JP4197914B2

JP4197914B2 - 半凝固金属温度測定方法

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Publication number: JP4197914B2
Application number: JP2002268850A
Authority: JP
Inventors: 芳紀岡崎; 進一冨田; 清志古村; 孝志伊勢呂; 一浩西川; 敏麦谷
Original assignee: Ube Machinery Corp Ltd; Aisin Keikinzoku Co Ltd
Current assignee: Ube Machinery Corp Ltd; Aisin Keikinzoku Co Ltd
Priority date: 2002-09-13
Filing date: 2002-09-13
Publication date: 2008-12-17
Anticipated expiration: 2022-09-13
Also published as: JP2004105986A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半凝固金属温度測定方法に関し、特に、熱電対を有する温度計によって半凝固金属の内部の温度を測定する際に、温度計に付着する金属の量を抑制し、半凝固金属との接触による温度計の損耗を防止する半凝固金属温度測定方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
最近、注目されている新しい成形技術として、チクソキャスティング法、レオキャスティング法等の半溶融金属又は半凝固金属（スラリ）による成形法がある。これらの成形法は、従来の鋳造法に比べて収縮巣や偏析が少なく、半溶融金属又は半凝固金属内の金属組織が均一であるために、成形された製品の機械的性質が優れており、しかも、金型の寿命が長いことや、成形サイクルが短いこと等によるコスト低減の利点がある。
【０００３】
これらの成形方法においては、成形する原材料の熱量が溶湯の半分しかないために、油を用いて金型を加熱して温度調整することが通常行われている。このため、半溶融金属又は半凝固金属による成形法においては、成形時に供給される原材料の温度さえ調整できていれば、１ショット目から良品を成形製品として得られることになる。
【０００４】
半溶融金属成形法においては、その原材料を加熱するために、１ショット目から成形できる状態が整っている。一方、一定温度の溶湯を一定温度の保持容器に注湯して冷却することによって、目標とする温度と、金属組織とを有する半凝固金属を製造する方法においても、実験室ベースでは、一応、半溶融金属成形法と同様に、１ショット目から成形できる状態が整っている。
【０００５】
この様に、レオキャスティング法等は、従来の鋳造法に比べて鋳造欠陥が少なく、成形サイクルが短い鋳造成形を可能にするが、工業的に、良品を量産するためには、射出スリーブに装填する半凝固金属の金属組織を微細かつ均一に管理することが不可欠となる。即ち、レオキャスティング法等では、鋳造装置に半凝固金属を供給する半凝固金属生成装置の適否が、鋳造性能に密接に影響を及ぼす鋳造法である。半凝固金属生成装置には、溶湯カップ内に注湯された溶湯を均一に冷却しながら、球状に近い微細な結晶を安定して生成させ、所定の固相率に調整することが求められる。
【０００６】
このため、所望の固相率を有する半凝固金属を生成する種々の半凝固金属生成装置が提案されており、更には、レオキャスティング鋳造が本来有する生産性を有効に利用して、鋳造ショットに合わせて連続的に半凝固金属を自動的に生成する半凝固金属生成装置が開発されている（例えば、特許文献１を参照）。
【０００７】
そこで、このレオキャスティング法のための半凝固金属生成装置の概要を、図３及び図４に示した。この半凝固金属生成装置では、液相金属と固相金属とが混在する固液共存状態にある半凝固金属を連続的に生成できるように構成されており、図３（ａ）に示されるように、複数の溶湯保持容器１を載置でき、複数に区画した作業ステーションＡ乃至Ｈを鋳造ショット毎に一定の角度分だけ、回転駆動部３により順次回転移動する回転テーブル２が備えられている。回転テーブル２の上面は、作業ステーションＡ乃至Ｈに対応して等間隔に分割されたポジションがあり、各ポジションの夫々には、溶湯保持容器が載置される容器ホルダ３が配設されている。
【０００８】
なお、図３（ａ）では、回転テーブル２の上方から見た状態を示しているが、図３（ｂ）では、回転テーブルにおける加熱作業ステーションの横方向から見た状態を示している。図４は、図３（ａ）に示したＸ−Ｘ線で切り欠き、展開された状態を示しており、溶湯保持容器１が各作業ステーションＣ乃至Ｈを順次移動していく状態が表されている。
【０００９】
図４に示されるように、回転テーブル２の上方には、作業ステーションＣ乃至Ｇに対応した冷却１乃至冷却５の冷却ユニットと、作業ステーションＨに対応した加熱ユニットとが配設されている。５つの冷却ユニットは、昇降駆動部により上下する昇降支持部６で一括支持されており、加熱ユニットは、固定された加熱部支持部６１で支持されている。
【００１０】
冷却ユニットの夫々には、冷却用エアーを噴出する複数の噴出口を有するエアー噴出ノズル部７が備えられ、回転テーブル２が一定角度分だけ回転駆動されて、保持容器１が各作業ステーションＣ乃至Ｇに移動してきたとき、昇降支持部６が降下され、その後に、エアー噴出口から個々の冷却条件に応じた量のエアーが噴出するように制御される。
【００１１】
保持容器１は、回転テーブル２上に載置されるときには、その底面部に容器ホルダ３によって断熱保持され、該底面部から冷却されることを防いでいる。また、保持容器１の上部から冷却させないために、冷却作業ステーションＣ乃至Ｇの各冷却ユニットには、昇降支持部６が下降したとき、保持容器１の上端部を覆う断熱性の容器蓋９が設けられている。この様に、各保持容器１が冷却作業ステーションＣ乃至Ｇに夫々移動したときには、保持容器１の上端部と底面部が断熱されているので、各保持容器１の円周側面部分がエアーによって冷却されることになる。
【００１２】
加熱ユニットには、保持容器１内の半凝固金属を誘導加熱するための高周波誘導加熱コイル８が備えられ、回転テーブル２が一定角度分だけ回転駆動されて、保持容器１が加熱作業ステーションＨに移動してきたとき、保持容器昇降部２１によって、保持容器１が上昇され、誘導加熱コイル８内に挿入される。ここで、加熱条件に応じた量の加熱が制御される。
【００１３】
加熱作業ステーションで一定時間待つことによって、保持容器１内の半凝固金属の温度が均一化され、また、冷却作業ステーションで生成された半凝固金属の状態が取出されるまで維持され、更なる冷却を防止し、或いは、半凝固金属を所定温度まで加熱している。半凝固金属生成装置で生成された半凝固金属の最終温度を確認するため、加熱ユニットの容器蓋９に熱電対による温度計１０が突設されている。加熱作業ステーションＨに保持容器１が移動され、保持容器昇降部２１によって誘導加熱コイル８内に、保持容器１が挿入されたとき、温度計１０の先端が、保持容器１内の半凝固金属表面を突き破り、内部に挿入される。そして、保持容器１が取出し作業ステーションＡに移動するときに、温度計１０によって、半凝固金属の最終温度が計測される。
【００１４】
以上のように、半凝固金属生成装置を構成することにより、取出し作業ステーションＡで装着された保持容器１が、回転テーブル２によって鋳造ショット毎に一定の角度分だけ移動し、給湯作業ステーションＢにおいて、給湯装置（図示なし）から保持容器１に溶湯が注湯され、さらに、回転テーブル２が一定角度分だけ所定間隔を置いて回転することにより、保持容器１は、各冷却作業ステーションＣ乃至Ｇにおいて、給湯温度から順次低い温度に冷却されていく。この過程で、鋳造に最適な固相率を有する半凝固金属となる温度に冷却され、最後に、加熱作業ステーションＨに移動し、保持容器１内の半凝固金属が加熱されて、最終の目標温度に調整される。この様に、回転テーブル２上に順次供給される複数の保持容器１が、各作業ステーションで順次冷却及び加熱されることにより、鋳造ショットに合わせて、半凝固金属が、自動的に連続して製造される。
【００１５】
【特許文献１】
特開２０００−２８００６４号公報
【００１６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、半凝固金属を工業的に連続して製造する場合、給湯装置によって注湯された溶湯保持容器は、室温にある半凝固金属生成装置に接触することによって抜熱されるため、半凝固金属生成装置の稼動開始時に半凝固金属の冷却が速くなること、しかも、該生成装置の温度が外気温度に依存することとなるため、例えば、季節により、半凝固金属の冷却履歴が変化してしまう。
【００１７】
この冷却履歴を示す温度の遷移状態を、図５に示した。図中の横軸は、時間を示し、回転テーブル上の一つの保持容器が、その回転に伴って各作業ステーションで処理される時間を表している。給湯開始時をｔ０、半凝固金属の取出し時間をｔｘとしている。従って、（ｔｘ−ｔ０）の時間が、回転テーブルの１回転に相当し、等間隔に区分された各時間が、鋳造ショットに対応している。
【００１８】
ここで、給湯時ｔ０における温度Ｔ０の溶融金属が冷却されて、取出される半凝固金属の最適固相率となる目標温度ＴＸが得られる理想状態（理想特性）の温度プロファイルを太線で示した。丸印は、各作業ステーションで処理された最終実測温度を表している。上述した半凝固金属生成装置において、目標温度ＴＸの半凝固金属が得られるように、各作業ステーションにおける冷却条件及び加熱条件が調整され設定され、該装置が定常状態で運転される。
【００１９】
しかし、半凝固金属を工業的に連続して製造しようとする場合に、製造装置自体を恒温維持しておくことは、非現実的であり、この様なことは行われない。そのため、運転が停止されて、次に運転を開始するときには、製造装置自体が、未だ室温にあり、或いは、季節による温度変動の影響を受けて、最適運転環境に立ち上がっていない。
【００２０】
温度の遷移状態は、図５に示されるように、生成１個目に対しては、初期状態になり、その後に続くものに対しては、過渡状態のようになる。前に設定して目標温度ＴＸが得られる温度プロファイルに従って以前に設定された冷却条件及び加熱条件のまま運転したのでは、定常状態の白丸印の温度となるべきところ、黒丸印の温度になり、当該目標温度ＴＸを達成できなく、例えば、アルミニウム合金ＡＣ４Ｃの場合であれば、最終温度が半凝固金属温度の温度許容幅±２℃を超えることになる。この様に、取出し時の最終温度が、半凝固状態の温度許容幅に入らない初期状態、過渡状態のような場合には、半凝固金属の固相率が高くなり、鋳造された製品は、不良品となってしまう。温度低下の大きさによっては、溶融金属が固体となり、保持容器から取出せないという障害が発生する。
【００２１】
そのため、半凝固金属製造装置を稼動させ、該装置自身の稼動が定常状態になる、つまり、最適運転環境に立ち上がるまでは、オペレータが手動で半凝固金属の温度制御を行って、取出し時点での温度が目標温度の許容範囲内に入るように、各作業ステーションの冷却条件と加熱条件を設定する必要があった。
【００２２】
そこで、生成された半凝固金属の最終温度を、半凝固金属毎に正確に測定し、その測定温度が目標温度の許容範囲に入っているかどうかの確認をしなければならない。前述した半凝固金属生成装置では、半凝固金属の最終温度は、加熱作業ステーションＨで加熱処理された後、保持容器が取出し作業ステーションに移動するときに測定される。
【００２３】
図６に、加熱作業ステーションにおける温度計１０による半凝固金属の温度測定の様子を示した。同図では、保持容器１が、冷却５の冷却作業ステーションＧから加熱作業ステーションＨに移動され、保持容器昇降部２１によって誘導加熱コイル８内に挿入されたときの状態を示している。加熱ユニットには、保持容器１の上部を覆う容器蓋９があり、この容器蓋９の下面には、熱電対が先端に組み込まれた温度計１０が突設されている。そのため、保持容器１が誘導加熱コイル８内に挿入され、上昇してきたとき、温度計１０の先端が、保持容器１内に保持されている半凝固金属の表面を貫通する。そして、保持容器昇降部２１が上昇を停止したとき、温度計１０の先端が半凝固金属内の測定点に到達している。
【００２４】
加熱作業ステーションＨでは、保持容器１内の半凝固金属に対して、温度均一化処理が行われるので、多点で温度測定することなく、保持容器１の中央であって、半凝固金属表面から所定の深さの一点を、全体の温度を代表して測定するようにしている。
【００２５】
しかしながら、この様に、半凝固金属内に温度計１０を直接挿入して温度計測する場合、保持容器１の開口部にある半凝固金属が冷却されて固相率が高くなっているため、温度計１０が、半凝固金属内に挿入されるときに、この高固相率部分の貫通の際に、温度計１０のシースと高固相率部分と強く接触することとなり、そのシースが磨耗し、温度計の使用寿命が短いものであった。そのため、半凝固金属の量産を行うときには、温度計の交換が多くなり、交換費用も嵩むものとなるという問題があった。
【００２６】
また、温度計１０を半凝固金属内に直接挿入していることから、温度計１０の外側に金属が成長してしまう。その結果、温度計１０の応答性を損なうこととなり、正確な温度計測ができなくなるという問題がある。温度計１０の外側に成長した金属を、測定の都度、取り除けばよいが、この作業は、煩わしいことであり、しかも、その作業のために、半凝固金属生成装置の運転を停止しなければならないという問題もある。
【００２７】
そこで、これらの問題点に鑑み、本発明は、上述した、回転テーブル上に順次供給される複数の保持容器が、複数の作業ステーションで順次冷却及び加熱されることにより、半凝固金属が、鋳造ショットに合わせて自動的に連続して製造される場合において、生成された半凝固金属の最終温度を測定する際に、温度計に付着する金属の量を抑制し、半凝固金属との接触による温度計の損耗を防止する半凝固金属温度測定方法を提供することを目的とする。
【００２８】
【課題を解決するための手段】
以上の問題点を解決するため、本発明では、容器内で生成される固液共存状態の半凝固金属中に、先端に熱電対を有する温度計を挿入し、内部温度を測定する半凝固金属温度測定方法において、前記半凝固金属の表面から棒を挿入する挿入段階と、前記棒を抜き取り、前記表面に穴部を形成する形成段階と、前記穴部内に液相領域を生成する生成段階と、前記液相領域中に前記温度計を挿入して温度を測定する測定段階とを含めた。
【００２９】
そして、前記半凝固金属は、複数段からなる冷却工程と、その後の加熱工程とに従って生成され、所定の固相率となる目標温度に制御されるものであり、前記挿入段階と前記形成段階は、最後段の冷却工程で行われることとした。
【００３０】
さらに、前記生成段階は、前記冷却工程から前記加熱工程に移行するときに行われ、前記測定段階は、前記加熱工程において行われるようにした。
【００３１】
前記温度計は、前記半凝固金属への挿入前に前記目標温度より僅かに低い温度に加熱されるようにし、前記棒は、前記温度計の太さに対して、少なくとも１／２以上の太さを有することとした。
【００３２】
また、前記挿入段階において、前記棒の先端は、前記表面の固相率が高い領域を超えた深さに挿入され、前記測定段階において、前記熱電対は、前記穴部内の前記液相領域又は該穴部の底部の固液共存領域に挿入されることとした。
【００３３】
さらに、前記半凝固金属は、アルミニウム合金又はマグネシウム合金であるとし、前記半凝固金属の温度測定中の固相率は、３０％から７０％の範囲にあるようにした。
【００３４】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の半凝固金属温度測定方法による実施形態について、図１を参照して説明する。図１に示した半凝固金属の温度測定方法の手順は、上述した図３及び図４における半凝固金属生成装置に適用された場合を表している。
【００３５】
従来において、熱電対による温度計による半凝固金属温度測定にあっては、温度計を半凝固金属中に直接挿入する方法が採られていた。しかし、溶融金属を保持容器に注湯して徐々に冷却して、固液共存状態の半凝固金属を生成する過程で、保持容器の上部は、冷却されやすく、どうしても固相率が高くなる。そのため、従来法に従う温度測定では、温度計が、この固相率の高い表面部分を突き破る形で挿入されていたので、温度計の損耗が大きかった。
【００３６】
そこで、本発明の半凝固金属温度測定方法では、保持容器内で固相率の高い表面部分が生成される過程において、適宜の太さを有する棒を所定深さまで挿入して、半凝固金属の上層部に穴部を形成し、所定時間経過後に該穴部に液相が生成されてから、該液相中に温度計を挿入して半凝固金属中の温度を計測するようにした。その棒を挿入する深さは、半凝固金属内の測定対象点とする位置付近とした。
【００３７】
棒が挿入された跡の穴部に液相を滲みださせ、その液相中に温度計を挿入することは、温度計が固相率の高い半凝固金属と接触することによる磨耗を軽減することにある。さらに、温度計自体を、最適な固相率となる半凝固金属の温度より若干低い温度に加熱しておくようにして、液相中に挿入したとき、温度計に金属が析出することを防止している。
【００３８】
ここで、上述したような、回転テーブル上に載置された複数の溶湯保持容器を複数の冷却作業ステーションと加熱作業ステーションとで順次冷却処理されて半凝固金属を生成する半凝固金属生成装置に、本実施形態の温度測定方法を適用した場合について、図１に示した手順に従って以下に説明する。
【００３９】
図１（ａ）には、半凝固金属生成装置に備えられた冷却作業ステーションＦにおいて、溶湯が給湯された保持容器１が冷却処理されている状態を示した。この時点では、保持容器１内の溶湯は、未だ、最適な固相率を有する固液共存状態の半凝固金属になっていない。
【００４０】
次いで、図１（ｂ）には、回転テーブル２が駆動されて、図１(ａ)の保持容器が冷却作業ステーションＧに移動され、冷却処理されている状態を示した。この冷却作業ステーションＧでは、冷却ユニット支持部６に備えられた冷却作業ステーションＧに対応する冷却ユニットの容器蓋９に、下方に突出する穴部形成用棒１１が設けられている。
【００４１】
この穴部形成用棒１１の材料は、ステンレス、窒化珪素等であり、棒の形状は、中空、中実のどちらでもよい。この棒１１が、容器蓋９の中央部に突設されており、保持容器１が冷却作業ステーションＧに移動されたとき、冷却ユニット支持部６が下降することによって、棒１１の先端が保持容器１内の半凝固金属中に突き刺さるようになる。
【００４２】
続いて、保持容器１が回転テーブル２の駆動によって次の加熱作業ステーションＨに移動されるとき、冷却ユニット支持部６が上昇するので、このときに、棒１１は、半凝固金属から引き抜かれる。ここで、棒１１の挿入によって半凝固金属が棒の体積分押し退けられた結果として、穴部が形成されている。
【００４３】
棒１１が半凝固金属から引き抜かれた後、保持容器１が加熱作業ステーションＨに移動中の状態が、図１（ｃ）に示されている。保持容器１内では、固液共存状態の半凝固金属であるので、穴部が形成されると、固相より流動性の高い液相がその穴部に滲み出てくる。この滲み出てくる液相によって、その穴部の全てが埋められなくてもよい。
【００４４】
次いで、図１（ｄ）に示すように、保持容器１が加熱作業ステーションＨに移動してきたとき、保持容器１は、保持容器昇降部２１によって上昇され、誘導加熱コイル８内に挿入されるので、加熱ユニットの容器蓋９に設けられている温度計１０が、半凝固金属の上層部に生成された液相中に突っ込まれる。
【００４５】
なお、容器蓋９に設けられている温度計１０は、最適な固相率となる半凝固金属の温度より若干低い温度に保っておくことにより、液相中に挿入されているときに金属の析出を抑えることができる。温度計の加熱には、温度計自体にヒータを内装しておくようにしてもよい。半凝固金属生成装置の運転開始時の最適運転環境になっていないときには、この加熱は、特に有効である。ただ、温度計の加熱に内装ヒータを使用する場合には、加熱作業ステーションＨにおける加熱量に影響させないために、温度計が挿入される以前に、このヒータへの通電を停止しておく。
【００４６】
これで、温度計１０による半凝固金属中の温度計測準備が整ったことになる。保持容器１が加熱作業ステーションＨに留まる間、保持容器１内の半凝固金属が最適固相率の温度で均一化処理され、次の取出し作業ステーションＡに移動される前に、温度計１０によって、半凝固金属の最終実測温度が計測される。この均一化処理の間に、この液相部分は、徐々に固液共存状態に変化していく。
【００４７】
以上のように、温度計によって半凝固金属中の温度を計測する前に、温度計の挿入部位が液相とされているため、温度計は、円滑に挿入され、半凝固金属との接触を軽減でき、磨耗を低減できる。しかも、温度計が温まることによって、金属の析出を防止できる。
【００４８】
なお、これまでは、図３及び図４に示した半凝固金属生成装置に本実施形態の温度測定方法を適用した場合を例にして説明したが、必ずしも、一定間隔時間で駆動される回転テーブルで連続して移動される複数の保持容器内の半凝固金属の温度測定に限られず、本実施形態の温度測定方法を、単独の保持容器内における固液共存状態の半凝固金属の内部温度を計測する場合にも適用できる。
【００４９】
次に、本実施形態の半凝固金属温度測定方法の具体的実施例について、図２の表を参照しながら説明する。同図の表では、条件を夫々変えたＮｏ．１からＮｏ．１１までのサンプルについて、温度測定の可否を示しているが、Ｎｏ．１からＮｏ．５のサンプルは、本実施形態の半凝固金属温度測定方法の適用範囲を明確にする実験例であり、Ｎｏ．６からＮｏ．１１のサンプルが実施例である。
【００５０】
各サンプルは、半凝固金属の固相率（％）、穴部形成用棒の材質、該棒の直径（％）、該棒が抜かれて温度計を挿入するまでの挿入時間（秒）の条件について夫々変えて温度測定を実行した。そして、温度計への金属付着の有無と、温度計の損耗（磨耗）の有無とを確認して、各サンプルについて総合判定した温度測定の可否を○印と×印とで示した。棒の直径は、棒の直径と温度計の直径との比（％）で示されており、例えば、４００％は、棒の太さが温度計の太さの４倍であることを表している。ここで使用された合金は、Ｓｉが７％、Ｍｇが０．３％を含むＡｌ合金のＡＣ４ＣＨである。
【００５１】
実験例のサンプルを見てみると、Ｎｏ．１サンプルでは、固相率が２０％と少ないために、半凝固金属が柔らか過ぎ、温度計に金属が付着しやすく、付着金属の増加とともに温度測定が難しくなる。Ｎｏ．２サンプルでは、棒の引き抜きから温度計の挿入までの時間が１５０秒と長いために、温度が低下するとともに穴部に滲みこんだ液相中に固相が再び発生することとなり、その結果、温度計の挿入部分が硬くなり、温度計に金属が付着しやすく、しかも、温度計の損耗も発生する。これらにより、この場合も、温度測定が難しくなる。
【００５２】
また、Ｎｏ．３サンプルでは、固相率が８０％と高いために、半凝固金属が硬くなり、結果として、棒による穴部形成が難しく、温度測定ができない。Ｎｏ．４サンプルでは、棒の直径が７００％と必要以上に大き過ぎ、穴部に滲みこんだ液相部のその周辺部の組織に対する割合が大きくなり、生成された半凝固金属を加圧成形したときに、不均一な組織が現れ、不良製品となる。Ｎｏ．４サンプルの場合は、金属付着と損耗の発生という観点では、温度測定が可ということになるが、不均一組織が残ることの点で温度測定に適さないとした。
【００５３】
Ｎｏ．５サンプルでは、棒の直径が４０％と細過ぎるために、液相生成量が少なく、温度計の挿入部としての硬さが高くなり、棒を挿入して穴部を形成した効果がない。その結果、この場合は、温度測定に適していない。
【００５４】
これらの実験例と、温度測定が可と判定できた実施例との結果から、本実施形態の半凝固金属測定方法では、固相率が、３０％〜７０％の範囲にあることが好適であり、棒の直径は、温度計の太さの１／２以上であり、上限を５倍とするのが好適であり、また、挿入時間は、１２０秒以下とすることが好適であることが分かる。
【００５５】
【発明の効果】
以上のように、本発明の半凝固金属温度測定方法では、保持容器内で固相率の高い表面部分が生成される過程において、適宜の太さを有する棒を所定深さまで挿入して、半凝固金属の上層部に穴部を形成し、所定時間経過後に該穴部に液相が生成されてから、該液相中に温度計を挿入して半凝固金属中の温度を計測するようにしたので、温度計に金属の付着を低減でき、半凝固金属内部の温度を正確に測定できるようになり、しかも、温度計の損耗を少なくすることができ、熱電対の寿命を延ばすこととなり、連続生成装置に組み込まれた場合には、長期運転を可能とした。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施形態による半凝固金属内の温度測定に係る手順を説明する図である。
【図２】本実施形態による半凝固金属温度測定方法の具体的実施例を示す表である。
【図３】容器内で半凝固金属を生成する連続生成装置の概要を説明する図である。
【図４】図３に示した連続生成装置における複数の容器を用いた半凝固金属連続生成の工程を説明する図である。
【図５】図３に示した連続生成装置における一つの容器内で生成される半凝固金属の温度プロファイルを説明するグラフである。
【図６】図３に示した連続生成装置における容器内の半凝固金属中の温度を測定する概要を説明する図である。
【符号の説明】
１…保持容器
２…回転テーブル
２１…保持容器昇降部
３…容器ホルダ
４…回転駆動部
５…昇降駆動部
６…冷却ユニット支持部
６１…加熱部支持部
７…エアー噴出ノズル部
８…誘導加熱コイル
９…容器蓋
１０…温度計
１１…穴部形成用棒

Claims

容器内で生成される固液共存状態の半凝固金属中に、先端に熱電対を有する温度計を挿入し、内部温度を測定する半凝固金属温度測定方法において、
前記半凝固金属の表面から棒を挿入する挿入段階と、
前記棒を抜き取り、前記表面に穴部を形成する形成段階と、
前記穴部内に液相領域を生成する生成段階と、
前記液相領域中に前記温度計を挿入して温度を測定する測定段階と、
を有する半凝固金属温度測定方法。
前記半凝固金属は、複数段からなる冷却工程と、その後の加熱工程とに従って生成され、所定の固相率となる目標温度に制御されるものであり、
前記挿入段階と前記形成段階は、最後段の冷却工程で行われることを特徴とする請求項１に記載の半凝固金属温度測定方法。
前記生成段階は、前記冷却工程から前記加熱工程に移行するときに行われることを特徴とする請求項２に記載の半凝固金属温度測定方法。
前記測定段階は、前記加熱工程において行われることを特徴とする請求項３に記載の半凝固金属温度測定方法。
前記温度計は、前記半凝固金属への挿入前に前記目標温度より僅かに低い温度に加熱されていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載の半凝固金属温度測定方法。
前記棒は、前記温度計の太さに対して、少なくとも１／２以上の太さを有することを特徴とする請求項１乃至５に記載の半凝固金属温度測定方法。
前記挿入段階において、前記棒の先端は、前記表面の固相率が高い領域を超えた深さに挿入されることを特徴とする請求項１乃至５に記載の半凝固金属温度測定方法。
前記測定段階において、前記熱電対は、前記穴部内の前記液相領域又は該穴部の底部の固液共存領域に挿入されることを特徴とする請求項１乃至５に記載の半凝固金属温度測定方法。
前記半凝固金属は、アルミニウム合金又はマグネシウム合金であることを特徴とする請求項１乃至８に記載の半凝固金属温度測定方法。
前記半凝固金属の温度測定中の固相率は、３０％から７０％の範囲にあることを特徴とする請求項９に記載の半凝固金属温度測定方法。