JPH02247309A - 超急冷フレーク用温度測定装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、冷却ドラムの周面で溶融金属を急冷・凝固し
てフレークを製造するとき、フレークの温度を迅速に検
出する温度測定装置に関する。

〔従来の技術〕

溶融金属を急冷凝固して金属薄帯を製造する方法は、非
晶質合金の開発を契機として利点が注目され、新しい材
料の開発のための手段として脚光を浴びている。この急
冷凝固法による金属薄帯の製造技術は、高温の溶融物質
を高速回転している冷却ドラムの外周面に吹き付けて急
冷し、非晶質或いはそれに近い結晶質の材料を製造する
ものである。この技術によるとき、機械加工が困難な、
たとえば冷間圧延が不可能な材料の薄帯を溶融金属から
直接的に得ることができる。また、通常の冷却手段では
不可能な高温相の非晶質化を室温で実現することができ
る。

たとえば、単ドラム方式の急冷凝固法によってＮｄ−Ｆ
ｅ−Ｂ系永久磁石を製造する技術として、特開昭５７−
２１０９３４号公報、特開昭６０−９８５２号公報等で
紹介された方法がある。また、同様な方法が、大学、企
業等の研究成果として多数報告されている。しかし、従
来の技術は、いずれも少量の合金を石英坩堝中で溶解し
、急冷凝固させる実験室規模のものである。

そこで、本発明者等は、第３図に示す設備構成をもった
装置を開発し、このうち注腸容器に関する改良を特願昭
６３−３３３８２９号で提案した。

この装置においては、装置本体３１の内部を溶解室３２
とフレーク化室３３とに区分し、それぞれを真空排気装
置３４に接続している。溶解室３２には、高周波コイル
３５を備えた溶解容器３６が傾動可能に配置されている
。

溶解室３２とフレーク化室３３とを仕切る仕切り壁３７
にはベローズ３８が装着されており、このベローズ３８
に漏斗３９及び注湯容器４０が取り付けられる。

注湯容器４０の下端には噴射ノズル４１が設けられてお
り、注腸容器４０本体及び噴射ノズル４１それぞれを所
定温度に保持するための高周波コイル４２が周囲に配置
されている。なお、高周波コイル４２による注湯容器４
０の加熱を効率良く行うため、注湯容器４０と高周波コ
イル４２との間に黒鉛ブロック４３が介在されている。

また、黒鉛ブロック４３と高周波コイル４２との間に外
坩堝４５を配置して、注腸容器４０を支持する。

溶解容器３６で所定量のＮｄ−Ｆｅ−Ｂ系合金原料を溶
解した後、溶解容器３６を傾動させることによって、Ｎ
ｄ合金の溶湯４４を溶解容器３６から漏斗３９を介して
注腸容器４０に移し替える。なお、溶解室３２の内部は
、溶解室扉４６の開閉によって開放又は封止される。

注湯容器４０に供給された溶湯４４は、注湯容器４０底
部にある噴射ノズル４１から冷却ドラム４７の外周面に
吹き付けられる。溶湯４４は、冷却ドラム４７の外周面
上でバドル４８を形成し、冷却ドラム４７を介した抜熱
によってフレーク４９として飛翔する。このフレーク４
９が、ダクト５０を経てフレーク室５１に集められる。

なお、冷却ドラム４７による溶ｉ１％　４４の冷却を均
一に行うため、バドル４８形成位置の上流側に研磨ロー
ル５２及びブラシロール５３を設けている。

フレーク室５１に集められたフレーク４９は、粒鉄を除
去した後、所定のサイズに粉砕されて、磁石材料となる
。

〔発明が解決しようとする課題〕

この方式で得られたフレークからＮｄ−Ｆｅ−Ｂ系永久
磁石を製造するとき、製品の磁気特性は、急冷・凝固に
よって生成したフレークの組織、状態等に大きく影響さ
れる。そこで、安定した品質をもつフレークを製造する
ため、溶湯の冷却条件を一定に制御することが必要にな
る。この冷却条件の制御を行う方式としては、形成され
たフレークの組織や温度を検出し、その検出結果から冷
却ドラム周面上における冷却・凝固速度を推定し・これ
ら速度に変動があった場合、その変動を打ち消すように
溶湯の温度や供給量、冷却ドラムの回転速度等を調整す
ることが考えられる。

ところが、これまでのところ、制御因子を取り出すため
の適当な手段が提案されていない。たとえば、形成され
たフレークを冷却した後で磁気特性やヒステリシスルー
プ等からフレークの結晶状態を判定し、この判定結果に
基づいて冷却ドラム周面での冷却速度を推定する方式で
は、推定までに時間がかかり、制御遅れが発生すること
が避けられない。また、温度計を単にフレークの飛翔経
路の途中に設けただけでは、冷却ドラムからフレークが
幅広い範囲に渡って飛翔するため、局部的なフレークの
温度を測定するに留まり、フレーク全体の性状を把握す
ることができない。

このような問題は、第３図で説明したＮｄ　合金フレー
クの製造に限ったものではなく、Ｆｅ合金。

Ｔ１　合金、Ａｆ金合金の溶融金属を冷却ドラムの周面
で急冷・凝固してフレークを製造する方法において共通
する問題である。

そこで、本発明は、飛翔経路を横切る面内でフレークの
温度を測定することによって、冷却ドラム周面で形成さ
れた直後のフレークの温度を全体的に測定し、且つ冷却
ドラム周面における冷却状態を精度良く把握することを
目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

本発明の超急冷フレーク用温度測定装置は、その目的を
達成するため、冷却ドラムの周面に溶融金属を噴射させ
て急冷・凝固し、形成されたフレークを前記冷却ドラム
の接線方向に飛翔させて送り出すフレーク製造装置にお
いて、前記フレークの飛翔方向に交叉する面内に配置し
た支持板と、該支持板に多段に設けられた温度検出端子
とを備えていることを特徴とする特 〔作用〕 本発明においては、第１図に示すように冷却ドラムｌか
ら飛翔するフレーク２の飛翔経路を横切るように支持板
３が配置されている。そして、この支持板３に熱電対等
の温度検出用端子４が多段に設けられている。このよう
に、飛翔経路を横切る面内における多数点でフレーク２
の温度を検出することができるため、冷却ドラム１の周
面における溶融金属５の冷却・凝固状態を正確に把握す
ることができる。

たとえば、飛翔経路の中でも上層部を飛翔するフレーク
は、冷却ドラム１の周面に溶融金属５が短時間で接触し
てできたフレークであり、比較的高温になっている。他
方、飛翔経路の下層部を飛翔するフレークは、冷却ドラ
ムｌの周面に長時間接触した後、冷却ドラム１から接線
方向に飛翔したフレークであり、比較的低温になってい
る。このように、フレーク２は、その飛翔経路の断面に
関して温度勾配をもっている。

そこで、この温度勾配を勘案して、多段配置した温度検
出用端子４でフレーク２の温度を検出することによって
、フレーク２の温度を全体的な傾向として把握すること
が可能となる。或いは、飛翔経路の上層部及び下層部を
飛翔して来たフレークの温度差から、冷却ドラム１周面
における溶融金属５又は凝固シェルの冷却速度を知るこ
とができる。また、この部分に温度検出用端子４を配置
することによって、フレーク２の温度が生成直後に検出
され、冷却ドラム１を離脱した後での影響が少な（、冷
却ドラム１周面における冷却状態の把握が正確なものと
なる。

また、支持板３として１ｉ、第２図に示すようにフレー
ク２の飛翔方向りに所定面積の受熱面６をもち、該受熱
面６から支持板３の裏面に延びた伝熱路７を複数形成し
たものが好ましい。これら受熱面６及び伝熱路７は熱伝
導性の良好な銅等の材料で作られており、裏面側の伝熱
路７に温度検出用端子４が結線されている。また、各受
熱面６の間に熱の移動がないように、セラミックス等の
材料でできた熱不伝導帯８が設けられている。これによ
って、各受熱面６に衝突したフレーク２の熱が当該受熱
面６に伝わり、その熱が伝熱路７を介して温度検出用端
子４によって温度として検出される。

このようにして得られた温度情報は、溶融金属５の温度
や流量、或いは冷却ドラム１の回転速度や抜熱能力等を
制御することに使用される。そのための手段は、従来開
発されている種々の制御機構を使用することが可能であ
る。このようにして正確な情報に基づいて操業条件の制
御が行われるため、安定した品質のフレーク２が歩留り
良く製造される。

〔実施例〕

温度１４４５℃に加熱したＮｄ合金（Ｎｄ　１２原子％
。

Ｃｏ　　５原子％、Ｂ６原子％、　　５ｉＯＪ原子％、
　　Ａｌ１０．３原子％、　　Ｆｅバランス量）溶湯を
、２３０トールのアルゴン雰囲気下で流量７．７ｋｇ／
分で、周速２７．５　ｍ７秒で回転している径４００ｍ
ｍの冷却ドラム１の周面に噴出した。冷却ドラム１周面
で急冷・凝固されたＮｄ合金溶湯は、角度１２．５度の
広がりをもって冷却ドラム１から飛翔し、冷却ドラム１
の回転軸から０．３２　ｍ離れたダクト９の内壁では垂
直方向に７０ｕの厚みをもった流束を形成した。

そこで、温度検出用端子４を５　ａｓｓのピッチで２０
段に配置した支持板３を前述した流束を横切るように配
置し、流束の断面方向にふいて個々のフレーク２の温度
を検出した。その結果、上層を飛翔して来たフレーク２
の温度は６９０℃、下層を飛翔して来たフレーク２の温
度は６５３℃と測定され、上層部と下層部との間の温度
差は３７℃であった。

この温度勾配をもつフレーク２は、比重６．０ｇ／　ｃ
ｄのボンド磁石として＜　Ｂ　Ｈ）、、、１０．１５　
Ｍ　Ｇ・Ｏｅの磁気特性をもつＮｄ−Ｆｅ−Ｂ系永久磁
石の製造に、Ｎｄ合金原料を基準として９０．０％の高
い歩留りで使用された。そこで、このときのフレーク温
度を基準として、温度検出用端子４で測定されるフレー
ク２の平均温度が下がったときには、溶融金属５を昇温
し、或いは溶岸金属５の供給量を増加させた。また、フ
レーク２の平均温度が上がったときには、溶融金属５を
降温し、或いは溶融金属５の供給量を低減した。更に、
上段及び下段の温度検出用端子４で測定されたフレーク
の温度差が大きくなったときには、冷却ドラムｌの回転
速度を低速側に微調整した。このようにして、冷却ドラ
ム１周面にふける溶融金属５の冷却条件を制御しながら
、フレーク２を製造することにより、品質が安定したフ
レーク２を高い歩留りで製造することができた。

〔発明の効果〕

以上に説明したように、本発明においては、冷却ドラム
から飛翔するフレークの飛翔経路を横切る面内に設けた
多数の温度検出用端子で個々のフレークの温度を測定す
ることにより、全体的なフレーク温度が検出され、冷却
ドラムの周面における冷却条件が正確に把握される。し
かも、形成直後のフレーク温度が検出されるため、冷却
ドラムを離脱した後の放熱過程における影響が少なく、
冷却条件に密接な関係をもつ情報が得られる。このよう
にして得られた温度情報を基にして、冷却ドラムに供給
される溶融金属の温度や供給量、冷却ドラムの回転速度
等の操業条件を制御すると、フレーク生成状態が高い精
度で一定した状態に維持され、品質が安定したフレーク
を高い歩留りで製造することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の温度測定装置を備えたフレーク製造装
置の要部を示し、第２図は該温度測定装置の一例を示し
、第３図はＮｄ−Ｆｅ−Ｂ合金のフレークを製造する装
置全体を示したものである。 ｌ：冷却ドラム　　　　　　２；フレーク３：支持板　
　　　　　　　４：温度検出用端子５：溶融金属　　　
　　　　６：受熱面７：伝熱路　　　　　　　　８；熱
不伝導帯９：ダクト

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、冷却ドラムの周面に溶融金属を噴射させて急冷・凝
   固し、形成されたフレークを前記冷却ドラムの接線方向
   に飛翔させて送り出すフレーク製造装置において、前記
   フレークの飛翔方向に交叉する面内に配置した支持板と
   、該支持板に多段に設けられた温度検出端子とを備えて
   いることを特徴とする超急冷フレーク用温度測定装置。