JPH01313139A - 半凝固金属スラリー移送装置 - 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て製造され
た半凝固金属スラリーを、半凝固金属スラリー製造装置
から離間して設けられた成形機に移送する半凝固金属ス
ラリーの移送装置に関する。

［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。

このような方法を実施し得るための装置としては、容器
外周に設けた冷却装置および加熱装置により、容器の上
部に設けられた供給口から容器内に供給した溶融金属の
温度制御を行いつつ、容器内に配設したスタラーを回転
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
ーを形成するものが知られている。そして、この種の半
凝固金属スラリー製造装置で製造された半凝固金属スラ
リーは、上記容器下部の排出口から排出された後、該半
凝固金属スラリーを所望の形状に成形する成形機に供給
され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、上述したように半凝固金属スラリー製造装置
にて製造された半凝固金属スラリーを成形機に供給する
場合、半凝固金属スラリーの温度が固液共存温度域から
低下したり、あるいは、溶融金属中に混在させられた微
細球状結晶粒の混合率が不均一になると、成形工程にお
いて種々の障害が生じるため、半凝固金属スラリーの移
送にあたっては、その温度低下を防止しつつ、かつ一定
の混合率を保って移送することが重要である。

しかしながら、従来は、このような条件を満たす適切な
移送装置が提供されていなかったため、上記障害を防ぐ
には半凝固金属スラリーの移送距離を極力短くする以外
に術が無く、従って、成形機は、専ら半凝固金属スラリ
ーが排出される排出口の直下に設置され、半凝固金属ス
ラリー製造装置から離間した任意の位置に設置すること
は事実上不可能であった。

この発明は、このような背景の下になされたもので、半
凝固金属スラリー製造装置で製造された半凝固金属スラ
リーを、その温度を所定の温度域内に保ち、かつ微細球
状結晶粒の混合率を一定に保ちながら移送することがで
きる半凝固金属スラリー移送装置を提供して、成形機を
半凝固金属スラリー製造装置から離間した任意の場所に
設置できるようにすることを目的とする。

［課題を解決するための手段］ 上記課題を解決するためのこの発明は、半凝固金属スラ
リー製造装置にて製造され排出される半凝固金属スラリ
ーを、上記半凝固金属スラリー製造装置から離間して設
けられた成形機まで移送する半凝固金属スラリー移送装
置であって、上記半凝固金属スラリー製造装置と上記成
形機とを連通ずる移送管と、該移送管の周囲に配設され
て上記移送管内の半凝固金属スラリーの温度を所定温度
に保持する温度保持装置と、上記移送管に取り付けられ
て上記４多送管内の半凝固金属スラリーの流れを撹乱さ
せる撹乱手段とを備えてなることを特徴とするものであ
る。

［作用　］ 上記構成によれば、半凝固金属スラリー製造装置で製造
された半凝固金属スラリーは、移送管の周囲に配設され
た温度保持装置により所望の温度に保持されながら移送
管内部を通過して成形機まで移送される。そして、この
場合、移送中の半凝固金属スラリーの流れは、撹乱手段
によって常に撹乱させられるので、溶融金属中に混在さ
せられた微細球状結晶粒の混合率は常に一定に保たれる
。

［実施例］ 以下、第１図及び第２図を参照して、本発明の詳細な説
明する。

第１図において符号１は、本発明に係る半凝固金属スラ
リー移送装置（以下、スラリー移送装置と略称する）で
ある。図に示すように、このスラリー移送装置ｌは、そ
の一端が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（以下、スラリー製造装置と略称する）２
と連結されて使用されるものであり、その詳細な説明に
先立ってスラリー製造装置２についてまず簡略に説明す
る。

スラリー製造装置２は、筒状を為すケーシング３と一体
に設けられた中空円筒状の容器４と、この容器４内に配
設され、その下部が断面多角形のテーパ状に形成された
スタラー５と、容器４の周壁４ａ内にｔ下に交互に埋設
された熱媒体供給管６及び冷却媒体供給管７とを備えて
なるもので、半凝固金属スラリーを製造する場合には、
容器４の上部に設けられた供給口８．９から容器４内に
供給された溶融金属１０を、上記熱媒体供給管６の内部
を循環する熱媒体、あるいは上記冷却媒体供給管７の内
部を循環する冷却媒体により適宜加熱冷却して、その温
度を固液共存温度域に保ちつつ、スタラー５の上部と連
結された竪軸１１を回転させることによりスタラー５を
回転させて溶融金属１０に撹拌剪断力を与え、これによ
り成長するデンドライト結晶組織を破砕して溶融金属ｌ
Ｏ中に均一な微細球状結晶粒を混在させるようになって
おり、また、製造された半凝固金属スラリーを排出する
場合には、流体圧シリンダ１２のピストンロッド１２ａ
を作動させることによってスタラ−５を上方に移動させ
、これによりスタラー５によって閉塞されていた容器４
の下端の排出口１３を開口させて、半凝固金属スラリー
を、スタラー５下端の案内部材１４の螺旋溝１４ｉに沿
って排出させるようになっている。

そして、上記スラリー移送装置ｌは、上記排出口１３に
連接させて設けられ、移送管１５と、該移送管１５を、
その全長に渡って覆うようにして設けられた温度保持装
置１６と、上記移送管１５の軸方向に任意の間隔をおい
て設けられた撹乱装置（撹乱手段）１７とを具備してな
るものである。

上記移送管１５は、断面円形をなす管材を所定形状に折
り曲げてなるもので、その一端は上記排出口１３に嵌装
されて固定され、また図示せぬ他端は、例えば半凝固金
属スラリーを板状に成形する双ロール式連続鋳造機等、
周知の成形機と連結されている。

また、上記温度保持装置１６は断面円形をなす外管１６
＠の内部に、半凝固金属スラリー加熱用の熱媒体を循環
させる熱媒体供給管１８と、半凝固金属スラリー冷却用
の冷却媒体を循環させる冷却媒体供給管１９とを、外管
＋６ａの軸方向に交互に埋設してなるもので、外管１６
ａの内径は、その内周面１６ｂと移送管１５の外周面１
５ａとの間に僅かに隙間が空く程度に定められている。

そして上記撹乱装置１７は、第２図に詳細に示すように
、上記外管１６ａから移送管１５の内部に向けて液密に
嵌装された中空円筒状の導管２゜の外管１６ａ側の端面
に、断熱材２１を介してモータ２２を取り付ける一方で
、移送管１５の周上であって上記導管２０と対向する位
置に形成された密閉可能な挿入口（図示路）から移送管
１５内部に回転撹乱子２３を挿入し、この回転撹乱子２
３の軸２３ａを導管２０の内周に、環状の密閉材２４を
介して液密にかつ回転可能に嵌装させ、さらに軸２３ａ
と上記モータ２２の図示せぬモータ軸とを連結してなる
ものであり、第１図に示すように各撹乱装置１７の回転
撹乱子２３はいずれも断面正方形状に形成され、モータ
２２（第２図参照）の正転逆転に伴ってそれぞれ軸２３
ｂの回りに時計方向及び反時計方向のいずれにも回転可
能である。

しかして以上の構成からなるスラリー移送装置ｌにあ−
っては、スラリー製造装置２のスタラー５を上昇させる
ことによって排出口１３から流出させられた半凝固金属
スラリーが、その自重及び容器４内に残留する半凝固金
属スラリーの与える圧力により、移送管１５の内部を流
れて図示せぬ成形機まで移送される。そして、この移送
中に必要に応じて温度保持装置１６の熱媒体供給管１８
に熱媒体を、また冷却媒体供給管１９に冷却媒体を循環
させることにより、半凝固金属スラリーは、加熱あるい
は冷却されてその温度が固液共存温度域に保持される。

また、移送中に各撹乱装置１７の回転撹乱子２３を適宜
時計方向あるいは反時計方向に回転させることにより、
半凝固金属スラリーの流れが撹乱させられ、これにより
移送中の半凝固金属スラリー中の微細球状結晶粒は、常
時溶融金属中に均一に混在させられる。

従って、本実施例のスラリー移送装置１によれば、スラ
リー製造装置２で製造された半凝固金属スラリーを、そ
の温度を所望の温度域に保ち、かつ微細球状結晶粒の混
合率を一定に保ちながら成形機まで移送することができ
、この結果、成形機をスラリー製造装置２がら離間した
任意の場所に設置することができるのである。

なお、本実施例では特に移送管１５と温度保持装置Ｉ６
とを分割して設けたが、本発明の半凝固金属スラリー移
送装置はこれに限るものではなく、移送管１５と温度保
持装置１６を一体化したものら当然に含まれる。また、
移送管１５の断面形状も円形のものに限らず、例えば成
形機で半凝固金属スラリーを板状に形成する場合には移
送管１５の先端を断面矩形状に形成して、半凝固金属ス
ラリーを成形の形に適した状態で排出させるようにする
ことも当然に考えられる。

そして、撹乱手段及び温度保持装置も本実施例のものに
限らず、その他にも様々な撹乱手段及び温度保持装置が
考えられるものであり、以下、第３図ないし第７図を参
照して幾つかの変形例を順を追って説明する。なお、各
図において、第１図及び第２図に示す上記実施例と同一
の構成要素については同一符号を付しその説明を省略す
る。

第３図に示す変形例は撹乱装置を変更した例であり、こ
の撹乱装置（撹乱手段）２５は、導管２０の外管１６ａ
側の端面に断熱材２１を介して加振機２６を取り付ける
一方で、移送管１５の周上に形成された密閉可能な図示
せぬ挿入口から移送管１５の内部に、複数枚の円形の撹
乱板２７ａを軸２７ｂで連結してなる振動撹乱子２７を
挿入し、さらに該振動撹乱子２７の軸部２７ｂを導管２
０の内周に密閉材２４を介して液密に、かつその軸方向
に移動自在に嵌装させて上記加振機２６と連結したもの
である。

このような変形例にあっては、半凝固金属スラリーの移
送中に、加振機２６により振動撹乱子２７をその袖２７
ｂの方向に振動させることにより、撹乱板２７？ａで半
凝固金属スラリーの流れが撹乱されるので、上記実施例
と同様の効果が得られる。

第４図に示す変形例は撹乱手段として加振機２８を用い
、該加振機２８の加振軸２８ａを移送管１５の外周面１
５ａと連結する一方で、移送管１５をダンパ２９及びバ
ネ３０を介して適宜構造物３１と連結し、さらに移送管
１５とスラリー製造装置２の排出口１３との連結部分に
環状の防振材３２を介在させたものである。なお、構造
物３！は、スラリー製造装置２の周囲に配設された移送
管１５を支持するに十分な強度が与えられた部材である
。

このような変形例にあっては、半凝固金属スラリーの移
送中に加振機２８で移送管１５全体を加振することによ
り、移送管１５内を流れろ半凝固金属スラリーに振動が
生じてその流れが連続的に撹乱されるので、上記実施例
と同様の効果が得られる。

第５図に示す変形例は、移送管１５をその軸方向に複数
分割し、各移送管１５の継目に撹乱板３３を液密に介在
させたものであり、撹乱阪３３の内周面３３ａ上であっ
て移送管１５の周方向に適宜間隔をおいた位置には、移
送管１５の半径方向中心に向かって突出する複数の撹乱
突起（撹乱手段）３４が、移送管１５内の半凝固金属ス
ラリーの流れ方向（図中矢印Ｂ方向）に向かってそれぞ
れ異なる傾斜角を以て形成されている。

このような変形例にあっては、撹乱板３３の各撹乱突起
３４が移送管！５内の半凝固金属スラリーの流れに対し
て障害となり、さらには各撹乱突起３４には異なる傾斜
角か付けられているので、撹乱板３３の介在された位置
において半凝固金属スラリーの流れが渦状に変化し、こ
のため、半凝固金属スラリーの流れが十分に撹乱されて
上記実施例と同様の効果が得られる。さらには半凝固金
属スラリーの流れを撹乱させるのに同等動力を必要とし
ないという優れた効果を奏する。

なお、この場合、撹乱突起３４を設けるにあたって、移
送管１５を軸方向に分割して撹乱板３３を介在させる必
要性は必ずしも無く、移送管１５の外周面＋５ａから内
部へ直接突出させるようにしても良い。また、移送管１
５の内周面に螺旋状のＩＩηを形成しても同様の効果が
期待される。

第６図に示す変形例は、移送管１５の途中に該移送管１
５の半径方向外側に向かって突出するシリンダ室３５を
設け、該シリンダ室３５の内部に円筒状のピストン（撹
乱手段）３６をその軸方向に移動自在に嵌装させると共
に、シリンダ室３５の外壁３５ａに流体圧ノリンダ３７
を配設し、該流体圧シリンダ３７のピストンロッド３７
２Ｌと上記ピストン３６とを連結したものである。

このような変形例にあっては、半凝固金属スラリーの移
送中に流体圧シリンダ３７のピストンロッド３７２Ｌを
伸縮させて、ピストン３６をシリンダ室３５内部で往復
動させ、半凝固金属スラリーをシリンダ室３５に吸引し
、また排出させる。これにより脈動が発生して半凝固金
属スラリーの流れか撹乱され、この結果上記実施例と同
様の効果が得られる。

また、第７図に示す変形例は温度保持装置を変更した例
であり、この温度保持装置３８は、移送管１５の軸方向
に任意数連接して設けられており、移送管１５の周囲に
該移送管１５の周方向を・１等分するように配設された
４枚の断面円弧状をなす壁板３９〜４２の内で互いに対
向する２枚の壁板３９．４１に熱媒体を循環させる熱媒
体供給管４３を、残りの壁板４０．４２に冷却媒体を循
環させる冷却媒体供給管４４を埋設し、さらには各壁板
３９〜４２を、４本の流体圧シリンダ４５〜４８の各ピ
ストンロッド４５ａ〜４８ａと連結して移送管１５の半
径方向に移動自在に設けたものである。

このような変形例にあっては、半凝固金属スラリーの移
送中に、半凝固金属スラリーを加熱する必要がある場合
には各流体圧シリンダ４５〜４８を作動させて、壁板３
９．４Ｉを移送管１５の外周面１５ａに近接させると共
に、壁板４０．４２を外周面１５ａから離間させ、さら
に熱媒体供給管４３内に所定流量の熱媒体を循環させる
。これにより移送管！５が加熱されて半凝固金属スラリ
ーが昇温される。そして、半凝固金属スラリーを冷却す
る場合には、各流体圧シリンダ４５〜４８を作動させて
壁板３９．４１を移送管１５から離間させると共に、壁
板４０．４２を移送管１５に近接させ、さらに冷却媒体
供給管４４に冷却媒体を循環させる。これにより移送管
１５が冷却されて半凝固金属スラリーの温度が低下する
。

この変形例では、加熱時及び冷却時のいずれの場合でも
、熱媒体供給管４３と冷却媒体供給管４４が十分に離間
されるので、それぞれの熱が互いに影響を及ぼし合うこ
とが無くなり、この結果、特に加熱冷却を繁雑に切り換
える場合の温度制御性や熱効率の向上が期待できる。

なお、熱媒体供給管４３及び冷却媒体供給管４４の加熱
冷却能力が低くて、加熱時冷却時のいずれの場合にも移
送管Ｉ５の外周面１５ａを完全に覆う必要があるときに
は、移送管１５の外周面！５ａから離間した場所に、上
記壁板３９〜４２と同様の熱媒体供給管４３及び冷却媒
体供給管４４の埋設された壁板を、移送管１５の外周面
１５ａに対して近接、離間可能に設けておき、加熱時及
び冷却時に移送管１５の外周面から離間させられる壁板
４０．４２あるいは壁板３９．４１と置換させて、移送
管１５を熱媒体供給管４３あるいは冷却媒体供給管４４
の埋め込まれた壁板でほぼ完全に覆うようにすれば良い
。

［発明の効果］ 以上説明したように、この発明の半凝固金属スラリー製
造装置は、半凝固金属スラリー製造装置と成形機とを連
通ずる移送管と、該移送管の周囲に配設されて移送管内
の半凝固金属スラリーの温度を所定温度に保持する温度
保持装置と、移送管に取り付けられて移送管内の半凝固
金属スラリーの流れを撹乱させる撹乱手段とを備えてな
るものであるから、半凝固金属スラリー製造装置で製造
された半凝固金属スラリーを、その温度を所望の温度に
保ち、かつ微細球状結晶粒の混合率を一定に保ちながら
移送することができ１、このため成形機を半凝固金属ス
ラリー製造装置から離間した任意の場所に自由に配置す
ることができるという優れた効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一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図ないし第７図は
いずれも本発明の変形例を示すもので、第３図は撹乱装
置の変形例を示す移送管の軸直角断面図、第４図は移送
管全体を加振させる変形例を示す側断面図、第５図は移
送管の内部に撹乱突起を設けた変形例における移送管の
軸方向に沿った断面図、第６図は半凝固金属スラリーの
流れに脈動を与えるようにした変形例における移送管の
軸方向に沿った断面図、第７図は温度保持装置の変形例
を示す移送管の軸直角断面図である。 ！・・・・・・半凝固金属スラリー移送装置、２・・・
・・・半凝固金属スラリー製造装置、１５・・・・・・
移送管、１６．３８・・・・・・温度保持装置、１７．
２５・・・・・・撹乱装置（撹乱手段）、２８・・・・
・・加振機（撹乱手段）、３４・・・・・・撹乱突起（
撹乱手段）、３６・・・・・・ピストン（撹乱手段）。 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. 　半凝固金属スラリー製造装置にて製造され排出される
   半凝固金属スラリーを、前記半凝固金属スラリー製造装
   置から離間して設けられた成形機まで移送する半凝固金
   属スラリー移送装置であって、前記半凝固金属スラリー
   製造装置と前記成形機とを連通する移送管と、該移送管
   の周囲に配設されて前記移送管内の半凝固金属スラリー
   の温度を所定温度に保持する温度保持装置と、前記移送
   管に取り付けられて前記移送管内の半凝固金属スラリー
   の流れを撹乱させる撹乱手段とを備えてなることを特徴
   とする半凝固金属スラリー移送装置。