JP2008502483A - Aluminum and / or aluminum alloy casting method and facility - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、特許請求の範囲第1項の総称によるアルミニウム及び/またはアルミニウム合金の鋳造法に関するものであり、その方法を実施するための鋳造機に関するものでもある。 The present invention relates to a method for casting aluminum and / or aluminum alloy according to the generic term of claim 1, and also to a casting machine for carrying out the method.
アルミニウム及び/またはアルミニウム合金の鋳造法及び鋳造機は、当該技術において既知であり、固体または液体アルミニウムが溶解炉で溶融され、その後、精錬炉に保留され、そこから、溶融アルミニウムが、長い流路を経て鋳造ステーションまで流れ、その結果、さまざまな処理を受ける。こうして、流路に沿って流れる溶融アルミニウムに合金添加物が添加され、溶融前に、フィルタを介して、不活性パージ・ガスが注入され、鋳造ステーションに到達すると、半製品に鋳造される(通常のアルミニウム用鋳造機の概略が示された図1参照)。溶融アルミニウムの均質化の可能性は限られたものでしかない。処理時間は、鋳造プロセスに関係しており、従って、時間に関してあらかじめ決められ、制限されている。 Casting methods and casters for aluminum and / or aluminum alloys are known in the art, where solid or liquid aluminum is melted in a melting furnace and then retained in a smelting furnace, from which molten aluminum flows into a long channel After that, it flows to the casting station and as a result, receives various treatments. In this way, alloy additives are added to the molten aluminum flowing along the flow path, and before the melting, an inert purge gas is injected through the filter, and when it reaches the casting station, it is cast into a semi-finished product (usually The outline of the aluminum casting machine is shown in FIG. 1). The possibility of homogenizing molten aluminum is limited. The processing time is related to the casting process and is therefore predetermined and limited with respect to time.
個々の処理ステーションは、互いに完全に協調がとれていなければならない。このインライン鋳造機のステージの1つが機能しなくても、鋳造機全体を停止しなくてはならない。溶融アルミニウムが流れる流路が長いと、温度が低下することになり、鋳造ステーションへの到着時に十分な温度に達することができるように、精錬炉内で材料を過熱しなければならない。鋳造時間が長いということは、溶融アルミニウムの次のバッチを使用する前の、その鋳造時間全体にわたって、溶解炉や精錬炉が利用可能でなければならないことを意味する。また、炉のエネルギ消費が相応して大きくなる。通常、炭化水素燃料による反射炉を利用すると、バーナの炎から水素の急速な吸収という欠点が生じる。さらに、大気に負担となる温室効果ガスや他の汚染物質も生成される。一方、溶融アルミニウムが流れるのが長い開放流路であるということは、溶融アルミニウムが大気から水素を吸収して、湯垢を生成することにもなる。 The individual processing stations must be fully coordinated with each other. Even if one of the stages of this inline casting machine does not function, the entire casting machine must be stopped. If the flow path through which the molten aluminum flows is long, the temperature will drop and the material must be heated in the smelting furnace so that a sufficient temperature can be reached upon arrival at the casting station. The long casting time means that a melting furnace or smelting furnace must be available for the entire casting time before the next batch of molten aluminum is used. Also, the energy consumption of the furnace increases correspondingly. Usually, the use of a reflective furnace with hydrocarbon fuels has the disadvantage of rapid absorption of hydrogen from the burner flame. In addition, greenhouse gases and other pollutants are created that burden the atmosphere. On the other hand, the fact that the molten aluminum flows through the long open flow path means that the molten aluminum absorbs hydrogen from the atmosphere and generates scale.
本発明の目的は、より経済的で、より柔軟性のあるアルミニウム及び/またはアルミニウム合金の鋳造方法を提案し、さらに、この方法を実施して、溶融アルミニウムの処理及び鋳造に最適な期間が得られ、その結果、質の向上した半製品の生産が実現されるようにする、鋳造機をもたらすことにある。 The object of the present invention is to propose a more economical and more flexible casting method of aluminum and / or aluminum alloy, and also to carry out this method to obtain an optimal period for the treatment and casting of molten aluminum. Resulting in a casting machine that enables the production of semi-finished products of improved quality.
この目的は、特許請求の範囲第1項の特徴を備える鋳造方法、及び、特許請求の範囲第13項の特徴を備える鋳造機により、本発明に従って実現される。
This object is achieved according to the invention by a casting method comprising the features of claim 1 and a casting machine comprising the features of
本発明による鋳造法の望ましい改良及び本発明による鋳造機の望ましい改良が、従属クレイムの内容をなしている。 The desired improvement of the casting method according to the invention and the desired improvement of the casting machine according to the invention constitute the content of the dependent claims.
本発明による取鍋を利用して、制御可能な順序に従って、溶融アルミニウムを処理し、できればいくつかの鋳造ステーションに供給することによって、本方法のこの段階は、実際の鋳造プロセスから時間に関して切り離される。個々の処理は、もはや、固定されたものではなく、時間的制限を受けないが、必要があれば、鋳造すべき溶融アルミニウムの所望の品質が関連取鍋内において達成されるまで、適応させることが可能である。 By utilizing the ladle according to the invention, this stage of the method is separated in time from the actual casting process by treating the molten aluminum in a controllable sequence and possibly feeding it to several casting stations. . Individual treatments are no longer fixed and subject to time restrictions, but if necessary, adapt until the desired quality of the molten aluminum to be cast is achieved in the associated ladle Is possible.
本発明による方法は、もはや、大規模な精錬炉を必要としないので、インライン法よりもかなり効率が高い。用いられると、これらの炉は、溶解及び加熱に利用されるが、長期にわたる保温に利用されることはない。これらは、エネルギ効率の良い、環境配慮に有利な誘導炉の形態をとることが可能である。 The method according to the invention no longer requires a large smelting furnace and is therefore much more efficient than the in-line method. When used, these furnaces are used for melting and heating, but not for long-term insulation. They can take the form of induction furnaces that are energy efficient and advantageous for the environment.
次に、図面を活用して、本発明についてさらに詳述することにする。 Next, the present invention will be described in further detail using the drawings.
図1には、アルミニウム及び/またはアルミニウム合金の最先端の鋳造機1が示されている。液体または固体アルミニウムが、溶解炉3及びそれに付属する精錬炉4を含む第1のステージまたはステーション2に、基礎材料として導入される。例えば、アルミニウムは、搬送取鍋5を用いてポットルームから、または、屑バッチとして供給することが可能である。炉3、4は、通常、炭化水素燃料を利用する大規模な反射炉である。溶解炉3で生じる溶融アルミニウムは、精錬炉4において必要な温度まで加熱され、撹拌によって部分的に均質化される。
FIG. 1 shows a state-of-the-art casting machine 1 for aluminum and / or aluminum alloys. Liquid or solid aluminum is introduced as a base material into a first stage or
溶融アルミニウムが必要な温度に達すると、長い流路6を介して、精錬炉4から鋳造ステーション7に導かれ、その結果、鋳造ステーション7の上流に接続されたフィルタ13と共に鋳造機1の第2のステージ10を形成する、さまざまな処理ステーション11、12を通過する。処理ステーション11では、溶融アルミニウムに各種合金添加物が添加される。処理ステーション12では、ガス精製が行われる。
When the molten aluminum reaches the required temperature, it is led from the smelting furnace 4 to the casting station 7 via the long flow path 6, so that the second of the casting machine 1 with the
溶融アルミニウムが半製品に鋳造される鋳造ステーション7は、当該技術において既知のやり方で連続または半連続的に運転することが可能であり、従って、これ以上の詳述は控えることにする。 The casting station 7 where the molten aluminum is cast into a semi-finished product can be operated continuously or semi-continuously in a manner known in the art, and therefore no further details will be refrained.
第2のステージ10における処理期間は、鋳造ステーション7において実施される鋳造プロセスに関係しており、従って、あらかじめ決められ、制限を受ける。個々の処理ステーション11、12は、その機能に関して、互いに完全に同期がとれていなければならない。このインライン鋳造機のステージの1つが機能しない場合には、鋳造機1全体を停止しなければならない。溶融アルミニウムが流れる流路が長いと、温度が低下することになり、鋳造ステーション7への到着時に十分な温度(例えば、700℃)に達することができるように、精錬炉内で材料を過熱しなければならない(例えば、730℃まで)。鋳造時間が長いと、溶融アルミニウムの次のバッチを使用する前に、その鋳造時間全体にわたって、溶解炉及び精錬炉4が利用可能でなければならないということになる。炉3、4のエネルギ消費が相応して大きくなる。
The processing period in the
炭化水素燃料による反射炉の場合、バーナの炎から水素の急速な吸収という欠点が生じる。さらに、大気に負担をかける温室効果ガス及び他の汚染物質も生成される。一方、溶融アルミニウムが流れるのが長い開放流路6であるということは、溶融アルミニウムが大気から水素を吸収して、湯垢を生成することにもなる。 In the case of reverberatory furnaces with hydrocarbon fuels, the disadvantage of rapid absorption of hydrogen from the burner flame arises. In addition, greenhouse gases and other pollutants that burden the atmosphere are also generated. On the other hand, the fact that the molten aluminum flows through the long open channel 6 also means that the molten aluminum absorbs hydrogen from the atmosphere and generates scale.
図2には、本発明による、アルミニウム及び/またはアルミニウム合金の鋳造機1に関する概略図が示されている。本発明による鋳造法の第1段階が、高温の溶融アルミニウムがいくつかの取鍋25に注入される、充填ステーション21において行われる。取鍋の容量は、例えば、15tである。搬送取鍋を利用して、ポットルームからの高温の(約900℃の温度)液体アルミニウムを直接取鍋25に注入することができるようにするか、あるいは、少なくとも1つ、好ましくは、いくつかの炉22、23、24を充填ステーション21に割り当てて、溶融アルミニウムを配給する責任を負わせ、それによって、液体アルミニウムだけではなく、鋳直しのため供給される屑アルミニウムまたはインゴットが基礎材料として役立つようにすることが可能である。溶融アルミニウムは、例えば、半時間間隔で、取鍋25の1つに注入することが可能である。好都合なことに、個々の炉から取鍋25にさまざまな品質の(アルミニウムの純度が異なる)溶融アルミニウムを注入することが可能であり、その結果、取鍋への、溶融アルミニウム、できれば、それぞれに異なる炉22、23、24からの混合材料の充填をコンピュータ制御することが可能になる。
FIG. 2 shows a schematic view of an aluminum and / or aluminum alloy casting machine 1 according to the invention. The first stage of the casting process according to the invention takes place at the
炉22、23、24として、反射炉よりエネルギ効率がかなり高い、電気誘導炉を利用できるのが望ましい。これらは、例えば、容量が20tの誘導炉とすることが可能であり、そのそれぞれから、15tの溶融アルミニウムを取鍋に注入し、残りの5tは、さらなる装入物の溶解時に、役立てることが可能である。
As the
本発明による鋳造機1は、浄化及び準備ステーション30を備えており、そこから、浄化され、予熱された取鍋25aが充填ステーション21に搬送され、充填される(図2において、搬送セクションの取鍋25は、文字Tで略示されている)。例えば、900℃まで取鍋25を予熱することによって、約800℃の温度で運転される炉22、23、24から注入される溶融アルミニウムは、予熱を施さなければそうなるであろう典型的な700℃の鋳造温度への低下まで、より長い期間にわたって取鍋25内に留まることが可能になる。
The casting machine 1 according to the invention comprises a purification and
それぞれの取鍋25の充填が済むと、取鍋を傾けて、溶融浴の表面から湯垢が掬い取られる(湯垢除去)。
When each
充填ステーション21で充填された取鍋25は、処理ステーション32に搬送され、鋳造プロセスの第2段階が行われる。最初に、溶融アルミニウムに合金添加物が添加される(図2に25bで表わされる取鍋参照)。(しかしながら、溶融アルミニウムに注入する前に、まず、清浄化された取鍋25aに合金添加物の少なくとも一部を入れることも可能である。)その後、溶融アルミニウムが均質化され、精製される(取鍋25c参照)。このため、取鍋は、それぞれの取鍋25cに浸漬可能な回転インペラの下方に配置されて、例えば、アルゴンまたは窒素のような不活性ガスを注入し、その結果、溶融アルミニウムの結合水素除去、均質化、及び/または、温度調節を行うことが可能になる。アルゴンを注入すると、大気に含まれる湿気からの水素の吸収が排除され、湯垢の形成が減少する。微量アルカリ汚染物を除去するため、パージガスに少量の塩素を添加することが可能である。
The
溶融アルミニウムの処理後、取鍋25は、鋳造ステーション33または34が利用可能になるまで、保管のために設けられた保管ステーションに収容しておくことが可能である(図2には、こうした保管ステーションが文字Sで略示されている)。鋳造機20は、いくつかのこうした鋳造ステーション(図2には2つが示されている)を備えるのが望ましく、処理ステーションまたは保管ステーションから鋳造ステーションに取鍋25を搬送することが可能であり、溶融アルミニウムは、鋳造ステーションにおいて、半製品に鋳造される。
After treatment of the molten aluminum, the
蓋で取鍋25を覆うことによって溶融アルミニウムの温度を維持するのが有利である。
It is advantageous to maintain the temperature of the molten aluminum by covering the
保管ステーションSで費やす時間中、取鍋25内の温度は、取鍋の底の多孔栓を介して、アルゴンを注入することによって低下させることもできるし、あるいは、取鍋の蓋に組み込まれた小型のバーナによって維持または上昇させることも可能である。
During the time spent at the storage station S, the temperature in the
それぞれの鋳造ステーション33、34において、取鍋25dは、スライド式クロージャの可制御開放によって、取鍋の底から空にされ、その結果、流出溶融アルミニウムは、できれば不活性ガスによって包まれた、コレクタ・スパウトに導かれる。この段階の間に、やはり、取鍋の底の多孔栓を介してアルゴンを吹き込み、溶融アルミニウムを撹拌して、精製することが可能である。取鍋25dを覆うことによって、その上方領域に不活性雰囲気を生じさせることが可能であり、その結果、水素の酸化及び吸収が抑制されることになる。
In each casting
鋳造ステーション33、34は、それぞれ、当該技術において既知のようにフィルタ・システムを装備しており、連続または半連続的に運転される。
The casting
取鍋25dを空にした後、これらの取鍋は、前述の浄化及び準備ステーション30に搬送され、浄化されて(取鍋25e参照)、再利用への備えが施される、とりわけ、予熱される(取鍋25a参照)。空になった取鍋は、後続の使用まで、保管のために設けられた保管ステーションSに収容することも可能である。
After emptying the
1つのステーションから次のステーションまたは保管ステーション(S)に取鍋25を搬送するための複数経路が設けられており、その結果、レールまたはオーバヘッド・ホイストによって、取鍋25を搬送できるようになっている。
Multiple paths are provided for transporting the
本発明による鋳造機には、個々の炉22、23、24から個々の取鍋25への装入物の注入、合金添加物、加熱、冷却、ガス供給、及び、処理時間を制御して、所望の品質、所望の温度、及び、完全に均質化された状態の溶融アルミニウムを鋳造ステーション33、34に到達させる、制御システムが装備されている。
The casting machine according to the present invention controls the injection of charge from the
本発明による取鍋25を用いて、好ましくはいくつかの鋳造ステーション33、34に対し、制御可能な順序で溶融アルミニウムの処理及び供給を行うことによって、このプロセス段階が、時間に関して、実際の鋳造プロセスから切り離される。個々の処理は、もはや、時間に関してあらかじめ決められたものではなく、制限を受けることもなく、必要があれば、それぞれの取鍋において、鋳造すべき溶融アルミニウムの所望の品質が達成されるまで、調整することが可能である。例えば、水素含有量を少なくする必要があれば、ガス精製期間を延長することが可能である。このオプションは、図1による従来のインライン・プロセスには存在しない。鋳造機の生産高は、鋳造ステーションへの処理済み溶融アルミニウムの供給が必要に応じて中断されるまで継続することが可能な、鋳造ステーションだけによる実際の鋳造プロセスによって決まる。
Using the
本発明による方法は、もはや大規模な精錬炉を必要としないので、インライン・プロセスよりもかなり効率が高い。用いられると、これらの炉は、溶解及び加熱に利用されるが、長期にわたる保温に利用されることはない。これらは、エネルギ効率の良い、経済的に有利な誘導炉の形態をとることが可能である。取鍋を予熱することによって、炉で達成可能な溶解温度を低下させることが可能になる。 The method according to the invention is considerably more efficient than an in-line process because it no longer requires a large smelting furnace. When used, these furnaces are used for melting and heating, but not for long-term insulation. They can take the form of induction furnaces that are energy efficient and economically advantageous. By preheating the ladle, it is possible to reduce the melting temperature achievable in the furnace.
21 充填ステーション、22 炉、23 炉、24 炉、25 取鍋、30 準備ステーション、32 処理ステーション、33 鋳造ステーション、34 鋳造ステーション、S 保管ステーション 21 filling station, 22 furnace, 23 furnace, 24 furnace, 25 ladle, 30 preparation station, 32 processing station, 33 casting station, 34 casting station, S storage station
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Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20080610 |
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