JPH04274850A - 半凝固金属の製造方法とその装置 - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は非樹枝状初晶が金属融体
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）を該金属の帯又はストリップとして有
利に形成するため、安定して連続的に製造する方法に関
するものである。

【０００２】このような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
丸みをおびた形態（非樹枝状初晶）に変えて分散させ、
金属融体と混在させることにより形成されるものである
。

【０００３】

【従来の技術】半凝固金属を連続的に製造する方法には
、例えば特公昭５６−２０９４４　号公報に開示されて
いるように、溶融金属（一般には合金）を円筒状の冷却
攪拌槽内において攪拌子の高速回転により冷却しながら
激しく攪拌して、溶融金属中に生成しつつある樹枝状晶
を、その枝部が消失ないし縮小して丸みを帯びた形態に
変え、これを分散させて金属融体中に混在するようにし
たスラリー状半凝固金属とし、冷却攪拌槽の底部ノズル
から連続的に排出する方法がよく知られている。しかし
、この方法は高速回転する縦の回転軸を有する攪拌用回
転子と同心円筒状冷却攪拌槽との隙間に溶融金属を導き
、該槽内で適当な冷却と強烈な攪拌作用を加えて半凝固
状態とし、下方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が、冷却面の凝固殻の形成成長防
止の点から冷却速度が制約されるとともに、凝固殻形成
成長のために排出速度制御の面でも難点があった。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】このような排出制御性
の改善方法として、発明者らは横軸回転円胴よりなる攪
拌用回転子とこの攪拌用回転子の胴周に沿う凹曲面から
なる冷却壁との間で形成した隙間に向けて原料溶融金属
を連続的に供給し、該隙間内にて生成する樹枝状晶を攪
拌用回転子の回転に基づく剪断力によって破砕し、粒子
の細かい非樹枝状晶として、隙間の下方から連続的な排
出を促進する方法については、さきに特願平１−２７９
９５９号明細書に開示した。すなわち、この固定壁と回
転軸が横である攪拌用回転円胴による混合、攪拌におい
ては、攪拌用回転子の直径と回転速度の選択により十分
な冷却速度と攪拌効果を与えることが容易であり、かつ
半凝固金属の排出力も重力のみではなく、攪拌用回転子
の回転を半凝固金属の排出方向に一致させて排出流れを
助長することにより固相率のより高い高粘度の半凝固金
属の排出が可能になる。

【０００５】しかし、この方法では排出部の構成によっ
てその排出性が大きく左右され、従来のように下方向に
排出する方法では、製造された半凝固金属スラリーが攪
拌用回転子の接線方向から直角に流れを変える事になり
、高固相率で粘性が高くなった場合はこの流れの屈曲部
でスラリーの流れが停滞して、ついには排出口の閉塞に
至り排出不能になるうれいがある。

【０００６】これを要するに、前記特願平１−２７９９
５９号明細書でさきに提案した方法においては次の欠点
又は問題が発生する。 （１）半凝固金属スラリーの流れが、攪拌用回転子の回
転方向から排出部で直角方向に方向転換することにより
、高固相率での排出の場合は排出部で流れが停滞し排出
口の閉塞に至る。 （２）例え、半凝固金属がうまく排出されても、排出さ
れたスラリー状の半凝固金属は、出口において凝結又は
バラバラの状態で落下し、途中で空気又はガス巻込みが
発生し、次の加工工程への移送及び最終品質上、大きな
問題点を残すことになる。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は前記の問題点を
解決するために、攪拌用回転子の回転方向の接線方向に
半凝固金属を引出し、且つベルト又はキャタピラにより
半凝固金属を連続的に引出し次工程に送り込む構成とす
る。上述の接線方向は、建設費を安くするためにも機高
を低くすることができる水平方向が望ましい。更に排出
速度を制御する手段として、排出ベルトの速度制御でも
って行うことができるようにする。

【０００８】すなわち本発明は横軸回転円胴より成る攪
拌用回転子とその胴周に沿う凹曲面から成る固定壁との
間で形成した隙間に溶融金属を供給し、攪拌用回転子に
おける制御された冷却条件下での強烈な攪拌効果を与え
て半凝固金属を得る方法において、攪拌用回転子の横軸
回転円胴外周の接線方向に半凝固金属の排出流動を誘導
すると共にこれをベルト又はキャタピラ上に載置して連
続的に半凝固金属を引出し、次工程に導くことを特徴と
する半凝固金属の製造方法である。

【０００９】図１は本発明の方法を実施するための設備
の一例について具体的構成を断面図にて示し、図中１は
横軸回転円胴よりなる攪拌用回転子、２は攪拌用回転子
１の胴周に沿う凹曲面からなる固定壁であり、３は溶融
金属を収容した取鍋であり、取鍋３から溶融金属を、攪
拌用回転子１と固定壁２との間、この例で下すぼまりの
隙間ｇへ注入供給する。

【００１０】半凝固金属の製造は、攪拌用回転子１と固
定壁２の間に取鍋３から溶湯８を供給して攪拌用回転子
１からの抜熱により、冷却・攪拌を加えることにより半
凝固金属９のスラリーとし、それをドライブロール５に
より駆動されているこの例ではベルト６により機外に導
き出すことによる。その時攪拌用回転子１に付着する凝
固シェルをはく離させるためにスクレーパ４を設ける。 このようにして排出された半凝固金属スラリーは次工程
の圧延ロール７に導かれ所定の厚さの板状半製品１０と
して成形される。

【００１１】

【作用】この構成により半凝固金属９は排出口附近にお
ける停滞や閉塞を生じさせる現象は無くスムーズな排出
が可能となる。又連続的に排出することが可能となるた
め排出後の半凝固金属９中に大気の巻込み等の欠陥は発
生しない。さらにドライブロール５の回転速度を変える
ことによりベルト６の搬送速度を変えることができ、そ
れにより半凝固金属９の排出速度を変えることができる
。この排出速度制御により固相率制御が容易にできる。 又巾方向は任意に拡げた装置にすることが可能で、広巾
の板状半製品１０を作る方法として優れている。

【００１２】

【実施例】直径４００　ｍｍ、ロール巾１００　ｍｍの
横軸回転円胴を有する攪拌用回転子１と、これに対応し
た凹曲面を有する固定壁２とを攪拌隙間ｇの出口寸法が
５ｍｍとなるよう組立て、約７００　℃のＡｌ　−　１
０％Ｃｕ　合金を連続的に注湯しつつ攪拌用回転子１を
１００　ｒｐｍ　で回転させることにより固相率０．３
　の半凝固金属９ができることが確認された。

【００１３】この固相率は粘性が高く垂直下方への従来
の排出方法では連続した排出は困難であったが、回転攪
拌子１の外周の接線方向に半凝固金属９の排出流動を水
平に誘導するとともにベルトドライブ方式によって連続
的に引出すことにより連続した排出が可能となった。

【００１４】

【発明の効果】本発明により、次の効果が発揮される。 （１）横軸回転円胴より成る攪拌用回転子と、その胴周
に沿って攪拌隙間を構成する凹曲面を有する固定壁とを
用いる半凝固金属の製造方法において、半凝固金属の連
続かつ安定な排出が可能となる。 （２）半凝固金属の製造に引続いて直接、半凝固金属の
薄板の製造が可能になる。 （３）以上により、非常に取扱い方法の難しい半凝固金
属スラリーの状態を経ることなく、最終の薄板状半製品
が製造可能となり、半凝固加工プロセスの実用化に大き
く寄与できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は本発明方法を実施するための設備の基本
的構成を示す断面図である。

【符号の説明】

１　　攪拌用回転子 ２　　固定壁 ３　　取鍋 ４　　スクレーパ ５　　ドライブロール ６　　ベルト（又はキャタピラ） ７　　圧延ロール ８　　溶湯 ９　　半凝固金属スラリー １０　　板状半製品

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　横軸回転円胴より成る攪拌用回転子と
   その胴周に沿う凹曲面から成る固定壁との間で形成した
   隙間に溶融金属を供給し、攪拌用回転子における制御さ
   れた冷却条件下での強烈な攪拌効果を与えて半凝固金属
   を得る方法において、攪拌用回転子の横軸回転円胴外周
   の接線方向に半凝固金属の排出流動を誘導すると共にこ
   れをベルト又はキャタピラ上に載置して連続的に半凝固
   金属を引出し、次工程に導くことを特徴とする半凝固金
   属の製造方法。
2. 【請求項２】　　半凝固金属の排出流動を水平方向に誘
   導する請求項１に記載した半凝固金属の製造方法。
3. 【請求項３】　　半凝固金属の排出速度の制御すなわち
   （固相率制御）を、ベルト又はキャタピラにおける引出
   し速度の制御によって行う請求項１又は２に記載した半
   凝固金属の製造方法。