WO2006123434A1

WO2006123434A1 - 金属スラリー製造方法、金属スラリー製造装置、鋳塊製造方法および鋳塊製造装置

Info

Publication number: WO2006123434A1
Application number: PCT/JP2005/009586
Authority: WO
Inventors: Tetsuichi Motegi; Kiichi Miyazaki; Kouichi Tada; Yoshitomo Tezuka; Kiyotaka Yoshihara
Original assignee: Seiko Idea Center Co., Ltd.
Priority date: 2005-05-19
Filing date: 2005-05-19
Publication date: 2006-11-23
Also published as: CN1984736A

Abstract

この発明は、金属を溶融させて溶融金属(M)にする溶融炉(11)と、この溶融炉(11)から排出された溶融金属(M)が上部に注がれる傾斜冷却体(31)と、この傾斜冷却体(31)に振動を与える傾斜冷却体加振機構(36)とを備え、微細な球状結晶を有する金属スラリーを効率よく連続して製造することができる。

Description

明細書金属スラリー製造方法、金属スラリー製造装置、錶塊製造方法および錶塊製造装置技術分野

この発明は、溶融（液相）状態の金属と凝固（固相）状態の金属とが混在する半溶融（半凝固）状態の金属スラリーを製造する金属スラリー製造方法、金属スラリー製造装置、および、半溶融（半凝固）状態の金属スラリーから錶塊を製造する錶塊製造方法、錶塊製造装置に関する。背景技術

一般的に、半溶融■半凝固金属のレオロジ一やチキソトロピー、つまり、粘性力《低くて流動性に優れている性質を利用した錶造法として、前者はレオキャス卜法（半凝固錶造法）力また、後者はチキソキャス卜法（半溶融錶造法）が知られている。

これらの錶造法は、いずれも溶融した液相の金属と、固相の金属とが混在する半溶融 ·半凝固状態の金属スラリーを用いて錶造を行うものである。

上記した錶造法で製造された錶塊および錶物のマグネシウム合金を初めとする各種金属の錶造組織は、結晶の方向性がないこと、各種機械的性質が良好であること、成分の偏祈が少ないことが求められるため、全体的に微細球状であることが望ましい。

そこで、錶造組織の微細化かつ球状化を図るため、例えば、溶融金属を傾斜冷却体へ注ぎ、この傾斜冷却体で溶融金属を冷却したり、溶融金属に微細化剤を添加したり、溶融金属に電磁攪拌や機械攪拌を与えている。（例えば、日本特開 2 0 0 1 - 2 5 2 7 5 9号公報及び日本特開平 1 0— 1 2 8 5 1 6号公報を参照）しかしながら、溶融金属を傾斜冷却体へ注ぎ、この傾斜冷却体で溶融金属を冷却する場合、溶融金属が傾斜冷却体の表面で急冷されることにより、金属スラリ一が傾斜冷却体上で固化することがしばしば発生し、連続して金属スラリ一を製造することができなくなる場合がある。

特に、溶融金属がマグネシウム合金の場合、マグネシウム合金は凝固潜熱が小さく、固まり易いため、連続して金属スラリーを製造することが難しいのが現状である。

また、溶融金属に微細化剤を添加して微細球状結晶を形成する場合、全ての金属に適用することができず、アルミニウム合金やマグネシウム合金に限られるとともに、微細化剤の添加量や添加温度を正確に制御する必要があり、更に微細化剤添加後の結晶の微細化状態の保持時間に限界がある。

さらに、溶融金属に電磁攪拌や機械攪拌を与える場合、装置が大型化するとともに、エネルギーコストが増加する。

従って、この発明は、傾斜冷却体を用いて好適に連続して金属スラリーを製造する方法及び装置を提供することを目的としている。

この発明は、更に、溶融金属がマグネシウム合金であっても好適に連続して金属スラリーを製造する方法及び装置を提供することを目的としている。

この発明は、更にまた、機械攪拌装置や電気撹拌装置に比べて装置を大型化させることなく、またエネルギーコストを抑制した金属スラリーを製造する方法及び装置を提供することを目的としている。発明の開示

本発明は、溶融金属を傾斜冷却体へ注ぎ、この傾斜冷却体で前記溶融金属を冷却することにより、金属スラリーを製造する金属スラリー製造方法において、前記傾斜冷却体に振動を与えることを特徴とする。

また、本発明の金属スラリーの製造方法は、溶融金属を振動する冷却体へ注ぎ、この冷却体で前記溶融金属を冷却することにより、金属スラリ一を製造することを特徴とする。

上記金属スラリー製造方法において、前記溶融金属がマグネシウム合金であることを特徴とする。

本発明は、溶融金属を傾斜冷却体へ注ぎ、この傾斜冷却体で前記溶融金属を冷却することにより、金属スラリーを製造する金属スラリー製造装置において、前記傾斜冷却体に振動を与える傾斜冷却体加振機構を設けたことを特徴とする。また、本発明の金属スラリー製造装置は、溶融金属が注がれる冷却体と、この冷却体に振動を与える冷却体加振機構とを備えることを特徴とする。

上記金属スラリー製造装置において、前記溶融金属がマグネシウム合金であることを特徴とする。

本発明は、錶型へ供給した溶融金属を、前記錶型を冷却することによって冷却し、錶塊を製造する錶塊製造方法において、前記錶型に振動を与えることを特徴とする。

本発明は、錶型へ供給した溶融金属を、前記錶型を冷却することによって冷却し、錶塊を製造する錶塊製造方法において、溶融金属を振動する冷却体へ注ぎ、この冷却体で前記溶融金属を冷却した後に前記錶型へ供給することを特徴とする。上記の錶塊製造方法において、前記溶融金属がマグネシウム合金であることを特徴とする。

本発明は、錶型へ供給した溶融金属を、前記錶型を冷却することによって冷却し、錶塊を製造する錶塊製造装置において、前記錶型に振動を与える錶型加振機構を設けたことを特徴とする。

本発明は、錶型へ供給した溶融金属を、前記錶型を冷却することによって冷却し、錶塊を製造する錶塊製造装置において、注がれる溶融金属を冷却して前記錶型へ供給する冷却体と、この冷却体に振動を与える冷却体加振機構とを設けたことを特徴とする。

上記錶塊製造装置において、前記溶融金属がマグネシウム合金であることを特徴とする。

この発明の金属スラリー製造方法及び金属スラリー製造装置によれば、傾斜冷却体上で溶融金属が固化するのを防ぐために傾斜冷却体加振機構を設け、傾斜冷却体の表面に生成する結晶を初期段階で強制的に遊離させて流下させるか、または、冷却体上で溶融金属が固化するのを防ぐために冷却体加振機構を設け、冷却体の表面に生成する結晶を初期段階で強制的に遊離させて流下させるようにしたので、機械攪拌や電磁攪拌装置に比べて装置を大型化させることなく、また、ェネルギーコストを增加させることなく、微細な球状結晶を有する金属スラリ一を効率よく連続して製造することができるとともに、従来の傾斜冷却体に振動を与えない場合よりも微細な球状結晶を有する金属スラリーを得ることができる。そして、溶融金属をマグネシウム合金としたので、金属スラリーを球状結晶のまま錶造する場合、錶物の仕上げ時間を短縮でき、仕上げ工程数を少なくすることができる。

この発明の錶塊製造方法及び錶塊製造装置によれば、溶融金属が錶型に付着したまま固化するのを防ぐために錶型加振機構を設け、錶型の内側表面に生成する結晶を初期段階で強制的に遊離させるので、または、溶融金属が冷却体に付着したまま固化するのを防ぐために冷却体加振機構を設け、冷却体の表面に生成する結晶を初期段階で強制的に遊離させて流下させるので、機械攪拌や電磁攪拌装置に比べて装置を大型化させることなく、また、エネルギーコストを増加させることなく、各種金属の錶造組織を従来の錶型に振動を与えない場合よリも全体的に微細な球状にすることができる。

特に凝固潜熱が小さく固まり易くて半溶融状態の金属スラリーの製造が困難な M g合金についても本発明に依れば容易に M g合金スラリーを製造することがでさる。図面の簡単な説明

第 1図は、この発明に依る金属スラリー製造装置の第 1実施例を適用した連続錶造棒製造装置の概略構成を示す説明図である。

第 2図は、従来の連続錶造棒製造装置で製造した連続錶造棒を再加熱して凝固させた凝固組織を示す光学顕微鏡写真の複写である。

第 3図は、第 1図の連続錶造棒製造装置で製造した連続錶造棒を再加熱して凝固させた凝固組織を示す光学顕微鏡写真の複写である。

第 4図は、この発明に依る錶塊製造装置の第 2実施例の概略構成を示す側断面図である。

第 5図は、第 4図の錶塊製造装置の錶型搬送機構の概略構成を示す平面図である。

第 6図は、従来の錶塊製造装置で製造した錶塊を再加熱して凝固させた凝固組織を示す光学顕微鏡写真の複写である。

第 7図は、この発明の第 2実施例の錶塊製造装置で製造した錶塊を再加熱して凝固させた凝固組織を示す光学顕微鏡写真の複写である。

第 8図は、この発明に依る錶塊製造装置の第 3実施例の概略構成を示す部分側断面図である。

第 9図は、連続錶造棒製造装置または錶塊製造装置で使用する溶融炉の他の例の概略構成を示す側断面図である。発明を実施するための最良の形態

本発明をより詳細に詳述するために、添付の図面に従ってこれを説明する。第 1図において、連続錶造棒製造装置 Iは、金属を溶融させて溶融マグネシゥム合金（溶融金属 M) にする溶融炉 1 1と、この溶融炉 1 1を所望の溶融温度に」調整する溶融炉温度調整機構 1 7と、溶融炉 1 1から排出させる溶融金属 Mの排出量を制御する溶融金属排出制御機構 2 1と、溶融炉 1 1から排出されて上部へ注がれた溶融金属 Mを冷却して半溶融状態の金属スラリー Uにする傾斜冷却体 3 1と、この傾斜冷却体 3 1に振動を与える傾斜冷却体加振機構 3 6と、傾斜冷却体 3 1から金属スラリー Uが供給される円筒状の錶型 4 1と、この錶型 4 1を冷却する錶型冷却機構 5 1と、この錶型冷却機構 5 1の冷媒 5 3を冷却する冷媒冷却機構 6 1と、錶型 4 1からの連続錶造棒 Bを所望の錶造速度で引き出す送リロ一ラー機構 7 1 と、この送リローラー機構 7 1で送り出される連続錶造棒 Bを所定長のビレット Lに切断する切断機構 8 1とで構成されている。

なお、金属スラリー製造装置 Sは、溶融炉 1 1〜傾斜冷却体加振機構 3 6で構成されている。

上記した溶融炉 1 1は、上方が開放した溶融炉本体 1 2と、この溶融炉本体 1 2の底に貫通させて液密に取り付けられ、上端が溶融炉本体 1 2内の所定位置に位置する排出管 1 3と、溶融炉本体 1 2に埋め込まれたヒーター 1 4と、溶融炉本体 1 2の上方を閉塞する蓋体 1 5とで構成されている。

そして、溶融炉本体 1 2の底には、沈殿する不純物、例えば、ドロスを取り出すためのドロス抜き 1 6が設けられている。上記した溶融炉温度調整機構 1 7は、溶融炉 1 1内の温度を計測する温度計測器としての熱電対 1 8と、この熱電対 1 8で検出した温度が設定した溶融温度になるようにヒーター 1 4へ電力を供給したり、ヒーター 1 4への電力の供給を停止する通電制御部 1 9とで構成されている。

なお、上記した溶融炉 1 1内の温度は、この溶融炉温度調整機構 1 7により、マグネシウム合金の溶融金属 Mを生成するため、マグネシウム合金の液相線温度以上に設定されている。

上記した溶融金属排出制御機構 2 1は、溶融炉 1 1の蓋体 1 5に設けられた揷通子 L 1 5 aに挿通された耐熱性制御棒 2 2と、この耐熱性制御棒 2 2を溶融炉 1 1内へ挿入して溶融金属 Mを排出管 1 3から排出させる制御棒駆動部 2 3とで構成されている。

上記した傾斜冷却体 3 1は、 2 0度〜 8 0度の仰角で設置され、図示を省略した水冷または気体冷却の傾斜冷却体冷却機構によって一定温度に設定されている。したがって、傾斜冷却体 3 1上を流下する溶融金属 Mは、流下中に温度が降下する。

すなわち、傾斜冷却体 3 1上でマグネシウム合金の液相線温度以下で、マグネシゥム合金の固相線温度以上の温度になるように設定されている。

ここで、傾斜冷却体 3 1上を流下させる溶融マグネシウム合金の温度をマグネシゥム合金の液相線温度以下で、マグネシウム合金の固相線温度以上の温度に設定したのは、溶融金属 Mが冷却されて生成した球状結晶が溶解、消滅せず、また、完全に固化しないで半溶融状態のスラリーを維持させるという理由に基づいている。

上記した傾斜冷却体加振機構 3 6は、例えば、偏心軸とモーターなどで構成され、傾斜冷却体 3 1に付着した溶融金属 Mの凝固殻を初期段階で強制的に遊離させるため、傾斜冷却体 3 1に振動を与えるものである。

上記した錶型 4 1は、両端が開放した円筒状の錶型本体 4 2と、この錶型本体 4 2の一端（上端）の外周に設けられたフランジ部 4 3とで構成されている。そして、錶型 4 1は、錶型本体部 4 2が貫通した状態で、フランジ部 4 3が上端に係合する錶型保持ユニット 4 6によって保持されている。上記した錶型冷却機構 5 1は、錶型 4 1の錶型本体 4 2が底を液密に貫通する冷却槽 5 2と、この冷却槽 5 2に収容された冷媒 5 3とで構成されている。

上記した冷媒冷却機構 6 1は、冷却槽 5 2に両端が接続された配管 6 2と、この配管 6 2の途中に設けられた冷媒冷却部 6 3と、配管 6 2の途中に設けられ、冷却槽 5 2内の冷媒 5 3を循環させるポンプ 6 4とで構成されている。

なお、上記した冷媒 5 3は、この冷媒冷却機構 6 1により、半溶融状態の金属スラリー Uを凝固させる一定温度、例えば、マグネシウム合金の固相線温度以下の温度に設定されている。

上記した送りローラ一機構 7 1は、錶型 4 1からの連続錶造棒 Bを挟持して引き出す一対のローラー 7 2と、この一対のローラー 7 2の少なくとも一方を所望の錶造速度で回転させる、図示を省略した回転駆動部（7 3 ) とで構成されている。

上記した切断機構 8 1は、送リローラー機構 7 1で送り出される連続錶造棒 B を所定長のビレツ卜しに切断する切断刃 8 2と、この切断刃 8 2を回転させるモ一ター 8 3と、このモーター 8 3を水平方向へ移動させる、図示を省略した移動駆動部（8 4 ) とで構成されている。

次に、連続錶造棒 Bおよびビレット Lの製造について説明する。

まず、溶融炉本体 1 2内へ所定の金属を投入して蓋体 1 5で溶融炉本体 1 2を閉塞し、ヒーター 1 4で溶融炉本体 1 2を加熱して金属を溶融させることにより、マグネシウム合金の溶融金属 Mを生成する。

そして、制御棒駆動部 2 3で耐熱性制御棒 2 2を駆動して下降させることによリ、排出管 1 3から傾斜冷却体 3 1へ溶融金属 Mを順次排出させる。

このようにして溶融金属 Mを排出させる場合、マグネシウム合金は実用金属中で比重力《最も小さいため、殆どの不純物や化合物は溶融炉本体 1 2の底に沈殿するので、溶融金属 Mの上澄みを排出することにより、殆どの不純物や化合物を除去した溶融金属 Mを、傾斜冷却体 3 1の上部へ供給することができる。

また、溶融炉本体 1 2の底に沈殿する不純物はドロスと呼ばれ、このドロス力《混入すると、清浄なマグネシウム合金とならず、不良品となるので、耐熱性制御棒 2 2を下降させて排出できる溶融金属 Mの量は、排出管 1 3の上端よりも下側の溶融炉本体 1 2内の体積の 7 0 %〜 8 0 %であることが望ましい。

そして、溶融炉本体 1 2の底に沈殿したドロスは、ドロス抜き 1 6を適宜操作して排出させればよい。

上記のようにして傾斜冷却体 3 1上へ排出された溶融金属 Mは、傾斜冷却体 3 1の表面に接触して冷却されることにより、一部が結晶化して半溶融■半凝固状態の金属スラリー Uとなって錶型 4 1へ供給される。

このとき、傾斜冷却体 3 1が傾斜冷却体加振機構 3 6によって加振されているので、凝固殻は、傾斜冷却体 3 1に付着したとしても初期段階で強制的に小さな球状状態で遊離させられ、球状化する。

そして、錶型 4 1内に供給された金属スラリー Uは、錶型冷却機構 5 1によつて冷却されるので、ダミーバーを使用して連続錶造棒 Bに錶造される。

このようして製造された連続錶造棒 Bは、送りローラ一機構 7 1で送られ、切断機構 8 1によって所定の長さのビレツト Lに切断される。

このビレット Lを、鍛造、押出などに使用したり、必要に応じて半溶融状態まで加熱して半溶融加工する。

傾斜冷却体加振機構のない連続錶造棒製造装置で製造したビレットを再加熱して凝固させた光学顕微鏡による凝固組織を第 2図に示すとともに、この発明の第 1実施例の連続錶造棒製造装置 Iで製造したビレツ卜 Lを再加熱して凝固させた光学顕微鏡による凝固組織を第 3図に示す。

傾斜冷却体加振機構のない連続錶造棒製造装置で製造したビレツ卜の凝固組織は、第 2図から分かるように、球状化結晶が成長して数百 / / m以上の大きさになる。

しかし、この発明の第 1実施例の連続錶造棒製造装置 Iで製造したビレット L の凝固組織は、第 3図から分かるように、 1 0 m〜2 0 0〃mの微細な球状結晶となる。

上述したように、この発明の第 1実施例の金属スラリー製造装置 Sによれば、傾斜冷却体 3 1上で溶融金属 Mが固化するのを防ぐために傾斜冷却体加振機構 3 6を設け、傾斜冷却体 3 1の表面に生成する結晶を初期段階で強制的に遊離させて流下させるので、機械攪拌や電磁攪拌装置に比べて装置を大型化させることなく、また、エネルギーコストを増加させることなく、微細な球状結晶、例えば、 1 0 m〜2 0 0 // mの球状結晶を有する金属スラリー Uを効率よく連続して製造することができるとともに、従来の傾斜冷却体に振動を与えない場合よりも微細な球状結晶を有する金属スラリー Uを得ることができる。

そして、溶融金属 Mをマグネシウム合金としたので、微細な球状結晶を有するビレット Lを製造でき、このビレット Lを用いて鍛造、または、半溶融錶造すると、仕上げ時間を短縮でき、仕上げ工程数を少なくすることができ、また、金属スラリー Uを球状結晶のまま錶造する場合、錶物の仕上げ時間を短縮でき、仕上げ工程数を少なくすることができる。

第 4図はこの発明の第 2実施例である錶塊製造装置の概略構成を示す側断面図に相当する説明図、第 5図はこの発明の第 2実施例である錶塊製造装置における錶型搬送機構の概略構成を示す平面図に相当する説明図である。

なお、第 4図は、第 5図の A _ A線による断面に相当する。

第 4図または第 5図において、錶塊製造装置 Pは、金属を溶融させて溶融マグネシゥム合金（溶融金属 M) にする溶融炉 1 1 1と、この溶融炉 1 1 1を所望の溶融温度に調整する溶融炉温度調整機構 1 1 7と、溶融炉 1 1 1から排出させる溶融金属 Mの排出量を制御する溶融金属排出制御機構 1 2 1と、溶融炉 1 1 1から溶融金属 Mが供給される錶型 1 3 1と、この錶型 1 3 1を搬送する錶型搬送機構 1 4 1と、この錶型搬送機構 1 4 1で搬送される錶型 1 3 1を冷却する錶型冷却機構 1 5 1と、この錶型冷却機構 1 5 1の冷媒 1 5 3を冷却する錶型冷却用冷媒冷却機構 1 6 1と、溶融炉 1 1 1から溶融金属 Mが供給される溶融金属供給位置（加振位置） P aへ錶型搬送機構 1 4 1で搬送された錶型 1 3 1に振動を与える錶型加振機構 1 7 1とで構成されている。

上記した溶融炉 1 1 1は、上方が開放した溶融炉本体 1 1 2と、この溶融炉本体 1 1 2の底に貫通させて液密に取り付けられ、上端が溶融炉本体 1 1 2内の所定位置に位置する排出管 1 1 3と、溶融炉本体 1 1 2に埋め込まれたヒータ一 1 1 4と、溶融炉本体 1 1 2の上方を閉塞する蓋体 1 1 5とで構成されている。そして、溶融炉本体 1 1 2の底には、沈殿する不純物、例えば、ドロスを取り出すためのドロス抜き 1 1 6が設けられている。上記した溶融炉温度調整機構 1 1 7は、溶融炉 1 1 1内の温度を計測する温度計測器としての熱電対 1 1 8と、この熱電対 1 1 8で検出した温度が設定した溶融温度になるようにヒーター 1 1 4へ電力を供給したり、ヒーター 1 1 4への電力の供給を停止する通電制御部 1 1 9とで構成されている。

なお、上記した溶融炉 1 1 1内の温度は、この溶融炉温度調整機構 1 1 7によリ、マグネシウム合金の溶融金属 Mを生成するため、マグネシウム合金の液相線温度以上に設定されている。

上記した溶融金属排出制御機構 1 2 1は、溶融炉 1 1 1の蓋体 1 1 5に設けられた揷通孔 1 1 5 aに揷通された耐熱性制御棒 1 2 2と、この耐熱性制御棒 1 2 2を溶融炉 1 1 1内へ挿入して溶融金属 Mを排出管 1 1 3から排出させる制御棒駆動部 1 2 3とで構成されている。

上記した錶型 1 3 1は、例えば、一端（上方）が開放した円筒状の錶型本体 1 3 2と、この錶型本体 1 3 2の一端（上方）の外周に設けられたフランジ部 1 3 3とで構成されている。

上記した錶型搬送機構 1 4 1は、錶型本体 1 3 2を貫通させた状態で、フランジ部 1 3 3が上端に着脱可能に固定される錶型保持部 1 4 2と、複数、この実施例では 8つの錶型保持部 1 4 2を一定間隔で楕円状に搬送するコンベア 1 4 3と、このコンベア 1 4 3を楕円状に送る駆動歯車 1 4 4および従動歯車 1 4 5と、コンベア 1 4 3を、例えば、第 5図において時計方向へ一定距離送る分だけ駆動歯車 1 4 4を駆動して所定時間停止するのを繰り返す、図示を省略した搬送駆動部 ( 1 4 6 ) とで構成されている。

なお、第 5図において、 P sはコンベア 1 4 3で送られる錶型保持部 1 4 2に錶型 1 3 1を取り付ける錶型取付位置、 P aはコンベア 1 4 3で送られる錶型 1 3 1へ溶融炉 1 1 1から溶融金属 Mを供給する溶融金属供給位置、または、コンベア 1 4 3で送られる錶型 1 3 1へ錶型加振機構 1 7 1で振動を与える加振位置、 P oはコンベア 1 4 3で送られる錶型保持部 1 4 2から錶型 1 3 1を取り外す錶型取外位置を示す。

上記した錶型冷却機構 1 5 1は、錶型搬送機構 1 4 1で搬送される錶型 1 3 1 が通過する冷却槽 1 5 2と、この冷却槽 1 5 2に収容された冷媒 1 5 3とで構成されている。

なお、冷却槽 1 5 2は、第 5図に示すように、楕円状に形成されているが、錶型取付位置 P sよりも上流の位置に設けた区画壁 1 5 2 aと、錶型取外位置 P o よリも下流の位置に設けた区画壁 1 5 2 bとの間に冷媒 1 5 3とが収容されている。

上記した錶型冷却用冷媒冷却機構 1 6 1は、冷却槽 1 5 2に両端が接続された配管 1 6 2と、この配管 1 6 2の途中に設けられた冷媒冷却部 1 6 3と、配管 1 6 2の途中に設けられ、冷却槽 1 5 2内の冷媒 1 5 3を循環させるポンプ 1 6 4 とで構成されている。

なお、上記した冷媒 1 5 3は、この錶型冷却用冷媒冷却機構 1 6 1により、溶融金属 Mを凝固させる一定温度、例えば、マグネシウム合金の固相線温度以下の温度に設定されている。

ここで、冷媒 1 5 3の温度をマグネシウム合金の固相線温度以下の温度に設定したのは、錶型本体 1 3 2の内側表面に生成した結晶を錶型本体 1 3 2の振動で錶型本体 1 3 2の内側表面から遊離させて半凝固状態から凝固状態にするという理由に基づいている。

上記した錶型加振機構 1， 1は、一端（左端）に、例えば、錶型 1 3 1のフランジ部 1 3 3が収容される切欠 1 Ί 2 aが設けられた伝達部材 1 7 2と、この伝達部材 1 7 2の右側上面に取り付けられた、例えば、偏心軸とモーターなどで構成された加振部 1 7 3と、切欠 1 7 2 a内にフランジ部 1 3 3が収容されずに錶型 1 3 1を錶型搬送機構 1 4 1で搬送できる後退位置（第 4図および第 5図の実線の位置）、切欠 1 7 2 a内にフランジ部 1 3 3が収容される前進位置（第 4図および第 5図の二点鎖線の位置）の間を、伝達部材 1 7 2を移動させる、図示を省略した伝達部材用移動駆動部（1 7 4 ) とで構成されている。

次に、錶塊 Nの製造について説明する。

まず、第 4図に示す状態の溶融炉本体 1 1 2内へ所定の金属を投入して蓋体 1 1 5で溶融炉本体 1 1 2を閉塞し、ヒーター 1 1 4で溶融炉本体 1 1 2を加熱して金属を溶融させることにより、マグネシウム合金の溶融金属 Mを生成する。そして、錶型搬送機構 1 4 1を動作させることにより、コンベア 1 4 3を移動させるとともに、錶型取付位置 P sへ順次搬送されてくる錶型保持部 1 4 2に錶型 1 3 1を保持させて取り付け、錶型本体 1 3 2の一部分を冷却槽 1 5 2の冷媒 1 5 3内に埋没させる。

このようにして錶型保持部 1 4 2に取り付けられてコンベア 1 4 3で溶融金属供給位置（加振位置） P aへ錶型 1 3 1が搬送されてきて停止すると、図示を省略した伝達部材用移動駆動部（1 7 4 ) で伝達部材 1 7 2を前進させて切欠 1 Ί 2 a内に錶型 1 3 1のフランジ部 1 3 3を収容するとともに、加振部 1 7 3を動作させ、錶型 1 3 1に振動を与える。

そして、制御棒駆動部 1 2 3で耐熱性制御棒 1 2 2を駆動して下降させることにより、排出管 1 1 3から錶型 1 3 1内へ所定量の溶融金属 Mを排出させる。このようにして溶融金属 Mを排出させる場合、ドロスの混入しない清浄なマグネシゥム合金を排出させるため、耐熱性制御棒 1 2 2を下降させて排出できる溶融金属 Mの量は、排出管 1 1 3の上端よりも下側の溶融炉本体 1 1 2の体積の 7 0 %〜 8 θ ο/οであることが望ましい。

そして、溶融炉本体 1 1 2の底に沈殿したドロスは、ドロス抜き 1 1 6を適宜操作して排出させればよい。

上記のようにして錶型本体 1 3 2内へ排出された所定量の溶融金属 Mは、錶型本体 1 3 2の内側表面に接触して冷却されることにより、結晶化して球状になり、錶型本体 1 3 2の内側表面に付着する。

しかし、錶型 1 3 1は錶型加振機構 1 7 1によって振動が加えられているので、球状結晶は成長しながら錶型本体 1 3 2の内側表面から強制的に遊離させられ、錶型本体 1 3 2の底へと順次沈殿して錶塊 Nとなる。

上記のょゔにして溶融金属供給位置（加振位置） P aに位置する錶型 1 3 1に所定時間、例えば、 1分〜 5分位振動を加えたならば、加振部 1 7 3を停止させ、図示を省略した伝達部材用移動駆動部（1 7 4 ) で伝達部材 1 7 2を後退させる。そして、錶型搬送機構 1 4 1で溶融金属 Mが供給された錶型 1 3 1を錶型取外位置 P o側へ所定距離搬送するとともに、溶融金属供給位置（加振位置） P aへ次の錶型 1 3 1を搬送し、溶融金属供給位置（加振位置） P aへ搬送された錶型

1 3 1に、上述したように、振動を加えながら溶融炉 1 1 1から溶融金属 Mを供給するのを繰り返して行う。

一方、錶型取外位置 P oへ搬送された錶型 1 3 1は、内部の半凝固状態の金属スラリー Uが固まって錶塊 Nになっているので、錶型保持部 1 4 2力、ら取り外し、逆さにして錶塊 Nを排出させた後、内周面を清掃して次の使用に備える。

錶型加振機構などのない錶塊製造装置で製造した錶塊を再加熱して凝固させた光学顕微鏡による凝固組織を第 6図に示すとともに、この発明の第 2実施例の錶塊製造装置 Pで製造した錶塊 Nを再加熱して凝固させた光学顕微鏡による凝固組織を第 7図に示す。

錶型加振機構などのない錶塊製造装置で製造した錶塊の凝固組織は、第 6図から分かるように、結晶が成長して数百 // m以上の大きさになる。

しかし、この発明の第 2実施例の錶塊製造装置 Pで製造した錶塊 Nの凝固組織は、第 7図から分かるように、 1 0〃〜2 0 0 の微細な球状結晶となる。上述したように、この発明の第 2実施例の錶塊製造装置 Pによれば、溶融金属 Mが錶型 1 3 1に付着したまま固化するのを防ぐために錶型加振機構 1 7 1を設け、錶型 1 3 1の内側表面に生成する結晶を初期段階で強制的に遊離させるので、機械攪拌や電磁攪拌装置に比べて装置を大型化させることなく、また、エネルギ —コストを増加させることなく、各種金属の錶造組織を従来の錶型に振動を与えない場合よりも全体的に微細な球状、例えば、 1 0 m〜2 0 O i mにすることができる。

そして、溶融金属 Mをマグネシウム合金どしたので、錶塊 Nの仕上げ時間を短縮でき、仕上げ工程数を少なくすることができる。

第 8図はこの発明の第 3実施例である錶塊製造装置の概略構成を示す部分側断面図に相当する説明図であり、第 4図および第 5図と同一または相当部分に同一符号を付して説明を省略する。

第 8図において、錶塊製造装置 Pは、金属を溶融させてマグネシウム合金の溶融金属 Mにする溶融炉（1 1 1 ) と、この溶融炉（1 1 1 ) を所望の溶融温度に調整する溶融炉温度調整機構（1 1 7 ) と、溶融炉（1 1 1 ) から排出させる溶融金属 Mの排出量を制御する溶融金属排出制御機構（1 2 1 ) と、溶融炉（1 1 1 ) 力、ら溶融金属 Mが供給される錶型 1 3 1と、この錶型 1 3 1を搬送する錶型搬送機構 1 41 と、この錶型搬送機構 1 41で搬送される錶型 1 31を冷却する錶型冷却機構 (1 51 ) と、この錶型冷却機構（1 51 ) の冷媒（1 53) を冷却する錶型冷却用冷媒冷却機構 (1 61 ) と、溶融金属供給位置（加振位置） (P a) に位置する錶型 1 31内へ挿入され、溶融金属 Mが注がれる、例えば、半球状の冷却体 21 1と、この冷却体 21 1に振動を与える冷却体加振機構 22 1と、冷却体 21 1を冷却する冷却体冷却機構 231とで構成されている。上記した溶融炉（1 1 1 ) 〜錶型冷却用冷媒冷却機構（1 61 ) は、図示を省略されているが、第 2実施例と同様に構成されている。

上記した冷却体加振機構 221は、クランク状に折り曲げられ、一端（右端）が閉塞されるとともに、一端が固定されて他端（左端）で冷却体 21 1を支持する 2本のパイプ 222と、このパイプ 222の少なくとも一方に、例えば、下側から振動を与える加振部 223と、冷却体 21 1が錶型 1 31内に位置する加振位置（下降位置）（第 8図に示す位置）、冷却体 21 1が錶型 1 31外に位置する非加振位置（上昇位置）の間を、一端（右端）を支点にして移動させる、図示を省略した冷却体用移動駆動部（224) とで構成されている。

上記した冷却体冷却機構 231は、一方のパイプ 222に一端が接続されるとともに、他方のパイプ 222に他端が接続され、冷却体 21 1内に形成された流路に連通する可撓性を有した配管 232と、この配管 232の途中に設けられた冷媒貯留部 233と、配管 232の途中に設けられ、冷媒を冷却する冷媒冷却部 234と、配管 232の途中に設けられ、冷媒を循環させるポンプ 235とで構成されている。

次に、錶塊 Nの製造について説明するが、第 2実施例と殆ど同じなので、第 2 実施例と異なる部分について説明する。

第 4図および第 5図に示す第 2実施例において、溶融金属供給位置（加振位置）（Pa) へ錶型 1 31が搬送されて停止すると、図示を省略した冷却体用移動駆動部（224) を動作させて錶型 1 31内へ冷却体 21 1を挿入して加振位置（下降位置）に位置させるとともに、加振部 223を作動させる。

そして、制御棒駆動部（1 23) で耐熱性制御棒（1 22) を駆動して下降させることにより、排出管（1 1 3) から錶型 1 31内へ所定量の溶融金属 Mを排出させる。

このようにして錶型本体（1 3 2 ) 内へ排出された所定量の溶融金属 Mは、冷却体 2 1 1に注がれ、冷却体冷却機構 2 3 1で冷却されている冷却体 2 1 1の表面に接触して冷却されることにより、結晶化して球状になり、冷却体 2 1 1の表面に付着する。

し力、し、冷却体 2 1 1は冷却体加振機構 2 2 1によって振動が加えられているので、球状結晶は成長しながら冷却体 2 1 1の表面から強制的に遊離させられ、錶型本体 1 3 2内へ落下する。

そして、錶型本体 1 3 2内へ落下した溶融金属 Mは、錶型本体 1 3 2の内側表面に接触して冷却されることにより、球状結晶に成長して錶型本体 1 3 2の内側表面に付着する。

上記のようにして溶融金属供給位置（加振位置）（P a ) に位置する錶型 1 3 1に所定時間、例えば、 1分〜 5分位振動を加えたならば、加振部 2 2 3を停止させ、図示を省略した冷却体用移動駆動部（2 2 4 ) を動作させて冷却体 2 1 1 を非加振位置（上昇位置）に位置させる。

以後は、第 2実施例と同様である。

上述したように、この発明の第 3実施例の錶塊製造装置 Pによれば、冷却体 2 1 1でも溶融金属 Mを冷却するとともに、冷却体 2 1 1上で溶融金属 Mが固化するのを防ぐために冷却体加振機構 2 2 1を設け、冷却体 2 1 1の表面に生成する結晶を初期段階で強制的に遊離させて流下させるので、機械攪拌や電磁攪拌装置に比べて装置を大型化させることなく、また、エネルギーコストを増加させることなく、微細な球状結晶を有する固相の錶塊 Nを効率よく生成することができる。そして、冷却体 2 1 1を冷却する冷却体冷却機構 2 3 1を設けたので、冷却体 2 1 1を一定温度に保持することができ、微細な球状結晶の固相の錶塊 Nを効率よく生成することができる。

第 9図は連続錶造棒製造装置または錶塊製造装置で使用する溶融炉の他の例の概略構成を示す側断面図に相当する説明図である。

第 9図において、溶融炉 1 1， 1 1 1は、上方が開放した溶融炉本体 1 2， 1 1 2と、この溶融炉本体 1 2 , 1 1 2の中に、取り出し可能に収容された内側容器としてのるつぼ 1 2A， 1 1 2 Aと、このるつぼ 1 2 A， 1 1 2 Aの底に貫通させて液密に取り付けられるとともに、溶融炉本体 1 2， 1 1 2の底を取り外し可能に貫通し、上端がるつぼ 1 2A, 1 1 2 A内の所定位置に位置する排出管 1 3, 1 1 3と、溶融炉本体 1 2， 1 1 2に埋め込まれたヒーター 1 4， 1 1 4と、溶融炉本体 1 2， 1 1 2の上方を閉塞する蓋体 1 5， 1 1 5とで構成されている。そして、溶融炉温度調整機構 1 7, 1 1 7は、溶融炉 1 1 , 1 1 1内の温度を計測する温度計測器としての熱電対 1 8, 1 1 8と、この熱電対 1 8， 1 1 8で検出した温度が設定した溶融温度になるようにヒーター 1 4， 1 1 4へ電力を供給したり、ヒーター 1 4, 1 1 4への電力の供給を停止する通電制御部 1 9， 1 1 9とで構成されている。

なお、溶融炉 1 1 , 1 1 1内の温度は、溶融炉温度調整機構 1 7， 1 1 7によリ、マグネシウム合金の溶融金属 Mを生成するため、マグネシウム合金の液相線温度以上に設定されている。

そして、溶融金属排出制御機構 21 , 1 21は、溶融炉 1 1 , 1 1 1の蓋体 1 5, 1 1 5に設けられた揷通孔 1 5 a, 1 1 5 aに揷通された耐熱性制御棒 22， 1 22と、この耐熱性制御棒 22, 1 22を溶融炉 1 1 , 1 1 1内へ挿入して溶融金属 Mを排出管 1 3， 1 1 3から排出させる制御棒駆動部 23， 1 23とで構成されている。

次に、この溶融炉 1 1 , 1 1 1について説明する。

この溶融炉 1 1 , 1 1 1にはドロス抜きが設けられていないので、所定量の溶融金属 Mを排出し終え、僅かな溶融金属 Mとドロスとが残った状態になったならば、蓋体 1 5， 1 1 5を開放させて溶融炉本体 1 2， 1 1 2内からるつぼ 1 2A, 1 1 2 Aを取り出し、新たなるつぼ 1 2A， 1 1 2Aを、第 9図に示すように、溶融炉本体 1 2, 1 1 2内に収容させる。

そして、るつぼ 1 2A, 1 1 2 A内へ所定の金属を投入して蓋体 1 5, 1 1 5 で溶融炉本体 1 2， 1 1 2を閉塞し、ヒーター 1 1 4で溶融炉本体 1 1 2を加熱して金属を溶融させることにより、マグネシウム合金の溶融金属 Mを生成する。以後は、先の説明と同様に、溶融金属排出制御機構 21 , 1 21を動作させて溶融金属 Mを所定量ずつ順次排出させる。この溶融炉 1 1 , 1 1 1は、ドロス抜きに代えてるつぼ 1 2 A , 1 1 2 Aを設けたので、るつぼ 1 2 A , 1 1 2 Aを交換することにより、ドロス抜きからドロスを抜いて新たに溶融金属 Mを生成するよリも早く新たに溶融金属 Mを生成することができる。

したがって、金属スラリー Uまたは錶塊 Nを効率よく製造することができる。なお、溶融炉本体 1 2， 1 1 2内から取り出したるつぼ 1 2 A , 1 1 2 Aは、例えば、水を収容させておくと、経時変化によってドロスなどが固まり、取り出すことができる。

したがって、固まったドロスなどを取り除いたるつぼ 1 2 A , 1 1 2 Aは、内周面を清掃して次の使用に備えることができる。

上記した各実施例において、扱うマグネシウム合金の溶融金属 Mは酸化し易いので、不燃性雰囲気、例えば、アルゴンガスや六弗化ィォゥ（S F₆) ガスと二酸化炭素混合ガス雰囲気中で行うのが望ましい。

また、溶融金属 Mをマグネシウム合金とした例で説明したが、アルミニウム合金や、他の金属にも適用できることは言うまでもない。

次に、第 1実施例では、連続錶造棒 B、ビレット Lを製造する例で説明した力《、金属スラリー Uを利用して板を製造することもできる。

そして、第 1実施例において、傾斜冷却体 3 1および傾斜冷却体加振機構 3 6 に代えて第 3実施例における冷却体 2 1 1および冷却体加振機構 2 2 1 (さらに冷却体冷却機構 2 3 1 ) を設けることにより、または、第 3実施例における冷却体 2 1 1、冷却体加振機構 2 2 1 (さらに冷却体冷却機構 2 3 1 ) を設け、傾斜冷却体 3 1からの溶融金属 Mを冷却体 2 1 1へ注ぐことにより、第 1実施例または第 3実施例と同様な効果を得ることができる。

この場合、第 3実施例のように、冷却体加振機構 2 2 1を移動させる必要はなしゝ。

次に、第 2実施例および第 3実施例では、円柱状の錶塊 Nを製造する例を説明したが、錶物製造用として錶造することにより、直接錶物（錶塊）を製造することができる。

そして、第 2実施例において、第 3実施例における冷却体 2 1 1、冷却体加振機構 2 2 1 (さらに冷却体冷却機構 2 3 1 ) を設け、冷却体 2 1 1からの溶融金属 Mを錶型 1 3 1内へ注ぐことにより、第 3実施例と同様な効果を得ることがでさる。

次に、第 3実施例において冷却体冷却機構 2 3 1を設けなくても同様な効果を得ることができる。産業上の利用可能性

この発明に依る金属スラリー製造は、溶融金属を傾斜冷却体へ注ぎ、溶融金属を冷却する際に、上記傾斜冷却体に振動を与えることにより、生成する結晶を強制的に遊離、流下させるので、微細な球状結晶を有する金属スラリーを効率良く連続して製造することができる。

従って、凝固潜熱が小さく固まり易い M g合金についても容易に金属スラリーを製造することができる。その際に振動を与えることにより球状結晶が冷却体から遊離するまでの時間が短縮され、より微細な結晶粒とすることができる。また、この発明に依る錶塊製造は、錶型に冷却加振機構を設けるようにしたので、得られた金属の錶造組織を機械的性質の優れた微細な球状とすることができる。

Claims

請求の範囲

1. 溶融金属（M) を傾斜冷却体（31 ) へ注ぎ、この傾斜冷却体で前記溶融金属を冷却することにより、金属スラリー（U) を製造する金属スラリー製造方法において、

前記傾斜冷却体に振動を与える、

ことを特徴とする金属スラリー製造方法。

2. 溶融金属（M) を振動する冷却体（31 ) へ注ぎ、この冷却体で前記溶融金属を冷却することにより、金属スラリー（U) を製造する、ことを特徴とする金属スラリー製造方法。

3. 前記溶融金属がマグネシウム合金である、ことを特徴とする請求の範囲第 1項又は第 2項記載の金属スラリ一製造方法。

4. 溶融金属（M) を傾斜冷却体（31 ) へ注ぎ、この傾斜冷却体で前記溶融金属を冷却することにより、金属スラリー（U) を製造する金属スラリー製造装置において、

前記傾斜冷却体に振動を与える傾斜冷却体加振機構（36) を設けた、ことを特徴とする金属スラリ一製造装置。

5. 溶融金属（M) が注がれる冷却体（31 ) と、

この冷却体に振動を与える冷却体加振機構（36) とを備える、

ことを特徴とする金属スラリ一製造装置。

6. 前記溶融金属がマグネシウム合金である、

ことを特徴とする請求の範囲第 4項又は第 5項記載の金属スラリ一製造装置。

7. 錶型（41 ) へ供給した溶融金属（M) を、前記錶型を冷却することによつて冷却し、錶塊（B、 N) を製造する錶塊製造方法において、

前記錶型に振動を与える、

ことを特徴とする錶塊製造方法。

8. 錶型（41 ) へ供給した溶融金属（M) を、前記錶型を冷却することによつて冷却し、錶塊（N) を製造する錶塊製造方法において、

溶融金属を振動する冷却体（31) へ注ぎ、この冷却体で前記溶融金属を冷却した後に前記錶型へ供給する、

ことを特徴とする錶塊製造方法。

9. 前記溶融金属がマグネシウム合金である、ことを特徴とする請求の範囲第 7項又は第 8項記載の錶塊製造方法。

1 0. 錶型（1 31 ) へ供給した溶融金属（U) を、前記錶型を冷却することによって冷却し、錶塊（B、 N) を製造する錶塊製造装置において、

前記錶型（1 31 ) に振動を与える錶型加振機構（1 71 ) を設けた、ことを特徴とする錶塊製造装置。

1 1. 錶型（1 31 ) へ供給した溶融金属（U) を、前記錶型を冷却することによって冷却し、錶塊（B、 N) を製造する錶塊製造装置において、

注がれる溶融金属を冷却して前記錶型へ供給する冷却体（21 1 ) と、この冷却体に振動を与える冷却体加振機構 (221 ) とを設けた、

ことを特徴とする錶塊製造装置。

1 2. 前記溶融金属がマグネシウム合金である、

ことを特徴とする請求の範囲第 1 0項又は第 1 1項記載の錶塊製造装置。