JPH03130311A - ミッシュメタル合金注湯用ノズル - 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、ミツシュメタル合金溶湯を冷却ドラムの外周
面に噴射して急冷・凝固し、フレーク化するときに使用
するミツシュメタル合金注湯用ノズルに関する。

〔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。

他方、希土類永久磁石の代表例であるＮｄ−Ｆａ−Ｂ系
永久磁石を急冷凝固法によって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、ミツシュメタル−Ｆｅ−Ｂ系永
久磁石を急冷凝固法によって製造する装置として、第３
図に示す設備構成をもった装置を開発した。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３Ｂ
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、注湯容器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、高眉波コイル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、注湯容器４０を支持する。

溶解容器３６で所定量のミツシュメタル〜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、ミツシュメタル合金の溶湯４４を溶解容器３
６から漏斗３９を介して注湯容器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ｉ１％４４は、注湯容器４
０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＃＋４４は、冷却ドラム４７の
外周面上でパドル４８を形威し、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４９が、ダクト５０を経てフレーク室５１に集めら
れる。

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〕

冷却ドラム４７の外周面に噴射されるミツシュメタル合
金溶湯４４は、粘性が高く、酸素親和力も大きい。その
ため、噴射ノズル４１から均一な流れとしてミツシュメ
タル合金溶湯４４を供給することが困難である。たとえ
ば、従来の連鋳で使用されているＡｌ２Ｏコーグラフア
イト系の注湯ノズルを使用するときには、ノズルを構成
する耐火物とミツシュメタル合金溶湯との反応が激しく
、ノズル内壁に地金が多量に付着する。その結果、ノズ
ルの開口面積が大きく変化することにより、一定した流
量の噴射が安定した条件下で行われない。その結果、冷
却ドラム４７の外周面に形成されるパドル４８のサイズ
が変動し、冷却条件が不規則的に変化し、所定サイズの
フレーク４９となる歩留りが低下する。また、短時間で
噴出口が閉塞するので、噴射ノズル４１の交換を頻繁に
行う必要が生じ、生産性の低下をもたらす原因となる。

そこで、本発明は、このノズルの材質として石英を選択
し、かつ噴出口の形状を特定することによって、安定し
た流動状態でミツシュメタル合金溶湯を冷却ドラムの外
周面に噴射させて高歩留りでフレークを製造すると共に
、寿命の長いミツシュメタル合金注湯用ノズルを提供す
ることを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

本発明のミツシュメタル合金注湯用ノズルは、その目的
を達成するため、不活性雰囲気中でミツシュメタル合金
溶湯を冷却ドラムの外周面に噴射するノズルであって、
石英製のノズル本体と、該ノズル本体の先端部に形成し
た偏平な噴出部と、該噴出部の長手方向に沿って直列に
穿設された多数の円形噴出口とを備えていることを特徴
とする。

〔作用〕

本発明においては、第３図に示した注湯容器４０の下部
にミツシュメタル合金注湯用ノズルを一体的に形威し或
いは注湯容器４０の下部に取り付ける。

このミツシュメタル合金注湯用ノズルｌは、第１図に示
すように下端が偏平となっており、偏平下端部２の長平
方向に沿って複数の円形噴出口３が直列に穿設されてい
る。ミツシュメタル合金注湯用ノズル１の内部空間４に
供給されたミツシュメタル合金溶湯は、これら各円形噴
出口３から噴射されて第３図の冷却ドラム４７外周面に
流下する。

このように複数の円形噴出口３からミツシュメタル合金
溶湯が噴出されるので、大きな流量でミツシュメタル合
金溶湯を冷却ドラム４７に供給することが可能となる。

ここで、単に溶湯供給量を大きくするためには、図示し
た複数の円形噴出口３に代えて、偏平下端部２にスリッ
トを形成することが考えられる。しかし、スリットから
流出したミツシュメタル合金溶湯は、粘性が高いことと
表面張力とが相俟って、冷却ドラム４７の外周面に到達
する前に、特に偏平流の両端部にあるミツシュメタル合
金溶湯が集合して不均一な厚みをもった流れとなる。こ
れに対し、円形噴出口３から噴出されたミツシュメタル
合金溶湯流は、当初から表面積の小さな流れとなってい
るので、その流動断面を変えることなく冷却ドラム４７
の外周面に到達する。そのため、冷却ドラム４７外周面
上に形成されるパドル４８の形状も安定化する。

また、ミツシュメタル合金注湯用ノズル１の材質として
石英を選択している。この材質選択によって、円形噴出
口３の開口断面が長期にわたり安定した形状に維持され
る。その理由は明らかでないが、本発明者等は、次のよ
うに考察した。すなわち、溶湯中のミツシュメタルと石
英のＳ　ｉ　Ｏ２とが反応して、円形噴出口３の内壁面
にＮ　ｄ　ｘ○、の被膜を形成する。このＮｄ、○、被
被膜、円形噴出口３の周囲を構成するＳ　ｉ　Ｏ２と反
応して時間経過と共に厚くなる。しかし、内側部分では
新たな反応が生じることなく、円形噴出口３の有効断面
積が一定した値に維持される。この点、ＡＬ○、−グラ
ファイト等の他の材質としたものにあっては、短時間に
円形噴出口３の形状が変わり、それに伴ってミツシュメ
タル合金溶湯の噴出流も形状が変わる。

しかも、石英は、高温安定性に優れ、特に熱膨張率が小
さく且つ熱伝導率が低い材料である。したがって、ノズ
ルを石英で作るとき、割れ難く、噴出されるミツシネメ
タル合金溶湯の保有熱を奪って降温させることがない。

そのため、割れに起因した変形がノズル孔に生じること
なく、且つミツシュメタル合金注湯用ノズル１を通過す
る間にミツシュメタル合金溶湯の温度低下に起因した粘
性の上昇がなく、ミツシュメタル合金注湯用ノズルｌの
内壁面に対する地金付着や溶湯の滞留等がない。

このようにして、石英で作ったミツシュメタル合金注湯
用ノズル１においては、円形噴出口３の内径変化が抑え
られ、安定した条件下で一定量のミツシュメタル合金溶
湯が噴出される。

偏平下端部２に穿設する円形噴出口３の孔径ｄは、最適
な流量及び整流状態でミツシュメタル合金溶湯を噴出さ
せ、冷却ドラム４７の外周面で瞬間的に凝固させるため
に、０．７〜１．２ｍｍとすることが好ましい。この孔
径ｄが０．７ｍｍより小さいとき、粘性の高いミツシュ
メタル合金溶湯がノズル閉塞を起こし易く、安定した噴
射流が長時間に渡って得られ難く、実用的でない。他方
、孔径ｄが１．２ｍｍを超えると、多量の溶湯が冷却ド
ラム４７に供給されるため、急冷効果が得られず、粒鉄
の発生率が高くなる。

隣接する円形噴出口３間のピッチｐは、各円形噴出口３
から噴出されるミツシュメタル合金溶湯流相互間の影響
を無（し、且つ噴出されるミツシュメタル合金溶湯の流
量を確保するため、３〜２０閣とすることが好ましい。

このピッチｐが３ｍ１ｌ＋未満となると、個々の円形噴
出口３から噴出した溶湯流が集合したり、円形噴出口３
の内径変化が現れる恐れがある。他方、ピッチｐが２０
ｍｍを超えると、必要量のミツシュメタル合金溶湯を流
出させる上から、長尺のノズルが必要となり実用的でな
い。

また、円形噴出口３が形成される偏平下端部２は、２　
ｍｍ以上の厚みをもったものにすることが好ましい。こ
の厚みが２　ｍｍ未満であると、偏平下端部２が強度的
に弱くなり、内部空間４に収容されたミツシュメタル合
金溶湯の温度及び静圧に起因した疲労が顕著になる。他
方、厚みが大きくなり過ぎると溶湯の通過に抵抗が生じ
、ノズル閉塞が発生し易くなり、実用的でないこと等か
ら５叩以下に定められる。通常は、３〜４叩の厚みに偏
平下端部２が底形される。

〔実施例〕

石英製のミツシュメタル合金注湯用ノズル１の下部に、
幅１５叩、長さ１３５ｍ、厚み３　ｍａ＋の偏軍下端部
２を懲戒し、偏平下端部２に孔径ｄ＝ｏ、９ｍ＋ｎ。

ピッチｐ＝８ｍＩ１１で１５個の円形噴出口３を穿設し
た。

そして、温度１４００℃のミツシュメタル合金溶湯（Ｃ
ｅ　　７原子％、　Ｌａ　　３原子％、　Ｎｄ　　２原
子％。

Ｐｒ　　１原子％、Ｃ０８原子％、Ｂ　　７原子％、鉄
バランス重量）を供給し、円形噴出口３から噴出させた
。そして、円形噴出口３から流出したミツシュメタル合
金溶湯流の太さを測定した。その測定結果を、第２図に
示す。

第２図から明らかなように、一定した流動状態でミツシ
ュメタル合金溶湯が円形噴出口３から流出されているこ
とが判る。そのため、第３図の冷却ドラム４７外周面上
での冷却条件が安定化し、所定の結晶状態をもつフレー
ク４９を歩留り良く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、本発明のミツシュメタル合金注
湯用ノズルは、偏平下端部に多数の円形噴出口を穿設し
ているため、安定した流動状態で多量のミツシュメタル
合金溶湯を冷却ドラムの外周面に供給し、フレーク化す
ることができる。また、ミツシュメタル合金注湯用ノズ
ルの材質を石英としているので、ミツシュメタルによる
侵食に起因して円形噴出口の内径が変化することがなく
、円形噴出口から流出するミツシュメタル合金溶湯流の
太さも一定したものとなる。その結果、冷却ドラムによ
る急冷・凝固が安定条件下で行われ、高い歩留りでフレ
ークが製造される。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明実施例のミツシュメタル合金注湯用ノズ
ルを示し、第２図はそのミツシュメタル合金注湯用ノズ
ルの性能を具体的に表したグラフであり、第３図はミツ
シュメタル−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。 １：ミツシュメタル合金注腸用ノズル ２：偏平下端部　　　　　３：円形噴出口４：内部空間 ｄ：円形噴出口の孔径　　ｐ：円形噴出口のピッチ３９
：漏斗　　　　　　　４０：注湯容器４７：冷却ドラム ４８：パドル ４９：フレーク １特許出願人 新 日本１Ｍ５ｆ１ 株式会社 代 理 人 小 堀 益 第 ■ 図 第 図 噴射開始よりの経過時間（分） 第 図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、不活性雰囲気中でミッシュメタル合金溶湯を冷却ド
   ラムの外周面に噴射するノズルであって、石英製のノズ
   ル本体と、該ノズル本体の先端部に形成した偏平な噴出
   部と、該噴出部の長手方向に沿って直列に穿設された多
   数の円形噴出口とを備えていることを特徴とするミッシ
   ュメタル合金注湯用ノズル。