JPH0575805B2

JPH0575805B2 -

Info

Publication number: JPH0575805B2
Application number: JP6698189A
Authority: JP
Inventors: Rikuhiro Komya; Kazuyuki Tashiro
Original assignee: Nippon Steel Corp
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 1989-03-17
Filing date: 1989-03-17
Publication date: 1993-10-21
Also published as: JPH02247309A

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つて
Nd−Fe−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
をもつた装置を開発し、このうち注湯容器に関す
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３
２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
る壁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、高周波コイル４２による注湯容器４０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との間に黒鉛ブロツク４３が介在されて
いる。また、黒鉛ブロツク４３と高周波コイル４
２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
によつて、Nd合金の溶湯４４を溶解容器３６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
によつ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の外周面上でパドル４８を形成し、
冷却ドラム４７を介した抜熱によつてフレーク４
９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。なお、
冷却ドラム４７による溶湯４４の冷却を均一に行
うため、パドル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・凝固によつ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つた場合、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つて飛翔するため、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つたものではなく、Fe合金、
Ti合金、Al合金等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つて、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溶温度測定装置は、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。

〔作用〕

本発明においては、第１図に示すように冷却ド
ラム１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
高温になつている。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１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、比較的低温になつている。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つている。

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
ることによつて、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又は凝固シエ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
することによつて、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
が少なく、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としては、第２図に示すように
フレーク２の飛翔方向Ｄに所定面積の受熱面６を
もち、該受熱面６から支持板３の裏面に伸びた伝
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
各料で作られており、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、核受熱面６
の間に熱の移動がないように、セラミツクス等の
材料でできた熱不伝導帯８が設けられている。こ
れによつて、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によつて温度として検出
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％、Si 0.3原子％、Al
0.3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
ｍ／秒で回転している径400mm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
つて冷却ドラム１から飛翔し、冷却ドラム１の回
転軸から0.32ｍ離れたダクト９の内壁では垂直方
向に70mmの厚みをもつた流束を形成した。

そこで、温度検出用端子４を５mmのピツチで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、流束の断面方向において個々のフレ
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℃であつた。

この温度勾配をもつフレーク２は、比重6.0
ｇ／cm³のボンド磁石として（BH）_nax10.15MGOe
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の平均温度が下がつたときには、溶融
金属５を昇温し、或いは溶融金属５の供給量を増
加させた。また、フレーク２の平均温度が上がつ
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
が大きくなつたときには、冷却ドラム１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周面における溶融金属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。１：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

【特許請求の範囲】

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。