JP3801462B2

JP3801462B2 - Strip cast tundish, strip cast device for rare earth alloy ribbon production, rare earth alloy ribbon production method, and rare earth sintered magnet production method

Info

Publication number: JP3801462B2
Application number: JP2001141995A
Authority: JP
Inventors: 貴弘橋本; 武久美濃輪; 孝治佐藤
Original assignee: Shin Etsu Chemical Co Ltd
Current assignee: Shin Etsu Chemical Co Ltd
Priority date: 2001-05-11
Filing date: 2001-05-11
Publication date: 2006-07-26
Anticipated expiration: 2021-05-11
Also published as: JP2002336941A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、磁気特性に優れた希土類磁石の製造に用いられる原料合金であるストリップキャスト法による合金薄帯の製造のためのタンディッシュ、該タンディッシュを含むストリップキャスト装置、該タンディッシュを用いて得られる希土類合金薄帯の製造方法及び希土類焼結磁石の製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】
希土類磁石は、優れた磁気特性と経済性のため、フェライト磁石を置き換えて、電気・電子機器の分野で多用されるようになった。近年益々その高性能化が要求されている。
【０００３】
従来、希土類磁石原料用合金は、溶湯を金型に鋳造する金型鋳造法により製造されてきたが、近年になってストリップキャスト法による合金薄帯を用いることで、高い磁気特性が得られるという報告（特許第２６６５５９０号公報、特許第２６３９６０９号公報、特開平８−２６００８３号公報）がされ、注目されている。
【０００４】
また、ストリップキャスト法により合金薄帯を製造するために、タンディッシュやその設置方法の報告もされている。例えば、特開平９−１５５５１３号公報では、回転ロールの幅内に略均一流量の溶湯が供給されるタンディッシュが提案されている。また、特開平８−２２９６４１号公報では、回転ロールとタンディッシュの隙間を０．０１〜３．０ｍｍにすることにより、高品質の合金薄帯を作製している。
【０００５】
ストリップキャスト法では、坩堝内で原料合金を加熱して溶解した溶湯をタンディッシュを介して回転ロールに連続供給して冷却を行い、合金薄帯を製造する。希土類磁石中の希土類金属は非常に反応性が高いため、坩堝とタンディッシュはアルミナで作られたものが使われる。また、回転ロールは冷却効率を高くするため、熱伝導率が大きい銅又は銅合金で作られる。以下に、タンディッシュの材料にアルミナが使われてきた理由を説明する。
【０００６】
高品質の合金薄帯を製造するために、タンディッシュの材料には以下の条件が必要だと考えられる。
条件１−熱伝導率が低い。
条件２−希土類金属との反応が少ない。
【０００７】
タンディッシュには、高温の溶湯をできる限り温度低下することなく回転ロールに連続供給する役割があり、条件１は必須条件である。条件１が満たされない時、つまり熱伝導率の高いものを使うと、回転ロールに達する前のタンディッシュ内で合金溶湯が温度低下してしまい、回転ロールで急冷するという本来の目的が達成できない。更には、タンディッシュ内で凝固してしまうこともあり、品質上だけでなく安全上の問題も出てくる。よって、Ｗ（タングステン）、Ｔａ（タンタル）、Ｍｏ（モリブデン）等の金属は使用できず、セラミックス系の材料に限定される。
【０００８】
希土類金属は反応性が高いため、条件２も必要条件であると考えられてきた。図１に酸化物の生成自由エネルギーを示す。この図から、希土類酸化物は非常に安定である。つまり、希土類金属の溶湯は他の金属酸化物を還元しやすいことが分かる。例えばＳｉＯ₂（シリカ）をＮｄ磁石用のタンディッシュの材料として使うと、３ＳｉＯ₂＋４Ｎｄ→３Ｓｉ＋２Ｎｄ₂Ｏ₃という反応が起こり、製造された合金薄帯中に必要成分であるＮｄが減り、不純物成分であるＳｉが増えてしまい、好ましくない。また、反応の進行でタンディッシュが侵食され、安全上の問題も発生すると予想される。
【０００９】
タンディッシュの材料として、この条件を完全に満たすには、希土類の酸化物を使うのが最もよい。しかし、希土類の酸化物は高価であるだけでなく、水酸化し易いという性質を持つため、水と混合してスラリーにして成型し、脱型、焼成というセラミックス製造の通常の工程で製造するのは困難である。
【００１０】
よって、希土類合金製造用のタンディッシュは水酸化し難くて、比較的反応性も低いＡｌ₂Ｏ₃（アルミナ）を使って製造されてきた。アルミナはセラミックスの中で最も一般的なものの一つなので、コストを低く押さえることが可能という利点もあり、その化学的性質だけでなく、経済性からも好まれてきた。
【００１１】
しかし、溶湯の接触による熱衝撃でタンディッシュが割れないようするため、また、タンディッシュ内で溶湯の温度が低下してしまうのを防ぐために、タンディッシュは予備加熱されている。
【００１２】
この場合、急速に予備加熱をすると、ヒータに近い部分は比較的早く高温になるのに対し、ヒータから遠い部分はなかなか温度が上昇しない。その温度差のために熱膨張差が生まれてしまい、タンディッシュが割れてしまう。これは小型炉でタンディッシュも小型であれば、あまり気にしなくてもいいが、大型炉になりタンディッシュも大型化すると、無視できない問題となってくる。予備加熱の昇温時間を遅くすることで、ある程度これを回避できるが、生産性で問題となってくる。そして、上記従来のアルミナにて形成されたタンディッシュは、かかる予備加熱における問題があった。
【００１３】
本発明の目的は、溶湯の接触による熱衝撃や、予備加熱時の部分的な温度差による熱膨張差で割れないストリップキャスト用タンディッシュ、希土類合金薄帯製造用ストリップキャスト装置、該タンディッシュを用いて得られる希土類合金薄帯の製造方法、及び希土類焼結磁石の製造方法を提供する。
【００１４】
【課題を解決するための手段及び発明の実施の形態】
本発明者は、上記目的を達成するため鋭意検討を行った結果、溶融シリカの含有量７０重量％以上のセラミックスでタンディッシュを作ることで、大型化したタンディッシュでも溶湯の接触による熱衝撃や、予備加熱時の部分的な温度差による熱膨張差で割れず、希土類合金薄帯を安定して製造できることを見出した。
【００１５】
即ち、図２に一般的な耐火物の熱膨張率を示すが、アルミナは比較的熱膨張率が高いのに対して、溶融シリカ（溶融石英）は非常に熱膨張率が低いことが分かる。溶融シリカは所定の粒度にした非晶質のシリカ、又は非晶質のシリカと添加材を水と混合してスラリーにして成型し、脱型、焼成して作った低熱膨張率で低熱伝導率であるセラミックスである。このため、溶融シリカ製のタンディッシュは、溶湯の接触による熱衝撃で割れ難い。更に、急速に予備加熱をしてタンディッシュ内に温度差ができても、熱膨張が少ないためタンディッシュが割れることはない。
【００１６】
この場合、溶融シリカは
▲１▼希土類金属の溶湯と反応しやすい、
▲２▼約１２５０℃に軟化点があり、強度が低下する、
▲３▼熱膨張率が高いクリストバライトに約１４７０℃で結晶変態してしまう
といった理由で、これまでは添加材として若干量だけ使われることはあっても希土類磁石製造用のタンディッシュの素材として使われてこなかった。
【００１７】
確かに、溶融シリカは希土類金属の溶湯と反応しやすい。しかし、本発明者の検討によると、タンディッシュ上で希土類金属の溶湯と接触し反応した部分が、その反応によりできた化学的に安定な希土類酸化物となり、その希土類酸化物によって守られ、反応がそれ以上進行しない。つまり、反応の進行でタンディッシュが侵食されることはないことが分かった。
【００１８】
また、金属と比較してセラミックスである溶融シリカの軟化や結晶変態は、その速度が緩慢であり、軟化点に達したからといって、すぐに軟化するわけではないし、結晶変態温度に達したからといって、すぐに結晶変態するわけではない。しかも、溶融シリカはセラミックスの中でも熱伝導率の特に低いものの一つであるため、溶湯に接触している表面が軟化点に達しても、内部が軟化点に達するには、かなりの時間がかかってしまう。つまり、セラミックスゆえの軟化や結晶変態の進行速度の遅さと、熱伝導率の低さのため、バッチ処理をするストリップキャスト法用のタンディッシュに使用可能であることが分かったものである。
【００１９】
従って、本発明は、（１）溶解炉で溶融された希土類合金の溶湯を回転ロールで冷却して合金薄帯を製造するストリップキャスト法において、溶解炉と回転ロールとの間に設置して上記溶湯を回転ロールに供給するために用いるタンディッシュであって、溶融シリカの含有量７０重量％以上のセラミックスを用いてなることを特徴とするストリップキャスト用タンディッシュを提供する。この場合、このタンディッシュは、先端部にＢＮ含有量２０重量％以上のセラミックス製注入部を取り付けることが好ましい。
【００２０】
また、本発明は、
（２）希土類合金を溶融する溶解炉、この希土類合金の溶湯を冷却して合金薄帯を得るための回転ロール、及びこれら溶解炉と回転ロールとの間に設置され、上記溶解炉からの溶湯を回転ロールに供給するためのタンディッシュを具備する希土類合金薄帯製造用ストリップキャスト装置において、上記タンディッシュが（１）記載のタンディッシュであることを特徴とする希土類合金薄帯製造用ストリップキャスト装置、
（３）希土類合金を溶解炉にて溶融し、この希土類合金の溶湯をタンディッシュを介して所定速度で回転する回転ロールに供給し、この回転ロールで上記溶湯を冷却して合金薄帯を製造する希土類合金薄帯の製造方法において、上記タンディッシュが（１）記載のタンディッシュであることを特徴とする希土類合金薄帯の製造方法、
（４）この製造方法で得られた希土類合金薄帯を用いることを特徴とする希土類焼結磁石の製造方法
を提供する。
【００２１】
以下、本発明につき更に詳しく説明する。
本発明の希土類合金薄帯製造用ストリップキャスト装置は、図３に示したように、希土類合金を溶融する溶解炉１０、この希土類合金の溶湯１を冷却して合金薄帯２を得るための回転ロール２０、及びこれら溶解炉１０と回転ロール２０との間に設置され、上記溶解炉１０からの溶湯を回転ロール２０に供給するためのタンディッシュ３０を具備するものである。なお、溶解炉１０内での希土類合金の溶融は、溶解炉１０内の坩堝１２にて行われる。また、図３において、４０は製品（合金薄帯２）回収容器である。
【００２２】
ここで、図３に示したように、タンディッシュは所望の合金原料を溶解炉で溶融された溶湯を貯蔵するようにして流速をコントロールし、回転冷却ロールに溶湯を均一に供給する役割を持っており、特に形状の規定はないが、溶解炉から一定量ロールに供給することができる構造がよく、タンディッシュ内に流量をコントロールする当て板を設けてもよい。またタンディッシュ自体、予め予備加熱されていることが好ましく、その予備加熱温度は合金の組成によるが、８００〜１，５００℃である。
【００２３】
本発明において、上記タンディッシュは、溶融シリカ含有量が７０重量％以上、好ましくは８０重量％以上のセラミックスを用いて形成されたものである。この場合、残部はジルコニア、アルミナ、ムライト、窒化ケイ素、炭化ケイ素、窒化ホウ素等とすることができる。
【００２４】
本発明では、得られる合金の供給量に応じてタンディッシュ、ロール等を選択すればよいが、２００ｋｇ以上の合金の製造方法に対する構造をとることが好ましい。
【００２５】
また、回転ロールとタンディッシュの隙間は少ない方が望ましい。これは、隙間が大きすぎるとロール面とタンディッシュ先端部の間より湯漏れし、非常に危険であるからである。しかし、少なすぎるとロールを傷つけてしまうことがあるので、それを防ぐために、図３に示したようにタンディッシュの先端部に回転ロールより軟らかいＢＮ含有量２０重量％以上のセラミックスからなる注入部３２を取り付けてもよい。該セラミックスの場合は、ＢＮのほかにサイアロンやアルミナ等を併せた複合材料又は混合物を用いることができるが、好ましくはＢＮを３５重量％以上含有するセラミックスを用いることがよい。なお、回転ロールは銅又は銅含有量８０重量％以上の銅合金にて形成することが好ましい。
【００２６】
本発明によれば、希土類合金を溶解炉にて溶融し、この希土類合金の溶湯を上記溶融シリカを形成したタンディッシュを介して所定速度で回転する回転ロールに供給し、この回転ロールで上記溶湯を冷却するストリップキャスト法により希土類合金薄帯を製造することができるが、製造する希土類合金としては、特に焼結磁石、ボンド磁石等の磁石用に用いるものであり、希土類金属−遷移金属（例えばＳｍ−Ｃｏ系）、希土類金属−遷移金属−ホウ素合金（例えばＮｄ−Ｆｅ−Ｂ系）、希土類金属−遷移金属−窒素（例えばＳｍ−Ｆｅ−Ｎ系）等の組成からなる合金に用いることがよく、特にＮｄ−Ｆｅ−Ｂ系磁石用合金原料の製造方法に好適である。
【００２７】
本発明は、図３に示したように、ストリップキャスト法による製造方法で、上記の組成からなる合金材料を高周波溶解炉等を用いて溶湯化し、タンディッシュに溶湯を注ぎこみ、ロールに供給するものである。ロールは単ロールで薄帯を得ることが好ましい。
【００２８】
ロールの回転速度、出湯量等により得られる合金薄帯の平均厚さは異なるが、特に本発明では５０〜８００μｍ、更に好ましくは１５０〜５００μｍの厚さにすることがよい。この場合、回転ロールは、その周速を０．５〜１０ｍ／ｓｅｃ、特に１〜３ｍ／ｓｅｃとすることが好ましい。
【００２９】
更に、得られた合金薄帯は、常法に従い、必要により粉砕し、磁場中成形・焼結して、焼結磁石等を製造することができるものである。
【００３０】
【実施例】
以下、実施例及び比較例を示し、本発明を具体的に説明するが、本発明は下記の実施例に制限されるものではない。
【００３１】
［実施例１］
組成式３０．５Ｎｄ−１．２Ｄｙ−１．０Ｂ−２．０Ｃｏ−０．２Ａｌ−６５．１Ｆｅ（各重量％）の組成になるように５００ｋｇを秤量し、１，５００℃まで加熱し溶解した。そして、１時間で１，２００℃まで予備加熱した純度９９．９重量％の溶融シリカで作られたタンディッシュを介して溶湯を１０分間で回転ロールに定量的に連続供給して冷却を行い、合金薄帯を製造した。タンディッシュと回転ロールの間の隙間は０．３ｍｍになるように設置し、回転ロールは周速２ｍ／ｓｅｃで回転させた。そうして製造された合金薄帯は平均厚さが約２５０μｍであった。
次に、これをピンミルにて平均粒径２００μｍに粗粉砕して、その後ジェットミルにて平均粒径４．５μｍに微粉砕を行った。得られた微粉末を１０ｋＯｅの磁場中で配向させながら、１ｔｏｎ／ｃｍ²の圧力で加圧成型した。次にこの成型体を真空中で１，０５０℃で２時間焼結し、更にＡｒ雰囲気中で１時間時効熱処理を行い、焼結磁石とした。磁石の磁気特性をＢＨトレーサを用いて測定した結果を表１に示す。
【００３２】
［実施例２］
溶融シリカの含有率８４．９重量％で、ジルコニアの含有率１５重量％であるセラミックスで作られたタンディッシュを使用する以外は実施例１と同じ条件で磁石を製造した。
【００３３】
［実施例３］
タンディッシュ先端部に純度９９重量％のＢＮ製注入部を取り付けた以外は実施例１と同じ条件で磁石を製造した。
【００３４】
実施例１〜３は、装置に異常が起こることなく安定して製造できた。また、合金薄帯の製造の前後でタンディッシュと回転ロールの間の位置関係はほとんど変わらなかった。製造した磁石の磁気特性を表１に示すが、磁気特性は安定している。
【００３５】
［比較例１］
純度９９．８重量％のアルミナで作られたタンディッシュを使用する以外は実施例１と同じ条件で磁石を製造した。
この場合、タンディッシュが割れてしまい、その割れた部分から溶湯が漏れ出してしまったので、安全確保のため、出湯開始から約１分半経過して約７５ｋｇを流した段階で出湯を中止した。漏れたときにタンディッシュと回転ロールの間の位置関係がずれてしまい、隙間が１．５ｍｍになっていた。できた合金薄帯を使って磁石を作ったが、磁気特性は低かった。
【００３６】
［比較例２］
純度９９．８重量％のアルミナで作られたタンディッシュを使用し、これを２時間かけて１，２００℃まで予備加熱した以外は実施例１と同じ条件で磁石を製造した。
この場合も、タンディッシュが割れてしまったが、割れの程度が小さかったので溶湯の漏れが少なく、全量を出湯できた。薄帯の製造終了後のタンディッシュと回転ロールの間の隙間は０．６ｍｍに広がっていた。磁石の磁気特性は実施例１〜３よりも低かった。
【００３７】
【表１】

【００３８】
【発明の効果】
本発明によれば、磁気特性の高い希土類磁石の製造用のストリップキャスト法による合金薄帯を異物の混入なく、磁石として製造することにより、磁気特性が安定した希土類磁石を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】酸化物の生成自由エネルギーを示したグラフである。
【図２】耐火物の熱膨張率を示したグラフである。
【図３】本発明のストリップキャスト装置の一実施例を示す説明図である。
【符号の説明】
１溶湯
２合金薄帯
１０溶解炉
１２坩堝
２０回転ロール
３０タンディッシュ
３２注入部
４０製品回収容器[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a tundish for producing an alloy ribbon by a strip cast method, which is a raw material alloy used for producing a rare earth magnet having excellent magnetic properties, a strip cast apparatus including the tundish, and the tundish. The present invention relates to a method for producing a rare earth alloy ribbon and a method for producing a rare earth sintered magnet.
[0002]
[Prior art and problems to be solved by the invention]
Rare earth magnets have been widely used in the field of electrical and electronic equipment by replacing ferrite magnets because of their excellent magnetic properties and economy. In recent years, higher performance has been demanded.
[0003]
Conventionally, alloys for rare earth magnet raw materials have been manufactured by a mold casting method in which a molten metal is cast into a mold, but in recent years, high magnetic properties can be obtained by using an alloy ribbon by a strip cast method. Reports (Japanese Patent No. 2665590, Japanese Patent No. 2639609, Japanese Patent Laid-Open No. 8-260083) are attracting attention.
[0004]
In addition, in order to produce an alloy ribbon by the strip casting method, a tundish and its installation method have been reported. For example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 9-155513 proposes a tundish in which a substantially uniform flow rate of molten metal is supplied within the width of a rotating roll. In JP-A-8-229641, a high-quality alloy ribbon is produced by setting the gap between the rotating roll and the tundish to 0.01 to 3.0 mm.
[0005]
In the strip casting method, a molten alloy obtained by heating and melting a raw material alloy in a crucible is continuously supplied to a rotating roll through a tundish and cooled to produce an alloy ribbon. Since rare earth metals in rare earth magnets are very reactive, crucibles and tundish made of alumina are used. The rotating roll is made of copper or a copper alloy having a high thermal conductivity in order to increase the cooling efficiency. The reason why alumina has been used as a tundish material will be described below.
[0006]
In order to produce high-quality alloy ribbons, the following conditions are considered necessary for tundish materials.
Condition 1-thermal conductivity is low.
Condition 2-Little reaction with rare earth metal.
[0007]
The tundish has a role of continuously supplying a high-temperature molten metal to the rotating roll without lowering the temperature as much as possible. Condition 1 is an essential condition. When the condition 1 is not satisfied, that is, when a material having high thermal conductivity is used, the temperature of the molten alloy decreases in the tundish before reaching the rotating roll, and the original purpose of quenching with the rotating roll cannot be achieved. Furthermore, it may solidify in the tundish, which raises not only quality but also safety issues. Therefore, metals such as W (tungsten), Ta (tantalum), and Mo (molybdenum) cannot be used and are limited to ceramic materials.
[0008]
Since rare earth metals are highly reactive, Condition 2 has also been considered a necessary condition. FIG. 1 shows the free energy of formation of the oxide. From this figure, the rare earth oxide is very stable. That is, it is understood that the molten rare earth metal is easy to reduce other metal oxides. For example, when SiO ₂ (silica) is used as a tundish material for an Nd magnet, a reaction of 3SiO ₂ + 4Nd → 3Si + 2Nd ₂ O ₃ occurs, and Nd, which is a necessary component, is reduced in the manufactured alloy ribbon. This is not preferable because Si increases. In addition, it is expected that the tundish will be eroded by the progress of the reaction, causing a safety problem.
[0009]
As a tundish material, it is best to use rare earth oxides to fully meet this requirement. However, rare earth oxides are not only expensive, but also have the property of being easily hydroxylated, so they are mixed with water to form a slurry, which is then manufactured in the usual ceramic manufacturing process, such as demolding and firing. It is difficult.
[0010]
Therefore, tundish for producing rare earth alloys has been produced using Al ₂ O ₃ (alumina), which is difficult to be hydroxylated and has relatively low reactivity. Since alumina is one of the most common ceramics, it has the advantage of being able to keep costs low, and has been favored not only for its chemical properties but also for its economic efficiency.
[0011]
However, the tundish is preheated in order to prevent the tundish from being broken by a thermal shock caused by contact with the molten metal and to prevent the temperature of the molten metal from being lowered in the tundish.
[0012]
In this case, if the preliminary heating is performed rapidly, the portion near the heater becomes hot relatively quickly, whereas the portion far from the heater does not easily rise in temperature. Due to the temperature difference, a difference in thermal expansion is born and the tundish is cracked. If this is a small furnace and the tundish is small, you don't have to worry about it. Although this can be avoided to some extent by delaying the temperature raising time of the preheating, it causes a problem in productivity. And the tundish formed with the said conventional alumina had the problem in this preheating.
[0013]
The object of the present invention is to provide a strip cast tundish that does not break due to thermal shock due to contact with the molten metal or a difference in thermal expansion due to a partial temperature difference during preheating, a strip cast device for rare earth alloy ribbon production, and the tundish. method for producing a rare earth alloy ribbon obtained using, and to provide a method for producing a rare earth sintered magnet.
[0014]
Means for Solving the Problem and Embodiment of the Invention
As a result of intensive studies to achieve the above object, the present inventor made a tundish with ceramics having a fused silica content of 70% by weight or more. It was found that a rare earth alloy ribbon can be stably produced without cracking due to a difference in thermal expansion due to a partial temperature difference during preheating.
[0015]
That is, FIG. 2 shows the coefficient of thermal expansion of a general refractory. It can be seen that alumina has a relatively high coefficient of thermal expansion, whereas fused silica (fused quartz) has a very low coefficient of thermal expansion. Fused silica is amorphous silica with a predetermined particle size, or amorphous silica and additives mixed with water, formed into a slurry, demolded, and fired, with low thermal expansion coefficient and low thermal conductivity This is ceramics. For this reason, the tundish made of fused silica is not easily broken by thermal shock caused by contact with the molten metal. Furthermore, even if preheating is rapidly performed and a temperature difference is generated in the tundish, the tundish is not cracked because the thermal expansion is small.
[0016]
In this case, fused silica is likely to react with (1) the rare earth metal melt,
(2) There is a softening point at about 1250 ° C. and the strength decreases.
(3) It has been used as a tundish material for the production of rare earth magnets, although only a small amount has been used as an additive so far because cristobalite, which has a high coefficient of thermal expansion, undergoes crystal transformation at about 1470 ° C. I didn't come.
[0017]
Certainly, fused silica is likely to react with molten rare earth metals. However, according to the inventor's study, the part that contacted and reacted with the molten rare earth metal on the tundish became a chemically stable rare earth oxide formed by the reaction, and protected by the rare earth oxide, Does not progress any further. In other words, it was found that the tundish was not eroded by the progress of the reaction.
[0018]
In addition, the softening and crystal transformation of fused silica, which is a ceramic compared to metals, is slow, and just because the softening point is reached, it does not soften immediately, but reaches the crystal transformation temperature. However, crystal transformation does not occur immediately. Moreover, because fused silica is one of the ceramics with a particularly low thermal conductivity, it takes a considerable amount of time for the interior to reach the softening point even if the surface in contact with the molten metal reaches the softening point. End up. In other words, it has been found that because of the softening and slowing of crystal transformation due to ceramics and the low thermal conductivity, it can be used in a tundish for a strip casting method for batch processing.
[0019]
Accordingly, the present invention provides (1) a strip casting method in which a melt of a rare earth alloy melted in a melting furnace is cooled with a rotating roll to produce an alloy ribbon, and is installed between the melting furnace and the rotating roll. Provided is a tundish used for supplying molten metal to a rotating roll, wherein the tundish is made of ceramics having a content of fused silica of 70% by weight or more. In this case, it is preferable that the tundish is provided with a ceramic injection part having a BN content of 20% by weight or more at the tip part.
[0020]
The present invention also provides:
(2) A melting furnace for melting the rare earth alloy, a rotating roll for cooling the molten metal of the rare earth alloy to obtain an alloy ribbon, and a molten metal installed between the melting furnace and the rotating roll, from the melting furnace A strip cast apparatus for producing a rare earth alloy ribbon comprising a tundish for supplying a rotating roll to a rotating roll, wherein the tundish is the tundish according to (1), apparatus,
(3) A rare earth alloy is melted in a melting furnace, the molten metal of the rare earth alloy is supplied to a rotating roll rotating at a predetermined speed via a tundish, and the molten metal is cooled by the rotating roll to produce an alloy ribbon. A method for producing a rare earth alloy ribbon, wherein the tundish is a tundish according to (1),
(4) using a rare earth alloy ribbon obtained in this production method provides a process for the preparation <br/> a rare earth sintered magnet according to claim Rukoto.
[0021]
Hereinafter, the present invention will be described in more detail.
As shown in FIG. 3, a strip casting apparatus for producing a rare earth alloy ribbon according to the present invention comprises a melting furnace 10 for melting a rare earth alloy, and a rotation for cooling the molten metal 1 of this rare earth alloy to obtain an alloy ribbon 2. A roll 20 and a tundish 30 installed between the melting furnace 10 and the rotating roll 20 and for supplying the molten metal from the melting furnace 10 to the rotating roll 20 are provided. The melting of the rare earth alloy in the melting furnace 10 is performed in the crucible 12 in the melting furnace 10. Moreover, in FIG. 3, 40 is a product (alloy ribbon 2) collection container.
[0022]
Here, as shown in FIG. 3, the tundish has a role of uniformly supplying the molten metal to the rotary cooling roll by controlling the flow rate so as to store the molten metal obtained by melting the desired alloy raw material in the melting furnace. Although there is no particular definition of the shape, a structure that can supply a certain amount of rolls from the melting furnace to the roll is good, and a contact plate for controlling the flow rate may be provided in the tundish. The tundish itself is preferably preheated in advance, and the preheating temperature is 800 to 1,500 ° C., depending on the composition of the alloy.
[0023]
In the present invention, the tundish is formed using a ceramic having a fused silica content of 70% by weight or more, preferably 80% by weight or more. In this case, the balance can be zirconia, alumina, mullite, silicon nitride, silicon carbide, boron nitride or the like.
[0024]
In the present invention, a tundish, a roll, or the like may be selected according to the amount of the alloy to be obtained, but it is preferable to adopt a structure for a manufacturing method of an alloy of 200 kg or more.
[0025]
Further, it is desirable that the gap between the rotating roll and the tundish is small. This is because if the gap is too large, the hot water leaks from between the roll surface and the tip of the tundish, which is very dangerous. However, if the amount is too small, the roll may be damaged, and in order to prevent this, as shown in FIG. 3, the injection portion made of ceramics having a BN content of 20% by weight or more, which is softer than the rotating roll at the tip of the tundish. 32 may be attached. In the case of the ceramics, a composite material or a mixture in which sialon, alumina and the like are combined in addition to BN can be used, but ceramics containing 35% by weight or more of BN is preferably used. The rotating roll is preferably formed of copper or a copper alloy having a copper content of 80% by weight or more.
[0026]
According to the present invention, a rare earth alloy is melted in a melting furnace, and the molten metal of the rare earth alloy is supplied to a rotating roll rotating at a predetermined speed through the tundish formed with the fused silica, and the molten metal is supplied with the rotating roll. The rare earth alloy ribbon can be produced by a strip casting method for cooling the alloy, but the rare earth alloy to be produced is used particularly for magnets such as sintered magnets and bonded magnets, and rare earth metal-transition metals (for example, Sm-Co-based), rare earth metal-transition metal-boron alloy (for example, Nd-Fe-B system), rare earth metal-transition metal-nitrogen (for example, Sm-Fe-N system), etc. In particular, it is particularly suitable for a method for producing an alloy raw material for Nd—Fe—B magnets.
[0027]
In the present invention, as shown in FIG. 3, the alloy material having the above composition is melted using a high frequency melting furnace or the like by a strip casting method, and the melt is poured into a tundish and supplied to a roll. Is. The roll is preferably a single roll to obtain a ribbon.
[0028]
Although the average thickness of the obtained alloy ribbon varies depending on the rotation speed of the roll, the amount of tapping water, etc., in the present invention, the thickness is preferably 50 to 800 μm, more preferably 150 to 500 μm. In this case, the rotating roll preferably has a peripheral speed of 0.5 to 10 m / sec, particularly 1 to 3 m / sec.
[0029]
Further, the obtained alloy ribbon can be pulverized according to a conventional method if necessary, and molded and sintered in a magnetic field to produce a sintered magnet or the like.
[0030]
【Example】
EXAMPLES Hereinafter, although an Example and a comparative example are shown and this invention is demonstrated concretely, this invention is not restrict | limited to the following Example.
[0031]
[Example 1]
500 kg was weighed so as to have a composition of composition formula 30.5Nd-1.2Dy-1.0B-2.0Co-0.2Al-65.1Fe (each weight%) and dissolved by heating to 1,500 ° C. . Then, the molten metal is quantitatively continuously supplied to the rotating roll in 10 minutes through a tundish made of fused silica having a purity of 99.9% by weight preheated to 1,200 ° C. in 1 hour, and cooled. An alloy ribbon was produced. The gap between the tundish and the rotating roll was set to be 0.3 mm, and the rotating roll was rotated at a peripheral speed of 2 m / sec. The alloy ribbon thus produced had an average thickness of about 250 μm.
Next, this was coarsely pulverized to an average particle size of 200 μm with a pin mill, and then finely pulverized to an average particle size of 4.5 μm with a jet mill. The resulting fine powder was pressure molded at a pressure of 1 ton / cm ² while being oriented in a magnetic field of 10 kOe. Next, this molded body was sintered in vacuum at 1,050 ° C. for 2 hours, and further subjected to aging heat treatment in an Ar atmosphere for 1 hour to obtain a sintered magnet. Table 1 shows the results of measuring the magnetic properties of the magnet using a BH tracer.
[0032]
[Example 2]
A magnet was manufactured under the same conditions as in Example 1 except that a tundish made of ceramics having a content of fused silica of 84.9% by weight and a content of zirconia of 15% by weight was used.
[0033]
[Example 3]
A magnet was manufactured under the same conditions as in Example 1 except that a BN injection part having a purity of 99% by weight was attached to the tip of the tundish.
[0034]
Examples 1 to 3 could be manufactured stably without any abnormality in the apparatus. Further, the positional relationship between the tundish and the rotating roll was almost the same before and after the production of the alloy ribbon. The magnetic characteristics of the manufactured magnet are shown in Table 1, and the magnetic characteristics are stable.
[0035]
[Comparative Example 1]
A magnet was manufactured under the same conditions as in Example 1 except that a tundish made of alumina having a purity of 99.8% by weight was used.
In this case, the tundish broke, and the molten metal leaked from the cracked portion. Therefore, for safety reasons, the hot water was stopped after about 75 minutes had passed after about one and a half minutes had passed since the start of the hot water. . When leaked, the positional relationship between the tundish and the rotating roll was shifted, and the gap was 1.5 mm. A magnet was made using the alloy ribbon that was made, but the magnetic properties were low.
[0036]
[Comparative Example 2]
A magnet was manufactured under the same conditions as in Example 1, except that a tundish made of alumina having a purity of 99.8% by weight was used and this was preheated to 1,200 ° C. over 2 hours.
Also in this case, the tundish broke, but the degree of cracking was small, so there was little leakage of molten metal, and the entire amount could be discharged. The gap between the tundish and the rotating roll after the production of the ribbon spread to 0.6 mm. The magnetic properties of the magnet were lower than those of Examples 1-3.
[0037]
[Table 1]

[0038]
【The invention's effect】
According to the present invention, a rare-earth magnet having stable magnetic characteristics can be obtained by manufacturing an alloy ribbon by a strip casting method for manufacturing a rare-earth magnet having high magnetic characteristics as a magnet without contamination.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a graph showing free energy of formation of oxides.
FIG. 2 is a graph showing the coefficient of thermal expansion of the refractory.
FIG. 3 is an explanatory view showing an embodiment of a strip cast apparatus of the present invention.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Molten metal 2 Alloy ribbon 10 Melting furnace 12 Crucible 20 Rotating roll 30 Tundish 32 Injection part 40 Product collection container

Claims

In a strip casting method in which a molten alloy of a rare earth alloy melted in a melting furnace is cooled with a rotating roll to produce an alloy ribbon, the molten metal is installed between the melting furnace and the rotating roll to supply the molten metal to the rotating roll. A tundish for strip casting, characterized by using a ceramic having a fused silica content of 70% by weight or more.

2. The tundish according to claim 1, wherein a ceramic injection part having a BN content of 20% by weight or more is attached to the tip part.

A melting furnace for melting the rare earth alloy, a rotating roll for cooling the molten metal of the rare earth alloy to obtain an alloy ribbon, and a rotating roll installed between the melting furnace and the rotating roll. A strip cast apparatus for producing a rare earth alloy ribbon comprising a tundish for supplying to a strip, wherein the tundish is the tundish according to claim 1 or 2. .

A rare earth alloy that melts a rare earth alloy in a melting furnace, supplies the molten metal of the rare earth alloy to a rotating roll that rotates at a predetermined speed via a tundish, and cools the molten metal with the rotating roll to produce an alloy ribbon. A method for producing a rare earth alloy ribbon, wherein the tundish is the tundish according to claim 1 or 2.

Method for producing a rare earth sintered magnet, characterized in Rukoto with claim 4 rare earth alloy ribbon obtained by the process according.