專利名稱：冷卻裝置和薄帶連鑄裝置以及鑄造薄帶的冷卻方法
技術領域：
本發明涉及冷卻高溫物體的冷卻裝置和冷卻方法，特別涉及可以改變高溫區的冷卻能力的冷卻裝置和冷卻方法。更具體地說，本發明是涉及作為NdFeB系磁性合金的制造方法而逐漸普及的薄帶連鑄裝置的冷卻裝置和冷卻方法。
背景技術：
近年來，隨著個人電腦及其外部設備等電子裝置的高性能化和小型化，對于高性能的Nd系燒結磁體的需求日益增加。另外，為了減小空調機和電冰箱等家用電器的耗電量，或者包括雜化物型的電動車輛在內為了尋求更高效率的電動機，在這些技術領域中對于Nd系燒結磁體的需求也大大增加了。
另一方面，提高Nd系燒結磁體性能的工作也在不斷進行。用于提高其性能的技術大體上可分為二類，一類涉及原料合金的組織控制，另一類涉及磁體的制造技術的改進。
為了提高磁體的性能，不僅僅需要改進磁體的制造工藝，作為原料的磁性合金的制造技術的改進也非常重要。
例如，由于性能和經濟性方面的原因在稀土類磁體中生產量最大的NdFeB系燒結磁體，承擔磁性的Nd2Fe14B相是在Nd-Fe-B三元平衡相圖中由液相經過包晶反應生成的。因此，化學計量組成越是接近于高性能的Nd2Fe14B相的磁體用合金，熔煉鑄造時越容易產生初晶的γFe。而且，這種γFe相形成枝晶狀，立體地相互連接，大大損害了鑄錠的粉碎性，導致磁體制造過程中粉碎時得到的粉末的粒徑分布紊亂或者組成不均一。
為了避免這些問題，最近人們開始采用鑄造時加快凝固速度的薄帶連鑄法(以下簡稱SC法)(例如參見專利文獻1)。所謂SC法，是通過中間包將金屬熔液澆注到水冷輥上、得到厚約0.3mm的鑄造薄帶(以下簡稱SC材料)的方法。由于SC材料很薄，在凝固點附近的冷卻速度達到1000℃/秒或更高，不生成初晶的γFe，作為磁性相的Nd2Fe14B相直接由液相生成，可以得到不存在γFe相的鑄錠(γFe相隨著溫度降低而轉變成αFe)。另外，比合金中所含有的Nd2Fe14B相過剩的Nd以富Nd相的形式存在。
SC材料中所含的富Nd相，與以往的用模具鑄造的方式得到的厚30mm的鑄錠相比凝固速度快，因而呈微細分布。這種富Nd相在磁體的制造過程中進行燒結時變成液相，通過所謂的液相燒結促進密度增大。另外，在燒結后的磁體中，將Nd2Fe14B磁性相磁截斷，有助于提高矯頑力。因此，如果富Nd相在原料合金中更細微、均一地分離，在磁體制造過程中即使為粉碎的微粉末狀態，分散分布狀態也得到改善，起到提高磁性能的作用。
一般地說，對于NdFeB系燒結磁體，從提高耐熱性和改善經濟性的角度考慮，作為稀土元素，除了Nd之外還添加Dy和Pr來替代一部分Nd。另外，在很多情況下，使用具有提高居里點和改善耐腐蝕性效果的Co或其它過渡金屬元素來替代一部分Fe。因此，在下文中使用R代替Nd，用T代替Fe，將Nd2Fe14B相表述為R2T14B相，將富Nd相表述為富R相。
下面進一步詳細地說明富R相在鑄造時的SC材料中的行為。富R相在水冷輥上冷卻時，與主相R2T14B相生長的同時從凝固界面上被排出，在R2T14B相的晶粒內形成薄層狀(lamellar)，還有一部分在晶界上生成。
例如在Nd-Fe-B三元平衡相圖中，富R相的熔點是660℃，比磁體組成合金的液相面溫度低得多。另一方面，在通常的SC法的鑄造條件下，SC材料離開水冷輥時的平均溫度在700℃以上，富R相還是液相狀態。
一般地說，在液相中或者通過液相的原子擴散與固相中的擴散現象要快得多。因此，取決于SC材料離開水冷輥后的冷卻速度，SC材料中的富R相的形態變化很大。
在冷卻速度較慢的場合，富R相與母相的界面能要降低，薄層收縮，變得趨近圓形。另外，隨著溫度降低，富R相中的R濃度增大，富R相的體積比減小。另一方面，在冷卻速度較快的場合，比剛離開水冷輥的呈高溫狀態原封不動地被凍結保留下來。即，剛凝固后的薄層狀態原封不動地保留下來，在SC材料的斷面組織中，除了1次薄層外還可以清楚地觀察到2次薄層。在這樣的場合，富R相的體積比增大，富R相中的R濃度降低。
這種狀態可以采用下面所述的方法(線段法)定量地進行評價，即，例如使用掃描電子顯微鏡通過反射電子射線圖像觀察SC材料的斷面組織，在所得到的顯微照片(組成圖像)上畫出長度為L的線段，數出該線段與富Nd相交叉的交點數N，用線段的長度L除以N，求出富R相的平均間距L/N。SC材料離開水冷輥后的冷卻速度越快，這一數值越小。
如果象這樣改變富R相的存在狀態，如下所述，可以對磁體制造過程中的氫化、微粉碎工序產生影響，還可以影響所得到的磁體的性能。
在制造燒結磁體時，通常使用噴射式粉碎機等粉碎機進行微粉碎之前，要進行氫裂處理(HD處理)。R2T14B系磁體用合金吸收氫，特別是富R相容易吸收氫，生成氫化物，體積膨脹，此時，由于楔子效應以及因氫化而引起的脆化的共同作用，合金內產生微小的裂紋。如果離開水冷輥后的冷卻速度很高，在富R相的間距較小的情況下，往往容易非常細小地碎裂。而且，當粉碎的粉末粒子的平均粒徑過小時，粉末的活性增大，在大氣中容易燃燒，或者對于所得到的磁體的磁性能有害的氧濃度容易升高。另外，越是微小的粉末，磁場成形時的取向度越容易降低，容易引起磁體性能特別是磁化降低等問題。
因此，SC材料離開水冷輥后立即快速冷卻的合金，一般不適合作為磁體用的原料合金。特別是冷卻速度過快的場合，富R相中的R濃度過低，氫化反應難以進行或者過于緩慢，在生產工藝過程中有時會產生問題。
可是，使用粒徑分布非常狹窄的粉末，在磁場成形以及真空燒結的場合，可以得到粒徑分布很窄的磁體，容易制造矯頑力很大的磁體。因此，例如作為電動機等使用的高矯頑力的磁體用原料合金，富R相的間距較小的SC材料比較適宜。但是，在這種場合，如前面所述，冷卻速度過快是不適宜的，在離開水冷輥后的高溫區以適度緩慢的冷卻速度進行冷卻，使富R相的二次薄層適度消失的組織的SC材料比較適宜。
反之，在離開水冷輥后的SC材料的冷卻速度緩慢的場合，富R相的間距擴大，微粉碎處理后的粉碎粒子平均粒徑往往也會增大。在這種場合，磁場取向時取向度容易升高，例如在制造硬盤驅動器(HDD)用的磁頭驅動器的音圈電機(VCM)等使用的磁化大的磁體時，這樣的組織的合金往往比較好。
綜上所述，在SC法中，必須控制對于磁體性能產生重要影響的富R相的分布狀態，為此，控制SC材料離開水冷輥后的冷卻條件非常重要，特別是在富R相的熔點以上的高溫區的溫度控制至關重要。
作為SC材料離開水冷輥后的冷卻條件控制的例子，以往曾經公開了一種方法，將SC材料的冷卻過程分為二個部分，以水冷輥上的冷卻作為一次冷卻，以離開水冷輥后的冷卻作為二次冷卻，為了控制后者的二次冷卻速度，在合金的固相線溫度(凝固結束溫度＝三元共晶溫度)以下按照50℃/分～2×103℃/分的冷卻速度進行冷卻(例如參見專利文獻2)。
上述現有技術中的二次冷卻被規定為“在急冷輥與鑄造薄帶存放箱之間進行Ar氣體等惰性氣體冷卻，或者在用傳送機或傳送帶輸送過程中進行冷卻，進而在鑄造薄帶存放箱內惰性氣體冷卻進行調節，另外還有用2對旋轉的帶夾著鑄造薄帶冷卻，或者直接投入液體Ar中冷卻的方法，也可以是這些方法的組合”。但是，在控制高溫區的冷卻速度的場合，如果用同一種方法冷卻至低溫區，隨著溫差減小，冷卻速度減慢，從操作室中取出SC材料到溫度降低到不會發生氧化的溫度時需要很長時間。迄今為止還沒有解決這一問題的具體技術方案尚未公開。
另外，還曾公開了一種將800～600℃之間的平均冷卻速度規定為1.0℃/秒以下，使富R相的間距擴大至3～15μm的方法(例如參見專利文獻3)。
為了這一目的，曾經公開了“一種含有稀土元素的合金的組織控制方法，其特征在于，在真空或隋性氣體氣氛的室內，使含稀土元素的合金的熔液流到被冷卻的旋轉滾筒上，使之冷卻，凝固成薄帶狀，然后立即將該凝固薄帶破碎成片狀，破碎的合金片被收入放置在上述室內的存放容器中，利用冷卻介質控制上述破碎合金片的冷卻速度”，作為具體的方法，有人提出了一種含稀土元素的合金的組織控制方法，在存放容器的內部設置冷卻用隔板，使作為冷卻介質的氣體或液體流過其中，控制破碎合金片的冷卻速度(例如參見專利文獻4)。
但是，在該方法中使用氣體作為冷卻介質的場合，由于氣體的每當量體積的熱容量極小，必須流過大量的氣體。在使用惰性氣體的場合，可以在堆積的SC材料之間直接流動，但需要圍繞大口徑配管、回收、冷卻被加熱的氣體的具有很大傳熱面積的熱交換器，導致設備增大。另外，冷卻所需要的時間也延長了。
此外還公開了使用空氣的例子，但在這種情況下必須設置密閉結構的隔板。可是，空氣的每當量體積的熱容量很小，為了增加冷卻速度，必須流過大量的空氣并且需要傳熱面積非常大的隔板，將SC材料容納在其間隙中。因此，在大批量生產規模的裝置中，存放容器變得相當大。而且，為了使進出鑄造腔室或從水冷輥上落下的SC材料均勻地散落到容器中，必須制成可以移動的結構，而在這樣的存放容器中配置大直徑的配管，送入大量的空氣，難以保證設備的可靠性。特別是，含有稀土元素的合金化學性質極其活潑，作為處理這樣的高活性的合金并且在高溫下具有大的比表面積的SC材料的裝置，其安全性也存在很大的問題。
另外，在使用水作為冷卻介質的場合，是在鑄造之后流動，由于在高溫狀態的隔板內直接流動水，會招至急劇的沸騰現象，安全性存在問題。此外，對于折擋板的熱沖擊過大，由于熱應變而引起開裂或變形，隔板的耐久性也成問題。特別是，萬一發生破損，漏出的水與高溫的SC材料反應，產生氫氣，會引起重大的安全隱患。如果為了避免發生這些問題，從鑄造開始前流過水，則冷卻能力過大，難以實現在高溫區所要達到的緩慢冷卻條件。
另外，還曾公開了一種將放入SC材料的存放容器轉移到相鄰的另一室中，在那里用惰性氣體等進行冷卻的方法(例如參見專利文獻5)。在該方法中，高溫區的冷卻一般減慢。但是，這種冷卻方法的目的不是為了控制合金的組織，因而不可能調整冷卻速度。此外，低溫區的冷卻也減慢了，要使溫度降低到能在大氣中敝開的溫度需要很長時間，因而需要很多存放容器。
專利文獻1日本第317643/1988號發明專利申請公開公報(第1頁、(摘要))專利文獻2日本第269643/1996號發明專利申請公開公報(第1頁、(摘要))專利文獻3日本第36949/1998號發明專利申請公開公報(第1頁、(摘要))專利文獻4日本第號發明專利申請公開公報(第1頁、(摘要))專利文獻5日本第155507/1997號發明專利申請公開公報(第1頁、(摘要))發明內容如上所述，在稀土類磁性合金的SC法中，除了在水冷輥上的冷卻速度外，在SC材料離開水冷輥后、特別是剛離開水冷輥后的富R相處于熔化狀態的溫度區中的冷卻速度的控制也很重要。為了將該溫度區的冷卻速度適度減慢并根據磁體所需要的性能控制合金的組織，同時也為了能自由地調整冷卻速度并且隨后提高生產率，必須要有在短時間內冷卻的裝置和方法。而且，操作和處理活性極高且比表面積很大的稀土類合金的裝置，從組織控制以及安全性的角度考慮，必須是充分考慮熱應力、應變、腐蝕等因素的設備。
迄今為止，還沒有關于這樣的可靠性很高的裝置的公開。
本發明的目的是，提出在作為高性能的R2T14B系燒結磁體的原料合金進行最佳組織控制時，能夠自由控制冷卻條件并且裝置十分緊湊、安全性很高的冷卻裝置和冷卻方法的技術方案。
在本發明中，作為實現上述任務的基本要素，使用由大直徑的外管、中直徑的中管和小直徑的內管的三重管方式的冷卻管組件構成的冷卻裝置。該冷卻裝置的特征是，各冷卻管組件的外管的一端封閉，中管的一端也在外管的內側封閉，外管與中管之間的環形間隙可以抽成真空和進行氣體置換，內管的一端在中管內開口，通過使冷卻介質在由內管的內部和與之連通的內管與中管之間的環形空間構成的路徑中流動，對外管的外側的被冷卻材料進行冷卻。
將外管與中管之間的環形間隙抽成真空，可以降低冷卻能力。另一方面，在抽成真空后，導入促進冷卻用的氣體，通過選擇氣體的種類和調整氣體壓力，可以提高并控制冷卻能力。
或者，在外管與中管之間的環形間隙中設置1層或2層以上的絕熱材料，形成特別是在高溫區抑制輻射傳熱、減小冷卻能力的冷卻裝置。
另外，在這樣的冷卻裝置中，將三重管方式的冷卻管組件排列成一列或者排列成矩陣狀，形成傳熱面積增大的冷卻裝置。
此外，本發明還提供一種SC裝置，該裝置是將稀土類合金熔化、使用水冷輥得到薄片狀的合金即SC材料的裝置，其特征在于，設置了將離開水冷輥后的SC材料破碎的裝置，以及在存放破碎的SC材料的容器中設置了將上述三重管方式的冷卻管組件排成一列狀或矩陣狀的冷卻裝置。
根據熔煉、鑄造的規模增大傳熱面積，可以實現能夠進行冷卻控制的、從小型到大型(大批量生產)的所有SC裝置。
此外，本發明還提供了SC材料的冷卻方法，該方法是，將離開水冷輥后的高溫SC材料收入存放容器中進行冷卻時，使用該存放容器中設置的由大直徑的外管、中直徑的中管和小直徑的內管的三重管方式的冷卻管組件構成的冷卻裝置進行冷卻的方法，其特征在于，上述外管的一端封閉，上述中管的一端也在外管的內側封閉，上述內管的一端在中管內開口，通過使冷卻介質在由內管的內部和與之連通的內管與中管之間的環形空間構成的路徑中流動，以及將外管與中管之間的環形間隙抽真空或者進行氣體置換，在改變冷卻能力并控制冷卻能力的同時進行冷卻。
特別是用于稀土類磁性合金的場合，可以改變對于組織變化影響很大的高溫區的冷卻速度，從而得到最適宜的組織。
特別是，本發明提供了一種SC材料的冷卻方法，其特征在于，在上述SC法的鑄造方法中，從鑄造開始前在由內管的內部和與之相連通的內管與中管之間的環形空間構成的路徑中流過冷卻介質，同時，將外管與中管之間的環形間隙抽真空或者抽真空后導入稀薄的氣體，降低冷卻能力，鑄造結束后經過適當時間，向外管與中管之間的環形間隙中導入促進冷卻用的氣體，提高冷卻能力進行冷卻。
特別是，本發明是SC材料的冷卻方法，在用于稀土類磁性合金場合，高溫區的冷卻遲緩，因而富R相的間距擴大，形成最適合于作為高磁化型磁體的原料合金的組織。可以通過導入促進冷卻用的氣體的簡便操作加快低溫區的冷卻，從而縮短冷卻時間。
或者，本發明提供了一種SC材料的冷卻方法，其特征在于，在上述SC法的鑄造方法中，從鑄造開始前在由內管的內部和與之相連通的內管與中管之間的環形空間構成的路徑中流過冷卻介質，同時，將外管與中管之間的環形間隙抽真空，然后導入促進冷卻用的氣體，提高冷卻能力，進行鑄造。
特別是，本發明是一種鑄造方法，其特征在于，在用于稀土類磁性合金場合，高溫區的冷卻速度適度加快，故可以得到富R相的間距狹窄、最適合作為高矯頑力型磁體的原料合金的SC材料。
另外，本發明是一種SC材料的冷卻方法，其特征在于，使用水作為冷卻介質，使用氦作為導入外管與中管之間的環形間隙的氣體。水的比熱大，另外，從經濟性的角度考慮，水也是最適宜的冷卻介質。氦的導熱系數大，與真空排氣狀態相比，相比于其它的氣體，其冷卻能力最大，通過改變導入外管與中管之間的環形間隙的氣體壓力，可以容易地調整冷卻能力。而且，氦是惰性氣體，萬一外管破損，氣體泄漏后與化學活性極高的高溫SC材料接觸，也不會發生安全上的問題。
或者，本發明是SC法中的SC材料的冷卻方法，其特征在于，所述的冷卻介質使用空氣或噴霧混合水的空氣，導入外管與中管之間的環形間隙的促進冷卻用的氣體使用氦。
使用空氣作為冷卻介質，可以減小冷卻裝置本身的熱容量，與使用水作為冷卻介質相比，可以減小高溫區的冷卻速度。另外，開始時只使用氣體，隨后換成噴霧混合水的空氣，對于冷卻裝置不產生熱沖擊，可以提高冷卻能力，縮短冷卻時間。
此外，本發明是SC材料的冷卻方法，其特征在于，作為處理對象的合金是R2T14B系磁體合金。本發明的冷卻方法用于R2T14B系磁體合金時效果最好。
本發明的構成如上面所述，本發明具有以下所述的效果。
冷卻裝置本身沒有容易引起故障的驅動部，可以減緩高溫區的冷卻速度，加快低溫區的冷卻速度。特別是在R2T14B系稀土類磁體原料合金制造方法的SC裝置中，將其用來作為冷卻離開水冷輥后的SC材料的裝置時，可以制造相應磁體的用途最適宜的組織的合金，并且還可以縮短冷卻時間，提高生產效率。
另外，使用同樣的裝置，只需改變導入氦的時間，就可以改變SC材料在高溫區的冷卻速度，控制SC材料的組織。因此，可以制造作為從高磁化型到高矯頑力型磁體的各種磁體的原料最適宜的組織的合金。
在使用冷卻能力大的水或比較經濟的空氣作為冷卻介質的場合，即使這些冷卻介質流過的中管2上產生裂紋等缺陷，由于中管2被外管1所包圍，化學性質活潑的SC材料與這些冷卻介質接觸的危險性極小，可以形成安全的裝置。
即使熔煉鑄造量增大，只要將冷卻管組件排列成矩陣狀，增加總的傳熱面積，就可以在同樣的冷卻條件下進行SC材料的組織控制，可以適應從小型到大型的各種裝置。


圖1是本發明的第1實施方式的冷卻裝置的剖面圖。
圖2是本發明的第2實施方式的冷卻裝置的剖面圖。
圖3是本發明的第3實施方式的冷卻裝置的局部剖示外觀圖。
圖4是本發明的第4實施方式的冷卻裝置的局部剖示外觀圖。
圖5是沿圖4所示冷卻裝置的A-A’線的剖面圖。
圖6是圖5所示剖面圖的管板附近的放大圖。
圖7是本發明的第5實施方式的冷卻裝置的立體外觀圖。
圖8是表示將圖7的冷卻裝置設置在薄帶連鑄材料存入容器中的狀態的剖面圖。
圖9是本發明的第5實施方式的冷卻裝置的立體外觀圖。
圖10是說明本發明的薄帶連鑄裝置簡略結構的圖。
圖11是表示實施例1、實施例2、比較例1和比較例2中的SC材料的溫度隨時間變化的圖。
具體實施例方式
下面舉出具體的例子詳細說明本發明。首先說明本發明的SC材料的冷卻裝置。
第1實施方式圖1中示出本發明的第1實施方式的冷卻裝置的剖面圖。該實施方式是最簡單的例子，冷卻裝置由一組三重管方式的冷卻管組件構成。
在本發明中，為了實現上述任務，如圖1中所示，使用由大直徑的外管1、中直徑的中管2和小直徑的內管3的三重管構成的冷卻裝置24。該冷卻裝置的外管1的一端封閉，而且，中管2的一端也在外管1的內側封閉。外管1的另一端直徑縮小，焊接到中管2上。
內管3的一端在中管2的內側開口，中管2與外管1同樣，另一端的直徑縮小，焊接到內管3上，設置冷卻介質出口用的集管10，在其頂端安裝法蘭盤40。由設置在內管3的另一端的冷卻介質入口用的集管9導入冷卻介質，經由內管3的內側13a的路徑，通過內管3與中管2之間的環形空間13b，從冷卻介質出口用的集管10排出，或者，按照相反方向的路徑流動，冷卻外管1外側的高溫被冷卻材料(圖中省略)。外管1與中管2之間的環形間隙12，通過真空排氣和氣體導入用的集管8與真空排氣系統(圖中省略)相連接，通過抽真空可以降低冷卻能力。因此，例如在流過冷卻介質的同時使用的話，可以降低冷卻能力，減小外管1外側的被冷卻材料的冷卻速度。另外，還可以形成使用閥門等停止真空排氣，導入促進冷卻用的氣體的結構，這樣可以提高冷卻能力。
在將外管1與中管2之間的環形間隙12真空排氣的狀態下，由于冷卻能力低下，外管1曝露于高溫下。但是，外管1是對于熱應力最強的管狀，在熱膨脹最大的長度方向上，其頂端是自由的，不會產生熱應力。因此，對于反復加熱和冷卻的熱負荷也能充分保證耐久性。
第2實施方式圖2中示出本發明的第2實施方式的冷卻裝置25的剖面圖。該實施方式的冷卻裝置25與上述第1實施方式的不同之處在于，外管1、中管2和內管3分別焊接固定在外管用管板4、中管用管板5和內管用管板6上。包括包圍各管板4、5、6的側板11a、11b、11c與管板4、5、6的連接在內，所有的連接都是焊接連接，這樣構成集管41、42和43，可以保證氣密性。其它的功能與實施例1相同。
第3實施方式圖3中示出表示本發明的第3實施方式的冷卻裝置的局部剖面的正視圖。本實施方式是將第1實施方式中的三重管方式的冷卻管組件排列成一列的例子。將鄰接的冷卻管彼此對應的冷卻介質出口用的集管和入口用的集管(9a-10a、9b-10b)連接，冷卻介質直列地流過這些冷卻管的路徑。同時，鄰接的冷卻管組件的外管1彼此用集管8a、8b連接，將所有冷卻管組件的外管與中管之間的環形間隙同時真空排氣并導入促進冷卻用的氣體。
圖3示出了3個冷卻管組件排成一列的例子，但本發明不限于3個冷卻管組件，可以增加其數量，而且，也可以將這樣構成的冷卻管組件列并列排列或者排列成矩陣狀。
第4實施方式圖4中示出表示本發明的第4實施方式的冷卻裝置的局部剖面的正視圖。圖5中示出沿著圖4中A-A’線的剖面圖，圖6中示出圖5上部的管板附近的放大圖。
如這些圖中所示，第4實施方式的冷卻裝置27，是將外管用管板4、中管用管板5和內管用管板6制成細長形，將多個三重管方式的冷卻管組件7排成一列的方式。在增大傳熱面積的場合，與第3實施方式同樣，必須將多個冷卻管組件7并列排列。這樣，使用細長的管板形成集管41、42和43，不再需要冷卻管組件7彼此間的配管，可以并列地向各冷卻管組件中送入冷卻介質和氣體。因此，采用簡單的結構可以同時向許多冷卻管組件7中導入、排出冷卻介質。
在本實施方式中，如圖6的放大圖所示，在外管1與中管2之間的環形間隙中插入兩層絕熱材料14，不過，絕熱材料也可以是一層，根據需要也可以插入兩層以上。通過插入絕熱材料，可以形成由其抑制高溫區的輻射傳熱、降低冷卻能力的冷卻裝置。另外，側板11a、11b和11c的外側用蓋子16罩住。
另外，為了減小管板的最大寬度，將外管1的安裝在外管用管板4上的部位附近和中管2的安裝在中管用管板5上的部位附近的直徑減小。
第5實施方式圖7中示出本發明的第5實施方式的冷卻裝置28的立體圖。本實施方式的結構是，在裝入SC法的SC材料存放容器中時，為了增大傳熱面積，將第4實施方式的冷卻裝置27以一定間隔橫向并列，用框架15a和15b固定，作為一個整體將三重管方式的冷卻管組件7配置成矩陣狀。集管8、9和10的端部通過法蘭盤38、39和40與排氣裝置或氣體供給裝置(圖中省略)連接。
與第4實施方式同樣，將外管1的安裝在外管用管板4上的部位附近和中管2的安裝在中管用管板5上的部位附近的直徑縮小，減小管板的最大寬度。因此，在適度保持三重管彼此間距的狀態下，可以確保鄰接的管板之間的間隔。
即，圖8中用通過冷卻管的中心軸的剖面圖表示將冷卻裝置28安放在SC材料存放容器17中的狀態。由于在鄰接的管板之間可以設置足夠的間隙，即使將冷卻裝置28從上方設置在SC材料19的存放容器17中，也可以使SC材料19通過這些管板的間隙落入SC材料存放容器17中。18是用于使破碎的SC材料19落入SC材料存放容器17中的SC材料下落導板。
在這種場合，冷卻裝置28只能從上方安放到SC材料存放容器17中。因此，待SC結束，將SC材料冷卻后，把存放容器17取出操作室外，再用吊車等將冷卻裝置28向上提升，就可以簡便地將冷卻裝置28從存放容器17中取出。取出冷卻裝置28后，放入存放容器17內的SC材料曝露出來，可以使用簡單的裝置容易地將其轉移到鋼桶中。
將冷卻裝置28設置在SC材料存放容器17中時，三重管方式的冷卻管組件7的頂端(即外管1的頂端)，設置成上浮幾mm至幾cm。這樣，即使外管1的溫度升高，發生熱膨脹，也不會接觸SC材料存放容器的底部，外管1不會出現問題。
冷卻管組件7是從管板上吊掛的狀態，其自重只加在重力方向上。即使SC材料落下，它也不會承受載荷，強度上不容易發生問題。
第6實施方式圖9中示出本發明的第6實施方式的冷卻裝置29的立體圖。該實施方式的冷卻裝置29是在大面積的管板4、5和6上安裝多個三重管方式的冷卻管組件7形成矩陣狀的例子。外管1、中管2和內管3分別固定在外管用管板4、中管用管板5和內管用管板6上。這些管板形成法蘭盤結構，可以進行拆卸。這樣的法蘭盤結構，還可以拆卸后進行檢查，具有便于維修的優點。另外，還可以將外管用管板5制成法蘭盤結構，由SC裝置的操作室外側固定在該法蘭盤部分上，在操作室內的SC材料存放容器中只插入冷卻管組件7的一部分。
將本實施方式的冷卻裝置29裝入SC材料存放容器中時，三重管方式的冷卻管組件呈水平方向裝入，或者也可以從斜上方插入。SC材料通過從水平方向或斜上方插入的冷卻管組件7之間落下。因此，從上方看，冷卻管組件7排列成一列，SC材料容易落下。
下面，說明本發明的SC材料的冷卻方法所使用的冷卻介質以及導入外管與中管2之間的環形間隙的促進冷卻用的氣體。
水的比熱大，最適合作為冷卻介質。在各種水中，優先選用鈣等溶解離子的濃度較低的軟水。另外，包括自來水在內，工業用水等冷卻水中有時會含有較高濃度的氯離子，在冷卻裝置的結構材料使用奧氏體不銹鋼的場合，常常引起應力腐蝕開裂，因此，對于其含量必須格外注意。為了避免這樣的問題，冷卻水中的氯離子濃度應在100ppm以下，最好是在50ppm以下。
除了水之外，考慮到經濟性因素，還可以使用空氣作為冷卻介質。就本發明而言，在將外管1與中管2之間的環形間隙真空排氣的狀態下，外管1與中管2之間的傳熱不易進行，輸入到冷卻管組件中的熱量較少。因此，即使在流過空氣等每當量體積的熱容量較小的冷卻介質的場合，也可以使用中管2的壁面溫度充分降低。隨后，將冷卻介質換成噴霧混合水的空氣，在避免了對中管2產生急劇的熱沖擊的同時還提高了冷卻能力。然后，向外管1與中管2之間的環形間隙12中導入促進冷卻用的氣體，特別是如下面所述導入氦，可以加快冷卻速度。
在單純使用空氣作為冷卻介質的場合，與水相比，空氣的每當量體積的熱容量較小，要想獲得與水同等的冷卻能力，必須增大流量。為此，冷卻管必須設計成能流過大量的空氣，外管1、中管2和內管3等構成冷卻器的所有的管子的直徑都必須增大。因此，在SC材料存放容器中冷卻器的體積所占的容積增大。
在本發明中，冷卻剛開始后使用空氣主要是為了降低中管2的溫度，由于其熱容量不大，不必噴入大流量的空氣。在中管2的溫度降低后，換成噴霧混合水的空氣，因而，與單純使用空氣相比，冷卻能力增大，可以使用直徑較小的管子。另外，空氣通過的中管2被外管1所包圍，它們之間是真空或者充滿惰性氣體，萬一中管2上產生裂紋等損傷，空氣也不會泄漏。另外，即減輕了熱負荷，也不容易產生損傷。這樣，實現了在安全方面可靠性很高的設計。
在使用空氣和在空氣中噴霧混合水的冷卻介質的場合，冷卻器本身的熱容量不大，而且外管1與中管2之間的環形間隙是真空排氣的狀態，冷卻能力非常小，與選擇水作為冷卻介質相比，可以進一步減小被冷卻材料的高溫區的冷卻速度。
導入外管1與中管2之間的環形間隙中的氣體使用導熱系數大的氦，與真空排氣狀態相比可以大大提高冷卻能力。這樣，可以加快與SC材料的組織控制無關的低溫區的冷卻速度，縮短冷卻時間。另外，氦是惰性氣體，萬一外管1損傷，氣體泄漏，也不會發生問題。
本發明中使用的外管1的外徑，例如在25.4mm以上、76.2mm以下為宜。這是因為，本發明的冷卻器是三重管結構，中管2的外徑必須小于外管1的內徑，在兩者之間形成適當的環形間隙。另外，在內管3與中管2之間要確保冷卻介質的流路，內管3的內側也要形成流路。如果外管1的直徑小于25.4mm，中管2和內管3的直徑就會過于小，難以確保流動路徑，而且壓損也會增大。此外，冷卻器的冷卻能力與冷卻管的總表面積特別是中管2的表面積成正比，如果減小管的直徑，就必須增加管的數量，加工費用增大，冷卻器的整體制造成本增加。
另一方面，如果外管1的外徑超過76.2mm，將外管1與中管2之間的環形間隙真空排氣時，特別是用來作為SC法的冷卻器的場合，外管1曝露于高溫之下，由于蠕變現象很容易毀壞。為了防止這種現象而增大壁厚時，熱容量增加，延緩了高溫區的冷卻速度，因而不可取。另外，外管1反復地受到加熱和冷卻，必須形成具有高的熱疲勞強度的結構，因此，希望其外徑不超過76.2mm。
內管3的外徑例如在5mm以上為宜。這是因為，如果小于5mm，在組裝成冷卻器時難以焊接固定到管板上。
另外，在確定管的直徑時，特別需要考慮由原管并列成各冷卻器后流動冷卻介質的場合能夠整體均一地流動。
內管3的內、外表面和中管2的內表面，由于流過水或噴霧混合水的空氣，因而應選擇對于水具有足夠耐腐蝕性的材料。另外，考慮到機械加工性能和焊接加工性能以及易于獲得和經濟性等因素，選擇SUS304、SUS316、SUS316L等奧氏體不銹鋼。特別優先選用對于冷卻水中所含的氯離子引起的應力腐蝕開裂具有良好的抗腐蝕性的、含有Mo的SUS316和SUS316L。
外管1的材料要求良好的高溫強度以及對于反復加熱冷卻的良好熱疲勞強度，此外考慮到加工性能和焊接性能等因素，選擇使用SUH310、SUH330等耐熱奧氏體鋼，特別優先選用因科內爾合金等Ni系耐熱材料。
此外，在本發明的冷卻器中，由于管徑較小，另外，在用來作為SC裝置的冷卻器的場合，被冷卻材料即SC材料的最高溫度為800℃左右，外管1的溫度在該溫度以下，考慮到易于獲得和經濟性因素，還可以使用SUS310S、SUS304等通用的耐腐蝕材料。
構成三重管方式的冷卻管組件7的外管1，還可以原封不動地使用直管。通過加工成在長度方向上設置波形凹凸的管，可以提高高溫強度。即使外管1毀壞或者外管1和中管2發生彎曲，二者也不容易面接觸，可以防止絕熱性局部受到阻礙。另外，對于中管2，也可以同樣進行波形成形，這樣，冷卻介質在管內流動時產生紊流現象，預期可以提高導熱系數。
波形可以設計成螺旋型，或者也可以設計成環狀，即相對于管的中心軸旋轉對稱。
在使用水作為冷卻介質的場合，由于水的比熱大，水量不需要很大。但是，必須設計成從總管向多個三重管方式的冷卻管組件7并列地供給冷卻水時，冷卻水在各冷卻管組件7中均一地流動，對此，設置集管是十分有效的。
為此，例如在設計時，將內管3的內徑減小，同時增大供給冷卻水的總管的內徑，使總管內的水流動不均速。另外，內管3內的冷卻水的流速希望在0.5米/秒以上。
另一方面，如上所述，中管2和外管1的表面積會影響冷卻能力，因此必須適度增大該表面積。在這種場合，特別是用水作為冷卻介質的場合，安裝在管板上的部分可以通過模鍛加工減小直徑。或者也可以使用異徑接頭，焊接連接小直徑的管子。這樣，例如在將三重管方式的冷卻管組件7直線上安裝在管板上時，可以減小管板的最大寬度。
如上所述，特別是在使用水作為冷卻介質的場合，即使在將外管1與中管2之間的環形間隙真空排氣的狀態，當高溫區的冷卻速度過快時，在外管1與中管2之間的環形間隙中插入1層或2層以上的絕熱材料，由此也可以進一步降低高溫區的冷卻能力。在高溫區中，輻射傳熱的貢獻最大，插入絕熱材料對于降低這種輻射傳熱十分有效。絕熱材料例如可以使用不銹鋼薄板。但是，為了既抑制對流傳熱，又抑制高溫區的冷卻能力和低溫區的冷卻能力，作為特別優選用1層可以在絕熱材料的表面方向流動氣體、因而低溫區的對流傳熱降低程度較小的沖孔金屬篩板或網孔狀材料，根據需要也可以兩層以上重疊使用。
下面詳細地說明本發明的SC法的冷卻裝置。圖10中示出本發明的SC裝置的簡略結構。
本發明的SC裝置50主要由下列部分構成熔化稀土類磁性合金的坩堝22；將金屬熔液倒入水冷輥20上的中間包23；使金屬熔液急冷凝固的水冷輥20；破碎凝固的SC材料的破碎機21以及設置本發明的冷卻裝置28的SC材料存放容器17。
在使用圖7所示的第5實施方式或圖9所示的第6實施方式的本發明的冷卻裝置作為SC材料存放容器的冷卻裝置的場合，在SC材料離開水冷輥之后、落入SC材料存放容器17中之前的位置，必須設置破碎機21。該破碎機例如可以使用兩個破碎輥彼此咬合、向內側旋轉的所謂二轉子式的破碎機。在選擇機種時，應使通過破碎機21后的SC材料的最大尺寸達到50mm以下，最好是30mm以下。
在大批量生產規模的SC裝置中，SC材料存放容器17也相應增大，為了使SC材料均勻地落入存放容器內，在鑄造過程中必須使SC材料存放容器17往復運動，或者在SC材料存放容器17的上部設置用于使SC材料分散的裝置。在采用前一種方法的場合，由于本發明的冷卻裝置中水量不大，使用電纜軸承30等已有的工序，可以將水供給移動的裝置而不會出現任何問題。另外，還需要同時真空排氣、導入氦的配管，它們也不需要大直徑的配管，可以使用電纜軸承29供給。
此外，在使用空氣和噴霧混合水的空氣作為冷卻介質的場合，與用水作為冷卻介質相比，必須增大流量。在這種情況下，希望使用圖9的第6實施方式所示的寬面積的管板，選擇冷卻管從SC材料存放容器的一側水平方向插入的結構，或者也可以從斜上方插入。
在這種場合，與單純使用空氣作為冷卻介質相比，流量可以減小，還可以減小總管的直徑。
但是，管板必須增厚，裝置的總重量增大，因此，裝入冷卻裝置的SC材料存放容器最好是固定不動，在破碎機21與SC材料存放容器17之間安裝用于使SC材料分散落下的擋板或其它裝置。
在本發明的冷卻裝置中，只有外管1曝露于高溫下以及加熱冷卻的嚴酷環境中。特別是流過冷卻介質的中管2與高溫的SC材料不直接接觸，被外管1所包圍。外管1與中管2之間的環形間隙使用真空或者置換成氦，因此，萬一包括安裝在管板上的焊接部分在內的中管2破損，水或空氣泄漏出來，也會被外管1阻止，不會泄漏到SC材料存放容器內。
外管1與中管2之間的環形間隙，在每一批次熔煉時都要抽真空，因此，萬一中管2破損，冷卻介質泄漏到外管1與中管2之間的環形間隙中，在抽真空時真空度上不去，就可以確定發生了故障。
稀土類磁性合金含有大量的活性稀土元素，尤其是在高溫狀態下，容易與空氣和水反應，不僅產品的品質惡化，安全上也成問題。尤其是與水反應產生氫氣，如果毫無覺察而打開操作室，就有發生爆炸的危險。
本發明的冷卻裝置，如上所述，在使用水或空氣作為冷卻介質的場合，與這些冷卻介質不直接接觸，充分考慮到安全性，具有極高的可靠性。
根據被冷卻材料的重量增大冷卻管特別是中管2的總的傳熱面積，減小三重管方式的冷卻管組件7彼此之間的間距，可以增大冷卻裝置的冷卻能力。這些值根據需要在多長時間內冷卻SC材料而有所不同。
例如，為了減緩高溫區的冷卻速度，在2小時以內降溫到150℃以下從而可以取出到操作室外，傳熱面積應為每100kgSC材料0.6m2以上，優選的是0.8m2以上。而且，冷卻管組件7彼此間距(鄰接的外管1的表面之間的間距)應在100mm以下，優選的是70mm以下。另一方面，當傳熱面積過大，冷卻管組件7彼此間距過小時，難以減小高溫區的冷卻速度。這些設計值取決于將由水冷輥落下的SC材料破碎的破碎機的性能而有所不同，因而最好是通過實際的試驗來確定最適宜的數值。
外管1與中管2之間的環形間隙，在鑄造開始之前進行抽真空。鑄造結束后，放置適當的時間，導入氣體，促進外管1與中管2的傳熱。如上所述，氣體的種類最好是選擇導熱好并且是惰性氣體的氦。雖然氦的價格比較高，但是，在本發明的冷卻器中，包括圖中的配管在內，外管1與中管2之間的環形間隙所占的體積極小，空氣的用量非常少，經濟上不存在問題。為了增大冷卻速度，必要時可以將導入的氦的壓力例如提高到1大氣壓以上。
導入氦的時間最好是通過試驗來確定。在用于制造稀土類磁性合金的SC裝置中，通常，輥的圓周速度越大、SC材料的板厚越厚，SC材料離開水冷輥后下落時的溫度越高。另外，SC材料中含有的稀土元素的含量越少，上述溫度往往越高。SC材料離開水冷輥落下時的溫度越高，富R相保持液相狀態的時間越長，組織變化也越容易發生。因此，取決于這些條件，導入氦的最適宜的時間是不一樣的。
另外，取決于磁體的制造裝置和制造條件，對于磁體合金所要求的最適宜的組織也不一樣，導入氦的時間必須綜合考慮這些因素來確定。
特別是在制造高矯頑力型的磁體用原料合金時，在需要富R相的間距狹窄的急冷型組織的合金的場合，也可以從鑄造開始前向外管1與中管2之間的環形間隙中導入氦，從一開始就增大冷卻速度。
在本發明的冷卻裝置中，冷卻介質所通過的中管2被外管1所包圍，與冷卻介質不直接接觸，即使從一開始就導入氦，冷卻速度也會減緩。因此，與使用水冷的冷卻裝置進行冷卻相比，高溫區的冷卻速度減慢，觀察到細的二次薄層狀富R相消失的傾向，可以得到富R相的間距適度增大的組織。
下面通過實施例進一步詳細地說明本發明的冷卻裝置和SC裝置以及SC法。
實施例實施例1制備圖7中所示的、將5個三重管方式的冷卻管排成一列并將三列組合起來的冷卻裝置28。所使用的外管1、中管2和內管3的外徑和壁厚以及安裝了外管1的管板下面的各管的長度如下所述。
外管1φ48.6mm×t2.8mm×L600mm中管2φ34mm×t2.0mm×L580mm內管3φ9.5mm×1.5t×L560mm外管1使用耐熱性良好的SUH310制造，中管2和內管3使用耐蝕性良好的SUS316L的無縫鋼管制造。固定外管1、中管2和內管3的管板和側板全部使用SUS304，所有連接部分都采用TIG焊接連接。另外，外管1和中管2的安裝在管板上的部分采用旋鍛加工減徑。因此，管板的寬度可以達到46mm。在外管1與中管2之間的環形間隙中插入兩層圖5所示的60目、線徑0.19mm、空隙率約30％的不銹鋼制成的金屬網。此外，管板的部分使用1.0mm厚的SUS304板制成的蓋子16(見圖6)罩住，防止管板部分受到熱負荷，同時還防止SC材料通過管板附近時受到冷卻。
各列之間的間距，以冷卻管的中心軸之間的距離計算為90mm。SC材料存放容器的形狀，按內部尺寸計算是320mm寬×800mm長×620mm高，在冷卻管的下部留出20mm的間隙。
如圖10所示，將放置了這樣的冷卻裝置28的存放容器設置在裝備有100kg真空高頻感應熔煉爐的SC裝置50中。
熔化重量為80kg，按配比組成配入金屬釹和硼鐵，使釹含量為31.5重量％，硼含量為1.0重量％，采用常規的熔煉方法在0.3大氣壓的氬氣氛中進行熔煉，按照鑄造寬度300mm、水冷輥圓周速度1.0米/秒的條件進行鑄造。
從鑄造開始前由集管9導入冷卻水，流向集管10，流量為30L/分。內管3內的流速約為1.0米/秒。從鑄造開始前將外管1與中管2之間的環形間隙抽真空，鑄造結束10分鐘后，導入氦氣達到1個大氣壓。導入后，由于氣體的溫度上升，壓力暫時升高，然后隨著冷卻進行壓力降低。當壓力低于1大氣壓時，適當追加導入氦，保持1大氣壓的壓力。
另外，在SC材料存放容器中預先設置熱電偶，使其測定端子的位置處于在被4個冷卻管組件包圍的中央部距底部約100mm的位置。圖11中的曲線a表示鑄造開始后2小時內的SC材料的溫度變化。由該圖可以看出在高溫區冷卻速度減緩，導入氦之后冷卻加快。
鑄造結束2小時后打開操作室，將鎧裝熱電偶的測定端子插入SC材料中，測定溫度。結果，即使在顯示最高溫度的部分也只有120℃以下，溫度很低，完全沒有發生由于氧化而產生的變色。
SC材料的平均厚度是0.31mm。為了觀察與SC材料的平面垂直方向的斷面，將其埋入樹脂中，進行拋光，使用掃描電子顯微鏡利用反射電子射線圖像進行組織觀察。使用所得到的顯微組織照片，在斷面上的10個位置，對于SC材料厚度方向大致中央部位，用線段法測定富R相的間距。結果，富R相的間距是5.2μm，二次薄層狀的富R相基本上消失，顯示出高溫區的冷卻速度十分緩慢的情況下形成的組織，確定是最適合作為高磁化型磁體用原料的組織。
將冷卻裝置從SC材料存放容器中向上提升，使SC材料曝露出來，將存放容器翻轉，可以極其簡便地將SC材料轉移到鋼桶中。
實施例2使用與實施例1同樣的冷卻裝置和SC裝置，熔化重量為80kg，按配比組成配入金屬釹和硼鐵，使釹含量為27.0重量％，鏑含量為5重量％，硼含量為1.0重量％，進行熔煉鑄。不過，從鑄造開始前向外管1與中管2之間的環形間隙中導入氦，除此之外與實施例1同樣操作。
圖11中的曲線b表示鑄造開始后2小時內的SC材料溫度變化。由于從鑄造開始前就導入促進冷卻用的氦，因而高溫區的冷卻速度比實施例1加快。
鑄造結束2小時后打開操作室，將鎧裝熱電偶的測定端子插入SC材料中，測定溫度。結果，即使在顯示最高溫度的部分也只有110℃以下，溫度十分低，完全沒有發生由于氧化而產生的變色。
SC材料的平均厚度是0.29mm。與實施例1同樣進行SC材料的斷面組織觀察，結果，富R相的間距是3.5μm，顯示出最適合于作為高矯頑力型磁體的制造原料的合金組織。
比較例1使用與實施例1相同的SC裝置，按照相同的熔化量熔煉鑄造與實施例1相同配比組成的合金。不過，在SC材料存放容器中沒有設置冷卻裝置。
圖11的曲線c表示鑄造開始后2小時內的SC材料溫度變化。可以看出，與實施例1和實施例2相比，冷卻速度極其緩慢。
鑄造結束24小時后，打開操作室，將鎧裝熱電偶的測定端子插入SC材料中，測定溫度。結果，殘留有顯示250℃以上溫度的部分，由存放容器中轉移至鋼桶內時，SC材料發生氧化，有相當部分改變顏色。
SC材料的平均厚度是0.30mm。與實施例1同樣進行SC材料的斷面組織觀察，結果，富R相的間距是7.3μm，顯示出比實施例1更寬的富R相的間距。這種組織是可以用來作為高磁化型磁體用原料的組織。但是，為了防止氧化，必須在操作室內保持24小時以上，生產率低下，不能用來作為大批量生產的設備。
比較例2在與實施例1相同的SC材料存放容器中以50mm的間距安放3列寬50mm×長780mm×高600mm的矩形水冷箱，制成冷卻裝置。
然后，使用與實施例1相同的SC裝置，熔煉鑄造與實施例1相同成分配比的合金。熔化重量也與實施例1相同，是80kg。
圖11的曲線d表示鑄造開始后2小時內的SC材料溫度變化。可以看出，與實施例1和實施例2相比，冷卻速度相當快。鑄造結束2小時后，打開操作室，將鎧裝熱電偶的測定端子插入SC材料中，測定溫度。結果，在顯示最高溫度的部分溫度也很低，只有90℃以下，完全沒有發生由于氧化而引起的變色。
SC材料的平均厚度是0.31mm。與實施例1同樣進行SC材料的斷面組織觀察，結果，觀察到富R相的間距是3μm以上的部分，但也觀察到很多小于3μm的部分，一般地說，富R相的間距窄小并且偏差很大，顯示出不適合于作為稀土類磁體用合金原料的組織。
實施例3將圖9中所示的三重管方式的冷卻管按照7根/列×3列＝總計21根、間距90mm排列在管板上，制成冷卻裝置29。所使用的外管1、中管2和內管3的外徑和壁厚以及從外管用管板4的端面的各管的長度如下面所述。
外管1φ48.6mm×t2.8mm×L700mm中管2φ38.1mm×t2.0mm×L680mm內管3φ25.4mm×1.6t×L660mm外管1、中管2和內管3所使用的材料以及管板所使用的材料與實施例1相同。
將上述冷卻裝置安裝在內部尺寸為寬320mm×長720mm×高800mm的SC材料存放容器中，使三重管方式的冷卻管組件呈水平方向。在SC材料存放容器與破碎機之間安裝用于使SC材料分散的擋板。
將這樣的安裝了冷卻裝置的存放容器設置在具有100kg感應熔煉爐的SC裝置中。
采用常規的熔煉方法，按照與實施例1相同的條件鑄造與實施例1相同成分配比的NdFeB合金。熔化重量與實施例1相同，是80kg。從鑄造開始前，由內管3經過內管3與中管2之間的環形空間流過空氣，風量為2Nm3/分。內管3內的流速約為4.1米/秒。另外，從鑄造開始前將外管1與中管2之間的環形間隙抽真空，鑄造結束10分鐘后導入氦至1大氣壓。然后，以每單位體積空氣約2g/L的量向冷卻用空氣中噴霧水。
鑄造結束2小時后，打開操作室，將鎧裝熱電偶的測定端子插入SC材料中，測定溫度。結果，即使在顯示最高溫度的部分也只有150℃以下，溫度很低，完全沒有發生由于氧化而引起的變色。
SC材料的平均厚度是0.31mm。為了觀察與SC材料的平面垂直方向的斷面，將其埋入樹脂中，進行拋光，使用掃描電子顯微鏡利用反射電子射線圖像進行組織觀察。使用所得到的顯微組織照片，在斷面上的10個位置，對于SC材料厚度方向大致中央部位，用線段法測定富R相的間距。結果，富R相的間距是5.6μm，二次富R相基本上消失，顯示出高溫區的冷卻速度十分緩慢的情況下形成的組織。
實施例4使用與實施例3同樣的冷卻裝置和SC裝置，按照與實施例2相同的成分配比熔煉、鑄造(NdDy)FeB合金。不過，從鑄造開始前向中管2與外管1之間的環形間隙中導入氦，冷卻用的空氣從一開始就噴霧混合水。除此之外與實施例3同樣操作。
鑄造結束2小時后，打開操作室，將鎧裝熱電偶的測定端子插入SC材料中，測定溫度。結果，即使在顯示最高溫度的部分也只有135℃以下，溫度十分低，完全沒有發生由于氧化而產生的變色。
SC材料的平均厚度是0.31mm。與實施例1同樣進行SC材料的斷面組織觀察，結果，富R相的間距是3.7μm，顯示出最適合于作為高矯頑力型磁體的制造原料的合金組織。
權利要求
1.冷卻裝置，該冷卻裝置是由大直徑的外管、中直徑的中管和小直徑的內管的三重管方式的冷卻管組件構成，其特征在于，各個冷卻管組件的外管的一端封閉，中管的一端也在外管的內側封閉，外管與中管之間的環形間隙可以抽成真空和進行氣體置換，內管的一端在中管內開口，通過使冷卻介質在由內管的內部和與之連通的內管與中管之間的環形空間構成的路徑中流動，對外管的外側的被冷卻材料進行冷卻。
2.如權利要求1所述的冷卻裝置，其特征在于，在外管與中管之間的環形間隙中設置1層或2層以上的絕熱材料。
3.如權利要求1所述的冷卻裝置，其特征在于，將多個三重管方式的冷卻管組件排列成一列或者排列成矩陣狀進行配置。
4.薄帶連鑄裝置，其特征在于，該裝置具有將離開水冷輥后的鑄造薄帶破碎的裝置和鑄造薄帶的存放容器，在該存放容器中設置了權利要求1中所述的由三重管方式的冷卻管組件構成的冷卻裝置。
5.鑄造薄帶的冷卻方法，該方法是，在薄帶連鑄法中將離開水冷輥后的高溫鑄造薄帶收入存放容器中進行冷卻時，使用在該存放容器中設置的由大直徑的外管、中直徑的中管和小直徑的內管的三重管方式的冷卻管組件構成的冷卻裝置進行冷卻的方法，其特征在于，各個冷卻管組件的外管的一端封閉，中管的一端也在外管的內側封閉，內管的一端在中管內開口，通過使冷卻介質在由內管的內部和與之連通的內管與中管之間的環形空間構成的路徑中流動，以及將外管與中管之間的環形間隙抽真空或者進行氣體置換，在改變冷卻能力并控制冷卻能力的同時進行冷卻。
6.如權利要求5所述的鑄造薄帶的冷卻方法，其特征在于，從鑄造開始前在由內管的內部和與之相連通的內管與中管之間的環形空間構成的路徑中流過冷卻介質，同時，將外管與中管之間的環形間隙抽真空或者抽真空后導入稀薄的氣體，降低冷卻能力，鑄造結束后經過適當的時間，向外管與中管之間的環形間隙中導入促進冷卻用的氣體，提高冷卻能力進行冷卻。
7.如權利要求5所述的鑄造薄帶的冷卻方法，其特征在于，從鑄造開始前在由內管的內部和與之相連通的內管與中管之間的環形空間構成的路徑中流過冷卻介質，同時，將外管與中管之間的環形間隙抽真空，然后導入促進冷卻用的氣體，提高冷卻能力，開始進行鑄造。
8.如權利要求5所述的鑄造薄帶的冷卻方法，其特征在于，所述的冷卻介質使用水，導入外管與中管之間的環形間隙的氣體使用氦。
9.如權利要求5所述的鑄造薄帶的冷卻方法，其特征在于，所述的冷卻介質使用空氣或噴霧混合水的空氣，導入外管與中管之間的環形間隙的促進冷卻用的氣體使用氦。
10.如權利要求5所述的鑄造薄帶的冷卻方法，其特征在于，所述的鑄造薄帶是NdFeB系磁體合金。
全文摘要
本發明提供了一種可以改變冷卻能力、特別是在不降低影響冷卻時間的低溫區的冷卻能力的情況下降低高溫區的冷卻能力的冷卻裝置以及配備有這樣的冷卻裝置的稀土類磁體合金的薄帶連鑄裝置以及冷卻方法。在本發明的冷卻裝置中，使用由外管、中管和內管構成的三重管方式的冷卻管組件，在由內管和中管構成的流路中流過冷卻介質，通過將外管與中管之間的環形間隙真空排氣或者導入促進冷卻用的氦，改變并控制冷卻能力。
文檔編號B22D11/124GK1576768SQ20041005948
公開日2005年2月9日 申請日期2004年6月28日 優先權日2003年6月30日
發明者廣瀨洋一 申請人:廣瀨洋一