JP6384872B2 - 半凝固金属材料の製造方法及び製造装置 - Google Patents
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Description
現状、電磁撹拌法による半凝固金属スラリー(固相と液相が混じり合った状態)の作成は容器形状が軸対称ないし回転対象の形状(例えば、カップ形状など)である。
これは、半凝固金属スラリー(半凝固金属材料)は電磁攪拌により強制撹拌して全域に亘って均質化を図る必要があり、澱みなく撹拌可能な軸対称形状とすることが均質で安定した品質の良好な素材の作成に有利であることによる。
また、容器内の溶湯(半凝固金属スラリー)に関して略均一な温度分布を得やすいことや、容器製造の容易さ、容器ハンドリング装置の汎用性が高いこと(容器のハンドリングの容易さ)等によることにも起因している。
金属材料の溶湯をスラリー容器に投入して半凝固金属材料を製造する半凝固金属材料の製造方法であって、
電磁攪拌によりスラリー容器内の溶湯に横方向回転流れを与えると共に、
平面図において、長さ/幅が大きい細長い形状を有し、その細長い形状の端部が半径の小さい小径部であって半円弧状の平面形状であるスラリー容器を用い、
スラリー容器上方から溶湯の横方向回転流れに交差するように溶湯中に挿入された状態の棒状部材からなる流動抑制手段を、溶湯の横方向回転流れのスラリー容器の小径部への入口付近に配設することにより、溶湯の横方向回転流れに乱れを与えて溶湯の流動を抑制しつつ、
半凝固金属材料を製造することを特徴とする。
前記スラリー容器は、平面図において長小判型形状、イ字型形状、T字型形状の何れかを有することを特徴とすることができる。
金属材料の溶湯をスラリー容器に投入して半凝固金属材料を製造する半凝固金属材料の製造装置であって、
スラリー容器が、平面図において長さ/幅が大きい細長い形状を有し、その細長い形状の端部が半径の小さい小径部であって半円弧状の平面形状である場合において、
電磁攪拌によりスラリー容器内の溶湯に横方向回転流れを与える電磁攪拌装置と、
スラリー容器上方から溶湯の横方向回転流れに交差するように溶湯中に挿入された状態において、溶湯の横方向回転流れに乱れを与えて溶湯の流動を抑制する棒状部材からなる流動抑制手段と、
を含んで構成されると共に、
前記流動抑制手段が、溶湯の横方向回転流れの前記小径部への入口付近に配設される
ことを特徴とする。
前記スラリー容器は、平面図において長小判型形状、イ字型形状、T字型形状の何れかを有することを特徴とすることができる。
なお、溶湯10は、スラリー容器1の底面から45mm程度の高さまで投入される(図1(B)、(C)参照)。
(3)上記の過流動問題を防止するため、半凝固金属材料製造装置の一部を構成する流動抑制装置2を設置した。
この流動抑制装置2を設置した状態について、図2により説明する。
流動抑制装置2は溶湯が付着しないように予め塗型剤やBN粉末を塗布したSUS304材の棒状部材の一例である底付管(図2(B)において下端が有底の鞘管(シース管))2bと、該底付管(有底鞘管)2bを支持すると共にスラリー容器1の上面に載置される蓋状部材2a1(2a2)と、を含んで構成されている。
ここで、実施例1に係る底付管(有底鞘管)2bが、本発明に係る流動抑制手段(流動抑制部材)の一例に相当する。
ステップ1(S1)では、流動制御装置2をスラリー容器1に設置し、電磁攪拌装置50による電磁撹拌を開始し、その後、所定の温度に調整された金属溶湯10を注湯機(ロート等)100を介して所定量注湯する。なお、スラリー容器1へ溶湯10を投入開始する時点から、電磁攪拌装置50をONして電磁コイルによる電磁攪拌を行ない、ステップ2で電磁攪拌装置50を停止するまで、電磁攪拌を継続する。
但し、溶湯10をスラリー容器1に投入した後や攪拌開始後に、底付管2b(流動抑制部材)を溶湯10に挿入するような構成を採用することも可能である。
そして、図5(A)に示すように、イ字(T字)の横線部分(長手方向部分21)の上側に沿って、左から右にN極とS極が移動する曲率半径R320mmの凸曲線(スラリー容器20に向かって凸)の周長230mmと210mmのリニア電磁コイル61、62を2か所設置した。
図6に示すように、リニア電磁コイル64は、U、V、Wの3相のコイルを集中巻にて巻線してあり、隣り合わせた3相の同種のコイルは互いに時計回り、反時計回りと異なる方向にて巻線を行っている。
1A、1B 小径部
2 流動抑制装置
2a1 蓋状部材
2a2 蓋状部材
2b 底付管(有底鞘管)(本発明に係る流動抑制手段)
2b1 下端
10 溶湯(半凝固金属材料、半凝固金属スラリー)
20 スラリー容器
20A、20B、20C 小径部
30、31、32 流動制御装置
30a、31a、32 蓋状部材
30b、31b、32b 底付管(有底鞘管)(本発明に係る流動抑制手段)
50 電磁撹拌装置
60 リニア電磁撹拌装置
61〜65 リニア電磁コイル
Claims (6)
- 金属材料の溶湯をスラリー容器に投入して半凝固金属材料を製造する半凝固金属材料の製造方法であって、
電磁攪拌によりスラリー容器内の溶湯に横方向回転流れを与えると共に、
平面図において、長さ/幅が大きい細長い形状を有し、その細長い形状の端部が半径の小さい小径部であって半円弧状の平面形状であるスラリー容器を用い、
スラリー容器上方から溶湯の横方向回転流れに交差するように溶湯中に挿入された状態の棒状部材からなる流動抑制手段を、溶湯の横方向回転流れのスラリー容器の小径部への入口付近に配設することにより、溶湯の横方向回転流れに乱れを与えて溶湯の流動を抑制しつつ、
半凝固金属材料を製造することを特徴とする半凝固金属材料の製造方法。 - 前記スラリー容器は、平面図において長小判型形状、イ字型形状、T字型形状の何れかを有することを特徴とする請求項1に記載の半凝固金属材料の製造方法。
- 金属材料の溶湯をスラリー容器に投入して半凝固金属材料を製造する半凝固金属材料の製造装置であって、
スラリー容器が、平面図において長さ/幅が大きい細長い形状を有し、その細長い形状の端部が半径の小さい小径部であって半円弧状の平面形状である場合において、
電磁攪拌によりスラリー容器内の溶湯に横方向回転流れを与える電磁攪拌装置と、
スラリー容器上方から溶湯の横方向回転流れに交差するように溶湯中に挿入された状態において、溶湯の横方向回転流れに乱れを与えて溶湯の流動を抑制する棒状部材からなる流動抑制手段と、
を含んで構成されると共に、
前記流動抑制手段が、溶湯の横方向回転流れの前記小径部への入口付近に配設される
ことを特徴とする半凝固金属材料の製造装置。 - 前記スラリー容器は、平面図において長小判型形状、イ字型形状、T字型形状の何れかを有することを特徴とする請求項3に記載の半凝固金属材料の製造装置。
- 前記流動抑制手段の棒状部材は、複数備えられることを特徴とする請求項3または請求項4に記載の半凝固金属材料の製造装置。
- 前記流動抑制手段の棒状部材は、内部に空間を有し、該空間に温度センサ或いは発熱手段の少なくとも一方が備えられることを特徴とする請求項3〜請求項5の何れか1つに記載の半凝固金属材料の製造装置。
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