JPH07115123B2 - Method and apparatus for continuously producing semi-solid metal - Google Patents

Method and apparatus for continuously producing semi-solid metal

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JPH07115123B2
JPH07115123B2 JP27995989A JP27995989A JPH07115123B2 JP H07115123 B2 JPH07115123 B2 JP H07115123B2 JP 27995989 A JP27995989 A JP 27995989A JP 27995989 A JP27995989 A JP 27995989A JP H07115123 B2 JPH07115123 B2 JP H07115123B2
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stirring rotor
semi
metal
stirring
gap
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Inventor
学 木内
隆二 山口
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学 木内
株式会社レオテック
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Description

【発明の詳細な説明】 発明の目的 (産業上の利用分野) この発明は、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。)を連続的に製造するための方法およびその装置を
提案するものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION (Industrial field of application) The present invention is a solid-liquid metal mixture in which non-dendritic primary crystals are dispersed in a metal melt (for simplicity, simply referred to as semi-solid metal). ) And a device therefor for continuously producing a).

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みを帯びた形態に破
砕、分離し、金属融体と混在させることにより形成され
る。
Semi-solid metal is a dendritic crystal that is being formed in the melt by vigorously stirring molten metal (generally an alloy) while cooling it.
The branches are eliminated or shrunk, crushed into a rounded shape, separated, and mixed with the metal melt.

この半凝固金属は、これを用いる下流高低での例えば鋳
造作業および鋳造製品の品質など金属融体中の非樹枝状
初晶の粒子が細かいほど特性が優れる。したがって、半
凝固金属の製造には、 樹枝状晶をその枝部が消失、ないしは縮小して、丸
みを帯びた形態の細かい非樹枝状晶に破砕、分離し得る
程度に強烈な攪拌効果。
This semi-solid metal is superior in characteristics as the non-dendritic primary crystal grains in the metal melt are finer, for example, in the casting operation and the quality of the cast product in the downstream elevation where the semi-solid metal is used. Therefore, in the production of semi-solidified metal, the stirring effect is so strong that dendrites disappear or shrink, and they are crushed and separated into fine non-dendritic crystals in a rounded form.

冷却速度をできるだけ大きくなし得る強冷却効果。 Strong cooling effect that can make the cooling rate as high as possible.

の2つの条件が必須である。The following two conditions are essential.

(従来の技術) 特公昭56−20944号公報には半凝固金属を連続的に製造
する装置について開示されているが、なお、種々の欠点
が残されている。
(Prior Art) Japanese Patent Publication No. 56-20944 discloses an apparatus for continuously producing semi-solid metal, but still has various drawbacks.

すなわち、この装置は、溶融金属を保温槽に供給し、一
定温度に保持しつつ、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、この装置は、構造的な制約か
ら工業的な規模においては冷却速度が1℃/sec以下にと
どまり、また攪拌強度もせん断歪速度で最大450sec-1
要し、さらに温度制御にも難点があって、実際にはあま
り良好な結果は得られなかった。
That is, this device supplies molten metal to a heat-retaining tank and, while maintaining it at a constant temperature, introduces it into a gap between a stirring rotor having a vertical rotating shaft that rotates at high speed and a concentric cylindrical cooling stirring tank,
In this tank, appropriate cooling and strong stirring action are applied to make a semi-solidified state, and the semi-solidified metal is continuously discharged from the lower nozzle, but this device is industrially limited due to structural restrictions. On a large scale, the cooling rate remains below 1 ° C / sec, the stirring strength also requires a maximum shear strain rate of 450 sec -1, and there is a difficulty in temperature control. I couldn't do it.

(発明が解決しようとする課題) 発明者らが、上記従来の技術について調べ判明した問題
点は以下に列記するとおりである。
(Problems to be Solved by the Invention) The problems found by the inventors regarding the above-mentioned conventional techniques are as follows.

攪拌効果を高めるためには、攪拌用回転子の回転数
を高くするか、冷却攪拌槽と攪拌用回転子の隙間を小さ
くすることが有効であるが、攪拌用回転子の回転数を高
くすることは、融体が遠心力によって攪拌用回転子から
離れる傾向が強まってガス巻き込みの危険が増大し、ま
た、構造的強度上の制約からも限界がある。
In order to enhance the stirring effect, it is effective to increase the rotation speed of the stirring rotor or to reduce the gap between the cooling stirring tank and the stirring rotor, but increase the rotation speed of the stirring rotor. That is, the tendency of the melt to separate from the stirring rotor due to centrifugal force increases, the risk of gas entrapment increases, and there is a limit due to structural strength restrictions.

一方隙間を小さくすると、凝固シエルが形成されやすく
なって粘性抵抗の増大を来すなどの理由から実用的には
あまり小さくできない。
On the other hand, if the gap is made small, the solidification shell is likely to be formed and the viscous resistance is increased.

冷却速度を高めるため、強冷却手段を採用すると、
冷却綿に凝固シエルが形成されて、攪拌用回転子との融
着を生じ操作不能になる。
If you use strong cooling means to increase the cooling speed,
A solidification shell is formed on the cooling cotton, which causes fusion with the stirring rotor and renders it inoperable.

操業開始時のような非定常伝熱時の際、温度制御が
難しく、過大な冷却によって攪拌用回転子に融着を生じ
る恐れがあり、安定した操業開始が困難である。
During unsteady heat transfer such as at the start of operation, temperature control is difficult, and excessive cooling may cause fusion on the stirring rotor, making stable operation difficult.

半凝固金属を重力下で排出させる場合、半凝固金属
を冷却攪拌槽と攪拌用回転子の隙間から通過させる力は
重力による圧力だけであり、半凝固金属の固相率が増加
し粘性が増大した場合などでは、排出不能となる。
When discharging semi-solidified metal under gravity, the force that allows the semi-solidified metal to pass through the gap between the cooling and stirring tank and the stirring rotor is only the pressure due to gravity, and the solid phase ratio of the semi-solidified metal increases and the viscosity increases. If it does, it cannot be discharged.

以上のように、従来の技術に残されていた種々の問題に
ついて、この発明はその有効な解決を目指し、品質の優
れた半凝固金属を製造するために、 攪拌効果を高めること。
As described above, the present invention aims to effectively solve various problems remaining in the conventional technique, and enhances the stirring effect in order to produce a semi-solid metal having excellent quality.

冷却速度を速くすること。 To increase the cooling rate.

さらに、ガスなどの捲き込みなどがなく、かつ均質
な半凝固金属を連続的に容易に排出すること。
In addition, it should be possible to continuously and easily discharge a homogeneous semi-solid metal that is free from gas entrainment.

などを重点項目として開発研究を進めこの発明に到達し
たものである。
The present invention has been achieved through development and research with the priority items such as.

(課題を解決するための手段) 一般に攪拌効果は、攪拌用回転子の回転数に比例する
が、攪拌用回転子の直径が大きいほど、また、冷却壁と
攪拌用回転子との隙間が小さいほど、高速回転を必要と
しないで十分な攪拌効果が得られることに加えて、従来
の技術では、操業中に冷却壁と攪拌用回転子との隙間の
間隔を任意に制御できず、また、半凝固金属の排出力が
重力のみであることなどに着目して、この発明の完成を
導いた。
(Means for Solving the Problems) Generally, the stirring effect is proportional to the rotation speed of the stirring rotor, but the larger the diameter of the stirring rotor, the smaller the gap between the cooling wall and the stirring rotor. In addition, in addition to obtaining a sufficient stirring effect without requiring high-speed rotation, in the conventional technique, the gap between the cooling wall and the stirring rotor cannot be arbitrarily controlled during operation, and, Focusing on the fact that the force of discharging semi-solidified metal is only gravity, the invention was completed.

すなわち、従来技術では、回転軸が縦軸の攪拌用回転子
を用いているのに対し、この発明では、横軸の攪拌用回
転子を用いたことにあり、その要旨は以下のとおりであ
る。
That is, in the prior art, while the rotating shaft uses the stirring rotor whose vertical axis is the vertical axis, in the present invention, the horizontal axis stirring rotor is used, and the gist thereof is as follows. .

1.原料溶融金属を、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
くせん断力によって破砕し、粒子の細かい非樹枝状初晶
として、隙間下方から連続的に排出することを特徴とす
る半凝固金属の製造方法。
1. The raw material molten metal is continuously supplied to the gap formed between the stirring rotor composed of the horizontal axis rotating cylinder and the cooling wall composed of the concave curved surface along the circumference of the stirring rotor. The dendrites generated in the gap are crushed by a shearing force based on the rotation of the stirring rotor, and are continuously discharged from below the gap as non-dendritic primary crystals having fine particles. Method for producing semi-solid metal.

2.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する隙間
で、半凝固金属を製造する装置において、攪拌用回転子
の回転軸を横軸とすることを特徴とする半凝固金属の製
造装置。
2. In an apparatus for producing semi-solidified metal in a gap formed between a stirring rotor made of a rotating cylinder and a cooling wall having a concave curved surface along the circumference of the stirring rotor, the stirring rotor is used. An apparatus for producing semi-solidified metal, wherein the axis of rotation of the is the horizontal axis.

上記方法は、攪拌用回転子の負荷トルクの検出により隙
間を最適に調整するように実施することが好適であり、
上記装置は攪拌用回転子の回転軸にトルク検出器をそな
えこれにより攪拌用回転子と冷却壁との隙間を調整する
ようにすること、さらに攪拌用回転子の内部を冷却構造
とし、攪拌用回転子側からも溶融金属を抜熱すること
が、何れも実施上のぞましい。
The above method is preferably carried out so as to optimally adjust the gap by detecting the load torque of the stirring rotor,
In the above device, a torque detector is provided on the rotating shaft of the stirring rotor to adjust the clearance between the stirring rotor and the cooling wall. In any case, it is preferable to heat the molten metal from the rotor side.

(作用) 回転円胴よりなる攪拌用回転子の回転軸が横軸であるこ
とにより、攪拌用回転子の直径を大きくすることが容易
で、この直径を大きくすることにより攪拌用回転子の回
転数をさほど高速にしなくとも強烈な攪拌効果を与える
ことができ、また、溶融金属を冷却するための面積も大
きくできることから急速な冷却も可能となる。したがっ
て半凝固金属の排出に最適の隙間を調整維持しつつ十分
な冷却と攪拌効果を与えることができる。
(Operation) Since the rotation axis of the stirring rotor including the rotating cylinder is the horizontal axis, it is easy to increase the diameter of the stirring rotor. By increasing the diameter, the rotation of the stirring rotor is increased. It is possible to give a strong stirring effect without increasing the number at a high speed, and since the area for cooling the molten metal can be increased, rapid cooling is also possible. Therefore, sufficient cooling and stirring effects can be provided while adjusting and maintaining the optimum gap for discharging the semi-solidified metal.

また、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流れを助長するように回転
させることにより、この回転による排出力が重力による
排出力に加わるため、より固相率の高い高粘度の半凝固
金属が排出できる。したがって操業開始も容易になり、
半凝固金属の閉塞等のトラブルも回避でき安定定常操業
が達成できる。
Further, the discharging force of the semi-solidified metal is not only gravity, but the rotation of the stirring rotor is rotated so as to promote the flow of the semi-solidified metal. Highly viscous semi-solidified metal with high solid fraction can be discharged. Therefore, it is easy to start operations,
Problems such as blockage of semi-solid metal can be avoided and stable steady operation can be achieved.

さらに半凝固金属を次工程の双ロール鋳造機等に供給鋳
造する場合、従来装置では、半凝固金属をロール間に均
一に供給することが非常に困難であったが、この発明に
よるものは、排出される半凝固金属が長手方向に均一で
あるため、双ロール鋳造機で容易に鋳造することが可能
となる。
Furthermore, when supplying and casting the semi-solidified metal to a twin roll casting machine in the next step, in the conventional apparatus, it was very difficult to uniformly supply the semi-solidified metal between the rolls, but according to the present invention, Since the discharged semi-solidified metal is uniform in the longitudinal direction, it is possible to easily perform casting with a twin roll casting machine.

つぎに、この発明による半凝固金属製造装置の具体的構
成を第1図により説明する。
Next, a specific configuration of the semi-solidified metal producing apparatus according to the present invention will be described with reference to FIG.

この発明の装置は横軸回転円胴をもつ攪拌用回転子1、
冷却壁2′を有する冷却ジャケット2、溶融金属溜めの
耐火物3、側面サポート用耐火物4、排出用耐火物5、
冷却壁2′と攪拌用回転子1との隙間調整用駆動機構
6、攪拌用回転子の回転駆動機構7から構成する。
The apparatus of the present invention comprises a stirring rotor 1 having a horizontal axis rotating cylinder,
Cooling jacket 2 having a cooling wall 2 ', refractory 3 for molten metal reservoir, side support refractory 4, discharge refractory 5,
It comprises a drive mechanism 6 for adjusting the gap between the cooling wall 2'and the stirring rotor 1 and a rotation driving mechanism 7 for the stirring rotor.

攪拌用回転子1は駆動機構7により回転し、冷却されつ
つある半凝固金属に攪拌効果を与え微細な非樹枝状を呈
する初晶粒子を均一に分散させる。この攪拌用回転子1
の直径は排出される半凝固金属の排出量と冷却能力から
決定される。通常攪拌用回転子1の外面には耐火物をコ
ーティングし断熱構造にするが、半凝固金属の冷却速度
を大きくする場合には内部冷却した金属製の攪拌用回転
子を用いることができる。
The stirring rotor 1 is rotated by a driving mechanism 7 to give a stirring effect to the semi-solidified metal being cooled and to uniformly disperse fine non-dendritic primary crystal grains. This stirring rotor 1
The diameter of is determined from the amount of semi-solid metal discharged and the cooling capacity. Normally, the outer surface of the stirring rotor 1 is coated with a refractory material so as to have a heat insulating structure. However, when the cooling rate of the semi-solidified metal is increased, an internally cooled metallic stirring rotor can be used.

冷却壁2′を有する冷却ジャケット2は、内部に冷却水
10を流し溶融金属を半凝固温度まで直接強制冷却を行
い、また、攪拌用回転子1と冷却ジャケット2の冷却壁
との隙間を調整するため、攪拌用回転子1の半径方向に
移動出来る油圧駆動機構6に接続されている。
The cooling jacket 2 having the cooling wall 2 ′ has cooling water inside.
In order to forcibly cool the molten metal to the semi-solidification temperature by flowing 10 and to adjust the gap between the stirring rotor 1 and the cooling wall of the cooling jacket 2, the hydraulic pressure that can move in the radial direction of the stirring rotor 1 is used. It is connected to the drive mechanism 6.

冷却ジャケット2の上の耐火物壁3は、注入溶融金属8
の注入量の変動をカバーするための溶融金属溜めを形成
するために用いている。側面から溶融金属漏れを防止す
るために用いている側面サポート用耐火物壁4は、冷却
ジャケット2の側面に密着する一方、攪拌用回転子とは
極僅かな隙間をもって摺合せ構造になている。
The refractory wall 3 above the cooling jacket 2 is filled with injected molten metal 8
It is used to form a molten metal reservoir to cover the variation of the injection amount of the. The side-supporting refractory wall 4 used to prevent molten metal from leaking from the side surface is in close contact with the side surface of the cooling jacket 2 and has a sliding structure with the stirring rotor with a very small gap. .

排出部の耐火物5は、攪拌用回転子1の長手方向に沿っ
て前面壁5′と後面壁5″より構成され、攪拌用回転子
1の長手方向に均一に半凝固金属を排出させるために用
いる。
The refractory 5 in the discharge part is composed of a front wall 5 ′ and a rear wall 5 ″ along the longitudinal direction of the stirring rotor 1 to uniformly discharge the semi-solid metal in the longitudinal direction of the stirring rotor 1. Used for.

さて、取鍋に入れて運搬してきた溶融金属を注入ノズル
を通して攪拌用回転子と冷却壁の隙間に供給する。供給
された溶融金属は、水冷冷却壁からの抜熱により温度が
降下しつつ攪拌用回転子で強烈なせん断力が与えられ、
半凝固金属として排出ノズルより長手方向に均一に排出
される。このとき、攪拌用回転子の回転を半凝固金属の
流れを助長するように回転させることにより(第1図矢
印A方向)、この回転による排出力が重力による排出力
に加わることにより、高粘度の半凝固金属が容易に排出
できる。
Now, the molten metal carried in the ladle is fed through the injection nozzle into the gap between the stirring rotor and the cooling wall. The molten metal supplied is given a strong shearing force by the stirring rotor while the temperature drops due to heat removal from the water-cooled cooling wall,
The semi-solid metal is uniformly discharged from the discharge nozzle in the longitudinal direction. At this time, by rotating the rotation of the stirring rotor so as to promote the flow of the semi-solidified metal (direction of arrow A in FIG. 1), the discharging force by this rotation is added to the discharging force by gravity, so that high viscosity is obtained. The semi-solidified metal can be easily discharged.

攪拌用回転子は一定速度で回転し、その負荷トルクをト
ルク検出機で検出することにより、支持計および調節計
を介して油圧ユニットおよび油圧シリンダーの操作によ
って冷却ジャケットを攪拌用回転子の半径方向に移動調
整して、冷却壁と攪拌用回転子との隙間を半凝固金属の
最適通過隙間に調節する。このようにすることにより、
一定粘度を持った半凝固金属が排出でき、急激な冷却条
件の変動による半凝固金属の装置内閉塞が回避できる。
The stirring rotor rotates at a constant speed, and its load torque is detected by a torque detector, and the cooling jacket is moved in the radial direction of the stirring rotor by operating the hydraulic unit and hydraulic cylinder via the support gauge and controller. The gap between the cooling wall and the stirring rotor is adjusted to the optimum passage gap for the semi-solidified metal. By doing this,
It is possible to discharge semi-solidified metal having a constant viscosity, and it is possible to avoid clogging of the semi-solidified metal in the device due to rapid changes in cooling conditions.

冷却壁と攪拌用回転子とで構成する冷却攪拌槽に生じる
挙動を第2図により説明を加える。この発明において
は、冷却速度を出来るだけ大きくするために、冷却ジャ
ケット2の冷却壁には銅板2′を使用し、冷却水をその
背面に高速通水することによって急速な冷却を達成させ
得る。この冷却壁2′と攪拌用回転子1との隙間に入る
溶融金属8は、冷却壁2′に直接接触して強制的に冷却
され凝固シエル9が形成されるのであるが、この凝固シ
エル9の厚さdは冷却能力と攪拌効果の均衡によって決
定され操業中は非常に不安定であり、特にスタート時に
は厚く形成される傾向にある。
The behavior occurring in the cooling and stirring tank constituted by the cooling wall and the stirring rotor will be described with reference to FIG. In the present invention, in order to increase the cooling rate as much as possible, a copper plate 2'is used for the cooling wall of the cooling jacket 2 and rapid cooling can be achieved by passing cooling water at high speed to the back surface thereof. The molten metal 8 that enters the gap between the cooling wall 2'and the stirring rotor 1 comes into direct contact with the cooling wall 2'and is forcibly cooled to form a solidified shell 9. This solidified shell 9 The thickness d is determined by the balance between the cooling capacity and the stirring effect, and is extremely unstable during operation, and tends to be thick at the start.

一方攪拌用回転子1の回転によって与えられる攪拌効果
は攪拌用回転子の周速に比例し、隙間に反比例する関係
にあり、一般にはせん断歪速度の関数として表される。
On the other hand, the stirring effect provided by the rotation of the stirring rotor 1 is proportional to the peripheral speed of the stirring rotor and inversely proportional to the clearance, and is generally expressed as a function of shear strain rate.

攪拌用回転子の回転速度は、遠心力によるガスの巻き込
み、および装置の構造強度上の制約から周速度で10m/s
以上は一般に困難であり、かつ高速回転は安全上からも
好ましくない。したがって十分な攪拌効果を与えるため
には、適正な溶融金属隙間(第2図において、装置上の
隙間(c)−凝固シエルの厚み(d)を意味する)を維
持することが最も実用的な方法である。
The rotation speed of the stirring rotor is 10 m / s at the peripheral speed due to the entrainment of gas by centrifugal force and the structural strength of the device.
The above is generally difficult, and high-speed rotation is not preferable in terms of safety. Therefore, in order to give a sufficient stirring effect, it is most practical to maintain an appropriate molten metal gap (in FIG. 2, meaning gap (c) on apparatus-thickness (d) of solidified shell). Is the way.

ところで、強冷却を行なうことによって凝固シエル9が
厚み(d)で形成されると、装置上の隙間(c)に対し
実際の隙間は(c−d)と狭くなる。この隙間が非常に
不安定であって、狭くなり過ぎると半凝固金属の粘性が
増加し、攪拌用回転子に過大なトルクが発生し、攪拌用
回転子と半凝固金属との融着の恐れがある。したがっ
て、従来は設計上安全を見て隙間(c)を大きく選定し
たため、十分な攪拌効果を与えることができなかった。
By the way, when the solidified shell 9 is formed to have a thickness (d) by performing strong cooling, the actual clearance becomes narrower (cd) than the clearance (c) on the apparatus. If this gap is very unstable and becomes too narrow, the viscosity of the semi-solidified metal will increase and excessive torque will be generated in the stirring rotor, which may cause fusion between the stirring rotor and the semi-solidified metal. There is. Therefore, in the past, the clearance (c) was selected to be large in view of safety in design, so that a sufficient stirring effect could not be provided.

上記に対し、この発明においては、冷却ジャケット2が
攪拌用回転子の半径方向に移動可能で隙間(c)を任意
に制御することができることから、十分な攪拌効果を与
えることが可能となるものである。
On the other hand, in the present invention, since the cooling jacket 2 is movable in the radial direction of the stirring rotor and the clearance (c) can be controlled arbitrarily, a sufficient stirring effect can be provided. Is.

(実施例) この発明に従い半凝固金属を製造し、双ロール鋳造機で
連続的に鋳造する事例を第3図に図解した。
(Example) An example in which a semi-solid metal is manufactured according to the present invention and continuously cast by a twin roll casting machine is illustrated in FIG.

取鍋内の溶融金属は注入ノズルにて、半径500mm・長さ1
000mmの円胴よりなる攪拌用回転子と銅製冷却壁の隙間
約10mm(攪拌用回転子の負荷トルクの検知により変化さ
す)に供給され、100rpmで回転する攪拌用回転子により
190sec-1のせん断歪速度が与えられ、銅製冷却壁の冷却
で、固相率0.3の半凝固金属が排出される。一方排出さ
れた半凝固金属はロール半径300mm、長さ700mmの双ロー
ル鋳造機にて鋳造され、板厚3mm、幅500mmの鋳片が製造
できた。
The molten metal in the ladle is 500 mm in radius and 1 in length with the injection nozzle.
It is supplied to a gap of about 10 mm between the stirring rotor consisting of a 000 mm cylinder and the cooling wall made of copper (changed by detecting the load torque of the stirring rotor), and by the stirring rotor rotating at 100 rpm.
A shear strain rate of 190 sec -1 is applied, and cooling of the copper cooling wall ejects semi-solidified metal with a solid fraction of 0.3. On the other hand, the discharged semi-solidified metal was cast by a twin roll casting machine with a roll radius of 300 mm and a length of 700 mm, and a slab with a plate thickness of 3 mm and a width of 500 mm could be manufactured.

また、攪拌用回転子と冷却壁との隙間を制御したことに
よる効果を第4図に示す。図中の点線は上記隙間を制御
せず10mmに一定とした場合の攪拌用回転子にかかる負荷
トルクの変動と半凝固金属の排出速度を示す。供給され
る溶融金属の温度変動、および冷却壁の抜熱変動などに
より負荷トルクが変動し、遂には負荷トルクが増大し排
出不能に陥っている。一方実線で示すように、この発明
の特徴である攪拌用回転子の負荷トルクを検知して上記
隙間を制御する方法を採用すれば、負荷トルクは操業中
ほぼ一定に維持され、固相率0.3の半凝固金属が一定に
排出される。
FIG. 4 shows the effect obtained by controlling the gap between the stirring rotor and the cooling wall. The dotted line in the figure shows the fluctuation of the load torque applied to the stirring rotor and the discharge speed of the semi-solidified metal when the gap is not controlled and is kept constant at 10 mm. The load torque fluctuates due to the temperature fluctuation of the supplied molten metal and the heat removal fluctuation of the cooling wall, and finally the load torque increases and it becomes impossible to discharge. On the other hand, as indicated by the solid line, if the method of detecting the load torque of the stirring rotor, which is a feature of the present invention, and controlling the gap is adopted, the load torque is maintained substantially constant during operation, and the solid phase ratio is 0.3. The semi-solidified metal is constantly discharged.

(発明の効果) この発明に従う半凝固金属の製造方法および装置は、つ
ぎに列記する効果を発揮する。
(Effects of the Invention) The method and apparatus for producing semi-solidified metal according to the present invention exert the effects listed below.

(1)強冷却による操業と、攪拌効果と安定操業面から
の最適な最小隙間での操業とが可能になるため、冷却速
度を10℃/sec以上に高めることが可能となり微細な非樹
枝状を奏する初晶粒子からなり、優れた特性の半凝固金
属が製造でき、特に強冷却が可能なため生産能力が大き
くなり実用的である。
(1) The operation with strong cooling and the operation with the optimum minimum gap from the viewpoint of stirring effect and stable operation are possible, so that the cooling rate can be increased to 10 ° C / sec or more and fine non-dendritic It is possible to produce a semi-solidified metal having excellent properties, which is composed of primary crystal particles that exhibit the following characteristics. Particularly, strong cooling is possible, which increases the production capacity and is practical.

(2)攪拌が最適な最小隙間で行われるため、回転速度
は従来技術にくらべて遅くても十分な攪拌効果が得ら
れ、高速回転に伴うガス巻き込みの危険性、および装置
上の構造、強度および安全面に対する全ての問題点が解
決される。
(2) Since the stirring is performed in the optimum minimum clearance, a sufficient stirring effect can be obtained even if the rotation speed is slower than that of the prior art, and there is a risk of gas entrainment due to high speed rotation, and the structure and strength of the device. And all safety issues are resolved.

(3)最適な最小隙間を維持しながら操業できるため半
凝固金属の品質が安定する。
(3) Since the operation can be performed while maintaining the optimum minimum gap, the quality of the semi-solidified metal is stable.

(4)スタート時の過大な凝固シエルの形成にも対応で
き操業開始が容易である。また、長時間の連続操業時に
も負荷トルクを一定に制御しつつ操業を行なうため、半
凝固金属の装置内閉塞、攪拌用回転子への融着などの事
故がなく、安定した操業か可能である。
(4) It is possible to cope with the formation of excessive solidification shell at the start, and the operation can be started easily. In addition, even when operating continuously for a long time, the operation is performed while controlling the load torque to be constant, so there is no accident such as blockage of semi-solidified metal in the equipment or fusion to the stirring rotor, and stable operation is possible. is there.

(5)双ロール鋳造機に半凝固金属を供給鋳造するよう
な場合、攪拌用回転子の長手方向にはあまり制限がなく
長手方向に半凝固金属を均一に供給でき、この半凝固金
属を原材料とした均質で優れた特性をもつ薄板の製造が
可能となる。
(5) In the case of supplying and casting semi-solidified metal to a twin roll casting machine, there is not much restriction in the longitudinal direction of the stirring rotor, and the semi-solidified metal can be uniformly supplied in the longitudinal direction. It is possible to manufacture a thin plate that is homogeneous and has excellent characteristics.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

第1図はこの発明の構成を要部の断面で示す全体的な説
明図、 第2図はこの発明による冷却攪拌部における作用を示す
拡大図であり、 第3図はこの発明の実施例を示す断面図である。 また第4図は操業中の攪拌用回転子の負荷トルクを一定
にする様に隙間を制御した時の効果を示す図である。 なお、第1図から第3図に記載の記号は以下のとおりで
ある。 1……攪拌用回転子、2……冷却ジャケット 2′……冷却壁 3……溶融金属溜用耐火物壁 4……溶融金属溜用サイド耐火物壁 5(5′,5″)……排出ノズル用耐火物壁 6……隙間調整用油圧シリンダー 7……攪拌用回転子駆動装置 8……供給溶融金属、8′……取鍋内溶融金属 9……凝固シエル、10……半凝固金属 11……冷却水、12……取鍋 13……双ロール鋳造機、14……鋳片 A……攪拌用回転子の回転方向 c……冷却壁と攪拌用回転子の隙間間隙 d……凝固シエルの厚さ
FIG. 1 is an overall explanatory view showing the structure of the present invention in a cross section of the main part, FIG. 2 is an enlarged view showing the action of a cooling and stirring part according to the present invention, and FIG. 3 is an embodiment of the present invention. It is sectional drawing shown. FIG. 4 is a diagram showing the effect when the clearance is controlled so that the load torque of the stirring rotor during operation is constant. The symbols shown in FIGS. 1 to 3 are as follows. 1 ... Stirring rotor, 2 ... Cooling jacket 2 '... Cooling wall 3 ... Molten metal reservoir refractory wall 4 ... Molten metal reservoir side refractory wall 5 (5', 5 ") Refractory wall for discharge nozzle 6 …… Hydraulic cylinder for gap adjustment 7 …… Stirring rotor drive 8 …… Supply molten metal, 8 ′ …… Melted metal in ladle 9 …… Solidification shell, 10 …… Semi-solidification Metal 11 …… Cooling water, 12 …… Ladle 13 …… Twin roll caster, 14 …… Slab A …… Rotating direction of stirring rotor c …… Gap between cooling wall and stirring rotor d… ... Thickness of solidified shell

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】原料溶融金属を、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
転に基づくせん断力によって破砕し、粒子の細かい非樹
枝状初晶として、隙間の下方から連続的に排出すること
を特徴とする半凝固金属の製造方法。
1. A molten metal as a raw material is continuously directed toward a gap formed between a stirring rotor having a horizontal axis rotating cylinder and a cooling wall having a concave curved surface along the circumference of the stirring rotor. The dendritic crystals generated in the gap are crushed by the shearing force based on the rotation of the stirring rotor, and are continuously discharged from below the gap as non-dendritic primary crystals with fine particles. A method for producing a semi-solidified metal characterized.
【請求項2】攪拌用回転子の負荷トルクの検出により隙
間を最適に調整することを特徴とする請求項第1項に記
載した半凝固金属の製造方法。
2. The method for producing a semi-solid metal according to claim 1, wherein the gap is optimally adjusted by detecting the load torque of the stirring rotor.
【請求項3】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
成する隙間で、半凝固金属を製造する装置において、攪
拌用回転子の回転軸を横軸とすることを特徴とする半凝
固金属の製造装置。
3. An apparatus for producing semi-solidified metal in an apparatus for producing semi-solidified metal in a gap formed between a stirring rotor composed of a rotating cylinder and a cooling wall composed of a concave curved surface along the circumference of the stirring rotor. An apparatus for producing semi-solidified metal, wherein the axis of rotation of the rotor for use is the horizontal axis.
【請求項4】上記攪拌用回転子の回転軸にトルク検出器
をそなえ、これにより攪拌用回転子と冷却壁との隙間を
調整するようにしたことを特徴とする請求項第3項に記
載した半凝固金属の製造装置。
4. The torque detector is provided on the rotary shaft of the stirring rotor, and the gap between the stirring rotor and the cooling wall is adjusted by the torque detector. Manufacturing equipment for semi-solidified metal.
【請求項5】上記攪拌用回転子内部を冷却構造とし、攪
拌用回転子側からも溶融金属を抜熱することを特徴とす
る請求項第3項および第4項に記載した半凝固金属の製
造装置。
5. The semisolid metal according to claim 3 or 4, wherein the inside of the stirring rotor has a cooling structure, and the molten metal is removed from the side of the stirring rotor. Manufacturing equipment.
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