JP2004001013A - Method and device for flameproofing molten magnesium alloy and its melting furnace - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ダイカスト鋳造で使用する溶融マグネシウム合金の難燃化方法および装置並びにその溶融炉に関する。
【0002】
【従来の技術】
マグネシウム合金は、金属材料の中でも軽量で剛性が高く軽量材料として優れた材料であり、ダイカスト鋳造によれば精密で薄肉のマグネシウム合金製品を大量に製造できるため、近年では、ダイカスト鋳造品の材料として注目されている。
【0003】
マグネシウム合金は、溶解炉や保持炉の中で溶融した状態にあると、酸素と触れてマグネシウムが発火し易いという性質があるため、溶解炉や保持炉には、マグネシウム合金を難燃化するための防護ガスとして、六フッ化硫黄(SF6)ガスやアルゴン(Ar)ガスを炉内に充満させている。
【0004】
溶融マグネシウム合金は、六フッ化硫黄ガスに触れると湯面にフッ素の保護膜を生成するので、酸素とマグネシウムが直接触れることを防止することができる。また、アルゴンガスは、脱酸素効果を有する高比重気体であり、マグネシウムの酸化を防止する。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、防護ガスとして多用される六フッ化硫黄ガスは、酸素とマグネシウムとの絶縁性に優れた物質であるものの、地球温暖化の原因となる温室効果の性質があり、近年では、その使用に制限が加えられる方向にあり、従来のように防護ガスとして利用できなくなっている。
【0006】
これに対して、アルゴンガスは、溶融マグネシウム合金を難燃化するメカニズムが、六フッ化硫黄のように保護膜による酸素とマグネシウムを絶縁させるのではなく、高比重気体による脱酸素効果を利用したものであるため、防燃上の信頼性が低いという問題がある。
【0007】
そこで、本発明の目的は、前記従来技術の有する問題点を解消し、環境に対する負荷がなく、溶融マグネシウム合金を確実に難燃化できるようにした溶融マグネシウム合金の難燃化方法および装置並びにその溶融炉を提供することにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】
前記の目的を達成するために、本発明による溶融マグネシウム合金の難燃化方法は、炉に溜められた溶融マグネシウム合金を難燃化する方法であって、不活性高比重気体を冷却媒体として用い、この不活性高比重気体を炉内の湯面上部の空間に導入し、溶融マグネシウム合金の湯表面を膜状の固体マグネシウム合金で被覆することを特徴とするものである。
【0009】
また、本発明による溶融マグネシウム合金の難燃化装置は、炉に溜められた溶融マグネシウム合金を難燃化するための装置であって、冷却媒体として用いる不活性高比重気体を蓄える圧力容器と、前記圧力容器から供給される前記不活性高比重気体を冷却する冷却装置と、前記冷却装置で冷却された前記不活性高比重気体を前記炉内の湯面上部の空間に導入するための供給配管と、
を具備することを特徴とするものである。
【0010】
さらに、本発明による溶融マグネシウム合金用の溶融炉は、上記の難燃化装置と、溶融マグネシウム合金を溜める炉本体と、を有することを特徴とするものである。
【0011】
【発明の実施の形態】
以下、本発明による溶融マグネシウム合金の難燃化方法および装置並びにその溶融炉の一実施形態について、添付の図面を参照しながら説明する。
【0012】
第1実施形態
図1は、ダイカストマシンに供給する溶融マグネシウム合金を溜めておく溶湯保持炉に本発明の溶融マグネシウム合金の難燃化装置を適用した実施の形態を示す図である。
【0013】
この図1において、参照符号10は、溶湯保持炉の全体を示す。この溶湯保持炉10の炉本体11の内部には、溶融マグネシウム合金12が溜められており、この溶融マグネシウム合金12の湯面から上は、空間部13となっている。炉本体11の上部には、空間部13に後述する冷却媒体として使用する不活性高比重気体を空間部13に供給する供給管25を挿入する穴14と戻り管26を挿入する穴16が形成されている。
【0014】
図1において、参照符号20は、不活性高比重気体を蓄えている圧力容器を示す。不活性高比重気体としては、例えば、KrガスやXeガスが用いられる。また、Arガスを用いてもよい。圧力容器20は、配管21を介して冷却装置22の吸込口と接続されている。
【0015】
冷却装置22は、不活性高比重気体を冷却する冷却部23と、ポンプ部24とを有している。ポンプ部24の吐出口には、供給配管25の一端が接続され、他端は炉本体11の穴14に挿通されている。同様に、冷却部23には、戻り配管26の一端が接続され、他端は炉本体11の穴15に挿通されている。
【0016】
次に、溶融マグネシウム合金の難燃化方法との関連において、本実施形態の作用並びに効果について説明する。
【0017】
まず、炉本体11の内部には、図示しない溶解炉から溶融マグネシウム合金12を給湯する。そして、圧力容器20から不活性高比重気体を冷却装置22を介して供給管25から溶湯保持炉10に導入し、不活性高比重気体を炉本体11内部の空間部13に充満させる。
【0018】
また、冷却部23での不活性高比重気体の冷却を行いながら、ポンプ部24を運転して不活性高比重気体を供給管25を通して空間部13に送るとともに、空間部13の不活性高比重気体を戻り管26から冷却部23に還流させる。
【0019】
このように不活性高比重気体を循環させると、炉内の溶融マグネシウム合金の湯表面と不活性高比重気体との間に熱の交換が起こり、マグネシウム合金12の熱比重が小さいことから、湯表面には冷却され凝固した膜状の固体マグネシウム合金層30で迅速に被覆される。また、循環させることで、必要なガス量が少なくて済み効率的である。
【0020】
溶融マグネシウム合金12の湯表面を固体マグネシウム合金層30で被覆すると、固体マグネシウム合金そのものは、安定した化合物で難燃性であることから、溶融マグネシウム合金12を酸素とを絶縁しその発火を防止することができる。
【0021】
また、KrやXeのような不活性高比重気体は、従来から溶融マグネシウム合金の防護ガスとして利用してきたArガスと同様に脱酸素性を有しているので、固体マグネシウム合金層による絶縁性と併せて、溶融マグネシウム合金12を確実に難燃化することが可能となる。
【0022】
第2実施形態
次に、本発明による溶融マグネシウム合金の難燃化方法の第2の実施形態について、図2を参照しながら説明する。なお、本実施形態による難燃化方法を実施するのに用いる溶湯保持炉と難燃化装置は、図1と同一であり、同一の構成要素には同一の参照符号を付してその詳細な説明は省略する。
【0023】
この第2実施形態では、溶湯保持炉10に溜まった溶融マグネシウム合金12の湯面には、あらかじめ塊状の発泡アルミニウム合金32を敷き詰めるようにして湯面全面に浮遊させておく。
【0024】
そうしておいて、第1実施形態と同様にして、不活性高比重気体を循環させる。発泡アルミニウム合金32は、発泡により多孔質になっていることから、不活性高比重気体との接触面積が著しく増大するので、溶融マグネシウム合金の湯表面と不活性高比重気体との間に熱の交換を促進し、効率的な膜状の固体マグネシウム合金層30の形成に寄与する。
【0025】
第3実施形態
次に、本発明の第3の実施形態について、図3を参照しながら説明する。この第3の実施形態は、冷却装置22の運転を制御する装置を設けるようにした実施の形態である。
【0026】
図3において、参照符号40は、不活性高比重気体の温度を検出する温度検出器である。この温度検出器40の配置位置は、ダイカストマシンへの湯の供給と溶解炉からの補給に伴う湯面の上下変動の影響を回避できる位置であって、できるだけ戻り管26の吸込口に近い位置であることが好ましい。
【0027】
図3において、41は制御部を示す。この制御部41は、比較器42、設定器43、リレー44を含む。温度検出器40は、比較器42と接続されており、この比較器42には、不活性高比重気体の炉内温度についての設定値を設定する設定器43が接続されている。設定値は、次のような下限温度T1と下限温度T2である。
【0028】
溶融マグネシウム合金を難燃化するためには、固体マグネシウム合金層30の厚さが薄すぎては、難燃化した状態を安定させることができないので、ある程度以上の厚さが常に維持されている必要がある。安定して溶融マグネシウム合金を難燃化するために必要な固体マグネシウム合金層30の厚さを維持するためには、不活性高比重気体の温度がどのような温度範囲にあればよいかを、あらかじめ試験的に求めておくことで、上記の下限温度T1と下限温度T2とが決定される。
【0029】
45はリレー44の接点である。この接点45は、冷却装置22に電力を供給する電源46と冷却装置22の間の電源回路を開閉する接点である。
【0030】
比較器42において、不活性高比重気体について検出した温度Tが下限温度T1よりも低い場合は、リレー44が励磁されて接点45がONになって冷却装置22が運転し、検出温度Tが上限温度T2よりも高い場合は、リレー44が消磁されて接点44がOFFになって冷却装置22の運転が停止するようになっている。
【0031】
以上のような第3実施形態によれば、溶融マグネシウム合金12を難燃化する固体マグネシウム合金層30の形成が進んでいる状態では、溶融マグネシウム合金12と不活性高比重気体との間で熱交換が進み、不活性高比重気体のガス温度は高くなっていくが、上限温度T2を越えると自動的に冷却装置22が停止するので、固体マグネシウム合金層30の厚さはそれ以上厚くならない。このように固体マグネシウム合金層30の厚さを安定した厚さに保つことができる。
【0032】
他方、ダイカストマシンでの鋳造サイクルが何回も行われ、溶湯保持炉10に溜まっている溶融マグネシウム合金12が減ってきて給湯することが必要な状態になると、炉内のガス温度は次第に下がって、やがて加減温度T1を下回るようになる。そうすると、自答的に冷却装置22が運転を始め、不活性高比重気体の循環が始まる。そして、炉内に溶融マグネシウム合金が給湯されると、湯表面には、固体マグネシウム合金層30が形成されるので、給湯された溶融マグネシウム合金を難燃化する。こうして、冷却装置22の運転を人の管理から開放するとともに、必要なときに運転されてより効率的な運転を行うことができる。
【0033】
以上の実施形態は、リレー44を用いて冷却装置22をON・OFF制御するものであるが、制御対象として直接的に不活性高比重気体の温度を一定範囲に保つような制御とするようにしてもよい。
【0034】
以上、本発明について、溶湯保持炉に適用した実施形態を挙げて説明したが、本発明は、溶湯保持炉ばかりでなく、溶湯溶解炉や、保持炉と溶解炉が一体構造の溶湯溶解保持炉にも、同様に適用することができる。
【0035】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明によれば、六フッ化硫黄ガスなどのような温室効果のあるガスを用いることがないので環境に対する負荷がなく、しかも溶融マグネシウム合金を確実に高度な難燃性を維持することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施形態による溶融マグネシウム合金の難燃化方法が適用される溶湯保持炉の説明図。
【図2】本発明の他の実施形態による溶融マグネシウム合金の難燃化方法が適用される溶湯保持炉の説明図。
【図3】本発明の他の実施形態による溶融マグネシウム合金の難燃化装置が適用される溶湯保持炉の説明図。
【符号の説明】
10 溶湯保持炉
11 炉本体
12 溶融マグネシウム合金
13 空間部
20 圧力容器
22 冷却装置
23 冷却部
24 ポンプ部
25 供給配管
26 戻り配管
30 固体マグネシウム合金層
32 発泡アルミニウム合金
40 温度検出器
41 制御部
42 比較器
43 設定器
44 リレー
45 接点[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a method and an apparatus for making a molten magnesium alloy flame-retardant used in die casting and a melting furnace for the method.
[0002]
[Prior art]
Magnesium alloys are lightweight, highly rigid, and excellent as lightweight materials among metal materials.Die-casting enables the production of precise and thin-walled magnesium alloy products in large quantities. Attention has been paid.
[0003]
Magnesium alloys have the property of easily igniting magnesium when exposed to oxygen when melted in a melting furnace or holding furnace. , The furnace is filled with sulfur hexafluoride (SF6) gas or argon (Ar) gas.
[0004]
When the molten magnesium alloy comes into contact with sulfur hexafluoride gas, a fluorine protective film is formed on the surface of the molten metal, so that direct contact between oxygen and magnesium can be prevented. Argon gas is a high specific gravity gas having a deoxidizing effect, and prevents oxidation of magnesium.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
However, sulfur hexafluoride gas, which is often used as a protective gas, is a substance with excellent insulating properties between oxygen and magnesium, but has a greenhouse effect that causes global warming. Restrictions are being added and are no longer available as protective gas.
[0006]
On the other hand, argon gas uses the deoxidizing effect of a high-density gas, instead of the mechanism of making the molten magnesium alloy flame-retardant, as in the case of sulfur hexafluoride, which insulates magnesium from oxygen through a protective film. Therefore, there is a problem that reliability in terms of fireproof is low.
[0007]
Therefore, an object of the present invention is to solve the problems of the prior art, to eliminate the burden on the environment, and to make the molten magnesium alloy flame-retardant, and to provide a method and apparatus for making the molten magnesium alloy flame-retardant. It is to provide a melting furnace.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, a method for flame retarding a molten magnesium alloy according to the present invention is a method for flame retarding a molten magnesium alloy stored in a furnace, wherein an inert high specific gravity gas is used as a cooling medium. The inert high specific gravity gas is introduced into the space above the molten metal surface in the furnace, and the surface of the molten magnesium alloy is coated with a film-shaped solid magnesium alloy.
[0009]
Further, the flame-retarding device for molten magnesium alloy according to the present invention is a device for flame-retarding the molten magnesium alloy stored in the furnace, and a pressure vessel for storing an inert high specific gravity gas used as a cooling medium, A cooling device for cooling the inert gas having a high specific gravity supplied from the pressure vessel; and a supply pipe for introducing the inert gas having a high specific gravity cooled by the cooling device into a space above the surface of the molten metal in the furnace. When,
It is characterized by having.
[0010]
Further, a melting furnace for a molten magnesium alloy according to the present invention is characterized by having the above-described flame retardant device and a furnace body for storing the molten magnesium alloy.
[0011]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, an embodiment of a method and an apparatus for making a molten magnesium alloy flame-retardant according to the present invention and a melting furnace thereof will be described with reference to the accompanying drawings.
[0012]
First Embodiment FIG. 1 is a view showing an embodiment in which a molten magnesium alloy flame retardant apparatus of the present invention is applied to a molten metal holding furnace for storing a molten magnesium alloy to be supplied to a die casting machine.
[0013]
In FIG. 1,
[0014]
In FIG. 1,
[0015]
The
[0016]
Next, the operation and effect of the present embodiment will be described in relation to the method of making the molten magnesium alloy flame-retardant.
[0017]
First, a
[0018]
In addition, while the inert high specific gravity gas is cooled in the
[0019]
When the inert gas having a high specific gravity is circulated in this way, heat exchange occurs between the surface of the molten magnesium alloy in the furnace and the inert high specific gas, and the heat specific gravity of the
[0020]
When the surface of the
[0021]
In addition, inert high specific gravity gas such as Kr or Xe has deoxidizing property like Ar gas which has been conventionally used as a protective gas for molten magnesium alloy. In addition, it becomes possible to make the
[0022]
Second Embodiment Next, a second embodiment of the method for making a molten magnesium alloy flame-retardant according to the present invention will be described with reference to FIG. The molten metal holding furnace and the flame retarding apparatus used to carry out the flame retarding method according to the present embodiment are the same as those in FIG. 1, and the same components are denoted by the same reference numerals and detailed description thereof will be omitted. Description is omitted.
[0023]
In the second embodiment, a lump of foamed
[0024]
Then, the inert high specific gravity gas is circulated as in the first embodiment. Since the foamed
[0025]
Third Embodiment Next, a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. The third embodiment is an embodiment in which a device for controlling the operation of the
[0026]
In FIG. 3,
[0027]
In FIG. 3,
[0028]
In order to make the molten magnesium alloy flame-retardant, if the thickness of the solid
[0029]
45 is a contact of the
[0030]
When the temperature T detected for the inert high-specific-gravity gas in the
[0031]
According to the third embodiment described above, when the formation of the solid
[0032]
On the other hand, when the casting cycle in the die casting machine is performed many times and the
[0033]
In the above embodiment, the
[0034]
As described above, the present invention has been described with the embodiment applied to the molten metal holding furnace. However, the present invention is not limited to the molten metal holding furnace, but the molten metal melting furnace, and the molten metal holding furnace having the integrated structure of the holding furnace and the melting furnace. The same can be applied to the above.
[0035]
【The invention's effect】
As is clear from the above description, according to the present invention, a greenhouse effect gas such as sulfur hexafluoride gas is not used, so that there is no burden on the environment, and the molten magnesium alloy can be reliably used for advanced purposes. Flame retardancy can be maintained.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an explanatory view of a molten metal holding furnace to which a method for making a molten magnesium alloy flame-retardant according to one embodiment of the present invention is applied.
FIG. 2 is an explanatory view of a molten metal holding furnace to which a method for making a molten magnesium alloy flame-retardant according to another embodiment of the present invention is applied.
FIG. 3 is an explanatory view of a molten metal holding furnace to which a molten magnesium alloy flame retarding apparatus according to another embodiment of the present invention is applied.
[Explanation of symbols]
Claims (8)
冷却媒体として用いる不活性高比重気体を蓄える圧力容器と、
前記圧力容器から供給される前記不活性高比重気体を冷却する冷却装置と、
前記冷却装置で冷却された前記不活性高比重気体を前記炉内の湯面上部の空間に導入するための供給配管と、
を具備することを特徴とする溶融マグネシウム合金用の難燃化装置。A device for making the molten magnesium alloy stored in the furnace flame-retardant,
A pressure vessel for storing an inert high specific gravity gas used as a cooling medium,
A cooling device for cooling the inert high specific gravity gas supplied from the pressure vessel,
A supply pipe for introducing the inert high-specific-gravity gas cooled by the cooling device into a space above the surface of the molten metal in the furnace,
A flame retardant device for a molten magnesium alloy, comprising:
前記不活性ガスの温度について予め設定された設定温度範囲と検出したガス温とを比較する温度比較手段と、
前記不活性高比重ガスの検出温度が前記設定範囲になるように前記冷却装置の運転を制御する制御手段と、
をさらに具備することを特徴とする請求項5または6に記載の溶融マグネシウム合金の難燃化装置。Gas temperature detecting means for detecting the temperature of the inert high specific gravity gas in the furnace,
Temperature comparison means for comparing the detected gas temperature with a preset set temperature range for the temperature of the inert gas,
Control means for controlling the operation of the cooling device so that the detected temperature of the inert high specific gravity gas falls within the set range;
The flame retardant apparatus for a molten magnesium alloy according to claim 5 or 6, further comprising:
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2002157362A JP2004001013A (en) | 2002-05-30 | 2002-05-30 | Method and device for flameproofing molten magnesium alloy and its melting furnace |
Applications Claiming Priority (1)
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Publications (1)
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Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2009172666A (en) * | 2008-01-28 | 2009-08-06 | Nissei Plastics Ind Co | Inert gas supply method in metal molding |
CN110722148A (en) * | 2019-10-22 | 2020-01-24 | 芜湖新兴铸管有限责任公司 | Tundish argon gas replacement device and tundish argon gas replacement method |
-
2002
- 2002-05-30 JP JP2002157362A patent/JP2004001013A/en not_active Withdrawn
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Legal Events
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