JPH01273651A - 半凝固金属スラリーの製造方法および製造装置 - 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」 この発明は、固液共存温度域の溶融金属中に微細球状結
晶粒をできるだけ多く存在させて半凝固金属スラリーを
製造する方法、およびその方法に直接使用する製造装置
に関する。

「従来の技術」 この種の製造装置としては、外周に加熱手段と冷却手段
を備えた容器の内部に、耐熱構造の撹拌子を回転可能に
装備した構成のものが提案されている（特公昭５Ｇ−２
０９４４号）。この製造装置：！Ｌは、加熱手段と冷却
手段によって容器内の溶融金属を凝固開始点から温度制
御しつつ、撹拌子を回転さＵ”で溶融金属に撹拌剪断力
を与える。そして、成長するデンドライト結晶組織を破
砕して溶融金属中に微細球状結晶粒を均一に混在させる
ことにより半凝固金属スラリーを製造する。

従来、このような製造装置にあっては、撹拌子の表面が
単純な平面または曲面となっていて、その表面を直接、
溶融金属に接触させた状態で溶融金属を撹拌するように
なっている。

「発明が解決しようとする課題」 ところで、従来のように撹拌子の表面を直接、溶融金属
に接触させた場合には、撹拌子が激しく温度」二昇する
。そのため、撹拌子び寿命が短いという問題があった。

この発明は、このＪ−うな問題を解決課題とし、撹拌子
の温度上昇を抑えつつ半凝固金属スラリーを製造する方
法、およびその方法に直接使用する装置を提供する乙の
である。

「課題を解決するための手段」 第１の発明の半凝固金属スラリーの製造方法は、撹拌子
によって容器内の溶融金属を撹ｒｌ！することにより、
その溶融金属に撹拌剪断力を与えて半凝固金属スラリー
を製造する半凝固金属スラリーの製造方法において、 前記撹拌子を撹拌すべき容器内の溶融金属に接触させる
前に、その撹拌子の表面に溶融金属の凝固殻を付着さＵ
・、 その後、前記撹拌子によって容器内の溶融金属を撹拌す
ることを特徴とする。

また、第２の発明の半凝固金属スラリーの製造装置は、 撹拌子によって容器内の溶融金属を撹拌することにより
、その溶融金属に撹拌剪断力を与えて半凝固金属スラリ
ーを製造する半凝固金属スラリーの製造装置において、 １１り記撹拌子の表面に溶融金属の凝固殻が付着する凹
部を設け、 かつ前記容器に、前記撹拌子の凹部に付着させる凝固殻
分の溶融金属を前記撹拌子の表面に供給する供給手段を
備えたことを特徴とする。

「作用」 この発明は、撹拌子が撹拌すべき溶融金属に接触する前
に、その撹拌子の表面に溶融金属の凝固殻を付着さＵる
ことにより、その凝固殻の断熱作用によって撹拌子の温
度上昇を抑えて、その寿命を延長する。

「実施例」 以下、この発明の実施例を図面に基づいて説明する。

第１図ないし第３図は、この発明の第１実施例を説明す
るための図である。

まず、本実施例の半凝固金属スラリーの製造装置の構成
について説明する。

図において、ｌは中空円筒状の容器であり、ケーシング
２の定位置に装備されている。容？＝ｇ　Ｉの外周は鉄
皮３によって被覆され、またその内部は耐火材４によっ
て構成されていて、それらの鉄皮３と耐火材４との間に
は、熱媒体循環用の熱媒体供給管５と、冷却媒体循環用
の冷却媒体供給管６が配備されている。容器１の上側に
は、容器Ｉ内に溶融金属Ｗを供給する溶融金属供給管７
が形成されている。この供給管７には、２段階に分（ジ
て溶融金属Ｗを供給する溶融金属供給手段が接続されて
おり、その供給手段は、まず若干潰の熔融金属Ｗを供給
し、それから一定時間経過後に所定量の熔融金属Ｗを供
給するようになっている。その供給タイミングについて
は、作用と共に後述する。

容器１の下側には、半凝固金属スラリー排出用の下部容
器８が装備されている。この下部容器８の外周は鉄皮９
によって被覆され、またその内部は耐火材１０によって
構成されていて、それらの鉄皮３と耐火材４との間には
、熱媒体循環用の熱媒体供給管１１が配備されている。

ケーシング２の上には上部ケーシング１２が取り付けら
れている。この上部ケーシング１２には、その内部と容
器１内のガスを吸引排気する吸引管１３が取り付けられ
ている。また、上部ケーシング１２の中央には、上下方
向に延在する軸１４が軸受け１５によって回転可能に備
えられ、その袖１４の上端には、軸１４の回転駆動用の
駆動機構（図示せず）が連結されている。軸Ｉ４の下端
の外フランジ１４ａには、撹拌子１６の上端の外フラン
ジ１６ａが連結されている。それらの外フランシＩ　４
　ａｌｌ　６　ａの間には連結キー１７が取り付けられ
ていて、軸１４と共に撹ｒ１！子１６が回転するように
なっている。また、外フランジ１４ａには流体圧シリン
ダ１８が装備されており、この流体圧ンリンダ！８によ
って、撹拌子１６が袖１４との連結状態を保ったまま距
離Ｘだけ上下動されるようになっている。

撹拌子１６はセラミック等による耐熱構造となっていて
、その上側は円柱状である。撹拌子１６の下側は、断面
四角形状に面取りされて下網りになっており、その外周
面には複数の凹部１９が形成されている。本実施例の場
合、凹部１９は断面四角形状の縦溝となっている（第２
図参照）。撹拌子１６の下側外周にはリング状の外フラ
ンジ１６ｂが形成され、また撹拌子１Ｇの下端には、下
方に延在するセラミック製の案内部材２０が取り付けら
れている。この案内部材２０の外周面には、容器ｌの下
方開口部から排出される半凝固金属゛スラリーを案内す
る螺旋状の案内Ｍ　２０　ａが形成されている。また、
撹拌子１５の内部には、加熱手段として例えば誘導電流
を生しる螺旋状の鉄片２１が埋め込まれている。

次に、本実施例の製造装置の作用と共に製造方法につい
て説明する。

まず、流体圧シリンダ１８によって撹拌子１６を第１図
に表すように下降させ、容器ｌの下側開口部を塞ぐ。そ
の後、上部ケーシング１２の吸引管１３から容器１内の
ガスを吸引排気すると共に、撹拌子Ｉ６を回転させつつ
その内部の鉄片２Ｉに誘導ｆｆｉ流を生じさせて撹拌子
１６を加熱し、まに熱媒体供給管５゜ＩＩに熱媒体を循
環させて容器１と下部容器８を所定の温度にまで加熱す
る。

容器１と下部容器８の温度上昇に前後して、溶融金属供
給手段から溶融金属供給管７を通して若干量の溶融金属
Ｗを供給する。この若干ｍの溶融金属Ｗは、回転してい
る撹拌子１６の下側の外周面に当たり、凹部１９に沿っ
て除々に垂れ下がりながら冷やされ、凝固殻Ｗ１となっ
て付着する。

特に凹部１９内には付着しやすく、その四部Ｉ９内に付
着した溶融金属Ｗは、凝固収縮した際に第３図に表すよ
うに空洞Ｓを形成することもある。

また、撹拌子Ｉ６の下方にまで垂れた溶融金属Ｗは、撹
拌子１６の外フラノン＋６ｂにて受けられて溜まる。

このようにして、撹拌子１６の外周面の特に凹部１９内
に、溶融金属Ｗを付着させて凝固殻Ｗｔを形成する。そ
のため、このときに供給する溶融金属Ｗの量は、そのよ
うな凝固殻Ｗ＋の形成に充分な程度とする。

その後、凝固殻〜Ｖｌの形成を待って、溶融金属供給手
段から溶融金属供給管７を通して所定贋の溶融金属Ｗを
本格的に供給する。そして、必要に応じて熱媒体供給管
５．１１に熱媒体を循環させたり、冷却媒体供給管６に
冷却媒体を循環させたり、また撹拌子１６内の鉄片２１
の発熱を続行させたり、停止させたりして、溶融金属Ｗ
の温度制御をする。そして、このような温度制御をしつ
つ、撹拌子１６を回転させる。撹拌子１６は、その外周
面に溶融金属Ｗの凝固殻Ｗ＋を付着させたまま溶融金属
Ｗを撹拌して撹拌剪断力を与え、成長するデンドライト
結晶組織を破砕することにより、溶融金属Ｗ中に均一な
微細球状結晶粒を混在させて半凝固金属スラリーをつく
る。

溶融金属Ｗを撹拌する際、撹拌子１６の外周面に付着し
ている溶融金属Ｗの凝固殻Ｗｌは、撹拌子Ｉ６に直接、
溶融金属Ｗが接することを防ぎ、溶融金属Ｗと撹拌子１
６との間に断熱層として存在する。そのため、撹拌子１
６の温度上昇が抑えられて、その寿命が延長することに
なる。また、溶融金属Ｗの凝固殻Ｗ　＋と撹拌子１６と
の間に空洞Ｓが生じていた場合には、エアーギャップに
よって一層の断熱作用を発揮することになる。また、溶
融金属Ｗの凝固殻Ｗｌは、撹拌子１６の下側の外周面全
体に付着していなくてもよく、部分的に付着しているだ
けでも、断熱材としの存在によって撹拌子１６全体の温
度上昇を抑えることになる。

撹拌子１６の撹拌によって所定の半凝固金属スラリーが
できた後は、流体圧シリンダ１８によって撹拌子１６を
上昇させて、容器１の下側開口部を開く。半凝固金属ス
ラリーは、その容器の下側開口部から排出され、案内部
材２０の案内溝２゜江に沿って螺旋を描きつつ下側容器
８内にスムーズに入り、その後、双ロール式の連鋳機等
の種々の処理装置に供給される。

ところで、−旦、撹拌子１６に付着した凝固殻＼ＶＩは
、それが溶解されるまでは、毎回付着させるＺ要はない
。

第４図（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、撹拌子１６に形成す
る凹部１９の異なる例を説明するための図である。

同図（ａ、　）の四部１９は、断面が台形の縦ｉ１＋￥
となっていて、撹拌子１Ｇの長手方向に沿って形成され
ている。同図（ｂ）の凹部１９は、断面が半円ＩＬニの
縦７１〜となっていて、撹拌子１６の長手方向に沿って
形成されている。同図（ｃ）の四部１９は、撹拌子Ｉ６
の周方向に沿って螺旋を描く螺旋状に形成されている。

その他、凹部１９の形状としては、撹拌子１６の表面に
点在する複数の小孔としてもよく、要は、溶融金属Ｗの
凝固殻Ｗ１が付着しやすいものであればよい。

第５図は、凝固殻Ｗ１を形成するために若干量の溶融金
ｔｆｆｌ　ｗを供給する他の方法を説明するための図で
ある。

本例の場合は、容器ｌ内に溶融金属Ｗを供給ずろ丸めに
第１．第２の２つの供給ラインＬ１．Ｌ２が形成されて
いる。第１の供給ラインＬ１は、溶融金属供給管７（第
１図参照）による溶融金属Ｗの供給ラインである。第２
の供給ライン１．２は、第１の供給ラインＬｌとは別に
容器１内の上方位置に溶融金属Ｗを導き、その溶融金属
Ｗを一旦、環状の受台２２の上に受けてから撹拌子１６
の表面に垂れ流す一連の０（給ラインである。この第２
の供給ラインＬ２は、第１の供給ラインＬ１から）覚ｒ
）とずへき溶融金属Ｗを供給する前、つまり撹拌子１６
が撹拌すべき溶融金属Ｗに接触する１１りに、若干量の
溶融金属Ｗ８供給するようになっており、その若干量の
溶融金属Ｗを撹拌子Ｉ６の表面に垂れ流すことによって
、撹拌子１６の外周面の特に四部１９内に、凝固殻Ｗ１
を付青さ仕る。そして、このようにして凝固殻Ｗ１を付
着させた後は、前述した実施例の場合と同様に、第１の
供給ラインＬ　Ｉから容器１内に本格的に溶融金属Ｗを
供給し、その溶融金属Ｗを撹拌子１６によって撹拌する
。

なお、撹拌子１６を一旦、容器１の外に取り出して、容
器ｌの外にて溶融金属Ｗの凝固殻Ｗ　ｌを撹拌子１６に
付着させるようにしてもよい。

「発明の効果」 以」二説明したように、この発明は、撹拌子が撹１’ｌ
’すべき溶融金属に接触する前に、その撹拌子の表面に
溶融金属の凝固殻を付着させるしのであるから、その凝
固殻の断熱作用によって撹拌子の温度上昇を抑えて、そ
の寿命を延長することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第３図はこの発明の第１実施例を説明ずろ
ための図であり、第１図は主要部の縦断面図、第２図は
第１図の■−■線に沿う拡大断面図、第３図は撹拌子の
四部の拡大断面図である。 第４図（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、それぞれこの発明に
おけろ撹拌子の四部の形状の異なる他の例を説明するた
めの図である。 第５図は、この発明の第２実施例を説明するための要部
の縦断面図である。 ！・・・・・・容器、　　７・・・・・溶融金属の供給
管、１６・・・・・撹拌子、　　１９・・・・・凹部、
Ｗ・・・・・溶融金属、　ｗ　ｉ・・・・・・凝固殻。 出願人　　石川島播磨重工業株式会社 又−１ ＼、−・ 第１図 第２図 第３図 第４図 第５図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）撹拌子によって容器内の溶融金属を撹拌すること
   により、その溶融金属に撹拌剪断力を与えて半凝固金属
   スラリーを製造する半凝固金属スラリーの製造方法にお
   いて、 前記撹拌子を撹拌すべき容器内の溶融金属に接触させる
   前に、その撹拌子の表面に溶融金属の凝固殻を付着させ
   、 その後、前記撹拌子によって容器内の溶融金属を撹拌す
   ることを特徴とする半凝固金属スラリーの製造方法。
2. （２）撹拌子によって容器内の溶融金属を撹拌すること
   により、その溶融金属に撹拌剪断力を与えて半凝固金属
   スラリーを製造する半凝固金属スラリーの製造装置にお
   いて、 前記撹拌子の表面に溶融金属の凝固殻が付着する凹部を
   設け、 かつ前記容器に、前記撹拌子の凹部に付着させる凝固殻
   分の溶融金属を前記撹拌子の表面に供給する供給手段を
   備えたことを特徴とする半凝固金属スラリーの製造装置
   。