JPH07100216B2 - 薄板製造装置 - Google Patents

薄板製造装置

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JPH07100216B2
JPH07100216B2 JP24476987A JP24476987A JPH07100216B2 JP H07100216 B2 JPH07100216 B2 JP H07100216B2 JP 24476987 A JP24476987 A JP 24476987A JP 24476987 A JP24476987 A JP 24476987A JP H07100216 B2 JPH07100216 B2 JP H07100216B2
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信広 田添
一幸 佐藤
智俊 望月
博之 佐藤
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石川島播磨重工業株式会社
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22DCASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D11/00Continuous casting of metals, i.e. casting in indefinite lengths
    • B22D11/10Supplying or treating molten metal
    • B22D11/11Treating the molten metal
    • B22D11/112Treating the molten metal by accelerated cooling

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Continuous Casting (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は、薄板製造装置に関するものである。
[従来の技術] 従来の薄板製造装置を第6図により説明すると、内部冷
却されている二つのロール1,2を水平に配設し、該ロー
ル1,2上にバレルシール板とサイドシール板で囲まれた
容器3を設け、容器3内に溶湯4を供給すると共にロー
ル1,2を図中矢印bで示すように互いに対向部を下向き
に回転し、溶湯4をロール1,2で冷却してロール12,表面
に凝固殻5を形成し、表面に凝固殻5を形成しつつある
溶湯4をロール1,2の回転によりロール1,2間から引出し
その後徐々に凝固殻5を成長させて薄板6を製造してい
た。
しかし上記の薄板製造装置では、溶湯4は、粘性が低い
ためロール1,2と容器3の間aに入り込み、外部へ漏れ
たり、或いはロール1,2と容器3の間aに入り込んだ溶
湯4が凝固してできたバリがはがれてロール1,2間の凝
固殻5を形成しつつある溶湯4内に入り込み、凝固殻5
の生長を悪化し且つ不均一にさせて、凝固殻5が途中で
切れてしまういわゆるブレイクアウトを起こしたり、或
いは製造された薄板6の強度が弱くなる原因となってい
た。
又、ロール1,2と容器3の間に溶湯4が入り込むことに
より容器3の損傷を引起していた。
そこで斯かる問題点を解決するために近年、第7図に示
すように、容器3内部にロール1,2の軸線方向に延びる
内部冷却可能な多角形状の攪拌棒7を図示しない駆動装
置によって回転自在に設け、容器3の外側を囲むように
冷却媒体を流通させる冷却管から成る冷却装置8を配設
して、容器3内に供給された溶湯を冷却装置8を用いて
固液共存温度域まで冷却し、次に撹拌棒7を回転させ固
液共存温度域まで冷却された溶湯に機械的攪拌を与えて
微細結晶粒を含む、粘性の高い半凝固スラリーを形成し
た後、該半凝固スラリーを前記と同様にロール1,2間で
冷却し薄板6を製造するようにして、粘性の高い半凝固
スラリーが容器8とロール1,2の間に入り込むことを防
止し、外部への半凝固スラリーのもれをなくし、又強度
が高く良質な薄板6を製造すると共に、容器3の破損等
を防止し得る薄板製造装置が提案されている。
[発明が解決しようとする問題点] しかしながら、上記した薄板製造装置では、例えば、溶
湯を固液共存温度域まで冷却するのに容器3の外側に冷
却装置8を設けているため、溶湯は容器3の外側に近い
程冷却が早く進行し、攪拌される溶湯の温度即ち攪拌温
度は常に容器3の外側に近い程低くなるので溶湯4全体
の攪拌温度が安定しない。このように攪拌温度が安定し
ないまま半凝固スラリーを形成すると、例えば攪拌温度
が低い場合には、形成される半凝固スラリー中の微細結
晶粒の固相率が増大し半凝固スラリーの粘性が高くなり
すぎて流動性が著しく悪化し、反対に攪拌温度が高い場
合には半凝固スラリーの固相率が減少し粘性が低く流動
性が良好になるため、ロール1,2間には半凝固スラリー
が安定して供給されにくくなり、従ってロール1,2で冷
却されて形成される凝固殻5が不均一となりロール1,2
間から引出された薄板6の形状が悪化してしまうという
問題があった。
本発明は、上述の実情に鑑み、冷却装置を容器の外側に
設けた場合でも良好な形状の薄板を製造し得るようにし
た薄板製造装置を提供することを目的とするものであ
る。
[問題点を解決するための手段] 本発明は、攪拌装置に該攪拌装置内部の固液共存温度域
まで冷却された溶湯を機械的に撹拌して半凝固スラリー
を形成する回転自在な攪拌棒を取付け、前記攪拌装置の
下流に内部冷却し得るようにした一対の無端状の移動鋳
型を配設し、該移動鋳型に駆動装置を接続し又、前記攪
拌装置に撹拌装置内部の温度を検出する温度検出器を設
け、前記移動鋳型に圧延荷重を検出する荷重計を或いは
前記移動鋳型又は攪拌棒の一方に駆動電流を検出する電
流計を接続し、更に前記荷重計或いは電流計から圧延荷
重或いは駆動電流と温度検出器からの温度を入力して半
凝固スラリーの固相率を求める第1の演算器と、該演算
器からの固相率と前記温度検出器からの温度を入力して
前記移動鋳型の回転数を求め前記駆動装置に指令を送る
第2の演算器を設け、薄板製造装置としたものである [作用] 従って、本発明では、第1の演算器は荷重計からの圧延
荷重或いは電流計からの駆動電流と温度検出器からの攪
拌装置内部の温度を入力して半凝固スラリーの固相率を
求め、第2の演算器は第1の演算器からの固相率と温度
検出器からの前記温度を入力し移動鋳型の回転数を求め
駆動装置に指令を送り、駆動装置は第2の演算器からの
移動鋳型の回転数の指令を受けると回転速度が変わり移
動鋳型の回転数を半凝固スラリーの固相率及び温度に応
じた最適な回転数にするので、半凝固スラリーは移動鋳
型間で均一な凝固殻となって引出され、良好な形状の薄
板が製造される。
[実 施 例] 以下、本発明の実施例を図面を参照して説明する。
第1図乃至第3図は本発明の一実施例の説明図である。
タンディッシュ9の下流に攪拌装置10を設け、タンディ
ッシュ9と攪拌装置10を真空チャンバ11内に収納すると
共に、攪拌装置10の下流に内部冷却可能な一対の無端状
の移動鋳型、例えばロール1,2を水平に配設する。
前記攪拌装置10は、水平に二つの円筒状の攪拌室12,13
を形成するケーシング14を有し、該ケーシング14の攪拌
室12,13のそれぞれに攪拌室12,13の軸線方向に延びる内
部冷却可能な攪拌棒15,16を後述するように回転自在に
設け、攪拌室12,13の下流中間部に仕切板18及び熱電対
等の非接触式の温度検出器50を設け、ケーシング14の外
側に冷却媒体を流通させる冷却管から成る冷却装置17を
配設している(第1図)。
前記攪拌棒15,16は、軸部19,20を軸受21,22を介して薄
板製造装置のハウジング或いは真空チャンバ11の外壁に
回転自在に支承すると共に、攪拌装置10と軸部19,20と
の貫通部をシール24,25により溶湯もれをシールし、
又、軸部19,20の一端をカップリング26,27を介して減速
器28に接続する。該減速器28にカップリング29を介して
モータ30等の駆動装置を接続する(第2図)。
又、前記ロール1は、軸部31を軸受32を用いて回転自在
に支承し、該軸受32を真空チャンバ11と一体のハウジン
グ23に取付け、ガタ殺し用のスプリング33で固定する。
前記ロール2は軸部34を軸受35を用いて回転自在に支承
し、該軸受35を前記ハウジング23に形成した水平方向に
延びる長穴36にスライド可能に取付け、軸受35のロール
1と反対側に荷重計37a,37b(荷重計に代えて電流計を
後述の駆動装置或いは攪拌棒15,16の駆動装置に設ける
ようにしても良いが荷重計として説明する)を取付け、
該荷重計37a,37bと軸受35をロッドが水平方向に延びる
シリンダ38でロール1と反対側から押さえ付けると共に
ロール1側からガタ殺し用のスプリング39で固定する。
前記ロール1,2は軸部31,34の一端をカップリング40,41
を介して減速機42に接続し、該減速器42にカップリング
43を介してモータ44等の駆動装置に接続し回転駆動され
るようになっている(第3図)。
更に、前記荷重計37a,37bが検出したロール2に掛かる
荷重P1,P2を入力して両者を加算し或いは平均値を取っ
て圧延荷重を求める加算器45を設け、加算器45からの圧
延荷重と前記温度検出器50からの攪拌装置10内温度を入
力して両者から固相率を求める第1の演算器46を設け、
演算器46からの固相率と温度検出器50からの温度を入力
して両者からロール1,2の回転数を求める第2の演算器4
7を設け、演算器47からの回転数と設定器48からのロー
ル1,2の回転数の設定値を入力して両者の偏差を取って
該偏差分だけ前記設定値を修正した回転数を信号とし
て、モータ44に指令する減算器49を設ける(第2図)。
尚、51はタンディッシュ9に溶湯4を供給するため真空
チャンバ11内に搬入し得るようにしたレードル、52は微
細結晶粒、53は半凝固スラリーである。
薄板6を製造する場合には、真空チャンバ11内を真空排
気した後、レードル51からタンディッシュ9に溶湯4を
供給し、又、攪拌棒15,16を内部冷却しつつ図中矢印c
で示すように互いに対向部を上向きに回転し且つ冷却装
置17の冷却管に冷却媒体を供給して攪拌室12,13内部を
溶湯4が固液共存する温度域まで徐々に冷却するように
し、更にロール1,2を内部冷却しつつ図中矢印dで示す
ように互いに対向部を下向きに後述するように回転す
る。
レードル51からタンディッシュ9に供給された溶湯4は
タンディッシュ9内に一部が滞溜すると共に一定量が攪
拌装置10に供給される。攪拌装置10に供給された溶湯4
は攪拌棒15,16の回転により図中矢印eで示すように攪
拌室12,13内部に導かれて徐々に固液共存温度域まで冷
却されて固体結晶のほぼ規則的な骨組構造からなるデン
ドライト形態となり、更に攪拌棒15,16で機械的に攪拌
されることによりデンドライト形態が破壊されて均質変
形の可能な微細結晶粒52を含む粘性及び表面張力の大き
い半凝固スラリー53となりその後仕切り板18により導か
れてロール1,2間に供給される。ロール1,2間に供給され
た半凝固スラリー53はロール1,2により冷却されてロー
ル1,2表面に凝固殻5を形成し、表面に凝固殻5を形成
した半凝固スラリー53はロール1,2の回転によりロール
1,2間から引出され、その後均一に凝固殻5を生長して
行き、又、微細結晶粒52を中心に内部からも凝固して行
き強度が高く均質な薄板6となる。
又、真空チャンバ11を設けてタンディッシュ9及び攪拌
装置10を空気から隔離することにより、薄板6内に酸素
が溶存せず、より高品質で強度の高い薄板6を製造し得
る。
このように、溶湯4を半凝固スラリー53にして薄板6を
製造すると、高強度の薄板6が得られることが確認され
ている。
このとき、容器3内では、容器3の外側に設けた冷却装
置17により容器3の外側に近い程冷却が早く進行し、攪
拌される溶湯4の温度即ち攪拌温度は常に容器3の外側
に近い程低くなるので溶湯4全体の攪拌温度が安定しな
い。該攪拌温度が安定しないまま半凝固スラリー53を形
成すると、攪拌温度が低い場合には、形成される半凝固
スラリー53中の微細結晶粒52の固相率が増大し、半凝固
スラリー53の粘性が高くなりすぎて流動性が著しく悪化
し、反対に攪拌温度が高い場合には半凝固スラリー53の
固相率が減少し粘性が低く流動性が良好になるため、ロ
ール1,2間には半凝固スラリー53が安定して供給されに
くくなり、従ってロール1,2間で冷却されて形成される
凝固殻5は不均一となりロール1,2間から引出された薄
板6の形状が悪化してしまう。
上記のような薄板6の形状の悪化を防止するためロール
1,2の回転数を次のように制御する。
即ち、薄板製造装置の起動時には、設定器48に運転状況
に応じたロール1,2の回転数を設定値として入力して該
設定値の信号を減算器49を介してモータ44に入力するこ
とにより設定値どうりの回転数でロール1,2を回転駆動
する。
それ以降は、半凝固スラリー53中の微細結晶粒52の固相
率が増大すると、半凝固スラリー53の粘性が高くなり流
動性が悪化してロール1,2間の圧延荷重が増大し、反対
に前記固相率が減少すると、半凝固スラリー53の粘性が
低くなり流動性が良好となってロール1,2間の圧延荷重
が減少することを利用し、荷重計37a,37bで検出したロ
ール2に掛る荷重P1,P2を加算器45に送り、加算器45はP
1,P2から圧延荷重を計算して演算器46に送り、演算器46
は加算器40からの圧延荷重と温度検出器50からの攪拌装
置10内の温度を入力して第4図のT1,T2,T3等の各温度に
応じた圧延荷重と固相率との関係を表わす線図に示され
るデータ等に基いて固相率を求め、演算器47は演算器46
からの固相率と温度検出器50からの温度を入力して第5
図のT1,T2,T3等の各温度に応じた固相率とロールの回転
数との関係を表わす線図に示されるデータ等に基いてロ
ール1,2の回転数を求め、減算器49は演算器47からのロ
ール1,2の回転数と設定器48からの回転数の設定値を入
力して両者の偏差を取り該偏差分だけ前記設定値を修正
したロール1,2の回転数を信号としてモータ44に指令を
送り、モータ44は該指令を受けて回転速度を変更し減速
器42を介してロール1,2の回転数を変更する。
このようにロール1,2の回転数を制御することにより、
溶湯4の攪拌温度が低く形成された半凝固スラリー53の
固相率が大きい場合にはロール1,2の回転数を多くして
半凝固スラリー53のロール1,2による冷却時間を短くし
且つロール1,2間からの引出し速度を速め、反対に溶湯
4の攪拌温度が高く形成された半凝固スラリー53の固相
率が小さい場合にはロール1,2の回転数を少くして半凝
固スラリー53のロール1,2による冷却時間を長くし且つ
ロール1,2間からの引出し速度を遅くすることができる
ので、ロール1,2間では均一な凝固殻5が形成されると
共に安定して引出され、従って形状の良好な薄板6が製
造できる。
尚、本発明は上述の実施例に限定されるものではなく、
攪拌装置は必ずしもタンディッシュと別個に設ける必要
はなくタンディッシュ或いはバレルシール板とサイドシ
ール板から成る容器内に攪拌棒及び冷却装置を設け攪拌
装置を兼ねるようにしても良いこと、ロールに代えて無
端状に連ねたブロック鋳型及びスチールベルトからなる
移動鋳型を使用し得ること、前記した如く固相率は荷重
計を設けてロール掛る圧延加重を基に求めるようにする
代りに電流計を設けてロールに掛る回転抵抗即ちロール
の駆動電流を基に求めるように或いは同様の理由から攪
拌棒の駆動電流を基に求めるようにし得ることその他本
発明の要旨を逸脱しない範囲内で種々変更を加え得るこ
とが勿論である。
[発明の効果] 上記したように、本発明の薄板製造装置によれば、形成
された半凝固スラリーの固相率及び攪拌温度に応じた最
適なロール等の移動鋳型の回転数を求めて移動鋳型を回
転させ、移動鋳型間から半凝固スラリーを安定して引出
すようにしたので形状の良好な薄板を製造し得る等の優
れた効果を奏し得る。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例の説明図、第2図は第1図の
II−II矢視図、第3図は第1図のIII−III矢視図、第4
図は温度に応じた圧延荷重と固相率の関係を表わす線
図、第5図は温度に応じた固相率とロールの回転数の関
係を表わす線図、第6図は従来例の説明図、第7図は他
の従来例の説明図である。 図中1,2はロール、4は溶湯、5は凝固殻、6は薄板、
9はタンディッシュ、10は攪拌装置、15,16は攪拌棒、1
7は冷却装置、37a,37bは荷重計、42は駆動装置、45は加
算器、46,47は演算器、48は設定器、49は減算器、50は
温度検出器、52は微細結晶粒、53は半凝固スラリーを示
す。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】攪拌装置に該攪拌装置内部の固液共存温度
    域まで冷却された溶湯を機械的に攪拌して半凝固スラリ
    ーを形成する回転自在な攪拌棒を取付け、前記攪拌装置
    の下流に内部冷却し得るようにした一対の無端状の移動
    鋳型を配設し、該移動鋳型に駆動装置を接続し、又、前
    記攪拌装置に攪拌装置内部の温度を検出する温度検出器
    を設け、前記移動鋳型に圧延荷重を検出する荷重計を或
    いは前記移動鋳型又は攪拌棒の一方に駆動電流を検出す
    る電流計を接続し、更に前記荷重計或いは電流計からの
    圧延荷重或いは駆動電流と温度検出器からの温度を入力
    して半凝固スラリーの固相率を求める第1の演算器と、
    該演算器からの固相率と前記温度検出器からの温度を入
    力して前記移動鋳型の回転数を求め前記駆動装置に指令
    を送る第2の演算器を設けたことを特徴とする半凝固ス
    ラリーからの薄板製造装置。
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