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JPH06297098A - Production of half solidified metal - Google Patents

Production of half solidified metal

Info

Publication number
JPH06297098A
JPH06297098A JP9136793A JP9136793A JPH06297098A JP H06297098 A JPH06297098 A JP H06297098A JP 9136793 A JP9136793 A JP 9136793A JP 9136793 A JP9136793 A JP 9136793A JP H06297098 A JPH06297098 A JP H06297098A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
stirrer
semi
solid
cooling plate
cooling
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP9136793A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Mitsuo Uchimura
光雄 内村
Tsukasa Niide
司 新出
Kazusato Hironaka
一聡 廣中
Hiroyoshi Takahashi
広芳 高橋
Akihiko Nanba
明彦 難波
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Leotec KK
Original Assignee
Leotec KK
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Leotec KK filed Critical Leotec KK
Priority to JP9136793A priority Critical patent/JPH06297098A/en
Publication of JPH06297098A publication Critical patent/JPH06297098A/en
Pending legal-status Critical Current

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Abstract

PURPOSE:To continuously and stably produce the half solidified metal by preventing the excessive growth of a solidified shell by the heat extracting heat flow flux of a cooling plate and the shearing strain rate of a solid-liquid boundary, thereby preventing an increase in the torque of a spiral screw type stirrer at the time of cooling molten metal under rotation of this stirrer. CONSTITUTION:The half solidified metal is produced by cooling the molten metal injected into a cylindrical cooling vessel having the cooling plate from the upper part of this vessel under rotation of the spiral screw type stirrer. The excessive growth of the solidified shell is prevented by the heat extracting heat flow flux of the cooling plate and the shearing strain rate of the solid-liquid boundary, by which the increase in the torque of the stirrer is prevented. The relation between the heat extracting heat flow flux of the cooling plate and the shearing strain rate of the solid-liquid boundary satisfies the inequality. The inequality gamma>3.4(m<2>/kcal).q, where gamma: the shearing strain rate (s<-1>) of the solid-liquid boundary, q: the heat extracting heat flow flux (kcal/m<2>.s) of the cooling liquid. As a result, the increase in the torque generated in the stirrer is prevented and the half solidified metal having fine primary crystal grgins and high solid phase rate is continuously and stably produced.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】この発明は、非樹枝状初晶が金属
(一般には合金)液体中に分散したスラリ状の固体−液
体金属混合物(以下に単に半凝固金属という)を連続的
に安定して製造する半凝固金属の製造法を提案するもの
である。
FIELD OF THE INVENTION The present invention continuously stabilizes a slurry-like solid-liquid metal mixture (hereinafter simply referred to as semi-solid metal) in which non-dendritic primary crystals are dispersed in a metal (generally an alloy) liquid. It proposes a method for producing a semi-solid metal produced by the above method.

【0002】半凝固金属は、内部品質の良好な加工用素
材が得られること、下流の加工工程すなわち直接製品に
加工するレオフォームや、一度凝固させたのち、半融状
態に再加熱して加工するチクソキャスト、鍛造等でのニ
アネットシェィプの実現により加工エネルギーの大幅な
削減を可能にすること、新材料開発の可能性を有するこ
となど、その有用性から半凝固金属の安定した工業的生
産技術の開発が望まれている。
The semi-solidified metal can be processed into materials having good internal quality, a downstream processing step, that is, a rheoform directly processed into a product, or a solidified metal once solidified and then reheated to a semi-molten state for processing. Stable industrial production of semi-solidified metal from its usefulness, such as enabling substantial reduction of processing energy by realizing near net shape in thixocasting, forging, etc. and the possibility of developing new materials. Development of technology is desired.

【0003】[0003]

【従来の技術】半凝固金属を連続的に製造する手段とし
ては、たとえば、特公昭56−20944 号公報 (非樹枝状初
晶固体分を含む合金を連続的に形成する為の装置) に開
示されているように、一定温度の溶融金属を円筒状の冷
却槽の内面と高速回転する攪拌子との隙間に導き、強い
攪拌作用を加えつつ冷却し、得られた半凝固金属をその
底部から連続的に排出させる機械攪拌方式 (以下攪拌子
回転法という) のものが知られている。また、攪拌方式
として、電磁力を用いる方法 (以下電磁攪拌法という)
も良く知られている。
2. Description of the Related Art As a means for continuously producing a semi-solid metal, it is disclosed in, for example, Japanese Patent Publication No. Sho 56-20944 (apparatus for continuously forming an alloy containing non-dendritic primary crystal solids). As shown in the figure, the molten metal at a constant temperature is introduced into the gap between the inner surface of the cylindrical cooling tank and the stirrer rotating at high speed, cooled while applying a strong stirring action, and the resulting semi-solid metal is cooled from its bottom. A mechanical stirring method of continuously discharging (hereinafter referred to as a stirrer rotation method) is known. A method of using electromagnetic force as the stirring method (hereinafter referred to as electromagnetic stirring method)
Is also well known.

【0004】さらに他の手段として、抜熱能を有し横軸
のまわりに回転する単ロールと該ロールの外周に沿う凹
曲面からなる固定壁との隙間に溶湯を供給して、ロール
の回転により発生する固液界面のせん断歪により半凝固
金属を製造する手段(以下単ロール法という)が、特開
平3−142040号公報 (連続的に半凝固金属を製造する方
法とその装置) や特開平4−238645号公報 (半凝固金属
の製造方法及び装置)などに開示されている。
As another means, the molten metal is supplied to a gap between a single roll having heat removal ability and rotating around the horizontal axis and a fixed wall formed of a concave curved surface along the outer circumference of the roll, and the roll is rotated. A means for producing semi-solidified metal by the generated shear strain at the solid-liquid interface (hereinafter referred to as a single roll method) is disclosed in JP-A-3-142040 (method and apparatus for continuously producing semi-solidified metal) and JP-A-3-142040. No. 4-238645 (method and apparatus for producing semi-solidified metal).

【0005】これらいずれの手段も、半凝固金属中の固
相粒は、溶湯金属を冷却しながら激しく攪拌することに
よって、融体中に生成しつつある樹枝状初晶の枝部が消
失ないしは縮小して丸みを帯びた形態に変換されて形成
される。
In any of these means, the solid phase particles in the semi-solidified metal are agitated while cooling the molten metal, whereby the branches of the dendritic primary crystals that are being formed in the melt disappear or shrink. Then, it is formed by being converted into a rounded form.

【0006】この半凝固金属は、非樹枝状初晶粒子が細
かいほど、また固相率が高いほどその半凝固金属から得
られる製品の品質特性が優れていると云われ、その初晶
粒の大きさは冷却速度が大きいほど細かくなる。
It is said that the finer the non-dendritic primary crystal grains and the higher the solid fraction of the semi-solidified metal, the more excellent the quality characteristics of the product obtained from the semi-solidified metal. The size becomes finer as the cooling rate increases.

【0007】このようなことから、半凝固金属の製造装
置としては、強冷却が可能な装置が必要であるが、強冷
却して微細初晶粒、高固相率の半凝固金属を製造する場
合、見かけ粘度が大きくなるため流動性が非常に悪くな
り、特に高固相率の半凝固金属の連続的な安定した排出
は困難になる。
For this reason, as an apparatus for producing semi-solidified metal, an apparatus capable of strong cooling is required. However, strong cooling is performed to produce semi-solidified metal having fine primary crystal grains and high solid fraction. In this case, the apparent viscosity becomes large, so that the fluidity becomes very poor, and it becomes difficult to discharge the semi-solidified metal having a high solid fraction in a continuous and stable manner.

【0008】上記した各手段を、この半凝固金属の排出
能の観点から検討すると、単ロール法は、生成した半凝
固金属の排出がロールの回転により促進され、ロール表
面に付着する凝固シェルはスクレーパーで削り取られる
ので、排出する半凝固金属の固相率が大きくても排出の
ための妨害要因は少なく、排出能が非常に優れた方法で
ある。しかし、攪拌子回転法や電磁攪拌法では冷却槽中
で、供給された溶湯を冷却槽の中心を回転軸とする回転
による攪拌を行うために、遠心力による冷却槽壁面への
圧力が増大し、排出能を逆に低下させることになる。し
たがって、攪拌子回転法や電磁攪拌法では、半凝固金属
の排出能増大技術の確立が特に重要な課題になる。
When the above-mentioned means are examined from the viewpoint of the discharging ability of the semi-solidified metal, in the single roll method, the discharge of the generated semi-solidified metal is promoted by the rotation of the roll, and the solidified shell attached to the surface of the roll is Since it is scraped off by a scraper, even if the solid fraction of the semi-solidified metal to be discharged is large, there are few obstructive factors for discharging, and the discharging ability is very excellent. However, in the stirrer rotation method and the electromagnetic stirring method, since the supplied molten metal is stirred by rotation around the center of the cooling tank as a rotation axis, the pressure on the wall surface of the cooling tank due to centrifugal force increases. , The discharge capacity will be reduced. Therefore, in the stirrer rotation method and the electromagnetic stirring method, establishment of a technique for increasing the discharge capacity of semi-solidified metal becomes a particularly important issue.

【0009】一方、これらの攪拌子回転法や電磁攪拌法
は、排出能の増大が実現できれば、製造した半凝固金属
をノズルを通過させるか、あるいは直接丸断面あるいは
角断面等の形状に押し出すことを可能にして、高固相率
の半凝固金属を直接加工する(レオフォーム)ことや、
ビレット化して加工することなど、半凝固金属を形状化
するには非常に優れた手段である。
On the other hand, in the stirrer rotation method and the electromagnetic stirring method, if the discharge capacity can be increased, the manufactured semi-solidified metal is passed through a nozzle or directly extruded into a shape such as a round cross section or a square cross section. Enables direct processing of high solid fraction semi-solidified metal (Reoform),
It is a very excellent means for shaping semi-solidified metal, such as billet processing.

【0010】このような観点から攪拌子回転法について
は半凝固金属の排出能改善手段として、この発明会社は
先に特開平4−124231号公報 (半凝固金属製造装置) に
開示したように、ら旋スクリュー形状の攪拌子を用い、
冷却槽で生成した半凝固金属を下方へ強制的に送給する
手段を取り入れた装置を提案したが、工業化するにはい
たらずいまだ改善の余地が残されている。
From this point of view, the stirrer rotation method is used as a means for improving the ability to discharge semi-solidified metal, as disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 4-124231 (semi-solidified metal manufacturing apparatus), by the inventor of the present invention. Using a spiral screw stirrer,
We have proposed a device that incorporates a means to forcibly feed the semi-solidified metal generated in the cooling tank downward, but there is still room for improvement as it is industrially commercialized.

【0011】[0011]

【発明が解決しようとする課題】前記したような状況の
もとで発明者らは攪拌子回転法についてさらに実験を進
めた結果、従来の手段では攪拌子としてパドルを採用し
てもら旋スクリューを採用しても半凝固金属排出開始後
の時間経過とともに冷却槽内面に生成する凝固シェルの
生長に起因して攪拌子のトルクが上昇し、このトルクの
上昇が半凝固金属の連続排出の妨害要因になることを知
見するに至った。
Under the circumstances as described above, the inventors of the present invention further conducted experiments on the stirrer rotation method, and as a result, in the conventional means, even if a paddle is adopted as the stirrer, a spiral screw is used. Even if adopted, the torque of the stirrer increases due to the growth of the solidified shell generated on the inner surface of the cooling tank with the lapse of time after the start of semi-solid metal discharge, and this increase in torque hinders the continuous discharge of semi-solid metal. We came to discover that it would be a factor.

【0012】したがって、攪拌子回転法の優れた特徴を
生かすためには、凝固シェルの過剰生長を防止し攪拌子
に発生するトルクの上昇を防止して半凝固金属を連続的
に排出する技術の確立が解決すべき重要な課題になる。
このようなことから、この発明はかかる課題を有利に解
決し半凝固金属を連続的に安定して排出できる攪拌子回
転法による半凝固金属の製造法を提案することを目的と
する。
Therefore, in order to take advantage of the excellent features of the stirrer rotation method, it is necessary to prevent the excessive growth of the solidified shell and prevent the torque generated in the stirrer from rising and continuously discharge the semi-solidified metal. Establishing becomes an important issue to be solved.
In view of the above, an object of the present invention is to propose a method for producing semi-solidified metal by the stirrer rotation method, which can advantageously solve such problems and continuously and stably discharge semi-solidified metal.

【0013】[0013]

【課題を解決するための手段】発明者らは前記した課題
を解決するために、攪拌子のトルク上昇機構を攪拌子の
形状を含めて研究しこの発明を達成したものである。す
なわちこの発明の要旨は以下の通りである。
In order to solve the above-mentioned problems, the inventors have studied the torque increasing mechanism of the stirrer including the shape of the stirrer and achieved the present invention. That is, the gist of the present invention is as follows.

【0014】 冷却板を有する筒状の冷却槽の上部よ
り注入した溶湯を、ら旋スクリュー状の攪拌子の回転下
に冷却する半凝固金属の製造方法において、該冷却板の
抜熱熱流束と固液界面のせん断歪速度により、凝固シェ
ルの過剰生長を防止し、攪拌子のトルク上昇を防止する
ことを特徴とする半凝固金属の製造法。
In a method for producing a semi-solid metal, in which a molten metal poured from an upper portion of a cylindrical cooling tank having a cooling plate is cooled under the rotation of a spiral screw stirrer, a heat removal heat flux of the cooling plate and A method for producing a semi-solidified metal, characterized by preventing an excessive growth of a solidified shell and preventing an increase in torque of a stirrer by a shear strain rate at a solid-liquid interface.

【0015】 冷却板の抜熱熱流束と固液界面のせん
断歪速度との関係が下記式(1) を満たす項に記載の半
凝固金属の製造法。
The method for producing a semi-solid metal according to the item [1], wherein the relationship between the heat removal heat flux of the cooling plate and the shear strain rate at the solid-liquid interface satisfies the following formula (1).

【数2】 [Equation 2]

【0016】 冷却板と攪拌子との間の設定クリアラ
ンスの値に応じて冷却板内面に生長する凝固シェルの厚
みを制限する項又は項に記載の半凝固金属の製造
法。
The method for producing a semi-solidified metal according to the item or item, wherein the thickness of the solidified shell that grows on the inner surface of the cooling plate is limited according to the value of the set clearance between the cooling plate and the stirrer.

【0017】[0017]

【作用】この発明を実験結果にもとづいて以下に詳述す
る。図1に示す半凝固金属製造装置、すなわち受湯槽
5、冷却槽6、保持槽7、排出量制御用ノズル12及び
冷却槽6の冷却板8の中心において回転する攪拌子10
とそのトルクメータ3から主として構成される実験装置
により、Al 合金溶湯を用いて攪拌子10のトルク上昇
におぼす冷却槽6の冷却板8の抜熱熱流束(抜熱速
度)、固液界面のせん断歪速度及び攪拌子10の形状の
影響を検討した。
The present invention will be described in detail below based on experimental results. The semi-solid metal manufacturing apparatus shown in FIG. 1, that is, the hot water receiving tank 5, the cooling tank 6, the holding tank 7, the discharge amount control nozzle 12, and the stirrer 10 rotating at the center of the cooling plate 8 of the cooling tank 6.
By means of an experimental device mainly composed of the torque meter 3 and the torque meter 3, the heat removal heat flux (heat removal speed) of the cooling plate 8 of the cooling tank 6 and the solid-liquid interface, which increase the torque of the stirrer 10 by using the molten Al alloy, The influence of the shear strain rate and the shape of the stirrer 10 was examined.

【0018】ここで、図2はこの実験に用いた攪拌子1
0の形状を示す説明図で(a) はパドルの先端にら旋スク
リューを装着したパドル・スクリュー複合型、(b) は全
体がら旋スクリューの全スクリュー型攪拌子10をそれ
ぞれ示す。
FIG. 2 shows the stirrer 1 used in this experiment.
In the explanatory view showing the shape of 0, (a) shows a paddle-screw composite type in which a helix screw is attached to the tip of the paddle, and (b) shows an all-screw stirrer 10 of the whole helix screw.

【0019】まず、排出される半凝固金属の固相率を
0.45 とし、溶湯1の注入前に設定する冷却板8と回転
する攪拌子10の隙間間隔(設定クリアランス)を 15m
m とし、排出開始からの経過時間にともなう攪拌子10
のトルク上昇におよぼす攪拌子10の形状の影響を図3
に示す。
First, the solid phase ratio of the semi-solid metal discharged is
0.45, and the gap between the cooling plate 8 and the rotating stirrer 10 set before pouring the melt 1 (set clearance) is 15 m.
m and stirrer 10 with the elapsed time from the start of discharge
The influence of the shape of the stirrer 10 on the torque increase of
Shown in.

【0020】なお、上記において排出される半凝固金属
の固相率の制御は、注入した溶湯1の冷却槽6内での滞
留時間を排出量制御用ノズル12により調整することで
行った。また、冷却槽6の冷却板8の抜熱速度は、冷却
槽6の冷却排水の温度上昇、冷却板8中に埋め込んだ熱
電対による温度の測定値等に基づいて計算した結果、攪
拌子10の図2(a) 及び(b) に示した2種類のものとも
約80万 kcal/m2h と同一であった。
The solid phase ratio of the semi-solidified metal discharged in the above was controlled by adjusting the retention time of the poured molten metal 1 in the cooling tank 6 by the discharge amount control nozzle 12. Further, the heat removal rate of the cooling plate 8 of the cooling tank 6 is calculated based on the temperature rise of the cooling waste water of the cooling tank 6, the measured value of the temperature by the thermocouple embedded in the cooling plate 8, and the like. The two types shown in FIGS. 2 (a) and 2 (b) were about 800,000 kcal / m 2 h, which were the same.

【0021】図3に示すように、全スクリュー型攪拌子
10を用いることにより、攪拌子10のトルクが上昇し
始める排出開始からの経過時間が、パドル・スクリュー
複合型攪拌子10を用いた場合よりも遅くなり、攪拌子
10のら旋スクリュー化が、攪拌子10のトルク上昇防
止に有効であることが明らかになった。
As shown in FIG. 3, when the all-screw stirrer 10 is used, the elapsed time from the start of discharge when the torque of the stirrer 10 starts to increase when the paddle / screw composite stirrer 10 is used. It became clear that it became slower than the above, and that making the stirrer 10 into a helical screw is effective for preventing the torque increase of the stirrer 10.

【0022】この攪拌子10のトルクが上昇する理由は
冷却板8内面に生成する凝固シェルの生長により攪拌子
10と凝固シェルとのクリアランスがしだいに小さくな
ることによる。したがって、攪拌子10の形状をら旋ス
クリュー化することによりトルクの上昇開始時期が遅く
なるのは、攪拌子10をら旋スクリュー化することによ
り凝固シェルの生長速度が遅くなったことを意味する。
The reason why the torque of the stirrer 10 increases is that the clearance between the stirrer 10 and the solidified shell gradually decreases due to the growth of the solidified shell formed on the inner surface of the cooling plate 8. Therefore, when the shape of the stirrer 10 is changed to the spiral screw, the start timing of torque increase is delayed, which means that the growth speed of the solidified shell is decreased by changing the stirrer 10 to the spiral screw. .

【0023】つぎに、設定クリアランスを20mmにした
場合の排出開始からの経過時間にともなう攪拌子10の
トルク上昇におよぼす攪拌子10の形状の影響を図4に
示す。ここで、上記図3の場合にくらべ、設定クリアラ
ンスを大きくすることは、凝固シェルが攪拌子10に接
近した時の冷却板8の抜熱速度が小さくなることを意味
する。
FIG. 4 shows the influence of the shape of the stirrer 10 on the torque increase of the stirrer 10 with the lapse of time from the start of discharge when the set clearance is 20 mm. Here, making the set clearance larger than in the case of FIG. 3 means that the heat removal rate of the cooling plate 8 when the solidification shell approaches the stirrer 10 becomes smaller.

【0024】なお、上記において排出される半凝固金属
の固相率は 0.45 になる様に図3の場合と同様の方法で
調整した。また、冷却板8の抜熱速度は冷却板8内面に
生成する凝固シェル厚が厚くなるにしたがって小さくな
る。
The solid phase ratio of the semi-solidified metal discharged in the above was adjusted by the same method as in FIG. 3 so as to be 0.45. Further, the heat removal rate of the cooling plate 8 decreases as the thickness of the solidified shell formed on the inner surface of the cooling plate 8 increases.

【0025】図4の条件の場合、その図から明らかなよ
うに攪拌子10の形状がパドル・スクリュー複合型では
攪拌子10のトルクは上昇するのに対し、全スクリュー
型ではトルクの上昇は防止できている。
Under the conditions shown in FIG. 4, the torque of the stirrer 10 is increased when the shape of the stirrer 10 is a paddle / screw composite type, whereas the torque is prevented from being increased in the all-screw type under the condition of FIG. is made of.

【0026】このように、攪拌子10に発生するトルク
の上昇を防止できる条件が存在する理由は、攪拌子10
の高速回転により発生する固液界面の激しいせん断歪速
度が、下記式(2)示すように冷却板8内面に生成する
凝固シェルの生長にともないしだいに大きくなり(凝固
シェルと攪拌子10との隙間間隔すなわちクリアランス
Sが小さくなるため)、その結果攪拌子10の回転によ
る凝固シェルの分断速度がしだいに増大し、一方、凝固
シェルの生長速度は凝固シェルが生長するにつれて小さ
くなくことから、凝固シェルの分断速度と凝固シェルの
生長速度が等しくなる条件が存在するためと考えられ
る。
As described above, the reason why the condition for preventing the increase of the torque generated in the stirring bar 10 exists is that the stirring bar 10 is used.
The violent shear strain rate of the solid-liquid interface generated by the high-speed rotation of No. 2 increases with the growth of the solidified shell formed on the inner surface of the cooling plate 8 as shown in the following formula (2) (the solidified shell and the stirrer 10 As a result, the separation rate of the solidified shell due to the rotation of the stirrer 10 gradually increases, while the growth rate of the solidified shell does not become smaller as the solidified shell grows. This is probably because there are conditions under which the fragmentation rate of the shell and the growth rate of the solidified shell are equal.

【0027】[0027]

【数3】 [Equation 3]

【0028】したがって、図4の結果は、上記したよう
に攪拌子10に全スクリュー型を用いた場合は、パドル
・スクリュー複合型攪拌子10を用いた場合よりも凝固
シェルの生長速度が遅くなり、より小さい凝固シェル分
断速度すなわちより小さい固液界面のせん断歪速度で攪
拌子10のトルクの上昇を防止できたことになる。
Therefore, the result shown in FIG. 4 is that the growth speed of the solidified shell is slower in the case of using the all-screw stirrer 10 as described above than in the case of using the paddle / screw composite type stirrer 10. That is, the torque of the stirrer 10 can be prevented from increasing at a smaller solidified shell breaking speed, that is, at a smaller shear strain speed at the solid-liquid interface.

【0029】そこで、凝固シェルの過剰生長防止に有利
な攪拌子10に図2(b) に示した全スクリュー型を用
い、攪拌子10のトルクの上昇を防止できる固液界面の
せん断歪速度を冷却板8の抜熱速度別に調査した。それ
らの結果をまとめて図5に示す。
Therefore, the full-screw type shown in FIG. 2 (b) is used as the stirrer 10 which is advantageous for preventing the excessive growth of the solidified shell, and the shear strain rate at the solid-liquid interface which can prevent the increase in the torque of the stirrer 10 is set. The cooling plate 8 was examined for each heat removal rate. The results are summarized in FIG.

【0030】ここで、固液界面のせん断歪速度は攪拌子
10の回転数を変えることで調整し、上記式(2)より
計算した。また、冷却板8の抜熱速度は冷却板8中に埋
め込んだ熱電対により測定した温度勾配と、冷却板8の
材質の伝熱係数により算出するとともに、注入した溶湯
1の冷却槽6内での温度降下と凝固シェルの生長挙動及
び冷却板8の冷却面面積とからも計算し確認した。
Here, the shear strain rate at the solid-liquid interface was adjusted by changing the rotation speed of the stirrer 10 and calculated from the above equation (2). Further, the heat removal rate of the cooling plate 8 is calculated from the temperature gradient measured by the thermocouple embedded in the cooling plate 8 and the heat transfer coefficient of the material of the cooling plate 8, and in the cooling tank 6 of the poured molten metal 1. It was also calculated and confirmed from the temperature drop, the growth behavior of the solidified shell, and the cooling surface area of the cooling plate 8.

【0031】なお、上記式(2)において、攪拌子10
のトルクの上昇し始めるクリアランスSは、トルクの上
昇挙動の解析結果によると約 0.8 mm であり、この値は
トレーサ添加試験からも確認した。
In the above formula (2), the stirring bar 10
The clearance S at which the torque starts to rise is about 0.8 mm according to the analysis result of the torque rising behavior, and this value was also confirmed from the tracer addition test.

【0032】この図5における直線は、攪拌子10のト
ルクの上昇を防止できる境界線で、各抜熱速度に応じた
凝固シェルの生長停止に必要な固液界面のせん断歪速度
の下限を示し、その直線は下記式(3)であらわされ
る。
The straight line in FIG. 5 is a boundary line which can prevent the torque of the stirrer 10 from increasing, and shows the lower limit of the shear strain rate of the solid-liquid interface required for stopping the growth of the solidified shell according to each heat removal rate. The straight line is represented by the following equation (3).

【0033】[0033]

【数4】 [Equation 4]

【0034】図5から、攪拌子10に発生するトルクの
上昇は抜熱速度に応じて固液界面のせん断歪速度を選択
することにより防止できることが明らかである。そして
この結果から半凝固金属の初晶粒径を微細にするため抜
熱速度を大きくしたい場合、その抜熱速度に見合った固
液界面の高せん断歪速度すなわち前記式(1) を満足する
領域で操業すれば攪拌子10のトルク上昇による妨害が
なく、高固相率、微細初晶粒の半凝固金属を製造するこ
とができる。
It is clear from FIG. 5 that the increase in the torque generated in the stirrer 10 can be prevented by selecting the shear strain rate at the solid-liquid interface according to the heat removal rate. From this result, when it is desired to increase the heat removal rate in order to make the primary crystal grain size of the semi-solidified metal fine, the high shear strain rate of the solid-liquid interface corresponding to the heat removal rate, that is, the region that satisfies the above formula (1) If the operation is carried out in the above manner, there is no hindrance due to the increase in the torque of the stirrer 10, and it is possible to manufacture a semi-solidified metal having a high solid fraction and fine primary crystal grains.

【0035】その際、攪拌子10のトルクの上昇防止に
必要な固液界面のせん断歪速度の下限値は全スクリュー
型攪拌子10を用いることで低下させることができ、攪
拌子10の回転数に上限があることを考慮すると、攪拌
子10のら旋スクリュー化で、パドル型などに比し、よ
り高い抜熱速度の領域までの対応が可能になる。
At this time, the lower limit of the shear strain rate at the solid-liquid interface necessary for preventing the increase in the torque of the stirrer 10 can be lowered by using the all-screw type stirrer 10, and the rotation speed of the stirrer 10 can be reduced. Considering that there is an upper limit to the above, by using a spiral screw for the stirring bar 10, it becomes possible to cope with a region of a higher heat removal rate as compared with a paddle type or the like.

【0036】また、安定操業を行うために、図5に示す
攪拌子10のトルク上昇がない固液界面の高せん断歪速
度領域すなわち前記式(1)を満たす領域での操業を行
うとき、設定クリアランスを十分に大きくとることによ
り、凝固シェルの生長につれて、抜熱速度、凝固シェル
生長速度は減少し、逆に上記式(2)に示すように固液
界面のせん断歪速度大きくなり、凝固シェル生長は図5
の境界線に至るまで停止し、そのときのクリアランスは
上記した 0.8 mm より大きい値になる。
Further, in order to perform stable operation, when operating in the high shear strain velocity region of the solid-liquid interface where the torque of the stirrer 10 shown in FIG. 5 does not increase, that is, the region satisfying the above formula (1) is set. By making the clearance sufficiently large, the heat removal rate and the solidification shell growth rate decrease as the solidification shell grows, and conversely the shear strain rate at the solid-liquid interface increases as shown in the above formula (2), and the solidification shell grows. Growth is Figure 5
It stops until it reaches the boundary line, and the clearance at that time becomes a value larger than 0.8 mm mentioned above.

【0037】このことは設定クリアランスによって攪拌
子10のトルクの上昇を防止できる条件になるように抜
熱速度の調整ができることを意味し、設定クリアランス
の適正化は安定操業を実現するために極めて重要であ
る。
This means that the heat removal rate can be adjusted so that the torque of the stirrer 10 can be prevented from increasing due to the set clearance, and optimization of the set clearance is extremely important for realizing stable operation. Is.

【0038】つぎに、図6及び図7は排出される半凝固
金属の固相率を 0.45 に調整し、設定クリアランスを 2
0mm にした、前記図4に示した条件における排出速度及
び排出流速におよぼす攪拌子10の形状の影響を示すも
のである。
Next, in FIGS. 6 and 7, the solid phase ratio of the semi-solidified metal discharged is adjusted to 0.45 and the set clearance is set to 2
5 shows the influence of the shape of the stirrer 10 on the discharge rate and the discharge flow rate under the conditions shown in FIG.

【0039】これらの図において、攪拌子10に全スク
リュー型を用いた場合の排出速度及び排出流速はパドル
・スクリュー複合型を用いた場合より大きくなってい
て、攪拌子10のら旋スクリュー化は、攪拌子10のト
ルク上昇の防止効果のみでなく生産量の増大にも効果が
あることがわかる。また、排出流速の増大は排出ノズル
におけるノズル閉塞などのトラブル減少につながり、安
定操業をより容易にする。
In these figures, the discharge speed and the discharge flow rate when the all-screw type stirrer 10 is used are higher than those when the paddle / screw composite type is used, and the stirrer 10 is not a spiral screw. It can be seen that not only the effect of preventing the torque increase of the stirrer 10 but also the effect of increasing the production amount is effective. Further, an increase in the discharge flow rate leads to a reduction in troubles such as nozzle clogging in the discharge nozzle, which facilitates stable operation.

【0040】図8は、前記図3の実験において、冷却板
8の全抜熱量に占める溶湯の温度降下分の熱量の割合
(以下溶湯冷却効率という)におよぼす攪拌子10の形
状の影響である。図8から明らかなように、溶湯冷却効
率は全スクリュー型攪拌子10を用いることにより増大
していることがわかる。この理由は、攪拌子10の形状
をら旋スクリュー化することにより前記図3で示したよ
うに凝固シェルの成長速度が遅くなり、この凝固シェル
の成長の遅れに相当する熱量が溶湯の冷却に配分された
ためと考えられる。
FIG. 8 shows the influence of the shape of the stirrer 10 on the ratio of the amount of heat of the temperature drop of the molten metal to the total amount of heat removed from the cooling plate 8 (hereinafter referred to as molten metal cooling efficiency) in the experiment of FIG. . As is clear from FIG. 8, it is understood that the molten metal cooling efficiency is increased by using the all-screw stirrer 10. The reason for this is that by changing the shape of the stirrer 10 to a spiral screw, the growth rate of the solidified shell becomes slower as shown in FIG. It is thought that it was distributed.

【0041】以上、ら旋スクリュー状の攪拌子10を用
い、攪拌子回転法により半凝固金属を製造するにあた
り、冷却板8の抜熱速度(抜熱熱流束)に応じた固液界
面のせん剪歪速度を採用すること、図5に示した攪拌子
10のトルク上昇のない領域すなわち前記式(1)を満
足させること、さらには初期設定クリアランスに応じて
冷却板8内面に生成する凝固シェル厚を制限することな
どにより、冷却板8内面に生成する凝固シェルの過剰生
長を防止し、攪拌子10のトルクの上昇及び排出ノズル
トラブルを回避し、従来困難であった 0.45 までの高固
相率の半凝固金属を連続的に安定して排出することがで
きる。
As described above, when the semi-solidified metal is produced by the stirrer rotation method using the spiral screw stirrer 10, the solid-liquid interface according to the heat removal rate (heat removal heat flux) of the cooling plate 8 is obtained. Adopting the shear rate, satisfying the region where the torque of the stirrer 10 does not increase shown in FIG. 5, that is, the above formula (1), and further, solidifying shell generated on the inner surface of the cooling plate 8 according to the initially set clearance. By limiting the thickness, etc., it is possible to prevent the excessive growth of the solidified shell generated on the inner surface of the cooling plate 8, avoid the increase of the torque of the stirrer 10 and the trouble of the discharge nozzle, and to improve the solid phase up to 0.45 which was difficult in the past. The rate of semi-solidified metal can be discharged continuously and stably.

【0042】[0042]

【実施例】【Example】

実施例1 実験を実施した半凝固金属製造装置の説明図を図1に示
す。この装置の主な構成は、受湯槽5、冷却板8を有す
る冷却槽6、保持槽7、攪拌子10、排出量制御用ノズ
ル12(スライディングノズル)及びトルクメータ3か
らなる。その他図1において、1は溶湯、2は攪拌用モ
ータ、4はタンディッシュ、9は冷却板8の冷却スプレ
ー、11は受湯槽5及び保持槽7の各ヒータである。
Example 1 An explanatory view of a semi-solid metal manufacturing apparatus in which an experiment was carried out is shown in FIG. The main configuration of this apparatus includes a hot water receiving tank 5, a cooling tank 6 having a cooling plate 8, a holding tank 7, a stir bar 10, a discharge amount control nozzle 12 (sliding nozzle), and a torque meter 3. In addition, in FIG. 1, 1 is a molten metal, 2 is a stirring motor, 4 is a tundish, 9 is a cooling spray of the cooling plate 8, and 11 is each heater of the hot water receiving tank 5 and the holding tank 7.

【0043】上記装置での半凝固金属の製造は、攪拌子
10に前記図2(a) 及び(b) に示したパドル・スクリュ
ー複合型及び全スクリュー型の2種類のものをそれぞれ
用い、受湯槽5及び保持槽7をそれぞれのヒータ11
で、また排出量制御用ノズル12をバーナ(図示省略)
で十分予熱したのち、装置の上方よりタンディッンシュ
4を介して適正温度に調整した溶湯1を注入して、冷却
槽6の冷却板8からの抜熱と攪拌子10の回転による攪
拌により半凝固金属を生成させ、排出される半凝固金属
の固相率を排出量制御用ノズル12により冷却槽6内で
の滞留時間を制御することで調整し、排出量制御用ノズ
ル12から所望の固相率の半凝固金属を排出することで
行った。
In the production of semi-solidified metal by the above apparatus, the stirrer 10 is used with two types of paddle-screw composite type and full screw type shown in FIGS. 2 (a) and 2 (b), respectively. Each of the hot water tank 5 and the holding tank 7 has a heater 11
Also, the discharge amount control nozzle 12 is burner (not shown).
After sufficiently preheating with the above, the molten metal 1 adjusted to an appropriate temperature is injected from above the device through the tandem 4, and the semi-solid metal is removed by removing heat from the cooling plate 8 of the cooling tank 6 and stirring by rotating the stirrer 10. And the solid fraction of the semi-solidified metal to be discharged is adjusted by controlling the residence time in the cooling tank 6 with the discharge control nozzle 12, and the desired solid fraction from the discharge control nozzle 12 is adjusted. It was carried out by discharging the semi-solidified metal.

【0044】実験は、Al −10 mass % Cu 合金を用
い、排出される半凝固金属の固相率を0.45、設定クリア
ランスすなわち冷却槽6の冷却板8と攪拌子10との隙
間間隔を15mmとし、トルクメータ3により攪拌子10
に発生するトルクの経時変化を測定した。また、その際
の冷却板8の全抜熱量に占める溶湯の温度降下分の熱量
の割合すなわち溶湯の冷却効率を調査した。それらの結
果を図3及び図8に示す。
In the experiment, an Al-10 mass% Cu alloy was used, the solid phase ratio of the discharged semi-solidified metal was 0.45, and the set clearance, that is, the gap distance between the cooling plate 8 of the cooling tank 6 and the stirrer 10 was 15 mm. , Stirrer 10 by torque meter 3
The time-dependent change of the torque generated in the was measured. Further, the ratio of the amount of heat corresponding to the temperature drop of the molten metal to the total amount of heat removed from the cooling plate 8 at that time, that is, the cooling efficiency of the molten metal was investigated. The results are shown in FIGS. 3 and 8.

【0045】図3は設定クリアランスを15mmとした場
合の攪拌子10に発生するトルクの半凝固金属排出開始
からの経時変化におよぼす攪拌子10の形状の影響を示
すグラフである。なお、上記において攪拌子10に発生
するトルクは、機械的損失などによる初期に発生するト
ルクを排除したものである。
FIG. 3 is a graph showing the influence of the shape of the stirrer 10 on the change over time in the torque generated in the stirrer 10 when the set clearance is set to 15 mm from the start of discharging semi-solidified metal. The torque generated in the stirrer 10 in the above is the torque generated in the initial stage due to mechanical loss or the like.

【0046】図3に示すように、攪拌子10に発生する
トルクの経時変化は攪拌子の形状により差があり、全ス
クリュー型攪拌子10の場合、パドル・スクリュー複合
型の場合よりトルクの上昇開始時期が遅れていて、攪拌
子形状をら旋スクリュー化することにより凝固シェルの
生長速度が遅くなる。
As shown in FIG. 3, the time-dependent change in the torque generated in the stirrer 10 varies depending on the shape of the stirrer. In the case of the all-screw type stirrer 10, the torque rises more than in the case of the paddle / screw composite type. The start time is delayed, and the growth speed of the solidified shell becomes slower by changing the shape of the stirrer to a spiral screw.

【0047】また、図8は溶湯の冷却効率(冷却板8の
全抜熱量に占める溶湯の温度降下分の熱量の割合)にお
よぼす攪拌子10の形状の影響を示すグラフである。抜
熱速度は概略同一であるにもかかわらず図8から明らか
なように溶湯の冷却効率は全スクリュー型攪拌子10の
場合の方がパドル・スクリュー複合型攪拌子10の場合
よりも大きくなっていて、攪拌子10の形状をら旋スク
リュー化することは、トルクの上昇防止のみではなく、
溶湯の冷却効率改善にも効果があることを示している。
FIG. 8 is a graph showing the influence of the shape of the stirrer 10 on the cooling efficiency of the molten metal (the ratio of the amount of heat corresponding to the temperature drop of the molten metal to the total heat removal amount of the cooling plate 8). As is clear from FIG. 8, the cooling efficiency of the molten metal is higher in the case of the all-screw type stirrer 10 than in the case of the paddle / screw combined type stirrer 10, although the heat removal rates are almost the same. In order to change the shape of the stirrer 10 into a spiral screw,
It is also shown to be effective in improving the cooling efficiency of the molten metal.

【0048】つぎに、設定クリアランスを20mmにして
上記と同様の方法で攪拌子10に発生するトルクの経時
変化を測定した。またその際の半凝固金属の排出速度と
排出流速も調査した。なお、排出速度と排出流速は攪拌
子10がパドル・スクリュー複合型の場合、トルクが上
昇し始める近傍の値、全スクリュー型の場合は凝固シェ
ルの生長が停止した以降の値を採用した。
Next, the change over time of the torque generated in the stirrer 10 was measured by the same method as above with the set clearance set to 20 mm. In addition, the discharge rate and discharge flow rate of the semi-solid metal at that time were also investigated. When the stirrer 10 is a paddle / screw composite type, the discharge speed and the discharge flow rate are values near the start of torque increase, and in the case of the full screw type, values after the growth of the solidified shell is stopped are adopted.

【0049】図4は設定クリアランスを20mmとした場
合の攪拌子10に発生するトルクの半凝固金属の排出開
始からの経時変化におよぼす攪拌子10の形状の影響を
示すグラフである。なお上記において攪拌子10に発生
するトルクは、機械的損失などによる初期に発生するト
ルクを排除したものである。
FIG. 4 is a graph showing the influence of the shape of the stirrer 10 on the change over time of the torque generated in the stirrer 10 when the set clearance is set to 20 mm from the start of discharging the semi-solidified metal. In the above description, the torque generated in the stirrer 10 excludes the torque initially generated due to mechanical loss or the like.

【0050】図4に示すように、上記図3の場合にくら
べ設定クリアランスを20mmと大きくした場合(攪拌子
10のトルクの上昇がない限界での抜熱速度は小さくな
る)、パドル・スクリュー複合型攪拌子10では未だ攪
拌子10に発生するトルクの上昇は防止できないが、全
スクリュー型攪拌子10を用いれば、そのトルク上昇は
防止できている。
As shown in FIG. 4, when the set clearance is increased to 20 mm as compared with the case of FIG. 3 (the heat removal rate at the limit where the torque of the stirrer 10 does not increase becomes small), the paddle screw combination The mold stirrer 10 cannot prevent the increase in the torque generated in the stirrer 10, but the use of the all-screw stirrer 10 can prevent the increase in the torque.

【0051】また、図6は半凝固金属の排出速度におよ
ぼす攪拌子10の形状の影響を示すグラフ、図7は半凝
固金属の排出流速におよぼす攪拌子10の形状の影響を
示すグラフである。これら図6及び図7に示すように、
半凝固金属の排出速度及び排出流速も攪拌子10の形状
により差があり、全スクリュー型を採用した場合の方が
排出能は優れている。
FIG. 6 is a graph showing the influence of the shape of the stirrer 10 on the discharge rate of the semi-solid metal, and FIG. 7 is a graph showing the influence of the shape of the stirrer 10 on the discharge flow rate of the semi-solid metal. . As shown in FIGS. 6 and 7,
The discharge speed and the discharge flow rate of the semi-solidified metal also differ depending on the shape of the stirrer 10, and the discharge performance is better when the full screw type is adopted.

【0052】以上より、攪拌子回転法による半凝固金属
の製造において、ら旋スクリュー化した攪拌子10を用
いて設定クリアランスの適正化すなわち抜熱速度を適正
化することで、攪拌子10に発生するトルクの上昇を防
止でき、かつ排出量が増大でき、従来にくらべより固相
率の高い範囲までの半凝固金属の連続排出が安定してで
きる。
As described above, in the production of semi-solidified metal by the stirrer rotation method, the stirrer 10 is generated by optimizing the set clearance, that is, the heat removal rate, by using the stirrer 10 having a spiral screw. It is possible to prevent an increase in the torque that occurs, and to increase the discharge amount, so that it is possible to stably discharge the semi-solidified metal to a range where the solid fraction is higher than in the conventional case.

【0053】実施例2 実施例1と同様に図1に示した半凝固金属製造装置によ
り実験を行った。また攪拌子10には前記図2(b) に示
した全スクリュー型を用いた。実験にはJISH−52
02のAC4C、JISH−5302のADC12及び
JISH−4000の2024など3種類のAl 合金を
用いた。
Example 2 Similar to Example 1, an experiment was conducted using the semi-solid metal producing apparatus shown in FIG. As the stirrer 10, the full screw type shown in FIG. 2 (b) was used. JIS-52 for the experiment
No. 02 AC4C, JIS H-5302 ADC12, and JIS H-4000 2024 were used.

【0054】そして、冷却槽6の冷却板8の抜熱速度を
設定クリアランス、冷却水量、冷却板8の材質及び構造
を変えることにより調整し、かつ、抜熱速度は冷却板8
中に埋め込んだ熱電対により測定した温度勾配と伝熱係
数から算出した。また、固液界面のせん断歪速度は攪拌
子10の回転数により調整し前記式(2)より計算した。
Then, the heat removal rate of the cooling plate 8 of the cooling tank 6 is adjusted by changing the set clearance, the amount of cooling water, the material and structure of the cooling plate 8, and the heat removal rate is adjusted by the cooling plate 8.
It was calculated from the temperature gradient and the heat transfer coefficient measured by a thermocouple embedded inside. The shear strain rate at the solid-liquid interface was adjusted by the rotation speed of the stirrer 10 and calculated from the equation (2).

【0055】これらの実験にもとづいて算出した。攪拌
子10に発生するトルクの上昇を防止できる冷却板8の
抜熱速度と固液界面のせん断歪速度の関係を図5に示
す。図5から明らかなように、攪拌子10に発生するト
ルクの上昇は、冷却板8の抜熱速度に応じて固液界面の
せん断歪速度を図5に示したトルクの上昇を防止できる
範囲すなわち前記式(1)の関係を満たす範囲に選択す
れば防止できる。したがって、上記条件で操業すれば攪
拌子10のトルクの上昇はなく連続的に安定して高固相
率の半凝固金属が排出できる。
It was calculated based on these experiments. FIG. 5 shows the relationship between the heat removal rate of the cooling plate 8 and the shear strain rate at the solid-liquid interface, which can prevent the torque generated in the stirrer 10 from increasing. As is clear from FIG. 5, the increase in the torque generated in the stirrer 10 is within the range in which the shear strain rate of the solid-liquid interface shown in FIG. This can be prevented by selecting a range that satisfies the relationship of the above formula (1). Therefore, if the operation is performed under the above conditions, the torque of the stirrer 10 does not increase and the semi-solidified metal having a high solid fraction can be continuously and stably discharged.

【0056】[0056]

【発明の効果】この発明は、ら旋スクリュー状攪拌子を
用いた攪拌子回転法により半凝固金属を製造するにあた
り、冷却槽冷却板の抜熱熱流束に応じた固液界面のせん
断歪速度を適正化することにより攪拌子に発生するトル
クの上昇を防止し、微細初晶粒、高固相率の半凝固金属
を連続的に安定して製造できるようにしたものであり、
EFFECTS OF THE INVENTION The present invention provides a method for producing a semi-solidified metal by a stirrer rotating method using a spiral screw stirrer. By optimizing the above, it is possible to prevent an increase in torque generated in the stirrer, and to continuously and stably produce fine primary crystal grains and a high solid fraction semi-solidified metal.

【0057】この発明によれば、半凝固金属を直接加工
するレオフォーム、半凝固金属を凝固させたのち、半融
状態に再加熱して加工するチクソキャスト、鍛造等での
ニアネットシェイプの実現により加工エネルギーの大幅
な削減ができること、半凝固金属の特徴を生かした新材
料の開発を可能にすることなど、その効果は多大であ
る。
According to the present invention, a rheoform for directly processing a semi-solid metal, a thixocast for solidifying the semi-solid metal and then reheating it into a semi-molten state, and a near net shape in forging are realized. By doing so, the processing energy can be greatly reduced, and it is possible to develop new materials that take advantage of the characteristics of semi-solidified metal, and the effects are enormous.

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

【図1】実験に用いた半凝固金属製造装置の説明図であ
る。
FIG. 1 is an explanatory diagram of a semi-solidified metal manufacturing apparatus used in an experiment.

【図2】実験に用いた攪拌子の形状を示す説明図であ
る。 (a) はパドルの先端にら旋スクリューを装着したパドル
・スクリュー複合型攪拌子の説明図である。(b) は全体
がら旋スクリューの全スクリュー型攪拌子の説明図であ
る。
FIG. 2 is an explanatory view showing the shape of a stirrer used in an experiment. (a) is an explanatory view of a paddle / screw composite type stirrer in which a spiral screw is attached to the tip of the paddle. (b) is an explanatory view of an all-screw type stirrer having a helical screw as a whole.

【図3】設定クリアランスを15mmとした場合の攪拌子
に発生するトルクの半凝固金属排出開始からの経時変化
におよぼす攪拌子の形状の影響を示すグラフである。
FIG. 3 is a graph showing the influence of the shape of the stirrer on the change over time of the torque generated in the stirrer when the set clearance is set to 15 mm from the start of discharging semi-solidified metal.

【図4】設定クリアランスを20mmとした場合の攪拌子
に発生するトルクの半凝固金属排出開始からの経時変化
におよぼす攪拌子の形状の影響を示すグラフである。
FIG. 4 is a graph showing the influence of the shape of the stirrer on the change over time of the torque generated in the stirrer when the set clearance is set to 20 mm from the start of semi-solid metal discharge.

【図5】攪拌子に発生するトルクの上昇を防止できる冷
却板の抜熱速度と固液界面のせん断歪速度の関係を示す
グラフである。
FIG. 5 is a graph showing the relationship between the heat removal rate of the cooling plate and the shear strain rate of the solid-liquid interface, which can prevent an increase in the torque generated in the stirrer.

【図6】半凝固金属の排出速度におよぼす攪拌子の形状
の影響を示すグラフである。
FIG. 6 is a graph showing the influence of the shape of a stirrer on the discharge rate of semi-solidified metal.

【図7】半凝固金属の排出流度におよぼす攪拌子の形状
の影響を示すグラフである。
FIG. 7 is a graph showing the influence of the shape of a stirrer on the discharge flow rate of semi-solidified metal.

【図8】溶湯の冷却効率におよぼす攪拌子の形状の影響
を示すグラフである。
FIG. 8 is a graph showing the influence of the shape of the stirrer on the cooling efficiency of the molten metal.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 溶湯 2 攪拌用モータ 3 トルクメータ 4 タンディッシュ 5 受湯槽 6 冷却槽 7 保持槽 8 冷却板 9 冷却スプレ 10 攪拌子 11 ヒータ 12 排出量制御用ノズル 1 Molten Metal 2 Stirring Motor 3 Torque Meter 4 Tundish 5 Hot Water Tank 6 Cooling Tank 7 Holding Tank 8 Cooling Plate 9 Cooling Spray 10 Stirrer 11 Heater 12 Emission Control Nozzle

─────────────────────────────────────────────────────
─────────────────────────────────────────────────── ───

【手続補正書】[Procedure amendment]

【提出日】平成5年6月14日[Submission date] June 14, 1993

【手続補正1】[Procedure Amendment 1]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】0027[Name of item to be corrected] 0027

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction content]

【0027】[0027]

【数3】 ─────────────────────────────────────────────────────
[Equation 3] ─────────────────────────────────────────────────── ───

【手続補正書】[Procedure amendment]

【提出日】平成5年6月24日[Submission date] June 24, 1993

【手続補正1】[Procedure Amendment 1]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】0027[Name of item to be corrected] 0027

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction content]

【0027】[0027]

【数3】 〔記〕 γ=2・r1 ・r3 ・Ω/(r3 2 −r1 2 ) −−−(2) r3 =r2 −d=S+r1 ここで γ:固液界面せん断歪速度(s-1) r1 :攪拌子半径(m) r2 :冷却槽半径(m) Ω :攪拌子の角速度(rad/s) S :クリアランス r3 :冷却槽内溶湯半径(m) d :凝固シェル厚(m)[Note 3] [Note] γ = 2 · r 1 · r 3 · Ω / (r 3 2 −r 1 2 ) −−− (2) r 3 = r 2 −d = S + r 1 where γ: solid-liquid Interfacial shear strain rate (s -1 ) r 1 : Stirrer radius (m) r 2 : Cooling tank radius (m) Ω: Stirrer angular velocity (rad / s) S: Clearance r 3 : Molten metal radius in cooling tank ( m) d: solidified shell thickness (m)

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 高橋 広芳 千葉県千葉市中央区川崎町1番地 株式会 社レオテック内 (72)発明者 難波 明彦 千葉県千葉市中央区川崎町1番地 株式会 社レオテック内 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Hiroyoshi Takahashi, 1 Kawasaki-cho, Chuo-ku, Chiba-shi, Chiba Stock Company Rheotec (72) Akihiko Namba 1, Kawasaki-cho, Chuo-ku, Chiba Stock Company In rheotech

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 冷却板を有する筒状の冷却槽の上部より
注入した溶湯を、ら旋スクリュー状の攪拌子の回転下に
冷却する半凝固金属の製造方法において、 該冷却板の抜熱熱流束と固液界面のせん断歪速度によ
り、凝固シェルの過剰生長を防止し、攪拌子のトルク上
昇を防止することを特徴とする半凝固金属の製造法。
1. A method for producing a semi-solid metal, in which a molten metal injected from an upper portion of a cylindrical cooling tank having a cooling plate is cooled under the rotation of a stirrer in the form of a spiral screw, and a heat removal heat flow of the cooling plate. A method for producing a semi-solid metal, characterized by preventing excessive growth of a solidified shell and preventing an increase in torque of a stirrer by means of a shear strain rate between a bundle and a solid-liquid interface.
【請求項2】 冷却板の抜熱熱流束と固液界面のせん断
歪速度との関係が下記式(1) を満たす請求項1に記載の
半凝固金属の製造法。 【数1】
2. The method for producing a semi-solid metal according to claim 1, wherein the relationship between the heat removal heat flux of the cooling plate and the shear strain rate at the solid-liquid interface satisfies the following expression (1). [Equation 1]
【請求項3】 冷却板と攪拌子との間の設定クリアラン
スの値に応じて冷却板内面に生長する凝固シェルの厚み
を制限する請求項1又は2に記載の半凝固金属の製造
法。
3. The method for producing a semi-solidified metal according to claim 1, wherein the thickness of the solidified shell growing on the inner surface of the cooling plate is limited according to the value of the clearance set between the cooling plate and the stirrer.
JP9136793A 1993-04-19 1993-04-19 Production of half solidified metal Pending JPH06297098A (en)

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JP9136793A JPH06297098A (en) 1993-04-19 1993-04-19 Production of half solidified metal

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5849115A (en) * 1994-05-17 1998-12-15 Honda Giken Kogyo Kabushiki Kaisha Alloy material for thixocasting, process for preparing semi-molten alloy material for thixocasting and thixocasting process

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US5849115A (en) * 1994-05-17 1998-12-15 Honda Giken Kogyo Kabushiki Kaisha Alloy material for thixocasting, process for preparing semi-molten alloy material for thixocasting and thixocasting process

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