(57)【要約】【課題】  機械攪拌や電磁攪拌装置に比べて装置を大型化させることなく、また、エネルギーコストを増加させることなく、微細な球状結晶の固相の金属スラリーを製造する金属スラリー製造装置を提供する。【解決手段】  金属を溶融させて溶融金属Ｍにする溶融炉１１と、この溶融炉１１から排出させる溶融金属Ｍの排出量を制御する溶融金属排出制御機構２１と、溶融炉１１から排出された溶融金属Ｍを冷却して半溶融状態に保持する保持炉３１と、この保持炉３１内の溶融金属Ｍ中に埋没させた、溶融金属Ｍの融点よりも低い温度の冷却体４１と、この冷却体４１を一方向へ回転させて周期的に停止させる冷却体駆動機構５１と、冷却体４１に冷媒を流通させる冷却体冷却機構６１と、この冷却体冷却機構６１の冷媒を冷却する冷媒冷却機構７１とを備える。【選択図】    図１
2005262236.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属を溶融させて溶融金属にする溶融炉と、
この溶融炉から排出させる前記溶融金属の排出量を制御する溶融金属排出制御機構と、
前記溶融炉から排出された前記溶融金属を冷却して半溶融状態に保持する保持炉と、
この保持炉内の前記溶融金属中に埋没させた、前記溶融金属の融点よりも低い温度の冷却体と、
この冷却体を、一方向へ回転させて周期的に停止させ、または、一定周期で反転させる冷却体駆動機構と、
を備える金属スラリー製造装置。
【請求項２】
金属を溶融させて溶融金属にする溶融炉と、
この溶融炉から排出させる前記溶融金属の排出量を制御する溶融金属排出制御機構と、
前記溶融炉から排出された前記溶融金属が注がれる、前記溶融金属の融点よりも低い温度の冷却体と、
この冷却体を、一方向へ回転させ、または、一方向へ回転させて周期的に停止させ、または、一定周期で反転させる冷却体駆動機構と、
前記冷却体からの前記溶融金属を冷却して半溶融状態に保持する保持炉と、
を備える金属スラリー製造装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の金属スラリー製造装置において、
前記冷却体に冷媒を流通させる冷却体冷却機構を設けた、
ことを特徴とする金属スラリー製造装置。
【請求項４】
請求項３に記載の金属スラリー製造装置において、
前記冷媒を冷却する冷媒冷却機構を設けた、
ことを特徴とする金属スラリー製造装置。
【請求項５】
請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の金属スラリー製造装置において、
前記溶融金属がマグネシウム合金である、
ことを特徴とする金属スラリー製造装置。
【請求項６】
金属を溶融させて溶融金属にする溶融炉と、
この溶融炉から排出させる前記溶融金属の排出量を制御する溶融金属排出制御機構と、
前記溶融炉から排出された前記溶融金属を鋳造する鋳型と、
この鋳型を、一方向へ回転させて周期的に停止させ、または、一定周期で反転させる鋳型駆動機構と、
前記鋳型を冷却する鋳型冷却機構と、
を備える鋳塊製造装置。
【請求項７】
金属を溶融させて溶融金属にする溶融炉と、
この溶融炉から排出させる前記溶融金属の排出量を制御する溶融金属排出制御機構と、
前記溶融炉から排出された前記溶融金属が注がれる冷却体と、
この冷却体を、一方向へ回転させ、または、一方向へ回転させて周期的に停止させ、または、一定周期で反転させる冷却体駆動機構と、
前記冷却体からの前記溶融金属を鋳造する鋳型と、
この鋳型を冷却する鋳型冷却機構と、
を備える鋳塊製造装置。
【請求項８】
請求項７に記載の鋳塊製造装置において、
前記鋳型を、一方向へ回転させて周期的に停止させ、または、一定周期で反転させる鋳型駆動機構を設けた、
ことを特徴とする鋳塊製造装置。
【請求項９】
請求項７または請求項８に記載の鋳塊製造装置において、
前記冷却体に冷媒を流通させる冷却体冷却機構を設けた、
ことを特徴とする鋳塊製造装置。
【請求項１０】
請求項９に記載の鋳塊製造装置において、
前記冷媒を冷却する冷媒冷却機構を設けた、
ことを特徴とする鋳塊製造装置。
【請求項１１】
請求項６から請求項１０のいずれか１項に記載の鋳塊製造装置において、
前記鋳型冷却機構は、冷却槽と、この冷却槽に収容された冷媒とで構成されている、
ことを特徴とする鋳塊製造装置。
【請求項１２】
請求項１１に記載の鋳塊製造装置において、
前記鋳型冷却機構の冷媒を冷却する冷媒冷却機構を設けた、
ことを特徴とする鋳塊製造装置。
【請求項１３】
請求項６から請求項１２のいずれか１項に記載の鋳塊製造装置において、
前記溶融金属がマグネシウム合金である、
ことを特徴とする鋳塊製造装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、溶融（液相）状態の金属と凝固（固相）状態の金属とが混在する半溶融（半凝固）状態の金属スラリーを製造する金属スラリー製造装置、および、半溶融（半凝固）状態の金属スラリーから鋳塊を製造する鋳塊製造装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般的に、半溶融・半凝固金属のレオロジーやチキソトロピー、つまり、粘性が低くて流動性に優れている性質を利用した鋳造法として、前者はレオキャスト法（半凝固鋳造法）が、また、後者はチキソキャスト法（半溶融鋳造法）が知られている。
これらの鋳造法は、いずれも溶融した液相の金属と、固相の金属とが混在する半溶融・半凝固状態の金属スラリーを用いて鋳造を行うものである。
【０００３】
上記した鋳造法で製造された鋳塊および鋳物のマグネシウム合金を初めとする各種金属の鋳造組織は、結晶の方向性がないこと、各種機械的性質のよいこと、成分の偏析が少ないことが求められるため、全体的に微細球状であることが望ましい。
そこで、鋳造組織の微細化かつ球状化を図るため、例えば、溶融金属に微細化剤を添加したり、溶融金属に電磁攪拌や機械攪拌を与えている。
【特許文献１】特開平１０−１２８５１６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、溶融金属に微細化剤を添加する場合、全ての金属に適用することができず、アルミニウム合金やマグネシウム合金に限られるとともに、微細化剤添加温度や微細化剤添加後の保持時間に限界がある。
また、溶融金属に電磁攪拌や機械攪拌を与える場合は、装置が大型化するとともに、エネルギーコストが増加する。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
この発明は、千葉工業大学の茂木徹一教授が提唱する『等軸結晶遊離理論』に基づいてなされたもので、以下のような内容である。
（１）金属を溶融させて溶融金属にする溶融炉と、この溶融炉から排出させる前記溶融金属の排出量を制御する溶融金属排出制御機構と、前記溶融炉から排出された前記溶融金属を冷却して半溶融状態に保持する保持炉と、この保持炉内の前記溶融金属中に埋没させた、前記溶融金属の融点よりも低い温度の冷却体と、この冷却体を、一方向へ回転させて周期的に停止させ、または、一定周期で反転させる冷却体駆動機構とを備える金属スラリー製造装置。
（２）金属を溶融させて溶融金属にする溶融炉と、この溶融炉から排出させる前記溶融金属の排出量を制御する溶融金属排出制御機構と、前記溶融炉から排出された前記溶融金属が注がれる、前記溶融金属の融点よりも低い温度の冷却体と、この冷却体を、一方向へ回転させ、または、一方向へ回転させて周期的に停止させ、または、一定周期で反転させる冷却体駆動機構と、前記冷却体からの前記溶融金属を冷却して半溶融状態に保持する保持炉とを備える金属スラリー製造装置。
（３）（１）または（２）に記載の金属スラリー製造装置において、前記冷却体に冷媒を流通させる冷却体冷却機構を設けたことを特徴とする。
（４）（３）に記載の金属スラリー製造装置において、前記冷媒を冷却するための冷媒冷却機構を設けたことを特徴とする。
（５）（１）から（４）のいずれか１つに記載の金属スラリー製造装置において、前記溶融金属がマグネシウム合金であることを特徴とする。
（６）金属を溶融させて溶融金属にする溶融炉と、この溶融炉から排出させる前記溶融金属の排出量を制御する溶融金属排出制御機構と、前記溶融炉から排出された前記溶融金属を鋳造する鋳型と、この鋳型を、一方向へ回転させて周期的に停止させ、または、一定周期で反転させる鋳型駆動機構と、前記鋳型を冷却するための鋳型冷却機構とを備える鋳塊製造装置。
（７）金属を溶融させて溶融金属にする溶融炉と、この溶融炉から排出させる前記溶融金属の排出量を制御する溶融金属排出制御機構と、前記溶融炉から排出された前記溶融金属が注がれる冷却体と、この冷却体を、一方向へ回転させ、または、一方向へ回転させて周期的に停止させ、または、一定周期で反転させる冷却体駆動機構と、前記冷却体からの前記溶融金属を鋳造する鋳型と、この鋳型を冷却するための鋳型冷却機構とを備える鋳塊製造装置。
（８）（７）に記載の鋳塊製造装置において、前記鋳型を、一方向へ回転させて周期的に停止させ、または、一定周期で反転させる鋳型駆動機構を設けたことを特徴とする。
（９）（７）または（８）に記載の鋳塊製造装置において、前記冷却体に冷媒を流通させる冷却体冷却機構を設けたことを特徴とする。
（１０）（９）に記載の鋳塊製造装置において、前記冷媒を冷却するための冷媒冷却機構を設けたことを特徴とする。
（１１）（６）から（１０）のいずれか１つに記載の鋳塊製造装置において、前記鋳型冷却機構は、冷却槽と、この冷却槽に収容された冷媒とで構成されていることを特徴とする。
（１２）（１１）に記載の鋳塊製造装置において、前記鋳型冷却機構の冷媒を冷却するための冷媒冷却機構を設けたことを特徴とする。
（１３）（６）から（１２）のいずれか１つに記載の鋳塊製造装置において、前記溶融金属がマグネシウム合金であることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００６】
この発明の金属スラリー製造装置によれば、溶融金属中に埋没させた冷却体を、一方向へ回転させて周期的に停止させ、または、一定周期で反転させることにより、冷却体の表面に生成する結晶を初期段階で遊離させるので、または、溶融金属が注がれる冷却体を、一方向へ回転させ、または、一方向へ回転させて周期的に停止させ、または、一定周期で反転させることにより、冷却体の表面に生成する結晶を初期段階で遊離させるので、機械攪拌や電磁攪拌装置に比べて装置を大型化させることなく、また、エネルギーコストを増加させることなく、微細な球状結晶を有する金属スラリーを製造することができる。
さらに、冷却体に冷媒を流通させる冷却体冷却機構を設けたので、微細な球状結晶を有する金属スラリーを効率よく生成することができる。
そして、冷媒を冷却するための冷媒冷却機構を設けたので、冷却体を一定温度に保持することができ、微細な球状結晶を有する金属スラリーを効率よく生成することができる。
さらに、溶融金属をマグネシウム合金としたので、金属スラリーを球状結晶のまま鋳造する場合、鋳物の仕上げ時間を短縮でき、仕上げ工程数を少なくすることができる。
次に、この発明の鋳塊製造装置によれば、鋳型を、一方向へ回転させて周期的に停止させ、または、一定周期で反転させることにより、鋳型の内側表面に生成する結晶を初期段階で遊離させるので、機械攪拌や電磁攪拌装置に比べて装置を大型化させることなく、また、エネルギーコストを増加させることなく、各種金属の鋳造組織を全体的に微細な球状にすることができる。
また、この発明の鋳塊製造装置によれば、溶融金属が注がれる冷却体を、一方向へ回転させ、または、一方向へ回転させて周期的に停止させ、または、一定周期で反転させることにより、冷却体の表面に生成する結晶を初期段階で遊離させるので、さらに、鋳型を、一方向へ回転させて周期的に停止させ、または、一定周期で反転させることにより、鋳型の内側表面に生成する結晶を初期段階で遊離させるので、機械攪拌や電磁攪拌装置に比べて装置を大型化させることなく、また、エネルギーコストを増加させることなく、各種金属の鋳造組織を全体的に微細な球状にすることができる。
さらに、冷却体に冷媒を流通させる冷却体冷却機構を設けたので、微細な球状結晶の鋳造組織を効率よく生成することができる。
そして、冷媒を冷却するための冷媒冷却機構を設けたので、冷却体を一定温度に保持することができ、微細な球状結晶の鋳造組織を効率よく生成することができる。
さらに、鋳型冷却機構を、冷却槽と、この冷却槽に収容された冷媒とで構成したので、微細な球状結晶の鋳造組織を効率よく生成することができる。
そして、鋳型冷却機構の冷媒を冷却するための冷媒冷却機構を設けたので、鋳型を一定温度に保持することができ、微細な球状結晶の鋳造組織を効率よく生成することができる。
さらに、溶融金属をマグネシウム合金としたので、鋳物の仕上げ時間を短縮でき、仕上げ工程数を少なくすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
以下、この発明の実施例を図に基づいて説明する。
【０００８】
図１はこの発明の第１実施例である金属スラリー製造装置を適用した連続鋳造棒製造装置の概略構成を示す説明図である。
【０００９】
図１において、連続鋳造棒製造装置Ｉは、金属を溶融させてマグネシウム合金の溶融金属Ｍにする溶融炉１１と、この溶融炉１１内の温度を所望の溶融温度に調整する溶融炉温度調節機構１７と、溶融炉１１から排出させる溶融金属Ｍの排出量を制御する溶融金属排出制御機構２１と、溶融炉１１から排出された溶融金属Ｍを冷却して半溶融状態に保持する保持炉３１と、この保持炉３１内の温度を所望の冷却温度に調整する保持炉温度調節機構３７と、保持炉３１内の溶融金属Ｍ中に埋没させた、溶融金属Ｍの融点よりも低い一定温度の冷却体４１と、この冷却体４１を一方向へ回転させて周期的に停止させる、例えば、冷却体４１を１秒回転させて１秒停止させるのを一方向へ連続して繰り返す冷却体駆動機構５１と、冷却体４１に冷媒を流通させる冷却体冷却機構６１と、この冷却体冷却機構６１の冷媒を冷却する冷媒冷却機構７１と、保持炉３１から金属スラリーＵが供給されるタンディシュ８１と、このタンディシュ８１内の金属スラリーＵを冷却して連続鋳造棒Ｂを鋳造する水冷鋳型９１とで構成されている。
なお、金属スラリー製造装置Ｓは、水冷鋳型９１を除いた部分で構成されている。
【００１０】
上記した溶融炉１１は、上方を開放し、側壁に排出路１２ａが設けられた溶融炉本体１２と、この溶融炉本体１２に埋め込まれたヒーター１４と、溶融炉本体１２の上方を閉塞する蓋体１５とで構成されている。
そして、溶融炉本体１２の底には、沈殿する不純物、例えば、ドロスを取り出すためのドロス抜き１６が設けられている。
【００１１】
上記した溶融炉温度調節機構１７は、溶融炉１１内の温度を計測する温度計測器としての熱電対１８と、この熱電対１８で検出した温度が設定した溶融温度になるようにヒーター１４へ電力を供給したり、ヒーター１４への電力の供給を停止する通電制御部１９とで構成されている。
なお、上記した溶融炉１１内の温度は、この溶融炉温度調節機構１７により、マグネシウム合金の溶融金属Ｍを生成するため、その合金の液相線温度以上の温度に設定されている。
【００１２】
上記した溶融金属排出制御機構２１は、溶融炉１１の蓋体１５に設けられた挿通孔１５ａに挿通された耐熱性制御棒２２と、この耐熱性制御棒２２を溶融炉１１内へ挿入して溶融金属Ｍを排出路１２ａから排出させる制御棒駆動部２３とで構成されている。
【００１３】
上記した保持炉３１は、上方を開放し、側壁の上部に、溶融炉本体１２の排出路１２ａに接続される流入口３２ａが設けられ、底に排出口３２ｂが設けられた保持炉本体３２と、この保持炉本体３２に埋め込まれたヒーター３３と、保持炉本体３２の上方を閉塞する蓋体３４とで構成されている。
【００１４】
上記した保持炉温度調節機構３７は、保持炉３１内の温度を計測する温度計測器としての熱電対３８と、この熱電対３８で検出した温度が設定した保持（冷却）温度になるようにヒーター３３へ電力を供給したり、ヒーター３３への電力の供給を停止する通電制御部３９とで構成されている。
なお、上記した保持炉３１は、この保持炉温度調節機構３７により、マグネシウム合金の液相線温度以下で、マグネシウム合金の固相線温度以上の温度に設定されている。
ここで、保持炉３１内の温度をマグネシウム合金の液相線温度以下で、マグネシウム合金の固相線温度以上の温度に設定したのは、冷却体４１で生成した球状結晶が冷却体４１の回転、停止による振動のために冷却体４１の表面から遊離した後に溶解、消滅せず、また、完全に固化しないで半溶融状態のスラリーを維持させるという理由に基づいている。
【００１５】
上記した冷却体４１は、例えば、平滑または凹凸（下側へ窄んだ形状）を持った円盤で構成され、冷却体冷却機構６１の冷媒を循環させる流路（図示省略）が設けられている。
【００１６】
上記した冷却体駆動機構５１は、保持炉３１の蓋体３４に回転可能に支持され、下端に冷却体４１の中心が取り付けられた回転軸５２と、この回転軸５２を一方向へ回転させて周期的に停止させる駆動部５３とで構成されている。
そして、回転軸５２には、冷却体４１の冷媒を循環させる流路の両端に一端が接続される２つの流路（図示省略）が軸方向に貫通させて設けられている。
【００１７】
上記した冷却体冷却機構６１は、例えば、冷却体駆動機構５１を構成する回転軸５２の各流路の他端に図示を省略したスイベルジョイントなどを介して接続され、冷却体４１に冷媒を循環させる配管６２と、この配管６２の途中に設けられた冷媒貯留部６３と、配管６２の途中に設けられ、冷媒貯留部６３内の冷媒を冷却体４１へ流すポンプ６４とで構成されている。
【００１８】
上記した冷媒冷却機構７１は、冷却体冷却機構６１を構成する冷媒貯留部６３内の冷媒を冷却するものである。
なお、上記した冷却体４１は、この冷媒冷却機構７１および冷却体冷却機構６１により、溶融金属Ｍの融点よりも低い一定温度、例えば、マグネシウム合金の液相線温度以下で、マグネシウム合金の固相線温度以上の温度に設定されている。
ここで、冷却体４１の温度をマグネシウム合金の液相線温度以下で、マグネシウム合金の固相線温度以上の温度に設定したのは、冷却体４１で生成した球状結晶が冷却体４１の回転、停止による振動のために冷却体４１の表面から遊離した後に溶解、消滅せず、また、完全に固化しないで半溶融状態のスラリーを維持させるという理由に基づいている。
【００１９】
上記したタンディシュ８１は、上方を開放し、側壁に排出口８１ａが設けられている。
【００２０】
上記した水冷鋳型９１は、保持炉８１の側壁に、排出口８１ａを包囲するように取り付けられている。
【００２１】
次に、連続鋳造棒Ｂの製造について説明する。
まず、溶融炉本体１２内へ所定の金属を投入して蓋体１５で溶融炉本体１２を閉塞し、ヒーター１４で溶融炉本体１２を加熱して金属を溶融させることにより、マグネシウム合金の溶融金属Ｍを生成する。
そして、制御棒駆動部２３で耐熱性制御棒２２を駆動して下降させることにより、排出路１２ａから保持炉本体３２内へ溶融金属Ｍを排出させる。
【００２２】
このようにして溶融金属Ｍを排出させる場合、マグネシウム合金は実用金属中で比重が最も小さいため、殆どの不純物や化合物は溶融炉本体１２の底に沈殿するので、溶融金属Ｍの上澄みを排出することにより、殆どの不純物や化合物を除去した溶融金属Ｍを、保持炉本体３２へ供給することができる。
また、溶融炉本体１２の底に沈殿する不純物はドロスと呼ばれ、このドロスが混入すると、清浄なマグネシウム合金とならず、不良品となるので、耐熱性制御棒２２を下降させて排出できる溶融金属Ｍの量は、排出路１２ａの下端よりも下側の溶融炉本体１２内の体積の７０％〜８０％であることが望ましい。
そして、溶融炉本体１２の底に沈殿したドロスは、ドロス抜き１６を適宜操作して排出させればよい。
【００２３】
上記のようにして保持炉本体３２内へ排出された溶融金属Ｍは、冷却体４１の表面に接触して冷却されることにより、核生成および球状結晶となり、冷却体４１の表面に付着する。
しかし、冷却体４１は冷却体駆動機構５１によって一方向へ回転させられて周期的に停止させられるので、球状結晶は成長しながら冷却体４１から遊離させられ、保持炉本体３２の底へと沈殿する。
【００２４】
上記のようにして生成した球状結晶が沈殿した保持炉本体３２の底側の溶融金属Ｍは、半溶融状態の金属スラリーＵとなり、排出口３２ｂからタンディシュ８１へと排出される。
そして、タンディシュ８１内に貯留された金属スラリーＵはダミーバーＤを使用して連続鋳造棒Ｂに鋳造された後、連続鋳造棒Ｂを所定の長さに切断してビレット（Ｌ）とする。
このビレット（Ｌ）を、鍛造、鋳造などに使用したり、必要に応じて半溶融状態まで加熱して半溶融加工する。
【００２５】
冷却体などのない連続鋳造棒製造装置で製造した連続鋳造棒の光学顕微鏡による凝固組織を図２に示すとともに、この発明の第１実施例の連続鋳造棒製造装置Ｉで製造した連続鋳造棒Ｂの光学顕微鏡による凝固組織を図３に示す。
【００２６】
冷却体などのない連続鋳造棒製造装置で製造した連続鋳造棒の凝固組織は、図２から分かるように、デンドライトが成長して数百μｍの大きさになる。
しかし、この発明の第１実施例の連続鋳造棒製造装置Ｉで製造した連続鋳造棒Ｂの凝固組織は、図３から分かるように、１０μｍ〜２００μｍの微細な球状結晶となる。
【００２７】
上述したように、この発明の第１実施例の金属スラリー製造装置Ｓによれば、冷却体４１を一方向へ回転させて周期的に停止させることにより、冷却体４１の表面に生成する結晶を初期段階で遊離させるので、機械攪拌や電磁攪拌装置に比べて装置を大型化させることなく、また、エネルギーコストを増加させることなく、微細な球状結晶を有する金属スラリーＵを製造することができる。
さらに、冷却体４１に冷媒を流通させる冷却体冷却機構６１を設けたので、微細な球状結晶、例えば、１０μｍ〜２００μｍの球状結晶を有する金属スラリーＵを効率よく生成することができる。
そして、冷媒を冷却する冷媒冷却機構７１を設けたので、冷却体４１を一定温度に保持することができ、微細な球状結晶を有する金属スラリーＵを効率よく生成することができる。
さらに、溶融金属Ｍをマグネシウム合金としたので、微細な球状結晶を有するビレット（Ｌ）を製造でき、このビレット（Ｌ）を用いて鍛造、鋳造すると、仕上げ時間を短縮でき、仕上げ工程数を少なくすることができ、また、金属スラリーＵを球状結晶のまま鋳造する場合、鋳物の仕上げ時間を短縮でき、仕上げ工程数を少なくすることができる。
【００２８】
図４および図５はこの発明の第２実施例である鋳塊製造装置の概略構成を示す説明図である。
【００２９】
図４または図５において、鋳塊製造装置Ｐは、金属を溶融させてマグネシウム合金の溶融金属Ｍにする溶融炉１１１と、この溶融炉１１１内の温度を所望の溶融温度に調整する溶融炉温度調節機構１１７と、溶融炉１１１から排出させる溶融金属Ｍの排出量を制御する溶融金属排出制御機構１２１と、溶融炉１１１から溶融金属Ｍが供給される鋳型１３１と、この鋳型１３１を一方向へ回転させて周期的に停止させる、例えば、鋳型１３１を１秒回転させて１秒停止させるのを一方向へ連続して繰り返す鋳型駆動機構１４１と、鋳型１３１を冷却する鋳型冷却機構１５１と、この鋳型冷却機構１５１の冷媒１５３を冷却する冷媒冷却機構１６１とで構成されている。
【００３０】
上記した溶融炉１１１は、上方が開放した溶融炉本体１１２と、この溶融炉本体１１２の底に貫通させて水密に取り付けられ、上端が溶融炉本体１１２内の所定位置に位置する排出管１１３と、溶融炉本体１１２に埋め込まれたヒーター１１４と、溶融炉本体１１２の上方を閉塞する蓋体１１５とで構成されている。
そして、溶融炉本体１１２の底には、沈殿する不純物、例えば、ドロスを取り出すためのドロス抜き１１６が設けられている。
【００３１】
上記した溶融炉温度調節機構１１７は、溶融炉１１１内の温度を計測する温度計測器としての熱電対１１８と、この熱電対１１８で検出した温度が設定した溶融温度になるようにヒーター１１４へ電力を供給したり、ヒーター１１４への電力の供給を停止する通電制御部１１９とで構成されている。
なお、上記した溶融炉１１１内の温度は、この溶融炉温度調節機構１１７により、マグネシウム合金の溶融金属Ｍを生成するため、その合金の液相線温度以上の温度に設定されている。
【００３２】
上記した溶融金属排出制御機構１２１は、溶融炉１１１の蓋体１１５に設けられた挿通孔１１５ａに挿通された耐熱性制御棒１２２と、この耐熱性制御棒１２２を溶融炉１１１内へ挿入して溶融金属Ｍを排出管１１３から排出させる制御棒駆動部１２３とで構成されている。
【００３３】
上記した鋳型１３１は、例えば、一端（上方）が開放した円筒状の鋳型本体１３２と、この鋳型本体１３２の一端（上方）の外周に設けられたフランジ部１３３とで構成されている。
【００３４】
上記した鋳型駆動機構１４１は、鋳型本体１３２を貫通させた状態で、フランジ部１３３が上端に着脱可能に固定される鋳型保持部１４２と、この鋳型保持部１４２を一方向へ回転させて周期的に停止させる駆動部１４３とで構成されている。
そして、駆動部１４３は、鋳型保持部１４２の下端外周に取り付けられた従動歯車１４４と、この従動歯車１４４に噛み合う駆動歯車１４５と、この駆動歯車１４５を駆動するモーター１４６とで構成されている。
【００３５】
上記した鋳型冷却機構１５１は、冷却槽１５２と、この冷却槽１５２に収容された冷媒１５３とで構成されている。
【００３６】
上記した冷媒冷却機構１６１は、冷却槽１５２に両端が接続された配管１６２と、この配管１６２の途中に設けられた冷媒冷却部１６３と、配管１６２の途中に設けられ、冷却槽１５２内の冷媒１５３を循環させるポンプ１６４とで構成されている。
なお、上記した冷媒１５３は、この冷媒冷却機構１６１により、溶融金属Ｍの融点よりも低い一定温度、例えば、マグネシウム合金の液相線温度以下の温度に設定されている。
ここで、冷媒１５３の温度をマグネシウム合金の液相線温度以下の温度に設定したのは、鋳型本体１３２の内側表面で生成した結晶が鋳型本体１３２の回転、停止による振動のために鋳型本体１３２の内側表面から遊離し、半凝固状態の金属スラリーＵ内へ移動したときに再溶融しないようにするという理由に基づいている。
【００３７】
次に、鋳塊Ｎの製造について説明する。
まず、図４に示す状態の溶融炉本体１１２内へ所定の金属を投入して蓋体１１５で溶融炉本体１１２を閉塞し、ヒーター１１４で溶融炉本体１１２を加熱して金属を溶融させることにより、マグネシウム合金の溶融金属Ｍを生成する。
そして、制御棒駆動部１２３で耐熱性制御棒１２２を駆動して下降させることにより、排出管１１３から鋳型１３１内へ所定量の溶融金属Ｍを排出させる。
【００３８】
このようにして溶融金属Ｍを排出させる場合、ドロスの混入しない清浄なマグネシウム合金を排出させるため、耐熱性制御棒１２２を下降させて排出できる溶融金属Ｍの量は、排出管１１３の上端よりも下側の溶融炉本体１１２の体積の７０％〜８０％であることが望ましい。
そして、溶融炉本体１１２の底に沈殿したドロスは、ドロス抜き１１６を適宜操作して排出させればよい。
【００３９】
上記のようにして鋳型本体１３２内へ排出された所定量の溶融金属Ｍは、鋳型本体１３２の内側表面に接触して冷却されることにより、核生成および結晶が成長して球状となり、鋳型本体１３２の内側表面に付着する。
しかし、鋳型１３１は鋳型駆動機構１４１によって一方向へ回転させられて周期的に停止させられるので、球状結晶は成長しながら鋳型本体１３２の内側表面から遊離させられ、鋳型本体１３２の底へと順次沈殿して鋳塊Ｎとなる。
【００４０】
次に、鋳型本体１３２内へ供給した溶融金属Ｍが固まって鋳塊Ｎとなった後、鋳型駆動機構１４１を停止させ、鋳型１３１を回転させるのを停止させた後、図５に示すように、図示を省略した鋳型駆動移動機構を動作させ、鋳型保持部１４２から鋳型１３１を取り外し、別の鋳型１３１を鋳型保持部１４２にセットし、各部分を図４の位置へ復帰させ、同様に鋳塊Ｎを製造する。
一方、鋳型保持部１４２から取り外した鋳型１３１は、逆さにして鋳塊Ｎを排出させた後、内周面を清掃して次の使用に備える。
【００４１】
鋳型駆動機構などのない鋳塊製造装置で製造した鋳塊を再加熱して凝固させた光学顕微鏡による凝固組織を図６に示すとともに、この発明の第２実施例の鋳塊製造装置Ｐで製造した鋳塊Ｎを再加熱して凝固させた光学顕微鏡による凝固組織を図７に示す。
【００４２】
鋳型駆動機構などのない鋳塊製造装置で製造した鋳塊の凝固組織は、図６から分かるように、結晶が成長して数百μｍの大きさになる。
しかし、この発明の第２実施例の鋳塊製造装置Ｐで製造した鋳塊Ｎの凝固組織は、図７から分かるように、１０μｍ〜２００μｍの微細な球状結晶となる。
【００４３】
上述したように、この発明の第２実施例の鋳塊製造装置Ｐによれば、鋳型１３１を一方向へ回転させて周期的に停止させることにより、鋳型１３１の内側表面に生成する結晶を初期段階で遊離させるので、機械攪拌や電磁攪拌装置に比べて装置を大型化させることなく、また、エネルギーコストを増加させることなく、鋳造組織を全体的に微細な球状、例えば、１０μｍ〜２００μｍにすることができる。
さらに、鋳型冷却機構１５１を、冷却槽１５２と、この冷却槽１５２に収容された冷媒１５３とで構成したので、微細な球状結晶の鋳造組織を効率よく生成することができる。
そして、冷媒１５３を冷却する冷媒冷却機構１６１を設けたので、鋳型１３１を一定温度に保持することができ、微細な球状結晶の鋳造組織を効率よく生成することができる。
さらに、溶融金属Ｍをマグネシウム合金としたので、鋳塊Ｎの仕上げ時間を短縮でき、仕上げ工程数を少なくすることができる。
【００４４】
図８は連続鋳造棒製造装置または鋳塊製造装置で使用する溶融炉の他の例の概略構成を示す側断面図に相当する説明図である。
【００４５】
図８において、溶融炉１１，１１１は、上方が開放した溶融炉本体１２，１１２と、この溶融炉本体１２，１１２の中に、取り出し可能に収容された内側容器としてのるつぼ１２Ａ，１１２Ａと、このるつぼ１２Ａ，１１２Ａの底に貫通させて液密に取り付けられるとともに、溶融炉本体１２，１１２の底を取り外し可能に貫通し、上端がるつぼ１２Ａ，１１２Ａ内の所定位置に位置する排出管１３，１１３と、溶融炉本体１２，１１２に埋め込まれたヒーター１４，１１４と、溶融炉本体１２，１１２の上方を閉塞する蓋体１５，１１５とで構成されている。
【００４６】
そして、溶融炉温度調節機構１７，１１７は、溶融炉１１，１１１内の温度を計測する温度計測器としての熱電対１８，１１８と、この熱電対１８，１１８で検出した温度が設定した溶融温度になるようにヒーター１４，１１４へ電力を供給したり、ヒーター１４，１１４への電力の供給を停止する通電制御部１９，１１９とで構成されている。
なお、溶融炉１１，１１１内の温度は、溶融炉温度調節機構１７，１１７により、マグネシウム合金の溶融金属Ｍを生成するため、マグネシウム合金の液相線温度以上に設定されている。
【００４７】
そして、溶融金属排出制御機構２１，１２１は、溶融炉１１，１１１の蓋体１５，１１５に設けられた挿通孔１５ａ，１１５ａに挿通された耐熱性制御棒２２，１２２と、この耐熱性制御棒２２，１２２を溶融炉１１，１１１内へ挿入して溶融金属Ｍを排出管１３，１１３から排出させる制御棒駆動部２３，１２３とで構成されている。
【００４８】
次に、この溶融炉１１，１１１について説明する。
この溶融炉１１，１１１にはドロス抜きが設けられていないので、所定量の溶融金属Ｍを排出し終え、僅かな溶融金属Ｍとドロスとが残った状態になったならば、蓋体１５，１１５を開放させて溶融炉本体１２，１１２内からるつぼ１２Ａ，１１２Ａを取り出し、新たなるつぼ１２Ａ，１１２Ａを、図９に示すように、溶融炉本体１２，１１２内に収容させる。
そして、るつぼ１２Ａ，１１２Ａ内へ所定の金属を投入して蓋体１５，１１５で溶融炉本体１２，１１２を閉塞し、ヒーター１１４で溶融炉本体１１２を加熱して金属を溶融させることにより、マグネシウム合金の溶融金属Ｍを生成する。
以後は、先の説明と同様に、溶融金属排出制御機構２１，１２１を動作させて溶融金属Ｍを所定量ずつ順次排出させる。
【００４９】
この溶融炉１１，１１１は、ドロス抜きに代えてるつぼ１２Ａ，１１２Ａを設けたので、るつぼ１２Ａ，１１２Ａを交換することにより、ドロス抜きからドロスを抜いて新たに溶融金属Ｍを生成するよりも早く新たに溶融金属Ｍを生成することができる。
したがって、金属スラリーＵまたは鋳塊Ｎを効率よく製造することができる。
なお、溶融炉本体１２，１１２内から取り出したるつぼ１２Ａ，１１２Ａは、例えば、水を収容させておくと、経時変化によってドロスなどが固まり、取り出すことができる。
したがって、固まったドロスなどを取り除いたるつぼ１２Ａ，１１２Ａは、内周面を清掃して次の使用に備えることができる。
【００５０】
上記した両実施例において、扱うマグネシウム合金の溶融金属Ｍは酸化し易いので、不活性雰囲気、例えば、アルゴンガスや六弗化イオウ（ＳＦ6）ガスと二酸化炭素混合ガス雰囲気中で行うのが望ましい。
また、溶融金属Ｍをマグネシウム合金とした例で説明したが、アルミニウム合金や、他の金属にも適用できることは言うまでもない。
そして、冷却体４１または鋳型１３１を一方向へ回転させて周期的に停止させる例を示したが、冷却体４１または鋳型１３１を一定周期、例えば、１秒周期で反転させても、同様な効果を得ることができる。
【００５１】
次に、第１実施例では、連続鋳造棒Ｂ、ビレット（Ｌ）を製造する例で説明したが、金属スラリーＵを利用して板を製造することもできる。
そして、第１実施例において、溶融炉から排出された溶融金属を溶融金属の融点よりも低い（一定）温度の冷却体へ注ぎ、この冷却体を冷却体駆動機構で、一方向へ回転させ、または、一方向へ回転させて周期的に停止させ、または、一定周期で反転させることにより、冷却体の表面に生成する結晶を初期段階で遊離させ、冷却体からの溶融金属を保持炉で冷却して半溶融状態に保持する構成にしても、第１実施例と同様な効果を得ることができる。
この場合、冷却体に冷媒を流通させる冷却体冷却機構、さらに、冷媒を冷却する冷媒冷却機構を設けるのが望ましい。
【００５２】
次に、第２実施例では、円柱状の鋳塊Ｎを製造する例を説明したが、鋳物製造用として鋳造することにより、直接鋳物（鋳塊）を製造することができる。
また、第２実施例において、鋳型保持部１４２から鋳型１３１を取り外す場合、鋳型１３１、鋳型駆動機構１４１および鋳型冷却機構１５１を図示を省略した機構で充分に下降させたり、または、溶融炉１１１および溶融金属排出制御機構１２１を図示を省略した機構で左または右方向に設けた鋳型１３１の上へ移動させ、同様に鋳塊Ｎを製造しながら鋳塊Ｎを製造し終えた鋳型１３１を取り外してもよい。
そして、第２実施例において、溶融炉から排出された溶融金属を溶融金属の融点よりも低い（一定）温度の冷却体へ注ぎ、この冷却体を冷却体駆動機構で、一方向へ回転させ、または、一方向へ回転させて周期的に停止させ、または、一定周期で反転させることにより、冷却体の表面に生成する結晶を初期段階で遊離させ、冷却体からの溶融金属を鋳型に鋳造して鋳型を鋳型冷却機構で冷却する構成にしても、第２実施例と同様な効果を得ることができる。
この場合、鋳型を、一方向へ回転させて周期的に停止させ、または、一定周期で反転させる鋳型駆動機構、さらに、冷却体に冷媒を流通させる冷却体冷却機構、さらに、冷却体冷却機構の冷媒を冷却する冷媒冷却機構を設けるのが望ましい。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１】この発明の第１実施例である金属スラリー製造装置を適用した連続鋳造棒製造装置の概略構成を示す説明図である。
【図２】従来の連続鋳造棒製造装置で製造した連続鋳造棒の凝固組織を示す光学顕微鏡写真の複写である。
【図３】この発明の第１実施例の連続鋳造棒製造装置で製造した連続鋳造棒の凝固組織を示す光学顕微鏡写真の複写である。
【図４】この発明の第２実施例である鋳塊製造装置の概略構成を示す説明図である。
【図５】この発明の第２実施例である鋳塊製造装置の概略構成を示す説明図である。
【図６】従来の鋳塊製造装置で製造した鋳塊を再加熱して凝固させた凝固組織を示す光学顕微鏡写真の複写である。
【図７】この発明の第２実施例の鋳塊製造装置で製造した鋳塊を再加熱して凝固させた凝固組織を示す光学顕微鏡写真の複写である。
【図８】連続鋳造棒製造装置または鋳塊製造装置で使用する溶融炉の他の例の概略構成を示す側断面図に相当する説明図である。
【符号の説明】
【００５４】
Ｉ        連続鋳造棒製造装置
Ｓ        金属スラリー製造装置
１１      溶融炉
１２      溶融炉本体
１２ａ    排出路  
１２Ａ    るつぼ（内側容器）
１３      排出管
１４      ヒーター
１５      蓋体
１５ａ    挿通孔
１６      ドロス抜き
１７      溶融炉温度調節機構
１８      熱電対（温度計測器）
１９      通電制御部
２１      溶融金属排出制御機構
２２      耐熱性制御棒
２３      制御棒駆動部
３１      保持炉
３２      保持炉本体
３２ａ    流入口
３２ｂ    排出口
３３      ヒーター
３４      蓋体
３７      保持炉温度調節機構
３８      熱電対（温度計測器）
３９      通電制御部
４１      冷却体
５１      冷却体駆動機構
５２      回転軸
５３      駆動部
６１      冷却体冷却機構
６２      配管
６３      冷媒貯留部
６４      ポンプ
７１      冷媒冷却機構
８１      タンディシュ
８１ａ    排出口
９１      水冷鋳型
Ｐ        鋳塊製造装置
１１１    溶融炉
１１２    溶融炉本体
１１２Ａ  るつぼ（内側容器）
１１３    排出管
１１４    ヒーター
１１５    蓋体
１１５ａ  挿通孔
１１６    ドロス抜き
１１７    溶融炉温度調節機構
１１８    熱電対（温度計測器）
１１９    通電制御部
１２１    溶融金属排出制御機構
１２２    耐熱性制御棒
１２３    制御棒駆動部
１３１    鋳型
１３２    鋳型本体
１３３    フランジ部
１４１    鋳型駆動機構
１４２    鋳型保持部
１４３    駆動部
１４４    従動歯車
１４５    駆動歯車
１４６    モーター
１５１    鋳型冷却機構
１５２    冷却槽
１５３    冷媒
１６１    冷媒冷却機構
１６２    配管
１６３    冷媒冷却部
１６４    ポンプ
Ｍ        溶融金属
Ｕ        金属スラリー
Ｂ        連続鋳造棒
Ｄ        ダミーバー
Ｎ        鋳塊
【図１】
2005262236.tif 000003
【図４】
2005262236.tif 000004
【図５】
2005262236.tif 000005
【図８】
2005262236.tif 000006
【図２】
2005262236.tif 000007
【図３】
2005262236.tif 000008
【図６】
2005262236.tif 000009
【図７】
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