JPH04124233A - 半凝固金属の製造方法 - Google Patents
半凝固金属の製造方法Info
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- JPH04124233A JPH04124233A JP2240103A JP24010390A JPH04124233A JP H04124233 A JPH04124233 A JP H04124233A JP 2240103 A JP2240103 A JP 2240103A JP 24010390 A JP24010390 A JP 24010390A JP H04124233 A JPH04124233 A JP H04124233A
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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。
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（簡単のため単に半凝固金属と呼ぶ）を
連続的に安定に製造するための方法を提案するものであ
る。
液体金属混合物（簡単のため単に半凝固金属と呼ぶ）を
連続的に安定に製造するための方法を提案するものであ
る。
（従来の技術）
半凝固金属は溶融金属（一般には合金）を冷却しながら
激しく攪拌して、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破
砕、分散し金属融体と混在させることにより形成させる
ものである。
激しく攪拌して、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破
砕、分散し金属融体と混在させることにより形成させる
ものである。
半凝固金属を連続的に製造する装置は従来より種々提案
され（たとえば特公昭５６−２０９４４号公報）でいる
が、これらの装置を用いて半凝固金属を連続的に製造し
た場合、この連続製造に供される注入溶湯金属の温度ま
たは半凝固金属の排出量または冷却強度等の外乱によっ
て、この半凝固金属中の固体の量（同相率と呼ぶ）があ
る限界以上となると半凝固金属の粘性が急激に増加し、
もはや流体としての挙動ではなくなり半凝固金属製造装
置より排出することが不可能となる。
され（たとえば特公昭５６−２０９４４号公報）でいる
が、これらの装置を用いて半凝固金属を連続的に製造し
た場合、この連続製造に供される注入溶湯金属の温度ま
たは半凝固金属の排出量または冷却強度等の外乱によっ
て、この半凝固金属中の固体の量（同相率と呼ぶ）があ
る限界以上となると半凝固金属の粘性が急激に増加し、
もはや流体としての挙動ではなくなり半凝固金属製造装
置より排出することが不可能となる。
し、かしこのような変化を検知するために、半凝固金属
製造装置より排出される半凝固金属の温度を測定して排
出される固相率を推定し、排出不可能となる同相率とな
らないようにする方法は従来より考えられているが、こ
の方法では溶湯金属が冷却されて排出されるまで時間的
遅れかあり、敏感に制御することは非常に難しく、長時
間安定して半凝固金属を製造することは困難である。
製造装置より排出される半凝固金属の温度を測定して排
出される固相率を推定し、排出不可能となる同相率とな
らないようにする方法は従来より考えられているが、こ
の方法では溶湯金属が冷却されて排出されるまで時間的
遅れかあり、敏感に制御することは非常に難しく、長時
間安定して半凝固金属を製造することは困難である。
（発明が解決し２ようとする課題）
発明者らは１記の半凝固金属製造装置に加わる外乱によ
って変化した場合でも半凝固金属か排出不１能になるの
を回避するとともに、ある範囲内の固相率をもった半凝
固金属を安定に排出させることを課題として開発研究を
進め、二の発明に到達したものである。
って変化した場合でも半凝固金属か排出不１能になるの
を回避するとともに、ある範囲内の固相率をもった半凝
固金属を安定に排出させることを課題として開発研究を
進め、二の発明に到達したものである。
（課題を解決するための手段）
二の発明は冷却手段を有する溶融金属の槽とその中心に
おいて回転する攪拌子とによって、槽の内壁と攪拌子と
の隙間に溶融金属を供給しつつ冷却攪拌効果を与えて、
半凝固金属を連続的に製造し、排出ノズルを通して排出
する場合において、攪拌子に作用する攪拌トルクを半凝
固金属のみかけ粘度から演算し、攪拌子の回転駆動系に
設置したトルク検出器より得られた）・ルクか上記演算
トルク値以下になるように排出ノズルの開度を調整し排
出流量を制御することを特徴とする半凝固金属の製造方
法である。
おいて回転する攪拌子とによって、槽の内壁と攪拌子と
の隙間に溶融金属を供給しつつ冷却攪拌効果を与えて、
半凝固金属を連続的に製造し、排出ノズルを通して排出
する場合において、攪拌子に作用する攪拌トルクを半凝
固金属のみかけ粘度から演算し、攪拌子の回転駆動系に
設置したトルク検出器より得られた）・ルクか上記演算
トルク値以下になるように排出ノズルの開度を調整し排
出流量を制御することを特徴とする半凝固金属の製造方
法である。
また、みかけ粘度から計算するトルク値を下記（１）〜
（３）式によって算出することか有利である。
（３）式によって算出することか有利である。
記
ｎ” ７７ ｏ ＋ ４Ｒ０’／（１／ｆｓ−１／ｆ
ｓｃ＋＋） −−−−（１）ｆｓｃ＊ ・０．６５−
０゜２５ Ｒ”３−−−−−−−−−−−−ｆ２）Ｇ＝
４πｒ２Ｌωηバ１−（２２） −−−−−−−−
（３）一般に半凝固金属のみかけ粘度は第１図に示すよ
うに融体中に分散した固体の分量（固相率ｆｓ）に最も
大きく影響され、ある固相率以上で急激にみかけ粘度が
増加することが知られている。
ｓｃ＋＋） −−−−（１）ｆｓｃ＊ ・０．６５−
０゜２５ Ｒ”３−−−−−−−−−−−−ｆ２）Ｇ＝
４πｒ２Ｌωηバ１−（２２） −−−−−−−−
（３）一般に半凝固金属のみかけ粘度は第１図に示すよ
うに融体中に分散した固体の分量（固相率ｆｓ）に最も
大きく影響され、ある固相率以上で急激にみかけ粘度が
増加することが知られている。
また半凝固金属製造装置の装置特性（たとえば冷却強度
、排出ノズル形状等）から排出可能な半凝固金属のみか
け粘度はおのずから決定されるものであり、したがって
この排出可能なみかけ粘度よりも高い同相率を持った半
凝固金属は排出不可能となるが、本発明はこのような固
相率の上昇を適切に回避するとともに、その限界的な固
相率以下で安定して半凝固金属を搬出する方法が与えら
れる。
、排出ノズル形状等）から排出可能な半凝固金属のみか
け粘度はおのずから決定されるものであり、したがって
この排出可能なみかけ粘度よりも高い同相率を持った半
凝固金属は排出不可能となるが、本発明はこのような固
相率の上昇を適切に回避するとともに、その限界的な固
相率以下で安定して半凝固金属を搬出する方法が与えら
れる。
ここで発明者らはこの半凝固金属のみかけ粘度におよぼ
す要因を解析し、■〜■式に示す関係式を導くことがで
きた。
す要因を解析し、■〜■式に示す関係式を導くことがで
きた。
記
７７ ；ｒｉ ｏ ＋ ４Ｒ” ／（１／ｆｓ−１／ｆ
ｓｃｔ） −−−−（１）ｆｓｃＲ・０．６５−０．２
５ Ｒ” −−−−一〜−−−−−−（２）Ｇ ：４
ｙｒｒ２ｉ、ωη／（１−α”） −−−−−−
−−（３）ここで、ηは半凝固金属のみかけ粘度、η。
ｓｃｔ） −−−−（１）ｆｓｃＲ・０．６５−０．２
５ Ｒ” −−−−一〜−−−−−−（２）Ｇ ：４
ｙｒｒ２ｉ、ωη／（１−α”） −−−−−−
−−（３）ここで、ηは半凝固金属のみかけ粘度、η。
は液体金属のみかけ粘度、Ｒは半凝固金属の凝固速度、
ｆｓは半凝固金属の同相率、ｆ ＳＣＲは半凝固金属の
みかけ粘度か無限大に漸近する時の半凝固金属の限界固
相率を表している。
ｆｓは半凝固金属の同相率、ｆ ＳＣＲは半凝固金属の
みかけ粘度か無限大に漸近する時の半凝固金属の限界固
相率を表している。
また本発明に適用している半凝固金属製造装置のような
２重円筒内にある液体を攪拌するような装置において、
攪拌子の回転トルクＧは■式に示すように求めることが
できる。ここでαは攪拌子半径と攪拌槽内半径の比、ｒ
は攪拌子半径、Ｌは攪拌子が半凝固金属に接触している
長さ、ωは攪拌子の回転角速度である。
２重円筒内にある液体を攪拌するような装置において、
攪拌子の回転トルクＧは■式に示すように求めることが
できる。ここでαは攪拌子半径と攪拌槽内半径の比、ｒ
は攪拌子半径、Ｌは攪拌子が半凝固金属に接触している
長さ、ωは攪拌子の回転角速度である。
（作 用）
半凝固金属製造装置か決まり（冷却速度がほぼ決定され
る）、目標としている半凝固金属の排出固相率が決まれ
ば、■、■式よりその時の半凝固金属のみかけ粘度が求
まり、■式より攪拌子の攪拌トルクを演算することがで
きる。したがって、これらの■、■、■式より求められ
た演算攪拌トルク値と、半凝固金属製造装置の攪拌軸に
取り付けたトルク検出器で検知された実測攪拌トルク値
とを比較し、実測攪拌トルク値か演算攪拌トルク値より
大きくならないようにコントロールすれば、目標とする
固相率を持った半凝固金属を安定して排出することが可
能となる。
る）、目標としている半凝固金属の排出固相率が決まれ
ば、■、■式よりその時の半凝固金属のみかけ粘度が求
まり、■式より攪拌子の攪拌トルクを演算することがで
きる。したがって、これらの■、■、■式より求められ
た演算攪拌トルク値と、半凝固金属製造装置の攪拌軸に
取り付けたトルク検出器で検知された実測攪拌トルク値
とを比較し、実測攪拌トルク値か演算攪拌トルク値より
大きくならないようにコントロールすれば、目標とする
固相率を持った半凝固金属を安定して排出することが可
能となる。
ここで上記の回転トルクをコントロールする制御手段と
して発明者らは第２図に示すような関係を得ている。す
なわち、半凝固金属製造装置より排出される半凝固金属
の固相率は排出される半凝固金属の排出流量に密接に関
係しており、排出流量をコントロールすることにより半
凝固金属の固相率を変化さ廿ることができ、したがって
■、■式から明らかなように攪拌子の攪拌トルクを変化
させうろことが判る。実際に排出流量を変化させる手段
としては排出口に設置したスライド弁の開度を調整する
。
して発明者らは第２図に示すような関係を得ている。す
なわち、半凝固金属製造装置より排出される半凝固金属
の固相率は排出される半凝固金属の排出流量に密接に関
係しており、排出流量をコントロールすることにより半
凝固金属の固相率を変化さ廿ることができ、したがって
■、■式から明らかなように攪拌子の攪拌トルクを変化
させうろことが判る。実際に排出流量を変化させる手段
としては排出口に設置したスライド弁の開度を調整する
。
（実施例）
この発明に供用する半凝固金属製造装置を第３図に示す
。この装置は溶融金属溜用のタンデイツシュ６を介して
注入される溶湯金属９を保温するだめの保温槽１の下部
に攪拌子５により攪拌されまた冷却水１０により冷却さ
れる攪拌冷却槽２を配置し、その下に半凝固金属を排出
するための排出槽３を配置し、さらに半凝固金属の排出
流量をコントロールするためのスライド弁４を配置する
一方、攪拌子５を回転させるための駆動用モータ７と駆
動用モータ７の軸に取り付けられた撹拌子の回転トルク
検出用のトルク検出器８をそなえている。
。この装置は溶融金属溜用のタンデイツシュ６を介して
注入される溶湯金属９を保温するだめの保温槽１の下部
に攪拌子５により攪拌されまた冷却水１０により冷却さ
れる攪拌冷却槽２を配置し、その下に半凝固金属を排出
するための排出槽３を配置し、さらに半凝固金属の排出
流量をコントロールするためのスライド弁４を配置する
一方、攪拌子５を回転させるための駆動用モータ７と駆
動用モータ７の軸に取り付けられた撹拌子の回転トルク
検出用のトルク検出器８をそなえている。
本発明を実施するにあたり、採用した制御方法を図式化
すると第４図のようになる。すなわち、排出される半凝
固金属の温度を測定して固相率を求めるとともに、■、
■式より半凝固金属のみかけ粘度を計算し、■式より攪
拌子の回転トルクＧ。１．を計算する。一方駆動用モー
タ７の軸に取り付けられたトルク検出器８のトルク値Ｇ
（ｌｂを実測しＧｃ、１ とＧ。、を比較する。Ｇｃａ
ｌがＧｏｂより大きい場合にはスライド弁を開け、半凝
固金属の排出流量を増加させる。またＧ１．１がＧ。ｂ
より小さい場合にはスライド弁を閉め、排出流量を減少
させる。この動作を１秒毎に繰り返すことにより、目標
としている固相率０．２の半凝固金属が安定して排出可
能であった。
すると第４図のようになる。すなわち、排出される半凝
固金属の温度を測定して固相率を求めるとともに、■、
■式より半凝固金属のみかけ粘度を計算し、■式より攪
拌子の回転トルクＧ。１．を計算する。一方駆動用モー
タ７の軸に取り付けられたトルク検出器８のトルク値Ｇ
（ｌｂを実測しＧｃ、１ とＧ。、を比較する。Ｇｃａ
ｌがＧｏｂより大きい場合にはスライド弁を開け、半凝
固金属の排出流量を増加させる。またＧ１．１がＧ。ｂ
より小さい場合にはスライド弁を閉め、排出流量を減少
させる。この動作を１秒毎に繰り返すことにより、目標
としている固相率０．２の半凝固金属が安定して排出可
能であった。
本発明を適用せずに排出される半凝固金属の温度測定の
みでその製造を実施した場合と、本発明を適用した場合
との半凝固金属の排出固相率変化を第５図に示す。従来
法で製造した場合には、半凝固金属の排出固相率はかな
り変動し、最終的には排出不能となっているが、本発明
を実施した場合には排出固相率は安定していることが判
る。
みでその製造を実施した場合と、本発明を適用した場合
との半凝固金属の排出固相率変化を第５図に示す。従来
法で製造した場合には、半凝固金属の排出固相率はかな
り変動し、最終的には排出不能となっているが、本発明
を実施した場合には排出固相率は安定していることが判
る。
（発明の効果）
この発明によりつぎに列記する効果を発揮する。
１）一定の同相率を持った半凝固金属が安定して排出可
能となる。
能となる。
２）スタート時の操業開始が容易であり、長時間の連続
操業にも安定した操業をおこなえ、半凝固金属の装置内
閉塞などの事故が回避できる。
操業にも安定した操業をおこなえ、半凝固金属の装置内
閉塞などの事故が回避できる。
第１図は半凝固金属の固相率とそのみかけ粘度の関係図
、 第２図は半凝固金属の排出流量とその時排出される半凝
固金属の固相率の関係図、 第３図は実施例で用いた半凝固金属製造装置の説明図で
ある。 第４図は本発明による制御方法を示す流れ図、第５図は
本発明を実施した場合に排出される半凝固金属の固相率
推移を示す図表である。 １・・・保温槽 ２・・・攪拌冷却槽３・・
・排出槽 ４・・・スライド弁５・・・攪拌
用攪拌子 ６・・・タンデイツシュ７・・・撹拌子
駆動用モータ ８・・・攪拌子トルク検出器 ９・・・溶湯 １０・・・冷却水第１ 図 第２図 冊本ヲル１ （Ｌ／ｗｉｎ） 第３図 第４図 第５図 ｊ４Ｅ止重量（ｋり） 手続補 正 土 日 平成３年８月２９日
、 第２図は半凝固金属の排出流量とその時排出される半凝
固金属の固相率の関係図、 第３図は実施例で用いた半凝固金属製造装置の説明図で
ある。 第４図は本発明による制御方法を示す流れ図、第５図は
本発明を実施した場合に排出される半凝固金属の固相率
推移を示す図表である。 １・・・保温槽 ２・・・攪拌冷却槽３・・
・排出槽 ４・・・スライド弁５・・・攪拌
用攪拌子 ６・・・タンデイツシュ７・・・撹拌子
駆動用モータ ８・・・攪拌子トルク検出器 ９・・・溶湯 １０・・・冷却水第１ 図 第２図 冊本ヲル１ （Ｌ／ｗｉｎ） 第３図 第４図 第５図 ｊ４Ｅ止重量（ｋり） 手続補 正 土 日 平成３年８月２９日
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、冷却手段を有する溶融金属の槽とその中心において
回転する攪拌子とによって、槽の内壁と攪拌子との隙間
に溶融金属を供給しつつ冷却攪拌効果を与えて、半凝固
金属を連続的に製造し、排出ノズルを通して排出する場
合において、 攪拌子に作用する攪拌トルクを半凝固金属のみかけ粘度
から演算し、攪拌子の回転駆動系に設置したトルク検出
器より得られたトルクが上記演算トルク値以下になるよ
うに排出ノズルの開度を調整し排出流量を制御すること
を特徴とする半凝固金属の製造方法。 ２、みかけ粘度から計算するトルク値を下記（１）〜（
３）式によって算出する請求項１に記載した半凝固金属
の製造方法。 記 η＝η＿０＋４Ｒ＾０＾．＾５／（１／ｆｓ−１／ｆｓ
ｃ＿Ｒ）−−−−（１）ｆｓｃ＿Ｒ＝０．６５−０．２
５Ｒ＾１＾／＾３−−−−−−−−−−−（２）Ｇ＝４
πｒ＾２Ｌωη／（１−α＾２）−−−−−−−−（３
）
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2240103A JP2874990B2 (ja) | 1990-09-12 | 1990-09-12 | 半凝固金属の製造方法 |
| US07/747,637 US5144998A (en) | 1990-09-11 | 1991-08-20 | Process for the production of semi-solidified metal composition |
| EP91307694A EP0476843B1 (en) | 1990-09-11 | 1991-08-21 | Process for the production of semi-solidified metal composition |
| DE69107387T DE69107387T2 (de) | 1990-09-11 | 1991-08-21 | Verfahren zur Herstellung von halberstarrten Metallzusammensetzungen. |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2240103A JP2874990B2 (ja) | 1990-09-12 | 1990-09-12 | 半凝固金属の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04124233A true JPH04124233A (ja) | 1992-04-24 |
| JP2874990B2 JP2874990B2 (ja) | 1999-03-24 |
Family
ID=17054537
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2240103A Expired - Lifetime JP2874990B2 (ja) | 1990-09-11 | 1990-09-12 | 半凝固金属の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2874990B2 (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002103015A (ja) * | 2000-09-25 | 2002-04-09 | Honda Motor Co Ltd | 半溶融金属素材の鍛造方法および鍛造装置 |
| WO2005002760A1 (ja) * | 2003-07-02 | 2005-01-13 | Honda Motor Co., Ltd. | スラリー状半凝固金属の成形 |
| JP2005271011A (ja) * | 2004-03-23 | 2005-10-06 | Honda Motor Co Ltd | 金属成形品の製造ライン |
| CN100364697C (zh) * | 2003-07-02 | 2008-01-30 | 本田技研工业株式会社 | 黏浆状半凝固金属的金属成型品的制造生产线及制造方法 |
| CN107022731A (zh) * | 2017-04-25 | 2017-08-08 | 昆明理工大学 | 一种制备半固态浆料并进行表面涂覆的装置 |
-
1990
- 1990-09-12 JP JP2240103A patent/JP2874990B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002103015A (ja) * | 2000-09-25 | 2002-04-09 | Honda Motor Co Ltd | 半溶融金属素材の鍛造方法および鍛造装置 |
| JP4509343B2 (ja) * | 2000-09-25 | 2010-07-21 | 本田技研工業株式会社 | 半溶融金属素材の鍛造方法および鍛造装置 |
| WO2005002760A1 (ja) * | 2003-07-02 | 2005-01-13 | Honda Motor Co., Ltd. | スラリー状半凝固金属の成形 |
| US7264037B2 (en) | 2003-07-02 | 2007-09-04 | Honda Motor Co., Ltd. | Molding of slurry-form semi-solidified metal |
| CN100364697C (zh) * | 2003-07-02 | 2008-01-30 | 本田技研工业株式会社 | 黏浆状半凝固金属的金属成型品的制造生产线及制造方法 |
| EP2289650A1 (en) * | 2003-07-02 | 2011-03-02 | Honda Motor Co., Ltd. | Molding of slurry-form semi-solid metal |
| JP2005271011A (ja) * | 2004-03-23 | 2005-10-06 | Honda Motor Co Ltd | 金属成形品の製造ライン |
| JP4603280B2 (ja) * | 2004-03-23 | 2010-12-22 | 本田技研工業株式会社 | 金属成形品の製造ライン及び容器の復元方法 |
| CN107022731A (zh) * | 2017-04-25 | 2017-08-08 | 昆明理工大学 | 一种制备半固态浆料并进行表面涂覆的装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2874990B2 (ja) | 1999-03-24 |
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