JP3445405B2 - 合金鋳片の製造方法と合金鋳片製造用スクレーパー - Google Patents
合金鋳片の製造方法と合金鋳片製造用スクレーパーInfo
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、合金鋳片、特に微細
均質組織を有するＲ−Ｆｅ−Ｂ系永久磁石合金鋳片の製
造方法に係り、合金溶湯をタンディシュ先端部のノズル
より回転片ロールに注湯して得られた急冷凝固鋳片を、
鋳片側が高膨脹合金と反対側が低膨脹合金からなるバイ
メタル材からなるスクレーパーにより前記片ロールより
誘導剥離することにより、確実に鋳片を剥離させて、鋳
片がロールに巻き付きノズルとロール間に鋳片が噛みこ
むことを防止し、安定的な操業を確保した合金鋳片の製
造方法と合金鋳片製造用スクレーパーに関する。
均質組織を有するＲ−Ｆｅ−Ｂ系永久磁石合金鋳片の製
造方法に係り、合金溶湯をタンディシュ先端部のノズル
より回転片ロールに注湯して得られた急冷凝固鋳片を、
鋳片側が高膨脹合金と反対側が低膨脹合金からなるバイ
メタル材からなるスクレーパーにより前記片ロールより
誘導剥離することにより、確実に鋳片を剥離させて、鋳
片がロールに巻き付きノズルとロール間に鋳片が噛みこ
むことを防止し、安定的な操業を確保した合金鋳片の製
造方法と合金鋳片製造用スクレーパーに関する。
【０００２】
【従来の技術】高性能永久磁石として代表的なＲ−Ｆｅ
−Ｂ系永久磁石（特開昭５９−４６００８号）は、三元
系正方晶化合物の主相とＲリッチ相を有する組織にて高
い磁石特性が得られ、一般家庭の各種電器製品から大型
コンピューターの周辺機器まで幅広い分野で使用され、
用途に応じた種々の磁石特性を発揮するよう種々の組成
のＲ−Ｆｅ−Ｂ系永久磁石が提案されている。
−Ｂ系永久磁石（特開昭５９−４６００８号）は、三元
系正方晶化合物の主相とＲリッチ相を有する組織にて高
い磁石特性が得られ、一般家庭の各種電器製品から大型
コンピューターの周辺機器まで幅広い分野で使用され、
用途に応じた種々の磁石特性を発揮するよう種々の組成
のＲ−Ｆｅ−Ｂ系永久磁石が提案されている。
【０００３】Ｒ−Ｆｅ−Ｂ系焼結磁石の残留磁束密度
（Ｂｒ）を高めるためには、１）強磁性相であり、主相
のＲ2Ｆｅ14Ｂ相の存在量を多くすること、２）焼結体
の密度を主相の理論密度まで高めること、３）さらに、
主相結晶粒の磁化容易軸方向の配向度を高めることが要
求される。
（Ｂｒ）を高めるためには、１）強磁性相であり、主相
のＲ2Ｆｅ14Ｂ相の存在量を多くすること、２）焼結体
の密度を主相の理論密度まで高めること、３）さらに、
主相結晶粒の磁化容易軸方向の配向度を高めることが要
求される。
【０００４】すなわち、前記１）項の達成のためには、
磁石の組成を上記Ｒ2Ｆｅ14Ｂの化学量論的組成に近づ
けることが重要であるが、上記組成の合金を溶解し、鋳
型に鋳造した合金塊を、出発原料としてＲ−Ｆｅ−Ｂ系
焼結磁石を作製しようとすると、合金塊に晶出したα−
Ｆｅや、Ｒ−ｒｉｃｈ相が局部的に遍在していることな
どから、特に微粉砕時に粉砕が困難となり、組成ずれを
生ずる等の問題があった。
磁石の組成を上記Ｒ2Ｆｅ14Ｂの化学量論的組成に近づ
けることが重要であるが、上記組成の合金を溶解し、鋳
型に鋳造した合金塊を、出発原料としてＲ−Ｆｅ−Ｂ系
焼結磁石を作製しようとすると、合金塊に晶出したα−
Ｆｅや、Ｒ−ｒｉｃｈ相が局部的に遍在していることな
どから、特に微粉砕時に粉砕が困難となり、組成ずれを
生ずる等の問題があった。
【０００５】最近、鋳塊粉砕法によるＲ−Ｆｅ−Ｂ系合
金粉末の欠点たる結晶粒の粗大化、α−Ｆｅの残留、偏
析を防止するために、Ｒ−Ｆｅ−Ｂ系合金溶湯を双ロー
ル法により、特定板厚の鋳片となし、前記鋳片を通常の
粉末冶金法に従って、焼結磁石を製造する方法が提案
（特開昭６３−３１７６４３号公報）されている。
金粉末の欠点たる結晶粒の粗大化、α−Ｆｅの残留、偏
析を防止するために、Ｒ−Ｆｅ−Ｂ系合金溶湯を双ロー
ル法により、特定板厚の鋳片となし、前記鋳片を通常の
粉末冶金法に従って、焼結磁石を製造する方法が提案
（特開昭６３−３１７６４３号公報）されている。
【０００６】また、Ｒ−Ｆｅ−Ｂ系合金溶湯を片ロール
を用いて、横注ぎストリップキャスト法により永久磁石
用急冷鋳片を製造する方法として、タンディッシュ先端
部の水平方向に所要幅のノズルを設け、このノズルに隣
接させて片ロールを水平方向に軸支配置し、高周波溶解
炉にて溶解した溶湯をタンディッシュに収容後、該ノズ
ルから溶湯を水平配置されて連続回転する片ロール面に
注湯して、急冷凝固させて急冷鋳片を製造する方法が提
案（特開平５−２２２４８８号公報、特開平６−８４６
２４号公報）されている。
を用いて、横注ぎストリップキャスト法により永久磁石
用急冷鋳片を製造する方法として、タンディッシュ先端
部の水平方向に所要幅のノズルを設け、このノズルに隣
接させて片ロールを水平方向に軸支配置し、高周波溶解
炉にて溶解した溶湯をタンディッシュに収容後、該ノズ
ルから溶湯を水平配置されて連続回転する片ロール面に
注湯して、急冷凝固させて急冷鋳片を製造する方法が提
案（特開平５−２２２４８８号公報、特開平６−８４６
２４号公報）されている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】すなわち、横注ぎスト
リップキャスト法は、Ｒ−Ｆｅ−Ｂ系磁石合金溶湯をタ
ンディシュ先端部の水平方向のノズルより、回転片ロー
ル表面に注湯して凝固させ、これを前記ノズルとは反対
側の回転片ロール最上部近傍に配置されたスクレーパー
にて剥離し鋳片を得る方法である。
リップキャスト法は、Ｒ−Ｆｅ−Ｂ系磁石合金溶湯をタ
ンディシュ先端部の水平方向のノズルより、回転片ロー
ル表面に注湯して凝固させ、これを前記ノズルとは反対
側の回転片ロール最上部近傍に配置されたスクレーパー
にて剥離し鋳片を得る方法である。
【０００８】従来の上記スクレーパーは、鋳片が回転片
ロールに巻きつくのを防止するため、耐熱性のすぐれた
ステンレス鋼やケイ素鋼等で製造されていたが、従来の
スクレーパーは鋳片との接触により、スクレーパー先端
部が上方に捲れ上がり、スクレーパーとロール間に空隙
ができ、その空隙に鋳片がかみ込み、ロール表面に疵が
発生したり、前記すき間に鋳片が通り抜け、ロールに巻
きつくなど、安定操業ができない問題があった。
ロールに巻きつくのを防止するため、耐熱性のすぐれた
ステンレス鋼やケイ素鋼等で製造されていたが、従来の
スクレーパーは鋳片との接触により、スクレーパー先端
部が上方に捲れ上がり、スクレーパーとロール間に空隙
ができ、その空隙に鋳片がかみ込み、ロール表面に疵が
発生したり、前記すき間に鋳片が通り抜け、ロールに巻
きつくなど、安定操業ができない問題があった。
【０００９】この発明は、横注ぎストリップキャスト法
にて片ロール表面に急冷凝固させて急冷鋳片を製造する
方法において、確実に鋳片を剥離させて、鋳片がロール
に巻き付きノズルとロール間に鋳片が噛みこむことを防
止し、安定的な操業を確保したＲ−Ｆｅ−Ｂ系永久磁石
用等の合金鋳片の製造方法と合金鋳片製造用スクレーパ
ーの提供を目的としている。
にて片ロール表面に急冷凝固させて急冷鋳片を製造する
方法において、確実に鋳片を剥離させて、鋳片がロール
に巻き付きノズルとロール間に鋳片が噛みこむことを防
止し、安定的な操業を確保したＲ−Ｆｅ−Ｂ系永久磁石
用等の合金鋳片の製造方法と合金鋳片製造用スクレーパ
ーの提供を目的としている。
【００１０】
【課題を解決するための手段】発明者らは、従来のかか
るスクレーパーの問題点を解決するため、種々検討した
結果、鋳片側に高膨脹合金で反対側が低膨脹合金からな
り、その熱膨脹係数差が特定値を有するバイメタルから
なるスクレーパーを用いることにより、スクレーパーの
温度が上昇しても、上方に反ることなくロール側に湾曲
するため、急冷鋳片は回転片ロールに巻きつくことな
く、安定な横注ぎストリップキャスティングができるこ
とを知見し、この発明を完成した。
るスクレーパーの問題点を解決するため、種々検討した
結果、鋳片側に高膨脹合金で反対側が低膨脹合金からな
り、その熱膨脹係数差が特定値を有するバイメタルから
なるスクレーパーを用いることにより、スクレーパーの
温度が上昇しても、上方に反ることなくロール側に湾曲
するため、急冷鋳片は回転片ロールに巻きつくことな
く、安定な横注ぎストリップキャスティングができるこ
とを知見し、この発明を完成した。
【００１１】すなわち、この発明は、合金溶湯をタンデ
ィシュのノズルより回転する急冷片ロール表面に注湯し
て急冷凝固させ、これを前記ノズルとは反対側の該片ロ
ール最上部近傍に配置されたスクレーパーにて剥離し鋳
片を得る合金鋳片の製造方法において、スクレーパーの
上面鋳片側が高膨脹合金でその反対側が低膨脹合金から
なり、両者の熱膨脹係数差（３０〜１００℃）が１０×
１０-7／℃〜２８０×１０-7／℃のバイメタルからなる
スクレーパーにより、前記鋳片を該片ロールより誘導剥
離することを特徴とする合金鋳片の製造方法である。
ィシュのノズルより回転する急冷片ロール表面に注湯し
て急冷凝固させ、これを前記ノズルとは反対側の該片ロ
ール最上部近傍に配置されたスクレーパーにて剥離し鋳
片を得る合金鋳片の製造方法において、スクレーパーの
上面鋳片側が高膨脹合金でその反対側が低膨脹合金から
なり、両者の熱膨脹係数差（３０〜１００℃）が１０×
１０-7／℃〜２８０×１０-7／℃のバイメタルからなる
スクレーパーにより、前記鋳片を該片ロールより誘導剥
離することを特徴とする合金鋳片の製造方法である。
【００１２】又、この発明は、上記の構成において、急
冷片ロールの最上部と中心点を結ぶ線と、スクレーパー
先端部と該ロールとの接触点と該ロール中心点を結ぶ線
のなす角度は１０°〜９０°である合金鋳片の製造方
法、急冷片ロール中心点とスクレーパーの該ロールとの
接触点を結ぶ線とスクレーパーの上面の先端部となす角
度は９０°〜１２０°である合金鋳片の製造方法、合金
溶湯がＲ−Ｆｅ−Ｂ系永久磁石合金である合金鋳片の製
造方法を併せて提案する。
冷片ロールの最上部と中心点を結ぶ線と、スクレーパー
先端部と該ロールとの接触点と該ロール中心点を結ぶ線
のなす角度は１０°〜９０°である合金鋳片の製造方
法、急冷片ロール中心点とスクレーパーの該ロールとの
接触点を結ぶ線とスクレーパーの上面の先端部となす角
度は９０°〜１２０°である合金鋳片の製造方法、合金
溶湯がＲ−Ｆｅ−Ｂ系永久磁石合金である合金鋳片の製
造方法を併せて提案する。
【００１３】更に、この発明は、合金溶湯をタンディシ
ュのノズルより回転する急冷片ロール表面に注湯して急
冷凝固させ、これを前記ノズルとは反対側の該ロール最
上部近傍に配置されたスクレーパーにて剥離し鋳片を得
る合金鋳片の製造方法に用いるスクレーパーにおいて、
鋳片側は高膨脹合金で反対側は低膨脹合金からなり、そ
の熱膨脹係数差（３０〜１００℃）が１０×１０-7／℃
〜２８０×１０-7／℃のバイメタルからなることを特徴
とする急冷鋳片製造用スクレーパーである。
ュのノズルより回転する急冷片ロール表面に注湯して急
冷凝固させ、これを前記ノズルとは反対側の該ロール最
上部近傍に配置されたスクレーパーにて剥離し鋳片を得
る合金鋳片の製造方法に用いるスクレーパーにおいて、
鋳片側は高膨脹合金で反対側は低膨脹合金からなり、そ
の熱膨脹係数差（３０〜１００℃）が１０×１０-7／℃
〜２８０×１０-7／℃のバイメタルからなることを特徴
とする急冷鋳片製造用スクレーパーである。
【００１４】以下にこの発明においてＲ−Ｆｅ−Ｂ系永
久磁石を製造する合金鋳片の好ましい合金組成を説明す
る。この発明の永久磁石鋳片に含有される希土類元素Ｒ
はイットリウム（Ｙ）を包含し、軽希土類及び重希土類
を包含する希土類元素である。Ｒとしては、軽希土類を
もって足り、特にＮｄ，Ｐｒが好ましい。また通常Ｒの
うち１種もって足りるが、実用上は２種類以上の混合物
（ミッシュメタル、ジジム等）を入手上の便宜等の理由
により用いることができ、Ｓｍ，Ｙ，Ｌａ，Ｃｅ，Ｇｄ
等は他のＲ、特にＮｄ，Ｐｒ等との混合物として用いる
ことができる。なお、このＲは純希土類元素でなくても
よく、工業上入手可能な範囲で製造上不可避な不純物を
含有するものでも差し支えない。
久磁石を製造する合金鋳片の好ましい合金組成を説明す
る。この発明の永久磁石鋳片に含有される希土類元素Ｒ
はイットリウム（Ｙ）を包含し、軽希土類及び重希土類
を包含する希土類元素である。Ｒとしては、軽希土類を
もって足り、特にＮｄ，Ｐｒが好ましい。また通常Ｒの
うち１種もって足りるが、実用上は２種類以上の混合物
（ミッシュメタル、ジジム等）を入手上の便宜等の理由
により用いることができ、Ｓｍ，Ｙ，Ｌａ，Ｃｅ，Ｇｄ
等は他のＲ、特にＮｄ，Ｐｒ等との混合物として用いる
ことができる。なお、このＲは純希土類元素でなくても
よく、工業上入手可能な範囲で製造上不可避な不純物を
含有するものでも差し支えない。
【００１５】Ｒは、Ｒ−Ｆｅ−Ｂ系永久磁石を製造する
合金鋳片の必須元素であって、１０原子％未満では高磁
気特性、特に高保磁力が得られず、３０原子％を越える
と残留磁束密度（Ｂｒ）が低下して、すぐれた特性の永
久磁石が得られない。よって、Ｒは１０原子％〜３０原
子％の範囲とする。
合金鋳片の必須元素であって、１０原子％未満では高磁
気特性、特に高保磁力が得られず、３０原子％を越える
と残留磁束密度（Ｂｒ）が低下して、すぐれた特性の永
久磁石が得られない。よって、Ｒは１０原子％〜３０原
子％の範囲とする。
【００１６】Ｂは、Ｒ−Ｆｅ−Ｂ系永久磁石を製造する
合金鋳片の必須元素であって、２原子％未満では高い保
磁力（ｉＨｃ）は得られず、２８％原子を越えると残留
磁束密度（Ｂｒ）が低下するため、すぐれた永久磁石が
得られない。よって、Ｂは２原子％〜２８原子％の範囲
とする。
合金鋳片の必須元素であって、２原子％未満では高い保
磁力（ｉＨｃ）は得られず、２８％原子を越えると残留
磁束密度（Ｂｒ）が低下するため、すぐれた永久磁石が
得られない。よって、Ｂは２原子％〜２８原子％の範囲
とする。
【００１７】Ｆｅは、Ｒ−Ｆｅ−Ｂ系永久磁石を製造す
る合金鋳片の必須元素であって、４２原子％未満では残
留磁束密度（Ｂｒ）が低下し、８８％原子を超えると高
い保磁力が得られないので、Ｆｅは４２原子％〜８８原
子％に限定する。また、Ｆｅの一部をＣｏ、Ｎｉの１種
又は２種で置換可能であり、これは永久磁石の温度特性
を向上させる効果及び耐食性を向上させる効果が得られ
るためであるが、Ｃｏ、Ｎｉの１種又は２種はＦｅの５
０％を越えると高い保磁力が得られず、すぐれた永久磁
石が得られない。よって、Ｃｏ、Ｎｉの１種又は２種の
置換量はＦｅの５０％を上限とする。
る合金鋳片の必須元素であって、４２原子％未満では残
留磁束密度（Ｂｒ）が低下し、８８％原子を超えると高
い保磁力が得られないので、Ｆｅは４２原子％〜８８原
子％に限定する。また、Ｆｅの一部をＣｏ、Ｎｉの１種
又は２種で置換可能であり、これは永久磁石の温度特性
を向上させる効果及び耐食性を向上させる効果が得られ
るためであるが、Ｃｏ、Ｎｉの１種又は２種はＦｅの５
０％を越えると高い保磁力が得られず、すぐれた永久磁
石が得られない。よって、Ｃｏ、Ｎｉの１種又は２種の
置換量はＦｅの５０％を上限とする。
【００１８】この発明による合金鋳片において、高い残
留磁束密度と高い保磁力を共に有するすぐれた永久磁石
を得るためには、Ｒ１２原子％〜１６原子％、Ｂ４原子
％〜１２原子％、Ｆｅ７２原子％〜８４原子％が好まし
い。また、この発明による合金鋳片は、Ｒ、Ｂ、Ｆｅの
他、酸素、Ｃ、Ｃａ、Ｍｇなどの工業的生産上不可避的
不純物の存在を許容できるが、Ｂの一部を４．０原子％
以下のＣ、３．５原子％以下のＰ、２．５原子％以下の
Ｓ、３．５原子％以下のＣｕのうち少なくとも１種、合
計量で４．０原子％以下で置換することにより、磁石合
金の製造性改善、低価格化が可能である。
留磁束密度と高い保磁力を共に有するすぐれた永久磁石
を得るためには、Ｒ１２原子％〜１６原子％、Ｂ４原子
％〜１２原子％、Ｆｅ７２原子％〜８４原子％が好まし
い。また、この発明による合金鋳片は、Ｒ、Ｂ、Ｆｅの
他、酸素、Ｃ、Ｃａ、Ｍｇなどの工業的生産上不可避的
不純物の存在を許容できるが、Ｂの一部を４．０原子％
以下のＣ、３．５原子％以下のＰ、２．５原子％以下の
Ｓ、３．５原子％以下のＣｕのうち少なくとも１種、合
計量で４．０原子％以下で置換することにより、磁石合
金の製造性改善、低価格化が可能である。
【００１９】さらに、前記Ｒ、Ｂ、Ｆｅ合金あるいはＣ
ｏを含有するＲ−Ｆｅ−Ｂ合金に、９．５原子％以下の
Ａｌ、４．５原子％以下のＴｉ、９．５原子％以下の
Ｖ、８．５原子％以下のＣｒ、８．０原子％以下のＭ
ｎ、５原子％以下のＢｉ、１２．５原子％以下のＮｂ、
１０．５原子％以下のＴａ、９．５原子％以下のＭｏ、
９．５原子％以下のＷ、２．５原子％以下のＳｂ、７原
子％以下のＧｅ、３．５原子％以下のＳｎ、５．５原子
％以下のＺｒ、５．５原子％以下のＨｆのうち少なくと
も１種添加含有させることにより、永久磁石合金の高保
磁力が可能になる。この発明のＲ−Ｆｅ−Ｂ系永久磁石
において、結晶相は主相が正方晶であることが不可欠で
あり、特に、微細で均一な合金粉末を得て、すぐれた磁
気特性を有する焼結永久磁石を作製するのに効果的であ
る。
ｏを含有するＲ−Ｆｅ−Ｂ合金に、９．５原子％以下の
Ａｌ、４．５原子％以下のＴｉ、９．５原子％以下の
Ｖ、８．５原子％以下のＣｒ、８．０原子％以下のＭ
ｎ、５原子％以下のＢｉ、１２．５原子％以下のＮｂ、
１０．５原子％以下のＴａ、９．５原子％以下のＭｏ、
９．５原子％以下のＷ、２．５原子％以下のＳｂ、７原
子％以下のＧｅ、３．５原子％以下のＳｎ、５．５原子
％以下のＺｒ、５．５原子％以下のＨｆのうち少なくと
も１種添加含有させることにより、永久磁石合金の高保
磁力が可能になる。この発明のＲ−Ｆｅ−Ｂ系永久磁石
において、結晶相は主相が正方晶であることが不可欠で
あり、特に、微細で均一な合金粉末を得て、すぐれた磁
気特性を有する焼結永久磁石を作製するのに効果的であ
る。
【００２０】この発明において、Ｒリッチ相が微細に分
散した組織を有する磁石材料の鋳片の板厚は０．０３ｍ
ｍ〜１０ｍｍであり、０．０３ｍｍ未満では急冷効果が
大となり、結晶粒径が３μｍより小となり、粉末化した
際に酸化しやすくなるため、磁気特性の劣化を招来する
とともに、微粉砕後の粒子が多結晶となり配向度が低下
しＢｒが低下するので好ましくなく、また１０ｍｍを越
えると、冷却速度が遅くなり、α−Ｆｅが晶出しやす
く、結晶粒径が大となり、Ｎｄリッチ相の遍在も生じる
ため、磁気特性、特に保磁力が低下するので好ましくな
い。より好ましくは板厚０．０５ｍｍ〜３ｍｍである。
散した組織を有する磁石材料の鋳片の板厚は０．０３ｍ
ｍ〜１０ｍｍであり、０．０３ｍｍ未満では急冷効果が
大となり、結晶粒径が３μｍより小となり、粉末化した
際に酸化しやすくなるため、磁気特性の劣化を招来する
とともに、微粉砕後の粒子が多結晶となり配向度が低下
しＢｒが低下するので好ましくなく、また１０ｍｍを越
えると、冷却速度が遅くなり、α−Ｆｅが晶出しやす
く、結晶粒径が大となり、Ｎｄリッチ相の遍在も生じる
ため、磁気特性、特に保磁力が低下するので好ましくな
い。より好ましくは板厚０．０５ｍｍ〜３ｍｍである。
【００２１】この発明のストリップキャスティング法に
より得られたＲ−Ｆｅ−Ｂ系合金の断面組織は、主相の
Ｒ2Ｆｅ14Ｂ結晶が従来の鋳型に鋳造して得られた鋳塊
のものに比べて、約１／１０以上も微細であり、例え
ば、その短軸方向の寸法は０．１μｍ〜５０μｍ、長軸
方向は５μｍ〜２００μｍの微細結晶であり、かつその
主相結晶粒を取り囲むようにＲリッチ相が微細に分散さ
れており、局部に遍在している領域においても、その大
きさは２０μｍ以下である。
より得られたＲ−Ｆｅ−Ｂ系合金の断面組織は、主相の
Ｒ2Ｆｅ14Ｂ結晶が従来の鋳型に鋳造して得られた鋳塊
のものに比べて、約１／１０以上も微細であり、例え
ば、その短軸方向の寸法は０．１μｍ〜５０μｍ、長軸
方向は５μｍ〜２００μｍの微細結晶であり、かつその
主相結晶粒を取り囲むようにＲリッチ相が微細に分散さ
れており、局部に遍在している領域においても、その大
きさは２０μｍ以下である。
【００２２】
【作用】この発明による合金鋳片の製造方法の作用並び
に限定理由を、Ｒ−Ｆｅ−Ｂ系永久磁石用合金を例にし
て図に基づいて説明する。図１はこの発明によるＲ−Ｆ
ｅ−Ｂ系永久磁石用鋳片の製造方法に用いる装置の概要
を示す説明図である。図２はこの発明によるスクレーパ
ーと急冷片ロールの関係を示す説明図である。図３はこ
の発明によるスクレーパー上面説明図である。
に限定理由を、Ｒ−Ｆｅ−Ｂ系永久磁石用合金を例にし
て図に基づいて説明する。図１はこの発明によるＲ−Ｆ
ｅ−Ｂ系永久磁石用鋳片の製造方法に用いる装置の概要
を示す説明図である。図２はこの発明によるスクレーパ
ーと急冷片ロールの関係を示す説明図である。図３はこ
の発明によるスクレーパー上面説明図である。
【００２３】真空中もしくは不活性雰囲気となした密閉
室１内には、高周波溶解炉２と先端部にノズル４を有す
るタンディッシュ３、これに隣接配置する急冷用片ロー
ル５、さらに急冷用片ロール５面に接触させて設けるス
クレパー１０、並びに鋳片６の回収容器７が配置、収容
されている。急冷用片ロール５は、水平方向に軸配置さ
れて図示しない回転駆動装置にて所定の回転数で水平回
転する構成で、また、図示しない水冷装置で冷却されて
いる。
室１内には、高周波溶解炉２と先端部にノズル４を有す
るタンディッシュ３、これに隣接配置する急冷用片ロー
ル５、さらに急冷用片ロール５面に接触させて設けるス
クレパー１０、並びに鋳片６の回収容器７が配置、収容
されている。急冷用片ロール５は、水平方向に軸配置さ
れて図示しない回転駆動装置にて所定の回転数で水平回
転する構成で、また、図示しない水冷装置で冷却されて
いる。
【００２４】スクレーパー１０はその先端が急冷用片ロ
ール５の最上部と中心点を結ぶ線に対して１０°〜９０
°の角度（θ1）の範囲の該片ロール５表面に接触し、
且つスクレーパー１０の上面の先端部と前記スクレーパ
ー１０の急冷用片ロール５面の接触点と該片ロール５の
中心点を結ぶ線がなす角度（θ2）が９０°〜１２０°
なる如く配置してある。スクレーパー１０は、鋳片６側
上面は高膨脹合金材１１からなり、反対側は低膨脹合金
材１２からなり、その熱膨脹係数差が１０×１０-7／℃
〜２８０×１０-7／℃のバイメタルから構成され、前記
スクレーパー１０はスクレーパー固定用金具１３に取り
付けられる。
ール５の最上部と中心点を結ぶ線に対して１０°〜９０
°の角度（θ1）の範囲の該片ロール５表面に接触し、
且つスクレーパー１０の上面の先端部と前記スクレーパ
ー１０の急冷用片ロール５面の接触点と該片ロール５の
中心点を結ぶ線がなす角度（θ2）が９０°〜１２０°
なる如く配置してある。スクレーパー１０は、鋳片６側
上面は高膨脹合金材１１からなり、反対側は低膨脹合金
材１２からなり、その熱膨脹係数差が１０×１０-7／℃
〜２８０×１０-7／℃のバイメタルから構成され、前記
スクレーパー１０はスクレーパー固定用金具１３に取り
付けられる。
【００２５】溶解炉２にて溶解したＲ−Ｆｅ−Ｂ系磁石
組成の合金溶湯８をタンディッシュ３内に傾注した後、
タンディッシュ３内の合金溶湯８は、急冷用片ロール５
に対して所定の角度範囲位置に所定の空隙長をもって配
置されるノズル４より、矢印方向に回転中の急冷用片ロ
ール５面に注湯され、冷却されたロール面で急冷凝固し
て板厚０．０３ｍｍ〜１０ｍｍの鋳片となり、次いでス
クレパー１０にて掻きとられたのち鋳片回収容器７に収
納される。
組成の合金溶湯８をタンディッシュ３内に傾注した後、
タンディッシュ３内の合金溶湯８は、急冷用片ロール５
に対して所定の角度範囲位置に所定の空隙長をもって配
置されるノズル４より、矢印方向に回転中の急冷用片ロ
ール５面に注湯され、冷却されたロール面で急冷凝固し
て板厚０．０３ｍｍ〜１０ｍｍの鋳片となり、次いでス
クレパー１０にて掻きとられたのち鋳片回収容器７に収
納される。
【００２６】この発明によるスクレーパーの鋳片側の高
膨脹合金の熱膨脹係数（α1）と反対側の低膨脹合金の
熱膨脹係数（α2）の差（Δα＝α1−α2）を、１０×
１０-7／℃〜２８０×１０-7／℃に限定した理由は、差
Δαが１０×１０-7／℃未満ではスクレーパーがロール
側に湾曲する率が小さくなり、鋳片との接触により上方
に捲れ上がる確率が高くなり、また、差Δαが２８０×
１０-7／℃を越えると、かかる金属材料の組み合せはな
いので上限を２８０×１０-7／℃とする。また、さらに
好ましい熱膨脹係数差（Δα）は、５０×１０-7／℃〜
２００×１０-7／℃である。
膨脹合金の熱膨脹係数（α1）と反対側の低膨脹合金の
熱膨脹係数（α2）の差（Δα＝α1−α2）を、１０×
１０-7／℃〜２８０×１０-7／℃に限定した理由は、差
Δαが１０×１０-7／℃未満ではスクレーパーがロール
側に湾曲する率が小さくなり、鋳片との接触により上方
に捲れ上がる確率が高くなり、また、差Δαが２８０×
１０-7／℃を越えると、かかる金属材料の組み合せはな
いので上限を２８０×１０-7／℃とする。また、さらに
好ましい熱膨脹係数差（Δα）は、５０×１０-7／℃〜
２００×１０-7／℃である。
【００２７】この発明によるスクレーパーの高膨脹合金
としては、２０Ｎｉ−６Ｃｒ−残Ｆｅ（α＝１８０×１
０-7／℃）、２２Ｎｉ−３Ｃｒ−残Ｆｅ（α＝１９０×
１０-7／℃）、７２Ｍｎ−１０Ｎｉ−残Ｃｕ（α＝２８
０×１０-7／℃）などがある。また、低膨脹合金として
は、４２Ｎｉ−Ｆｅ合金（α＝４１×１０ -7 ／℃）、３
６Ｎｉ−Ｆｅ合金（α＝１７×１０-7／℃）、３２Ｎｉ
−４Ｃｏ−残Ｆｅ（α＝７×１０-7／℃）などがある。
なお、上記のαは、３０℃〜１００℃における熱膨張係
数である。
としては、２０Ｎｉ−６Ｃｒ−残Ｆｅ（α＝１８０×１
０-7／℃）、２２Ｎｉ−３Ｃｒ−残Ｆｅ（α＝１９０×
１０-7／℃）、７２Ｍｎ−１０Ｎｉ−残Ｃｕ（α＝２８
０×１０-7／℃）などがある。また、低膨脹合金として
は、４２Ｎｉ−Ｆｅ合金（α＝４１×１０ -7 ／℃）、３
６Ｎｉ−Ｆｅ合金（α＝１７×１０-7／℃）、３２Ｎｉ
−４Ｃｏ−残Ｆｅ（α＝７×１０-7／℃）などがある。
なお、上記のαは、３０℃〜１００℃における熱膨張係
数である。
【００２８】この発明のスクレーパーのバイメタル材の
厚みは０．１〜３．０ｍｍが好ましく、厚みが０．１ｍ
ｍ未満では強度が弱く、耐久性がなく、また、３．０ｍ
ｍを越えても耐久性に変化がないので、バイメタル材の
厚みは０．１〜３．０ｍｍとする。また、この発明のス
クレーパーのバイメタル材の高膨脹合金と低膨脹合金の
厚み比率は５０：５０でよいが、素材の湾曲係数により
その比率を適宜に選択できる。
厚みは０．１〜３．０ｍｍが好ましく、厚みが０．１ｍ
ｍ未満では強度が弱く、耐久性がなく、また、３．０ｍ
ｍを越えても耐久性に変化がないので、バイメタル材の
厚みは０．１〜３．０ｍｍとする。また、この発明のス
クレーパーのバイメタル材の高膨脹合金と低膨脹合金の
厚み比率は５０：５０でよいが、素材の湾曲係数により
その比率を適宜に選択できる。
【００２９】この発明において、図２に示す如く、スク
レーパー１０の急冷用片ロール５に対する接触面は、θ
＝３０°〜８０°の傾斜面を設けた方が好ましく、又、
スクレーパーの先端部は該ロール５に疵をつけないよう
に端部を丸くすることが好ましい。また、スクレーパー
の幅方向の先端部形状は、図３に示す如く、急冷用片ロ
ール５面との接触部は、鋳片幅相当幅から鋳片幅相当幅
に２０ｍｍ程度を加えた幅（ｗ1）の平滑面と、その両
側部は面取部を設けたほうが好ましく、その全幅は任意
に選定できる。
レーパー１０の急冷用片ロール５に対する接触面は、θ
＝３０°〜８０°の傾斜面を設けた方が好ましく、又、
スクレーパーの先端部は該ロール５に疵をつけないよう
に端部を丸くすることが好ましい。また、スクレーパー
の幅方向の先端部形状は、図３に示す如く、急冷用片ロ
ール５面との接触部は、鋳片幅相当幅から鋳片幅相当幅
に２０ｍｍ程度を加えた幅（ｗ1）の平滑面と、その両
側部は面取部を設けたほうが好ましく、その全幅は任意
に選定できる。
【００３０】前記面取部を設けた理由は、面取部を設け
ない場合は鋳片と接触する部分の温度が上昇し、その両
側部は鋳片と接触せずに片ロールと接触するので、低温
度に保持され、鋳片と接触する部分と両側部では湾曲率
が異なり、先端部の断面が湾曲するので、両側部に面取
部を設けて、鋳片接触部のスクレーパー平滑面の湾曲を
防止できる。また、スクレーパー固定用金具に保持され
て突出したスクレーパーの突出長さｔは３〜３０ｍｍが
好ましい。
ない場合は鋳片と接触する部分の温度が上昇し、その両
側部は鋳片と接触せずに片ロールと接触するので、低温
度に保持され、鋳片と接触する部分と両側部では湾曲率
が異なり、先端部の断面が湾曲するので、両側部に面取
部を設けて、鋳片接触部のスクレーパー平滑面の湾曲を
防止できる。また、スクレーパー固定用金具に保持され
て突出したスクレーパーの突出長さｔは３〜３０ｍｍが
好ましい。
【００３１】この発明において、急冷用片ロール５の最
上部とロール中心点を結ぶ線に対して、１０°〜９０°
の角度（θ1）をなすロール表面にスクレーパー１０先
端部の接触点とした理由は、１０°未満では鋳片が急冷
用片ロール５との接触時間が短くなり、鋳片の冷却が不
十分となり好ましくない。また、図１において、鋳片を
急冷用片ロール５の左側で回収する場合は、角度
（θ1）を９０°以内に設置する必要があるが、該ロー
ル５左下部にて鋳片を回収する場合は角度（θ1）を１
８０°以内に設定することができる。
上部とロール中心点を結ぶ線に対して、１０°〜９０°
の角度（θ1）をなすロール表面にスクレーパー１０先
端部の接触点とした理由は、１０°未満では鋳片が急冷
用片ロール５との接触時間が短くなり、鋳片の冷却が不
十分となり好ましくない。また、図１において、鋳片を
急冷用片ロール５の左側で回収する場合は、角度
（θ1）を９０°以内に設置する必要があるが、該ロー
ル５左下部にて鋳片を回収する場合は角度（θ1）を１
８０°以内に設定することができる。
【００３２】さらに、スクレーパー１０の中心線と前記
スクレーパー１０の急冷用片ロール５面の接触点と該片
ロール５の中心点を結ぶ線がなす角度（θ2）を９０〜
１２０°に限定した理由は、９０°未満ではスクレーパ
ー先端とロールの間に隙間を生じ、前記隙間を鋳片が通
り抜けるため、スクレーパーの機能が発揮できず、ま
た、１２０°を越えるとスクレーパー上面に鋳片が衝突
し、スクレーパーが変形しやすく、その衝突により、鋳
片の進行が妨げられ、ロールの回転負荷が上昇するた
め、好ましくないことによる。急冷用片ロール表面に接
触するスクレーパーの取り付け数は、一か所だけでなく
複数でもよく、また、２段目以降のスクレーパーの角度
は前記１０°〜９０°に限定されない。
スクレーパー１０の急冷用片ロール５面の接触点と該片
ロール５の中心点を結ぶ線がなす角度（θ2）を９０〜
１２０°に限定した理由は、９０°未満ではスクレーパ
ー先端とロールの間に隙間を生じ、前記隙間を鋳片が通
り抜けるため、スクレーパーの機能が発揮できず、ま
た、１２０°を越えるとスクレーパー上面に鋳片が衝突
し、スクレーパーが変形しやすく、その衝突により、鋳
片の進行が妨げられ、ロールの回転負荷が上昇するた
め、好ましくないことによる。急冷用片ロール表面に接
触するスクレーパーの取り付け数は、一か所だけでなく
複数でもよく、また、２段目以降のスクレーパーの角度
は前記１０°〜９０°に限定されない。
【００３３】
【実施例】溶湯温度１２７０℃の３１Ｎｄ−１．０Ｄｙ
−１．１Ｂ−３．０Ｃｏ−残部Ｆｅ（ｗｔ％）組成の磁
石合金溶湯を、ノズルより水冷した回転数１３０ｒｐｍ
の外径３００ｍｍのＣｕ急冷片ロール表面に急冷凝固
し、この急冷凝固鋳片を下記スクレーパーにより、鋳造
された鋳片のロールへの巻付きを防止、誘導剥離して、
板厚０．３ｍｍ、幅１００ｍｍ、長さ１０〜３００ｍｍ
の鋳片を得ることができた。スクレーパーには、鋳片側
に板厚０．３ｍｍの高膨脹合金として２０Ｎｉ−６Ｃｒ
−残Ｆｅ合金（α 1 ＝１８０×１０-7／℃）と、反対側
に板厚０．３ｍｍの低膨脹合金として４２Ｎｉ−Ｆｅ合
金（α 2 ＝４１×１０-7／℃）からなる板厚０．６ｍｍ
のバイメタル板を用い、急冷片ロールの最上部と中心点
を結ぶ線に対して、１５°の角度（θ1）となる片ロー
ル表面上に片ロールの中心点とスクレーパーの片ロール
接触点を結ぶ線とスクレーパーの上面の先端部とのなす
角度（θ2）を１００°に設置した。なお、上記のα 1 ，
α 2 は、３０℃〜１００℃における熱膨張係数である。
−１．１Ｂ−３．０Ｃｏ−残部Ｆｅ（ｗｔ％）組成の磁
石合金溶湯を、ノズルより水冷した回転数１３０ｒｐｍ
の外径３００ｍｍのＣｕ急冷片ロール表面に急冷凝固
し、この急冷凝固鋳片を下記スクレーパーにより、鋳造
された鋳片のロールへの巻付きを防止、誘導剥離して、
板厚０．３ｍｍ、幅１００ｍｍ、長さ１０〜３００ｍｍ
の鋳片を得ることができた。スクレーパーには、鋳片側
に板厚０．３ｍｍの高膨脹合金として２０Ｎｉ−６Ｃｒ
−残Ｆｅ合金（α 1 ＝１８０×１０-7／℃）と、反対側
に板厚０．３ｍｍの低膨脹合金として４２Ｎｉ−Ｆｅ合
金（α 2 ＝４１×１０-7／℃）からなる板厚０．６ｍｍ
のバイメタル板を用い、急冷片ロールの最上部と中心点
を結ぶ線に対して、１５°の角度（θ1）となる片ロー
ル表面上に片ロールの中心点とスクレーパーの片ロール
接触点を結ぶ線とスクレーパーの上面の先端部とのなす
角度（θ2）を１００°に設置した。なお、上記のα 1 ，
α 2 は、３０℃〜１００℃における熱膨張係数である。
【００３４】前記鋳片を粗粉砕、微粉砕後、平均程度
３．２μｍの合金粉末を得た後、磁場強度１５ｋＯｅ中
で圧力１．０ｔｏｎ／ｃｍ2に成型後、１０６０℃に３
時間の条件にて焼結後、６００℃に１時間の時効処理を
行い、永久磁石を得た．得られた永久磁石の磁石特性
は、Ｂｒ１３．２ｋＧ、ｉＨｃ１６．１ｋＯｅ、（Ｂ
Ｈ）ｍａｘ４２．８ＭＧＯｅであり、また、スクレーパ
ーの寿命は、１００ｋｇ／バッチの鋳造を１０回行って
もスクレーパーの変形、損傷はなく、鋳片のロール巻付
けなしに鋳造が可能であった。比較として、図１の構造
でスクレーパーの材料にＳＵＳ３０４を使用したとこ
ろ、スクレーパーは上方に捲れ上がり、鋳造開始後、２
分で鋳片がロールに巻付き、鋳造中止となった。
３．２μｍの合金粉末を得た後、磁場強度１５ｋＯｅ中
で圧力１．０ｔｏｎ／ｃｍ2に成型後、１０６０℃に３
時間の条件にて焼結後、６００℃に１時間の時効処理を
行い、永久磁石を得た．得られた永久磁石の磁石特性
は、Ｂｒ１３．２ｋＧ、ｉＨｃ１６．１ｋＯｅ、（Ｂ
Ｈ）ｍａｘ４２．８ＭＧＯｅであり、また、スクレーパ
ーの寿命は、１００ｋｇ／バッチの鋳造を１０回行って
もスクレーパーの変形、損傷はなく、鋳片のロール巻付
けなしに鋳造が可能であった。比較として、図１の構造
でスクレーパーの材料にＳＵＳ３０４を使用したとこ
ろ、スクレーパーは上方に捲れ上がり、鋳造開始後、２
分で鋳片がロールに巻付き、鋳造中止となった。
【００３５】
【発明の効果】この発明は、Ｒ−Ｆｅ−Ｂ系磁石用など
の合金溶湯をタンディシュ先端部のノズルより回転片ロ
ールに注湯して得られた急冷凝固鋳片を、鋳片側が高膨
脹合金でその反対側が低膨脹合金からなり、その熱膨脹
係数差が特定値を有するバイメタル材からなるスクレー
パーにより前記片ロールより誘導剥離することにより、
スクレーパーの温度が上昇しても、上方に反ることなく
ロール側に湾曲するため、確実に鋳片を剥離させて、鋳
片がロールに巻き付きノズルとロール間に鋳片が噛みこ
むことを防止し、安定的な横注ぎストリップキャスティ
ングができる。
の合金溶湯をタンディシュ先端部のノズルより回転片ロ
ールに注湯して得られた急冷凝固鋳片を、鋳片側が高膨
脹合金でその反対側が低膨脹合金からなり、その熱膨脹
係数差が特定値を有するバイメタル材からなるスクレー
パーにより前記片ロールより誘導剥離することにより、
スクレーパーの温度が上昇しても、上方に反ることなく
ロール側に湾曲するため、確実に鋳片を剥離させて、鋳
片がロールに巻き付きノズルとロール間に鋳片が噛みこ
むことを防止し、安定的な横注ぎストリップキャスティ
ングができる。
【図１】この発明によるＲ−Ｆｅ−Ｂ系永久磁石用鋳片
の製造方法に用いる装置の概要を示す説明図である。
の製造方法に用いる装置の概要を示す説明図である。
【図２】この発明によるスクレーパーと急冷片ロールの
関係を示す説明図である。
関係を示す説明図である。
【図３】この発明によるスクレーパー上面説明図であ
る。
る。
１ 密閉室
２ 高周波溶解炉
３ タンディッシュ
４ ノズル
５ 急冷用片ロール
６ 鋳片
７ 回収容器
８ 合金溶湯
１０ スクレパー
１１ 高膨脹合金材
１２ 低膨脹合金材
１３ 固定用金具
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(72)発明者 渡辺 幸良
大阪府吹田市南吹田２丁目19−１ 住友
特殊金属株式会社 吹田製作所内
(72)発明者 植田 雅己
大阪府吹田市南吹田２丁目19−１ 住友
特殊金属株式会社 吹田製作所内
(72)発明者 児嶋 尊
大阪府吹田市南吹田２丁目19−１ 住友
特殊金属株式会社 吹田製作所内
(56)参考文献 特開 平８−229641（ＪＰ，Ａ)
特開 平２−205604（ＪＰ，Ａ)
特開 平６−190514（ＪＰ，Ａ)
特開 平５−70810（ＪＰ，Ａ)
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
B22D 11/06 360
B22D 11/00
B22D 11/128
C22C 38/00 303
Claims (5)
- 【請求項１】 合金溶湯をタンディシュのノズルより回
転する急冷片ロール表面に注湯して急冷凝固させ、これ
を前記ノズルとは反対側の該片ロール最上部近傍に配置
されたスクレーパーにて剥離し鋳片を得る合金鋳片の製
造方法において、スクレーパーの上面鋳片側が高膨脹合
金でその反対側が低膨脹合金からなり、両者の熱膨脹係
数差（３０〜１００℃）が１０×１０-7／℃〜２８０×
１０-7／℃のバイメタルからなるスクレーパーにより、
前記鋳片を該片ロールより誘導剥離することを特徴とす
る合金鋳片の製造方法。 - 【請求項２】 請求項１において、急冷片ロールの最上
部と中心点を結ぶ線と、スクレーパー先端部と該ロール
との接触点と該ロール中心点を結ぶ線のなす角度は１０
°〜９０°であることを特徴とする合金鋳片の製造方
法。 - 【請求項３】 請求項１または請求項２において、急冷
片ロール中心点とスクレーパーの該ロールとの接触点を
結ぶ線とスクレーパーの上面の先端部となす角度は９０
°〜１２０°であることを特徴とする合金鋳片の製造方
法。 - 【請求項４】 請求項１において、合金溶湯がＲ−Ｆｅ
−Ｂ系永久磁石合金であることを特徴とする合金鋳片の
製造方法。 - 【請求項５】 合金溶湯をタンディシュのノズルより回
転する急冷片ロール表面に注湯して急冷凝固させ、これ
を前記ノズルとは反対側の該ロール最上部近傍に配置さ
れたスクレーパーにて剥離し鋳片を得る合金鋳片の製造
方法に用いるスクレーパーにおいて、鋳片側は高膨脹合
金で反対側は低膨脹合金からなり、その熱膨脹係数差
（３０〜１００℃）が１０×１０-7／℃〜２８０×１０
-7／℃のバイメタルからなることを特徴とする合金鋳片
製造用スクレーパー。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12094095A JP3445405B2 (ja) | 1995-04-21 | 1995-04-21 | 合金鋳片の製造方法と合金鋳片製造用スクレーパー |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12094095A JP3445405B2 (ja) | 1995-04-21 | 1995-04-21 | 合金鋳片の製造方法と合金鋳片製造用スクレーパー |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08294753A JPH08294753A (ja) | 1996-11-12 |
| JP3445405B2 true JP3445405B2 (ja) | 2003-09-08 |
Family
ID=14798739
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP12094095A Expired - Lifetime JP3445405B2 (ja) | 1995-04-21 | 1995-04-21 | 合金鋳片の製造方法と合金鋳片製造用スクレーパー |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3445405B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7549797B2 (en) * | 2007-02-21 | 2009-06-23 | Rosemount Aerospace Inc. | Temperature measurement system |
| CN107377905A (zh) * | 2017-07-31 | 2017-11-24 | 芜湖君华材料有限公司 | 一种铁基非晶合金磁性带材快淬收集装置 |
-
1995
- 1995-04-21 JP JP12094095A patent/JP3445405B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH08294753A (ja) | 1996-11-12 |
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