JPH01313138A - 半凝固金属スラリー製造装置 - 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、半凝固金属スラリー製造装置に関するもの
である。

［従来の技術］ ２元金属元素以上の金属合金において、固液共存温度域
で溶融金属中に微細球状結晶粒をできるだけ多く存在さ
せた半凝固金属スラリーを得るためには、凝固開始点か
ら溶融金属に温度制御を行いつつ撹拌剪断力を与え、成
長するデンドライト結晶組織を破砕して溶融金属中に均
一に微細球状結晶粒を混在させる方法がある。

上記方法を実施するための装置としては、溶融金属が貯
留された容器の外周に設けた加熱装置及び冷却装置によ
り、溶融金属の温度をその固液共存温度域内に保ちつつ
、容器内に挿入されたスタラーを回転させることにより
溶融金属を撹拌して半凝固金属スラリーを製造するもの
が知られている。そして、このようなスラリー製造装置
にあっては、例えば先に出願人が出願した特願昭６３−
１５１７７に記載されたスラリー製造装置のように、熱
媒体を循環させる熱媒体供給管及び冷却媒体を循環させ
る冷却媒体供給管を、溶融金属が貯留される容器の周囲
に交互に配設することにより加熱装置及び冷却装置を一
体化したものが提案されている。

［発明が解決しようとする課題］ ところで、このように加熱装置と冷却装置とを一体化し
たスラリー製造装置にあっては、加熱装置及び冷却装置
から生じる熱が、それぞれ冷却装置を加熱し、また加熱
装置を冷却するように作用するため、特に加熱と冷却の
切り換えを繁雑にかつ連続的に行うような場合には、温
度制御性あるいは加熱装置及び冷却装置の熱効率が悪化
する恐れがあった。

この発明は、このような背景の下になされたもので、加
熱装置及び冷却装置から生じる熱が互いに影響を与える
ことが無くて、温度制御性や熱効率に優れた半凝固金属
スラリー製造装置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］ この発明は、容器を覆って容器内の溶融金属を加熱ある
いは冷却する加熱装置及び冷却装置を、容器の周方向に
任色数分割し、さらに、これら分割された各加熱装置及
び冷却装置を、容器の外表面に対して近接、離間させる
移動手段を設けて上記課題の解決を図ったものである。

［作用コ 上記構成においては、容器内に貯留された溶融金属をス
タラーで撹拌しつつ、移動手段により分割された加熱装
置及び冷却装置のいずれか一方を容器の外表面に対して
近接させ、他方を離間させることにより容器内の溶融金
属を完全に加熱あるいは冷却することができる。また、
容器の外表面に近接する位置において、分割された加熱
装置及び冷却装置を容器の周方向に混在させることらで
き、この場合には、撹拌に伴って容器の周方向に流れる
溶融金属が交互に加熱冷却される。

［実施例］ 以下、図面を参照して、本発明の詳細な説明する。

第１図において符号Ａは本発明に係る半凝固金属スラリ
ー製造装置（以下、スラリー製造装置と略称する）であ
って、このスラリー製造装置Ａは、筒状をなす外壁（図
示路）の上部に天板１ａを設けてなる装置本体ｌと、上
記天板１ａの下方に配設された容器２と、該容器２内に
配設されたスタラー３と、上記装置本体ｌ上の上部ケー
シング４内に収納されたスタラー駆動機構５と、上記容
器２の側方及び下方に配設された加熱装置６及び冷却装
置７とから概略構成されている。

上記容器２は、鉄皮８の内部に耐火材９が設けられてな
る中空円筒状のものであり、その上端が上記装置本体ｌ
の天板１ａ下面に固定されることにより装置本体ｌと一
体に設けられている。

容器２の周壁２ａ上部であって、円周を等分する２箇所
には、外部から容器２内に溶融金属あるいは添加物質を
供給する供給管１０．１１が容器２と一体にそれぞれ設
けられている。これら供給管１０．１１は、容器２の周
壁２２Ｌから所定の傾斜角をちって容器２の径方向上方
に延びて装置本体ｌの図示せぬ外壁を貫通している。

そして、上記容器２内には、円柱状のスタラー３が容器
２と同軸的に配設されている。このスクラー３はセラミ
ックス製であって、下方の溶融金属撹拌部（以下、撹拌
部と略称する）３ａが断面正方形（第２図参照）のテー
パ状に形成され、この撹拌部３ａの内部には、通電によ
って発熱する螺旋状の発熱体１２が埋め込まれている。

また、スタラー３の下端には、スタラー３より小径で先
端か絞られ、その周囲に案内溝１３ａが形成された円柱
状の案内部材１３がスタラー３と一体に固着されている
。またスタラー３の上部は、装置本体ｌの天板１ａを貫
通し、その上端にはフランツ３ａが形成されている。

上記スタラー駆動機構５は、上部ケーシング４に嵌装さ
れた上下の軸受！４と、この軸受Ｉ４に回転可能に支持
され、図示せぬ駆動装置により回転させられる竪軸１５
と、この竪軸１５の下端に形成されたフランジ！５ａ上
に設けられスタラー３を上下動させる流体圧ノリンダ１
６と、スタラ−３および竪軸１５のフランジ３ａ、１５
ａ間に介在され竪軸１５の回転−をスタラー３に伝える
キー１７とから構成されている。

上記流体圧シリンダ１６のピストンロッド１６ａは、竪
軸１５のフランジ１５ａを貫通して上下動するようにな
っており、このピストンロッド１６ａは、スタラー３の
フランジ３ａに係合されている。これにより、スタラー
３は、流体圧シリンダ１６の作動（ピストンロッド１６
ａの伸縮）により容器２内を上下動し、かつ、キー１７
を介して竪軸１５とともに一体に回転するようになって
いる。

また、容器２の下部には、半凝固金属スラリー排出用の
排出管１８が連接され、この排出管１８には、容器２の
下端に形成された排出口１９を介して上記案内部材！３
が挿入され、スタラー３が最も下方にあるとき、排出口
１９がスタラー３によって閉塞されるようになっている
。なお、排出管１８の図示せぬ先端は、排出される半凝
固金属スラリーを例えｉｆ板状に鋳造する双ロール式の
連続鋳造機と接続される。なお、図中符号２０は溶融金
属、また符号２１は上部ケーシング４に設けたガス排出
用の管である。

そして、上記加熱装置６及び冷却装置７は、容器２の側
方及び下方に、それぞれ容器２の周方向に２等分して設
けられている。加熱装置６は、容器２の右側方及び左下
方に配設された壁板２２．２３に、溶融金属加熱用の熱
媒体を循環させる熱媒体供給管２４を埋め込んでなるも
ので、各壁板２２．２３の内周面は、第２図ないし第３
図に示すようにいずれも断面略半円状に形成されている
。

また、第１図に示すように上記冷却装置７は、上記壁板
２２．２３とそれぞれ対向して配設された壁板２５．２
６に溶融金属冷却用の冷却媒体を循環させる冷却媒体供
給管２７を埋め込んでなるもので、各壁板２５．２６の
内周面は、第２図ないし第３図に示すように上記加熱装
置６と同様に断面略半円状に形成されている。そして、
第１図に示すように、容器２の側方に配設された壁板２
２．２５は、装置本体ｌと一体に設けられた支持板２８
の上部に取り付けられた流体圧シリンダ（移動手段）２
９．３０のピストンロッド２９ａ、３０ａと連結され、
これにより壁板２２．２５は流体圧シリンダ２９．３０
の作動（ピストンロッド２９ａ、３０ａの伸縮）により
左右に移動して、容器２の外表面２ｂに対して近接、離
間するようになっている。また、容器２の下方に配設さ
れた壁板２３．２６は、上記支持板２８の下部に取り付
けられた流体圧シリンダ（移動手段）３１．３２のピス
トンロッド３１ａ、３２ａと連結され、これにより壁板
２３．２６は、流体圧シリンダ３１゜３２の作動（ピス
トンロッド３１　ａ、　３２　ａ＋７）伸縮）により上
下に移動して、第３図に示すように上記壁板２２．２５
が容器２から離間したときに、容器２の外表面２ｂに近
接するようになっている。

次いで、上記構成による半凝固金属スラリー製造装置Ａ
の作用を各図を参照して説明する。

半凝固金属スラリーを製造するにあたっては、まず、流
体圧シリンダ１６を作動させてスタラー３を下降させる
ことにより、排出口１９をスタラ−３の下端で閉塞した
上で、流体圧シリンダ２９〜３２を作動させて、壁体２
５．２６を容器２の外表面２ｂからそれぞれ左方及び右
下方に離間させ、容器２の外表面２ｂ−を熱媒体供給管
２４の埋め込まれた壁体２２．２３で覆う。

ついで、竪軸！５を回転させることによりスタラー３を
回転させ、また、発熱体１２に通電して発熱体１２を発
熱させ、さらに壁体２２．２３に埋め込まれた各熱媒体
供給管２４に所定流量の熱媒体を循環させる。これによ
りスタラー３は発熱体１２により、また容器２の周壁２
ａは熱媒体によりそれぞれ所望の温度まで加熱される。

なお、この待客″ａ２の外表面２ｂの側方及び下方に離
間された壁体２５．２６の冷却媒体供給管２７には少量
の冷却媒体を循環させて、これらを予冷状態に保持して
おく。

スタラー３及び容器２の周壁２ａが所望の温度まで加熱
されたら、供給管１Ｏ１１１から容器２内に溶融金属２
０を供給する。そして、溶融金属２０の温度を加熱装置
６及び冷却装置７によりその固液共存温度域に保ちつつ
、スタラー３の回転を継続させて溶融金属２０に撹拌剪
断力を与えることにより、成長するデンドライト結晶組
織が破砕されて均一な微細球状結晶粒が溶融金属２０中
に混在せしめられ、これにより半凝固金属スラリーが形
成されるのであるが、この間の温度制御は次のようにし
て行われる。

すなわち、スタラー３による撹拌中に、溶融金属２０の
温度が所望の温度域を越えて上昇しそうな場合には、発
熱体１２への通電を中止すると共に、各流体圧シリンダ
２９〜３２を作動させて、熱媒体供給管２４の埋め込ま
れた壁体２２．２３を容器２の外表面２ｂから離間させ
ると共に、冷却媒体供給管２７の埋め込まれた壁体２５
．２６により容器２の外表面２ｂを覆い、さらに壁体２
５．２６の各冷却媒体供給管２７に所定流量の冷却媒体
を循環させる。これにより容器２は冷却媒体で冷却され
、溶融金属２０の温度が低下する。

なお、冷却中、壁体２２．２３の熱媒体供給管２４は、
その内部を循環する熱媒体の流量が絞り込まれて予熱状
態に保持される。

冷却により溶融金属２０の温度が所望の温度域から低下
しそうな場合には、スタラー３の発熱体１２への通電を
再開し、流体圧シリンダ２９〜３２を作動させて冷却媒
体供給管２７の埋め込まれた壁体２５．２６を容器２の
外表面２ｂから離間させると共に、容器２の外表面２ｂ
を熱媒体供給管２４の埋め込まれた壁体２２．２３で覆
い、さらに予熱状態に保持された壁体２２．２３の各熱
媒体供給管２４へ所定流量の熱媒体を循環させる。

これにより容器２は熱媒体で加熱され、溶融金属２０が
昇温される。なお、この時冷却媒体供給管２７は予冷状
態に保持される。

ぞして、以上の完全加熱あるいは完全冷却による場合に
加えて、より効果的に温度制御を行う必要がある場合に
は、流体圧シリンダ２９〜３２を作動させて、第２図に
示すように容器２の外表面２ｂの右半分を熱媒体供給管
２４が埋め込まれた壁体２２で、左半分を冷却媒体供給
管２７が埋め込まれた壁体２５で覆うか、あるいは第３
図に示すように、容器２の右半分を冷却媒体供給管２７
の埋め込まれた壁体２６で、左半分を熱媒体供給管２４
の埋め込まれた壁体２３で覆い、熱媒体供給管２４及び
冷却媒体供給管２７に同時に所定流量の熱媒体及び冷却
媒体をそれぞれ循環させる。

これにより、容器２の半分は加熱、残りの半分は冷却さ
れることとなり、スタラー３の回転に伴って容器２内を
一方向に流れる溶融金属２０は、交互に加熱冷却される
。

このようにして溶融金属２０の温度制御が行われて所定
の半凝固金属スラリーが形成されたら、流体圧ンリンダ
１６によりスタラー３を上昇させ、スタラー３下端と排
出口１９との間に隙間をあけ、半凝固金属スラリーを容
器２から排出口１９、排出管１８を経て双ロール式連続
鋳造機へ供給する。

この際、半凝固金属スラリーは、回転している案内部１
１３の案内溝１３ａに沿って案内部材１３周囲を螺線状
に回転しながら下方に導かれた後、案内部材１３の下端
から落下して排出される。

以上説明したように、本実施例のスラリー製造装置Ａに
あっては、容器２内に貯留された溶融金属２０の撹拌中
に、適宜流体圧シリンダ２９〜３２を作動させて容器２
の外表面２ｂを加熱装置６、で覆うか、あるいは冷却装
置７で覆い、さらには必要に応じて容器２の外表面２ｂ
の半分を加熱装置６で、残り半分を冷却装置７で覆うこ
とにより、溶融金属２０の温度を制御するものである。

そして、この場合熱媒体供給管２４は壁体２２．２３に
、冷却媒体供給管２７は壁体２５．２６にそれぞれ分割
して配設されているため、熱媒体供給管２４による冷却
媒体供給管２７の加熱、あるいは冷却媒体供給管２７に
よる熱媒体供給管２４の冷却も無く、従ってその温度制
御性や熱効率は優れたものとなる。加えて、容器２の外
表面２ｂの半分を加熱し、また残りを冷却することによ
り、溶融金属２０が短い間隔で交互に加熱冷却されるの
で、その温度制御性が上り向上する。

なお、本実施例では特に加熱装置６及び冷却装置７を断
面半円状に２分割して設けたが、本発明のスラリー制御
装置はこれに限るものでは無く、さらに容器２の周方向
に多数細かく分割することも当然に考えられる。また、
各加熱装置６及び冷却装置７の移動方向も、左右及び上
下方向に限るものでは無く、斜めに移動させる等スペー
ス事情に応じて様々な移動方向が考えられる。

さらに、本実施例では各加熱装置６及び冷却装置７の移
動方向を２方向として、容器２の外表面２ｂに近接する
位置おいて加熱装置６と冷却装置７を適宜置換させ、容
器２の外周をほぼ完全に覆うようにしているか、加熱装
置及び冷却装置の能力が十分に高くて容器の周方向に隙
間が空いても問題無く加熱冷却することができる場合に
は、容器の周方向に加熱装置及び冷却装置を交互に配設
し、これら各装置を置換させること無く、必要に応じて
容器の外表面に対して一方向、例えば半径方向に近接、
離間させるだけとすることも考えられる。

また、本発明の構成に限らず、例えば加熱装置及び冷却
装置壬容器の軸方向に分割して、適宜容器の周囲で置換
させるようにすることも容易に考えられる。

［発明の効果］ 以上説明したように、この発明は、容器を覆って容器内
の溶融金属を加熱あるいは冷却する加熱装置及び冷却装
置を、容器の周方向に任意数分割し、さらに、これら分
割された各加熱装置及び冷却装置を、容器の外表面に対
して近接、離間させる移動手段を設けたｊこめ、加熱装
置及び冷却装置から生じる熱が互いに影響を与えること
が無くなって優れた温度制御性や熱効率が得られ、さら
に容器をその周方向に交互に加熱、冷却することができ
るため、より温度制御性が向上するという効果を奏する
。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例を示す側断面図、第２図は第１
図のＡ−Ａ線における断面図、第３図は容器の下方に配
置された加熱装置及び冷却装置で容器を覆った状態を示
す断面図。 Ａ・・・・・・半凝固金属スラリー製造装置、２・・・
・・・容器、２ｂ・・・・・・容器の外表面、３・・・
・・・スタラー、６・・・・・・加熱装置、７・・・・
・・冷却装置、２９．３０．３１．３２・・・・・・流
体圧シリンダ（移動手段）。 出願人　石川島播磨重工業株式会社

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. その軸回りに回転自在に設けられたスタラーと、該スタ
   ラーと対向して設けられた容器と、該容器の外表面を覆
   う加熱装置及び冷却装置とを具備してなり、前記容器内
   に貯留された溶融金属の温度を前記加熱装置及び冷却装
   置によりその固液共存温度域に保ちつつ、前記スタラー
   を容器内で回転させることにより、前記溶融金属に撹拌
   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
   属スラリー製造装置において、前記加熱装置及び冷却装
   置を前記容器の周方向に任意数分割し、さらに、これら
   分割された各加熱装置及び各冷却装置を、容器の外表面
   に対して近接、離間させる移動手段を設けたことを特徴
   とする半凝固金属スラリー製造装置。