JPH0335846A - 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］ 本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］ 固液共存温度域で溶解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手法とし
て、凝固開始点から溶融金属に撹拌棒によって撹拌剪断
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。

この方法を実現するための手段として特公昭５１−４３
０１９号公報、特公昭５Ｂ−２０９４４号公報、特開昭
５５−７３４４５号公報に開示された装置があるが、溶
解金属の温度は極めて高いので撹拌棒を冷却して熱応力
から保護する必要がある。

そこで、第６図に示す如く、内部に環状に延びる冷却媒
体流路ａを形成した金属もしくはセラミックスよりなる
撹拌棒本体すに、同じく金属もしくはセラミックスより
なる筒状体Ｃを嵌合して撹拌棒ｄを形成し、溶融金属の
撹拌時には前記撹拌棒本体す内部に穿設した冷却媒体供
給路ｅ及び冷却媒体回収路ｆを介して冷却媒体流路ａに
冷却媒体を流通させ、熱応力から保護するものが考えら
れる。

［発明が解決しようとする課Ｍ］ しかし前述した撹拌棒ｄにおいては、例えば鋼の如く極
めて溶融温度の高い金属を撹拌する場合、撹拌棒ｄの温
度分布は第７図に示す如く、１００℃以下である冷却水
（冷却媒体）の温度Ｔｗ（通常５０〜６０℃）に対して
鋼の溶融温度ＴＭは１５８０℃であるので、筒状体Ｃの
外周面近傍の温度と冷却水の温度差は１５００℃前後に
もなり、筒状体Ｃにおける熱降下ｉｔ　Ａ　Ｔ　＋及び
撹拌棒本体すにおける熱降下ｉｆ　Ａ　Ｔ　２はきわめ
て大きくなる。

特に高温側に位置する筒状体Ｃにおける熱降下ｇｋＡＴ
＋　は金属もしくはセラミックスの許容熱応力範囲を超
えてしまうので筒状体Ｃが破損したり、２〜３回の撹拌
作業で使用に耐えなくなってしまう。

本発明は上述の問題点を解決するもので、溶解温度の高
い金属を撹拌しても破損しない半凝固金属スラリー製造
装置を提供することを目的としている。

［課題を解決するための手段］ 本発明は内部に冷却媒体流路を有する撹拌棒本体に、そ
れぞれ一箇以上の多孔質よりなる筒状体と金属あるいは
セラミックスよりなる筒状体とを、金属あるいはセラミ
ックスよりなる筒状体が最外層に位置するように順次嵌
合するとともに、最外層に位置する筒状体の外周面に多
数箇の突起部を設けて撹拌棒を形成し、溶融金属を貯留
可能な容器内に前記撹拌棒を回動可能に支持したもので
ある。

［作　　　用］ 容器内に溶融金属を流入させるとともに撹拌棒を回転さ
せて半凝固金属スラリーを製造する際に、冷却媒体流路
に冷却媒体を流通させて撹拌棒を冷却する。

撹拌時には最外層に位置する筒状体に設けた突起部間に
凝固殻が付着して撹拌棒を被覆するので熱伝達率が低下
する。撹拌棒は複数筒の筒状体を順次嵌合した構成を有
し、ているので、各部材における熱降下量が小さくなり
、また多孔質体よりなる筒状体は隣接する他の筒状体の
熱応力を吸収するので撹拌棒の破損を防止することがで
きる。

［実　施　例］ 以下、本発明の実施例を図面を参照しつつ説明する。

第１図から第５図は本発明の一実施例であり、下端部外
周面に周方向に延びる冷却媒体流路２２を形成した金属
よりなる柱状体２３に、前記冷却媒体流路２２を被覆す
るように金属よりなるスリーブ２４を嵌合して撹拌棒本
体２５を形成する。

撹拌棒本体２５内部には、外部より冷却媒体流路２２に
冷却媒体を導く冷却媒体供給路２Ｂと、昇温した冷却媒
体を外部へ導く冷却媒体回収路２７とが穿設されている
。

前記スリーブ２４を被覆するようにジルコニアイツトリ
アよりなる第１の筒状体２８を嵌合し、外周面に多数箇
の突起部２９を有するモリブデンよりなる第２の筒状体
３０を、前記第１の筒状体２８を被覆するように嵌合し
て撹拌棒１７を形成する。

外部を鉄皮ｌにより被覆され内部に耐火材２を設けた中
空円筒状の容器３をケーシング４に装着すると共に、容
器３上側部に、外方から溶融金属を容器３内に供給する
溶融金属供給管５を固着し、容器３の鉄皮ｉと耐火材２
との間に、溶融金属加熱用の熱媒体を循環させる熱媒体
供給管Ｇと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７を配設する。

容器３の下部に、鉄皮８及び耐火材９から成り、中空円
筒部の径が容器３の中空円筒部よりも小径の半凝固金属
スラリー排出用の容器ｌＯを取付け、鉄皮８と耐火材９
との間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１１を配設し、容器ｌＯの下部に、水平
方向へ移動する開閉可能なストッパ１２を配設する。

ケーシング４の上部に別のケーシング１３を設置し、該
ケーシング１３に取付けた軸受１４に、駆動装置により
回転させ得るようにした竪軸１５を嵌合、支持させ、該
竪軸１５の下端フランジ部１５ａに竪向きの流体圧シリ
ンダ１６を配設し、竪軸１５の下端に前述した撹拌棒Ｌ
７を配設して前記流体圧シリンダ１Ｂのピストンロッド
ｌｅａ下端を撹拌棒１７の上端フランジ部１７ａに係合
させ、又竪軸１５から撹拌棒１７に動力の伝達が可能に
なるよう、フランジ部１５ａと］、７ａの間にキー１８
を介在せしめ、撹拌棒１７より小径で容器ｌＯ内に位置
するセラミック製の案内部材１９を、前記撹拌棒１７に
設けた下端フランジ３ｆに固着し、案内部材１９の外周
に螺旋状の案内溝１９ａを刻設する。

なお、図中２０はケーシング１３に設けたガス排出管、
２１は溶融金属、３２は突起部２９間の凹部、３３は凝
固殻である。

半凝固金属スラリー製造時には、ストッパ１２により容
器１０の下部を閉塞させ、流体圧シリンダ１６により撹
拌棒１７を下降させ、撹拌棒ｉ７下端と容器ｌＯの耐火
材９上面との間の隙間を極く小さくし、竪軸１５を駆動
して撹拌棒１７を回転させ、ガス排出管より容器３内の
ガスを吸引、排気し、熱媒体供給管６，１１に熱媒体を
循環させる。

このため、容器３．１０の耐火材２．９壁面は熱媒体に
より、夫々所望の温度まで加熱される。

耐火材２，９が所定の温度まで加熱されたら、溶融金属
供給管５より容器３内に溶融金属２１を供給し、必要に
応じ熱媒体供給管６に熱媒体を、又冷却媒体供給管７に
冷却媒体を供給し、更に冷却媒体供給路２Ｂ、冷却媒体
流路２２、冷却媒体回収路２７に冷却媒体を循環させて
、溶融金属の温度制御を行いつつ撹拌棒ｔ７を冷却保護
し、溶融金属に撹拌剪断力を与えて成長するデンドライ
ト結晶組織を破砕し、溶融金属中に均一な微細球状結晶
粒を混在させ、半凝固金属スラリーを製造する。

このとき、撹拌棒１７の最外層をなす第２の筒状体３０
の突起部２９間の凹部３２に第２図及び第３図に示す如
く凝固殻３３か付着する。

この突起部２９間の凹部３２に付着する凝固殻３３は第
３図に示す凹部底面に完全には密着せず、凝固殻３３と
凹部３２底面との間に間隔が形成され、突起部２９に比
べて凹部３２では熱伝達率が低くなり、第２の筒状体３
０全体の熱伝達率も低下する。

本発明においては、第２の筒状体３０の外周面に多数箇
の突起部２９を有しているので、凝固殻３３が付着しや
すく、第４図に示す如く付着する凝固殻３３の厚くなる
ほど熱伝達率αは低くなる。

また、第１の筒状体２８をなすジルコニアイツトリアは
多孔質体であるので、溶融金属２１を撹拌する時に入熱
により、第２の筒状体３０が膨張しても、その体積変化
を吸収し、熱応力によって破損することがない。

従って溶融金属２１を撹拌するときには、撹拌棒１７は
凝固殻３３によって被覆された状態となり、更に第５図
に示す如く撹拌棒１７をなす各層の熱降下量ＡＴｏ　５
ＡＴｎ　５ＪＴＩ２、ＪＴ、は第７図に示す熱降下量Ａ
Ｔ　Ｉｓ　ＡＴ２よりも小さくなるので、撹拌棒１７が
熱応力によって破壊することが１１い。

所定の半凝固金属スラリーが形成されたら、流体圧シリ
ンダ１６により撹拌棒１７を上昇させ、下端フランジ３
１と容器ｌＯの耐火材９の上面との間に略Ｘの隙間を形
成させ、ストッパ１２を横移動させて容器ＩＯの下端を
開き、半凝固金属スラリーを容器３から容器ｌＯを経て
外部へ排出させる。この際、半凝固金属スラリーは回転
している案内部材１９の案内溝１９ａに沿い案内されて
排出されるため、半凝固金属スラリーは容器ｌＯ下部か
ら円滑に排出される。

なお、本発明の半凝固金属スラリー製造装置は、上述の
実施例にのみ限定されるものではなく、撹拌棒本体、第
１、第２の筒状体を他の物質にて作ってもよいこと、筒
状体の数を適宜増加させてもよいことなど本発明の要旨
を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは
勿論である。

〔発明の効果］ 以上説明したように、本発明の半凝固金属スラリー製造
装置によれば、下記の如き種々の優れた効果を奏し得る
。

（１）撹拌棒の外周面に凝固殻が付着しやすいので、凝
固殻にて撹拌棒を熱から保護することができる。

（２）撹拌棒本体に、すくなくとも１箇の多孔質体より
なる筒状部材を含む複数筒の筒状部材を嵌合した構成を
有しているので、各部材の熱降下量が小さくなり、熱応
力を吸収して撹拌棒の損傷を防止し、撹拌棒の寿命を長
くすることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の断面図、第２図は撹拌棒の
詳細を示す断面図、第３図は凝固殻の付着状態を示１図
、第４図は熱伝達率と凝固殻付着厚さの関係を示すグラ
フ、第５図は撹拌棒各部における熱降下量を示すグラフ
、第６図は従来の撹拌棒の詳細を示す断面図、第７図は
従来の撹拌棒各部における熱降下量を示すグラフである
。 図中、３は容器、１７は撹拌棒、２２は冷却媒体流路、
２５は撹拌棒本体、２８は第１の筒状体（多孔質体より
なる筒状体）、２ｇは突起部、３０は第２の筒状体（金
属あるいはセラミックスよりなる筒状体） を示す。 特 許 出 願 １ 石川島播磨重工業株式会社

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １）内部に冷却媒体流路を有する撹拌棒本体に、それぞ
   れ一箇以上の多孔質よりなる筒状体と金属あるいはセラ
   ミックスよりなる筒状体とを、金属あるいはセラミック
   スよりなる筒状体が最外層に位置するように順次嵌合す
   るとともに、最外層に位置する筒状体の外周面に多数箇
   の突起部を設けて撹拌棒を形成し、溶融金属を貯留可能
   な容器内に前記撹拌棒を回動可能に支持したことを特徴
   とする半凝固金属スラリー製造装置。