JP2000288691A - Production of cast alkali metal ingot - Google Patents

Production of cast alkali metal ingot

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JP2000288691A
JP2000288691A JP11098738A JP9873899A JP2000288691A JP 2000288691 A JP2000288691 A JP 2000288691A JP 11098738 A JP11098738 A JP 11098738A JP 9873899 A JP9873899 A JP 9873899A JP 2000288691 A JP2000288691 A JP 2000288691A
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JP
Japan
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alkali metal
cast
molten
height
lithium
Prior art date
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JP11098738A
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Japanese (ja)
Inventor
Kazunori Kamoi
和徳 鴨居
Toru Arakawa
徹 荒川
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Nippon Soda Co Ltd
Original Assignee
Nippon Soda Co Ltd
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Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To reduce the occurrence degree of shrinkage hole and shrinkage pipe that the center part is extremely recessed at the solidified time by cooling molten alkali metal in a forming vessel while regulating a Y value having a specified relation in specified range. SOLUTION: In the case of using H (mm) for height of the cast alkali metal, (d) (mm) for inner diameter of the forming vessel at H/2 height, (h) (mm) for effective height of a cooling jacket, the molten alkali metal is cooled under condition, in which Y value in the equation Y=(H-h).d/h (mm) becomes 3-25, desirably 8-15. Coolant is circulated in the cooling jacket 7 and the inner part in the forming vessel body 2 is replaced with argon gas and the molten alkali metal having a prescribed temp. is poured by a prescribed quantity. In the case of lithium, molten lithium is held at e.g. 200-270 deg.C and in the case the total casting quantity is e.g. 0.5-3.0 kg, the casting speed is desirable to be 10-30 g/sec. The forming vessel desirably has a truncated conical shape and as the desirable coolant oil is used at 15-40 deg.C.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、溶融アルカリ金属
を成型器に流し込んで鋳造した場合に生じるインゴット
上部の中央がへこんだ状態になる収縮孔又は引け巣現象
の発生を防止した鋳造アルカリ金属インゴット、例えば
鋳造リチウムインゴットの製造方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a cast alkali metal ingot which prevents the occurrence of shrinkage holes or shrinkage cavities in which the center of the upper part of the ingot is dented when a molten alkali metal is poured into a molding machine and cast. For example, the present invention relates to a method for producing a cast lithium ingot.

【0002】[0002]

【従来の技術】金属リチウムは、リチウム電池の電極材
料に使用されているが、リチウムインゴットをホイル化
するにはインゴット上に溝等のないものが求められてい
る。しかし、リチウム等アルカリ金属類は溶融時の体積
膨張係数が大きいために、固体から融体へ1.5〜2.
5%程度体積が増加し、逆に固化するときはこの反対に
体積が減少するため、冷却速度が極端に速い場合を除
き、通常溶融アルカリ金属を深いバット等の成型器中で
自然放冷して凝固させたときは、図1に示すように、そ
の中央がへこんだ状態になる収縮孔又は引け巣というよ
うな現象が発生することが知られていた。図1には、成
型器に鋳込んだ状態と、収縮孔が発生した状態が図示さ
れている。
2. Description of the Related Art Metallic lithium is used as an electrode material for lithium batteries. To form a lithium ingot into foil, it is required that the ingot has no grooves or the like on the ingot. However, alkali metals such as lithium have a large volume expansion coefficient at the time of melting.
The volume increases by about 5%, and conversely, when it solidifies, the volume decreases. On the contrary, unless the cooling rate is extremely high, the molten alkali metal is usually allowed to cool naturally in a molding machine such as a deep vat. It has been known that when coagulated by solidification, as shown in FIG. 1, a phenomenon such as a shrinkage hole or a shrinkage cavity in which the center is dented occurs. FIG. 1 shows a state in which the mold is cast into a molding machine and a state in which shrinkage holes are generated.

【0003】また従来、溶融金属の凝固については以下
の先行技術が知られている。特開昭52−113327
号公報には、周面に多数の透孔を有する内筒及び該内筒
に内嵌された通気性を有する鋳造用砂型と、上記内筒を
隙間を隔てて囲繞する外筒により鋼塊鋳型を構成し、鋳
込み完了直後より上記砂型に冷媒を鋳型下部より吹込む
鋼塊の凝固速度制御法が記載されている。
[0003] Conventionally, the following prior art is known for solidification of molten metal. JP-A-52-113327
In the publication, an ingot having a large number of through-holes on the peripheral surface, a sand mold for air permeability fitted in the inner cylinder, and an outer cylinder surrounding the inner cylinder with a gap therebetween is used as a steel ingot mold. And a method for controlling the solidification rate of a steel ingot in which a coolant is blown into the sand mold from the lower part of the mold immediately after completion of casting.

【0004】特開昭55−68155号公報には、普通
造塊下注用、普通造塊上注用および連続鋳造用の鋳塊製
造装置において、鋳型の少なくとも上部に形成される断
熱槽、鋳型の下部に形成される抜熱部、溶融金属を捕集
し溶融金属の注入に伴う衝撃を緩和するために鋳型内の
溶融金属注入部に設けられる漏斗ノズル、湯面近くでほ
ぼ水平方向に不活性ガスを噴出する送気パイプ、および
鋳型内の軸方向端部に設けられる冷却器のいずれか1も
しくは2以上からなる内部温度制御手段によって鋳型内
金属の水平方向の温度勾配を小さくするか、または垂直
方向の温度勾配を大きくして垂直方向の温度勾配の水平
方向の温度勾配に対する比率が大きくなるようにした鋳
塊製造装置が記載されている。
Japanese Patent Application Laid-Open No. 55-68155 discloses an ingot manufacturing apparatus for ordinary ingot casting, ordinary ingot casting, and continuous casting. A heat sink formed at the bottom of the mold, a funnel nozzle provided at the molten metal injection section in the mold to collect molten metal and reduce the impact caused by the injection of molten metal, By reducing the horizontal temperature gradient of the metal in the mold by an internal temperature control means comprising one or two or more of an air supply pipe for injecting the active gas and a cooler provided at an axial end in the mold, Alternatively, there is described an ingot manufacturing apparatus in which a vertical temperature gradient is increased so that a ratio of a vertical temperature gradient to a horizontal temperature gradient is increased.

【0005】特開昭55−153663号公報には、鋳
型に穿孔せる縦孔の上部に送水管を介して水管を挿入
し、該送水管の適宜位置に圧力計と圧力調節弁を設けて
なる鋳型冷却装置が記載されている。
Japanese Patent Application Laid-Open No. 55-153663 discloses that a water pipe is inserted through a water pipe above a vertical hole formed in a mold, and a pressure gauge and a pressure control valve are provided at appropriate positions of the water pipe. A mold cooling device is described.

【0006】特開昭62−227550号公報には、鋳
型の形状が、鋳型の高さ(H)と平均径(D)の比が1
〜4である鋼塊の製造法において、定盤及び鋳型の下端
(H/2以下〜H/4以上)を冷却し、鋳型上部を断熱
ボードを用いて断熱し、加速凝固域のない凝固速度で凝
固させる鋼塊の製造法が記載されている。
Japanese Unexamined Patent Publication (Kokai) No. 62-227550 discloses that the ratio of the height (H) to the average diameter (D) of the mold is one.
In the method for producing a steel ingot of ~ 4, the platen and the lower end of the mold (H / 2 or less to H / 4 or more) are cooled, the upper part of the mold is insulated using an insulating board, and the solidification rate without the accelerated solidification zone A method for producing a steel ingot to be solidified by is described.

【0007】特開昭63−2535号公報には、定盤と
鋳型と押湯枠とからなる造塊用鋳型枠に溶湯を鋳込み、
当該溶湯を凝固させてなる鍛造用鋼塊品の製造方法にお
いて、当該鋼塊の製造中に、前記定盤を冷却するととも
に、前記鋳型下端部から当該鋳型高さ(H)の1/4H
〜1/2H部分までを冷却し、前記鋳型の上端部から当
該鋳型高さ(H)の1/10H〜1/5Hまでを断熱す
る鍛造用鋼塊品の製造方法が記載されている。
[0007] Japanese Patent Application Laid-Open No. 63-2535 discloses that a molten metal is cast into an ingot mold frame comprising a surface plate, a mold and a feeder frame.
In the method for producing a forged steel ingot product obtained by solidifying the molten metal, the platen is cooled during production of the steel ingot, and 1 / 4H of the mold height (H) from the lower end of the mold.
A method for manufacturing a steel ingot for forging, which cools down to 1 / H, and insulates from the upper end of the mold to 1 / 10H to 5H of the mold height (H).

【0008】[0008]

【発明が解決しようとする課題】通常溶融アルカリ金属
を成型器中で自然放冷して固化したときは、図1に示す
ように、その中央がへこんだ状態になる収縮孔又は引け
巣というような現象が発生し、そのため製品化に際して
は、通常これらへこみ部分を切断しなければならず、歩
留まりが低下するという問題があった。また、溶融アル
カリ金属は熱容量が大きく、収縮孔又は引け巣の発生の
程度を軽減するために、過冷却状態で冷却速度を速くし
て冷却固化させるには特別な冷却設備が必要とされてい
た。
Normally, when a molten alkali metal is naturally cooled in a molding machine and solidified, as shown in FIG. 1, shrinkage holes or shrinkage cavities whose center is depressed are formed. Therefore, when commercialized, these dents must be cut, and the yield is reduced. In addition, the molten alkali metal has a large heat capacity, and a special cooling facility is required to reduce the degree of shrinkage holes or shrinkage cavities, to increase the cooling rate in a supercooled state and to cool and solidify the molten alkali metal. .

【0009】本発明の課題は、成型器中に鋳込まれた溶
融アルカリ金属を、冷却ジャケットに冷媒を循環させて
冷却させるという簡便な方法を用いて、凝固したときに
中央がへこんだ状態になる収縮孔及び引け巣の発生の程
度がきわめて小さい鋳造リチウムインゴット等の鋳造ア
ルカリ金属インゴットの製造方法を提供することにあ
る。
It is an object of the present invention to provide a method in which a molten alkali metal cast in a molding machine is cooled down by circulating a cooling medium through a cooling jacket, and the molten alkali metal is solidified into a hollow state when solidified. It is an object of the present invention to provide a method for producing a cast alkali metal ingot such as a cast lithium ingot having a very small degree of shrinkage holes and shrinkage cavities.

【0010】[0010]

【課題を解決するための手段】本発明者らは、タイプの
異なる数多くの成型器とそれに見合った冷却ジャケット
を試作し、常温の冷媒を用いて、収縮孔や引け巣の発生
がない鋳造リチウムインゴットの簡便かつ実用的な製造
方法についての研究を行っていたが、その研究の過程
で、鋳込んだ金属リチウム上面より数cm下から冷却し
た場合に、固化したリチウムインゴットの中央部に収縮
孔及び引け巣の発生の程度が軽減することを見い出し、
鋳込んだ金属リチウムの高さと冷却ジャケットの有効高
さとの関係や成型器の形状について鋭意検討し、本発明
を完成するに至った。
Means for Solving the Problems The present inventors prototyped a large number of molding devices of different types and a cooling jacket corresponding to the molding devices, and used a room temperature refrigerant to produce cast lithium without shrinkage holes or shrinkage cavities. We had been studying a simple and practical method for manufacturing ingots.In the course of this research, when cooling from a few cm below the top surface of the cast metal lithium, a shrinkage hole was formed in the center of the solidified lithium ingot. And the occurrence of shrinkage nests is reduced,
The present inventors have made intensive studies on the relationship between the height of the cast metal lithium and the effective height of the cooling jacket and the shape of the molding device, and have completed the present invention.

【0011】すなわち本発明は、冷却ジャケットを備え
た円錐台形状等の成型器に溶融金属リチウム等の溶融ア
ルカリ金属を鋳込み、冷却ジャケットに冷媒、例えば1
5〜40℃の油を循環させ、成型器中の溶融アルカリ金
属を冷却するアルカリ金属インゴットの製造方法におい
て、鋳込んだ溶融アルカリ金属の高さをH(mm)、H
/2の高さにおける成型器の内径をd(mm)、冷却ジ
ャケットの有効高さをh(mm)としたときに、 式:Y=(H−h)・d/h・(mm) におけるY値が3〜25、好ましくは8〜15となる条
件下で、成型器中の溶融アルカリ金属を冷却することを
特徴とする鋳造アルカリ金属インゴットの製造方法に関
する。
That is, according to the present invention, a molten alkali metal such as molten metal lithium is cast into a molding machine having a truncated cone shape or the like having a cooling jacket, and a cooling medium such as 1
In a method for producing an alkali metal ingot in which an oil at 5 to 40 ° C. is circulated to cool a molten alkali metal in a molding machine, the height of the molten alkali metal cast is H (mm), H
When the inner diameter of the molding device at a height of / 2 is d (mm) and the effective height of the cooling jacket is h (mm), the following expression is obtained: Y = (H−h) · d / h · (mm) The present invention relates to a method for producing a cast alkali metal ingot, characterized by cooling a molten alkali metal in a molding machine under a condition where a Y value is 3 to 25, preferably 8 to 15.

【0012】[0012]

【発明の実施の形態】本発明の鋳造アルカリ金属インゴ
ットの製造方法は、冷却ジャケットを備えた成型器に溶
融アルカリ金属を鋳込み、冷却ジャケットに冷媒を循環
させ、柱状形状の成型器中の溶融アルカリ金属を特定の
冷却条件下で冷却し、収縮孔や引け巣の発生を防止する
ことを特徴とする。本発明の鋳造アルカリ金属インゴッ
トの製造方法により溶融アルカリ金属を成型器中で凝固
させた場合の状態を図2に示す。図2中、1は成型器、
2は成型器本体、3は成型器本体上部フランジ、4は成
型器本体下部フランジ、5は定盤、6は鋳込み装置のフ
ランジ部、7は冷却ジャケット、8は冷媒入口、9は冷
媒出口、10は凝固した鋳造アルカリ金属インゴット、
11は収縮孔を表す。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION The method for producing a cast alkali metal ingot according to the present invention comprises casting a molten alkali metal into a molding machine provided with a cooling jacket, circulating a refrigerant through the cooling jacket, and melting molten alkali in a columnar molding machine. It is characterized in that metal is cooled under specific cooling conditions to prevent shrinkage holes and shrinkage cavities from occurring. FIG. 2 shows a state in which molten alkali metal is solidified in a molding machine by the method for producing a cast alkali metal ingot of the present invention. In FIG. 2, 1 is a molding device,
2 is a molding machine main body, 3 is a molding machine main body upper flange, 4 is a molding machine main body lower flange, 5 is a surface plate, 6 is a flange portion of a casting device, 7 is a cooling jacket, 8 is a refrigerant inlet, 9 is a refrigerant outlet, 10 is a solidified cast alkali metal ingot,
11 represents a contraction hole.

【0013】本発明においてアルカリ金属とは、周期表
1族の金属であるリチウムLi、ナトリウムNa、カリウム
K等をいい、鋳造アルカリ金属インゴットとは、溶融ア
ルカリ金属を柱状形状の成型器に注入して凝固して得ら
れる柱状のアルカリ金属の鋳塊をいう。そして、本発明
の鋳造アルカリ金属インゴットの製造方法は、アルカリ
金属の中でも、最も融点が高い金属リチウムに適用した
場合に特に好ましい結果が得られる。
In the present invention, the term "alkali metal" means a metal belonging to Group 1 of the periodic table, such as lithium Li, sodium Na, potassium K, and the like. The term "cast alkali metal ingot" means that a molten alkali metal is injected into a columnar molding machine. Columnar ingot obtained by solidification. In the method for producing a cast alkali metal ingot of the present invention, particularly preferable results are obtained when the method is applied to lithium metal having the highest melting point among alkali metals.

【0014】本発明における成型器としては、溶融アル
カリ金属が注入される鋳型を形成することができるもの
であればどのようなものでもよいが、例えば、成型器本
体及び定盤とから構成されるものを挙げることができ
る。成型器本体の上部と下部には、通常、定盤及び鋳込
み装置のフランジ部と螺合するためのフランジ部が設け
られている。また、成型器本体の形状としては、円錐台
形状、角部が丸くなった角錐台形状、円柱状形状、角部
が丸くなった角柱状形状等を例示することができるが、
凝固後のインゴットのスムーズな成型器からの離型の点
から円錐台形状が好ましい。また、成型器の材質として
は、鉄、ステンレス鋼、銅などを例示することができ、
成型器の肉厚が1〜10mm程度のものが通常使用され
る。
The molding machine in the present invention may be any molding machine capable of forming a mold into which a molten alkali metal is injected. For example, the molding machine includes a molding machine main body and a surface plate. Things can be mentioned. Usually, a flange portion for screwing with a platen and a flange portion of a casting device is provided at an upper portion and a lower portion of the molding device main body. Also, as the shape of the molding device body, truncated cone shape, truncated pyramid shape with rounded corners, columnar shape, prismatic shape with rounded corners, etc. can be exemplified.
A frustoconical shape is preferred from the viewpoint of releasing the solidified ingot from the molding machine smoothly. In addition, examples of the material of the molding device include iron, stainless steel, and copper.
A mold having a thickness of about 1 to 10 mm is usually used.

【0015】かかる成型器への溶融アルカリ金属の鋳込
みは、冷却ジャケットに冷媒を循環させた後、成型器本
体内をアルゴンガスで置換した後、所定温度に制御され
た計量槽内の溶融アルカリ金属の所定量を流し込むこと
によって行われる。リチウム以外のアルカリ金属の場合
は、窒素ガス雰囲気下の成型器に鋳込むこともできる。
そして、アルカリ金属がリチウムの場合、上記計量槽内
の溶融リチウムは通常200〜270℃に維持され、ま
た成型器への総鋳込み量が例えば0.5〜3.0kgの
ときの鋳込み速度は通常10〜30g/秒が好ましい。
The casting of the molten alkali metal into the molding machine is performed by circulating a coolant through a cooling jacket, replacing the inside of the molding machine body with argon gas, and then melting the molten alkali metal in a measuring tank controlled at a predetermined temperature. Is carried out by pouring a predetermined amount of. In the case of an alkali metal other than lithium, it can be cast into a molding machine under a nitrogen gas atmosphere.
When the alkali metal is lithium, the molten lithium in the measuring tank is usually maintained at 200 to 270 ° C., and the casting speed when the total casting amount in the molding machine is, for example, 0.5 to 3.0 kg is usually 10 to 30 g / sec is preferred.

【0016】本発明における冷却ジャケットとしては、
溶融アルカリ金属が注入される成型器の側面部をその周
囲から冷却することができるものであればどのようなも
のでもよいが、例えば、下部に冷媒入口を、上部に冷媒
出口を有し、冷却ジャケット本体内に冷媒を循環させる
ことができる冷却ジャケットを挙げることができる。ま
た、上部に高さの異なる複数の冷媒出口を備え、そのい
ずれかを適宜選択しうる構造とするなど、冷却ジャケッ
トの有効高さを適宜変更し得るような構造としておくこ
ともできる。ここで、冷却ジャケットの有効高さとは、
冷却ジャケットに冷媒を循環させた場合に、成型器に冷
媒が接触する一番高い位置、すなわち実質的に冷却しう
る位置までの高さをいう。そしてまた、前記成型器の定
盤の下方から冷却することもできる。
As the cooling jacket in the present invention,
Any type can be used as long as it can cool the side surface of the molding device into which the molten alkali metal is injected, from the surroundings.For example, a coolant inlet is provided at a lower portion, and a coolant outlet is provided at an upper portion. A cooling jacket capable of circulating a coolant in the jacket body can be given. Further, a structure can be provided in which the effective height of the cooling jacket can be changed as appropriate, such as a structure in which a plurality of refrigerant outlets having different heights are provided in the upper portion and any one of them can be appropriately selected. Here, the effective height of the cooling jacket is
When the refrigerant is circulated through the cooling jacket, it refers to the highest position where the refrigerant comes into contact with the molding device, that is, the height up to a position where the refrigerant can be substantially cooled. Also, the molding device can be cooled from below the platen.

【0017】冷媒としては、油、水、冷却ガス等を例示
することができるが、成型器が腐食により破損してリチ
ウム等アルカリ金属と接触した場合の安全性や、伝熱性
の点から油が好ましい。また、冷媒の温度は低い程よい
が、本発明においては常温、例えば15〜40℃の冷媒
を用いることができる。
Examples of the refrigerant include oil, water, cooling gas and the like. However, the oil is used in view of safety when the molding machine is damaged by corrosion and comes into contact with an alkali metal such as lithium, and heat transfer. preferable. The lower the temperature of the refrigerant, the better. However, in the present invention, a refrigerant at normal temperature, for example, 15 to 40 ° C. can be used.

【0018】本発明の鋳造アルカリ金属インゴットの製
造方法においては、特定の冷却条件下で溶融アルカリ金
属を冷却することを特徴とする。すなわち、鋳込んだ溶
融アルカリ金属の高さをH(mm)、鋳込んだ溶融アル
カリ金属の半分(H/2)の高さにおける成型器の内径
をd(mm)、冷却ジャケットの有効高さをh(mm)
としたときに、式:Y=(H−h)・d/h・(mm)
におけるY値が3〜25、好ましくは8〜15、特に好
ましくは9〜13となるように、成型器に鋳込む溶融ア
ルカリ金属の量及び/又は冷却ジャケットの有効高さを
調整して、成型器中の溶融アルカリ金属を冷却すること
を特徴とする。ここで、鋳込んだ溶融アルカリ金属の高
さH(mm)は、凝固する前の融体における高さであっ
て、凝固して収縮した固体における高さではない。そし
て、Y値が3〜25、好ましくは8〜15、特に好まし
くは9〜13の範囲の条件下で冷却する場合、Y値が3
未満あるいは25を越える場合に比べ、収縮孔の発生の
程度がおよそ1/20〜1/2と小さくなり、収縮孔を
安定的に10mm程度以下とすることができる。
In the method for producing a cast alkali metal ingot according to the present invention, the molten alkali metal is cooled under specific cooling conditions. That is, the height of the cast molten alkali metal is H (mm), the inner diameter of the forming device at half the height of the cast molten alkali metal (H / 2) is d (mm), and the effective height of the cooling jacket. Is h (mm)
And Y = (H−h) · d / h · (mm)
By adjusting the amount of the molten alkali metal to be cast into the molding device and / or the effective height of the cooling jacket so that the Y value in the above becomes 3 to 25, preferably 8 to 15, and particularly preferably 9 to 13, It is characterized in that the molten alkali metal in the vessel is cooled. Here, the height H (mm) of the cast molten alkali metal is the height in the melt before solidification, not the height in the solidified and contracted solid. When the cooling is performed under the condition that the Y value is 3 to 25, preferably 8 to 15, and particularly preferably 9 to 13, the Y value is 3
The degree of occurrence of the shrinkage hole is reduced to about 1/20 to 1/2 as compared with the case of less than or more than 25, and the shrinkage hole can be stably reduced to about 10 mm or less.

【0019】また、例えば、円柱形状の成型器を用いる
場合は、鋳込んだ溶融アルカリ金属の高さHの如何にか
かわらず、H/2の高さにおける成型器の内径dはその
上部もしくは下部口径と等しくなるが、円錐台形状の成
型器を用いる場合は、H/2の高さにおける成型器の内
径dは、円錐台形状の成型器の上部口径をa(mm)、
下部口径をb(mm)、成型器本体の高さをL(mm)
とした場合、次式によって与えられる。 d=b−{(b−a)・(H/2)/L}
For example, when a cylindrical molding device is used, the inner diameter d of the molding device at the height of H / 2 is equal to the upper or lower portion of the molding device regardless of the height H of the molten alkali metal cast. When using a frusto-conical molding device, the inner diameter d of the molding device at a height of H / 2 is a (mm) where the upper diameter of the frusto-conical molding device is
The lower diameter is b (mm) and the height of the molding machine body is L (mm)
Is given by the following equation. d = b-{(ba). (H / 2) / L}

【0020】[0020]

【実施例】以下に、実施例をあげて本発明を更に具体的
に説明するが、本発明の技術的範囲はこれらの例示に限
定されるものではない。 (鋳造リチウムインゴットの製造)その寸法・材質等が
表1に、その概略形状や仕様が図3にそれぞれ示される
円錐台形状の成型器及び円筒状の冷却ジャケット各3種
類(0.7kgタイプ、1.0kgタイプ及び2.5k
gタイプ)を用いた。まず、成型器本体及び定盤を洗
浄、乾燥させた後、この定盤に設けられた円形溝にバイ
トンOリングを置き、成型器本体と組み合わせてボルト
で固定した。これをリチウム鋳込装置のフランジ部と合
わせてボルトで固定密閉し、成型器の冷却ジャケットへ
冷却油配管を接続し冷媒を循環させた。次に、成型器本
体内をアルゴンガス置換し、リチウム鋳込装置の貯槽か
ら計量槽へ所定量の溶融リチウムを移送し、設定温度2
10〜260℃に制御した。そして、計量槽内をアルゴ
ンガス加圧し、10〜30g/秒の鋳込み速度で成型器
内へ溶融リチウムを鋳込だ。また冷媒としては室温の油
を用いた。
The present invention will be described in more detail with reference to the following examples, but the technical scope of the present invention is not limited to these examples. (Manufacture of Cast Lithium Ingot) The dimensions and materials are shown in Table 1, and the outline shape and specification are shown in FIG. 3, respectively. 1.0kg type and 2.5k
g type). First, after cleaning and drying the molding machine main body and the surface plate, a Viton O-ring was placed in a circular groove provided on the surface plate, and combined with the molding machine body and fixed with bolts. This was fixed and sealed with bolts together with the flange portion of the lithium casting apparatus, and a cooling oil pipe was connected to the cooling jacket of the molding machine to circulate the refrigerant. Next, the inside of the molding machine main body was replaced with argon gas, a predetermined amount of molten lithium was transferred from the storage tank of the lithium casting apparatus to the measuring tank, and the temperature was set at 2 ° C.
The temperature was controlled at 10 to 260 ° C. Then, argon gas was pressurized in the measuring tank, and molten lithium was cast into the molding device at a casting speed of 10 to 30 g / sec. Room temperature oil was used as the refrigerant.

【0021】[0021]

【表1】 [Table 1]

【0022】(実験例1)0.7kgタイプの成型器に
おいては、鋳込んだ溶融リチウムの高さH(mm)が、
冷却ジャケットの有効高さh=350(mm)よりそれ
ぞれ20mm、50mm及び80mm高くなるように、
溶融リチウムをそれぞれ0.65kg、0.7kg及び
0.8kg鋳込んだ。収縮孔の深さは、(H−h)が、
20mm(Y=3.8)のとき20〜30mm、50m
m(Y=9.4)のとき0〜10mm、80mm(Y=
15.0)のとき15〜25mmであった。
(Experimental Example 1) In a 0.7 kg type molding machine, the height H (mm) of the molten lithium cast was:
The height of the cooling jacket is 20 mm, 50 mm and 80 mm higher than the effective height h = 350 (mm), respectively.
0.65 kg, 0.7 kg and 0.8 kg of molten lithium were cast, respectively. The depth of the shrinkage hole is (Hh),
20 to 30 mm, 50 m when 20 mm (Y = 3.8)
m (Y = 9.4), 0 to 10 mm, 80 mm (Y =
15.0) was 15 to 25 mm.

【0023】(実験例2)1.0kgタイプの成型器に
おいては、鋳込んだ溶融リチウムの高さH(mm)が、
冷却ジャケットの有効高さh=210(mm)よりそれ
ぞれ0mm、25mm及び50mm高くなるように、溶
融リチウムをそれぞれ0.9kg、1.0kg及び1.
1kg鋳込んだ。収縮孔の深さは、(H−h)が、0m
m(Y=0.0)のとき50〜80mm、25mm(Y
=12.3)のとき0〜15mm、50mm(Y=2
4.4)のとき20〜30mmであった。
(Experimental Example 2) In a 1.0 kg type molding machine, the height H (mm) of the molten lithium cast was
0.9 kg, 1.0 kg and 1. kg of molten lithium are respectively set so that the effective height h of the cooling jacket is 0 mm, 25 mm and 50 mm respectively from the effective height h = 210 (mm).
1 kg was cast. The depth of the shrinkage hole is (Hh) is 0 m
m (Y = 0.0), 50 to 80 mm, 25 mm (Y
= 12.3) 0 to 15 mm, 50 mm (Y = 2
In the case of 4.4), it was 20 to 30 mm.

【0024】(比較例1)上記1kgタイプの成型器
に、図4に示すように、その有効高さhが325(m
m)の冷却ジャケットを用い、1.0kgの溶融リチウ
ムを鋳込む以外は、実験例2と同様に行った。すなわち
鋳込んだ溶融リチウムの高さH(mm)が235mmと
なるように鋳込んだ。この場合、Y値はマイナス値とな
り、収縮孔の深さは、50〜70mmであった。
(Comparative Example 1) As shown in FIG. 4, the effective height h was 325 (m).
m) was performed in the same manner as in Experimental Example 2 except that 1.0 kg of molten lithium was cast using the cooling jacket. That is, the casting was performed such that the height H (mm) of the molten lithium was 235 mm. In this case, the Y value was a negative value, and the depth of the shrinkage hole was 50 to 70 mm.

【0025】(比較例2)上記1kgタイプの成型器か
ら、図1に示すように、冷却ジャケットを取り除き自然
放冷し、1.0kgの溶融リチウムを鋳込む以外は、実
験例2と同様に行った。すなわち鋳込んだ溶融リチウム
の高さH(mm)が235mmとなるように鋳込んだ。
この場合、Y値は不能値となり、収縮孔の深さは、60
〜80mmであった。
(Comparative Example 2) As shown in FIG. 1, the same procedure as in Experimental Example 2 was carried out except that the cooling jacket was removed from the above-mentioned 1 kg-type molding machine, allowed to cool naturally, and 1.0 kg of molten lithium was cast. went. That is, the casting was performed such that the height H (mm) of the molten lithium was 235 mm.
In this case, the Y value becomes an impossible value, and the depth of the shrinkage hole is 60.
8080 mm.

【0026】(実験例4)2.5kgタイプの成型器に
おいては、鋳込んだ溶融リチウムの高さH(mm)が、
冷却ジャケットの有効高さh=395(mm)よりそれ
ぞれ10mm、30mm及び50mm高くなるように、
溶融リチウムをそれぞれ2.4kg、2.5kg及び
2.6kg鋳込んだ。収縮孔の深さは、(H−h)が、
10mm(Y=3.1)のとき40〜60mm、30m
m(Y=9.2)のとき10〜25mm、50mm(Y
=15.3)のとき20〜40mmであった。
(Experimental Example 4) In a 2.5 kg type molding machine, the height H (mm) of the molten lithium cast was
The effective height h of the cooling jacket is 10 mm, 30 mm and 50 mm higher than the effective height h = 395 (mm), respectively.
2.4 kg, 2.5 kg and 2.6 kg of molten lithium were cast, respectively. The depth of the shrinkage hole is (Hh),
40-60 mm, 30 m when 10 mm (Y = 3.1)
m (Y = 9.2), 10 to 25 mm, 50 mm (Y
= 15.3), it was 20 to 40 mm.

【0027】[0027]

【発明の効果】本発明によると、成型器中に鋳込まれた
溶融アルカリ金属を、冷却ジャケットに冷媒を循環させ
て冷却させるという簡便な方法を用いて、図4に示すよ
うに、凝固したときに中央がへこんだ状態になる収縮孔
及び引け巣の発生の程度がきわめて小さい鋳造リチウム
インゴット等の鋳造アルカリ金属インゴットを得ること
ができる。
According to the present invention, the molten alkali metal cast in the molding machine is solidified as shown in FIG. 4 by using a simple method of circulating a cooling medium through a cooling jacket and cooling it. It is possible to obtain a cast alkali metal ingot such as a cast lithium ingot in which the degree of shrinkage holes and shrinkage cavities where the center is sometimes dented is extremely small.

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

【図1】溶融アルカリ金属を成型器中で自然放冷して凝
固させた場合の状態を示す図である。
FIG. 1 is a view showing a state in which a molten alkali metal is allowed to cool naturally and solidify in a molding machine.

【図2】本発明の鋳造アルカリ金属インゴットの製造方
法により溶融アルカリ金属を成型器中で凝固させた場合
の状態を示す図である。
FIG. 2 is a diagram showing a state where molten alkali metal is solidified in a molding machine by the method for producing a cast alkali metal ingot of the present invention.

【図3】本発明のインゴットの製造に用いられる成型器
及び冷却ジャケットの形状や仕様を示す図である。
FIG. 3 is a diagram showing shapes and specifications of a molding device and a cooling jacket used for manufacturing the ingot of the present invention.

【図4】比較例1記載の冷却ジャケットを用いて溶融ア
ルカリ金属を成型器中で凝固させた場合の状態を示す図
である。
FIG. 4 is a diagram showing a state in which molten alkali metal is solidified in a molding machine using the cooling jacket described in Comparative Example 1.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 成型器 2 成型器
本体 3 成型器本体上部フランジ 4 成型器
本体下部フランジ 5 定盤 6 鋳込み
装置のフランジ部 7 冷却ジャケット 8 冷媒入
口 9 冷媒出口 10 鋳造アル
カリ金属インゴット 11 収縮孔
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Molder 2 Molder body 3 Molder body upper flange 4 Molder body lower flange 5 Surface plate 6 Flange part of casting device 7 Cooling jacket 8 Refrigerant inlet 9 Refrigerant outlet 10 Cast alkali metal ingot 11 Shrinkage hole

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 冷却ジャケットを備えた成型器に溶融ア
ルカリ金属を鋳込み、冷却ジャケットに冷媒を循環さ
せ、成型器中の溶融アルカリ金属を冷却するアルカリ金
属インゴットの製造方法において、鋳込んだ溶融アルカ
リ金属の高さをH(mm)、H/2の高さにおける成型
器の内径をd(mm)、冷却ジャケットの有効高さをh
(mm)としたときに、 式:Y=(H−h)・d/h・(mm) におけるY値が3〜25となる条件下で、成型器中の溶
融アルカリ金属を冷却することを特徴とする鋳造アルカ
リ金属インゴットの製造方法。
1. A method of manufacturing an alkali metal ingot for casting a molten alkali metal into a molding machine having a cooling jacket, circulating a refrigerant through the cooling jacket, and cooling the molten alkali metal in the molding machine. The height of the metal is H (mm), the inner diameter of the molding machine at the height of H / 2 is d (mm), and the effective height of the cooling jacket is h.
(Mm), cooling the molten alkali metal in the molding machine under the condition that the Y value in the formula: Y = (H−h) · d / h · (mm) is 3 to 25. A method for producing a cast alkali metal ingot, which is characterized by the following.
【請求項2】 Y値が、8〜15であることを特徴とす
る請求項1記載の鋳造アルカリ金属インゴットの製造方
法。
2. The method for producing a cast alkali metal ingot according to claim 1, wherein the Y value is 8 to 15.
【請求項3】 成型器が、円錐台形状であることを特徴
とする請求項1又は2記載の鋳造アルカリ金属インゴッ
トの製造方法。
3. The method for producing a cast alkali metal ingot according to claim 1, wherein the molding device has a truncated cone shape.
【請求項4】 冷媒が、15〜40℃の油であることを
特徴とする請求項1〜3のいずれか記載の鋳造アルカリ
金属インゴットの製造方法。
4. The method for producing a cast alkali metal ingot according to claim 1, wherein the refrigerant is oil at 15 to 40 ° C.
【請求項5】 アルカリ金属が、リチウムであることを
特徴とする請求項1〜4のいずれか記載の鋳造アルカリ
金属インゴットの製造方法。
5. The method for producing a cast alkali metal ingot according to claim 1, wherein the alkali metal is lithium.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002178135A (en) * 2000-12-18 2002-06-25 Nippon Soda Co Ltd Method for producing cast metallic ingot
CN113333691A (en) * 2021-05-25 2021-09-03 上海交通大学 Casting mold for large-height-diameter ratio high-temperature alloy ingot casting and application

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