JP3313220B2 - 鋳造用金属スラリーの製造方法及び製造装置 - Google Patents
鋳造用金属スラリーの製造方法及び製造装置Info
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Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、鋳造用金属スラリー、
より具体的にはレオキャストに使用するための金属スラ
リーや、チクソキャストに使用するビレットを鋳造する
ための金属スラリー、等の鋳造用金属スラリーの製造方
法及び製造装置に関するものである。尚、本明細書にお
いて金属には、単体だけでなくその合金も含むものであ
る。
より具体的にはレオキャストに使用するための金属スラ
リーや、チクソキャストに使用するビレットを鋳造する
ための金属スラリー、等の鋳造用金属スラリーの製造方
法及び製造装置に関するものである。尚、本明細書にお
いて金属には、単体だけでなくその合金も含むものであ
る。
【０００２】
【従来の技術】この種の金属スラリーは、鋳造した製品
の収縮巣の発生を抑制すると共に鋳造製品の機械的強度
を向上させるために、高固相率で低粘度の半溶融金属と
することが要求され、その為には、その結晶粒子ができ
るだけ微細で且つ均一な非樹枝状、好ましくは球状であ
ることが必要である。
の収縮巣の発生を抑制すると共に鋳造製品の機械的強度
を向上させるために、高固相率で低粘度の半溶融金属と
することが要求され、その為には、その結晶粒子ができ
るだけ微細で且つ均一な非樹枝状、好ましくは球状であ
ることが必要である。
【０００３】その為に従来から、種々の試みが提案され
ているが、本発明に近い技術として特開昭61-235047 号
公報に掲載された鋳造法がある。この従来法は、温度制
御された傾斜板上に溶融金属を注下させ、その溶融金属
が傾斜板上を流下する間に半溶融状態の金属スラリーと
なるようにしたものであり、溶融金属が傾斜板上で急冷
されることにより比較的微細な結晶粒子が得られるが、
結晶粒子の形状が花弁状となり、良好に球状化すること
ができなかった。
ているが、本発明に近い技術として特開昭61-235047 号
公報に掲載された鋳造法がある。この従来法は、温度制
御された傾斜板上に溶融金属を注下させ、その溶融金属
が傾斜板上を流下する間に半溶融状態の金属スラリーと
なるようにしたものであり、溶融金属が傾斜板上で急冷
されることにより比較的微細な結晶粒子が得られるが、
結晶粒子の形状が花弁状となり、良好に球状化すること
ができなかった。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】本発明はこの様な従来
の不具合に鑑みてなされたものであり、複雑な工程を必
要とせずに簡単な設備でもって、微細で且つほぼ均一な
非樹枝状（球状）の結晶粒子が得られる鋳造用金属スラ
リーの製造方法及び製造装置を提供せんとするものであ
る。
の不具合に鑑みてなされたものであり、複雑な工程を必
要とせずに簡単な設備でもって、微細で且つほぼ均一な
非樹枝状（球状）の結晶粒子が得られる鋳造用金属スラ
リーの製造方法及び製造装置を提供せんとするものであ
る。
【０００５】
【課題を解決するための手段】斯る目的を達成する本発
明の鋳造用金属スラリーの製造方法は、溶融金属を傾斜
面上に流しながら半溶融状態に急冷した後、該半溶融金
属を傾斜面上に流しながら加熱せしめ、然る後その半溶
融金属を加熱炉内で固液共存温度で所定時間加熱保持す
るようにした事を特徴としたものである。また、上記目
的を達成する本発明の鋳造用金属スラリーの製造装置
は、溶融金属保持炉の出湯口の直下に冷却板を下向き傾
斜状に設置すると共に、該冷却板と連続させて加熱板を
傾斜状に設置せしめ、該加熱板の流下口の直下に半溶融
金属を固液共存温度で所定時間加熱保持するための加熱
炉を配置し、前記溶融金属保持炉の出湯口から溶融金属
を上記冷却板上に注下させて上記加熱板上を通して上記
加熱炉内へ導入させるようにしてなる事を特徴としたも
のである。
明の鋳造用金属スラリーの製造方法は、溶融金属を傾斜
面上に流しながら半溶融状態に急冷した後、該半溶融金
属を傾斜面上に流しながら加熱せしめ、然る後その半溶
融金属を加熱炉内で固液共存温度で所定時間加熱保持す
るようにした事を特徴としたものである。また、上記目
的を達成する本発明の鋳造用金属スラリーの製造装置
は、溶融金属保持炉の出湯口の直下に冷却板を下向き傾
斜状に設置すると共に、該冷却板と連続させて加熱板を
傾斜状に設置せしめ、該加熱板の流下口の直下に半溶融
金属を固液共存温度で所定時間加熱保持するための加熱
炉を配置し、前記溶融金属保持炉の出湯口から溶融金属
を上記冷却板上に注下させて上記加熱板上を通して上記
加熱炉内へ導入させるようにしてなる事を特徴としたも
のである。
【０００６】
【作用】本発明に係る鋳造用金属スラリーの製造方法に
よれば、溶融金属を傾斜面上に流しながら半溶融状態に
急冷することにより、半溶融金属中に多数の結晶核が生
成され、その後、この半溶融金属を傾斜面上に流しなが
ら加熱することにより、上記生成した結晶核がより球形
状に近い粒子形状に成長して微細な非樹枝状（球状）の
結晶粒子となるものである。
よれば、溶融金属を傾斜面上に流しながら半溶融状態に
急冷することにより、半溶融金属中に多数の結晶核が生
成され、その後、この半溶融金属を傾斜面上に流しなが
ら加熱することにより、上記生成した結晶核がより球形
状に近い粒子形状に成長して微細な非樹枝状（球状）の
結晶粒子となるものである。
【０００７】そして更に、多数の微細結晶粒子を含む半
溶融金属を加熱炉内で固液共存温度でもって所定時間加
熱保持することにより、半溶融金属中の微細結晶粒子が
良好に球状化されるものである。
溶融金属を加熱炉内で固液共存温度でもって所定時間加
熱保持することにより、半溶融金属中の微細結晶粒子が
良好に球状化されるものである。
【０００８】
【実施例】次に、本発明に係る鋳造用金属スラリーの製
造装置について、その実施の一例を図１に示した模式図
に基づいて説明する。図中、１は溶融金属保持炉、２は
冷却板、３は加熱板、４は加熱炉、を夫々示す。
造装置について、その実施の一例を図１に示した模式図
に基づいて説明する。図中、１は溶融金属保持炉、２は
冷却板、３は加熱板、４は加熱炉、を夫々示す。
【０００９】溶融金属保持炉１は、アルミニウム等の溶
融金属ｍを所定の温度、好ましくは液相線温度近傍の温
度で収容保持しておくための炉であり、底部に出湯口11
を有し、その出湯口11を開閉するための開閉弁12、及び
溶融金属ｍの温度を監視するための熱電対13を備えてい
る。
融金属ｍを所定の温度、好ましくは液相線温度近傍の温
度で収容保持しておくための炉であり、底部に出湯口11
を有し、その出湯口11を開閉するための開閉弁12、及び
溶融金属ｍの温度を監視するための熱電対13を備えてい
る。
【００１０】冷却板２は、溶融金属ｍを急冷して多くの
結晶核を生成させるためのものであり、例えばアルミナ
質耐火物材を用いて、表面が平滑なスベリ台状に形成
し、その内部ないしは裏面側に例えば冷却パイプ21を設
置せしめて冷却板２の表面を所定の温度に冷却するよう
にする。
結晶核を生成させるためのものであり、例えばアルミナ
質耐火物材を用いて、表面が平滑なスベリ台状に形成
し、その内部ないしは裏面側に例えば冷却パイプ21を設
置せしめて冷却板２の表面を所定の温度に冷却するよう
にする。
【００１１】そしてこの冷却板２を、溶融金属保持炉１
の出湯口11の直下位置に所定の角度θで下向き傾斜状に
設置して、溶融金属保持炉１の出湯口11から溶融金属ｍ
を注下させる。この際、溶融金属保持炉１の出湯口11ま
での距離ｈは、冷却板２の冷却能力に多少依存するが、
実験の結果では冷却板２の冷却能力が十分な場合には１
０〜２０cm程度が良好であった。
の出湯口11の直下位置に所定の角度θで下向き傾斜状に
設置して、溶融金属保持炉１の出湯口11から溶融金属ｍ
を注下させる。この際、溶融金属保持炉１の出湯口11ま
での距離ｈは、冷却板２の冷却能力に多少依存するが、
実験の結果では冷却板２の冷却能力が十分な場合には１
０〜２０cm程度が良好であった。
【００１２】また、冷却板２の表面温度は、溶融金属ｍ
が冷却板２上を流下している間に多数の結晶核を有する
半溶融金属となるようにコントロールされる。即ち、冷
却板２上に注下された溶融金属ｍが半溶融状態になるこ
となく加熱板３ないしは加熱炉４まで流下してしまった
り逆に凝固してしまうことがないように、溶融金属ｍの
種類やその初期温度，流量，並びに冷却板２上を流通す
る時間等に応じて冷却板２の表面温度を決定するもので
ある。
が冷却板２上を流下している間に多数の結晶核を有する
半溶融金属となるようにコントロールされる。即ち、冷
却板２上に注下された溶融金属ｍが半溶融状態になるこ
となく加熱板３ないしは加熱炉４まで流下してしまった
り逆に凝固してしまうことがないように、溶融金属ｍの
種類やその初期温度，流量，並びに冷却板２上を流通す
る時間等に応じて冷却板２の表面温度を決定するもので
ある。
【００１３】尚、多数の結晶核を有する望ましい半溶融
状態、すなわち微細結晶粒子と望ましい半溶融状態との
関係は、この冷却板２による作用だけでなく後の加熱板
３並びに加熱炉４による作用にも関係し且つ溶融金属ｍ
の種類毎に実験の積重ねによって解明されるため、実際
の溶融金属ｍの流量や流速（すなわち冷却板２及び加熱
板３の長さＬ1 ，Ｌ2 や傾斜角度θ）並びに冷却板２の
表面温度などのコントロール（設定）は、この実験デー
タに基づて行なわれる。
状態、すなわち微細結晶粒子と望ましい半溶融状態との
関係は、この冷却板２による作用だけでなく後の加熱板
３並びに加熱炉４による作用にも関係し且つ溶融金属ｍ
の種類毎に実験の積重ねによって解明されるため、実際
の溶融金属ｍの流量や流速（すなわち冷却板２及び加熱
板３の長さＬ1 ，Ｌ2 や傾斜角度θ）並びに冷却板２の
表面温度などのコントロール（設定）は、この実験デー
タに基づて行なわれる。
【００１４】因みに、溶融金属ｍとしてアルミニウム合
金（ＡＣ４Ｃ）を使用した実験の結果では、液相線＋１
０℃〜＋５０℃の溶融金属を、長さＬ1 を２cm〜１５c
m，傾斜角度θを２０度〜４５度，表面温度を３０℃〜
６０℃に設定した冷却板２上に毎秒２０ml〜１５０ml注
下させて流下させた時に、多数の結晶核を有する望まし
い半溶融状態を得ることができた。
金（ＡＣ４Ｃ）を使用した実験の結果では、液相線＋１
０℃〜＋５０℃の溶融金属を、長さＬ1 を２cm〜１５c
m，傾斜角度θを２０度〜４５度，表面温度を３０℃〜
６０℃に設定した冷却板２上に毎秒２０ml〜１５０ml注
下させて流下させた時に、多数の結晶核を有する望まし
い半溶融状態を得ることができた。
【００１５】この時に得られた半溶融金属の金属組織
を、図２の顕微鏡写真で示す。この顕微鏡写真におい
て、白く見える部分が結晶粒子（固相部分）であり、黒
く見える部分が溶融部分である（以下、金属組織を示す
顕微鏡写真において同じ）。この顕微鏡写真から、微細
なデンドライト形状の結晶が晶出していることが理解さ
れる。
を、図２の顕微鏡写真で示す。この顕微鏡写真におい
て、白く見える部分が結晶粒子（固相部分）であり、黒
く見える部分が溶融部分である（以下、金属組織を示す
顕微鏡写真において同じ）。この顕微鏡写真から、微細
なデンドライト形状の結晶が晶出していることが理解さ
れる。
【００１６】また、加熱板３は、溶融金属ｍが冷却板２
上を流下する間に生成された半溶融金属中の多数の結晶
核を成長させるためのものであり、例えばアルミナ質耐
火物材を用いて、表面が平滑なスベリ台状に形成し、そ
の内部ないしは裏面側に例えば加熱ヒータ31を設置せし
めて加熱板３の表面を所定の温度に加熱するようにな
し、冷却板２の下端に一体的に連続させて下向き傾斜状
に設置せしめる。
上を流下する間に生成された半溶融金属中の多数の結晶
核を成長させるためのものであり、例えばアルミナ質耐
火物材を用いて、表面が平滑なスベリ台状に形成し、そ
の内部ないしは裏面側に例えば加熱ヒータ31を設置せし
めて加熱板３の表面を所定の温度に加熱するようにな
し、冷却板２の下端に一体的に連続させて下向き傾斜状
に設置せしめる。
【００１７】そして、加熱板３の表面温度及び長さＬ2
の設定は、前記冷却板２の場合と同様に、溶融金属の種
類毎に実験データに基づて行なわれる。因みに、溶融金
属ｍとしてアルミニウム合金（ＡＣ４Ｃ）を使用した実
験の結果では、表面温度を２００℃〜５００℃に設定
し、長さＬ2 を５cm〜５０cmに設定した時に、結晶核の
良好な成長が見られた。
の設定は、前記冷却板２の場合と同様に、溶融金属の種
類毎に実験データに基づて行なわれる。因みに、溶融金
属ｍとしてアルミニウム合金（ＡＣ４Ｃ）を使用した実
験の結果では、表面温度を２００℃〜５００℃に設定
し、長さＬ2 を５cm〜５０cmに設定した時に、結晶核の
良好な成長が見られた。
【００１８】この時に得られた半溶融金属の金属組織
を、図３の顕微鏡写真で示す。この顕微鏡写真から、デ
ントライト形状の結晶が花弁状の結晶に成長しているこ
とが理解される。
を、図３の顕微鏡写真で示す。この顕微鏡写真から、デ
ントライト形状の結晶が花弁状の結晶に成長しているこ
とが理解される。
【００１９】また、加熱炉４は、半溶融金属ｍ’を固液
共存温度で所定時間加熱保持して半溶融金属ｍ’中の微
細結晶粒子を良好に球状化させるためのものであり、例
えば周知の電気炉を用いてその内部に鋳型41を設置する
共に、溶融金属ｍ’の温度を監視するための熱電対42を
設備せしめ、加熱板３の流下口32の直下に配置する。
共存温度で所定時間加熱保持して半溶融金属ｍ’中の微
細結晶粒子を良好に球状化させるためのものであり、例
えば周知の電気炉を用いてその内部に鋳型41を設置する
共に、溶融金属ｍ’の温度を監視するための熱電対42を
設備せしめ、加熱板３の流下口32の直下に配置する。
【００２０】この加熱炉４における半溶融金属ｍ’の加
熱温度及び保持時間は、溶融金属ｍの種類によって異な
るが、溶融金属ｍとしてアルミニウム合金（ＡＣ４Ｃ）
を使用した場合には、内部に設置した鋳型41の温度を５
５７℃（固相線＋１５℃）〜６００℃（固相線＋５８
℃）とし、保持時間を１０秒〜１８００秒に設定した
時、半溶融金属ｍ’中の微細結晶粒子が良好に球状化さ
れた。
熱温度及び保持時間は、溶融金属ｍの種類によって異な
るが、溶融金属ｍとしてアルミニウム合金（ＡＣ４Ｃ）
を使用した場合には、内部に設置した鋳型41の温度を５
５７℃（固相線＋１５℃）〜６００℃（固相線＋５８
℃）とし、保持時間を１０秒〜１８００秒に設定した
時、半溶融金属ｍ’中の微細結晶粒子が良好に球状化さ
れた。
【００２１】この時に得られた半溶融金属の金属組織
を、図４の顕微鏡写真で示す。この顕微鏡写真から、花
弁状の結晶が球形状の結晶に成長していることが理解さ
れる。尚、図２から図４に示した金属組織の顕微鏡写真
の倍率は、いずれも１００倍である。
を、図４の顕微鏡写真で示す。この顕微鏡写真から、花
弁状の結晶が球形状の結晶に成長していることが理解さ
れる。尚、図２から図４に示した金属組織の顕微鏡写真
の倍率は、いずれも１００倍である。
【００２２】而して、溶融金属保持炉１内の溶融金属ｍ
を液相線近傍の温度に保持せしめ、溶融金属ｍとしてア
ルミニウム合金（ＡＣ４Ｃ）を使用した場合には好まし
くは液相線＋１０℃〜液相線＋５０℃位の範囲に保持せ
しめ、その溶融金属ｍを溶融金属保持炉１の出湯口11か
ら冷却板２上に注下すると、溶融金属ｍは冷却板２上を
流下する間に半溶融状態に急冷されて結晶核の生成が促
され、続いてその半溶融金属は加熱板３上を流下する間
に加熱されて結晶核の成長が促され、最後に加熱板３の
流下口32から半溶融金属のまま加熱炉４の鋳型41内に導
入収容され、鋳型41内でもって固液共存温度で所定時間
加熱保持されることにより、微細結晶粒子の良好な球状
化が促される。
を液相線近傍の温度に保持せしめ、溶融金属ｍとしてア
ルミニウム合金（ＡＣ４Ｃ）を使用した場合には好まし
くは液相線＋１０℃〜液相線＋５０℃位の範囲に保持せ
しめ、その溶融金属ｍを溶融金属保持炉１の出湯口11か
ら冷却板２上に注下すると、溶融金属ｍは冷却板２上を
流下する間に半溶融状態に急冷されて結晶核の生成が促
され、続いてその半溶融金属は加熱板３上を流下する間
に加熱されて結晶核の成長が促され、最後に加熱板３の
流下口32から半溶融金属のまま加熱炉４の鋳型41内に導
入収容され、鋳型41内でもって固液共存温度で所定時間
加熱保持されることにより、微細結晶粒子の良好な球状
化が促される。
【００２３】以上、溶融金属ｍとしてアルミニウム合金
（ＡＣ４Ｃ）を使用した場合の例ではあるが、図５及び
図６に示した金属組織の顕微鏡写真から理解されるよう
に、冷却板２による冷却速度が速いほど、また加熱炉４
における保持時間が長いほど、好ましい微細結晶粒子が
多数得られる。
（ＡＣ４Ｃ）を使用した場合の例ではあるが、図５及び
図６に示した金属組織の顕微鏡写真から理解されるよう
に、冷却板２による冷却速度が速いほど、また加熱炉４
における保持時間が長いほど、好ましい微細結晶粒子が
多数得られる。
【００２４】
【発明の効果】本発明は斯様に構成したので、複雑な工
程を必要とせず簡単な設備でもって、微細で且つほぼ均
一な非樹枝状（球状）の結晶粒子を得ることが出来る。
程を必要とせず簡単な設備でもって、微細で且つほぼ均
一な非樹枝状（球状）の結晶粒子を得ることが出来る。
【図１】 本発明実施の一例を示す模式図。
【図２】 溶融金属を冷却板上で急冷させて半溶融状
態にした時の金属組織（×１００）の顕微鏡写真。
態にした時の金属組織（×１００）の顕微鏡写真。
【図３】 冷却板上で生成された半溶融金属を加熱板
上で加熱した時の金属組織（×１００）の顕微鏡写真。
上で加熱した時の金属組織（×１００）の顕微鏡写真。
【図４】 加熱板上で加熱した半溶融金属を加熱炉で
加熱保持した時の金属組織（×１００）の顕微鏡写真。
加熱保持した時の金属組織（×１００）の顕微鏡写真。
【図５】 溶融金属を冷却板上で急冷させる際の冷却
速度と微細結晶粒子との関係を説明する金属組織（×１
００）の顕微鏡写真であり、（ａ）は急冷した場合を示
し、（ｂ）は徐冷した場合を示す。
速度と微細結晶粒子との関係を説明する金属組織（×１
００）の顕微鏡写真であり、（ａ）は急冷した場合を示
し、（ｂ）は徐冷した場合を示す。
【図６】 加熱炉における加熱保持時間と微細結晶粒
子との関係を説明する金属組織（×１００）の顕微鏡写
真であり、（ａ）は６００秒間加熱保持した場合を示
し、（ｂ）は６０秒間加熱保持した場合を示す。
子との関係を説明する金属組織（×１００）の顕微鏡写
真であり、（ａ）は６００秒間加熱保持した場合を示
し、（ｂ）は６０秒間加熱保持した場合を示す。
１：溶融金属保持炉 11：出湯口 ２：冷却板 ３：加熱板 32：加熱板の流下口 ４：加熱炉 ｍ：溶融金属 ｍ’：半溶融金
属
属
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ Ｃ２２Ｃ 1/02 ５０１ Ｃ２２Ｃ 1/02 ５０１Ｂ (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) B22D 1/00 B22D 11/00 B22D 17/30
Claims (2)
- 【請求項１】 溶融金属を傾斜面上に流しながら半溶
融状態に急冷した後、該半溶融金属を傾斜面上に流しな
がら加熱せしめ、然る後その半溶融金属を加熱炉内で固
液共存温度で所定時間加熱保持するようにした事を特徴
とする鋳造用金属スラリーの製造方法。 - 【請求項２】 溶融金属保持炉の出湯口の直下に冷却
板を下向き傾斜状に設置すると共に、該冷却板と連続さ
せて加熱板を傾斜状に設置せしめ、該加熱板の流下口の
直下に半溶融金属を固液共存温度で所定時間加熱保持す
るための加熱炉を配置し、前記溶融金属保持炉の出湯口
から溶融金属を上記冷却板上に注下させて上記加熱板上
を通して上記加熱炉内へ導入させるようにしてなる事を
特徴とする鋳造用金属スラリーの製造装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP34149293A JP3313220B2 (ja) | 1993-12-10 | 1993-12-10 | 鋳造用金属スラリーの製造方法及び製造装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP34149293A JP3313220B2 (ja) | 1993-12-10 | 1993-12-10 | 鋳造用金属スラリーの製造方法及び製造装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07164108A JPH07164108A (ja) | 1995-06-27 |
| JP3313220B2 true JP3313220B2 (ja) | 2002-08-12 |
Family
ID=18346479
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP34149293A Expired - Fee Related JP3313220B2 (ja) | 1993-12-10 | 1993-12-10 | 鋳造用金属スラリーの製造方法及び製造装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3313220B2 (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6769473B1 (en) | 1995-05-29 | 2004-08-03 | Ube Industries, Ltd. | Method of shaping semisolid metals |
| JP3817786B2 (ja) * | 1995-09-01 | 2006-09-06 | Ｔｋｊ株式会社 | 合金製品の製造方法及び装置 |
| KR100673618B1 (ko) * | 2005-07-28 | 2007-01-24 | 경상대학교산학협력단 | 반고체 금속의 제조장치 및 반고체 금속의 제조방법 |
| JP4931455B2 (ja) * | 2006-03-31 | 2012-05-16 | 株式会社正田製作所 | レオキャスト用半凝固金属スラリーの製造方法 |
-
1993
- 1993-12-10 JP JP34149293A patent/JP3313220B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH07164108A (ja) | 1995-06-27 |
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