稀土类磁铁废屑的熔炼方法和熔炼装置以及稀土类磁铁废屑的一次熔炼合金制造方法及图纸

在从稀土类磁铁的制造工序中产生的废屑类中分离金属时、进行使氧化物的分离积极推进的熔融精炼、然后用真空高频感应熔炼炉将稀土类磁铁用合金原料进行二次熔炼时的提高收得率的方法是，将废屑类（３）装入一部分或全部绝热（２）的水冷坩埚（１）或者耐火材料制坩埚（７、２１、２２）中，进行双等离子弧（１０Ａ、１０ｂ）熔炼、钨极电弧熔炼、或者移动弧熔炼。（*该技术在2019年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术是关于采用熔融技术，使在稀土类磁铁的制造工序中产生的废屑等氧浓度高的合金再利用方法，和在再利用法中使用的熔炼装置，以及采用二次熔炼的方法在能够熔炼磁铁合金原料(以下称“磁铁用合金”)的状态下调制的稀土类磁铁一次熔炼合金。
技术介绍
最近，磁性特性优良的NdFeB系和SmCo系的稀土类烧结磁铁的需要量增加，伴随而来，在磁铁的制造工序中产生的废屑量也增加。作为这些废屑，可以举例有在烧结工序产生的烧结不合格品、切削加工时因表面缺陷等原因产生的形状不合格品、在镀层工序中因针孔等原因产生的镀层不合格品等废屑。另外，在使稀土类磁铁用合金在高频感应炉中真空或惰性气氛中熔炼时，在坩埚内氧浓度高的残留物附着在耐火炉衬上而残留。这些虽然是熔炼渣，但是也包括在广义的废屑之内。另一方面，在切削、研磨烧结体过程中产生的粉体状的废屑。这些废屑以切削时所用的水和磨料的粉末混入的状态而存在，作为一般的方法，是采用酸溶解萃取的方法进行稀土类元素等有用金属的回收。由于对于烧结不合格品、形状不合格品、镀层不合格品至今还未见提出经济的回收方法，所以，在磁铁的制造者看来，或者因相信将来会出现再利用法而储备起来，或者，例如，采用在SmCo系的废屑那样的含有高价Co多的合金的场合，采用电炉熔炼，使容易氧化的Sm被氧化而迁移到渣中，仅仅Co作为金属被回收的所谓熔融精炼方法。此时与Co同样是高价的、有用的金属Sm和Zr则没有被回收。关于熔炼稀土类磁铁废屑的技术有特开平8-31624号公报，根据该说明，由于用高频熔炼、电弧熔炼、等离子熔炼时，极活性的稀土类金属渣化，从渣中分离稀土类金属是困难的，所以提出了限定相对废屑的新原料的添加量进行再熔炼的方法。但是，由于无论SmCo系、NdFeB系那一种场合，在制造磁铁的工序中，都要将含有许多极活性的稀土类元素的合金破碎成细粉末、再经过成形烧结工序，所以在废屑中存在许多微细的氧化物，将它们直接在高频感应熔炼炉中熔炼时，金属的收得率极低，作为有效的再利用技术尚未确立。特别是，用熔炼法存在着以下问题由于渣的生成量多，金属熔液表面被渣覆盖，使观察金属熔液状况和测定温度困难；由于该渣在坩埚内壁强固附着并增长，使坩埚的内容积变得狭小，成为投入原料栅状悬料的原因；还有，定期的剥取所使用的坩埚内壁上附着的渣的作业困难、使坩埚的寿命变短等。对采用通常的高频感应熔炼炉熔炼稀土类磁铁废屑的场合收得率低的原因，本专利技术者进行了解析，结果认为，在原废屑中含有的稀土金属氧化物从废屑融体中被分离时，熔融状态的金属的一部分也一同卷入渣中，或者金属在氧化物中呈悬浮状态，使收得率恶化，或者氧浓度高的金属的一部分以渣状存在，由于表现渣量增加，所以收得率恶化。上述特开平8-31624号的方法，由于是先熔炼以稀土类磁铁构成元素作为主成分的金属(合金)-所谓新原料-制成起始熔液，然后再熔化废屑的方法，所以属于采用通过熔融积极除去熔融氧化物的所谓精炼法的再熔炼法。而在等离子弧中，有将喷枪的电极作为负极、将被熔炼物作为阳极的移动型弧，和将喷枪电极作为负极、喷嘴作为阳极、喷枪自身具有两极的非移动型弧的两种类型。最近，提出了与上述方法不同的、由分别设置的阴极喷枪和阳极喷枪产生等离子弧的方法(参照特开平2-199028号、特开平3-8739号、特开平7-126019号、特开平8-5247号)。将用该方法产生的等离子体称为双喷枪等离子体。例如，上述特开平7-126019号的方法提出了不混入容器杂质的石英玻璃的熔融方法，其中所述等离子体的能量密度要高，和在熔融前的容器上全面铺上粒状的二氧化硅，对达到所期望的效果是重要的。另外，特开平3-5247号叙述了，在废弃物的焚烧灰等进行熔融时，双喷枪等离子体法由再起动容易这一点出发是优良的。由此，众所周知，现有的双喷枪等离子熔炼法给氧化物系材料和废弃物的熔炼带来了优良的结果。专利技术的公开本专利技术的目的在于，当使金属从在稀土类磁铁的制造工序中产生的废屑和熔炼稀土类磁铁原料时产生的坩埚内残留物等所有的稀土类磁铁废屑中分离时，通过提供积极推进氧化物的凝聚·分离的熔融精炼法，使氧化物部分地分离除去，使得其后用真空高频感应熔炼炉二次熔炼稀土类磁铁用原料时，能够得到极良好的收得率。本专利技术的第一方法是稀土类磁铁的废屑的熔炼方法，其特征在于，在一次熔炼稀土类磁铁的废屑，得到稀土类磁铁制造用原料的方法中，将稀土类磁铁的废屑装入使金属熔液保持部的一部分或全部绝热的水冷坩埚或耐火材料制坩埚中，采用在位于上述坩埚的上方设置的由至少1对阳极和阴极构成的等离子喷枪熔炼稀土类磁铁的废屑。另外，为实施本专利技术的第一方法的稀土类废屑的熔炼装置，其特征在于，在备有至少由1对阳极和阴极构成的等离子喷枪的等离子弧熔炼炉内，配置使金属熔液保持部的一部分或全部绝热的水冷坩埚或耐火材料制坩埚。本专利技术的第二方法是稀土类磁铁的废屑的熔炼方法，其特征在于，在一次熔炼稀土类磁铁的废屑得到稀土类磁铁制造用原料的方法中，将稀土类磁铁的废屑装入金属熔液保持部具有绝热部分和水冷部分的坩埚中，用钨极电弧或移动型等离子弧熔炼稀土类磁铁的废屑。另外，为实施本专利技术的第二方法的稀土类废屑的熔炼装置，其特征在于，在钨极电弧或移动型等离子弧炉内，配置金属熔液保持部包含有绝热部分和水冷部分的坩埚。本专利技术的第三方法是稀土类磁铁的废屑的熔炼方法，其特征在于，在一次熔炼稀土类磁铁的废屑得到稀土类磁铁制造用原料的方法中，将稀土类磁铁的废屑装入金属熔液保持部有绝热构造的的坩埚中，使用在局部覆盖该坩埚的绝热面的第一电极和在该坩埚上方配置的第二电极之间产生的钨极电弧或移动型等离子弧来熔炼稀土类磁铁的废屑。另外，为实施本专利技术的第三方法的稀土类废屑的熔炼装置，其特征在于，该装置是由在钨极电弧或移动型等离子弧炉内，包含由金属熔液保持部有绝热构造的坩埚、局部覆盖该坩埚的绝热面的第一电极、以及在该坩埚上方配置的第二电极构成的。另外，本专利技术的稀土类磁铁废屑一次熔炼的合金，该合金是一次熔炼本专利技术涉及的稀土类磁铁废屑构成的合金，其特征在于，关于所形成的合金是SmCo系，Sm和Ce合计为10～40wt％、Nd为5wt％以下、Fe为25wt％以下、Cu为4～10wt％、Zr为1～4wt％、氧为0.1wt％以下、其余以Co为主、还有起因於稀土类磁铁制造工序的脱氧的不可避免的杂质、以及起因於一次熔炼的除铁的间隙元素。再者，该合金是稀土类磁铁废屑的一次熔炼的合金，其特征在于，关于NdFeB系，Nd、Pr和Dy合计为20～35wt％、B为0.9～1.2wt％、Al为0.1～1wt％、Co为5wt％以下、Cu为0.5wt％以下、Nb为1wt％以下、氧为0.1wt％以下、其余以Fe为主、还有起因於稀土类磁铁制造工序的脱氧的不可避免的杂质、以及起因於一次熔炼的除铁的间隙元素。对这些专利技术得到的成果进行简要地说明如下。(1)所得到的一次熔炼合金，由于进行了氧化物的凝聚分离，其后用真空高频感应熔炼炉熔炼，所以能够使再利用时的收得率极高。(2)由于坩埚的一部分或全部绝热，所以氧化物的凝聚分离提前，热效率提高，在熔炼量增加的同时，熔炼时间也缩短了。因此，单位耗电量减少而且生产率提高。(3)由于一次锭的组成均匀，因而能够正确地规范二次锭的组成，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种稀土类磁铁废屑的熔炼方法，其特征在于，在一次熔炼稀土类磁铁的废屑、得到制造稀土类磁铁用原料的方法中，将稀土类磁铁的废屑（３）装入熔液保持部的一部分或全部绝热（２）的水冷坩埚（１）或者耐火材料制坩埚（７）中，用在位于上述坩埚（１）的上方那样设置的至少由１对阳极和阴极组成的等离子喷枪（１０）熔炼稀土类磁铁的废屑。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：广濑洋一，乡龙夫，莲田干，河村伸彦，大泷笃，
申请(专利权)人：昭和电工株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]