JPH02107706A - 半凝固金属を連続的に製造するための装置 - 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、非樹技状初晶が金属融体中に分散した固体
−液体金属混合物（筒型のため半凝固金属と呼ぶ）を連
続して製造するための装置に関するものである。

（従来の技術） 半凝固金属の製造装置については、特公昭５６−２０９
４４号公報に開示されているように保温槽に供給した溶
融金属を一定温度に保持しつつ、円筒状の冷却撹拌槽内
において高速回転する撹拌子との隙間に導き、適当な冷
却作用と強烈な撹拌作用を加えて、半凝固状態となし、
底部のノズルから半凝固金属として連続的に排出させる
ものである。

この半凝固金属は溶融金属（一般には合金）を冷却しな
がら激しく撹拌して融体中で生成しつつある樹枝状晶を
その枝部が消失ないしは縮小して丸味を帯びた形態に変
換することにより形成される。半凝固金属中の非樹技状
初晶は粒子の細かいものほど、特性が優れ、従って半凝
固金属の製造に当っては、 ■　冷却速度をできるだけ大きくなし得る強冷却効果 ■　樹枝状晶を、その技部を消失ないしは縮小して丸味
を帯びた形態の非樹技状品に変換し得る程度に強烈な撹
拌効果 の２つの条件が必須であるが、このような条件に対し上
掲した従来の半凝固金属製造手法にはなお種々の欠点が
残されている。

（発明が解決しようとする課題） 上掲特公昭５６−２０９４４号公報の開示は、性能及び
構造上、大きな問題点があり、あまり実用的な装置では
なかった。すなわち具体的な問題点については次にあげ
る如くである。

（１）構造上、耐火材壁からの間接冷却なので、強冷却
手段が取れずして、冷却速度が低いため、品質的に不満
足なばかりか、生産能力も低い。

（２）円筒状の冷却攪拌槽と撹拌子の隙間が一定で調整
不可能なため、かりに強冷却を実施したとしても、凝固
シェルの形成により、攪拌効果不安定となり、操業が困
難である。

（３）撹拌子の駆動軸が保温槽の溶融金属の層を貫通し
ているため、駆動軸の回転につれて、中心部に旋回流う
ずが発生し、高速回転に伴うガス巻込みの危険が増大す
る。

（４）冷却攪拌槽がまた撹拌子も高温の溶融金属による
影響を受けるため、構造、強度的に高速回転に適合し難
く従って比較的高融点の金属例えば鉄系合金などへの適
用は困難であり、かつ耐久性にも問題があり、実用的な
装置は設計困難である。

（５）なお、攪拌効果の点から考えれば、撹拌子側にも
冷却を施す方が良いが熔融金属に浸漬している部分が多
く、水冷構造は危険である。

（課題を解決するための手段） この発明は前記した問題点の悉くを以下の構成によって
解決したものである。

すなわちこの発明は　下半底部で下広りをなす円錐開口
を有する保温撹拌槽と、この保温撹拌槽の円錐開口内面
との間でテーパー環状の隙間を形成する冷却撹拌子及び
この冷却撹拌子を下側から回転駆動する手段とから主と
して成り、保温撹拌槽及び／又は冷却撹拌子の昇降調整
操作手段とをそなえてテーパー環状の隙間を制御するこ
とを特徴とする半凝固金属を連続的に製造する装置であ
る。

この発明においては、下半底部で下広りをなす円錐開口
を有する保ＬｇＬ攪拌槽の円錐開口内面との間でテーパ
ー環状の隙間を形成する冷却撹拌子を使用し、これを下
側から回転駆動することが基本の構想であり、次の特色
をもつ。

（１）強固に固定された架台上に下側駆動の冷却撹拌子
を設置する。この撹拌子は十分な強度を有し、水冷構造
が可能であって、かつ任意の回転速度で回転することが
可能である。

（２）撹拌子の上方にて別途に撹拌子の外面との間にテ
ーパー環状の隙間を形成し得る関係位置を占める保温攪
拌槽を設置する。保温攪拌槽には、誘導加熱コイルを溶
融金属の加熱、保温並びに半凝固金属の温度制御を行う
ように設ける。

（３）保温撹拌槽は油圧シリンダ等の上に設置して昇降
可能となし、保温攪拌槽自体が上下して、テーパー環状
の隙間を制御する。すなわち操業開始の場合は、隙間を
Ｏとしてストッパとして使用し、操業中は隙間を調節し
て攪拌効果を制御卸するのである。

（４）攪拌部と撹拌子の隙間で、冷却、攪拌され形成さ
れた半凝固金属は、攪拌部の下端から遠心力によって、
外方向に排出されるので、円環状の収集箱に集め、所定
の排出口から連続的に排出する。

第１図においてこの発明の装置は、保温槽１およびその
下端に接続した攪拌部３および下側から駆動される撹拌
子６とを有している。撹拌子６ば円錐形状であって、そ
の軸端に設けた回転継手１０を介して冷却水２０を通水
することによって、冷却可能であり、撹拌子６の円錐面
において、溶融金属を強制冷却する構造としている。こ
の撹拌子６は駆動装置７およびトルクメータ８を介して
電動機９により駆動し、任意の回転速度で回転１６する
。

又攪拌およびその駆動装置７、電動機９は強固な架台１
３上に設置されている。一方保温槽１およびその下端に
取付けた円錐形状の攪拌部３は撹拌子６の直上にて油圧
シリンダ５を介し昇降１７可能に配設されている。保温
槽１および攪拌部３には、それぞれ、誘導加熱コイル２
および４が設けられていて、電力１８を印加することに
よって溶融金属の加熱、保温および半凝固金属の温度制
御が可能としている。

撹拌子６の円周外方には、円環状の収集箱１１を設は製
造した半凝固金属１５を集め排出口１１′から排出する
。

以上の構造説明から判る通り、下側駆動の撹拌子６は、
十分な強度を有する水冷構造のものが設計可能であり、
保温槽１内の溶融金属量を最小必要量としているので、
安全でもある。

（作　用） 次にこの発明の作用について説明する。

操業開始時には、保温槽１および攪拌部２は、下限位置
にあって、テーパー環状の隙間２１をＯとし、溶融金属
が侵入しない様にしておく。取鍋１２に入れられた溶融
金属１４を保温槽１に注入して、加熱・保温し、一定温
度条件に保持する。

次に油圧シリンダ５に圧力作動油１９を供給して保温槽
１および攪拌部３を上昇せるとともに、撹拌子６の回転
１６を開始する。攪拌部３と撹拌子６の間のテーパー環
状の隙間２１に溶融金属が流入し操業が開始され、隙間
２１に流入した溶融金属は、撹拌子６によって、冷却、
攪拌効果を受け、半凝固金属１５となり、攪拌部３の下
端から外方に排出される。この様に製造された半凝固金
属１５は収集箱１１に集め排出口１１′から連続的に排
出される。

連続操業中において、攪拌効果は隙間２１の変化に応じ
て変化し、隙間２１が小さくなり過ぎると凝固し、回転
１６が停止するし、大きくなり過ぎると攪拌効果が低下
する。この攪拌効果をトルクメータ８によって測定され
ている負荷トルクで判断し、できるだけ負荷トルクを一
定に保つ様に保温槽ｌおよび撹拌部２を昇降し、隙間２
１を制御する。

また製造される半凝固金属の性状、特に温度変化に対し
ては、攪拌部３の誘導加熱コイル４に印加する電力１８
を調節することによって、温度制御を可能としている。

前記の説明においては、撹拌子側が固定され、上部の保
温槽および攪拌部が上下に昇降して、撹拌子との隙間を
制御する方式について述べたが保温槽および撹拌部を固
定しておき、下側駆動の撹拌子を、駆動装置を含めて油
圧シリンダ等の昇降手段により上下に昇降可能とする方
式さらには両方式の併用の如きも、当然本発明の範囲に
含まれるものである。

（発明の効果） （１）下側駆動の円錐形状撹拌子を使用し、駆動軸が溶
融金属を貫通することがないので、撹拌子は水冷構造で
十分な強度のものが設計可能であり、かつ上部の保温槽
では溶融金属の回転が小さくなるため、高速回転しても
、ガス巻込みの危険が全くない。

（２）以上により、撹拌子によって、強冷却、強攪拌が
可能になり、品質の優れた半凝固金属の製造が可能にな
る。

（３）また、冷却・撹拌面が円錐面であることにより、
撹拌子またはその上部の保温槽、攪拌部を上下に昇降可
能とすることによって、冷却攪拌面の隙間を制御するこ
とが可能であり、操業の開始が容易であり、更に操業中
も、攪拌効果を一定とした安定操業が可能である。

（４）上部の保温槽、攪拌部には、誘導加熱コイルが設
けられ、溶融金属および半凝固金属の温度制御が容易と
なり、安定した品質の半凝固金属が製造可能になる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の具体的構成を示す全体図である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、下半底部で下広りをなす円錐開口を有する保温撹拌
   槽と、この保温撹拌槽の円錐開口内面との間でテーパー
   環状の隙間を形成する冷却撹拌子及びこの冷却撹拌子を
   下側から回転駆動する手段とから主として成り、保温攪
   拌槽及び／又は冷却撹拌子の昇降調整操作手段をそなえ
   てテーパー環状の隙間を制御することを特徴とする半凝
   固金属を連続的に製造する装置。