JP2000317614A - Apparatus for continuously supplying semi-molten metal - Google Patents

Apparatus for continuously supplying semi-molten metal

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JP2000317614A
JP2000317614A JP11130812A JP13081299A JP2000317614A JP 2000317614 A JP2000317614 A JP 2000317614A JP 11130812 A JP11130812 A JP 11130812A JP 13081299 A JP13081299 A JP 13081299A JP 2000317614 A JP2000317614 A JP 2000317614A
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JP
Japan
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cylinder
molten metal
semi
temperature
molten
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Japanese (ja)
Inventor
Satoru Matsuo
松尾  識
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Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Original Assignee
Mitsubishi Heavy Industries Ltd
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a apparatus for continuously supplying a semi-molten metal, by which the high quality semi-molten metal having the solid phase dispersed in granular state and, having high wear resistance can efficiently, stably, and continuously be supplied. SOLUTION: This apparatus is provided with a means 3 for supplying the molten metal 1 having the solid-liquid coexisting range into a cylinder 2, a temp. control means 4 arranged at the outer periphery of the cylinder 2 for cooling or heating the molten metal 1 supplied into the cylinder 2 in the temp. range of the semi-molten temp. or lower temp. by heating or cooling the outer peripheral wall of the cylinder 2 to adjust the cylinder temp., a stirring and transferring means 5 arranged in the cylinder 2 for continuously stirring and transferring the semi-molten metal in the cylinder 2, and a detecting means 6 arranged at the outlet part 2b of the cylinder 2 for detecting molten state of the semi-molten metal stirred and transferred to the outlet part 2b of the cylinder 2.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、ダイカストや金属
射出成形等に用いられる半溶融金属の連続供給装置に関
するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an apparatus for continuously supplying a semi-molten metal used for die casting, metal injection molding and the like.

【0002】[0002]

【従来の技術】一般に、固体の金属材料から所望の品質
及び形状の製品を製造するには、射出成形機が使用され
ている。この射出成形機は、室温で適当な金属合金のペ
レットを受容する供給ホッパと、不活性ガス雰囲気中の
導管を介して供給ホッパに連通する押出機と、該押出機
の内部に連通するキャビティが設けられた金型とを備え
ており、押出機の内部には回転可能なスクリュが配設さ
れている。このような射出成形機を使用して製品を製造
するには、まず、供給ホッパから導管を介して押出機内
にペレットを供給し、次いで押出機のスクリュを回転駆
動させ、供給されたペレットを押し出しながらせん断す
る。これに伴い、ペレットは、摩擦接触やせん断作用、
さらに外部から加えられる熱により温度が上昇して溶融
する。この状態で、合金原料を押出機の先端から金型の
キャビティに圧入すれば、合金製品が得られる。
2. Description of the Related Art In general, an injection molding machine is used to produce a product of a desired quality and shape from a solid metal material. This injection molding machine has a supply hopper that receives pellets of a suitable metal alloy at room temperature, an extruder that communicates with the supply hopper through a conduit in an inert gas atmosphere, and a cavity that communicates with the inside of the extruder. The extruder has a mold provided therein, and a rotatable screw is disposed inside the extruder. In order to manufacture a product using such an injection molding machine, first, pellets are supplied into the extruder from a supply hopper via a conduit, and then the screw of the extruder is rotationally driven to extrude the supplied pellets. While shearing. Along with this, the pellets have frictional contact and shearing action,
Further, the temperature rises due to the heat applied from the outside and the material is melted. In this state, an alloy product can be obtained by pressing the alloy raw material into the mold cavity from the tip of the extruder.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た従来の射出成形機では、合金原料のペレットを押出機
の内部に供給すれば、該ペレットがスクリュとの摩擦接
触や金属同士の摩擦接触によるせん断作用等を受けるの
で、押出機の外部から加熱するだけでペレットを溶融状
態に保持し得る利点を有しているが、当該ペレットをせ
ん断するスクリュの摩耗が激しく、耐久性に問題を有し
ていた。
However, in the above-mentioned conventional injection molding machine, if pellets of the alloy raw material are supplied to the inside of the extruder, the pellets may be sheared due to frictional contact with screws or frictional contact between metals. It has the advantage that the pellets can be maintained in a molten state only by heating from the outside of the extruder, but the screw for shearing the pellets is severely abraded and has a problem in durability. Was.

【0004】本発明はこのような実状に鑑みてなされた
ものであって、その目的は、固相が粒状に分散した高品
質の半溶融金属を耐摩耗性が高い為に効率が良く安定し
て連続的に供給することが可能な半溶融金属の連続供給
装置を提供することにある。
[0004] The present invention has been made in view of such circumstances, and an object thereof is to provide a high-quality semi-molten metal in which a solid phase is dispersed in a granular form, because of its high wear resistance, high efficiency and stability. It is an object of the present invention to provide a continuous supply device of semi-molten metal which can be supplied continuously by heating.

【0005】[0005]

【課題を解決するための手段】詳細は請求範囲の表現に
よる。上記従来技術の有する課題を解決するために、本
発明においては、溶融した金属をシリンダ内に供給する
供給手段と、前記シリンダの外周に設けられ、該シリン
ダの外周壁を加熱または冷却してシリンダ温度を調節す
ることにより前記シリンダ内に供給された溶融金属を半
溶融温度又はそれ以下の温度範囲に冷却又は加熱する温
度制御手段と、前記シリンダ内に設けられ、該シリンダ
内の半溶融金属を連続的に撹拌及び移送する撹拌移送手
段と、前記シリンダの出口部に設けられ、該シリンダの
出口部まで撹拌移送された半溶融金属の溶融状態を検出
する検出手段とをそれぞれ具備している。
The details are given in the claims. In order to solve the problems of the prior art, according to the present invention, there is provided a supply means for supplying molten metal into a cylinder, and a cylinder provided on an outer periphery of the cylinder for heating or cooling an outer peripheral wall of the cylinder. Temperature control means for cooling or heating the molten metal supplied into the cylinder to a semi-molten temperature or a temperature range lower than the temperature by adjusting the temperature, and provided in the cylinder, the semi-molten metal in the cylinder A stirring / transferring means for continuously stirring and transferring, and a detecting means provided at an outlet of the cylinder and detecting a molten state of the semi-molten metal stirred and transferred to the outlet of the cylinder are provided.

【0006】[0006]

【発明の実施の形態】以下、本発明を図示の実施の形態
に基づいて詳細に説明する。ここで、図1は本発明の第
1実施形態に係る半溶融金属の連続供給装置の構成図、
図2はこの連続供給装置に用いるAl―Si合金の平衡
状態図、図3は温度制御手段によるシリンダ内の温度分
布図である。また、図2におけるa点は液相、Lは液相
線、S線は固相線、斜線は合金の組成範囲を示し今の場
合はシリコン量が7〜12重量%のAl―Si合金をそ
れぞれ示す。図3におけるSCは過冷却度を示してい
る。今の場合の過冷却度とは、平衡状態図の固相温度と
それより低い実際の温度の差を言う。図2のa点は図3
ではシリンダ入口に対応する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, the present invention will be described in detail based on illustrated embodiments. Here, FIG. 1 is a configuration diagram of a continuous supply device for semi-molten metal according to the first embodiment of the present invention,
FIG. 2 is an equilibrium diagram of the Al—Si alloy used in the continuous supply device, and FIG. 3 is a diagram of a temperature distribution in the cylinder by the temperature control means. In FIG. 2, a point a is a liquid phase, L is a liquidus line, S line is a solidus line, and a hatched line indicates a composition range of the alloy. Shown respectively. SC in FIG. 3 indicates the degree of supercooling. The degree of supercooling in this case refers to the difference between the solid phase temperature in the equilibrium diagram and the actual temperature lower than that. Point a in FIG. 2 corresponds to FIG.
Corresponds to the cylinder inlet.

【0007】本発明の第1実施形態に係る半溶融金属の
連続供給装置は、図1に示す如く、固液共存範囲を有す
る溶融金属1、例えばシリコン(Si)とアルミニウム
(Al)との合金材料をシリンダ2の入口部2a内に供
給する供給手段3と、当該シリンダ2の外周壁を加熱ま
たは冷却してシリンダ温度を調節することにより、シリ
ンダ2内に供給された溶融金属1を半溶融金属とする温
度制御手段4と、当該シリンダ2内の半溶融金属を連続
的に撹拌及び移送する撹拌移送手段5と、当該シリンダ
2の出口部2bまで撹拌移送された半溶融金属の溶融状
態を検出する溶融状態検出手段6とをそれぞれ具備して
いる。
As shown in FIG. 1, a continuous supply apparatus for semi-molten metal according to a first embodiment of the present invention is a molten metal 1 having a solid-liquid coexistence range, for example, an alloy of silicon (Si) and aluminum (Al). Supply means 3 for supplying the material into the inlet 2a of the cylinder 2, and heating or cooling of the outer peripheral wall of the cylinder 2 to adjust the cylinder temperature to semi-molten the molten metal 1 supplied into the cylinder 2. Temperature control means 4 as metal, stirring and transfer means 5 for continuously stirring and transferring the semi-molten metal in the cylinder 2, and melting state of the semi-molten metal stirred and transferred to the outlet 2b of the cylinder 2. And a molten state detecting means 6 for detecting the molten state.

【0008】上記シリンダ2は、先細りの有底円筒状に
形成され、ほぼ水平状態に配置されている。そして、シ
リンダ2の上流側の上壁には、供給手段3と連通する入
口部2aが設けられていると共に、下流側の先端には、
冷却装置(成形装置)7と連通する出口部2bが設けら
れている。しかも、このシリンダ2は、溶融金属1及び
半溶融金属と接触する内周壁側が窒化珪素等の反応性の
低いセラミックで形成され、かつ、その外周壁側が内周
壁を保護すべく耐熱鋼で形成された二重管として構成さ
れており、これによって、撹拌移送する高温の溶融金属
1などによる反応及び溶損を抑えて耐久性向上が図られ
ている。
[0008] The cylinder 2 is formed in a tapered bottomed cylindrical shape and is arranged substantially horizontally. An inlet 2a communicating with the supply means 3 is provided on the upper wall on the upstream side of the cylinder 2, and at the tip on the downstream side,
An outlet 2b communicating with the cooling device (forming device) 7 is provided. In addition, the cylinder 2 has an inner peripheral wall which is in contact with the molten metal 1 and the semi-molten metal is formed of low-reactivity ceramic such as silicon nitride, and an outer peripheral wall thereof is formed of heat-resistant steel to protect the inner peripheral wall. Thus, a reaction and melting damage by the high-temperature molten metal 1 to be stirred and transferred are suppressed to improve durability.

【0009】また、上記供給手段3は、外部に設けられ
た図示しない加熱装置などで溶融され、かつ搬送されて
きた溶融金属1を貯蔵するホッパ状の保持炉8と、この
保持炉8の外周囲に配設され、保持炉8内の溶融金属1
の温度を一定に保つ保温ヒータ9と、保持炉8の底部に
一体的に設けられ、保持炉8及びシリンダ2に連通する
導管8aとから構成されている。したがって、保持炉8
内の溶融金属1は、保持炉8の底部から順次導管8aを
介してシリンダ2の入口部2a内に給送され、溶融金属
1中に空気を巻き込まないようになっている。
The supply means 3 includes a hopper-shaped holding furnace 8 for storing the molten metal 1 which has been melted and conveyed by a heating device (not shown) provided outside, and an outside of the holding furnace 8. The molten metal 1 in the holding furnace 8
And a conduit 8a provided integrally with the bottom of the holding furnace 8 and communicating with the holding furnace 8 and the cylinder 2. Therefore, the holding furnace 8
The molten metal 1 is supplied from the bottom of the holding furnace 8 to the inlet 2a of the cylinder 2 through the conduit 8a in order, so that air is not entrained in the molten metal 1.

【0010】さらに、上記温度制御手段4は、シリンダ
2の外周であって、入口部2aと出口部2bとの間の中
間部に軸方向に沿って設けられており、シリンダ2内に
供給された溶融金属1を過冷却度SCの温度まで一旦固
相線温度以下に冷却するように構成されている。すなわ
ち、保持炉8から供給された溶湯状態の溶融金属1は、
温度制御手段4によってシリンダ2内で半溶融状態に冷
却されることになる。ところで、液相線温度以上で均一
に溶融している溶湯は、液相線温度に冷却されると固相
が晶出し始め、固相線温度と液相線温度の間では固相と
液相が共存し、更に温度が低下して固相線温度以下にな
ると固相のみとなり、凝固が完了する。この様子は図2
のa点で示す組成一定の溶融状態の金属を冷却する場合
の状態変化過程で示される。温度制御手段4は、加熱ヒ
ータ10及び冷却ブロア11を備えておりシリンダの入
口から出口にかけて完全溶融状態の温度から冷却を開始
して、一旦過冷却域の温度域に冷却した後固相温度より
若干高い温度まで加熱を行なう。具体的に図3に示す如
く、シリンダ2内を、入口部2a側に位置する液相線温
度以上から固相線温度に至る溶融部乃至半溶融部Aと、
入出口部2a,2bの中間に位置する固相線温度以下の
部分固相生成部B(固相線温度の過冷却部)と、出口側
に位置する固相線温度以上でかつ液相線温度以下の固液
相混合部Cとからなる3つの温度分布域に制御すべく構
成されている。なお、シリコン量が7重量%のAl―S
i合金では液相線Lから固相線Sまでの温度範囲は45
℃、シリコン量が9重量%のAl―Si合金では液相線
Lから固相線Sまでの温度範囲は25〜30℃になって
いる。シリンダ内の半溶融合金をシリンダの外部に設け
た温度制御手段で冷却して過冷却するとシリンダ7の壁
面から中心にかけてデンドライトと称する樹状晶が成長
する。
Further, the temperature control means 4 is provided along the axial direction at the outer periphery of the cylinder 2 and at an intermediate portion between the inlet 2a and the outlet 2b, and is supplied into the cylinder 2. The molten metal 1 is once cooled to the temperature of the supercooling degree SC to a temperature below the solidus temperature. That is, the molten metal 1 in the molten state supplied from the holding furnace 8 is
The cylinder 2 is cooled to a semi-molten state by the temperature control means 4. By the way, when the molten metal is uniformly melted above the liquidus temperature, the solid phase begins to crystallize when cooled to the liquidus temperature, and between the solidus temperature and the liquidus temperature, the solid phase and the liquid phase begin to crystallize. Coexist, and when the temperature further decreases to a temperature below the solidus temperature, only the solid phase is formed, and the solidification is completed. This is shown in Figure 2.
This is shown in the state change process in the case of cooling a metal in a molten state having a constant composition indicated by point a. The temperature control means 4 is provided with a heater 10 and a cooling blower 11, starts cooling from a completely molten state from the inlet to the outlet of the cylinder, temporarily cools to a temperature region of a supercooling region, and then lowers the solidus temperature. Heat to a slightly higher temperature. Specifically, as shown in FIG. 3, the inside of the cylinder 2 has a molten portion or a semi-molten portion A which is located on the inlet portion 2a side and has a liquidus temperature or higher to a solidus temperature.
A partial solid phase generator B (solid phase supercooling section) below the solidus temperature located between the inlet / outlet sections 2a and 2b, and a liquidus higher than the solidus temperature located on the exit side It is configured to control the temperature to three temperature distribution regions including a solid-liquid phase mixing section C at a temperature lower than the temperature. It should be noted that the silicon content is 7% by weight of Al—S
For the i-alloy, the temperature range from the liquidus line L to the solidus line S is 45
The temperature range from the liquidus line L to the solidus line S is 25 to 30 ° C. for an Al—Si alloy having 9 ° C. and a silicon amount of 9% by weight. When the semi-solid alloy in the cylinder is cooled and supercooled by a temperature control means provided outside the cylinder, dendrites called dendrites grow from the wall surface of the cylinder 7 to the center.

【0011】一方上記撹拌移送手段5は、シリンダ2内
で回転可能に支持されるスクリュ12を備えており、該
スクリュ12はシリンダ2の外部に設けた回転駆動装置
13によって回転駆動するように構成されている。スク
リュ12は、円筒状のスクリュ本体12aを備えてお
り、該スクリュ本体12aの外周面部には半溶融金属を
撹拌移送する複数本のスクリュ溝14が軸方向へ間隔を
開けて配設されている。スクリユの山部はシリンダ2内
に成長したデンドライト(樹枝状結晶)を粒状に粉砕溝
部を介して移送する工程で攪拌・混合するから移送工程
が進行するに伴い微細な固相合金が溶融合金中に均一に
拡散した状態の半溶融合金が選られる。此れを更に冷却
すると、凝固収縮率が小さく、ひけ巣が少ない高品質の
固体合金を得る。スクリュ12は、母材が耐熱鋼で形成
してその表面にはNiCrが10〜30wt%で、残部
がWCからなる皮膜を溶射法等によって形成する。これ
によって、シリンダ2と同様、撹拌移送する高温の溶融
金属1などによる反応及び溶損を抑えることが可能にな
る。
On the other hand, the stirring and transferring means 5 has a screw 12 rotatably supported in the cylinder 2, and the screw 12 is rotatably driven by a rotation driving device 13 provided outside the cylinder 2. Have been. The screw 12 includes a cylindrical screw main body 12a, and a plurality of screw grooves 14 for stirring and transferring the semi-molten metal are arranged on the outer peripheral surface of the screw main body 12a at intervals in the axial direction. . The peak of the screw is stirred and mixed in the step of transferring the dendrites (dendrites) grown in the cylinder 2 through the crushing grooves in a granular manner, so that as the transfer step progresses, a fine solid phase alloy is formed in the molten alloy. A semi-molten alloy in a state of being uniformly diffused is selected. When this is further cooled, a high-quality solid alloy having a small solidification shrinkage and few shrinkage cavities is obtained. The screw 12 has a base material made of heat-resistant steel, and a film made of 10 to 30 wt% of NiCr and the remainder made of WC is formed on its surface by thermal spraying or the like. As a result, similarly to the cylinder 2, it is possible to suppress the reaction and erosion due to the high-temperature molten metal 1 to be stirred and transferred.

【0012】スクリュ12の基端部は、スクリュ軸12
bを介して回転駆動装置13と連結されており、シリン
ダ2の上流側端壁にはスクリュ軸12bを挿通させる貫
通孔15が穿設されている。したがって、シリンダ2及
びスクリュ12の外部に設けた回転駆動装置(回転駆動
部)13とシリンダ2の上流側端壁とは、シール手段1
6で気密に仕切られ、このシール手段16によって当該
貫通孔15からの溶融金属1の漏れ出し及び空気の巻き
込みを防止している。このシール手段16は、上流側端
壁の貫通孔15の外周に設けた冷却手段17を備えてお
り、該冷却手段17により内部から外部に向けて温度が
低くなるように溶融金属1の温度を制御し、該溶融金属
1の温度を低下させて半溶融状態とし、被シール液体自
身の固液共存に基づく粘度増加で、回転駆動装置13と
シリンダ2の上流側端壁とを気密に保持するように構成
されている。
The base end of the screw 12 is
The cylinder 2 is connected to the rotary drive device 13 via a b, and a through hole 15 through which the screw shaft 12b is inserted is formed in the upstream end wall of the cylinder 2. Therefore, the rotation driving device (rotation driving unit) 13 provided outside the cylinder 2 and the screw 12 and the upstream end wall of the cylinder 2 are connected to the sealing means 1.
The sealing means 16 prevents the molten metal 1 from leaking out from the through hole 15 and preventing air from being trapped by the sealing means 16. The sealing means 16 includes a cooling means 17 provided on the outer periphery of the through hole 15 in the upstream end wall, and the cooling means 17 reduces the temperature of the molten metal 1 so that the temperature decreases from the inside toward the outside. The temperature of the molten metal 1 is controlled to be in a semi-molten state, and the viscosity of the liquid to be sealed is increased by the coexistence of the solid and liquid, thereby keeping the rotary drive device 13 and the upstream end wall of the cylinder 2 airtight. It is configured as follows.

【0013】一方、上記溶融状態検出手段6は、図1に
示す如く、シリンダ2の出口部2bに設けられており、
その検出手段6としては、熱電対等による温度検出手段
や、超音波センサ又は渦電流式センサによる半溶融金属
の固相率検出手段がある。また、溶融状態検出手段6
は、上記温度制御手段4と電気的に接続されており、半
溶融金属が所定の固相率の状態になっているかをモニタ
ーし、その検出信号を温度制御手段4にフィードバック
することによって、より一層安定して連続的に半溶融金
属を押し出すようになっている。なお、所定の固相率と
は、半溶融金属中での固相の割合が5〜30vol%程
度をいい、冷却装置7によって成形されるインゴット1
8の要求品質に応じて設定されるものをいう。
On the other hand, the molten state detecting means 6 is provided at the outlet 2b of the cylinder 2 as shown in FIG.
As the detecting means 6, there are a temperature detecting means using a thermocouple or the like, and a solid-phase ratio detecting means for semi-molten metal using an ultrasonic sensor or an eddy current sensor. Further, the molten state detecting means 6
Is electrically connected to the temperature control means 4, monitors whether the semi-molten metal has a predetermined solid fraction, and feeds back a detection signal to the temperature control means 4 so that The semi-molten metal is extruded more stably and continuously. In addition, the predetermined solid phase ratio means that the ratio of the solid phase in the semi-molten metal is about 5 to 30 vol%, and the ingot 1 formed by the cooling device 7
8 according to the required quality.

【0014】次に、本発明の第1実施形態に係る連続供
給装置によりアルミニウム合金等の半溶融金属を冷却装
置7へ連続的に押し出すには、図1で示す如く、供給手
段3の保持炉8内に貯蔵された溶融金属1を入口部2a
よりシリンダ2内に導管8aを介して供給すると共に、
回転駆動装置13によって撹拌移送手段5のスクリュ1
2を回転させる。シリンダ2内に供給された溶融金属1
は、シリンダ2内でスクリュ12により撹拌されなが
ら、温度制御手段4にて設定された上記3つの温度分布
域を順次経て移送される。すなわち、供給された溶融金
属1は、まず溶融部Aにおいて徐々に冷却され、次の部
分固相生成部Bにおいて固相線温度以下に短時間過冷却
して固相が晶出され、さらに次の固液相混練部Cにおい
て固相線〜液相線温度域に保持されることにより所定の
固相率を成し、固相及び液相を混練して固相が粒状分散
した半溶融金属となる。この時、部分固相生成部Bにお
ける短時間過冷却により固相の結晶核を一度に多数微細
に晶出させることにより、デンドライトの粗大化が防止
され、その後の固液相混練部Cにおけるデンドライトの
分断と固相及び液相の混練が容易となり、押し出す半溶
融金属の固相粒状分散組織の微細化が図れる。
Next, in order to continuously extrude a semi-molten metal such as an aluminum alloy into the cooling device 7 by the continuous supply device according to the first embodiment of the present invention, as shown in FIG. 8 and the molten metal 1 stored in the inlet portion 2a
While supplying it into the cylinder 2 via the conduit 8a,
The screw 1 of the stirring / transferring means 5 is rotated by the rotation driving device 13.
Rotate 2. Molten metal 1 supplied into cylinder 2
While being stirred by the screw 12 in the cylinder 2, is transferred through the above three temperature distribution areas set by the temperature control means 4 sequentially. That is, the supplied molten metal 1 is gradually cooled in the melting part A first, and then supercooled for a short time below the solidus temperature in the next partial solid phase generating part B to crystallize the solid phase. The solid-liquid phase kneading section C is maintained in the solidus to liquidus temperature range to form a predetermined solid fraction, and the solid and liquid phases are kneaded to form a semi-molten metal in which the solid phase is dispersed in a granular manner. Becomes At this time, a large number of crystal nuclei of the solid phase are finely crystallized at once by short-time supercooling in the partial solid phase generation part B, thereby preventing the dendrite from becoming coarse, and the subsequent dendrite in the solid-liquid phase kneading part C And the kneading of the solid phase and the liquid phase is facilitated, and the solid-phase granular dispersion structure of the extruded semi-molten metal can be reduced.

【0015】しかる後、上記半溶融金属は、スクリュ1
2によってシリンダ2の出口部2bより冷却装置7側へ
連続的に押し出され、該冷却装置7によってインゴット
18として成形される。この際、シリンダ2の出口部2
bより押し出された半溶融金属の温度や固相率を溶融状
態検出手段6にて検出し、その検出信号を温度制御手段
4にフィードバックしてシリンダ温度を調節すれば、よ
り安定して高品質のインゴット18を得ることが可能に
なる。なお、上記インゴット18は、再加熱により再び
半溶融状態にされて図外の射出成形機に搬送され、所望
の合金製品に製造される。
Thereafter, the semi-solid metal is screwed into the screw 1
2, it is continuously extruded from the outlet 2 b of the cylinder 2 to the cooling device 7 side, and is formed as an ingot 18 by the cooling device 7. At this time, the outlet 2 of the cylinder 2
If the temperature and solid phase ratio of the semi-molten metal extruded from b are detected by the molten state detection means 6 and the detection signal is fed back to the temperature control means 4 to adjust the cylinder temperature, more stable and high quality Can be obtained. The ingot 18 is again brought into a semi-molten state by reheating, transported to an injection molding machine (not shown), and manufactured into a desired alloy product.

【0016】このように、本発明の第1実施形態に係る
連続供給装置にあっては、供給手段3の保持炉8から溶
融金属1をシリンダ2内に導管8aを介して供給し、シ
リンダ2内に供給された溶融金属1をシリンダ2内で撹
拌移送手段5のスクリュ12により撹拌しながら、温度
制御手段4にて設定された溶融部A、部分固相生成部B
及び固液相混練部Cの3つの温度分布域を順次移送して
いるため、供給された溶融金属1が徐々に冷却され、固
相線温度以下の短時間過冷却にて固相が晶出され、固相
線〜液相線温度域に保持されることにより所定の固相率
を成し、固相及び液相を混練して固相が粒状分散した半
溶融金属となる。したがって、本実施形態の連続供給装
置によれば、部分固相生成部Bにおける短時間過冷却に
より固相の結晶核を一度に多数微細に晶出させることが
可能となり、デンドライトの粗大化を防止できると共
に、その後の固液相混練部Cにおけるデンドライトの分
断と固相及び液相の混練を容易に行うことができ、押し
出した半溶融金属の固相粒状分散組織を微細にすること
ができる。
As described above, in the continuous supply device according to the first embodiment of the present invention, the molten metal 1 is supplied from the holding furnace 8 of the supply means 3 into the cylinder 2 via the conduit 8a. While the molten metal 1 supplied to the inside is stirred by the screw 12 of the stirring and transferring means 5 in the cylinder 2, the melting part A and the partial solid phase forming part B set by the temperature control means 4
Since the three temperature distribution areas of the solid-liquid phase kneading section C are sequentially transferred, the supplied molten metal 1 is gradually cooled, and the solid phase is crystallized by short-time supercooling at a temperature below the solidus temperature. By maintaining the solidus temperature to the liquidus temperature range, a predetermined solid fraction is achieved, and the solid and liquid phases are kneaded to form a semi-molten metal in which the solid phase is dispersed in a granular manner. Therefore, according to the continuous supply apparatus of the present embodiment, it is possible to crystallize many crystal nuclei of the solid phase at once by short-time supercooling in the partial solid phase generation unit B, and prevent dendrite coarsening. In addition to this, the separation of dendrites and the kneading of the solid phase and the liquid phase in the solid-liquid phase kneading section C can be easily performed, and the solid-phase granular dispersion structure of the extruded semi-molten metal can be made fine.

【0017】図4は、本発明に係る連続供給装置の第2
実施形態を示しており、上記第1実施形態と異なる構成
は、シリンダ2を半溶融金属の押出方向に対して上向き
に配置した点である。このため、シリンダ2は、出口部
2b側が入口部2a側よりも高くなるように上向きの傾
斜を付けて配置構成されている。これに伴い、シリンダ
2内に配設される撹拌移送手段5のスクリュ12も、シ
リンダ2と同様、上向きの傾斜を付けて配置されてい
る。その他の構成及び作用は上記第1実施形態と同様で
ある。
FIG. 4 shows a second embodiment of the continuous feeder according to the present invention.
This embodiment is different from the first embodiment in that the cylinder 2 is arranged upward with respect to the direction of extrusion of the semi-molten metal. For this reason, the cylinder 2 is configured so as to be inclined upward so that the outlet 2b is higher than the inlet 2a. Along with this, the screw 12 of the stirring and transferring means 5 disposed in the cylinder 2 is also disposed with an upward inclination, similarly to the cylinder 2. Other configurations and operations are the same as those in the first embodiment.

【0018】本発明の第2実施形態に係る連続供給装置
では、シリンダ2及びスクリュ12を半溶融金属の押出
方向に対して上向きに配置しているため、保持炉8より
供給された溶融金属1がシリンダ2とスクリュ12との
間の隙間を通って出口部2b側に流れ出すのを防止で
き、供給初期にシリンダ2内の温度分布域のうち、溶融
部Aと部分固相生成部Bに溶融金属1を充満させて温度
制御を有効に作用させ、確実に半溶融金属化させること
ができると共に、スクリュ12に押出力を発生させるこ
とができる。
In the continuous feeder according to the second embodiment of the present invention, since the cylinder 2 and the screw 12 are arranged upward with respect to the extrusion direction of the semi-molten metal, the molten metal 1 supplied from the holding furnace 8 Can be prevented from flowing out to the outlet 2b side through the gap between the cylinder 2 and the screw 12, and melted into the melting portion A and the partial solid phase generating portion B in the temperature distribution region in the cylinder 2 at the initial stage of the supply. The metal 1 can be filled, the temperature control can be effectively operated, the metal can be reliably made into a semi-molten metal, and a pushing force can be generated in the screw 12.

【0019】以上、本発明の実施の形態につき述べた
が、本発明は既述の実施の形態に限定されるものではな
く、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々の変
形及び変更を加え得るものである。例えば、図4に示す
如く、シリンダ2及びスクリュ12を半溶融金属の押出
方向に対して上向きに傾斜させて配置するというのでは
なく、シリンダ2及びスクリュ12をほぼ水平に配置
し、シリンダ2の出口部2bのみを高く形成することに
より、シリンダ2内における半溶融金属の出口部2b側
への流出を防止しても良い。
Although the embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications and changes may be made without departing from the gist of the present invention. What you get. For example, as shown in FIG. 4, instead of disposing the cylinder 2 and the screw 12 so as to be inclined upward with respect to the direction of extrusion of the semi-molten metal, the cylinder 2 and the screw 12 are disposed substantially horizontally, By forming only the outlet 2b high, the semi-molten metal in the cylinder 2 may be prevented from flowing toward the outlet 2b.

【0020】[0020]

【発明の効果】上述の如く、本発明に係る半溶融金属の
連続供給装置は、溶融した金属をシリンダ内に供給する
供給手段と、前記シリンダの外周に設けられ、該シリン
ダの外周壁を加熱または冷却してシリンダ温度を調節す
ることにより前記シリンダ内に供給された溶融金属を半
溶融温度又はそれ以下の温度範囲に冷却又は加熱する温
度制御手段と、前記シリンダ内に設けられ、該シリンダ
内の半溶融金属を連続的に撹拌及び移送する撹拌移送手
段と、前記シリンダの出口部に設けられ、該シリンダの
出口部まで撹拌移送された半溶融金属の溶融状態を検出
する検出手段とをそれぞれ具備しているので、固相が粒
状分散した高品質の半溶融金属を効率良く安定して連続
的に供給でき、これによって得られる半溶融金属を用い
た製品の品質向上及び生産性の向上を図ることができ
る。
As described above, the continuous supply apparatus for semi-molten metal according to the present invention is provided on the outer periphery of the cylinder and the supply means for supplying the molten metal into the cylinder, and heats the outer peripheral wall of the cylinder. Or temperature control means for cooling or heating the molten metal supplied into the cylinder to a semi-molten temperature or lower temperature range by cooling and adjusting the cylinder temperature, and provided in the cylinder, A stirring and transferring means for continuously stirring and transferring the semi-molten metal, and a detecting means provided at an outlet of the cylinder and detecting a molten state of the semi-molten metal stirred and transferred to the outlet of the cylinder. As a result, it is possible to efficiently and stably continuously supply high-quality semi-molten metal in which the solid phase is dispersed in a granular manner, thereby improving the quality of products using the obtained semi-molten metal. It is possible to improve the fine productivity.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の第1実施形態に係る半溶融金属の連続
供給装置の構成を示す概念図である。
FIG. 1 is a conceptual diagram illustrating a configuration of a continuous supply device of a semi-molten metal according to a first embodiment of the present invention.

【図2】図1の連続供給装置に用いるAl―Si合金の
平衡状態を示す線図である。
FIG. 2 is a diagram showing an equilibrium state of an Al—Si alloy used in the continuous supply device of FIG. 1;

【図3】図1の連続供給装置を構成する温度制御手段に
よるシリンダの温度分布を示す線図である。
FIG. 3 is a diagram showing a cylinder temperature distribution by a temperature control means constituting the continuous supply device of FIG. 1;

【図4】本発明の第2実施形態に係る半溶融金属の連続
供給装置の構成を示す概念図である。
FIG. 4 is a conceptual diagram illustrating a configuration of a continuous supply device of a semi-molten metal according to a second embodiment of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 溶融金属 2 シリンダ 2a 入口部 2b 出口部 3 供給手段 4 温度制御手段 5 撹拌移送手段 6 溶融状態検出手段 8 保持炉 8a 導管 9 保温ヒータ 10 加熱ヒータ 11 冷却ブロア 12 スクリュ 13 回転駆動装置 14 スクリュ溝 15 貫通孔 16 シール手段 17 冷却手段 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Molten metal 2 Cylinder 2a Inlet part 2b Outlet part 3 Supply means 4 Temperature control means 5 Stirring transfer means 6 Melting state detecting means 8 Holding furnace 8a Conduit 9 Heat retaining heater 10 Heater 11 Cooling blower 12 Screw 13 Rotary drive device 14 Screw groove 15 through-hole 16 sealing means 17 cooling means

Claims (11)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 溶融した金属をシリンダ内に供給する供
給手段と、前記シリンダの外周に設けられ、該シリンダ
の外周壁を加熱または冷却してシリンダ温度を調節する
ことにより前記シリンダ内に供給された溶融金属を半溶
融温度又はそれ以下の温度範囲に冷却又は加熱する温度
制御手段と、前記シリンダ内に設けられ、該シリンダ内
の半溶融金属を連続的に撹拌及び移送する撹拌移送手段
と、前記シリンダの出口部に設けられ、該シリンダの出
口部まで撹拌移送された半溶融金属の溶融状態を検出す
る検出手段とをそれぞれ具備したことを特徴とする半溶
融金属の連続供給装置。
1. A supply means for supplying molten metal into a cylinder, and a supply means provided on an outer periphery of the cylinder, wherein the outer peripheral wall of the cylinder is heated or cooled to adjust the cylinder temperature so as to be supplied into the cylinder. Temperature control means for cooling or heating the molten metal to a semi-molten temperature or lower temperature range, and stirring and transfer means provided in the cylinder, for continuously stirring and transferring the semi-molten metal in the cylinder, Detecting means provided at an outlet of the cylinder and detecting a molten state of the semi-molten metal stirred and transferred to the outlet of the cylinder.
【請求項2】 前記温度制御手段は、前記シリンダ内に
供給された溶融金属を過冷却により一旦固相線温度以下
に制御するように構成されていることを特徴とする請求
項1に記載の半溶融金属の連続供給装置。
2. The apparatus according to claim 1, wherein said temperature control means is configured to temporarily control the molten metal supplied into said cylinder to a temperature below the solidus temperature by supercooling. Continuous supply of semi-molten metal.
【請求項3】 前記温度制御手段は、加熱ヒータ及び冷
却ブロアを備え、前記シリンダ内を、入口側に位置する
液相線温度以上の溶融部と、入出口の中間に位置する固
相線温度以下の過冷却部と、出口側に位置する固相線温
度以上でかつ液相線温度以下の固液相混練部とからなる
3つの温度分布域に制御すべく構成されていることを特
徴とする請求項1に記載の半溶融金属の連続供給装置。
3. The temperature control means includes a heater and a cooling blower, and the inside of the cylinder has a melting portion having a liquidus temperature equal to or higher than a liquidus temperature located on the inlet side and a solidus temperature located in the middle of the inlet / outlet. It is characterized by being controlled to three temperature distribution regions consisting of the following supercooling section and a solid-liquid phase kneading section located above the solidus temperature and below the liquidus temperature located at the outlet side. The continuous supply apparatus of a semi-molten metal according to claim 1.
【請求項4】 前記撹拌移送手段は、シリンダ内で回転
可能に支持されるスクリュを備え、該スクリュは回転駆
動装置によって回転駆動するように構成され、かつ前記
シリンダは半溶融金属の押出方向に対して上向きに配置
されていることを特徴とする請求項1に記載の半溶融金
属の連続供給装置。
4. The stirring and transferring means includes a screw rotatably supported in a cylinder, the screw being configured to be rotationally driven by a rotary driving device, and the cylinder being driven in a direction in which the semi-molten metal is extruded. The continuous supply apparatus of a semi-molten metal according to claim 1, wherein the apparatus is arranged to face upward.
【請求項5】 前記溶融状態検出手段が、熱電対による
温度検出手段であることを特徴とする請求項1に記載の
半溶融金属の連続供給装置。
5. An apparatus according to claim 1, wherein said molten state detecting means is a temperature detecting means using a thermocouple.
【請求項6】 前記溶融状態検出手段が、半溶融金属の
固相率検出手段であることを特徴とする請求項1に記載
の半溶融金属の連続供給装置。
6. The continuous supply apparatus for a semi-molten metal according to claim 1, wherein said molten state detecting means is a solid phase ratio detecting means for the semi-molten metal.
【請求項7】 前記固相率検出手段が、超音波センサ又
は渦電流式センサであることを特徴とする請求項6に記
載の半溶融金属の連続供給装置。
7. The continuous supply device for semi-molten metal according to claim 6, wherein the solid phase ratio detecting means is an ultrasonic sensor or an eddy current sensor.
【請求項8】 前記シリンダは、溶融金属及び半溶融金
属と接触する内側を窒化珪素等の反応性の低いセラミッ
クとし、その外側を耐熱鋼で保護した二重管にて構成さ
れていることを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記
載の半溶融金属の連続供給装置。
8. The cylinder according to claim 1, wherein the cylinder is formed of a double tube in which the inside in contact with the molten metal and the semi-molten metal is made of a low-reactivity ceramic such as silicon nitride and the outside is protected by heat-resistant steel. The continuous supply apparatus of a semi-molten metal according to any one of claims 1 to 4, wherein:
【請求項9】 前記撹拌移送手段のスクリュは母材が耐
熱鋼で形成され、その表面にはNiCr10〜30wt
%で、残部WCからなる皮膜が形成されていることを特
徴とする請求項1または4に記載の半溶融金属の連続供
給装置。
9. The screw of the stirring and transferring means has a base material formed of heat-resistant steel and has a surface of NiCr10 to 30 wt.
5. The continuous supply apparatus for a semi-molten metal according to claim 1, wherein a coating consisting of the balance WC is formed in%. 5.
【請求項10】 前記撹拌移送手段のスクリュの外部に
設けた回転駆動部と前記シリンダ端壁とが、シール手段
で気密に仕切られていることを特徴とする請求項4に記
載の半溶融金属の連続供給装置。
10. The semi-molten metal according to claim 4, wherein a rotary drive portion provided outside the screw of the stirring and transferring means and the cylinder end wall are air-tightly separated by a sealing means. Continuous feeder.
【請求項11】 前記シール手段は、シリンダ端壁のス
クリュ軸貫通孔の外周に設けた冷却手段を備え、該冷却
手段により内部から外部に向けて温度が低くなるように
溶融金属の温度を制御し、該溶融金属の温度低下に基づ
く粘度増加で前記回転駆動部と前記シリンダ端壁とを気
密に保持するように構成されていることを特徴とする請
求項10に記載の半溶融金属の連続供給装置。
11. The sealing means includes a cooling means provided on an outer periphery of a screw shaft through hole in an end wall of the cylinder, and the temperature of the molten metal is controlled by the cooling means so that the temperature decreases from inside to outside. The continuation of the semi-molten metal according to claim 10, wherein the rotation driving unit and the cylinder end wall are configured to be kept airtight by an increase in viscosity based on a decrease in temperature of the molten metal. Feeding device.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102489694A (en) * 2011-12-26 2012-06-13 娄底市文昌科技有限公司 Method and device for automatically transferring semisolid metal blank

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