JP3568129B2 - 過共晶Al−Si系合金の急速溶解方法および急速溶解装置 - Google Patents
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Description
【0001】
【産業上の利用分野】
本発明は、過共晶Al−Si系合金を急速溶解するのに利用される過共晶Al−Si系合金の急速溶解方法および急速溶解装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
Al−Si系合金は、図5の状態図に示すように、共晶温度が約577℃であり、共晶点のSi含有量は約11.3原子%(約11.7重量%)であって、共晶付近の合金はシルミン(silumin)として良く知られている。
【0003】
このAl−Si系合金(Siのほか、Ni,Mg,Cu,Mn等を添加して改良したものもある)は、湯流れ性が良好であり、鋳肌もきれいで鋳物用合金としてきわめてすぐれているうえ、耐食性が良く、軽量で熱膨張係数も小さく、熱および電気の伝導性が良いなどの多くの利点をもっていることから、広く実用に供されている。
【0004】
このようなAl−Si系合金を用いて鋳造品を製造する場合には、まず、Al−Si系合金を溶解することから始まるが、この溶解に際しては、例えば、図2に示すような急速溶解装置を用いることもあった。
【0005】
図2に示す急速溶解装置21は、若干傾斜した炉床22の上部に、より大きく傾斜した溶解部23をそなえ、溶解部23に装入したAl−Si系合金(A)を溶解するための火炎照射用バーナー24をそなえていると共に、炉床22の下端部に連続して溶湯保持部25を有し、溶湯保持部25内の合金溶湯(C)を所定温度に保持する溶湯温度保持用バーナー26をそなえている。また、溶解部23の上方には予熱部(予熱塔)27をそなえていると共に、Al−Si系合金の投入口28および排熱ダクト29をそなえた構造をなすものである。
【0006】
また、図3は従来の急速溶解装置の他の例を示すものであって、図3に示す急速溶解装置31は、傾斜した炉床32に隣接して(図面手前側に)溶解部33をそなえ、溶解部33に装入したAl−Si系合金(A)を溶解するための火炎照射用バーナー34をそなえていると共に、炉床32の下端側に段部35aを介して溶湯保持部35を有し、溶湯保持部35内の合金溶湯(C)を所定温度に保持する溶湯温度保持用バーナー36をそなえていると共に、隔壁35bを介して汲出室37をそなえている。また、図面の手前側にある溶解部33の上方には予熱部(溶解タワー室)38をそなえていると共に、Al−Si系合金の投入口39を有する構造をなすものである(特開平2−192587号公報)。
【0007】
さらに、図4は従来の急速溶解装置のさらに他の例を示すものであって、図4に示す急速溶解装置41は、傾斜した炉床42の上部が溶解部43に形成されていると共に、溶解部43に装入したAl−Si系合金(A)を溶解するための火炎照射用バーナー44をそなえ、炉床42の下端に連続して溶湯保持部45を有し、溶湯保持部45内の合金溶湯(C)を所定温度に保持する溶湯温度保持用バーナー46をそなえている。
【0008】
また、溶湯保持部45内の合金溶湯(C)を溶解部43に移して溶解部43内にあるAl−Si系合金(A)に高温の合金溶湯(C)を注湯して液相伝熱によりAl−Si系合金(A)を急速加熱するための溶湯輸送路47および電磁ポンプ48をそなえ、溶解部43の上方には予熱部(予熱塔)49をそなえていると共に、予熱部49の上端に材料投入口50および煙道51を設けた構造をなすものである(特開昭52−60205号公報)。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような図2〜図4に示した急速溶解装置21,31,41を用いて過共晶Al−Si系合金を溶解した場合に、例えば、火炎照射用バーナー24,34,44からの火炎がAl−Si系合金(A)に直接当たった場合には、加熱溶解されることによって過共晶Al−Si系合金と同じSi濃度の合金溶湯となって流下するが、前記火炎がAl−Si系合金(A)に直接当たらず、熱伝導などによって温度が600℃近辺に加熱された部分が生ずるときには、共晶温度が約577℃である融点の低い共晶部分が優先して溶解されることがあり、この溶解された共晶部分が溶湯保持部25,35,45に流れることから、高融点でかつ高Si含有量の未溶解材よりなる溶け残り(図2〜4に示す符号(B)で示す未溶解材よりなる溶け残り)が炉床22,32,42の上に大量に発生することがあるという問題点があった。
【0010】
また、図4に示した急速溶解装置41においても、合金溶湯(C)が十分に形成されていないため溶解部43で合金溶湯(C)を注湯することができない溶解初期の段階において、あるいは合金溶湯(C)が十分に形成されたのち溶解部43のAl−Si系合金(A)に注湯されたときでも温度が600℃付近となった部分が生ずる場合において、融点の低い共晶部分が優先して溶解されることがあり、この共晶部分が溶湯保持部45に流れる結果、高融点でかつ高Si含有量の未溶解材(B)が発生して溶け残りとなることがあり、このような未溶解材(B)よりなる溶け残りは融点が高いために溶湯輸送路47より送給された合金溶湯(C)が注湯されても溶解が困難であることがあるという問題点があり、このような問題点を解消することが課題であった。
【0011】
【発明の目的】
本発明は、このような従来の課題にかんがみてなされたものであって、過共晶Al−Si系合金に火炎を照射して急速溶解するに際し、高融点でかつ高Si含有量の未溶解材よりなる溶け残り部分が発生せず、投入した過共晶Al−Si系合金とSi濃度が同一である合金溶湯を得ることができるようにすることを目的としている。
【0012】
【課題を解決するための手段】
本発明に係わる過共晶Al−Si系合金の急速溶解方法は、過共晶Al−Si系合金に火炎を照射して急速溶解するに際し、優先溶解された共晶部分を含む合金溶湯と高融点でかつ高Si含有量の未溶解材とを湯溜り部で直接接触させて、前記合金溶湯と前記未溶解材とで固液共存相を形成させ、前記未溶解材を前記合金溶湯に拡散・溶解させて、過共晶Al−Si系合金の合金溶湯とする構成としたことを特徴としている。
【0013】
そして、本発明に係わる過共晶Al−Si系合金の急速溶解方法の実施態様においては、過共晶Al−Si系合金を火炎の排熱により予熱する構成とすることができ、また、拡散・溶解させて得た過共晶Al−Si系合金の合金溶湯を溶湯保持部に流して所定温度でかつ溶解前の過共晶Al−Si系合金と同一Si濃度の過共晶Al−Si系合金の合金溶湯を得る構成とすることができる。
【0014】
また、本発明に係わる過共晶Al−Si系合金の急速溶解装置は、火炎照射用バーナーと、前記火炎照射用バーナーからの火炎により過共晶Al−Si系合金が急速溶解される溶解部と、優先溶解された共晶部分を含む合金溶湯と高融点でかつ高Si含有量の未溶解材とで固液共存相を形成させて前記未溶解材を前記合金溶湯に拡散・溶解させて過共晶Al−Si系合金の合金溶湯とする湯溜り部と、湯溜り部から流れた過共晶Al−Si系合金の合金溶湯を保持する溶湯保持部をそなえた構成としたことを特徴としている。
【0015】
そして、本発明に係わる過共晶Al−Si系合金の急速溶解装置の実施態様においては、過共晶Al−Si系合金を火炎照射用バーナーの排熱により予熱する予熱部をそなえた構成とすることができ、また、火炎照射用バーナーの火炎照射軸を湯溜り部に向けて設定した構成とすることもでき、さらにまた、溶湯保持部に溶湯温度保持用バーナーを設けた構成とすることもできる。
【0016】
【発明の作用】
本発明に係わる過共晶Al−Si系合金の急速溶解方法は、過共晶Al−Si系合金に火炎を照射して急速溶解するに際し、優先溶解された共晶部分を含む合金溶湯と高融点でかつ高Si含有量の未溶解材とで固液共存相を形成させ、前記未溶解材を溶湯部分に拡散・溶解させて合金溶湯とする構成としたから、共晶部分が優先溶解されることによって高融点でかつ高Si含有量の未溶解材が発生したとしても、この未溶解材は前記優先溶解された共晶部分を含む合金溶湯と直接接触してこの優先溶解された共晶部分を含む合金溶湯とで固液共存相を形成することとなり、未溶解材はこの合金溶湯の部分に拡散・溶解されることとなって、合金溶湯となるので、高融点でかつ高Siの未溶解材は溶け残りとして残存しないこととなり、溶解前の過共晶Al−Si系合金と同一Si濃度の過共晶Al−Si系合金溶湯が得られることとなる。
【0017】
そして、本発明に係わる過共晶Al−Si系合金の急速溶解方法の実施態様においては、過共晶Al−Si系合金を火炎の排熱により予熱するようにしているので、排熱の有効利用がなされると共に、過共晶Al−Si系合金の溶解がより一層速められることとなる。また、同じく実施態様においては、拡散・溶解させて得た合金溶湯を溶湯保持部に流して適宜加熱することによって、所定温度を有しかつ溶解前の過共晶Al−Si系合金と同一Si濃度の過共晶Al−Si系合金溶湯が得られることとなる。
【0018】
また、本発明に係わる過共晶Al−Si系合金の急速溶解装置は、火炎照射用バーナーと、前記火炎照射用バーナーからの火炎により過共晶Al−Si系合金が急速溶解される溶解部と、優先溶解された共晶部分を含む合金溶湯と高融点でかつ高Si含有量の未溶解材とで固液共存相を形成させて未溶解材を溶湯部分に拡散・溶解させて合金溶湯とする湯溜り部と、湯溜り部から流れた合金溶湯を保持する溶湯保持部をそなえた構成としたから、高融点でかつ高Si含有量の未溶解材を残存させることなく、溶解前の過共晶Al−Si系合金と同一Si濃度を有する過共晶Al−Si系合金溶湯に溶解されることとなる。
【0019】
そして、本発明に係わる過共晶Al−Si系合金の溶解装置の実施態様においては、過共晶Al−Si系合金を火炎照射用バーナーの排熱により予熱する予熱部をそなえた構成としたから、排熱の有効利用がなされると共に、過共晶Al−Si系合金の溶解がより一層速められることとなる。また、同じく実施態様においては、火炎照射用バーナーの火炎照射軸を湯溜り部に向けて設定した構成としたから、湯溜り部が集中的に加熱昇温されることとなるので、湯溜り部の溶湯が凝固することなく過共晶Al−Si系合金の溶解が連続して行われることとなる。さらに、同じく実施態様においては、溶湯保持部に溶湯温度保持用バーナーを設けた構成としたから、所定温度を有しかつ溶解前の過共晶Al−Si系合金と同一Si濃度の過共晶Al−Si系合金溶湯が得られることとなる。
【0020】
【実施例】
図1は、本発明に係わる過共晶Al−Si系合金の急速溶解方法の実施に使用する過共晶Al−Si系合金の急速溶解装置を示すものであって、図1に示す過共晶Al−Si系合金の急速溶解装置1は、傾斜した炉床部分2aで形成される溶解部2をそなえていると共に、溶解部2の炉床部分2aの下端に連続する湯溜り部3を設けており、湯溜り部3の前記溶解部2とは反対側には隔壁4を介して溶湯保持部5を設けていて、溶湯保持部5の端部に溶湯取出し口6が設けてある。
【0021】
また、火炎照射軸(D)が湯溜り部3に向くように設定された火炎照射用バーナー7をそなえていると共に、溶湯保持部5にも溶湯温度保持用バーナー8を設けている。
【0022】
さらにまた、溶解部2の上方には筒形状をなす予熱部(予熱塔)9が設けてあり、予熱部9の上端には材料投入口10および排熱ダクト11が設けてある構造を有するものとなっている。
【0023】
このような構造を有する過共晶Al−Si系合金の急速溶解装置1を用いて、過共晶Al−Si系合金の急速溶解を行うに際しては、材料投入口10から、塊状等の過共晶Al−Si系合金(A)を溶解部2および予熱部9内に投入して積み重ねた状態とする。
【0024】
そして、火炎照射軸(D)が湯溜り部3に向くよう設定された火炎照射用バーナー7から火炎を照射させることによって、溶解部2にある過共晶Al−Si系合金(A)を急速加熱して溶解する。
【0025】
このとき、火炎照射用バーナー7からの排熱は、予熱部9内にある過共晶Al−Si系合金(A)を予熱しながら上昇して排熱ダクト11より排出される。
【0026】
火炎照射用バーナー7によって急速溶解された過共晶Al−Si系合金(A)は合金溶湯(C)となって湯溜り部3に流れ落ちる。
【0027】
このとき、火炎照射用バーナー7の火炎が直接当たらず、600℃程度に加熱された過共晶Al−Si系合金(A)が生ずる場合には、融点が低い共晶部分が優先溶解されて湯溜り部3に流れる結果、高融点でかつ高Si含有量の未溶解材(B)が発生する。
【0028】
そして、この高融点でかつ高Si含有量の未溶解材(B)は、過共晶Al−Si系合金(A)の溶解の進行と共に湯溜り部3に移動し、この湯溜り部3では、合金溶湯(C)と未溶解材(B)とで固液共存相が形成され、未溶解材(B)は合金溶湯(C)に直接接触することにより拡散・溶解する。
【0029】
このような火炎照射用バーナー7による過共晶Al−Si系合金(A)の溶解および高融点でかつ高Si含有量の未溶解材(B)の合金溶湯(C)への拡散・溶解が進むことによって、湯溜り部3の合金溶湯(C)が次第に増加することにより隔壁4を越えて溶湯保持部5に流れ、溶湯温度保持用バーナー8で加熱されることによって、所定温度を有しかつ溶解前の過共晶Al−Si系合金と同一Si濃度の合金溶湯(C)を得る。
【0030】
したがって、一時的に高融点でかつ高Si含有量の未溶解材(B)が生じても、湯溜り部3において合金溶湯(B)と固液共存相を形成して、未溶解材(B)は溶湯部分に拡散・溶解されて合金溶湯(C)となるので、炉床部分に未溶解材(B)が残存することなく溶解が進行し、投入材料と同一Si含有量の合金溶湯(C)が得られることとなる。
【0031】
【発明の効果】
本発明に係わる過共晶Al−Si系合金の急速溶解方法によれば、上述した構成としたから、過共晶Al−Si系合金に火炎を照射して急速溶解するに際し、高融点でかつ高Si含有量の未溶解材よりなる溶け残り部分が発生せず、投入原料の過共晶Al−Si系合金とSi濃度が同じである合金溶湯を得ることが可能であるという著しく優れた効果がもたらされ、かつまた、本発明に係わる過共晶Al−Si系合金の急速溶解装置によれば、上記した本発明に係わ過共晶Al−Si系合金の急速溶解方法の実施が容易に可能となって、高融点でかつ高Si含有量の未溶解材よりなる溶け残りを発生することなく投入原料の過共晶Al−Si系合金とSi濃度が同じである合金溶湯を得ることが可能であるという著しく優れた効果がもたらされる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係わる過共晶Al−Si系合金の急速溶解方法の実施に使用する過共晶Al−Si系合金の急速溶解装置の一実施例を示す縦断面説明図である。
【図2】従来における金属材料の急速溶解装置の一例を示す縦断面説明図である。
【図3】従来における金属材料の急速溶解装置の他の例を示す縦断面説明図である。
【図4】従来における金属材料の急速溶解装置のさらに他の例を示す縦断面説明図である。
【図5】Al−Si系合金の状態図である。
【符号の説明】
1 過共晶Al−Si系合金の急速溶解装置
2 溶解部
3 湯溜り部
4 隔壁
5 溶湯保持部
6 溶湯取出し口
7 火炎照射用バーナー
8 溶湯温度保持用バーナー
9 予熱部
10 材料投入口
11 排熱ダクト
(A) 過共晶Al−Si系合金
(B) 高融点でかつ高Si含有量の未溶解材
(C) 過共晶Al−Si系合金溶湯
(D) 火炎照射用バーナーの火炎照射軸
【産業上の利用分野】
本発明は、過共晶Al−Si系合金を急速溶解するのに利用される過共晶Al−Si系合金の急速溶解方法および急速溶解装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
Al−Si系合金は、図5の状態図に示すように、共晶温度が約577℃であり、共晶点のSi含有量は約11.3原子%(約11.7重量%)であって、共晶付近の合金はシルミン(silumin)として良く知られている。
【0003】
このAl−Si系合金(Siのほか、Ni,Mg,Cu,Mn等を添加して改良したものもある)は、湯流れ性が良好であり、鋳肌もきれいで鋳物用合金としてきわめてすぐれているうえ、耐食性が良く、軽量で熱膨張係数も小さく、熱および電気の伝導性が良いなどの多くの利点をもっていることから、広く実用に供されている。
【0004】
このようなAl−Si系合金を用いて鋳造品を製造する場合には、まず、Al−Si系合金を溶解することから始まるが、この溶解に際しては、例えば、図2に示すような急速溶解装置を用いることもあった。
【0005】
図2に示す急速溶解装置21は、若干傾斜した炉床22の上部に、より大きく傾斜した溶解部23をそなえ、溶解部23に装入したAl−Si系合金(A)を溶解するための火炎照射用バーナー24をそなえていると共に、炉床22の下端部に連続して溶湯保持部25を有し、溶湯保持部25内の合金溶湯(C)を所定温度に保持する溶湯温度保持用バーナー26をそなえている。また、溶解部23の上方には予熱部(予熱塔)27をそなえていると共に、Al−Si系合金の投入口28および排熱ダクト29をそなえた構造をなすものである。
【0006】
また、図3は従来の急速溶解装置の他の例を示すものであって、図3に示す急速溶解装置31は、傾斜した炉床32に隣接して(図面手前側に)溶解部33をそなえ、溶解部33に装入したAl−Si系合金(A)を溶解するための火炎照射用バーナー34をそなえていると共に、炉床32の下端側に段部35aを介して溶湯保持部35を有し、溶湯保持部35内の合金溶湯(C)を所定温度に保持する溶湯温度保持用バーナー36をそなえていると共に、隔壁35bを介して汲出室37をそなえている。また、図面の手前側にある溶解部33の上方には予熱部(溶解タワー室)38をそなえていると共に、Al−Si系合金の投入口39を有する構造をなすものである(特開平2−192587号公報)。
【0007】
さらに、図4は従来の急速溶解装置のさらに他の例を示すものであって、図4に示す急速溶解装置41は、傾斜した炉床42の上部が溶解部43に形成されていると共に、溶解部43に装入したAl−Si系合金(A)を溶解するための火炎照射用バーナー44をそなえ、炉床42の下端に連続して溶湯保持部45を有し、溶湯保持部45内の合金溶湯(C)を所定温度に保持する溶湯温度保持用バーナー46をそなえている。
【0008】
また、溶湯保持部45内の合金溶湯(C)を溶解部43に移して溶解部43内にあるAl−Si系合金(A)に高温の合金溶湯(C)を注湯して液相伝熱によりAl−Si系合金(A)を急速加熱するための溶湯輸送路47および電磁ポンプ48をそなえ、溶解部43の上方には予熱部(予熱塔)49をそなえていると共に、予熱部49の上端に材料投入口50および煙道51を設けた構造をなすものである(特開昭52−60205号公報)。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような図2〜図4に示した急速溶解装置21,31,41を用いて過共晶Al−Si系合金を溶解した場合に、例えば、火炎照射用バーナー24,34,44からの火炎がAl−Si系合金(A)に直接当たった場合には、加熱溶解されることによって過共晶Al−Si系合金と同じSi濃度の合金溶湯となって流下するが、前記火炎がAl−Si系合金(A)に直接当たらず、熱伝導などによって温度が600℃近辺に加熱された部分が生ずるときには、共晶温度が約577℃である融点の低い共晶部分が優先して溶解されることがあり、この溶解された共晶部分が溶湯保持部25,35,45に流れることから、高融点でかつ高Si含有量の未溶解材よりなる溶け残り(図2〜4に示す符号(B)で示す未溶解材よりなる溶け残り)が炉床22,32,42の上に大量に発生することがあるという問題点があった。
【0010】
また、図4に示した急速溶解装置41においても、合金溶湯(C)が十分に形成されていないため溶解部43で合金溶湯(C)を注湯することができない溶解初期の段階において、あるいは合金溶湯(C)が十分に形成されたのち溶解部43のAl−Si系合金(A)に注湯されたときでも温度が600℃付近となった部分が生ずる場合において、融点の低い共晶部分が優先して溶解されることがあり、この共晶部分が溶湯保持部45に流れる結果、高融点でかつ高Si含有量の未溶解材(B)が発生して溶け残りとなることがあり、このような未溶解材(B)よりなる溶け残りは融点が高いために溶湯輸送路47より送給された合金溶湯(C)が注湯されても溶解が困難であることがあるという問題点があり、このような問題点を解消することが課題であった。
【0011】
【発明の目的】
本発明は、このような従来の課題にかんがみてなされたものであって、過共晶Al−Si系合金に火炎を照射して急速溶解するに際し、高融点でかつ高Si含有量の未溶解材よりなる溶け残り部分が発生せず、投入した過共晶Al−Si系合金とSi濃度が同一である合金溶湯を得ることができるようにすることを目的としている。
【0012】
【課題を解決するための手段】
本発明に係わる過共晶Al−Si系合金の急速溶解方法は、過共晶Al−Si系合金に火炎を照射して急速溶解するに際し、優先溶解された共晶部分を含む合金溶湯と高融点でかつ高Si含有量の未溶解材とを湯溜り部で直接接触させて、前記合金溶湯と前記未溶解材とで固液共存相を形成させ、前記未溶解材を前記合金溶湯に拡散・溶解させて、過共晶Al−Si系合金の合金溶湯とする構成としたことを特徴としている。
【0013】
そして、本発明に係わる過共晶Al−Si系合金の急速溶解方法の実施態様においては、過共晶Al−Si系合金を火炎の排熱により予熱する構成とすることができ、また、拡散・溶解させて得た過共晶Al−Si系合金の合金溶湯を溶湯保持部に流して所定温度でかつ溶解前の過共晶Al−Si系合金と同一Si濃度の過共晶Al−Si系合金の合金溶湯を得る構成とすることができる。
【0014】
また、本発明に係わる過共晶Al−Si系合金の急速溶解装置は、火炎照射用バーナーと、前記火炎照射用バーナーからの火炎により過共晶Al−Si系合金が急速溶解される溶解部と、優先溶解された共晶部分を含む合金溶湯と高融点でかつ高Si含有量の未溶解材とで固液共存相を形成させて前記未溶解材を前記合金溶湯に拡散・溶解させて過共晶Al−Si系合金の合金溶湯とする湯溜り部と、湯溜り部から流れた過共晶Al−Si系合金の合金溶湯を保持する溶湯保持部をそなえた構成としたことを特徴としている。
【0015】
そして、本発明に係わる過共晶Al−Si系合金の急速溶解装置の実施態様においては、過共晶Al−Si系合金を火炎照射用バーナーの排熱により予熱する予熱部をそなえた構成とすることができ、また、火炎照射用バーナーの火炎照射軸を湯溜り部に向けて設定した構成とすることもでき、さらにまた、溶湯保持部に溶湯温度保持用バーナーを設けた構成とすることもできる。
【0016】
【発明の作用】
本発明に係わる過共晶Al−Si系合金の急速溶解方法は、過共晶Al−Si系合金に火炎を照射して急速溶解するに際し、優先溶解された共晶部分を含む合金溶湯と高融点でかつ高Si含有量の未溶解材とで固液共存相を形成させ、前記未溶解材を溶湯部分に拡散・溶解させて合金溶湯とする構成としたから、共晶部分が優先溶解されることによって高融点でかつ高Si含有量の未溶解材が発生したとしても、この未溶解材は前記優先溶解された共晶部分を含む合金溶湯と直接接触してこの優先溶解された共晶部分を含む合金溶湯とで固液共存相を形成することとなり、未溶解材はこの合金溶湯の部分に拡散・溶解されることとなって、合金溶湯となるので、高融点でかつ高Siの未溶解材は溶け残りとして残存しないこととなり、溶解前の過共晶Al−Si系合金と同一Si濃度の過共晶Al−Si系合金溶湯が得られることとなる。
【0017】
そして、本発明に係わる過共晶Al−Si系合金の急速溶解方法の実施態様においては、過共晶Al−Si系合金を火炎の排熱により予熱するようにしているので、排熱の有効利用がなされると共に、過共晶Al−Si系合金の溶解がより一層速められることとなる。また、同じく実施態様においては、拡散・溶解させて得た合金溶湯を溶湯保持部に流して適宜加熱することによって、所定温度を有しかつ溶解前の過共晶Al−Si系合金と同一Si濃度の過共晶Al−Si系合金溶湯が得られることとなる。
【0018】
また、本発明に係わる過共晶Al−Si系合金の急速溶解装置は、火炎照射用バーナーと、前記火炎照射用バーナーからの火炎により過共晶Al−Si系合金が急速溶解される溶解部と、優先溶解された共晶部分を含む合金溶湯と高融点でかつ高Si含有量の未溶解材とで固液共存相を形成させて未溶解材を溶湯部分に拡散・溶解させて合金溶湯とする湯溜り部と、湯溜り部から流れた合金溶湯を保持する溶湯保持部をそなえた構成としたから、高融点でかつ高Si含有量の未溶解材を残存させることなく、溶解前の過共晶Al−Si系合金と同一Si濃度を有する過共晶Al−Si系合金溶湯に溶解されることとなる。
【0019】
そして、本発明に係わる過共晶Al−Si系合金の溶解装置の実施態様においては、過共晶Al−Si系合金を火炎照射用バーナーの排熱により予熱する予熱部をそなえた構成としたから、排熱の有効利用がなされると共に、過共晶Al−Si系合金の溶解がより一層速められることとなる。また、同じく実施態様においては、火炎照射用バーナーの火炎照射軸を湯溜り部に向けて設定した構成としたから、湯溜り部が集中的に加熱昇温されることとなるので、湯溜り部の溶湯が凝固することなく過共晶Al−Si系合金の溶解が連続して行われることとなる。さらに、同じく実施態様においては、溶湯保持部に溶湯温度保持用バーナーを設けた構成としたから、所定温度を有しかつ溶解前の過共晶Al−Si系合金と同一Si濃度の過共晶Al−Si系合金溶湯が得られることとなる。
【0020】
【実施例】
図1は、本発明に係わる過共晶Al−Si系合金の急速溶解方法の実施に使用する過共晶Al−Si系合金の急速溶解装置を示すものであって、図1に示す過共晶Al−Si系合金の急速溶解装置1は、傾斜した炉床部分2aで形成される溶解部2をそなえていると共に、溶解部2の炉床部分2aの下端に連続する湯溜り部3を設けており、湯溜り部3の前記溶解部2とは反対側には隔壁4を介して溶湯保持部5を設けていて、溶湯保持部5の端部に溶湯取出し口6が設けてある。
【0021】
また、火炎照射軸(D)が湯溜り部3に向くように設定された火炎照射用バーナー7をそなえていると共に、溶湯保持部5にも溶湯温度保持用バーナー8を設けている。
【0022】
さらにまた、溶解部2の上方には筒形状をなす予熱部(予熱塔)9が設けてあり、予熱部9の上端には材料投入口10および排熱ダクト11が設けてある構造を有するものとなっている。
【0023】
このような構造を有する過共晶Al−Si系合金の急速溶解装置1を用いて、過共晶Al−Si系合金の急速溶解を行うに際しては、材料投入口10から、塊状等の過共晶Al−Si系合金(A)を溶解部2および予熱部9内に投入して積み重ねた状態とする。
【0024】
そして、火炎照射軸(D)が湯溜り部3に向くよう設定された火炎照射用バーナー7から火炎を照射させることによって、溶解部2にある過共晶Al−Si系合金(A)を急速加熱して溶解する。
【0025】
このとき、火炎照射用バーナー7からの排熱は、予熱部9内にある過共晶Al−Si系合金(A)を予熱しながら上昇して排熱ダクト11より排出される。
【0026】
火炎照射用バーナー7によって急速溶解された過共晶Al−Si系合金(A)は合金溶湯(C)となって湯溜り部3に流れ落ちる。
【0027】
このとき、火炎照射用バーナー7の火炎が直接当たらず、600℃程度に加熱された過共晶Al−Si系合金(A)が生ずる場合には、融点が低い共晶部分が優先溶解されて湯溜り部3に流れる結果、高融点でかつ高Si含有量の未溶解材(B)が発生する。
【0028】
そして、この高融点でかつ高Si含有量の未溶解材(B)は、過共晶Al−Si系合金(A)の溶解の進行と共に湯溜り部3に移動し、この湯溜り部3では、合金溶湯(C)と未溶解材(B)とで固液共存相が形成され、未溶解材(B)は合金溶湯(C)に直接接触することにより拡散・溶解する。
【0029】
このような火炎照射用バーナー7による過共晶Al−Si系合金(A)の溶解および高融点でかつ高Si含有量の未溶解材(B)の合金溶湯(C)への拡散・溶解が進むことによって、湯溜り部3の合金溶湯(C)が次第に増加することにより隔壁4を越えて溶湯保持部5に流れ、溶湯温度保持用バーナー8で加熱されることによって、所定温度を有しかつ溶解前の過共晶Al−Si系合金と同一Si濃度の合金溶湯(C)を得る。
【0030】
したがって、一時的に高融点でかつ高Si含有量の未溶解材(B)が生じても、湯溜り部3において合金溶湯(B)と固液共存相を形成して、未溶解材(B)は溶湯部分に拡散・溶解されて合金溶湯(C)となるので、炉床部分に未溶解材(B)が残存することなく溶解が進行し、投入材料と同一Si含有量の合金溶湯(C)が得られることとなる。
【0031】
【発明の効果】
本発明に係わる過共晶Al−Si系合金の急速溶解方法によれば、上述した構成としたから、過共晶Al−Si系合金に火炎を照射して急速溶解するに際し、高融点でかつ高Si含有量の未溶解材よりなる溶け残り部分が発生せず、投入原料の過共晶Al−Si系合金とSi濃度が同じである合金溶湯を得ることが可能であるという著しく優れた効果がもたらされ、かつまた、本発明に係わる過共晶Al−Si系合金の急速溶解装置によれば、上記した本発明に係わ過共晶Al−Si系合金の急速溶解方法の実施が容易に可能となって、高融点でかつ高Si含有量の未溶解材よりなる溶け残りを発生することなく投入原料の過共晶Al−Si系合金とSi濃度が同じである合金溶湯を得ることが可能であるという著しく優れた効果がもたらされる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係わる過共晶Al−Si系合金の急速溶解方法の実施に使用する過共晶Al−Si系合金の急速溶解装置の一実施例を示す縦断面説明図である。
【図2】従来における金属材料の急速溶解装置の一例を示す縦断面説明図である。
【図3】従来における金属材料の急速溶解装置の他の例を示す縦断面説明図である。
【図4】従来における金属材料の急速溶解装置のさらに他の例を示す縦断面説明図である。
【図5】Al−Si系合金の状態図である。
【符号の説明】
1 過共晶Al−Si系合金の急速溶解装置
2 溶解部
3 湯溜り部
4 隔壁
5 溶湯保持部
6 溶湯取出し口
7 火炎照射用バーナー
8 溶湯温度保持用バーナー
9 予熱部
10 材料投入口
11 排熱ダクト
(A) 過共晶Al−Si系合金
(B) 高融点でかつ高Si含有量の未溶解材
(C) 過共晶Al−Si系合金溶湯
(D) 火炎照射用バーナーの火炎照射軸
Claims (7)
- 過共晶Al−Si系合金に火炎を照射して急速溶解するに際し、優先溶解された共晶部分を含む合金溶湯と高融点でかつ高Si含有量の未溶解材とを湯溜り部で直接接触させて、前記合金溶湯と前記未溶解材とで固液共存相を形成させ、前記未溶解材を前記合金溶湯に拡散・溶解させて、過共晶Al−Si系合金の合金溶湯とすることを特徴とする過共晶Al−Si系合金の急速溶解方法。
- 過共晶Al−Si系合金を火炎の排熱により予熱する請求項1に記載の過共晶Al−Si系合金の急速溶解方法。
- 拡散・溶解させて得た過共晶Al−Si系合金の合金溶湯を溶湯保持部に流して所定温度でかつ溶解前の過共晶Al−Si系合金と同一Si濃度の過共晶Al−Si系合金の合金溶湯を得る請求項1または2に記載の過共晶Al−Si系合金の急速溶解方法。
- 火炎照射用バーナーと、前記火炎照射用バーナーからの火炎により過共晶Al−Si系合金が急速溶解される溶解部と、優先溶解された共晶部分を含む合金溶湯と高融点でかつ高Si含有量の未溶解材とで固液共存相を形成させて前記未溶解材を前記合金溶湯に拡散・溶解させて過共晶Al−Si系合金の合金溶湯とする湯溜り部と、湯溜り部から流れた過共晶Al−Si系合金の合金溶湯を保持する溶湯保持部をそなえたことを特徴とする過共晶Al−Si系合金の急速溶解装置。
- 過共晶Al−Si系合金を火炎照射用バーナーの排熱により予熱する予熱部をそなえた請求項4に記載の過共晶Al−Si系合金の急速溶解装置。
- 火炎照射用バーナーの火炎照射軸を湯溜り部に向けて設定した請求項4または5に記載の過共晶Al−Si系合金の急速溶解装置。
- 溶湯保持部に溶湯温度保持用バーナーを設けた請求項4ないし6のいずれかに記載の過共晶Al−Si系合金の急速溶解装置。
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