(57)【要約】【課題】保持容器の塑性変形を所定の許容限度以内に抑えて、保持容器の長期間繰返し使用を可能とする半溶融金属用保持容器およびその変形防止方法を提供するものである。【解決手段】固液共存状態の半溶融金属を製造するのに用いる截頭円錐状の保持容器であって、底部を有する下部と、開口部を有する上部と、該下部より該上部に向かって該保持容器の直径が漸増するように構成し、該保持容器の外周部に少なくとも一つ以上の一定幅を有した帯状の補強リングを設けた。【選択図】          図３
2004306068.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
固液共存状態の半溶融金属を製造するのに用いる截頭円錐状の保持容器であって、底部を有する下部と、開口部を有する上部と、該下部より該上部に向かって該保持容器の直径が漸増するように構成し、該保持容器の外周部に少なくとも一つ以上の一定幅を有した帯状の補強リングを設けたことを特徴とする半溶融金属用保持容器。
【請求項２】
該開口部の外周部に一定幅を有した帯状の上部補強リングと、該保持容器の略中央の外周部に該保持容器の把持係合機能を兼ねた一定幅を有した帯状の中央補強リングとを設けたことを特徴とする請求項１記載の半溶融金属用保持容器。
【請求項３】
該上部補強リングの肉厚ｔ２は該保持容器の肉厚ｔ１の１．５〜３倍としたことを特徴とする請求項１乃至２記載の半溶融金属用保持容器。
【請求項４】
該保持容器の上部補強リングの幅ｗを５〜３０ｍｍとしたことを特徴とする請求項１乃至３記載の半溶融金属用保持容器。
【請求項５】
該保持容器の高さＬと該開口部の直径Ｄとの比率Ｌ／Ｄ＝１〜３．２、抜き勾配θは０．５〜３度としたことを特徴とする請求項１乃至４記載の半溶融金属用保持容器。
【請求項６】
該保持容器の材質を高強度オーステナイト系ステンレス鋼あるいはチタン合金としたことを特徴とする請求項１乃至５記載の半溶融金属用保持容器。
【請求項７】
固液共存状態の半溶融金属を保有する保持容器から半溶融金属を排出した後、該保持容器を上下反転して該保持容器の開口部を下方に向けるとともに、起立する冷却水ノズルと斜め上方に向けた一対のエアーブローノズルを該開口部に臨ませた状態でエアーブローノズルから噴射した圧縮ガスに旋回流を形成しながら該保持容器の内壁面に向けて噴出しつつ徐冷し、徐冷後引続き冷却水ノズルから供給された冷却水を該圧縮空ガスによって該冷却水全体を旋回させながら該保持容器を急冷するようにしたことを特徴とする半溶融金属用保持容器の変形防止方法。
【請求項８】
該保持容器の内壁面の温度が高温度から２００〜４００℃の範囲に降下するまで徐冷を行うようにしたことを特徴とする請求項７記載の半溶融金属用保持容器の変形防止方法。
【請求項９】
該保持容器の内壁面の温度が２００〜４００℃の範囲から室温になるまで急冷を行うようにしたことを特徴とする請求項７記載の半溶融金属用保持容器の変形防止方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、液相と固相とが混在する固液共存状態の半溶融金属をダイカスト成形機の射出スリーブに装填して鋳造する、いわゆるレオキャスト鋳造法における半溶融金属の製造、あるいは下金型に該半溶融金属を載置するとともに上金型により加圧圧縮するようにした半溶融金属の鍛造品の製造に係わり、長期にわたって繰返し使用することができる半溶融金属用保持容器およびその変形防止方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
レオキャスト鋳造法あるいはレオキャスト鍛造法は従来の成形に比べて鋳造欠陥が少なく成形サイクルが短い成形を可能にするが、そのためには射出スリーブに装填する半溶融金属の金属組織を微細かつ均一に管理することが不可欠であり、半溶融金属の金属組織の生成に密接に影響を及ぼす半溶融金属製造時の温度管理がポイントとなる鋳造法である。すなわち、半溶融金属製造工程で保持容器の温度は注湯・冷却保持・温度調整・排出・清掃・内面保護の各工程毎に最適範囲にあるように管理され、全工程を通して温度差は約６００℃に達する。
【０００３】
また、上記の半溶融金属製造装置では、半溶融金属を内部に収めた半溶融金属用保持容器（以下、保持容器という）を産業用ロボットが把持して射出スリーブの装填孔の上方にまで搬送したのち、保持容器を上下反転して保持容器内部の半溶融金属を自然落下させて射出スリーブ内に装填するよう構成されている。そして、空になった保持容器は、内面清掃および塗布剤スプレーの工程を経た後、半溶融金属の製造に繰返し使用されるようになっている。
【０００４】
ところで、半溶融金属用の保持容器には製造工程で所定の断熱性および熱容量が要求され、その要求にあわせて材質や肉厚や形状が決定・限定されており、保持容器の強度確保のために保持容器全体の肉厚を厚くすることは冷却時の放熱を妨げてしまうため許されなかった。保持容器は半溶融金属製造装置の運転工程において、金属溶湯の注湯時には高温の溶湯により加熱され、半溶融金属の排出後の清掃時にはエアーおよび冷却水で冷却されるようになっているが（例えば、特許文献１参照。）、保持容器はこれらの加熱や冷却の工程において過大な熱応力を生じると塑性変形を起こすことがあった。
【０００５】
図８は従来のエアーブローノズルの動作説明図である。図７において、一方の截頭円錐状の保持容器１２を上下反転して開口部７を下方部に向けた状態にするとともに、他方の冷却装置１０を開口部７の入口部分に対向するように、真上を向かせて位置させている。
【０００６】
冷却装置１０は中心部に位置する先端部が直胴型の水ノズル１４を挟んで左右に配置された先端部が直胴型のエアーブローノズル１６（ａ、ｂ）が並列配設された構成となっており、先端部分が並列配設されたエアーブローノズル１６（ａ、ｂ）から圧縮空気１８を噴出させるとともに、一方の水ノズル１４から冷却水１５を並進噴射するようになっていた。
【０００７】
図９は従来の保持容器の変形状態を示し、従来の保持容器１２を用いて冷却水１５を噴出すると、保持容器１２内部表面に引張応力が生じることによって外面側に強い圧縮応力が作用することにより引き起こされ、胴体部分の変形は底部からの拘束が及ばない中央部から上部にかけてより大きく発生していた。例えば保持容器１２の中央部６では図９（ａ）のように凸凹変形部９として現われ、開口部７では図９（ｂ）のように楕円変形し、さらに（ａ）のＡ−Ａ矢視から見た保持容器１２の断面形状は、図９（ｃ）のように楕円変形していた。
【０００８】
また保持容器１２の材質については、半溶融金属製造装置の運転工程での使用条件から、所定の断熱性をもつ非磁性の耐熱金属材質であるオーステナイト系ステンレス鋼、その中で最も代表的なＳＵＳ３０４を使用していた。
【０００９】
【特許文献１】
特開２００１−２２５１５８号公報  （第３−７頁、第１図）
【０００１０】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、図８に示すような冷却装置１０を用いて高温となった保持容器１２を冷却しようとしても、水ノズル１４から噴出した冷却水１５とエアーブローノズル１６（ａ、ｂ）から噴出した圧縮空気１８とが並進する。このため圧縮空気１８のエネルギーによって冷却水１５を効果的に旋回することができず、このため冷却水１５が水柱となって集中的に保持容器１２の底部に衝突するために、大きな温度分布が生じてしまい保持容器１２の冷却が不均一となって保持容器１２が塑性変形するといった問題があった。
【０００１１】
保持容器１２の塑性変形に伴って、図９に示すように、補強リング近傍の上下部分６の凹凸変形が所定の許容限度を超えると保持容器１２から半溶融金属が抜けなくなって半溶融金属を保持容器１２から自然落下させることが困難となる。さらに開口部７の変形が所定の許容限度を超えて略楕円になると、前記同様半溶融金属を射出スリーブへスムーズに装填し難いといった問題があった。
【０００１２】
さらに、ＳＵＳ３０４は線膨張係数が大きいため、保持容器１２の一部分のみを加熱または冷却すると加熱・冷却部分とそれ以外の部分との温度差に応じて大きな熱応力が発生し塑性変形し易いといった問題があった。
【０００１３】
本発明は、前記問題点に鑑みてなされたものであり、前記保持容器の塑性変形を所定の許容限度以内に抑えて、保持容器の長期間繰返し使用を可能とする半溶融金属用保持容器およびその変形防止方法を提供しようとするものである。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
第１の発明では、固液共存状態の半溶融金属を製造するのに用いる截頭円錐状の保持容器であって、底部を有する下部と、開口部を有する上部と、該下部より該上部に向かって該保持容器の直径が漸増するように構成し、該保持容器の外周部に少なくとも一つ以上の一定幅を有した帯状の補強リングを設けたことを特徴とする半溶融金属用保持容器とした。また、第１の発明を主体とする第２の発明では、該開口部の外周部に一定幅を有した帯状の上部補強リングと、該保持容器の略中央の外周部に該保持容器の把持係合機能を兼ねた一定幅を有した帯状の中央補強リングとを設けた。
【００１５】
第１乃至２の発明を主体とする第３の発明では、該上部補強リングの肉厚ｔ２は該保持容器の肉厚ｔ１の１．５〜３倍とした。また、第１乃至３の発明を主体とする第４の発明では、該保持容器の上部補強リングの幅ｗを５〜３０ｍｍとした。
【００１６】
第１乃至４の発明を主体とする第５の発明では、該保持容器の高さＬと該開口部の直径Ｄとの比率Ｌ／Ｄ＝１〜３．２、抜き勾配θは１〜３度とした。第１乃至５の発明を主体とする第６の発明では、該保持容器の材質を高強度オーステナイト系ステンレス鋼あるいはチタン合金とした。
【００１７】
該保持容器の高さＬと該開口部の直径Ｄとの比率Ｌ／Ｄ＝１〜３．２、抜き勾配θは１〜３度とした。また第１乃至３の発明を主体とする第４の発明では、該保持容器の材質を高強度オーステナイト系ステンレス鋼あるいはチタン合金とした。
【００１８】
第７の発明では、固液共存状態の半溶融金属を保有する保持容器から半溶融金属を排出した後、該保持容器を上下反転して該保持容器の開口部を下方に向けるとともに、起立する冷却水ノズルと斜め上方に向けた一対のエアーブローノズルを該開口部に臨ませた状態でエアーブローノズルから噴射した圧縮ガスに旋回流を形成しながら該保持容器の内壁面に向けて噴出しつつ徐冷し、徐冷後引続き冷却水ノズルから供給された冷却水を該圧縮空ガスによって該冷却水全体を旋回させながら該保持容器を急冷するようにした。
【００１９】
第７の発明を主体とする第８の発明では、該保持容器の内壁面の温度が高温度から２００〜４００℃の範囲に降下するまで徐冷を行うようにした。さらに、第７の発明を主体とする第９の発明では、該保持容器の内壁面の温度が２００〜４００℃の範囲から室温になるまで急冷を行うようにした。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下図面に基づいて本発明の半溶融金属用保持容器およびその変形防止方法を詳細に説明する。図１は本発明の実施例に係る冷却・エアーブロー装置の正面図、図２は本発明の実施例１に係る保持容器の部分断面図、図３は本発明の実施例２に係る保持容器の部分断面図、図４は本発明の補強リングの有無を比較した場合の保持容器の開口部変形量の比較図、図５は本発明の保持容器の冷却特性図、図６は本発明のエアーブローノズルの動作説明図、図７は半溶融金属の製造から成形までの全体製造工程図である。
【００２１】
まず、図７を用いて半溶融金属の製造から成形までの全体製造工程図を説明する。
【００２２】
図７に示す工程［１］において、ラドル５０内に入れられた完全液体である金属（溶湯５１）を、工程［２］において、保持容器（セラミック塗布金属製容器）１２内に注湯され蓄えられていく溶湯５１に浸漬型加振治具５３により振動を付与して、溶湯５１の液相線温度に対する過熱度を５０℃未満、好ましくは３０℃未満に保持して、保持容器１２内に注ぐことにより結晶核（あるいは微細結晶）を含む液相線直上、直下のアルミニウム合金、すなわち、半溶融金属５６を得る。
【００２３】
次に、工程［３］において、アルミニウム合金を、０．０１℃／ｓ〜３．０℃／ｓの平均冷却速度で冷却し加圧成形直前まで保持し、微細な初晶を該合金液中に晶出させる工程において、加熱用コイル５８を用いた誘導加熱により保持容器１２内の合金の各部の温度を、遅くとも成形する時までに所定の液相率を示す目標成形温度範囲内（目標成形温度に対して−５℃〜＋５℃の範囲内）に収めるように温度調整する。この場合、保持容器１２内で降温する金属の代表温度が注湯直後から目標成形温度に対して１０℃以上低下しない段階までに所定量の電流を流すために、誘導装置５８の出力は小さくてもよい。
【００２４】
冷却にあたっては、保持容器１２の外部から保持容器１２に向けて空気を噴射する。必要に応じて上部、下部を断熱材で保温もしくは加熱した保持容器１２において半溶融状態で保持し、導入された結晶核から微細な球状（非デンドライト状）の初晶を生成させる（工程［３］−ａ、［３］−ｂ）。
【００２５】
このようにして得られた所定の液相率を有するアルミニウム合金の半溶融金属５６を、工程［３］−ｃでは、図示を省略したロボットで保持容器１２を把持して竪型の射出スリーブ６０に供給するようになっている。なお、符号６２はプランジャチップである。
【００２６】
次に、図１を用いて冷却・エアーブロー装置２０の構成を説明する。図１に示すように、冷却・エアーブロー装置２０には回転防止タイプのエアーシリンダ２４が上向きに配設されており、該エアーシリンダ２４のピストンロッド２４ａ先端部に係合された接続金具２５には冷却水ノズル２２およびエアーブローノズル２３が上向きに配設されている。
【００２７】
冷却水ノズル２２を中心にしてその左右に一対のエアーブローノズル２３（ａ、ｂ）が配設されている。このエアーブローノズル２３（ａ、ｂ）の先端部分は、図６に示すように一定角度に曲折しており、エアーブローノズル２３から噴出した圧縮ガスが冷却液ノズル２２から噴出した冷却水１５に旋回流を生じさせながら保持容器１２の内壁面部に衝突するようになっている。なお、本発明では、冷却水１５に旋回流を生じさせるために用いる前記圧縮ガスとしては、圧縮空気を用いた場合について説明するが、例えば、圧縮空気と同様の速度エネルギーを有しているガスを用いれば、圧縮ＣＯ２ガスや圧縮Ｎ２ガスなどであっても圧縮空気と同様の旋回効果が得られる。
【００２８】
すなわち、エアーブローノズル２３（ａ、ｂ）から噴出される圧縮空気は、円形形状の冷却水ノズル２２から噴出される略円形形状に噴射される冷却水１５に対して冷却水１５の速度エネルギーより大きい速度エネルギーで接線方向に噴射すると、冷却水１５は接線方向の圧縮空気エネルギーによって旋回流を形成しながら、保持容器１２の内壁面部に衝突することにより、保持容器１２の内壁面の温度分布は小さくなる。
【００２９】
さらに、冷却水ノズル２２には図示しない供給装置から冷却水１５が供給され、エアーブローノズル２３（ａ、ｂ）には図示しないエアー源から圧縮空気１８が供給されるように構成されている。そして、前記エアーシリンダ２４の作動により冷却水ノズル２２およびエアーブローノズル２３（ａ、ｂ）を上昇限まで同時に上昇移動し、保持容器１２内へ向けて冷却水ノズル２２から冷却水１５を噴射して保持容器１２を冷却すると共に、エアーブローノズル２３（ａ、ｂ）から圧縮空気１８を噴射して保持容器１２内面を旋回するようになっている。なお、符号１３は容器ホルダを示す。
【００３０】
前記冷却・エアーブロー装置２０に対向して配設される容器保持装置８０の細部の構成を説明する。図１に示すように、容器保持装置８０には、前記上部フレーム８１にエアーシリンダ８２が下向きに配設されており、該エアーシリンダ８２のピストンロッド８２ａの先端部には自在継手８３を介して円板状の押え金具８４が係合されている。そして、前記エアーシリンダ８２の作動により押え金具８４を下降移動し、押え金具８４下面を保持容器１２の底面に押し当てて、前記冷却・エアーブロー装置２０の作動時に保持容器１２が移動するのを防止するようになっている。
【００３１】
ここでは、図３の保持容器１２と、図６に示すような旋回流を伴った冷却方法とを組合わせることが保持容器１２の変形防止に最も効果的であることが判明したので、この組合わせを用いて上記のように構成された冷却・エアーブロー装置２０の動作概要を説明する。
【００３２】
図１において、図示しない産業用ロボットにより容器ホルダ１３内に半溶融金属を排出した後の高温の保持容器１２を開口部７を下向きにしたのち、容器保持装置８０の押え金具８４を下降移動して押え金具８４下面を保持容器１２の底面に押し当てることにより保持容器１２の移動を防止する。
【００３３】
引続き、冷却・エアーブロー装置２０の冷却水ノズル２２およびエアーブローノズル２３を保持容器１２の開口部７まで上昇移動したのち、本発明では保持容器１２内でエアーブローノズル２３（ａ、ｂ）から圧縮空気１８を噴射して保持容器１２内面を旋回流によりエアーブローすることにより保持容器１２の温度が所定の温度、好ましくは２００℃〜４００℃に降下するまで徐冷する。
【００３４】
さらに冷却水ノズル２２から冷却水１５を噴射して保持容器１２を常温近くまで急冷するとともに、エアーブローノズル２３（ａ、ｂ）から圧縮空気１８を噴射し保持容器１２内面で冷却水１５を旋回流させながら急冷する。急冷後、容器保持装置８０および冷却・エアーブロー装置２０を元の状態に戻す。
【００３５】
次に保持容器１２について述べる。保持容器１２は、図３に示すように固液共存状態の半溶融金属５６を製造するのに用いる。保持容器１２の正面形状は截頭円錐状を呈し、下部に円形形状を有する底部と、上部に円形形状を有する開口部７と、該下部より該上部に向かって該保持容器１２の直径が漸増するように構成されている。保持容器１２の外周部に一定幅を有した帯状の上部補強リング７ｂと、該保持容器１２の略中央の外周部に該保持容器の把持係合機能を兼ねた一定幅を有した帯状の中央補強リング８とが設けてある。
【００３６】
保持容器１２の底部から上部までの高さＬと、開口部７の直径Ｄとの数値の限定範囲は、比率Ｌ／Ｄ＝１〜３．２とし、好ましくは１．６〜１．８である。なお、Ｌ／Ｄの数値の限定範囲については、Ｌ／Ｄが１以下の場合は、保持容器１２の上下端面、特にラドル５０から保持容器１２に溶湯５１を給湯した後、半溶融金属５６を生成するまで保持容器１２の上端面に配設された断熱材を有した蓋体を何度も開閉するために放熱の影響を受けて、保持容器１２に保持された半溶融金属５６に温度分布が生じて不均一になり易い。また、逆に、Ｌ／Ｄが３．２以上の場合は、壁面抵抗が大きくなって保持容器１２から半溶融金属５６が排出され難くなる。以上のことから、Ｌ／Ｄの範囲は１〜３．２とした。
【００３７】
また、抜き勾配θの数値の限定範囲は、０．５〜３度とし、好ましくは２度である。なお、抜き勾配θが０．５度以下の場合は、保持容器１２の形状が直胴型に近くなり抜け難い、逆に抜き勾配θが３度以上の場合は、同じ重量の半溶融金属５６であっても長さの長い保持容器１２となるため、保持容器１２の上下端面からの放熱の影響を受けるとともに、保持容器１２の長さに応じて長さの長い射出スリーブ６０が必要となる。
【００３８】
半溶融金属５６の直径（保持容器１２の開口部７の直径Ｄと同じ）を射出スリーブ６０の装填孔より−２〜−１５ｍｍの範囲で少なくなるようにし、好ましくは−４ｍｍ少なくなるように構成する。また、保持容器１２の底部は、保持容器１２の胴体部と底部とが接する部所は、Ｒ形状の丸みを持たせた形が好ましい。
【００３９】
さらに保持容器１２の肉厚ｔ１については、不定形初晶の防止と保持容器１２の内部に凝固層が生成することが防止されるために重要となる。一般的には、保持容器１２の肉厚ｔ１は、半溶融金属５６の鋳込み量が増えるに従って厚くなる。すなわち、鋳込み量が２ｋｇ以下の場合には、保持容器１２の肉厚ｔ１が２〜２．５ｍｍ、鋳込み量が２〜３ｋｇの場合には、保持容器１２の肉厚ｔ１が３ｍｍ、鋳込み量が３ｋｇ以上の場合には、保持容器１２の肉厚ｔ１が３．５〜４ｍｍとするのが一つの目安である。
【００４０】
次に、実施例１および実施例２を用いて具体的な実験結果を説明する。
【００４１】
【実施例１】
まず、実施例１では、図２に示すような胴体略中央部に把持部分を兼ねた一定幅を有する帯状の中央補強リング８のみを設けた保持容器１２に対して、図８に示すような水ノズル１４とエアーブローノズル１６（ａ、ｂ）とを並列配設した構造の冷却装置１０を用いて保持容器１２の冷却性能をテストするとともに、図６に示すようなエアーブローノズル２３（ａ、ｂ）の先端部分を一定角度に曲折して、エアーブローノズル２３から噴出した圧縮空気１８が冷却水ノズル２２から噴出した冷却水１５に旋回流を生じさせながら保持容器１２の内壁面に衝突するようにした冷却・エアーブロー装置２０を用いて保持容器１２の冷却性能テストも実施した。
【００４２】
上記実験結果では、図２に示すような保持容器１２用いて、図８に示すように水ノズル１４とエアーブローノズル１６（ａ、ｂ）の先端部が並列に配置された冷却方法とを組合わせて繰り返し保持容器１２の冷却を行ったところ、図８の保持容器１２のように中央補強リング８を使用しない場合と比較して、中央補強リング８を用いた場合には、中央補強リング８を配設した近傍の保持容器１２の補強リング近傍の上下部分６の凸凹変形は減少した。この原因は、従来の保持容器１２と比較して中央補強リング８を設けたことで、保持容器１２の変形が抑止されたものと考えられる。
【００４３】
引続き、実施例１では、保持容器１２の変形を防止するために、図２の保持容器１２と図６に示す本発明の冷却水１５に圧縮空気１８を用いて旋回流を生じながら冷却水１５全体を旋回するようにした冷却方法とを組合わせて保持容器１２の冷却を行ったところ、前述した組合わせと比べて補強リング８を配設した近傍の保持容器１２の上・下部分６の凸凹変形はかなり減少した。しかしながら、図４に示すように保持容器１２の開口部７の変形は依然として改善されていなかった。
【００４４】
【実施例２】
次に、実施例２について、図３を用いて説明する。図３は保持容器１２の胴体略中央部に把持部分を兼ねた一定幅を有する帯状の中央補強リング８を設けるとともに、保持容器１２の開口部７の外周部に上部補強リング７ｂを設けた構成を有している。上部補強リング７ｂ部分の肉厚ｔ２は保持容器１２の本体部の肉厚ｔ１の１．５〜３倍、上部補強リング７ｂの幅ｗは５〜３０ｍｍとした。
【００４５】
この理由は、上部補強リング７ｂの肉厚ｔ２が保持容器１２の本体部の肉厚ｔ１の１．５倍以下では補強による十分な変形防止の効果が得られず、３倍を超えると補強していない部分との境界部で大きな段差が生じ、この段差を有する部分の保持容器１２の内壁面と接する半溶融金属５６の表面に凝固層ができ易くなるためである。
【００４６】
また、上部補強リング７ｂの幅ｗが５ｍｍ以下では補強による変形防止の効果が得られず、３０ミリを超えると保持容器１２の壁厚の部分が増えて半溶融金属５６の上部部分が凝固するため排出が困難になる。
【００４７】
図４は本発明の上部補強リング７ｂの有無による保持容器１２の開口部７の変形量の比較図である。これらの補強リング７ｂによる変形防止の効果は、半溶融金属製造装置を用いて、例えば１６５回繰り返し加熱・冷却した結果、上部補強リング７ｂが無い場合の開口部８の変形量が−２．８ミリ〜＋１．８ミリあり、上部部補強リング７ｂが有る場合の開口部８の変形量は−０．６ミリ〜＋０．８ミリへと減少していることで確認できる。
【００４８】
保持容器１２の変形をできるだけ防止するためには、保持容器１２の形状や冷却方法のみではなく、保持容器１２の材質や冷却の過程を加味した条件が重要となってくる。
【００４９】
保持容器１２の材質については、オーステナイト系ステンレス鋼のうち高強度の改良鋼種であるＳＵＳ３０４Ｎ２を使用した。例えば、この材質の３００℃における耐力は２５０ＭＰａ以上で、ＳＵＳ３０４の約２倍あるが線膨張係数はほぼ同一のため、材質の変更が保持容器１２の塑性変形の防止に高い効果を示す。なお、ＳＵＳ３０４Ｎ２に限定されるものではなく、それ以外のオーステナイト系ステンレス鋼についても高温強度がある一定（３００℃での耐力２００ＭＰａ）以上あれば保持容器１２の変形防止に効果的であることが判明した。
【００５０】
さらに、保持容器１２に非磁性の耐熱金属材質であるチタン合金（ＪＩＳ６０種）を用いると、３００℃における耐力は５５０ＭＰａ以上あり、線膨張係数はステンレス鋼の約半分であることから塑性変形の防止に顕著な効果を持つことが判明した。
【００５１】
次に、保持容器１２の形状や冷却方法のみによって変形が防止できるのではなく、冷却の過程が重要となってくる。図５に示すように、５５０℃の保持容器１２を徐冷工程で３０秒間エアーブローして約３５０℃まで徐冷（▲１▼）し、引続いて冷却水１５を用いてエアーブロー（▲２▼）した場合の保持容器１２の温度変化を示す。
【００５２】
この結果、保持容器１２の材質の耐力が低下している４００℃以上の高温領域では▲１▼のように温度降下の緩やかなエアーブローのみで徐冷し、その徐冷の後▲２▼のように水冷水１５をエアーブローによって旋回流５ｂにして急冷（▲２▼）をすることによって、水冷却時に保持容器１２の内壁面で発生する最大熱応力を下げることができ、より一層冷却中の塑性変形を防止することができる。
【００５３】
また、▲１▼と▲２▼を組合わせた冷却方法では、保持容器１２を５５０℃から室温付近までの冷却所要時間は約５０秒である。この時間は、▲１▼と▲４▼の組合わせのように、すべてエアーブローのみで行った徐冷の場合は、保持容器１２の変形は少ないものの、冷却時間が約１３０秒と長くかかることを考えると、約５０秒ですむため、大幅に短縮することができる。このように、▲１▼と▲２▼を組合わせた冷却方法では、急冷に先立って約３０秒間空気噴射による徐冷を行うことにより短時間かつ保持容器１２の塑性変形を起こすことなく冷却することができる。
【００５４】
また、▲３▼の冷却方法では、冷却水１５のみによって保持容器１２を５５０℃から室温付近まで冷却するため、冷却所要時間は約２０秒ですむ。この時間は、▲１▼と▲２▼の組合わせのように、徐冷と急冷による保持容器１２の冷却時間が約５０秒よりも短いものの、▲３▼では冷却水１５のみで急冷しているため、保持容器１２の変形は大きかった。
【００５５】
図６を用いて、本発明の冷却方法を詳述する。図６において、冷却水ノズル２２を中心にしてその左右に一対のエアーブローノズル２３（ａ、ｂ）が配設されている。このエアーブローノズル２３（ａ、ｂ）の先端部分は、斜め上方に向かって一定角度に曲折しており、冷却水１５を圧縮空気１８と同時に噴射する場合には、冷却水１５の噴射エネルギーに比べてエアーブローノズル２３（ａ、ｂ）から噴出した圧縮空気１８のエネルギーが支配的となるため、冷却水１５に対して接線方向に噴射して圧縮空気１８との気・液の混合液を旋回流５ｂにより保持容器１２内壁面の全範囲に拡散されるから保持容器１２内面を均一かつ効率よく急速冷却することができる。このため、図８に示すように水ノズル１４から噴出する冷却水１５のように棒状となって保持容器１２の内壁面に衝突することがないため、保持容器１２の内壁面に大きな温度分布が生じることはない。
【００５６】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明では、
（１）適正形状の保持容器と冷却方法とを組合わせることにより、保持容器の変形に起因するトラブルを防止することができ、保持容器を長期にわたって安定して使えるようになる。
（２）保持容器の中央部と上部を補強したから、容器の加熱および冷却を繰り返す半溶融金属製造装置の運転サイクルにおいて、最適な断熱性能を維持しつつ容器の塑性変形を防止できる。
（３）保持容器の材質を高温強度の高いものとしたから、容器の加熱および冷却を繰り返す半溶融金属製造装置の運転工程における容器の塑性変形を防止できる。
（４）保持容器を高温域ではゆっくり、低温域ではすばやく、といったように複数段階に冷却するようにしたから、高温の保持容器を所定時間内に所定温度まで塑性変形させることなく冷却することができる。
（４）エアーブローノズルを旋回流が発生するように構成したから、エアーおよび冷却水が均等に拡散噴射され保持容器の内壁面は均一に冷却されて、保持容器の塑性変形を防止できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例に係る冷却・エアーブロー装置の正面図である。
【図２】本発明の実施例１に係る保持容器を示し、（ａ）は保持容器の正面図・部分縦断面図、（ｂ）は保持容器の平面図である。
【図３】本発明の実施例２に係る保持容器を示し、（ａ）は保持容器の正面図・部分縦断面図、（ｂ）は保持容器の平面図である。
【図４】本発明の補強リングの有無による保持容器の開口部変形量の比較図である。
【図５】本発明の保持容器の冷却特性図である。
【図６】本発明のエアーブローノズルの動作説明図である。
【図７】半溶融金属の製造から成形までの全体製造工程図である。
【図８】従来のエアーブローノズルの動作説明図である。
【図９】従来の保持容器の変形状態を示し、（ａ）は保持容器の左側半分を切断し正面図、（ｂ）は保持容器の開口部の平面図、（ｃ）は（ａ）のＡ−Ａ矢視断面図である。
【符号の説明】
５ｂ      旋回流
６        補強リング近傍の上下部分
７        開口部
７ｂ      上部補強リング
８        中央補強リング
９        凹凸変形部
１０      冷却装置
１２      保持容器
１３      容器ホルダ
１４      水ノズル
１５      冷却水
１６（ａ、ｂ）    エアーブローノズル
１８      圧縮空気
２０      冷却・エアーブロー装置
２２      冷却水ノズル
２３（ａ、ｂ）      エアーブローノズル
２４      エアーシリンダ
２４ａ    ピストンロッド
２５      接続金具
５０      ラドル
５１      溶湯
５４      浸漬型加振治具
５６      半溶融金属
５８      加熱用コイル
６０      射出スリーブ
６２      プランジャチップ
８０      容器保持装置
８１      上部フレーム
８２      エアーシリンダ
８２ａ    ピストンロッド
８３      自在継手
８４      押え金具
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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