JP4426471B2

JP4426471B2 - 希土類金属含有合金の鋳造装置

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Publication number: JP4426471B2
Application number: JP2005006501A
Authority: JP
Inventors: 丈夫加藤; 一郎向江
Original assignee: Ulvac Inc
Current assignee: Ulvac Inc
Priority date: 2005-01-13
Filing date: 2005-01-13
Publication date: 2010-03-03
Anticipated expiration: 2025-01-13
Also published as: JP2006192466A

Description

本発明は希土類金属含有合金の鋳造装置に関するものであり、更に詳しくは、必要な冷却速度を維持して、多量の鋳造物を均等に冷却することができる希土類金属含有合金鋳造装置に関するものである。

希土類金属含有合金、中でもネオジウム・鉄・ホウ素（Ｎｄ・Ｆｅ・Ｂ）合金に代表される希土類金属含有合金は、サマリウム・コバルト（Ｓｍ・Ｃｏ）合金よりも優れた磁気特性を有しているので、その量産技術の確立に勢力が注がれている。特に、Ｎｄ・Ｆｅ・Ｂ合金においては、磁気特性との関係で、Ｎｄが結晶粒界に適度に偏析して非磁性のＲリッチ相を形成することが必要とされ、その偏析状態を得るためには、希土類金属含有合金の溶湯をストリップキャストして一次冷却した後、キャスティングロールから剥離した高温度の薄帯状鋳造物を断熱箱内において、例えば８００℃から６００℃の温度に到達するまでに１０分間の時間を経過させる二次冷却が行われている（例えば特許文献１を参照）。

そのほか、ストリップキャスト法は鋳造に時間がかかり、かつ高価な鋳造設備を要するとして、冷却面である鋳型内壁面積に対する溶湯供給量を小さく制限して遠心鋳造する方法が開示されている（例えば特許文献２を参照）。更には、ストリップキャストした希土類金属含有合金の薄帯またはフレークを二次冷却する方法として、希土類金属含有合金の溶湯をストリップキャストし一次冷却して得られる高温度の薄帯を回転式の円板状冷却鋳型へ落下させて二次冷却する装置（例えば特許文献３を参照）や、底面の中心部から軸心に沿って上方へ延び先端の閉じられた筒状突出部を有し、溶解鋳造の１サイクル分の出湯量に相当するシート状鋳片を収容する水冷ジャケット付き二次冷却容器（例えば特許文献４を参照）が提案されている。

特開平９−１７００５５号公報特開平８−１３０７８号公報特開平１１−２６７７９３号公報特開２００２−１２６８５８号公報

然しながら、特許文献１による断熱箱によって二次冷却する方法は８００℃から６００℃までを１０分間以上で冷却する冷却速度を得るために、キャスティングロールから剥離した高温の薄帯を断熱箱内に１時間保持し、その後に水冷構造の箱に移し換えて常温まで冷却しており、希土類金属含有合金の量産に必ずしも適した方法ではない。特許文献２の遠心鋳造法のように鋳型の内壁面積に対する溶湯の供給量を小さくすることは、換言すれば、溶湯の冷却速度をストリップキャスト法に近づけていることになるが、ストリップキャスト法のような微細で均一な組織は得難い。また、特許文献３による回転式の円板状冷却鋳型によって二次冷却するものは均一な温度分布を得難いほか、二次冷却物を掻き出すために複雑な機構を要する。また、特許文献４による水冷ジャケット付き二次冷却容器によるものは１鋳造サイクル分の鋳造物が収容されるまでの間は撹拌されないので二次冷却物は温度分布を有するものになり易い。すなわち、何れも上記の特別な偏析状態を得るための二次冷却プロセスに問題を残したものとなっている。

本発明は上述の問題に鑑みてなされ、冷却ロールで一次冷却された鋳造物を更に冷却する過程で、例えばＮｄが結晶粒界に適度に偏析した非磁性のＲリッチ相を有するＮｄ・Ｆｅ・Ｂ合金鋳造物を形成させるための二次冷却を、均等に、かつ量産的な規模で行い得る二次冷却機構を備えた希土類金属含有合金鋳造装置を提供することを課題とする。

上記の課題は請求項１または請求項８の構成によって解決されるが、その解決手段を説明すれば次に示す如くである。

請求項１の希土類金属含有合金鋳造装置は、真空または不活性ガス雰囲気とした密閉容器内で、希土類金属含有合金の原材料を溶解し鋳造する希土類金属含有合金鋳造装置において、前記密閉容器内に、希土類金属含有合金の原材料を溶解する溶解炉と、前記溶解炉から出湯される希土類金属含有合金の溶湯を一次冷却する冷却ロールと、一次冷却された前記鋳造物を前記冷却ロールから受けて徐冷する横型回転式で開口部と閉塞部を有する二次冷却容器と、徐冷された前記鋳造物を前記二次冷却容器から受けて急冷する横型回転式で開口部と閉塞部を有する三次冷却容器とが設けられている装置である。

このような希土類金属含有合金鋳造装置は、冷却ロールで一次冷却された鋳造物を適切な冷却曲線によって徐冷すること、および二次冷却の完了した鋳造物を例えば常温まで急冷することを、それぞれ専用の冷却容器によって合理的に実施することができる。

請求項２の希土類金属含有合金鋳造装置は、前記冷却ロールと前記二次冷却容器との間、および前記二次冷却容器と前記三次冷却容器との間に前記鋳造物を滑走させるガイドがそれぞれ設けられている装置である。
このような希土類金属含有合金鋳造装置は、冷却ロールで一次冷却された鋳造物の二次冷却容器への送り込み、および二次冷却された鋳造物の三次冷却容器への送り込みを簡易化させる。

請求項３の希土類金属含有合金鋳造装置は、前記二次冷却容器および前記三次冷却容器のそれぞれが、側壁を支持ローラによって回転自在に支持されており、それぞれの前記閉塞部に設けられた水平方向の回転軸は前記密閉容器の側壁に取り付けられた回転シール機構を介して大気側へ貫通されており、大気側に設置された駆動モータによって回転される装置である。
このような希土類金属含有合金鋳造装置は、密閉容器内の二次冷却容器および三次冷却容器を大気側に設置した駆動モータによって適切な任意の回転速度で回転させることができる。

請求項４の希土類金属含有合金鋳造装置は、前記二次冷却容器および前記三次冷却容器がそれぞれの前記駆動モータによって正方向と逆方向とに回転可能とされており、前記二次冷却容器および前記三次冷却容器の内壁面に突条が螺旋状に形成されている装置である。
このような希土類金属含有合金鋳造装置は、二次冷却容器および三次冷却容器を例えば正回転させて鋳造物を開口部から内部へ送り込み、逆回転させて鋳造物を内部から開口部へ送り出すことができる。

請求項５の希土類金属含有合金鋳造装置は、急冷手段として前記三次冷却容器の外周に水冷ジャケットが設けられており、前記三次冷却容器の回転軸の大気側の部分に冷却水の給水口と排出口を備えたロータリジョイントが取り付けられており、前記回転軸の内部に、前記ロータリジョイントと前記水冷ジャケットとの間の冷却水の往路および復路となる配管が設けられている装置である。
このような希土類金属含有合金鋳造装置は、三次冷却容器における鋳造物の効果的な急冷を可能にする。

請求項６の希土類金属含有合金鋳造装置は、前記二次冷却容器が前記密閉容器の側壁の開口部に着脱可能に取り付けられた専用収容部内に収容され、前記三次冷却容器は前記二次冷却容器よりは低い位置として前記密閉容器内に収容されており、前記二次冷却容器の前記支持ローラおよび前記回転シール機構は前記専用収容部に設けられている装置である。
このような希土類金属含有合金鋳造装置は、冷却ロールから鋳造物を送り出す方向に二次冷却容器があり、二次冷却容器から鋳造物を送り出す方向に三次冷却容器があり、二次冷却容器から三次冷却容器への鋳造物の移し変えが簡易であるほか、密閉容器内の冷却ロールのメンテナンスおよびクリーニングと、二次冷却容器のメンテナンスおよびクリーニングをそれぞれ広いスペースで実施することができる。

請求項７の希土類金属含有合金鋳造装置は、前記二次冷却容器および前記三次冷却容器が前記密閉容器の側壁の開口部に着脱可能に取り付けられた兼用収容部内に上下に配置して収容されており、前記二次冷却容器の前記支持ローラおよび前記回転シール機構、および前記三次冷却容器の前記支持ローラおよび前記回転シール機構はそれぞれ前記兼用収容部に設けられている装置である。
このような希土類金属含有合金鋳造装置は、二次冷却容器と三次冷却容器を同一の駆動モータで回転させ得るほか、密閉容器内の冷却ロールのメンテナンスおよびクリーニングと、二次冷却容器、三次冷却容器のメンテナンスおよびクリーニングをそれぞれ広いスペースで実施することができる。

請求項８の希土類金属含有合金鋳造装置は、真空または不活性ガス雰囲気とした密閉容器内で、希土類金属含有合金の原材料を溶解し鋳造する希土類金属含有合金鋳造装置において、前記密閉容器内に、希土類金属含有合金の原材料を溶解する溶解炉と、前記溶解炉から出湯される希土類金属含有合金の溶湯を一次冷却する冷却ロールと、一次冷却された前記鋳造物を前記冷却ロールから受けて徐冷する横型で開口部と閉塞部を有する振動式二次冷却容器と、徐冷された前記鋳造物を前記振動式二次冷却容器から受けて急冷する横型で開口部と閉塞部を有する振動式三次冷却容器とが設けられており、前記振動式二次冷却容器および前記振動式三次冷却容器は何れも複数の直線振動源によって各冷却容器の長手方向の正方向と逆方向とに振動方向の切り換えが可能とされている装置である。

請求項９の希土類金属含有合金鋳造装置は、急冷手段として前記振動式三次冷却容器の外周に水冷ジャケットが設けられている装置である。
このような希土類金属含有合金鋳造装置は、振動式三次冷却容器における鋳造物の効果的な急冷を可能にする。

請求項１の希土類金属含有合金の鋳造装置によれば、二次冷却容器で適切な徐冷を行い、続いて三次冷却容器で急冷することができるので、一次冷却された鋳造物中に、例えばＮｄが結晶粒界に適度に偏析した非磁性のＲリッチ相を有するＮｄ・Ｆｅ・Ｂ合金を形成させる二次冷却と続く三次冷却を、均等に、かつ量産的な規模で行うことが可能である。

請求項２の希土類金属含有合金鋳造装置によれば、冷却ロールから二次冷却容器への鋳造物の送り込み、二次冷却容器から三次冷却容器への鋳造物の送り込みが円滑に行われるので、冷却ロールで一次冷却された鋳造物を二次冷却し、続いて三次冷却する過程の連続化させることができる。

請求項３の希土類金属含有合金鋳造装置によれば、密閉容器内の二次冷却容器および三次冷却容器を大気側に設置した駆動モータによって任意の回転速度で回転させることができるので、二次冷却容器および三次冷却容器において、鋳造物を均等に撹拌し、適切に冷却することができる。

請求項４の希土類金属含有合金鋳造装置によれば、二次冷却容器および三次冷却容器において、例えば正回転させて鋳造物を開口部から内部へ送り込み、逆回転させて鋳造物を内部から開口部へ送り出すことができるので、二次冷却容器内および三次冷却容器内における鋳造物の冷却時間を過不足なく適切に設定することができる。

請求項５の希土類金属含有合金鋳造装置によれば、二次冷却の完了した鋳造物を水冷ジャケットが取り付けられた三次冷却容器によって例えば常温まで急冷するので、鋳造物のトータルの冷却時間を短縮することができ、希土類金属含有合金鋳造の生産性を高める。

請求項６の希土類金属含有合金鋳造装置によれば、冷却ロールから鋳造物を送り出す方向に二次冷却容器があり、二次冷却容器から鋳造物を送り出す方向に三次冷却容器があるので、鋳造物の移しかえの途中での鋳造物の散乱を招かないほか、密閉容器の冷却ロールと二次冷却容器をそれぞれ広い場所でメンテナンスやクリーニングすることができ、それらの作業効率を高め得る。

請求項７の希土類金属含有合金鋳造装置によれば、二次冷却容器と三次冷却容器が兼用収容部内に上下に配置して収容されているので、同一の駆動モータによって回転させることができ製造コストを低減させるほか、密閉容器の冷却ロールと二次冷却容器、三次冷却容器をそれぞれ広い場所でメンテナンスやクリーニングすることができ、それらの作業効率を高め得る。

請求項８の希土類金属含有合金鋳造装置によれば、二次冷却容器で適切な徐冷を行い、続いて三次冷却容器で急冷することができるので、一次冷却された鋳造物中に、例えばＮｄが結晶粒界に適度に偏析した非磁性のＲリッチ相を有するＮｄ・Ｆｅ・Ｂ合金を形成させる二次冷却と続く三次冷却を、均等に、かつ量産的な規模で行うことが可能である。

請求項９の希土類金属含有合金鋳造装置によれば、二次冷却の完了した鋳造物を水冷ジャケットが取り付けられた三次冷却容器によって例えば常温まで急冷するので、鋳造物のトータルの冷却時間を短縮することができ、希土類金属含有合金鋳造の生産性を高める。

本発明の希土類金属含有合金鋳造装置は、上述したように、真空または不活性ガス雰囲気とした密閉容器内で、希土類金属含有合金の原材料を溶解し鋳造する希土類金属含有合金鋳造装置において、密閉容器内に、希土類金属含有合金の原材料を溶解する溶解炉と、溶解炉から出湯される希土類金属含有合金の溶湯を一次冷却する冷却ロールと、一次冷却された鋳造物を冷却ロールから受けて徐冷する横型で開口部と閉塞部を有する二次冷却容器と、徐冷された鋳造物を二次冷却容器から受けて急冷する横型で開口部と閉塞部を有する三次冷却容器とが設けられている装置である。

冷却ロールと二次冷却容器との間には冷却ロールから剥がされる鋳造物を二次冷却容器へ滑走させるガイドが設けられ、二次冷却容器と三次冷却容器との間には二次冷却容器から送り出される鋳造物を三次冷却容器へ滑走させるガイドが設けられる。ガイドは丸樋状、角樋状、または平板状としてもよく、特に限定されない。そして、冷却ロールから鋳造物を二次冷却容器へ滑走させるガイドが、二次冷却容器から三次冷却容器へ送り出すに際しての支障となるような場合には、支障とならないように上記ガイドは跳ね上げ式としてもよい。

二次冷却容器および三次冷却容器を回転式とする場合、それぞれは支持ローラによって、側壁を回転自在に支持させるが、支持ローラの形状、サイズ、固定方法は特に限定されない。そして、それぞれの閉塞部に設けられた回転軸は密閉容器の側壁の回転シール機構を大気側へ貫通され、大気側に設置された駆動モータによって回転される。従って、二次冷却容器および三次冷却容器は回転軸と密閉容器との間で真空漏れを生ずることなく適切な任意の回転速度で回転させることができる。

また、二次冷却容器および三次冷却容器は、回転軸によって正回転と逆回転とが可能とされる。二次冷却容器について言えば、例えば正回転されることによって、鋳造物は二次冷却容器の開口部から内部の方へ送り込まれ、逆回転されることによって鋳造物は二次冷却容器の内部から開口部の方へ送り出されるようにする。そのためには、二次冷却容器の内壁面に突条を螺旋状に設けることが好ましい。勿論、これ以外の手段を講じてもよく、例えば、リボン状の薄板を螺旋状に成形して二次冷却容器の内壁面に近く設置してもよい。

二次冷却容器は冷却ロールから剥がされ導入される薄帯状鋳造物をハンドリングが容易なサイズの薄片状鋳造物へ破砕する機構を備えたものであることが望まれる。二次冷却容器内の薄帯状鋳造物は、二次冷却容器の回転に伴って下方から上方へ持ち上げられ、下方へ落下することによっても破砕されるが、上述した螺旋状の突条の上端を刃物状に尖らせてもよい。勿論、独立の破砕機構を設けてもよい。

二次冷却容器は、希土類金属含有合金の溶湯をストリップキャストして、すなわち、一次冷却して得られる温度が９００℃から８００℃の鋳造物を所定の冷却速度で、例えば９００℃から６００℃までを１０分間以上の時間で冷却して、例えばＮｄが結晶粒界に適度に偏析した非磁性のＲリッチ相を有するＮｄ・Ｆｅ・Ｂ合金鋳造物とするための徐冷用の容器であるから、鋳造物が二次冷却容器の内壁面に接触しても急速に熱が奪われることのないようにすることが望ましい。そのためには、二次冷却容器を薄肉とすることも一つの選択である。その場合には内壁の変形を防ぐためのリブの付加が必要になり得る。積極的には、鋳造物を導入する前に、内壁面の温度を例えば４００℃から６００℃の間の温度に予熱するようにしてもよい。

三次冷却容器は、二次冷却の完了した６００℃前後の鋳造物を例えば常温まで可及的に短時間で冷却するための急冷用の容器であるから、水冷ジャケットが取り付けられる。そして、水冷ジャケットへの給排水は、三次冷却容器の回転軸の大気側の部分に吸水口と排水口を備えたロータリジョイントを取り付け、回転軸の軸心部にロータリジョイントと水冷ジャケットを繋ぐ給水と排水の二重管を埋設することによって可能である。

一次冷却用の冷却ロールから三次冷却容器に至るまでの鋳造物の移動を可及的に重力の作用で行うようにするために、冷却ロール、二次冷却容器、三次冷却容器はその順に低いレベルに配置される。二次冷却容器と三次冷却容器とは、開口部の向きを揃えて上下に配置してもよく、また上下のレベルはそのまま維持して対向させてもよい。

図１は実施例１による希土類金属含有合金鋳造装置１を示す縦断面図であり、図２は図１における［２］−［２］線方向の断面図である。すなわち、希土類金属含有合金鋳造装置１の主たる構成要素は、縦型円筒状の密閉容器４内の真空室５において、図示を省略した搬入機構によって搬入される希土類金属含有合金の原材料を溶解する溶解炉体１３、溶解された溶湯を受けるタンディッシュ１４、タンディッシュ１４からの注湯を一次冷却する冷却ロール１５、冷却ロール１５から剥離される薄帯状鋳造品を導入させて徐冷すると共に薄片状に破砕する横型の二次冷却容器３１、二次冷却の完了した薄片状鋳造品を二次冷却容器３１から受けて例えば常温まで急冷する水冷ジャケット４９を備えた横型で回転式の三次冷却容器４１とからなり、三次冷却容器４１から送り出される三次冷却の完了した薄片状鋳造物は、図示を省略するが封止室を介して大気圧下の回収容器へ収容されるようになっている。

真空室５は図示を省略した真空ポンプによって真空排気されており、必要に応じて窒素ガスやアルゴンガスが導入される。溶解炉体１３は中間床６に立てられた支柱２３に軸支されており、同じく中間床６に設けられた油圧シリンダー２２によって傾動されるようになっている。溶解炉体１３にはネオジウム、鉄、硼素の原材料を所定の割合で投入して誘導加熱し、温度１４００〜１６００℃として原材料を溶解する。溶解後、実線で示す位置にある溶解炉体１３を油圧シリンダー２２によって一点鎖線で示す位置まで傾動させることにより、溶湯は同じく中間床６上の支持台２４に設置されたタンディッシュ１４へ出湯される。

タンディッシュ１４は、セラッミック製の箱形状のものであり、底面部のノズル１４ｎに設けた横長のスリットから溶湯を冷却ロール１５の冷却金属面（例えば銅面）へ定量的に注湯する。冷却ロール１５の冷却金属面は内部から水冷されるようになっている。図２に示すように、冷却ロール１５の回転軸１６は密閉容器４の側壁４ｗに取り付けられた回転シール機構１７を介して大気側へ貫通されており、回転軸１６の大気側の端部には冷却水の導入口と排出口を備えたロータリジョイント１０が取り付けられている。そして、回転軸１６の軸心部には、図示せずとも、ロータリジョイント１０と冷却ロール１５の内部とを繋ぐ冷却水の行きと戻りの２重管が埋設されている。そして、回転軸１６はギヤードモータ２５によって、同モータ２５の出力軸のプーリ２５’と回転軸１６のプーリ１６’との間に巻装されたベルト２６を介して回転される。

図１へ戻り、冷却ロール１５の回転速度はインバータによって制御されており、矢印で示す方向へ例えば３０〜１０００ｒｐｍの回転速度で回転され、冷却金属面で冷却された溶湯は固化し薄帯状鋳造物となって剥離される。冷却ロール１５の直下から二次冷却容器３１の開口部３２にかけて、下流側へ向かって下向き傾斜に角樋状の導入ブリッヂ１９がガイドとして設けられており、薄帯状鋳造物を滑走させて二次冷却容器３１内へ送り込むようになっている。

二次冷却容器３１は、密閉容器４の側壁４ｗの開口に取り付けられた収容部７内に配置されており、収容部７は可動台８に設置され、密閉容器４とは着脱可能とされている。二次冷却容器３１は収容部７に設けた支持ローラ３０によって側壁を回転可能に支持されている。また、二次冷却容器３１の閉塞部に設けられた回転軸３３は収容部７に取り付けられた回転シール機構３４を介して大気側へ貫通されており、可動台８に設置されたギヤードモータ３５によって、同モータ３５のプーリ３５’と回転軸３３のプーリ３３’とに巻装されたべルト３６を介して回転される。

ギヤードモータ３５は、正逆に回転可能とされており、かつ二次冷却容器３１の内壁面には、図１に示すように、突条３８が螺旋状に形成されている。従って二次冷却容器３１が例えば正回転される時には鋳造物は突条３８によって二次冷却容器３１の開口部３２から内部の方へ送り込まれ、二次冷却容器３１が逆回転される時には、鋳造物は二次冷却容器３１の内部から開口部３２の方へ送り出されるようになっている。そして、二次冷却容器３１の開口部３２の直下には、二次冷却が完了した鋳造物を密閉容器４の底部側に設けられた三次冷却容器４１へ送り込むためのガイドとしての導出ブリッジ３９が取り付けられている。

三次冷却容器４１は基本的には二次冷却容器３１と同様に構成されており、同様な機構で回転される。すなわち、三次冷却容器４１は密閉容器４の底部に設けられた支持ローラ４０によって側面を支持されており、三次冷却容器４１の内壁面には突条４８が螺旋状に形成されている。また、三次冷却容器４１の閉塞部に設けられた回転軸４３は密閉容器４の側壁４ｗに取り付けられた回転シール機構４４を介して大気側へ貫通されており、ギヤードモータ４５によって、同モータ４５のプーリ４５’と回転軸４３のプーリ４３’とに巻装されたべルト４６を介して回転される。そして、三次冷却容器４１が二次冷却容器３１と異なるところは、外周部に水冷ジャケット４９が設けられていることにある。従って、三次冷却容器４１の回転軸４３の大気側の端部には、冷却水の導入口と排出口を備えたロータリジョイント２０が取り付けられており、回転軸４３の軸心部には図示せずとも、ロータリジョイント２０と水冷ジャケット４９とを繋ぐ冷却水の行きと戻りの２重管が埋設されている。

三次冷却容器４１で水冷された薄片状鋳造物は三次冷却容器４１の開口部４２から送り出され、密閉容器４の底部の排出管９から、図示を省略したが、真空室５側と大気側とにそれぞれ遮断弁を備えた封止室を介して大気圧下の回収容器へ収容される。

実施例１による希土類金属含有合金鋳造装置１は以上のように構成されているが、次にその作用を説明する。図１の真空室５において、搬入された希土類金属含有合金の原材料が支柱２３に軸支された溶解炉体１３に投入され、真空下にまたは不活性ガス雰囲気下に、誘導加熱されて溶解される。溶湯が形成されると油圧シリンダー２２によって溶解炉体１３が底部を持ち上げるように傾動され、溶湯がタンディッシュ１４へ定量的に出湯される。そして、溶湯はタンディッシュ１４の底面部に設けられたノズル１４ｎの横長のスリットから矢印で示す方向へ高速回転している冷却ロール１５の冷却金属面へ注湯され、溶湯は冷却金属面で冷却されて固化し、温度９００〜８００℃で、厚さ０．１〜０．３ｍｍ程度の薄帯状鋳造物が形成される。

形成された薄帯状鋳造物は冷却ロール１５から剥がされ、ガイドとしての導入ブリッヂ１９を滑走して、例えば正回転している二次冷却容器３１の開口部３２から内部へ送り込まれる。同時に、薄帯状鋳造物は二次冷却容器３１の回転に伴って下方から上方へ持ち上げられ落下することによって混合され冷却されると共に破砕されて薄片状鋳造物となる。そして、この間、鋳造物は温度９００〜８００℃から６００℃前後までを１０分間以上の時間をかけて二次冷却されることにより、希土類含有磁石合金（Ｎｄ₂Ｆｅ₁₄Ｂ）の微細な結晶の粒界にＮｄが適度に偏析した非磁性のＲリッチ相が形成される。鋳造物の二次冷却が完了すると、二次冷却容器３１は逆回転され、二次冷却容器３１内の薄片状鋳造物は開口部３２の方へ送り出され、ガイドとしての導出ブリッジ３９を経由して、例えば正回転している水冷ジャケット４９付き三次冷却容器４１へ送り込まれる。

導出ブリッジ３９からの薄片状鋳造物は、正回転している三次冷却容器４１によって三次冷却容器４１の内部へ送り込まれると共に、図２に示すように、三次冷却容器４１の回転に伴って薄片状鋳造物Ｆは下方から上方へ持ち上げられて落下することにより、均一に混合されつつ常温まで急冷される。そして、図１へ戻り、薄片状鋳造物が常温になると、三次冷却容器４１は逆回転され、三次冷却容器４１内の薄片状鋳造物は開口部４２の方へ送り出され、排出管９を経由し、図示を省略した封止室を介して、大気圧下の回収容器に収容される。

図３は実施例２による希土類金属含有合金鋳造装置２を示す縦断面図である。同鋳造装置２においては、溶解炉体１３、タンディッシュ１４、冷却ロール１５は密閉容器４Ｂの底面に設置されているが、それぞれは実施例１の場合と同様に構成されているので、これらには同一の符号を付して説明は省略する。また、二次冷却容器３１と水冷ジャケット４９付き三次冷却容器４１のそれぞれも基本的には実施例１の場合と同様に構成されているので、これらにも同一の符号を付して説明は省略する。実施例２の鋳造装置２が実施例１の鋳造装置１と異なるところは、二次冷却容器３１と三次冷却容器４１とが密閉容器４Ｂの側壁４ｗの開口に取り付けられた兼用の収容部７Ｂ内に上下に配置されていることにあり、兼用の収容部７Ｂは可動台８Ｂに設置され、密閉容器４とは着脱可能となっている。

図３に示すように、収容部７Ｂは中間床７Ｓによって上下の２段に分離されており、上段に二次冷却容器３１が設置され、下段に三次冷却容器４１が設置されている。二次冷却容器３１の回転軸３３が収容部７Ｂに取り付けられた回転シール機構３４を介して大気側へ貫通されており、可動台８Ｂに設置されたギヤードモータ３５によって、同モータ３５のプーリ３５’と二次冷却容器３１の回転軸３３のプーリ３３’に巻装されたべルト３６を介して回転されることは実施例１と同様である。そして、三次冷却容器４１の回転軸４３も収容部７Ｂに取り付けられた回転シール機構４４を介して大気側へ貫通されており、二次冷却容器３１と同じギヤードモータ３５によってベルト駆動される。そして、二次冷却容器３１と三次冷却容器４１が正逆の方向に回転されることは実施例１と同様である。

冷却ロール１５の直下から二次冷却容器３１の開口部３２にかけて、下流側へ向かって下向き傾斜に角樋状の導入ブリッジ１９Ｂがガイドとして設けられており、冷却ロール１５から剥離された薄帯状鋳造物を滑走させて二次冷却容器３１内へ送り込むようになっている。この導入ブリッヂ１９Ｂは、二次冷却が完了して二次冷却容器３１から三次冷却容器４１へ送り出される薄片状鋳造物の支障とならないように、冷却ロール１５側の端部が軸支されており、二次冷却容器３１側の端部が跳ね上げ可能とされている。また、二次冷却容器３１から送り出される薄片状鋳造物を受けて三次冷却容器４１へ導くための導入ガイド３９Ｂが設けられている。この導入ガイド３９Ｂも中間床７Ｓ側の端部を軸で支持して、三次冷却容器４１側の端部を跳ね上げ可能としてもよい。

水冷された薄片状鋳造物は三次冷却容器４１の開口部４２の下端部から排出され密閉容器４Ｂの底部の排出管９Ｂから、図示を省略したが、真空室５側と大気側とにそれぞれ遮断弁を備えた封止室を介して大気圧下の回収容器へ収容されることは実施例１の場合と同様である。

実施例２による希土類金属含有合金鋳造装置２は以上のように構成されるが、次にその作用を説明する。なお、同装置２における溶解炉体１３、タンディッシュ１４、冷却ロール１５は、実施例１におけるものと同様に作用するので、それらの作用の説明は省略する。

冷却ロール１５から剥がされた薄帯状鋳造物は、導入ブリッヂ１９Ｂを滑走して、例えば正回転している二次冷却容器３１へ開口部３２から導入され内部へ送り込まれる。薄帯状鋳造物は二次冷却容器３１の回転に伴って下方から上方へ持ち上げられて落下することによって混合されて冷却され、同時に薄帯状鋳造物は破砕されて薄片状鋳造物となる。そして、導入された鋳造物は二次冷却容器３１内で温度９００〜８００℃から６００℃前後までを１０分間以上の時間をかけて徐冷されることにより、希土類含有磁石合金（Ｎｄ₂Ｆｅ₁₄Ｂ）の微細な結晶の粒界にＮｄが適度に偏析した非磁性のＲリッチ相が形成される。鋳造物の二次冷却が完了すると、二次冷却容器３１は逆回転され、二次冷却容器３１内の薄片状鋳造物は開口部３２の方へ送り出され、導入ガイド３９Ｂを経由して、例えば正回転している水冷ジャケット４９付きの三次冷却容器４１へ送り込まれる。

導入ガイド３９Ｂからの薄片状鋳造物は、正回転している三次冷却容器４１によって三次冷却容器４１の内部へ送り込まれると共に、三次冷却容器４１の回転に伴って下方から上方へ持ち上げられて落下することにより、均等に混合されつつ常温まで急冷される。そして、薄片状鋳造物が例えば常温になると、三次冷却容器４１が逆回転され、三次冷却容器４１内の薄片状鋳造物は開口部４２の方へ送り出され、排出管９Ｂを経由して、図示を省略した封止室を介し、大気圧下の回収容器に収容される。

以上、本発明の希土類金属含有合金鋳造装置を実施例によって説明したが、勿論、本発明はこれに限定されることなく、本発明の技術的思想に基づいて種々の変形が可能である。

例えば本実施例においては、冷却ロール１５から剥がされる薄帯状鋳造物を破砕する独立の機構を設けなかったが、図１の導入ブリッジ１９の近辺の部分拡大図である図４に示すように、図１における導入ブリッジ１９の冷却ロール１５側の端部にスクレーパ部１９₆を設け、剥がされた薄帯状鋳造物を密閉容器４の側壁４ｗに取り付けた衝突粉砕面４₇（特開２０００−７９４４９号公報の図４における衝突粉砕面７に相当する部材）へ衝突させて粉砕したものを導入ブリッジ１９によって二次冷却容器３１へ導入するようにしてもよい。この場合のスクレーパ部１９₆と衝突粉砕面４₇との距離、衝突粉砕面４₇の下端の高さ位置は適宜設定される。そのほか、図４と同様の部分拡大図である図５に示すように、導入ブリッジ１９に相当する場所、図５においてに符号ＪＣで示す一点鎖線で囲った場所に、簡易なクラッシャーを配置してもよい。

また本実施例においては、二次冷却容器３１の外周面に、断熱材を巻き付けなかったが、炭素繊維、岩綿繊維などの耐熱性繊維からなる断熱材を巻き付けて二次冷却の冷却速度を調整するようにしてもよい。

また本実施例においては、例えば二次冷却容器の内壁面に突条を螺旋状に形成すると共に、二次冷却容器の回転軸をギア−ドモータによって正、逆に回転させることによって、鋳造物を開口側から内部へ送り込み、また内部から開口側へ送り出すようにしたが、モータに代え、直線振動を与える駆動源によって二次冷却容器の下側を複数の直線振動源で支持して、鋳造物を二次冷却容器の長手方向の正方向と逆方向へ移動させることができる。図６はその直線振動源５０を示す図であり、振動式二次冷却容器３１’の底面側の支持板３１Ｓ’に直線振動源５０の取付け板５１が固定される。取付け板５１と一体的な可動フレーム５２は前後一対の傾斜板バネ５３によって下方の固定部材５４と連結されている。固定部材５４上にはコイル５５を巻装した電磁石５６が取り付けられており、可動フレーム１２に取り付けた可動コア５２Ｃと僅かの間隙ｇをあけて対向される。固定部材５４は前後の防振コイルバネ５７を介して静止面にセットされる。そして、コイル５５に交流を通電すると振動式二次冷却容器３１’に矢印ｍで示す方向の直線振動を与える。

図７は振動式二次冷却容器３１’の底面側の支持板３１Ｓ’に６基の直線振動源５０を配置した場合の配置図であり、図７において、符号５０ｍは図６に示した矢印ｍ方向への振動を与える直線振動駆動源５０ｍ（白△で示す）が３基、符号５０ｎは図６の直線振動駆動源５０ｍとは左右が逆で、矢印ｍとは逆方向の振動を与える直線振動源５０ｎ（黒▲で示す）が３基の計６基を対称的に配置したものである。鋳造品をｍ方向へ移動させる場合には３基の直線振動源５０ｍを起動させて直線振動源５０ｎは休止させ、鋳造品を逆方向へ移動させる場合には３基の直線振動源５０ｎのみを起動させることによって、振動式二次冷却容器３１’内の鋳造物を同容器３１’の長手方向の正方向と逆方向へ移動させることができる。そして、直線振動源５０ｍのみを起動させる場合、直線振動源５０ｎのみを起動させる場合の何れの場合も振動式二次冷却容器３１’の重心を３基の中心部に位置させることができる。また、図６に示すように、矢印ｍの方向の振動は水平方向と２０度の振動角を持っており、鋳造物をその方向へジャンプさせるので、鋳造物の撹拌も可能である。また、コイルに通電する交流の周波数をインバータによって低周波から高周波まで適宜に設定して鋳造物の移動速度を制御でき、電流の大きさによって振幅の大きさを制御できるので、鋳造物の移動速度、移動距離、混合度を適切に制御することができる。

また本実施例においては、希土類金属含有合金鋳造装置において取り扱う希土類金属含有合金として、Ｎｄ・Ｆｅ・Ｂ合金を示したが、Ｎｄ・Ｆｅ・Ｂ合金以外の希土類金属含有合金、例えば、Ｓｍ・Ｆｅ合金、Ｓｍ・Ｆｅ・Ｎ合金の鋳造にも適用される。

実施例１の希土類金属含有合金鋳造装置の断面図である。図１の［２］−［２］線方向の断面図である。実施例２の希土類金属含有合金鋳造装置の断面図である。図１の導入ブリッジ部分の拡大図であり、薄帯状鋳造物の破砕機構の変形例を示す。図１の導入ブリッジ部分の拡大図であり、薄帯状鋳造物の破砕機構他の変形例を示す。振動式冷却容器の直線振動源を示す図である。複数の直線振動源の配置を示す平面図である。

符号の説明

１・・・実施例１の鋳造装置、２・・・実施例２の鋳造装置、
４・・・密閉容器、５・・・真空室
７・・・収容部、１０・・・ロータリジョイント、
１３・・・溶解炉体、１４・・・タンディッシュ、
１５・・・冷却ロール、１６・・・回転軸、
１７・・・回転シール機構、１９・・・導入ブリッジ、
２０・・・ロータリジョイント、２５・・・ギヤードモータ、
３０・・・支持ローラ、３１・・・二次冷却容器、
３２・・・開口部、３３・・・回転軸、
３４・・・回転シール機構、３５・・・ギヤードモータ、
３９・・・導出ブリッジ、４０・・・支持ローラ、
４１・・・三次冷却容器、４２・・・開口部、
４３・・・回転軸、４４・・・回転シール機構、
４５・・・ギヤードモータ、４９・・・水冷ジャケット
５０・・・直線振動源、

Claims

真空または不活性ガス雰囲気とした密閉容器内で、希土類金属含有合金の原材料を溶解し鋳造する希土類金属含有合金鋳造装置において、
前記密閉容器内に、希土類金属含有合金の原材料を溶解する溶解炉と、前記溶解炉から出湯される希土類金属含有合金の溶湯を一次冷却する冷却ロールと、一次冷却された前記鋳造物を前記冷却ロールから受けて徐冷する横型回転式で開口部と閉塞部を有する二次冷却容器と、徐冷された前記鋳造物を前記二次冷却容器から受けて急冷する横型回転式で開口部と閉塞部を有する三次冷却容器とが設けられている
ことを特徴とする希土類金属含有合金鋳造装置。
前記冷却ロールと前記二次冷却容器との間、および前記二次冷却容器と前記三次冷却容器との間に前記鋳造物を滑走させるガイドがそれぞれ設けられている
ことを特徴とする請求項１に記載の希土類金属含有合金鋳造装置。
前記二次冷却容器および前記三次冷却容器のそれぞれが側壁を支持ローラによって回転自在に支持されており、それぞれの前記閉塞部に設けられた水平方向の回転軸は前記密閉容器の側壁に取り付けられた回転シール機構を介して大気側へ貫通されており、大気側に設置された駆動モータによって回転される
ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の希土類金属含有合金鋳造装置。
前記二次冷却容器および前記三次冷却容器がそれぞれの前記駆動モータによって正方向と逆方向とに回転可能とされており、前記二次冷却容器および前記三次冷却容器の内壁面に突条が螺旋状に形成されている
ことを特徴とする請求項１から請求項３までの何れかに記載の希土類金属含有合金鋳造装置。
急冷手段として前記三次冷却容器の外周に水冷ジャケットが設けられており、前記三次冷却容器の回転軸の大気側の部分に冷却水の給水口と排出口を備えたロータリジョイントが取り付けられており、前記回転軸の内部に、前記ロータリジョイントと前記水冷ジャケットとの間の冷却水の往路および復路となる配管が設けられている
ことを特徴とする請求項１から請求項４までの何れかに記載の希土類金属含有合金鋳造装置。
前記二次冷却容器が前記密閉容器の側壁の開口部に着脱可能に取り付けられた専用収容部内に収容され、前記三次冷却容器は前記二次冷却容器よりは低い位置として前記密閉容器内に収容されており、前記二次冷却容器の前記支持ローラおよび前記回転シール機構は前記専用収容部に設けられている
ことを特徴とする請求項１から請求項５までの何れかに記載の希土類金属含有合金鋳造装置。
前記二次冷却容器および前記三次冷却容器が前記密閉容器の側壁の開口部に着脱可能に取り付けられた兼用収容部内に上下に配置して収容されており、前記二次冷却容器の前記支持ローラおよび前記回転シール機構、および前記三次冷却容器の前記支持ローラおよび前記回転シール機構はそれぞれ前記兼用収容部に設けられている
ことを特徴とする請求項１から請求項５までの何れかに記載の希土類金属含有合金鋳造装置。
真空または不活性ガス雰囲気とした密閉容器内で、希土類金属含有合金の原材料を溶解し鋳造する希土類金属含有合金鋳造装置において、
前記密閉容器内に、希土類金属含有合金の原材料を溶解する溶解炉と、前記溶解炉から出湯される希土類金属含有合金の溶湯を一次冷却する冷却ロールと、一次冷却された前記鋳造物を前記冷却ロールから受けて徐冷する横型で開口部と閉塞部を有する振動式二次冷却容器と、徐冷された前記鋳造物を前記振動式二次冷却容器から受けて急冷する横型で開口部と閉塞部を有する振動式三次冷却容器とが設けられており、前記振動式二次冷却容器および前記振動式三次冷却容器は何れも複数の直線振動源によって各冷却容器の長手方向の正方向と逆方向とに振動方向の切り換えが可能とされている
ことを特徴とする希土類金属含有合金鋳造装置。
急冷手段として前記振動式三次冷却容器の外周に水冷ジャケットが設けられている
ことを特徴とする請求項８に記載の希土類金属含有合金鋳造装置。