(57)【要約】【課題】ラドルに余分な凝固金属が付着せず、安定したサイクル、製品品質にて連続鋳造を行うことができる半凝固金属鋳造における溶湯供給方法を提供する。【解決手段】冷却用治具１８を介して射出スリーブ３０に溶湯４０を供給することで、半凝固金属スラリー７４を得た後、該半凝固金属スラリー７４を金型１２のキャビティ２８内に射出成形することで、鋳造品を成形する半凝固金属鋳造における溶湯供給方法において、溶湯保持炉５０内の溶湯４０をラドル５２で汲み出し、該ラドル５２内で溶湯４０を規定の温度範囲まで冷却し、規定の温度範囲まで低下した溶湯４０を冷却用治具１８を介して射出スリーブ３０に供給する。溶湯保持炉５０内での溶湯４０の温度は、溶湯４０の液相線温度に対して＋３０℃〜＋５０℃の範囲であり、規定の温度範囲は、溶湯４０の液相線温度に対して＋１０℃〜＋２０℃の範囲である。【選択図】図１
2011147955.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
冷却用治具を介して射出スリーブに溶湯を供給することで、半凝固金属スラリーを得た後、該半凝固金属スラリーを金型のキャビティ内に射出成形することで、鋳造品を成形する半凝固金属鋳造における溶湯供給方法において、
溶湯保持炉内の溶湯をラドルで汲み出す工程と、
前記ラドル内で前記溶湯を規定の温度範囲まで冷却する工程と、
前記ラドル内で前記規定の温度範囲まで低下した前記溶湯を前記冷却用治具を介して前記射出スリーブに供給する工程とを有し、
前記溶湯の液相線温度をＴａ（℃）、前記溶湯保持炉内での前記溶湯の温度をＴｂ（℃）、前記規定の温度範囲をＴｃ（℃）、前記冷却用治具から排出される前記溶湯の温度をＴｄ（℃）としたとき、
Ｔｂ＞Ｔｃ＞Ｔａ＞Ｔｄ
であって、且つ、Ｔｂ≧（Ｔａ＋３０℃）
を満足することを特徴とする半凝固金属鋳造における溶湯供給方法。
【請求項２】
請求項１記載の半凝固金属鋳造における溶湯供給方法において、
前記溶湯保持炉内での前記溶湯の温度は、前記溶湯の液相線温度に対して＋３０℃〜＋５０℃の範囲であり、
前記規定の温度範囲は、前記溶湯の液相線温度に対して＋１０℃〜＋２０℃の範囲であることを特徴とする半凝固金属鋳造における溶湯供給方法。
【請求項３】
請求項１記載の半凝固金属鋳造における溶湯供給方法において、
前記ラドル内で前記溶湯を規定の温度範囲まで冷却する工程は、前記溶湯保持炉から溶湯を汲み出した前記ラドルから別のラドルに前記溶湯を移し替えることで前記溶湯を冷却することを特徴とする半凝固金属鋳造における溶湯供給方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、溶湯から半凝固金属スラリーを得た後、該半凝固金属スラリーを、金型のキャビティに射出する半凝固金属鋳造における溶湯供給方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、半凝固金属鋳造において、溶湯を半凝固させるために冷却用治具に供給する溶湯供給方法として、例えば特許文献１記載の方法がある。
【０００３】
特許文献１記載の方法は、微細化剤が添加された溶湯を液相線温度＋５０℃（６５０℃）以上に保持する高温保持炉から配湯され、溶湯を液相線温度＋５０℃以下に保持する低温保持炉を用い、給湯ラドルによって低温保持炉から核生成部である保持容器に注湯している。その際の注湯温度を、微細化添加剤としてＴｉ（チタン）のみが含まれる場合は、液相線温度＋３０℃以下に保持し、Ｓｒ（ストロンチウム）、Ｃａ（カルシウム）の複合添加剤やＣａ単独による添加が行われたＭｇ（マグネシウム）合金においては、液相線温度＋２５℃以下に保持することにより、微細球状初晶を有する半凝固金属を得るようにしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第３２１１７５４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
溶湯を供給する方法においては、一般に、以下に示すように、少なくとも４つの課題が存在する。
【０００６】
［課題１：省スペース、省エネルギー、低コスト化］
通常、冷却用治具に溶湯を接触させて半凝固化して半凝固金属鋳造装置に供給する場合、半凝固金属鋳造装置の注湯口周りの限られたスペースに冷却用治具を設置することから、レイアウトの自由度の観点からも、冷却用治具はサイズが小さいことが望ましい。ここで、冷却用治具への注湯温度が高いと、所望の固相率の半凝固金属を得るために、冷却用治具のサイズを大きくする必要がある。
【０００７】
上述した特許文献１では、高温保持炉と低温保持炉を双方設けるようにしているが、設備スペースが大きくなってしまい、汎用性に乏しいという問題がある。また、保持炉を２つ設けることで、使用電力量が増加し、ＣＯ2排出量も増加する。さらに、微細化添加剤を供給するため、製品の材料コストが高価格化するという問題もある。
【０００８】
［課題２：凝固金属片量（歩留まり）］
例えば冷却用治具の形状が板状である場合、冷却用治具上に生成される凝固金属片の量を低減するためにも、冷却用治具のサイズは小さい方が望ましい。凝固金属片の量は、材料（半凝固金属スラリー）及び製品の歩留まりの観点からも少なくしたい。
【０００９】
しかし、冷却用治具への注湯温度が高いと、所望の固相率の半凝固金属を得るために、冷却用治具のサイズを大きくする必要があり、この場合、凝固金属片が多く生成され、材料及び製品の歩留まりが悪化するという問題がある。
【００１０】
［課題３：溶湯低温化］
上述した課題１及び２を解決するために、注湯温度を低温化させる必要があるが、そのために、溶湯保持炉内の溶湯の温度（保持温度）を低温化すると、以下のような問題が発生する。
【００１１】
給湯装置によって溶湯を汲み出す場合、溶湯保持炉の保持温度を低温化（液相線温度＋３０℃以下）すると、例えばラドルによる汲み出しでは、汲み出し時に、ラドルの縁で溶湯が凝固することがある。そのまま連続操業を行うと、ラドルの縁に付着していた凝固塊を核として、溶湯が凝固、堆積し、凝固金属が成長するという問題がある。この凝固塊は、ラドルの破損や、周辺設備への干渉等を引き起こすおそれがある。また、凝固塊が溶湯の汲み出し時に、ラドル内に混入した場合や冷却用治具への注湯時に注湯口に落下して半凝固金属スラリーに混入してしまい、製品品質が悪化するという問題がある。
【００１２】
［課題４：結晶粒粗大化］
特許文献１では、核生成部への注湯温度を液相線温度＋２５℃以下あるいは３０℃以下としているが、注湯する前にラドル内で溶湯の温度が液相線温度以下になった場合、溶湯金属の冷却速度が小さいため、結晶の核生成頻度が小さくなり、結晶が粗大化し易い。その結果、製品内に粗大組織が混入し、製品として必要な強度を得られないという問題がある。
【００１３】
本発明はこのような課題を考慮してなされたものであり、ラドルに余分な凝固金属が付着せず、安定したサイクル、製品品質にて連続鋳造を行うことができる半凝固金属鋳造における溶湯供給方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
［１］  本発明に係る半凝固金属鋳造における溶湯供給方法は、冷却用治具を介して射出スリーブに溶湯を供給することで、半凝固金属スラリーを得た後、該半凝固金属スラリーを金型のキャビティ内に射出成形することで、鋳造品を成形する半凝固金属鋳造における溶湯供給方法において、溶湯保持炉内の溶湯をラドルで汲み出す工程と、前記ラドル内で前記溶湯を規定の温度範囲まで冷却する工程と、前記ラドル内で前記規定の温度範囲まで低下した前記溶湯を前記冷却用治具を介して前記射出スリーブに供給する工程とを有し、前記溶湯の液相線温度をＴａ（℃）、前記溶湯保持炉内での前記溶湯の温度をＴｂ（℃）、前記規定の温度範囲をＴｃ（℃）、前記冷却用治具から排出される前記溶湯の温度をＴｄ（℃）としたとき、Ｔｂ＞Ｔｃ＞Ｔａ＞Ｔｄであって、且つ、Ｔｂ≧（Ｔａ＋３０℃）を満足することを特徴とする。
【００１５】
これにより、微細化された添加剤を必要とせずに半凝固金属内の結晶核生成頻度を向上させることができ、微細で球状の半凝固組織の金属を得ることができる。また、溶湯保持炉が１つのみで済むことから、省スペース、省エネルギー、低コストを促進させることができる。また、保持温度のばらつきに関わらず、安定して所望の半凝固金属スラリーを得ることができ、安定した製品品質を得ることができる。
【００１６】
［２］  本発明において、前記溶湯保持炉内での前記溶湯の温度は、前記溶湯の液相線温度に対して＋３０℃〜＋５０℃の範囲であり、前記規定の温度範囲は、前記溶湯の液相線温度に対して＋１０℃〜＋２０℃の範囲であることを特徴とする。これにより、ラドルを用いて溶湯保持炉から溶湯を汲み出す際に、ラドルに凝固金属が付着することがなくなる。
【００１７】
［３］  本発明において、前記ラドル内で前記溶湯を規定の温度範囲まで冷却する工程は、前記溶湯保持炉から溶湯を汲み出した前記ラドルから別のラドルに前記溶湯を移し替えることで前記溶湯を冷却することを特徴とする。これにより、ラドル内で、自然に溶湯温度が低下するのを待つのではなく、積極的に溶湯を冷却することができるため、サイクルタイムを短縮することができる。
【発明の効果】
【００１８】
以上説明したように、本発明に係る半凝固金属鋳造における溶湯供給方法によれば、ラドルに余分な凝固金属が付着せず、安定したサイクル、製品品質にて連続鋳造を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】第１加圧鋳造装置を示す構成図である。
【図２】鉛直方向に対して傾斜させて設置した冷却用治具を示す斜視図である。
【図３】第１溶湯供給方法を示すフローチャートである。
【図４】第２加圧鋳造装置を示す構成図である。
【図５】第２溶湯供給方法を示すフローチャートである。
【図６】冷却用治具への注湯温度（注湯湯温）に対する冷却用治具の出口温度の変化を示す特性図である。
【図７】実施例で使用した溶湯の成分下限と成分上限の固相率と温度の関係を示す特性図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明に係る半凝固金属鋳造における溶湯供給方法の実施の形態例を図１〜図７を参照しながら説明する。なお、本明細書において数値範囲を示す「〜」は、その前後に記載される数値を下限値及び上限値として含む意味として使用される。
【００２１】
先ず、第１の実施の形態に係る半凝固金属鋳造装置（以下、半凝固金属鋳造装置１０Ａと記す）は、図１に示すように、金型１２と、金型駆動部１４と、射出機構１６と、冷却用治具１８と、溶湯供給機構２０と、溶湯供給機構２０を制御する供給制御部２２とを有する。
【００２２】
金型１２は、可動型２４と固定型２６とからなる。可動型２４は、金型駆動部１４によって駆動され、固定型２６に対して進退方向に移動するようになっており、固定型２６と合わさることで（型閉じ状態）、固定型２６と間に鋳造空間としてのキャビティ２８が区画形成される。
【００２３】
射出機構１６は、射出スリーブ３０とプランジャ３２と射出駆動部３４とを有する。射出スリーブ３０は、中空部を有する筒状に形成され、その先端部が固定型２６に挿入されて、中空部と金型１２のキャビティ２８とが、可動型２４に設けられた分流子３６及び固定型２６に設けられたランナー３７を介して連通するようになされている。射出スリーブ３０の後端部は開口が形成され、この開口を通じてプランジャ３２が挿入されるようになっている。また、射出スリーブ３０の後端部寄りの上部には注湯口３８が設けられている。
【００２４】
プランジャ３２は、射出駆動部３４によって駆動され、射出スリーブ３０の中空部内を金型１２に対して進退方向に移動するようになっている。
【００２５】
冷却用治具１８は、長尺物として構成され、溶湯４０を所定の流動速度で射出スリーブ３０に導くように、鉛直方向に対して所定の角度で傾斜して設置されている。このとき、冷却用治具１８の下端部は、射出スリーブ３０の注湯口３８に臨むように設置される。
【００２６】
この場合、図２に示すように、冷却用治具１８は、底部４２と、該底部４２の各側方端部に屈曲して連なる第１側部４４ａ、第２側部４４ｂとを有する。これら底部４２、第１側部４４ａ及び第２側部４４ｂに囲繞された空間が、流動溝４６として機能する。また、第１側部４４ａ及び第２側部４４ｂが存在することにより、冷却用治具１８の側方から溶湯４０（ないし半凝固スラリー）が溢流・落下することが防止される。
【００２７】
溶湯供給機構２０は、溶湯４０を貯留し、溶湯４０の成分を調整する溶湯保持炉５０と、溶湯保持炉５０内の溶湯４０を所定量ごとに汲み出して冷却用治具１８に供給するラドル５２と、ラドル５２を駆動して溶湯４０の溶湯保持炉５０からの汲み出し及び溶湯４０の冷却用治具１８への供給を行うラドル駆動部５４と、ラドル５２を溶湯保持炉５０と冷却用治具１８との間を往復搬送するラドル搬送機構５６とを有する。
【００２８】
供給制御部２２は、溶湯汲出制御部５８と、搬送時間設定部６０と、ラドル搬送制御部６２と、搬送時間計時部６４と、溶湯温度演算部６６と、判別部６８と、溶湯供給排出制御部７０とを有する。
【００２９】
溶湯汲出制御部５８は、溶湯保持炉５０内の溶湯４０を、ラドル５２で汲み出すようにラドル駆動部５４を制御する。
【００３０】
搬送時間設定部６０は、溶湯保持炉５０内の溶湯４０の温度データに基づいてラドル５２の搬送時間を設定する。
【００３１】
ラドル搬送制御部６２は、設定した搬送時間に基づいてラドル搬送機構５６を制御してラドル５２を搬送する。
【００３２】
搬送時間計時部６４は、ラドル５２の搬送開始時点から搬送終了時点までの経過時間を計時する。ラドル５２の搬送終了時点は、ラドル５２の冷却用治具１８の上端部への到達を検知する位置センサ７２からの検出信号、すなわち、ラドル５２が冷却用治具１８の上端部に到達したことを示す位置センサ７２からの検出信号の出力時点を用いることができる。
【００３３】
溶湯温度演算部６６は、ラドル５２が冷却用治具１８の上端部に到達した段階でのラドル５２内の溶湯４０の温度を演算する。
【００３４】
判別部６８は、演算にて求めた溶湯４０の温度が規定の温度範囲を満足するか否かを判別する。
【００３５】
溶湯供給排出制御部７０は、演算にて求めた溶湯４０の温度が規定の温度範囲を満足している場合に、ラドル５２内の溶湯４０を冷却用治具１８に供給すべくラドル駆動部５４を制御し、また、規定の温度範囲を満足していない場合に、ラドル５２内の溶湯４０を冷却用治具１８に供給せずに廃棄（ステ湯）すべくラドル駆動部５４を制御する。
【００３６】
ここで、第１半凝固金属鋳造装置１０Ａによる溶湯供給方法（以下、第１溶湯供給方法と記す）について図３のフローチャートも参照しながら説明する。
【００３７】
先ず、図３のステップＳ１において、溶湯汲出制御部５８は、ラドル駆動部５４を制御して、溶湯保持炉５０内の溶湯４０をラドル５２で汲み出す。
【００３８】
その後、ステップＳ２において、搬送時間設定部６０は、溶湯保持炉５０内の溶湯４０の温度データ（炉内溶湯温度データ）と、ラドル５２の温度低下率データと、ラドル５２から冷却用治具１８に供給する直前の溶湯４０の規定の温度範囲データとを取得する。炉内溶湯温度データは、使用者が操作卓を使用して入力したデータや、溶湯保持炉５０に設置された温度計からのデータ等が挙げられ、供給制御部２２のメモリにデータ（炉内溶湯温度データ）として記憶される。ラドル５２の温度低下率は、ラドル５２に入れられた溶湯４０の単位時間当たりの温度の低下の度合いを示すもので、ラドル５２の形状、容積、材質によって求められる。この温度低下率は、予め求めておき、供給制御部２２のメモリにデータ（温度低下率データ）として記憶される。冷却用治具１８に供給する直前の溶湯４０の規定の温度範囲は、ラドル５２によって供給された溶湯４０が冷却用治具１８から出たときの温度（冷却用治具１８の出口温度）が、該溶湯４０の液相線温度よりも低い温度範囲となるように予め設定され、供給制御部２２のメモリにデータ（規定の温度範囲データ）として記憶される。従って、搬送時間設定部６０は、該ステップＳ２において、メモリから炉内溶湯温度データ、温度低下率データ及び規定の温度範囲データを読み出す。
【００３９】
その後、ステップＳ３において、搬送時間設定部６０は、取得した炉内溶湯温度データ、温度低下率データ及び規定の温度範囲データに基づいてラドル５２の搬送時間を設定する。
【００４０】
この第１溶湯供給方法では、溶湯４０の液相線温度をＴａ（℃）、炉内溶湯温度をＴｂ（℃）、規定の温度範囲をＴｃ（℃）、冷却用治具１８の出口温度をＴｄ（℃）としたとき、
Ｔｂ＞Ｔｃ＞Ｔａ＞Ｔｄ
であって、且つ、Ｔｂ≧（Ｔａ＋３０℃）
を満足するように設定されている。
【００４１】
具体的には、炉内溶湯温度を、溶湯４０の液相線温度＋３０℃〜＋５０℃、規定の温度範囲を溶湯４０の液相線温度＋１０℃〜＋２０℃に設定した。また、ラドル５２として、温度低下率が０．１〜３．０℃／秒のラドルを用いた。通常、溶湯保持炉５０の溶湯４０をラドル５２で汲み出した直後のラドル５２内の溶湯の温度は、汲み出し過程で溶湯４０が冷却されて、保持温度から１０℃程度低下することがわかっている。つまり、汲み出した直後のラドル５２内の溶湯の温度は、溶湯４０の液相線温度＋２０℃〜＋４０℃となる。従って、上述の搬送時間は、例えば下記表１で示される範囲に設定される。これにより、冷却用治具１８への供給温度（注湯温度）を、溶湯の液相線温度＋１０℃〜２０℃の範囲内にすることができる。なお、表１に示される例はあくまでも代表例である。
【００４２】
【表１】
2011147955.tif 000003
【００４３】
その後、ステップＳ４において、ラドル搬送制御部６２は、設定された搬送時間に基づいてラドル搬送機構５６を制御してラドル５２を搬送する。このラドルの搬送において、搬送時間計時部６４は、ラドル搬送機構５６によるラドル５２の搬送開始時点からラドル５２の搬送終了時点までの時間を計時する。
【００４４】
その後、ステップＳ５において、溶湯温度演算部６６は、汲み出し過程で溶湯４０の温度が保持温度から１０℃程度低下するという情報、炉内溶湯温度データ、温度低下率データ及び計時された搬送時間に基づいて、ラドル５２が冷却用治具１８の上端部に到達した段階でのラドル５２内の溶湯４０の温度（ラドル内溶湯温度）を演算する。
【００４５】
その後、ステップＳ６において、判別部６８は、溶湯温度演算部６６にて求めたラドル内溶湯温度が温度範囲データで示される規定の温度範囲内に入っているか否かを判別する。
【００４６】
そして、ラドル内溶湯温度が規定の温度範囲に入っている場合は、ステップＳ７に進み、溶湯供給排出制御部７０は、ラドル駆動部５４を制御して、ラドル５２内の溶湯４０を冷却用治具１８の上端部から供給（注湯）する。
【００４７】
一方、ラドル内溶湯温度が規定の温度範囲に入っていない場合は、ステップＳ８に進み、溶湯供給排出制御部７０は、ラドル駆動部５４を制御して、ラドル５２内の溶湯４０を冷却用治具１８に供給せずに廃棄（ステ湯）する。
【００４８】
その後、ステップＳ９において、溶湯供給処理に対する終了要求があったか否かが判別され、終了要求がなければ、ステップＳ１以降の処理に戻る（連続操業）。前記ステップＳ９において、終了要求があった段階で、この第１溶湯供給方法での処理が終了する。
【００４９】
なお、上述したステップＳ７において、ラドル５２内の溶湯４０を冷却用治具１８の上端部から供給すると、供給された溶湯４０は、冷却用治具１８の流動溝４６（図２参照）に沿って、傾斜した冷却用治具１８の下端部に向かって流動する。この過程で、冷却用治具１８によって熱が奪取され、その結果、一部が固相となる。すなわち、溶湯４０は、冷却用治具１８に案内される最中に、固相及び液相が共存する半凝固金属スラリー７４に徐々に変態する。
【００５０】
大部分の半凝固金属スラリー７４は、流動溝４６に導かれて射出スリーブ３０の注湯口３８から該射出スリーブ３０の内部に移送される。
【００５１】
所定量の半凝固金属スラリー７４が射出スリーブ３０の内部に導入された後、プランジャ３２が射出駆動部３４によって前進（金型１２に向かって移動）する。その結果、射出スリーブ３０内の半凝固金属スラリー７４が押圧され、分流子３６及びランナー３７を介して金型１２のキャビティ２８に充填される。
【００５２】
その後、キャビティ２８にて半凝固金属スラリー７４が冷却固化され、これにより鋳造品が得られることとなる。この鋳造品は、いわゆる型開きが行われることによって、キャビティ２８から取り出される。
【００５３】
このように、第１溶湯供給方法においては、溶湯保持炉５０内の溶湯４０の温度（保持温度）を低温化し、冷却用治具１８への供給温度（注湯温度）を溶湯４０の液相線温度＋１０℃〜２０℃にて制御するようにしたので、微細化された添加剤を必要とせずに半凝固金属内の結晶核生成頻度を向上させることができ、微細で球状の半凝固組織の金属を得ることができる。
【００５４】
溶湯保持炉５０は１つのみで済むことから、省スペース、省エネルギー、低コストを促進させることができる。
【００５５】
溶湯保持炉５０の保持温度を溶湯４０の液相線温度＋３０℃〜５０℃にて制御するようにしたので、ラドル５２を用いて溶湯保持炉５０から溶湯４０を汲み出す際に、ラドル５２に凝固金属が付着することがなくなる。また、ラドル５２として、温度低下率が０．１〜３．０℃／秒のラドルを用い、ラドル５２の搬送時間を、ラドル５２への汲み出し直後の溶湯４０の温度低下の度合い、使用するラドル５２の温度低下率に対応して設定するようにしたので、冷却用治具１８への供給温度（注湯温度）を溶湯の液相線温度＋１０℃〜２０℃の範囲内にすることができる。
【００５６】
また、本実施の形態では、溶湯保持炉５０の保持温度等に基づいてラドル５２の搬送時間を設定して、冷却用治具１８への注湯温度を制御するようにしたので、保持温度のばらつきに関わらず、安定して所望の半凝固金属スラリー７４を得ることができ、安定した製品品質を得ることができる。
【００５７】
ところで、ラドル駆動部５４やラドル搬送機構５６の一時的なトラブルのために、ラドル５２が一時的に停止（いわゆるチョコ停：short time breakdown）する場合がある。このような場合、図３のステップＳ３において設定した搬送時間を超過してラドル５２が冷却用治具１８の上端部に到達するおそれがあり、冷却用治具１８への供給温度（注湯温度）が規定の温度範囲外、すなわち、溶湯４０の液相線温度＋１０℃〜２０℃の範囲外となる場合がある。規定の温度範囲外の溶湯４０を冷却用治具１８に注湯した場合、製品品質に悪影響を及ぼすおそれがある。
【００５８】
そこで、本実施の形態では、設定した搬送時間に基づいてラドル５２を搬送するが、このとき、ラドル５２の実際の搬送時間を計時し、計時した実際の搬送時間に基づいて、ラドル５２が冷却用治具１８の上端部に到達した段階でのラドル５２内の溶湯４０の温度を演算し、演算にて求めた溶湯４０の温度が規定の温度範囲を満足するか否かを判別し、規定の温度範囲を満足している場合に、ラドル５２内の溶湯４０を冷却用治具１８に供給し、規定の温度範囲を満足していない場合に、ラドル５２内の溶湯４０を廃棄（ステ湯）するようにしたので、規定の温度範囲外の溶湯４０を冷却用治具１８に注湯するという不測の事態を回避することができる。
【００５９】
なお、ラドル５２の搬送時間が、ラドル５２の温度低下率に対応した搬送時間の上限（例えば温度低下率が０．１℃／秒であれば２００秒）を超えると、ラドル５２内の溶湯４０のうち、ラドル５２の壁面に接触している部分や大気と接触している部分が優先的に冷却されていくため、温度の高低差がある分布（温度分布）が大きく生じるという問題がある。
【００６０】
また、規定の温度範囲として、溶湯４０の液相線温度＋１０℃未満を狙った場合、連続操業中に、溶湯保持炉５０への配湯等の理由により、溶湯４０の金属成分がばらついて、液相線温度が変化してしまうと、冷却用治具１８への注湯温度が液相線温度を下回るおそれがある。その際、ラドル５２内で粗大組織が生成され、製品品質に悪影響を及ぼす。これを回避する方法として、連続操業中に、溶湯保持炉５０内の溶湯４０の金属成分をリアルタイムで測定して液相線温度の変化を捉える方法が考えられるが、現実性に欠け、その実現は困難である。
【００６１】
一方、規定の温度範囲として、溶湯４０の液相線温度＋２０℃を超えた温度を狙った場合、その分、冷却用治具での冷却能力（抜熱能力）を向上させる必要があることから、冷却用治具のサイズを大きくしなければならず、省スペース化、歩留まり向上に限界が生じるという問題がある。
【００６２】
次に、第２の実施の形態に係る半凝固金属鋳造装置（以下、第２半凝固金属鋳造装置１０Ｂと記す）について図４を参照しながら説明する。
【００６３】
この第２半凝固金属鋳造装置１０Ｂは、上述した第１半凝固金属鋳造装置１０Ａとほぼ同様の構成を有するが、図４に示すように、複数のラドル（例えば第１ラドル５２ａ及び第２ラドル５２ｂ）を使用する点で異なる。
【００６４】
すなわち、第２半凝固金属鋳造装置１０Ｂは、第１ラドル５２ａを駆動して溶湯保持炉からの溶湯４０の汲み出し及び溶湯４０の第２ラドル５２ｂへの供給（移し替え）を行う第１ラドル駆動部５４ａと、第２ラドル５２ｂを駆動して第１ラドル５２ａから注湯された溶湯の受け取り及び溶湯４０の冷却用治具１８への供給を行う第２ラドル駆動部５４ｂとを有する。なお、ラドル搬送機構５６は、第２ラドル５２ｂを初期位置と冷却用治具１８との間を往復搬送する。
【００６５】
ここで、第２半凝固金属鋳造装置１０Ｂによる溶湯供給方法（以下、第２溶湯供給方法）について図５のフローチャートを参照しながら説明する。なお、この第２溶湯供給方法は、図３に示す第１溶湯供給方法とほぼ同様の処理を行うため、その重複説明を省略する。
【００６６】
先ず、図５のステップＳ１０１において、溶湯汲出制御部５８は、第１ラドル駆動部５４ａを制御して、溶湯保持炉５０内の溶湯４０を第１ラドル５２ａで汲み出す。
【００６７】
その後、ステップＳ１０２において、溶湯供給排出制御部７０は、第１ラドル駆動部５４ａを制御して、第１ラドル５２ａ内の溶湯４０を第２ラドル５２ｂ内に注ぎ渡す（移し替え）。この移し替えでは、単位時間当たりの注湯量を０．６〜６．０ｋｇ／秒とする。
【００６８】
その後、ステップＳ１０３において、搬送時間設定部６０は、溶湯保持炉５０内の溶湯の温度データ（炉内溶湯温度データ）と、第２ラドル５２ｂの温度低下率データと、第２ラドル５２ｂから冷却用治具１８に供給する直前の溶湯の規定の温度範囲データとを取得する。
【００６９】
その後、ステップＳ１０４において、搬送時間設定部６０は第２ラドル５２ｂの搬送時間を設定する。上述したように、第１ラドル５２ａでの汲み出し過程で溶湯の温度が保持温度から１０℃程度低下する。また、第１ラドル５２ａから第２ラドル５２ｂに溶湯を注ぎ渡す際（移し替え）、単位時間当たりの注湯量を０．６〜６．０ｋｇ／秒に設定することで、第１ラドル５２ａから第２ラドル５２ｂへの溶湯４０の移し替え過程で溶湯４０の温度が第１ラドル５２ａ内での温度から１０℃程度低下する。つまり、第２ラドル５２ｂに注湯された段階で、溶湯４０の温度が保持温度から２０℃程度低下することになる。従って、搬送時間設定部６０は、第１ラドル５２ａでの汲み出し及び第２ラドル５２ｂへの移し替え過程で溶湯４０の温度が保持温度から２０℃程度低下するという情報、並びにステップＳ１０３において取得した炉内溶湯温度データ、温度低下率データ及び規定の温度範囲データに基づいて第２ラドル５２ｂの搬送時間を設定する。
【００７０】
この第２溶湯供給方法では、第１溶湯供給方法と同様に、溶湯４０の液相線温度をＴａ（℃）、炉内溶湯温度をＴｂ（℃）、温度範囲をＴｃ（℃）、第２ラドル５２ｂによって供給された溶湯４０が冷却用治具１８から出たときの温度をＴｄ（℃）としたとき、
Ｔｂ＞Ｔｃ＞Ｔａ＞Ｔｄ
であって、且つ、Ｔｂ≧（Ｔａ＋３０℃）
を満足するように設定されている。
【００７１】
具体的には、炉内溶湯温度を溶湯４０の液相線温度＋３０℃〜＋５０℃、規定の温度範囲を溶湯４０の液相線温度＋１０℃〜＋２０℃に設定した。また、第１ラドル５２ａとして材質を問わず、第２ラドル５２ｂとして温度低下率が０．１〜３．０℃／秒のラドルを用いた。従って、第２ラドル５２ｂの搬送時間は、例えば下記表２で示される範囲に設定される。これにより、冷却用治具１８への供給温度（注湯温度）を、溶湯の液相線温度＋１０℃〜２０℃の範囲内にすることができる。なお、表２に示される例はあくまでも代表例である。
【００７２】
【表２】
2011147955.tif 000004
【００７３】
その後、ステップＳ１０５において、ラドル搬送制御部６２は、設定された搬送時間に基づいてラドル搬送機構５６を制御して第２ラドル５２ｂを搬送する。この第２ラドル５２ｂの搬送において、搬送時間計時部６４は、ラドル搬送機構５６による第２ラドル５２ｂの搬送開始時点から第２ラドル５２ｂの搬送終了時点までの時間を計時する。
【００７４】
その後、ステップＳ１０６において、溶湯温度演算部６６は、炉内溶湯温度データ、第１ラドル５２ａでの汲み出し及び第２ラドル５２ｂへの移し替え過程で溶湯の温度が保持温度から２０℃程度低下するという情報、温度低下率データ及び計時された搬送時間に基づいて、第２ラドル５２ｂが冷却用治具１８の上端部に到達した段階での第２ラドル５２ｂ内の溶湯４０の温度（第２ラドル内溶湯温度）を演算する。
【００７５】
その後、ステップＳ１０７において、判別部６８は、溶湯温度演算部６６にて求めた第２ラドル内溶湯温度が規定の温度範囲内に入っているか否かを判別する。
【００７６】
そして、第２ラドル内溶湯温度が規定の温度範囲に入っている場合は、ステップＳ１０８に進み、溶湯供給排出制御部７０は、第２ラドル駆動部５４ｂを制御して、第２ラドル５２ｂ内の溶湯４０を冷却用治具１８の上端部から供給する。
【００７７】
一方、第２ラドル内溶湯温度が規定の温度範囲に入っていない場合は、ステップＳ１０９に進み、溶湯供給排出制御部７０は、第２ラドル駆動部５４ｂを制御して、第２ラドル５２ｂ内の溶湯４０を冷却用治具１８に供給せずに廃棄（ステ湯）する。
【００７８】
その後、ステップＳ１１０において、溶湯供給処理に対する終了要求があったかいなかが判別され、終了要求がなければ、ステップＳ１０１以降の処理に戻る（連続操業）。前記ステップＳ１１０において、終了要求があった段階で、この第２溶湯供給方法での処理が終了する。
【００７９】
このように、第２溶湯供給方法においても、冷却用治具１８への供給温度（注湯温度）を溶湯の液相線温度＋１０℃〜２０℃にて制御するようにしたので、微細化された添加剤を必要とせずに半凝固金属内の結晶核生成頻度を向上させることができ、微細で球状の半凝固組織の金属を得ることができる。また、溶湯保持炉５０は１つのみで済むことから、省スペース、省エネルギー、低コストを促進させることができる。溶湯保持炉５０の保持温度を溶湯の液相線温度＋３０℃〜５０℃にて制御するようにしたので、第１ラドル５２ａを用いて溶湯保持炉５０から溶湯を汲み出す際に、第１ラドル５２ａに凝固金属が付着することがなくなる。第２ラドル５２ｂとして、温度低下率が０．１〜３．０℃／秒のラドルを用い、第２ラドル５２ｂの搬送時間を、第１ラドル５２ａへの汲み出し直後の溶湯４０の温度低下の度合い、第２ラドル５２ｂに移し替えた直後の溶湯４０の温度低下の度合い、使用するラドル５２の温度低下率に対応して設定するようにしたので、冷却用治具１８への供給温度（注湯温度）を溶湯の液相線温度＋１０℃〜２０℃の範囲内にすることができる。溶湯保持炉５０の保持温度等に基づいて第２ラドル５２ｂの搬送時間を設定して、冷却用治具１８への注湯温度を制御するようにしたので、保持温度のばらつきに関わらず、安定して所望の半凝固金属スラリー７４を得ることができる。また、規定の温度範囲外の溶湯４０を冷却用治具１８に注湯するという不測の事態を回避することができる。
【００８０】
特に、この第２溶湯供給方法では、ラドル内で、自然に溶湯温度が低下するのを待つのではなく、第１ラドル５２ａで汲み出した溶湯４０を、途中の第２ラドル５２ｂに移し替えるようにしたので、積極的に溶湯４０を冷却することができ、サイクルタイムを短縮することができる。
【実施例】
【００８１】
第１半凝固金属鋳造装置１０Ａを用いた第１溶湯供給方法によって、溶湯保持炉から汲み出した溶湯４０を冷却用治具１８に供給して半凝固金属スラリー７４を生成した。
【００８２】
溶湯４０として、３５ｋｇのアルミニウム合金（ＡＣ２Ｂ系合金）を使用した。この溶湯４０の液相線温度は６０４℃である。
【００８３】
溶湯保持炉５０内の溶湯４０の温度を溶湯４０の液相線温度＋３０℃にて保持した。ラドル５２として、溶湯４０に対する温度低下率が０．７〜０．８℃／秒のラドルを用いた。冷却用治具１８として、流動溝４６のうち、溶湯４０が流れる長さが９５０ｍｍ、流動溝４６の幅が１２０ｍｍ、流動溝４６の側壁の高さが１２０ｍｍの冷却用治具を用いた。
【００８４】
そして、冷却用治具１８への注湯温度を、液相線温度に対して＋０℃、＋２℃、＋１０℃、＋２０℃、＋３０℃、＋４０℃としたときの冷却用治具１８から排出された直後の溶湯の温度（冷却用治具の出口温度）を測定した。その結果を図６に示す。
【００８５】
図６の結果から、冷却用治具１８への注湯温度を液相線温度＋２０℃以下にしなければ半凝固金属スラリー７４が得られないことがわかる。
【００８６】
一方、注湯温度の下限は、上述したように、溶湯４０の液相線温度＋１０℃未満を狙った場合、連続操業中に、溶湯保持炉５０への配湯等の理由により、溶湯の金属成分がばらついて、液相線温度が変化してしまうと、冷却用治具１８への注湯温度が液相線温度を下回るおそれがある。図７に、実施例で使用した溶湯４０の固相率と温度の関係を示す。溶湯４０の金属成分を下限にしたときの液相線温度（固相率が０％のときの温度）は６１２℃であり、溶湯４０の金属成分を上限にしたときの液相線温度は６０４℃であり、８℃もの変動がある。従って、注湯温度の下限は、溶湯４０の金属成分の上下限の影響を考慮すると、溶湯の液相線温度＋１０℃であることが好ましい。
【００８７】
このことから、図６に示すように、冷却用治具１８への注湯温度を液相線温度＋１０℃〜＋２０℃の範囲にすれば、冷却が良好であって、所望の固相率の半凝固金属スラリーが得られ、冷却用治具１８への注湯温度を液相線温度＋２０℃を超えた範囲にすると、冷却不良であることがわかる。
【００８８】
なお、本発明に係る半凝固金属鋳造における溶湯供給方法は、上述の実施の形態に限らず、本発明の要旨を逸脱することなく、種々の構成を採り得ることはもちろんである。
【符号の説明】
【００８９】
１０Ａ…第１半凝固金属鋳造装置            １０Ｂ…第２半凝固金属鋳造装置
１２…金型                                ２２…供給制御部
５２…ラドル                              ５２ａ…第１ラドル
５２ｂ…第２ラドル                        ５４…ラドル駆動部
５４ａ…第１ラドル駆動部                  ５４ｂ…第２ラドル駆動部
５６…ラドル搬送機構                      ５８…溶湯汲出制御部
６０…搬送時間設定部                      ６２…ラドル搬送制御部
６４…搬送時間計時部                      ６６…溶湯温度演算部
６８…判別部                              ７０…溶湯供給排出制御部
【図１】
2011147955.tif 000005
【図２】
2011147955.tif 000006
【図３】
2011147955.tif 000007
【図４】
2011147955.tif 000008
【図５】
2011147955.tif 000009
【図６】
2011147955.tif 000010
【図７】
2011147955.tif 000011