covered with the cover are spray-coated with ceramics.
Ceramics have low thermal conductivity, and it is possible to easily improve heat insulation by covering with a ceramic coating by a method such as plasma spraying.

請求項12に記載の冷却装置は、カバーの外側及び回転体内面のカバーで覆われていない部分に、セラミックスを溶射被覆し、さらに1層以上の金属製の薄板で覆って構成したことを特徴とする。
セラミックス溶射皮膜に加えて金属製薄板で覆うことにより、回転体を正回転時の断熱性をさらに高めることができる。
The cooling device according to claim 12 is configured by spraying ceramics on a portion of the outer side of the cover and the inner surface of the rotating body that is not covered with a cover, and further covering with one or more metal thin plates. And
By covering with a thin metal plate in addition to the ceramic sprayed coating, it is possible to further improve the heat insulation during forward rotation of the rotating body.

請求項13に記載の冷却装置は、回転体の回転軸が水平面となす角度を可変にしたことを特徴とする。
回転軸が水平面となす角度を変えることにより、SC材を片側に寄せてまとめることにより、冷却を遅く、あるいは回転軸方向に均一にならして、冷却速度を高めることができる。このように角度を変えることにより、冷却速度を制御することができる。また、冷却終了後、入り口側を下げて回転することにより、簡単にSC材を取り出すことができ、作業性が改善される。
The cooling device according to a thirteenth aspect is characterized in that the angle formed by the rotating shaft of the rotating body and the horizontal plane is variable.
By changing the angle that the rotation axis makes with the horizontal plane, the SC material is brought close to one side and gathered, so that the cooling can be slowed or uniform in the direction of the rotation axis, and the cooling rate can be increased. By changing the angle in this way, the cooling rate can be controlled. Further, after the cooling is completed, the SC material can be easily taken out by rotating the entrance side down to improve workability.

請求項14に記載の冷却装置は、回転体の中心軸の位置に電熱ヒータを配置したことを特徴とする。
鋳造開始前に通電加熱し、回転体の内面を予熱することにより、特に鋳造開始直後のSC材の冷却速度を遅くすることができる。
The cooling device according to claim 14 is characterized in that an electric heater is disposed at the position of the central axis of the rotating body.
By energizing and heating before the start of casting and preheating the inner surface of the rotating body, the cooling rate of the SC material, particularly immediately after the start of casting, can be reduced.

請求項15はこのような冷却装置を備えたネオジウム系磁石用合金のSC装置である。このようなSC装置を用いることにより、鋳造中あるいは鋳造終了後のSC材の冷却速度を遅くし、Rリッチ相の分布状況を制御することが可能な装置とすることができる。しかも、冷却装置の回転体の回転方向を変えるといった簡単な操作で冷却速度を速め、生産性を高めることができる。  A fifteenth aspect of the present invention is an SC device for an alloy for neodymium magnets having such a cooling device. By using such an SC apparatus, it is possible to reduce the cooling rate of the SC material during or after casting and to control the distribution state of the R-rich phase. Moreover, it is possible to increase the cooling rate and increase the productivity by a simple operation such as changing the rotation direction of the rotating body of the cooling device.

請求項16に記載のSC材の冷却方法は、請求項1〜請求項12に記載の冷却装置を備えたSC装置を用いて、回転体を正回転状態で鋳造を開始し鋳造終了後所定時間経過後、回転体の回転方向を切り替え逆方向に回転させることを特徴とするネオジウム系磁石用合金SC材の冷却方法である。
回転体を正回転状態では、SC材は冷却フィンや回転体の内面に直接触れることがないため、冷却速度が遅く、組織変化が進みやすい高温域にSC材をより長時間保つことができる。鋳造終了後所定時間経過後、回転体の回転方向を切り替え逆方向に回転させることにより、SC材はカバーの内側に取り込まれ、フィンや回転体の内側露出部に直接触れ、急速に冷却される。
このように冷却装置の回転体の回転方向を変えるといった簡単な操作で、冷却速度を変えることができる。さらに、回転体の回転方向を切り替えるタイミングを変えることにより、Rリッチ相の分布状況を変え、希望する組織の造り込みが容易になる。
The SC material cooling method according to claim 16 uses the SC device provided with the cooling device according to any one of claims 1 to 12 to start casting with the rotating body in a normal rotation state, and for a predetermined time after completion of casting. It is a cooling method of the alloy SC material for neodymium-type magnets which switches the rotation direction of a rotary body and rotates it in a reverse direction after progress.
When the rotator is in a normal rotation state, the SC material does not directly touch the cooling fins or the inner surface of the rotator, so that the SC material can be kept for a longer time in a high temperature range where the cooling rate is slow and the structure changes easily. After a predetermined time has elapsed after the casting is finished, the rotation direction of the rotating body is switched and rotated in the reverse direction, whereby the SC material is taken into the inside of the cover, and directly touches the fins and the inner exposed portions of the rotating body, and is rapidly cooled. .
Thus, the cooling rate can be changed by a simple operation such as changing the rotation direction of the rotating body of the cooling device. Furthermore, by changing the timing for switching the rotation direction of the rotating body, the distribution state of the R-rich phase is changed, and the desired structure can be easily built.

請求項17に記載の冷却方法は、請求項13に記載の回転体の回転軸が水平面となす角度を可変にした冷却装置を備えたSC装置を用いたネオジウム系磁石用合金SC材の冷却方法である。回転軸を水平面より受入口側が低くなるようにして鋳造を開始し、鋳造開始後所定時間経過後、回転軸の傾きを水平あるいは受入口側が水平面より高くなるようにして、さらに鋳造終了後所定時間経過後に回転体の回転方向を逆方向に切り替えることを特徴とする。
回転軸を水平面より受入口側が低くなるようにして鋳造を開始することにより、SC材が受入口側に貯まるようにして、放熱効果を減らすことが可能となり、さらに冷却を遅くでき、Rリッチ相の分布状況を変え、希望する組織の造り込みが容易になる。
A cooling method according to claim 17 is a method for cooling an alloy SC material for a neodymium-based magnet using an SC device provided with a cooling device in which an angle formed by a rotation axis of the rotating body with respect to a horizontal plane according to claim 13 is variable. It is. Casting is started so that the receiving shaft side is lower than the horizontal plane, and after a predetermined time has elapsed after the start of casting, the inclination of the rotating shaft is horizontal or the receiving side is higher than the horizontal surface, and further, a predetermined time after the end of casting. The rotating direction of the rotating body is switched to the reverse direction after the passage.
By starting the casting so that the receiving shaft side is lower than the horizontal plane, the SC material can be stored on the receiving side, so that the heat radiation effect can be reduced and the cooling can be further slowed down. This makes it easy to build the desired organization.

請求項18に記載の冷却方法は、請求項14に記載の電熱ヒータを配置した冷却装置を備えたSC装置を用いて、電熱ヒータに通電し、回転体を正回転状態で鋳造開始直前に通電を停止し、さらに鋳造終了後所定時間経過後、回転体の回転方向を切り替え、逆方向に回転させることを特徴とするネオジウム系磁石用合金のSC材の冷却方法である。
鋳造開始前に電熱ヒータに通電して、回転体の内面を予熱することにより、特に鋳造開始初期のSC材の冷却速度をさらに遅くすることができる。
The cooling method according to claim 18 energizes the electric heater using the SC device including the cooling device in which the electric heater according to claim 14 is arranged, and energizes the rotating body immediately before starting casting in the forward rotation state. Is stopped, and after a predetermined time has elapsed after the end of casting, the rotating direction of the rotating body is switched and rotated in the reverse direction.
By energizing the electric heater before the start of casting and preheating the inner surface of the rotating body, the cooling rate of the SC material, particularly at the beginning of casting, can be further reduced.

請求項19に記載の冷却方法は、請求項14に記載の電熱ヒータを配置した冷却装置の中で、回転体の回転軸が水平面となす角度を可変にしたSC装置を用いたネオジウム系磁石用合金SC材の冷却方法である。電熱ヒータに通電した後、鋳造開始直前に通電を停止し、回転体を正回転方向にかつ回転軸を水平面より受入口側が低くなるようにして鋳造を開始し、所定時間経過後、回転軸の傾きを水平あるいは受入口側が水平面より高くなるようにして、さらに鋳造終了後所定時間経過後、回転体の回転方向を切り替え、逆方向に回転させることを特徴とする。
電熱ヒータによる予熱効果に加え、回転軸を水平面より受入口側が低くなるようにして鋳造を開始することにより、特に鋳造開始初期にSC材が受入口側に貯まるようにして、放熱効果をさらに減らすことが可能となり、正回転時のSC材の冷却を遅くできる。
A cooling method according to claim 19 is for a neodymium-based magnet using an SC device in which the angle formed by the rotating shaft of the rotating body and the horizontal plane is variable in the cooling device in which the electric heater according to claim 14 is arranged. This is a method for cooling an alloy SC material. After energizing the electric heater, stop energization immediately before the start of casting, start casting with the rotating body in the normal rotation direction and the rotating shaft lower than the horizontal plane on the receiving side, and after a predetermined time has passed, The inclination is set to be horizontal or the receiving side is higher than the horizontal plane, and after a predetermined time has elapsed after the end of casting, the rotating direction of the rotating body is switched and rotated in the reverse direction.
In addition to the preheating effect by the electric heater, starting the casting so that the receiving shaft side is lower than the horizontal plane, the SC material is accumulated on the receiving port side particularly at the beginning of casting, thereby further reducing the heat radiation effect. This makes it possible to slow down the cooling of the SC material during forward rotation.

本発明の冷却装置を備えたSC装置を用いることにより、かつ本発明の方法を採用することにより、SC材がロールから離脱直後の特に初期の高温域での冷却速度を遅くし、SC材の組織制御を容易におこなうことができる。さらに回転体の回転方向を変えるといった簡単な操作により、低温域での冷却速度を速めSC材の取り出し時間を短縮し生産性を高めることが可能となる。また、一つの回転体で全ての冷却制御が可能であり、冷却装置が小型なため、SC装置全体としても小型化が可能である。  By using the SC device equipped with the cooling device of the present invention and by adopting the method of the present invention, the cooling rate of the SC material is reduced particularly in the initial high temperature region immediately after the SC material is detached from the roll. Organization control can be easily performed. Further, by a simple operation such as changing the rotating direction of the rotating body, it is possible to increase the cooling rate in the low temperature region, shorten the time for taking out the SC material, and increase the productivity. In addition, since all the cooling control is possible with one rotating body and the cooling device is small, the SC device as a whole can be downsized.

以下に、具体例を挙げて本発明を詳細に説明する。先ず、本発明のSC材の冷却装置について説明する。
なお、以下の各図面においては構造を判り易く説明するため、縮尺は必ずしも正確には描かれていない。
Hereinafter, the present invention will be described in detail with specific examples. First, the cooling device for SC material of the present invention will be described.
In the following drawings, the scale is not necessarily drawn accurately in order to easily explain the structure.

図1に本発明の実施形態に係わる冷却装置1をSC装置から取り出した状態の外観斜視図を、図2に回転体20の回転軸に直角方向の断面図を示す。本発明の冷却装置1はこれらの図に示すように円筒状の回転体20よりなり、タイヤリング22を介して駆動輪14上に載置されており、駆動輪14は回転軸12を介して回転駆動のための駆動機構10に連結されている。
SC材の厚さは通常0.2mm〜0.4mm程度であり、薄く脆い。そのため、回転体20の内部に落下し、回転撹拌にともない粉砕される。しかしながら、本発明の冷却装置を用いる場合、ロールから離脱後のSC材は、破砕機を通して、平面形状で50mm以下に粉砕するのが望ましい。破砕機を通ったSC材はシュートを通じて回転体のロール側に設けた受入口25から、ボンネット26を通って回転体20の内部に落ち込む。
FIG. 1 is an external perspective view showing a state in which the cooling device 1 according to the embodiment of the present invention is taken out from the SC device, and FIG. 2 is a sectional view perpendicular to the rotation axis of the rotating body 20. As shown in these drawings, the cooling device 1 of the present invention includes a cylindrical rotating body 20 and is placed on a driving wheel 14 via a tire ring 22, and the driving wheel 14 passes through a rotating shaft 12. It is connected to a drive mechanism 10 for rotational driving.
The thickness of the SC material is usually about 0.2 mm to 0.4 mm, and is thin and brittle. Therefore, it falls into the inside of the rotary body 20 and is pulverized with the rotary stirring. However, when the cooling device of the present invention is used, it is desirable that the SC material separated from the roll is pulverized to 50 mm or less in a planar shape through a crusher. The SC material that has passed through the crusher falls into the inside of the rotating body 20 through the bonnet 26 from the receiving port 25 provided on the roll side of the rotating body through the chute.

図2に示すように、回転体20の内面には、冷却促進用のフィン30が固定されており、それを覆うようにカバー40が取り付けられている。そして、回転体20を正方向(図2の時計方向)に回転した時は、冷却装置内に装入されたSC材は、カバー40により押しのけられ、フィン30や回転体20内面に接触しない。一方、回転体20を逆方向に回転した場合(図2の反時計方向)は、SC材はカバー40の内側に取り込まれ、フィン30や回転体20の内面に接触する。そのため、冷却速度が速まる。カバーの内側に取り込まれたSC材は、回転体20の回転とともに持ち上げられ、最高点を過ぎたあたりから、カバー40の外側にこぼれ落ち始める。そのため、SC材はカバーの中にとどまらず、更新され撹拌均一化される。  As shown in FIG. 2, a cooling promotion fin 30 is fixed to the inner surface of the rotating body 20, and a cover 40 is attached to cover the fin 30. When the rotating body 20 is rotated in the forward direction (clockwise in FIG. 2), the SC material loaded in the cooling device is pushed away by the cover 40 and does not contact the fin 30 or the inner surface of the rotating body 20. On the other hand, when the rotating body 20 is rotated in the reverse direction (counterclockwise in FIG. 2), the SC material is taken into the cover 40 and contacts the fins 30 and the inner surface of the rotating body 20. Therefore, the cooling rate is increased. The SC material taken into the inside of the cover is lifted with the rotation of the rotating body 20 and starts to spill out to the outside of the cover 40 after passing the highest point. Therefore, the SC material does not stay in the cover, but is renewed and stirred uniformly.

回転体は製作の際、内面に冷却フィンやカバーを取り付ける時の作業性を考慮し内径が600mm以上、さらに望ましくは800mm以上とする。
回転体の最大径や長さは、溶解鋳造量に合わせて決めることができる。回転体の容量すなわち断面積×内面長さが、全量鋳造終了した後の状態で回転体の断面積に対するSC材が占める面積割合が10%〜30%となるように設計するのが望ましい。10%未満では不必要に回転体が大きくなり、設備コストが上昇するのに加えて、回転体の熱容量がSC材鋳造量に比べて相対的に大きくなり、鋳造中および鋳造終了後、回転体を正回転している時のSC材の冷却速度が速くなり、十分な組織制御がしにくくなるからである。一方30%を越えると、回転体を逆回転した時の冷却速度が遅くなり、したがって冷却時間が長くなり生産性を悪くするからである。また、回転体内面に加わる単位面積当たりのSC材の重量が増し、特に後述するカバーやそれを覆う金属製薄板の耐久性が劣化する等の問題が生じやすくなる。
In manufacturing, the rotating body has an inner diameter of 600 mm or more, more preferably 800 mm or more in consideration of workability when a cooling fin or cover is attached to the inner surface.
The maximum diameter and length of the rotating body can be determined according to the amount of melt casting. Desirably, the volume ratio of the rotating body, that is, the cross-sectional area × the inner surface length, is designed so that the area ratio of the SC material to the cross-sectional area of the rotating body is 10% to 30% after the entire casting is finished. If it is less than 10%, the rotating body becomes unnecessarily large and the equipment cost rises. In addition, the heat capacity of the rotating body becomes relatively large compared to the SC material casting amount. This is because the cooling rate of the SC material when the is rotating forward is increased and it becomes difficult to perform sufficient structure control. On the other hand, if it exceeds 30%, the cooling rate when the rotating body is reversely rotated becomes slow, and therefore the cooling time becomes long and the productivity deteriorates. In addition, the weight of the SC material per unit area applied to the inner surface of the rotating body increases, and problems such as deterioration in the durability of a cover described later and a metal thin plate covering the cover are likely to occur.

回転体20のSC材の受入口25の開口径は、図1および図2に示すように回転体20の内径より小さくして、SC材がこぼれ落ちないようにする。受入口25の開口径としては、回転体20の内径の1/3〜1/2程度が望ましい。なお、受入口25を設けたボンネット26の部分は、SC材の取り出しを容易にし、かつメンテナンス作業を容易にするため、回転体20から取り外しが可能なように構成する。  The opening diameter of the SC material receiving port 25 of the rotator 20 is made smaller than the inner diameter of the rotator 20 as shown in FIGS. 1 and 2 so that the SC material does not fall out. The opening diameter of the receiving port 25 is preferably about 1/3 to 1/2 of the inner diameter of the rotating body 20. The portion of the bonnet 26 provided with the receiving port 25 is configured to be removable from the rotating body 20 in order to facilitate the removal of the SC material and the maintenance work.

回転体の材質は経済性、施工性、強度等を考慮し、鉄鋼製とするのが望ましい。例えば、溶接施工性の良好な溶接構造用鋼材や一般構造用圧延鋼材等を選択することができる。ただし、このような材料に限定されない。  The material of the rotating body is preferably made of steel in consideration of economy, workability, strength, and the like. For example, it is possible to select a welded structural steel material, a general structural rolled steel material, or the like that has good weldability. However, it is not limited to such a material.

回転体20を回転させるため、例えば図1に示すように、回転体20の長軸方向2カ所にタイヤリング22を填めてちょうどその部分が駆動機構10の計4個の車輪14の上に乗るように配置する。片側あるいは両側の車輪14を電動により可逆的に駆動して回転体20を回転させる。  In order to rotate the rotating body 20, for example, as shown in FIG. 1, tire rings 22 are fitted at two locations in the long axis direction of the rotating body 20, and the portions just ride on a total of four wheels 14 of the drive mechanism 10. Arrange so that. The rotating body 20 is rotated by reversibly driving the wheel 14 on one side or both sides electrically.

回転体20の外側は水冷することにより、回転体を逆方向に回転時の冷却速度を速くすることが可能となる。また、冷却装置全体の重量を減らすことが可能となる。図3に水冷方式の冷却装置の一例を一部破断側面図で示す。水冷方法としては、図3に示すように、回転体20の外側をジャケット27で覆い回転体20とジャケット27との間の隙間に水路28を形成する方式、いわゆる水冷ジャケット構造を採用することができる。
別の方法として、回転体20の側面に鋼管あるいは銅管を適当な間隔で溶接あるいはロウ接し、それらに水を流す方法を採用することができる。冷却水の供給排出は図3に示すように回転体20のSC材の受入口25側と反対側に、回転軸中心部にロータリージョイント29を取り付けて行うことができる。
By cooling the outside of the rotating body 20 with water, the cooling speed when rotating the rotating body in the reverse direction can be increased. In addition, the weight of the entire cooling device can be reduced. FIG. 3 is a partially broken side view showing an example of a water-cooling type cooling device. As a water cooling method, as shown in FIG. 3, a so-called water cooling jacket structure in which the outer side of the rotating body 20 is covered with a jacket 27 and a water channel 28 is formed in a gap between the rotating body 20 and the jacket 27 can be adopted. it can.
As another method, it is possible to employ a method in which a steel pipe or a copper pipe is welded or brazed to the side surface of the rotating body 20 at an appropriate interval, and water is allowed to flow through them. As shown in FIG. 3, the cooling water can be supplied and discharged by attaching a rotary joint 29 to the center of the rotating shaft on the opposite side of the rotary member 20 from the SC material inlet 25 side.

水冷する代わりに、回転体とフィンの合計重量を冷却すべきSC材の重量の5倍以上、10倍未満とすることにより、これらの大きくなった熱容量により冷却が可能となる。水冷する必要がなくなり、回転体の構造が単純になる利点がある。
なお、重量比を5倍以上、10倍未満としたのは5倍未満では、熱容量が不足し、特に低温域の冷却速度が遅くなり、生産性が低下するからであり、10倍以上では必要以上に回転体の重量が増え、回転体の回転駆動部等の構造もそれに合わせて堅牢にする必要が生じる等、経済的でなくなるためである。
Instead of water cooling, the total weight of the rotating body and the fins is set to be not less than 5 times and less than 10 times the weight of the SC material to be cooled, so that the cooling can be performed by the increased heat capacity. There is an advantage that the structure of the rotating body is simplified because there is no need for water cooling.
Note that the weight ratio is set to 5 times or more and less than 10 times because if it is less than 5 times, the heat capacity is insufficient, particularly the cooling rate in the low temperature range becomes slow and the productivity is lowered. This is because the weight of the rotator increases as described above, and the structure such as the rotation drive unit of the rotator needs to be made robust accordingly.

回転体の内面に配置するフィン30は、逆方向に回転した時のSC材の出入りがしやすいように、図2に示したように、回転体のほぼ円周方向に沿って取り付け、複数段、例えば8段以上に分割して取り付けるのが望ましい。円周方向に沿った一枚毎のフィンの長さは、回転体の内面円周長の1/36以上1/12以下とするのが望ましい。1/36未満だとフィンが短くなり、フィンの数が増え、溶接施工が煩雑になるからである。一方1/12を越えるとフィンが長くなり、逆方向回転時にSC材の出入りが難しくなる。また、カバー40の円周方向の長さも長くなり、熱歪みが大きくなるからである。  As shown in FIG. 2, the fins 30 arranged on the inner surface of the rotating body are attached along the substantially circumferential direction of the rotating body so that the SC material can easily enter and exit when rotated in the opposite direction. For example, it is desirable to install it by dividing it into eight or more stages. The length of each fin along the circumferential direction is preferably 1/36 or more and 1/12 or less of the inner surface circumferential length of the rotating body. If it is less than 1/36, the fins are shortened, the number of fins is increased, and the welding work becomes complicated. On the other hand, if it exceeds 1/12, the fin becomes long and it becomes difficult for the SC material to enter and exit during reverse rotation. Further, the length of the cover 40 in the circumferential direction is also increased, and the thermal strain is increased.

フィン30の厚さは熱伝導性、加工性、溶接性等を考慮し6mm以上、20mm以下とするのが望ましく、高さは、最高部で50mm〜200mmとするのが望ましい。フィン30は回転体の回転軸方向に整列させて取り付ける。フィン30の間隔は20mm〜100mmとする。20mm以下では溶接施工が難しくなり、100mmを越えると、フィンの総面積が減り、冷却効果が弱まるからである。さらに望ましくは30mm〜80mmである。
フィンの根元を回転体の内面にT字状に溶接する際、両側全長に渡って溶接することにより、フィンから回転体への熱伝導を促進することができる。また、フィン根元の隙間を無くし、SC材特に粉状になったSC材が根元に入り込み残留するのを防ぐことができる。
フィンの材質も回転体の材質の選定理由と同じ理由から鉄鋼製とするのが望ましい。
The thickness of the fin 30 is desirably 6 mm or more and 20 mm or less in consideration of thermal conductivity, workability, weldability, and the like, and the height is desirably 50 mm to 200 mm at the highest portion. The fins 30 are attached while being aligned in the direction of the rotation axis of the rotating body. The interval between the fins 30 is 20 mm to 100 mm. If the thickness is less than 20 mm, welding is difficult, and if it exceeds 100 mm, the total area of the fins is reduced and the cooling effect is weakened. More desirably, the thickness is 30 mm to 80 mm.
When welding the base of the fin to the inner surface of the rotating body in a T shape, the heat conduction from the fin to the rotating body can be promoted by welding over the entire length of both sides. Further, it is possible to eliminate the gap at the fin base and prevent the SC material, especially the powdered SC material, from entering the root and remaining.
It is desirable that the fin material is made of steel for the same reason as that for selecting the material of the rotating body.

図2に示すように、フィン30を覆うカバー40は、その片側を整列固定した複数のフィン30の正回転方向前方に回転軸方向に沿って溶接固定する。
図4にフィンとカバーのより好ましい実施形態を示すため、回転軸に垂直方向の断面の部分拡大図(a)と、回転体の回転軸を通る断面の部分拡大図(b)を示す。
図4(b)に示すように、前記カバー40は複数個のフィン30を1ユニットとして、それらの両端のフィン30bの端部に溶接固定し、外側に凸状に湾曲させて構成するのが望ましい。なお、図4(b)では4個のフィンを1ユニットにした例を示した。
As shown in FIG. 2, the cover 40 covering the fins 30 is welded and fixed along the rotation axis direction in front of the plurality of fins 30 whose one side is aligned and fixed in the forward rotation direction.
FIG. 4 shows a partially enlarged view (a) of a section perpendicular to the rotation axis and a partially enlarged view (b) of a section passing through the rotation axis of the rotating body in order to show a more preferred embodiment of the fin and cover.
As shown in FIG. 4 (b), the cover 40 is constituted by fixing a plurality of fins 30 as a unit, welding and fixing them to the ends of the fins 30b at both ends, and curving outwardly. desirable. FIG. 4B shows an example in which four fins are made into one unit.

カバー40は高温のSC材の影響で温度は上昇する。カバー40は円周方向の長さは比較的短く、また片側が解放されているため、その方向の熱歪みはそれほど大きくない。回転軸方向の熱歪みは、このようにユニット毎に分けてカバーの回転軸方向の長さを短くし、さらに外側に湾曲させることにより緩和させることができる。また、SC材の荷重に対する耐久性も増すことができる。  The temperature of the cover 40 rises due to the influence of the high temperature SC material. Since the cover 40 has a relatively short length in the circumferential direction and one side is released, the thermal strain in that direction is not so large. The thermal strain in the direction of the rotation axis can be reduced by dividing the unit into units as described above, shortening the length of the cover in the direction of the rotation axis, and further bending the cover outward. Further, the durability against the load of the SC material can be increased.

図4(a)に示すように、溶接固定しないフィン30aの解放端とカバー40の内面との間の隙間は、SC材が入り込みブリッジを組むことが無いようにするため、10mm〜30mm程度離すのが望ましい。  As shown in FIG. 4A, the gap between the open end of the fin 30a that is not fixed by welding and the inner surface of the cover 40 is separated by about 10 mm to 30 mm so that the SC material does not enter and form a bridge. Is desirable.

熱応力を緩和し、かつ耐荷重性を増す他のカバーの構成方法として、図5に回転体の回転軸を通る断面の部分拡大図で示すように、前記カバーが複数個のフィンを1ユニットとして、それらの両端のフィンの外側も覆うようにして構成することもできる。
なお、図5には1ユニットのフィン30の数が4個の場合で、全てのフィン30の上端とカバー40の内側に隙間を形成する場合(a)と、1ユニットのフィン30の数が5個で、中央のフィン30bについては耐荷重性を増すため、上端をカバー40に溶接して隙間を無くすように構成する場合(b)とを示した。
As another construction method of the cover that relieves the thermal stress and increases the load resistance, as shown in the partial enlarged view of the cross section passing through the rotating shaft of the rotating body in FIG. As described above, the outer sides of the fins at both ends can be covered.
FIG. 5 shows a case where the number of fins 30 in one unit is four, when a gap is formed between the upper ends of all the fins 30 and the inside of the cover 40 (a), and the number of fins 30 in one unit. In the case of the five fins 30b in the center, in order to increase the load resistance, the case where the upper end is welded to the cover 40 and the gap is eliminated is shown (b).

1ユニットのフィンの個数は3個以上10個以下とするのが望ましい。3個以下ではカバーの数が増え、溶接施工が煩雑になるからである。一方、10個以下としたのは、10個を越えるとカバーが長くなり、熱歪みが増し、また耐荷重性も低下するからである。さらに望ましくは4個以上8個以下である。  The number of fins in one unit is preferably 3 or more and 10 or less. This is because if the number is three or less, the number of covers increases and the welding work becomes complicated. On the other hand, the reason why the number is 10 or less is that when the number exceeds 10, the cover becomes longer, thermal strain increases, and load resistance also decreases. More desirably, the number is 4 or more and 8 or less.

図4(a)に示すように、カバー40の自由端40a側は解放し、回転体20を逆方向に回転した時に、SC材を内側に取り込み、SC材とフィンおよび回転体内面の露出部との接触を促進し、冷却を速めることができるように構成する。
カバーのより望ましい実施形態では、図4(a)に示すように、カバー40の回転体内部に向かって解放されている自由端40aが回転体中心部に向かって曲げられて構成される。
このようにすることで、回転体を正回転しているときには、SC材がカバーを越えてこぼれ落ちカバーの内側に入り込むのを抑制することができ、一方で逆方向に回転している時は、SC材をカバーの内側に取り込みやすくなるからである。
As shown in FIG. 4 (a), the free end 40a side of the cover 40 is released, and when the rotating body 20 is rotated in the opposite direction, the SC material is taken inward, and the exposed portion of the SC material, the fins, and the inner surface of the rotating body. It is configured to promote contact with the water and accelerate cooling.
In a more preferred embodiment of the cover, as shown in FIG. 4A, the free end 40a that is released toward the inside of the rotating body of the cover 40 is bent toward the center of the rotating body.
By doing so, when the rotating body is rotating forward, the SC material can be prevented from spilling over the cover and entering the inside of the cover, while when rotating in the opposite direction, This is because the SC material can be easily taken into the cover.

さらに、望ましい形態として、カバーの表面及び回転体のカバーで覆われていない露出部はそれぞれ1層以上の金属製薄板50aおよび50bで覆う。
金属製薄板の厚さは、薄すぎると溶接作業性が悪くなる。また、特に表面の金属製薄板には熱負荷に加え、SC材の重さと回転体の回転にともなう摩擦、剪断等の機械的負荷が加わるため、薄すぎると耐久性も悪くなる。そのため1mm以上とするのが望ましい。
一方、厚くなると金属製薄板自体の熱容量が増し、その分、鋳造開始初期のSC材の温度を冷やす効果が大きくなるため3mm以下とするのが望ましい。
Furthermore, as a desirable form, the exposed portions that are not covered with the surface of the cover and the cover of the rotating body are each covered with one or more metal thin plates 50a and 50b.
If the thickness of the metal thin plate is too thin, welding workability is deteriorated. In particular, since the metal thin plate on the surface is subjected to mechanical loads such as friction and shear accompanying the weight of the SC material and the rotation of the rotating body in addition to the heat load, if it is too thin, the durability is deteriorated. Therefore, it is desirable to set it as 1 mm or more.
On the other hand, when the thickness is increased, the heat capacity of the metal thin plate itself is increased, and accordingly, the effect of cooling the temperature of the SC material at the beginning of casting is increased.

これらの金属製薄板で覆う場合、カバーと極力直接接触しないよう、例えば間に金網等のクッション材を装入するのが望ましい。さらに、あらかじめ金属製薄板に、凹凸等のエンボス加工を施しておくこともできる。薄板の周囲はカバーおよび回転体内面に溶接で固定する。さらに、補強のため適度の間隔で、スポット溶接、シーム溶接あるいはTIG溶接機等を用いたプラグ溶接にて、カバーに固定しても良い。このような接合部は熱伝導性が良いため、部分的に断熱性が低下する。そのため、そのような接合部の面積合計が金属製薄板全体の面積に対して20%以上、さらに望ましくは15%以上にならないようにする。  When covering with these metal thin plates, it is desirable to insert a cushioning material such as a wire mesh, for example, so as not to make direct contact with the cover as much as possible. Furthermore, embossing, such as unevenness | corrugation, can also be given to the metal thin plate previously. The periphery of the thin plate is fixed to the cover and the inner surface of the rotating body by welding. Furthermore, it may be fixed to the cover by spot welding, seam welding, or plug welding using a TIG welding machine or the like at appropriate intervals for reinforcement. Since such a joint has good thermal conductivity, heat insulation is partially reduced. Therefore, the total area of such joints should not be 20% or more, more preferably 15% or more, with respect to the entire area of the metal thin plate.

カバーおよび金属製薄板の材質としては、耐熱性が良好で曲げ加工、切断加工、溶接性等の施工性にも優れ、かつ入手性、経済性等の観点から、SUS304やSUS310S等のオーステナイト系ステンレス鋼やSUH304やSUH310系のオーステナイト系耐熱鋼が適している。さらに、高温強度に優れたニッケル基合金等も採用しうる。  As the material of the cover and the metal thin plate, austenitic stainless steel such as SUS304 and SUS310S is excellent in heat resistance, excellent workability such as bending, cutting and welding, and from the viewpoint of availability and economy. Steel, SUH304 and SUH310 series austenitic heat resistant steels are suitable. Furthermore, a nickel-base alloy or the like excellent in high temperature strength can be employed.

カバーの別の実施形態として、薄板で覆う代わりに、例えばをプラズマ溶射等の方法でアルミナ等のセラミックス被膜を形成することができる。プラズマ皮膜で覆う場合、事前にブラスト処理して、表面を荒らし被膜の密着強度を高める。
さらに、プラズマ溶射皮膜を形成し、その上に1層以上の金属製薄板で覆うこともできる。その場合、金属製薄板をカバーや回転体内面に溶接する部分についてはあらかじめガラステープ等を貼っておき、溶射被膜が形成されないようにするのが望ましい。
As another embodiment of the cover, instead of covering with a thin plate, a ceramic film such as alumina can be formed by a method such as plasma spraying. When covering with a plasma film, blasting is performed in advance to roughen the surface and increase the adhesion strength of the film.
Furthermore, a plasma sprayed coating can be formed and covered with one or more metal thin plates. In that case, it is desirable to apply a glass tape or the like in advance on the portion where the metal thin plate is welded to the cover or the inner surface of the rotating body so that the sprayed coating is not formed.

別の冷却装置の実施形態では、回転体の回転軸が水平面となす角度を可変にする。
例えば、図6に示すように、冷却装置3を回転駆動機構を含めて全体を傾斜台17に載せて、電動あるいは油圧シリンダー18等を用いて角度を調整する。傾斜の回転の支点19はSC材の受入口25の位置が極力移動しないよう、その下部近傍に置く。
In another embodiment of the cooling device, the angle formed by the rotation axis of the rotating body and the horizontal plane is variable.
For example, as shown in FIG. 6, the entire cooling device 3 including the rotation drive mechanism is mounted on the tilt table 17, and the angle is adjusted using an electric or hydraulic cylinder 18 or the like. The tilting fulcrum 19 is placed in the vicinity of the lower part thereof so that the position of the SC material receiving port 25 does not move as much as possible.

特に鋳造開始初期に回転軸が水平面となす角度を変え、SC材を受入口側に寄せてまとめることにより、冷却を遅くすることができる。このように角度を変えることにより、冷却速度を制御することができる。また、冷却終了後、回転体を傾斜台ごとチャンバーから引き出し、受入口側を下げて回転することにより、簡単にSC材を取り出すことができ、作業性が改善される。  In particular, cooling can be slowed by changing the angle formed by the rotation axis with the horizontal plane at the beginning of casting and bringing the SC materials closer to the receiving port. By changing the angle in this way, the cooling rate can be controlled. Further, after the cooling is completed, the SC body can be easily taken out by pulling out the rotating body together with the tilting table from the chamber and rotating the receiving port side downward, thereby improving workability.

さらに、別の冷却装置の実施形態では、回転体の中心軸の位置に電熱ヒータを配置する。図7に冷却装置4の側面方向から見た回転軸を通る断面図を示す。図に示すように、電熱ヒータ60は回転体のSC材受入口25側と反対方向の壁の中心近傍に片側を固定して配置すれば良い。
通電は、回転体本体部の周囲あるいは水冷用のロータリジョイントを設ける場合、その回転軸にスリップリング(図未表示)を取り付けて、それを介して実施することができる。加熱の目的は鋳造開始初期のSC材の冷却速度をできるだけ遅くするために、冷却装置内部をなるべく高温に保ってSC材と冷却装置内部との温度差を少なくするためである。冷却装置内部の温度は、300℃以上600℃程度になるべく高温にするのが望ましい。
供給電力は、目的とするSC材の組織制御の程度に応じて決めることができ、高温域の冷却をより遅くしたいときは、大きめに設定する。溶解鋳造量100kg当たり、3kw〜30kwの範囲内で決めるのが望ましい。
鋳造開始前に通電加熱し、回転体の内面を予熱することにより、特に鋳造開始直後のSC材の冷却速度を遅くすることができる。
Furthermore, in another embodiment of the cooling device, an electric heater is disposed at the position of the central axis of the rotating body. FIG. 7 shows a cross-sectional view of the cooling device 4 passing through the rotation axis as viewed from the side. As shown in the figure, the electric heater 60 may be arranged with one side fixed in the vicinity of the center of the wall opposite to the SC material receiving port 25 side of the rotating body.
Energization can be performed through a slip ring (not shown) attached to the rotating shaft when a rotary joint for water cooling is provided around the rotating body main body. The purpose of heating is to reduce the temperature difference between the SC material and the inside of the cooling device by keeping the inside of the cooling device as high as possible in order to make the cooling rate of the SC material at the beginning of casting as slow as possible. It is desirable that the temperature inside the cooling device be as high as possible to be about 300 ° C. or higher and about 600 ° C.
The power supply can be determined in accordance with the degree of structure control of the target SC material, and is set larger when it is desired to cool down the high temperature region more slowly. It is desirable to determine within a range of 3 to 30 kW per 100 kg of melt casting.
By energizing and heating before the start of casting and preheating the inner surface of the rotating body, the cooling rate of the SC material, particularly immediately after the start of casting, can be reduced.

本発明はこのような冷却装置を備えたSC装置を包含する。
以上述べた冷却装置を備えたSC装置を用いることにより、鋳造中あるいは鋳造終了後のSC材の冷却速度を遅くし、Rリッチ相の分布状況を制御することが可能な装置とすることができる。しかも、冷却装置の回転体の回転方向を変えるといった簡単な操作で、冷却速度を速め、生産性を高めることができる。一つの回転体で、冷却速度を変化させることができるため、冷却装置の容量が小さく、したがって、SC装置全体としても小型化が可能となる。
The present invention includes an SC device provided with such a cooling device.
By using the SC device provided with the cooling device described above, it is possible to reduce the cooling rate of the SC material during or after casting and to control the distribution state of the R-rich phase. . In addition, the cooling speed can be increased and productivity can be increased by a simple operation such as changing the rotation direction of the rotating body of the cooling device. Since the cooling speed can be changed with one rotating body, the capacity of the cooling device is small, and therefore the entire SC device can be miniaturized.

また、ロールから離脱直後のSC材では、Rリッチ相は溶融状態のため、静置式の冷却装置の場合、SC材同士が融着しあい大きな固まりを形成し、取り出し作業を含む後工程での取り扱いが難しくなる。特に、高温域の冷却速度を遅くするほどそのような傾向が強まり著しく作業性を害する。本発明の装置では、常に回転体を回転させ、SC材は撹拌されているため、そのような融着現象は起こらない。また、撹拌されているため、個々のSC材薄片の熱履歴も均一化され組織の均一性が高まる利点がある。  Moreover, in the SC material immediately after separation from the roll, since the R-rich phase is in a molten state, in the case of a stationary type cooling device, the SC materials are fused together to form a large mass, and are handled in a later process including the removal operation. Becomes difficult. In particular, as the cooling rate in the high temperature range is decreased, such a tendency becomes stronger and the workability is remarkably impaired. In the apparatus of the present invention, since the rotating body is always rotated and the SC material is stirred, such a fusion phenomenon does not occur. Further, since the agitation is performed, there is an advantage that the thermal history of the individual SC material flakes is made uniform and the uniformity of the structure is increased.

以下に、本発明の冷却装置を用いた冷却方法の実施形態について説明する。
本発明ではSC材の冷却方法として、以上述べてきた冷却装置を備えたSC装置を用いて、回転体を正回転状態で鋳造を開始し鋳造終了後所定時間経過後、回転体の回転方向を切り替え逆方向に回転させることにより冷却速度を制御する。
Below, embodiment of the cooling method using the cooling device of this invention is described.
In the present invention, as a method for cooling the SC material, using the SC device provided with the cooling device described above, the casting of the rotating body is started in the normal rotation state, and after the predetermined time has elapsed after the casting is finished, the rotating direction of the rotating body is changed. The cooling rate is controlled by rotating in the reverse direction.

回転体の正回転状態では、SC材はフィンや回転体の内面に直接触れることがないため、冷却速度が遅く、組織変化が進みやすい800℃〜600℃程度の高温域にSC材をより長時間保つことができる。鋳造終了後所定時間経過後、回転体の回転方向を切り替え逆方向に回転させることにより、SC材はカバーの内側に取り込まれ、フィンや回転体の内側露出部に直接触れ、急速に冷却される。
このように冷却装置の回転体の回転方向を変えるといった簡単な操作で、冷却速度を変えることができる。さらに、回転体の回転方向を切り替えるタイミングを変えることにより、Rリッチ相の分布状況を変え、希望する組織の造り込みが容易になる。
In the normal rotation state of the rotating body, the SC material does not directly touch the fins or the inner surface of the rotating body, so the cooling rate is slow and the SC material is longer in a high temperature range of about 800 ° C. to 600 ° C., where the structure change easily proceeds. Can keep time. After a predetermined time has elapsed after the casting is finished, the rotation direction of the rotating body is switched and rotated in the reverse direction, whereby the SC material is taken into the inside of the cover, and directly touches the fins and the inner exposed portions of the rotating body, and is rapidly cooled. .
Thus, the cooling rate can be changed by a simple operation such as changing the rotation direction of the rotating body of the cooling device. Furthermore, by changing the timing for switching the rotation direction of the rotating body, the distribution state of the R-rich phase is changed, and the desired structure can be easily built.

回転方向を変えるタイミングは、SC材の冷却温度域800℃から600℃を目途に、鋳造終了後1分〜1時間の範囲内で選択するのが望ましい。1分以内では、特に鋳造後期のSC材が高温域を通過する時間が短く、Rリッチ相が十分熱平衡に達せず、またRリッチ相の平均間隔が狭くなりすぎるからである。一方1時間以上では、既に、SC材全体の平均温度は、Rリッチ相の融点以下となり、組織変化は起こりにくくなっているからである。そのため、冷却所用時間を単に長引かせることになるからである。より望ましくは、2分以上30分未満である。  The timing for changing the rotation direction is desirably selected within the range of 1 minute to 1 hour after the end of casting, with the SC material cooling temperature range of 800 ° C. to 600 ° C. as a target. This is because, within 1 minute, the SC casting material in the latter stage of casting has a short time for passing through the high temperature region, the R-rich phase does not sufficiently reach thermal equilibrium, and the average interval between the R-rich phases becomes too narrow. On the other hand, since the average temperature of the entire SC material is already below the melting point of the R-rich phase and the structural change is less likely to occur after 1 hour or longer. Therefore, the cooling station time is simply prolonged. More desirably, it is 2 minutes or more and less than 30 minutes.

14B系合金は活性な希土類元素をおよそ30wt%も含むため、高温で大気に触れると酸化しやすく、酸素濃度が上昇する。一般に、200℃以上では酸化が著しく、望ましくは150℃以下に冷やしてから取り出す必要がある。特に、水冷構造の回転体を用いた場合、フィンによる伝熱面積の増大効果とあいまって、回転体の回転方向を変えた時のSC材の冷却は速く、短時間で150℃以下に冷却することが可能となる。Since the R 2 T 14 B-based alloy contains about 30 wt% of an active rare earth element, it easily oxidizes when exposed to the atmosphere at a high temperature, and the oxygen concentration increases. In general, oxidation is remarkable at 200 ° C. or higher, and it is necessary to cool it to 150 ° C. or lower and take it out. In particular, when a water-cooled rotating body is used, the SC material is rapidly cooled when the rotating direction of the rotating body is changed, coupled with the effect of increasing the heat transfer area by the fins, and is cooled to 150 ° C. or less in a short time. It becomes possible.

回転体の回転速度は、回転体の内面において、遠心力が0.5Gを越えないように設定する。速すぎると、カバーやカバーを覆う金属薄板への負荷が大きくなり、耐久性を悪くするからである。一方、遅すぎると撹拌効果が弱まり、SC材の薄片同士が融着しあう可能性も出始める。望ましくは、0.1G〜0.3G程度である。  The rotational speed of the rotating body is set so that the centrifugal force does not exceed 0.5 G on the inner surface of the rotating body. If the speed is too fast, the load on the cover and the metal thin plate covering the cover will increase, and the durability will deteriorate. On the other hand, if it is too slow, the stirring effect is weakened, and there is a possibility that the SC material flakes are fused together. Desirably, it is about 0.1G-0.3G.

本発明の別の冷却方法は、回転体の回転軸が水平面となす角度を可変にした冷却装置を備えたSC装置を用いた冷却方法である。回転軸を水平面より受入口側が低くなるようにして鋳造を開始し、所定時間経過後回転軸を水平あるいは受入口側が高くなるように調整し、さらに鋳造終了後所定時間経過後、回転体の回転方向を切り替え逆方向に回転させる。  Another cooling method of the present invention is a cooling method using an SC device provided with a cooling device in which an angle formed by a rotating shaft of a rotating body and a horizontal plane is variable. Casting is started so that the receiving shaft side is lower than the horizontal plane, and after a predetermined time has passed, the rotating shaft is adjusted to be horizontal or the receiving side is raised. Switch direction and rotate in the opposite direction.

回転軸を水平面より受入口側が低くなるようにして鋳造を開始することにより、SC材が受入口側に貯まるようにして、放熱効果を減らすことが可能となる。特に、鋳造開始初期は回転体やカバーの温度は低く、SC材の温度は低下しやすく、特にSC材の広がりが速いとそのような傾向が一層高まる。このような冷却方法を採用することにより、鋳造開始初期のSC材の冷却速度が速まるのを防ぐことが可能となる。  By starting casting so that the receiving shaft side is lower than the horizontal plane, the SC material can be stored on the receiving port side, and the heat radiation effect can be reduced. In particular, at the beginning of casting, the temperature of the rotating body and the cover is low, and the temperature of the SC material is likely to decrease. In particular, when the spread of the SC material is fast, such a tendency is further increased. By adopting such a cooling method, it is possible to prevent the SC material from cooling at the beginning of casting from being accelerated.

鋳造開始時の回転体の回転軸が水平面となす角度およびそれを変更する時間は、受入口からSC材がこぼれ落ちないよう、実際に使用した結果を見て決めることができる。また、鋳造中一定にする必要はなく、適宜変更することもできる。  The angle between the rotation axis of the rotating body at the start of casting and the horizontal plane and the time for changing it can be determined by looking at the results of actual use so that the SC material does not spill from the receiving port. Moreover, it is not necessary to make it constant during casting, and can be changed as appropriate.

本発明の別の冷却方法は、電熱ヒータを配置した冷却装置を備えたSC装置を用いて、電熱ヒータに通電し、回転体を正回転状態で鋳造開始直前に通電を停止し、さらに鋳造終了後所定時間経過後、回転体の回転方向を切り替え、逆方向に回転させる方法である。
鋳造開始前に電熱ヒータに通電して、回転体の内面を300℃〜600℃に予熱することにより、特に鋳造開始初期のSC材の冷却速度をさらに遅くすることができる。
Another cooling method of the present invention uses an SC device equipped with a cooling device provided with an electric heater, energizes the electric heater, stops the energization immediately before the start of casting in a rotating state of the rotating body, and further ends the casting. After the predetermined time has elapsed, the rotation direction of the rotating body is switched and rotated in the reverse direction.
By energizing the electric heater before the start of casting and preheating the inner surface of the rotating body to 300 ° C. to 600 ° C., the cooling rate of the SC material, particularly at the beginning of casting, can be further reduced.

ヒータによる加熱は、予熱効果を高めるため少なくとも鋳造開始前の10分前から開始する。一方、長すぎても、定常状態に達してしまい、電力の無駄となるため、1時間以内とするのが望ましい。  Heating by the heater is started at least 10 minutes before the start of casting in order to enhance the preheating effect. On the other hand, if it is too long, it reaches a steady state and wastes power, so it is desirable that it be within one hour.

内側にヒータを配置して予熱しても、加熱されるのはカバーあるいはカバーに金属薄板等で覆った冷却装置を用いた場合、実質的に金属薄板のみである。後者では熱容量的にその寄与が無視できないカバーの温度上昇も抑制される。そのため、比較的低出力のヒータでも効率良く、回転体の内面を予熱できる。また、回転体を逆方向に回転時のSC材の冷却速度もほとんど予熱の影響を受けず十分大きくすることができ、冷却時間を短縮できる。  Even if a heater is arranged on the inner side and preheating is performed, only the thin metal plate is substantially heated when the cover or the cooling device covered with the thin metal plate is used. In the latter case, the temperature rise of the cover, whose contribution cannot be ignored in terms of heat capacity, is also suppressed. Therefore, the inner surface of the rotating body can be preheated efficiently even with a relatively low output heater. In addition, the cooling rate of the SC material when rotating the rotating body in the reverse direction can be sufficiently increased without being affected by the preheating, and the cooling time can be shortened.

さらに別の冷却方法は、電熱ヒータを配置した冷却装置の中で、回転体の回転軸が水平面となす角度を可変にしたSC装置を用いた冷却方法である。電熱ヒータに通電した後、鋳造開始直前に通電を停止し、回転体を正回転方向にかつ回転軸を水平面より受入口側が低くなるようにして鋳造を開始し、所定時間経過後回転軸を水平あるいは受入口側が高くなるように調整し、さらに鋳造終了後所定時間経過後、回転体の回転方向を切り替え逆方向に回転させる。
電熱ヒータによる予熱効果に加え、回転軸を水平面より受入口側が低くなるようにして鋳造を開始することにより、SC材が受入口側に貯まるようにして、放熱効果をさらに減らすことが可能となり、正回転時の冷却を遅くできる。
Yet another cooling method is a cooling method using an SC device in which an angle formed by a rotating shaft of a rotating body and a horizontal plane is variable in a cooling device provided with an electric heater. After energizing the electric heater, stop the energization just before the start of casting, start casting with the rotating body in the normal rotation direction and the rotating shaft lower than the horizontal plane on the receiving side, and after a predetermined time has passed, rotate the rotating shaft horizontally Or it adjusts so that a receiving side may become high, and also after the predetermined time progress after completion | finish of casting, the rotation direction of a rotary body is switched and it rotates in a reverse direction.
In addition to the preheating effect by the electric heater, starting the casting so that the receiving shaft side is lower than the horizontal plane, the SC material can be stored on the receiving side, and the heat dissipation effect can be further reduced. Cooling during normal rotation can be delayed.

以下に、実施例を用いて、さらに詳細に本発明の冷却装置およびSC装置、冷却方法について説明する。  Hereinafter, the cooling device, the SC device, and the cooling method of the present invention will be described in more detail with reference to examples.

冷却装置として用いた回転体の寸法は厚さ40mm×内径700mm×長さ800mmで溶接構造用圧延鋼材を用いて作製した。それに、厚さ12mmの鋼板を用いて切り出した概略寸法高さ60mm×長さ120mmのフィンを、円周方向に12等分割し、回転軸方向にはピッチ52mmで、13列配置し、回転体の内面に溶接固定した。さらに、厚さ4mmのSUS310S製のステンレス鋼板で作製したカバーを図4と同様にフィン4個を1ユニットにしてかつ外側に湾曲面を形成するようにして被せた。なお、回転体本体とフィンの合計重量は約650kgであった。  The rotating body used as the cooling device had a thickness of 40 mm, an inner diameter of 700 mm, and a length of 800 mm, and was produced using a rolled steel material for welded structure. Furthermore, fins having a rough dimension of 60 mm × length 120 mm cut out using a steel plate having a thickness of 12 mm are divided into 12 equal parts in the circumferential direction, and arranged in 13 rows at a pitch of 52 mm in the rotation axis direction. Welded and fixed to the inner surface. Further, a cover made of a stainless steel plate made of SUS310S having a thickness of 4 mm was covered in the same manner as in FIG. 4 with four fins as one unit and a curved surface formed on the outside. The total weight of the rotating body and the fins was about 650 kg.

カバーにはさらに厚さ1.5mmのSUS310S製の薄板を被せ、周囲を溶接固定した。SC材の受入口のボンネット内面や、回転体の受入口の反対側の鏡板部分の内面も同様に金属製薄板で覆い、SC材と回転体本体やその他の厚肉の熱容量の大きな部分と直接接触しないようにした。
このような冷却装置を、模式的に図8に示すような100kg真空高周波誘導溶解炉を備えたSC装置に設置した。
The cover was further covered with a thin plate made of SUS310S having a thickness of 1.5 mm, and the periphery was fixed by welding. Similarly, the inner surface of the bonnet of the SC material receiving port and the inner surface of the end plate portion on the opposite side of the receiving port of the rotating body are also covered with a thin metal plate, and directly connected to the SC material, the rotating body main body, and other parts having a large heat capacity. I tried not to touch it.
Such a cooling device was installed in an SC device equipped with a 100 kg vacuum high frequency induction melting furnace as schematically shown in FIG.

溶解重量を80kgとし、配合組成でネオジウムが31.5wt%、ボロンが1.0wt%となるように金属ネオジウム、電解鉄、フェロボロンを配合し、通常の溶解方法にて、アルゴン250Torrの雰囲気中で溶解した。溶解後、回転体を正回転させた状態で、鋳造幅:200mm、水冷ロール周速度:1.2m/sで鋳造した。  The dissolution weight is 80 kg, metal neodymium, electrolytic iron, and ferroboron are blended so that the blending composition is 31.5 wt% and boron is 1.0 wt%. In a normal melting method, in an atmosphere of 250 Torr of argon Dissolved. After melting, the casting was cast at a casting width of 200 mm and a water-cooled roll peripheral speed of 1.2 m / s with the rotating body rotated forward.

鋳造終了して10分経過後、回転を止め、さらに逆方向に回転させた。
さらに、2時間後に回転を止めチャンバーを開け、SC材の中にシース熱電対の測定端子を差し込み温度を測定した。その結果、最高温度を示す部分でも130℃以下と十分低く、酸化による変色は全く起こらなかった。
After 10 minutes from the end of casting, the rotation was stopped and further rotated in the reverse direction.
Further, after 2 hours, the rotation was stopped and the chamber was opened, and a measurement terminal of a sheath thermocouple was inserted into the SC material, and the temperature was measured. As a result, even the portion showing the maximum temperature was sufficiently low at 130 ° C. or lower, and no discoloration due to oxidation occurred.

SC材の平均厚さは0.31mmであった。SC材の面に直角方向の断面を観察できるように樹脂に埋め込み、研磨し、走査電子顕微鏡を用いて、反射電子線像にて組織観察を行った。そのようにして得た組織写真を用いて、断面10カ所、SC材の厚さ方向ほぼ中央部について、線分法でRリッチ相の間隔を測定した。その結果、Rリッチ相の間隔は6.3μmであり、二次のラメラ状のRリッチ相がほとんど消えた、高温域の冷却速度が十分遅い場合の組織を示しており、高磁化型のネオジウム系磁石用原料合金として最適な組織であると判断された。
なお、SC装置から冷却装置を引き出し、受入口側が低くなるように傾けて正回転させることにより、SC材を簡単に取り出せることができた。
The average thickness of the SC material was 0.31 mm. The surface of the SC material was embedded in a resin so that a cross section in a direction perpendicular to the surface of the SC material could be observed, polished, and the structure was observed with a reflected electron beam image using a scanning electron microscope. Using the structure photograph thus obtained, the distance between the R-rich phases was measured by the line segment method at 10 cross-sections and approximately the center in the thickness direction of the SC material. As a result, the interval between the R-rich phases was 6.3 μm, and the secondary lamellar R-rich phase almost disappeared, indicating a structure in the case where the cooling rate in the high temperature range is sufficiently slow. It was judged to be the optimum structure as a raw material alloy for a system magnet.
In addition, the SC material could be easily taken out by pulling out the cooling device from the SC device and tilting it forward so that the receiving side is lowered.

実施例1と同じ回転体の内寸法で水冷ジャケット構造の冷却装置を準備した。フィンやカバーの構造や寸法も実施例1と同じになるよう製作した。但し、回転体の厚さは20mm、ジャケットの厚さは8mmの鋼板を用いて作製した。
このような冷却装置を、実施例1と同じ100kg真空高周波誘導溶解炉を備えたSC装置に設置した。
A cooling device having a water cooling jacket structure with the same internal dimensions of the rotating body as in Example 1 was prepared. The structure and dimensions of the fins and cover were made the same as in Example 1. However, the rotating body was manufactured using a steel plate having a thickness of 20 mm and a jacket having a thickness of 8 mm.
Such a cooling apparatus was installed in the SC apparatus provided with the same 100 kg vacuum high frequency induction melting furnace as Example 1.

溶解重量を100kgとし、配合組成で、ネオジウムが27.0wt%、ディスプロシウムが5wt%、ボロンが1.0wt%となるように金属ネオジウム、金属ディスプロシウム、電解鉄、フェロボロンを配合し、通常の溶解方法にて、アルゴン250Torrの雰囲気中で溶解した。溶解後、回転体を正回転させた状態で、鋳造幅:200mm、水冷ロール周速度:1.0m/sで鋳造した。  The dissolution weight is 100 kg, and in the blending composition, neodymium is 27.0 wt%, dysprosium is 5 wt%, boron is 1.0 wt%, and neodymium metal, metal dysprosium, electrolytic iron, ferroboron are blended, It melt | dissolved in the atmosphere of argon 250 Torr by the normal melt | dissolution method. After melting, the casting was cast at a casting width of 200 mm and a water-cooled roll peripheral speed of 1.0 m / s with the rotating body rotated forward.

鋳造終了後、2分経過後、回転を止め、さらに逆方向に回転させた。
さらに、1.5時間後に回転を止めチャンバーを開け、SC材の中にシース熱電対の測定端子を差し込み温度を測定した。その結果、最高温度を示す部分でも80℃以下と十分低く、酸化による変色は全く起こらなかった。
After 2 minutes from the end of casting, the rotation was stopped and further rotated in the reverse direction.
Further, after 1.5 hours, the rotation was stopped and the chamber was opened, and a measurement terminal of a sheath thermocouple was inserted into the SC material, and the temperature was measured. As a result, even the portion showing the maximum temperature was sufficiently low at 80 ° C. or lower, and no discoloration due to oxidation occurred.

SC材の平均厚さは0.28mmであった。実施例1と同様にしてSC材の断面の組織観察を行った。その結果、Rリッチ相の間隔は4.2μmであり、高保磁力型の磁石の製造用合金原料として最適と考えられる組織を示していた。  The average thickness of the SC material was 0.28 mm. In the same manner as in Example 1, the cross-sectional structure of the SC material was observed. As a result, the interval between the R-rich phases was 4.2 μm, indicating a structure considered to be optimal as an alloy raw material for manufacturing a high coercive force type magnet.

(比較例1)
実施例1と同じSC装置を用いて、実施例1と同じ配合組成の合金を溶解量も同じ条件にして溶解鋳造し、内寸法で、幅320mm×長さ950mm×高さ600mmのSC材収納容器に回収した。
このような冷却装置をセットした収納容器を、図6に示すように100kg真空高周波誘導溶解炉を備えたSC装置51に設置した。
鋳造終了後、24時間経過後、チャンバーを開けて、SC材の中にシース熱電対の測定端子を差し込み温度を測定した。その結果、250℃以上の温度を示す部分が残っており、収納容器からドラム缶に移す際に、SC材が酸化し、かなりの部分が変色してしまった。
(Comparative Example 1)
Using the same SC apparatus as in Example 1, an alloy having the same composition as in Example 1 was melt-cast under the same conditions for the amount of dissolution, and the internal dimensions of the SC material of width 320 mm x length 950 mm x height 600 mm were stored. Collected in a container.
The storage container in which such a cooling device was set was installed in an SC device 51 equipped with a 100 kg vacuum high frequency induction melting furnace as shown in FIG.
After the completion of casting, 24 hours later, the chamber was opened, and a measuring terminal of a sheath thermocouple was inserted into the SC material, and the temperature was measured. As a result, a portion showing a temperature of 250 ° C. or more remained, and when transferred from the storage container to the drum, the SC material was oxidized and a considerable portion was discolored.

SC材の平均厚さは0.30mmであった。実施例1と同様にしてSC材の断面の組織観察を行った。その結果、Rリッチ相の間隔は7.3μmであり、実施例1よりさらに広いRリッチ相の間隔を示していた。組織的には、高磁化型の磁石用原料として利用できる組織であると考えられた。しかしながら、酸化を防ぐには24時間以上チャンバー内に保持する必要があり、生産性が悪く、量産設備として採用はできないと判断された。  The average thickness of the SC material was 0.30 mm. In the same manner as in Example 1, the cross-sectional structure of the SC material was observed. As a result, the R-rich phase interval was 7.3 μm, indicating a wider R-rich phase interval than that in Example 1. Organizationally, it was thought that it was a structure that could be used as a raw material for highly magnetized magnets. However, in order to prevent oxidation, it was necessary to hold in the chamber for 24 hours or more, and it was judged that productivity was poor and it could not be adopted as mass production equipment.

(比較例2)
比較例1と同じSC材収納容器に、幅50×長さ780×高さ600mmの矩形の水冷ボックスを3列50mm間隔でセットした冷却装置を準備した。
そして、実施例1と同じSC装置を用いて、実施例1と同じ配合組成の合金を溶解鋳造した。溶解重量も実施例1と同じく80kgとした。鋳造終了後24時間経過後にチャンバーを開けてSC材を取り出した。
SC材の平均厚さは0.31mmであった。実施例1と同様にしてSC材の断面の組織観察を行った。その結果、Rリッチ相の間隔は3μm以上の部分も認められたが、3μm未満の部分も多く認められ、概してRリッチ相の間隔は狭く、かつバラツキも大きく、ネオジウム系磁石用合金の原料としては適さない組織を示していた。
(Comparative Example 2)
In the same SC material storage container as that in Comparative Example 1, a cooling device was prepared in which rectangular water cooling boxes having a width of 50 × length of 780 × height of 600 mm were set at intervals of 3 rows and 50 mm.
Then, using the same SC apparatus as in Example 1, an alloy having the same composition as in Example 1 was melt cast. The dissolution weight was 80 kg as in Example 1. After 24 hours from the end of casting, the chamber was opened and the SC material was taken out.
The average thickness of the SC material was 0.31 mm. In the same manner as in Example 1, the cross-sectional structure of the SC material was observed. As a result, the portion of the R-rich phase was found to be 3 μm or more, but many portions of less than 3 μm were also found. Generally, the R-rich phase was narrow and varied widely, and it was used as a raw material for neodymium-based magnet alloys. Indicated an unsuitable organization.

実施例2と同じ回転体の内寸法及び同じ構造寸法のフィンやカバーを設けた水冷ジャケット構造の冷却装置を準備した。冷却装置にはさらに回転体中心軸近傍に図7に示すような5kWの電熱ヒーターを配置し、回転体全体を図6に示すような傾斜機構の上に載せ、回転軸の水平面となす角度を制御できるように構成した。  A cooling device having a water-cooled jacket structure provided with fins and covers having the same internal dimensions and the same structural dimensions as those of Example 2 was prepared. The cooling device is further provided with a 5 kW electric heater as shown in FIG. 7 in the vicinity of the central axis of the rotating body, and the entire rotating body is placed on a tilting mechanism as shown in FIG. It was configured to be controllable.

溶解重量を100kgとし、配合組成で、実施例1と同じになるようにして溶解した。鋳造開始予定時刻の約30分前から電熱ヒータに通電して、回転体の内面を予熱し、鋳造開始直前に通電を停止した。回転体を正回転させた状態で、かつ受入口側が低くなるように水平面に対して5度傾けて、鋳造幅:200mm、水冷ロール周速度:1.2m/sで鋳造を開始した。鋳造を初めてから1分経過後、回転軸の傾きを変え受入口側が水平面より3度高くなるようにした。さらに、鋳造終了後10分間経過後、回転を止め、さらに逆方向に回転させた。  The dissolution weight was 100 kg, and dissolution was performed in the same composition as in Example 1. The electric heater was energized about 30 minutes before the scheduled casting start time, the inner surface of the rotating body was preheated, and energization was stopped immediately before the start of casting. Casting was started at a casting width: 200 mm and a water-cooled roll peripheral speed: 1.2 m / s with the rotating body rotated forward and tilted by 5 degrees with respect to the horizontal plane so that the inlet side was lowered. After 1 minute from the beginning of casting, the inclination of the rotating shaft was changed so that the receiving side was 3 degrees higher than the horizontal plane. Further, after 10 minutes from the end of casting, the rotation was stopped and further rotated in the reverse direction.

さらに、1.5時間後に回転を止めチャンバーを開け、SC材の中にシース熱電対の測定端子を差し込み温度を測定した。その結果、最高温度を示す部分でも、90℃以下と十分低く、酸化による変色は全く起こらなかった。  Further, after 1.5 hours, the rotation was stopped and the chamber was opened, and a measurement terminal of a sheath thermocouple was inserted into the SC material, and the temperature was measured. As a result, even the portion showing the maximum temperature was sufficiently low at 90 ° C. or lower, and no discoloration due to oxidation occurred.

SC材の平均厚さは0.30mmであった。実施例1と同様にしてSC材の断面の組織観察を行った。その結果、Rリッチ相の間隔は6.4μmであり、高磁化型の磁石の製造用合金原料として最適と考えられる組織を示していた。  The average thickness of the SC material was 0.30 mm. In the same manner as in Example 1, the cross-sectional structure of the SC material was observed. As a result, the interval between the R-rich phases was 6.4 μm, indicating a structure considered to be optimal as an alloy raw material for producing a highly magnetized magnet.

本発明は、以上説明したように構成されているので、以下に記載されるような効果を有する。
すなわち、本発明の冷却装置は、組織制御に影響の大きい高温域の冷却速度を遅く、かつ生産性に影響する低温域の冷却速度を速くすることが可能である。特にネオジウム系磁石用原料合金の製法のSC装置において、水冷ロールから離脱したSC材を冷却する装置として組み込んで用いた場合、磁石の用途に応じた最適な組織を有した合金の製造が可能な装置とすることができる。かつ、冷却時間も短くできるため、生産性を高めることができる。
Since the present invention is configured as described above, it has the following effects.
That is, the cooling device of the present invention can increase the cooling rate in the high temperature range, which has a great influence on the structure control, and increase the cooling rate in the low temperature range, which affects the productivity. In particular, in an SC device for manufacturing a raw material alloy for a neodymium-based magnet, when an SC material separated from a water-cooled roll is incorporated and used as an apparatus for cooling, an alloy having an optimum structure according to the use of the magnet can be manufactured. It can be a device. And since cooling time can also be shortened, productivity can be improved.

さらに、一つの回転体で回転方向を切り替えることにより、冷却速度を変化させることができ、コンパクトな装置とすることができる。
以上から産業上の利用可能性は十分高い。
Furthermore, the cooling rate can be changed by switching the rotation direction with a single rotating body, and a compact apparatus can be obtained.
Therefore, industrial applicability is sufficiently high.

本発明の冷却装置の外観斜視図である。  It is an external appearance perspective view of the cooling device of the present invention. 本発明の冷却装置の回転軸に直角方向の断面図である。  It is sectional drawing of a perpendicular direction to the rotating shaft of the cooling device of this invention. 本発明のジャケット水冷方式の冷却装置の一部破断側面図である。  It is a partially broken side view of the jacket water cooling type cooling device of the present invention. 本発明のフィンとカバーの一実施形態を示す部分断面図である。  It is a fragmentary sectional view showing one embodiment of the fin and cover of the present invention. 本発明のフィンとカバーの他の実施形態を示す部分断面図である。  It is a fragmentary sectional view showing other embodiments of the fin and cover of the present invention. 本発明の冷却装置の角度を可変にするための機構を示す図である。  It is a figure which shows the mechanism for making the angle of the cooling device of this invention variable. 本発明のヒータを備えた冷却装置のヒータの取り付け状況を示す断面図である。  It is sectional drawing which shows the attachment condition of the heater of the cooling device provided with the heater of this invention. 本発明のストリップキャスティング装置の概略構成を説明する図である。  It is a figure explaining schematic structure of the strip casting apparatus of this invention. 従来のストリップキャスティング装置の概略構成を説明する図である。  It is a figure explaining schematic structure of the conventional strip casting apparatus.

符号の説明Explanation of symbols

1、2、3、4 冷却装置
9 SC材
10 駆動機構
14 駆動輪
16 傾斜機構
20 回転体
22 タイヤリング
25 受入口
26 ボンネット
29 ロータリージョイント
30 フィン
40 カバー
50a、50b 金属製薄板
60 ヒータ
70 溶解室
71 鋳造室
72 ルツボ
73 水冷ロール
76 破砕機
77 シユート
1, 2, 3, 4 Cooling device 9 SC material 10 Drive mechanism 14 Drive wheel 16 Inclination mechanism 20 Rotating body 22 Tailing 25 Receptor 26 Bonnet 29 Rotary joint 30 Fin 40 Cover 50a, 50b Metal thin plate 60 Heater 70 Melting chamber 71 Casting chamber 72 Crucible 73 Water-cooled roll 76 Crusher 77 Shout

Claims (19)

ネオジウム系焼結磁石用合金のストリップキャスト装置における、ロールから離脱した後のフレーク状の鋳造薄片を片側から受け入れて冷却するための装置であって、円筒状で回転方向が正逆可変な回転体の内側に複数のフィンを設け、該フィンを覆うようにカバーを設け、該カバーは回転体を正方向に回転させた場合は鋳造薄片を押し退けてフィンおよび回転体の内面に鋳造薄片が接触しないように構成し、一方、前記回転体を逆方向に回転させた場合は鋳造薄片を取り込んで鋳造薄片がフィンおよび回転体の内面に接触するように、逆方向回転側の前面に開口部を有するように構成したことを特徴とする冷却装置。  An apparatus for receiving and cooling flake-like cast flakes after being detached from a roll in a strip casting apparatus for an alloy for neodymium-based sintered magnets, which is cylindrical and has a rotating body whose direction of rotation is variable between forward and reverse. A plurality of fins are provided inside and a cover is provided so as to cover the fins. When the rotating body is rotated in the forward direction, the cast flakes are pushed away so that the cast flakes do not contact the inner surfaces of the fins and the rotating body. On the other hand, when the rotating body is rotated in the reverse direction, an opening is provided on the front surface on the reverse rotation side so that the cast flake is taken in and the cast thin piece contacts the fin and the inner surface of the rotating body. A cooling device characterized by being configured as described above. 回転体の外側を水冷したことを特徴とする請求項1に記載の冷却装置。  The cooling device according to claim 1, wherein the outside of the rotating body is water-cooled. 回転体とフィンの合計重量を冷却すべき鋳造薄片の重量の5倍以上、10倍未満としたことを特徴とする請求項1に記載の冷却装置。  The cooling device according to claim 1, wherein the total weight of the rotating body and the fins is set to be not less than 5 times and less than 10 times the weight of the cast flake to be cooled. 前記フィンが金属板からなり、回転体の長軸方向のほぼ全長にわたって20mmから100mmの間隔を保ち、回転体の円周に沿い溶接あるいはロウ接により固定配置され、かつ回転体の回転方向に沿って複数段にわたって配置されたことを特徴とする請求項1から請求項3のいずれか1項に記載の冷却装置。  The fin is made of a metal plate, is maintained at a distance of 20 mm to 100 mm over almost the entire length in the major axis direction of the rotating body, and is fixedly arranged by welding or brazing along the circumference of the rotating body, and along the rotating direction of the rotating body. The cooling device according to claim 1, wherein the cooling device is arranged over a plurality of stages. 前記カバーは金属板からなり、該金属板の回転体の長手方向に沿った一端は回転体内面に溶接固定されており、金属板のもう一方の端部は回転体内部に向かって解放されて構成されてなることを特徴とする請求項1から請求項4のいずれか1項に記載の冷却装置。  The cover is made of a metal plate, one end along the longitudinal direction of the rotating body of the metal plate is welded and fixed to the inner surface of the rotating body, and the other end of the metal plate is released toward the inside of the rotating body. It is comprised, The cooling device of any one of Claims 1-4 characterized by the above-mentioned. 前記カバーの回転体内部に向かって解放されている端部が回転体中心部に向かって曲げられて構成されてなることを特徴とする請求項5に記載の冷却装置。  The cooling device according to claim 5, wherein an end of the cover that is released toward the inside of the rotating body is bent toward the center of the rotating body. 前記カバーが3個以上10個以下のフィンを1ユニットとして、それらの両端のフィンの端部に溶接固定し、回転体の長手方向に沿った断面図において外側に凸状に湾曲させて構成されていることを特徴とする請求項5あるいは請求項6のいずれか1項に記載の冷却装置。  The cover is composed of 3 to 10 fins as a unit, welded and fixed to the ends of the fins at both ends, and curved outwardly in a sectional view along the longitudinal direction of the rotating body. The cooling device according to claim 5, wherein the cooling device is provided. 前記カバーが3個以上10個以下のフィンを1ユニットとして、それらの両端のフィンの外側も覆うようにして構成されていることを特徴とする請求項5あるいは請求項6のいずれか1項に記載の冷却装置。  7. The cover according to claim 5, wherein the cover is configured so as to cover the outside of the fins at both ends thereof with 3 to 10 fins as one unit. The cooling device described. 前記フィン解放端とカバー内面との間隙の幅が10mmから30mmであることを特徴とする請求項1から請求項8のいずれか1項に記載の冷却装置。  The cooling device according to any one of claims 1 to 8, wherein a width of a gap between the fin release end and the cover inner surface is 10 mm to 30 mm. 前記カバーの外側及び回転体内面のカバーで覆われていない部分を、1層以上の金属製薄板で覆って構成したことを特徴とする請求項1から請求項9に記載の冷却装置。  The cooling device according to any one of claims 1 to 9, wherein a part of the outer surface of the cover and an inner surface of the rotating body that is not covered with a cover is covered with one or more metal thin plates. 前記カバーの外側及び回転体内面のカバーで覆われていない部分をセラミックスで溶射被覆したことを特徴とする請求項1から請求項9に記載のいずれか1項に記載の冷却装置。  The cooling device according to any one of claims 1 to 9, wherein a portion of the outer side of the cover and an inner surface of the rotating body that is not covered with a cover is thermally sprayed with ceramics. 前記カバーの外側及び回転体内面のカバーで覆われていない部分にセラミックスを溶射被覆し、さらに1層以上の金属製の薄板で覆って構成したことを特徴とする請求項1から請求項9のいずれか1項に記載の冷却装置。  10. The structure according to claim 1, wherein the outer part of the cover and the inner surface of the rotating body not covered by the cover are sprayed with ceramics and further covered with one or more metal thin plates. The cooling device according to any one of claims. 回転体の回転軸が水平面となす角度を可変にしたことを特徴とする請求項1から請求項12のいずれか1項に記載の冷却装置。  The cooling device according to any one of claims 1 to 12, wherein an angle formed by a rotating shaft of the rotating body and a horizontal plane is made variable. 回転体の中心軸の位置に電熱ヒータを配置したことを特徴とする請求項1から請求項13のいずれか1項に記載の冷却装置。  The cooling device according to any one of claims 1 to 13, wherein an electric heater is disposed at a position of a central axis of the rotating body. 請求項1〜請求項14のいずれか1項に記載の冷却装置を備えたネオジウム系焼結磁石用合金のストリップキャスト装置。  A strip cast apparatus for an alloy for neodymium-based sintered magnets, comprising the cooling apparatus according to claim 1. 請求項1〜請求項12のいずれか1項に記載の冷却装置を備えたストリップキャスト装置を用いて、回転体を正回転状態で鋳造を開始し鋳造終了後所定時間経過後、回転体の回転方向を切り替え逆方向に回転させることを特徴とするネオジウム系焼結磁石用合金鋳造薄片の冷却方法。  Using the strip cast apparatus provided with the cooling device according to any one of claims 1 to 12, casting is started in a state where the rotating body is rotated in a normal rotation state, and after a predetermined time has elapsed after the end of casting, the rotating body is rotated. A method of cooling an alloy cast flake for neodymium-based sintered magnet, wherein the direction is switched and the direction is rotated in the reverse direction. 請求項13に記載の冷却装置を備えたストリップキャスト装置を用いて、回転軸を水平面より受け入れ口側が低くなるようにして鋳造を開始し、所定時間経過後、回転軸の傾きを水平あるいは受け入れ口側が水平面より高くなるようにし、さらに、鋳造終了後所定時間が経過後、逆方向に回転させることを特徴とするネオジウム系焼結磁石用合金鋳造薄片の冷却方法。  Casting is started by using the strip casting apparatus provided with the cooling device according to claim 13 so that the receiving shaft side is lower than the horizontal plane, and after a predetermined time, the inclination of the rotating shaft is set to be horizontal or receiving port. A method for cooling an alloy cast flake for a neodymium-based sintered magnet, characterized in that the side is made higher than a horizontal plane, and further, after a predetermined time has elapsed after the end of casting, the side is rotated in the reverse direction. 請求項14に記載の冷却装置を備えたストリップキャスト装置を用いて、電熱ヒーターに通電し、回転体を正回転状態で鋳造開始直前に通電を停止し、さらに鋳造終了後所定時間経過後、回転体の回転方向を切り替え、逆方向に回転させることを特徴とするネオジウム系焼結磁石用合金鋳造薄片の冷却方法。  Using a strip cast device comprising the cooling device according to claim 14, the electric heater is energized, the energization of the rotating body is stopped immediately before the start of casting, and the rotation is continued after a predetermined time has elapsed after the end of casting. A method for cooling an alloy cast flake for a neodymium-based sintered magnet, wherein the body rotation direction is switched and the body is rotated in the opposite direction. 請求項14に記載の冷却装置を備えたストリップキャスト装置を用いて、電熱ヒーターに通電した後、鋳造開始直前に通電を停止し、回転体を正回転方向にかつ回転軸を水平面より受け入れ口側が低くなるようにして鋳造を開始し、所定時間経過後、回転軸の傾きを水平あるいは受け入れ口側が水平面より高くなるようにし、さらに、鋳造終了後所定時間が経過後、逆方向に回転させることを特徴とするネオジウム系焼結磁石用合金鋳造薄片の冷却方法。  After energizing the electric heater using the strip cast device provided with the cooling device according to claim 14, the energization is stopped immediately before the start of casting, the rotating body is in the normal rotation direction, and the rotating shaft is positioned on the receiving port side from the horizontal plane. Casting is started in such a way that, after a predetermined time elapses, the inclination of the rotation shaft is set to be horizontal or the receiving port side is higher than the horizontal plane, and further, after a predetermined time elapses after the casting is finished, it is rotated in the reverse direction. A cooling method for alloy cast flakes for neodymium sintered magnets.
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