JP5428283B2 - Method and system for supplying molten metal flame retardant gas composition of magnesium or magnesium alloy - Google Patents
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Description
本発明は溶融マグネシウム／マグネシウム合金の急激な酸化、燃焼を防止する保護ガスを安全かつ効率的に使用するための溶湯燃焼防止保護ガス供給方法および供給システムに関するものである。 The present invention relates to a molten metal combustion prevention protective gas supply method and supply system for safely and efficiently using a protective gas for preventing rapid oxidation and combustion of molten magnesium / magnesium alloy.
溶融マグネシウム、溶融マグネシウム合金（本願では、両者は「溶融マグネシウム／マグネシウム合金」と表現されることがある）は空気中の酸素と激しく反応し酸化物を形成、燃焼することが知られている。溶融マグネシウム／マグネシウム合金の酸化を防止するために、溶融金属上に保護融剤をかける方法、ヘリウム、アルゴンまたは窒素等のキャリアガスで保護する方法、または保護ガス成分を有する保護ガス組成物で覆う方法が採用されている。 It is known that molten magnesium and molten magnesium alloy (in this application, both may be expressed as “molten magnesium / magnesium alloy”) react vigorously with oxygen in the air to form and burn oxides. To prevent oxidation of the molten magnesium / magnesium alloy, a method of applying a protective flux on the molten metal, a method of protecting with a carrier gas such as helium, argon or nitrogen, or covering with a protective gas composition having a protective gas component The method is adopted.
これまで、特許文献１にて提案されているように、マグネシウムとマグネシウム合金製造工程における保護ガス成分として、二酸化イオウ（ＳＯ2）、六フッ化イオウ（ＳＦ6）等が用いられてきた。前者は安価であるが、臭気とともに毒性が比較的高いため使用に制限があり、また後者は比較的毒性がなく簡便、安全に使用できることから広く用いられてきたが、地球温暖化係数（ＧＷＰ）が二酸化炭素（ＣＯ2）の約２４，０００倍あり、しかも大気寿命が３，２００年と非常に長いため京都議定書において排出を規制されている物質であり、代替物質が求められている
こうした背景の下、本出願人は、新規な保護ガスとしてフッ素化オレフィン等を含む保護ガス組成物およびそれを用いた溶融マグネシウム／マグネシウム合金の燃焼防止方法を特許文献２にて提案している。
マグネシウム合金溶湯の防燃用保護ガスとして用いられてきた六フッ化イオウは、蒸気圧が比較的高く特段凝縮対策は必要とされてこなかった。これに代わるフッ素化プロペン等のフッ素化オレフィンは、蒸気圧が比較的低い液化ガスであるため、寒冷地屋外等では、まれに凝縮することが想定されるため、従来の保護ガス供給方法において、保護ガスの液化を防ぐために、保護ガスを設置する系内の温度を２０〜３５℃程度に加温しておく必要があった。そのため、例えば、停電などによって緊急停止した場合、電気の供給がなくなり、寒冷条件下では、保護ガス設置系内の温度が低下し、保護ガス成分が液化することによって、所定流量・所定濃度の保護ガスを安定的に供給し続けることが困難になる問題点があった。 Sulfur hexafluoride, which has been used as a flameproof protective gas for magnesium alloy melts, has a relatively high vapor pressure and no special condensation countermeasures have been required. Alternative fluorinated olefins such as fluorinated propene is a liquefied gas with a relatively low vapor pressure, so it is assumed that it rarely condenses outside in cold regions, etc., so in the conventional protective gas supply method, In order to prevent liquefaction of the protective gas, the temperature in the system where the protective gas is installed needs to be heated to about 20 to 35 ° C. For this reason, for example, when an emergency stop occurs due to a power failure, the supply of electricity is lost, and under cold conditions, the temperature in the protective gas installation system decreases and the protective gas component liquefies, thereby protecting the predetermined flow rate and the predetermined concentration. There has been a problem that it is difficult to keep supplying gas stably.
溶融マグネシウム/マグネシウム合金溶解炉の溶湯温度が高い間は、保護ガスを供給し続けないとマグネシウムが急激な酸化燃焼を起こすことがある。そのため、停電などによって、緊急停止した場合、溶湯温度が燃焼しない安全な温度に下がるまでの間、電気の供給がない状況であっても該当保護ガス成分を所定流量・所定濃度で安定的に供給できる保護ガス供給方法が望まれていた。 While the molten magnesium / magnesium alloy melting furnace temperature is high, magnesium may cause rapid oxidative combustion unless the protective gas is continuously supplied. Therefore, when an emergency stop occurs due to a power failure or the like, the protective gas component is stably supplied at a predetermined flow rate and concentration even when there is no electricity supply until the molten metal temperature falls to a safe temperature that does not burn. A protective gas supply method that can be used has been desired.
本発明は、停電時などの緊急停止時、電気の供給がなく、外部温度が低下した場合であっても、該当保護ガス成分を所定流量・所定濃度で安定的に供給し続けることができ、マグネシウム金属の鋳造を長時間安定的に実施せしめる金属溶湯の燃焼防止保護ガス供給方法を提供することを課題とする。 In the case of an emergency stop such as a power failure, the present invention can continue to stably supply the corresponding protective gas component at a predetermined flow rate and a predetermined concentration even when there is no supply of electricity and the external temperature is reduced. It is an object of the present invention to provide a method for supplying a protective gas for preventing combustion of molten metal that enables stable casting of magnesium metal for a long time.
本発明者らは、上記課題を解決するために、供給方法に関して種々検討し、キャリアガスにフッ素化オレフィンを混合した保護ガスを、所定の濃度、圧力範囲でボンベに圧縮充填することにより、保護ガスが、外部温度などの要因によらず、液化することなく常に気体状態で保存することができることを見出し、本発明に至った。 In order to solve the above-mentioned problems, the present inventors have made various studies on the supply method, and protective gas is obtained by compressing and filling a cylinder with a protective gas in which a fluorinated olefin is mixed with a carrier gas in a predetermined concentration and pressure range. The present inventors have found that gas can always be stored in a gaseous state without being liquefied regardless of factors such as external temperature, and have reached the present invention.
すなわち、本発明は、マグネシウム又はマグネシウム合金の溶湯燃焼防止保護ガス組成物の供給方法であり、該方法は、ボンベＡに圧縮充填されたキャリアガスとフッ素化オレフィンからなる混合ガスを溶湯炉に通ずる導入管に供給する工程［１］、ボンベＢに圧縮充填されたキャリアガスを溶湯炉に通ずる導入管に供給する工程［２］、溶湯炉に通ずる導入管において、前記混合ガスと前記キャリアガスを混合し、溶湯燃焼防止保護ガス組成物とする工程［３］、前記保護ガス組成物を溶湯炉に供給する工程［４］を有することを特徴とするマグネシウム又はマグネシウム合金の溶湯燃焼防止用保護ガス供給方法である。 That is, the present invention is a method for supplying a molten combustion prevention protective gas composition of magnesium or a magnesium alloy, and this method passes a mixed gas composed of a carrier gas and a fluorinated olefin compressed in a cylinder A to a molten metal furnace. A step [1] of supplying to the introduction pipe, a step [2] of supplying the carrier gas compressed and filled in the cylinder B to the introduction pipe connected to the molten metal furnace, and the mixed gas and the carrier gas in the introduction pipe connected to the molten metal furnace. Protective gas for preventing molten metal combustion of magnesium or magnesium alloy, comprising a step [3] of mixing and forming a molten gas combustion preventing protective gas composition and a step [4] of supplying the protective gas composition to a molten metal furnace It is a supply method.
また、本発明は、ボンベＡに圧縮充填された混合ガス中のフッ素化オレフィンの濃度が、０．０５〜５０体積％、常温でのガス圧が０．２〜２０ＭＰａ、好ましくは０．５ＭＰａ〜１５ＭＰａの範囲にある保護ガス組成物に関する。 In the present invention, the concentration of the fluorinated olefin in the mixed gas compressed and filled in the cylinder A is 0.05 to 50% by volume, and the gas pressure at room temperature is 0.2 to 20 MPa, preferably 0.5 MPa to It relates to a protective gas composition in the range of 15 MPa.
本発明のマグネシウム又はマグネシウム合金の溶湯燃焼防止保護ガス組成物の供給方法および供給システムは、フッ素化オレフィンを保護ガス成分として使用するマグネシウム又はマグネシウム合金の鋳造を長時間安定かつ効率的に操業せしめることに奏功する。さらに、本発明の方法は、流量を厳密に制御するための高価なマスフローコントローラーをキャリアガスとフッ素化オレフィンの混合ガスを供給したバッファタンクの上流に一台設置するだけで良いため、安価な保護ガス供給方法および供給システムである。 The supply method and supply system for magnesium or magnesium alloy molten metal combustion prevention protective gas composition according to the present invention enables stable and efficient operation of magnesium or magnesium alloy using fluorinated olefin as a protective gas component for a long time. To be successful. Furthermore, the method of the present invention requires only one expensive mass flow controller for strictly controlling the flow rate upstream of the buffer tank supplied with the mixed gas of the carrier gas and the fluorinated olefin, so that the inexpensive protection can be achieved. A gas supply method and a supply system.
以下、本発明の好ましい実施態様の一例を、図面を用いて説明する。 Hereinafter, an example of a preferred embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
図１は、本発明のマグネシウム又はマグネシウム合金の溶湯燃焼防止用保護ガス供給方法が適用されるガス供給システムの概略を説明する図である。 FIG. 1 is a diagram for explaining an outline of a gas supply system to which a protective gas supply method for preventing combustion of molten magnesium or magnesium alloy according to the present invention is applied.
図２は、従来のマグネシウム又はマグネシウム合金の溶湯燃焼防止用保護ガス供給システムが適用されるガス供給システムの概略を説明する図である。 FIG. 2 is a diagram illustrating an outline of a gas supply system to which a conventional protective gas supply system for preventing molten metal combustion of magnesium or magnesium alloy is applied.
図３は、従来の保護ガス供給システムに、本発明による保護ガス供給システムを組み込んだ場合のガス供給システムの概略を説明する図である。 FIG. 3 is a diagram for explaining an outline of a gas supply system when the protective gas supply system according to the present invention is incorporated in a conventional protective gas supply system.
以下、マグネシウム又はマグネシウム合金の溶湯燃焼防止用保護ガス供給方法および供給システムを、ガス供給システムおよびガス供給方法と略称する。 Hereinafter, a protective gas supply method and supply system for preventing molten metal combustion of magnesium or magnesium alloy are abbreviated as a gas supply system and a gas supply method.
（ガス供給システムの構成）
まず、図１乃至図３に示すガス供給システムの構成について順に説明する。
(Configuration of gas supply system)
First, the configuration of the gas supply system shown in FIGS. 1 to 3 will be described in order.
図１に示されるガス供給システムは、キャリアガスとフッ素化オレフィンの混合ガスを圧縮充填したＡボンベ１とキャリアガスを圧縮充填したＢボンベ２が併設され、Ａボンベ１およびＢボンベ２は、それぞれ導入管３および導入管４に接続されている。なお、Ａボンベ１およびＢボンベ２には調圧弁２４および調圧弁２５が設けられている。 The gas supply system shown in FIG. 1 is provided with an A cylinder 1 compressed and filled with a mixed gas of a carrier gas and a fluorinated olefin, and a B cylinder 2 compressed and filled with a carrier gas. The A cylinder 1 and the B cylinder 2 are respectively It is connected to the introduction pipe 3 and the introduction pipe 4. The A cylinder 1 and the B cylinder 2 are provided with a pressure regulating valve 24 and a pressure regulating valve 25.
Ａボンベ１に接続された導入管３は、フローコントローラー７に接続されており、ガスが流量調整される。 The introduction pipe 3 connected to the A cylinder 1 is connected to the flow controller 7, and the flow rate of the gas is adjusted.
Ｂボンベ２に接続された導入管４とフローコントローラー７に接続された導入管６は、それぞれ、溶湯炉に通ずる導入管８に接続されており、溶湯炉に通ずる導入管８で、Ｂボンベ２とＡボンベ１から供給されたガスが混合される構造となっている。なお、必要に応じて混合希釈ガスを溜めるバッファタンクを導入管８の直前または途中に設けてもよい。 The introduction pipe 4 connected to the B cylinder 2 and the introduction pipe 6 connected to the flow controller 7 are respectively connected to the introduction pipe 8 leading to the melting furnace, and the introduction pipe 8 leading to the melting furnace is the B cylinder 2 And the gas supplied from the A cylinder 1 are mixed. If necessary, a buffer tank for storing the mixed dilution gas may be provided immediately before or in the middle of the introduction pipe 8.
溶湯炉に通ずる導入管８の上流には、マグネシウム又はマグネシウム合金の溶湯炉９が接続されており、溶湯炉の前に、Ｂボンベ２およびＡボンベ１から供給された混合ガスの総流量を制御するためのフローコントローラー１０が設置されている。 A magnesium or magnesium alloy melting furnace 9 is connected upstream of the introduction pipe 8 leading to the melting furnace, and the total flow rate of the mixed gas supplied from the B cylinder 2 and the A cylinder 1 is controlled before the melting furnace. A flow controller 10 is installed.
なお、マグネシウム又はマグネシウム合金の溶湯炉９の温度は、例えば、５００℃〜９００℃に設定される。 In addition, the temperature of the molten metal furnace 9 of magnesium or a magnesium alloy is set to 500 to 900 degreeC, for example.
また、図１では、１つのマグネシウム又はマグネシウム合金の溶湯炉で構成されているが、１つ以上の複数の溶湯炉で構成されていてもよい。 Moreover, in FIG. 1, although comprised with the molten metal furnace of one magnesium or magnesium alloy, you may be comprised with one or more several molten metal furnaces.
キャリアガスやフッ素化オレフィンなどのガスを圧縮充填するボンベとしては、一般的なガスを圧縮充填するのに用いられる汎用品が挙げられ、例えば、マンガン鋼、クロムモリブデン鋼ニッケル、アルミニウム合金あるいはステンレス鋼などの金属が挙げられる。 Examples of the cylinder for compressing and filling a gas such as carrier gas and fluorinated olefin include general-purpose products used for compressing and filling a general gas. For example, manganese steel, chromium molybdenum steel nickel, aluminum alloy or stainless steel And metals.
キャリアガスとフッ素化オレフィンからなる混合ガスの調製法は特に限定されないが、まず冷却、真空にしたボンベに所定量のフッ素化オレフィンを導入し、ついでキャリアガスを所定量圧入する方法を用いることができる。ガスは室温に戻し、自然対流等により混合する。あるいは大量に混合する場合には、強制撹拌装置を備えた混合タンク等を用い調製し、ボンベに充填することができる。 The method for preparing the mixed gas composed of the carrier gas and the fluorinated olefin is not particularly limited. First, a method of introducing a predetermined amount of the fluorinated olefin into a cooled and evacuated cylinder and then press-fitting the carrier gas into the predetermined amount may be used. it can. The gas is returned to room temperature and mixed by natural convection. Or when mixing in large quantities, it can prepare using a mixing tank etc. provided with the forced stirring apparatus, and can be filled with the cylinder.
バッファタンクに用いる材質の例としては、樹脂、金属等などが挙げられる。 Examples of the material used for the buffer tank include resin, metal and the like.
溶湯炉の材質の例としては、耐熱鋼などが挙げられる。 Examples of the material of the molten metal furnace include heat resistant steel.
図１に示される本発明によるガス供給システムは、保護ガス成分の供給源として、キャリアガスとフッ素化オレフィンからなる保護ガス成分を圧縮充填したボンベを用いることを特徴としている。 The gas supply system according to the present invention shown in FIG. 1 is characterized by using a cylinder compressed and filled with a protective gas component comprising a carrier gas and a fluorinated olefin as a supply source of the protective gas component.
可燃性のあるフッ素化オレフィンのみを圧縮充填したボンベを用いる場合、引火性などの問題からボンベの取り扱いに注意を要する。 When using a cylinder filled with only flammable fluorinated olefins, care must be taken when handling the cylinder due to problems such as flammability.
図１に示される本発明によるガス供給システムは、フッ素化オレフィンがキャリアガスによって希釈されているため、ボンベに圧縮充填された混合ガスが不燃性となり、取り扱いが容易になり、設備化などのコスト面で利点がある。 In the gas supply system according to the present invention shown in FIG. 1, since the fluorinated olefin is diluted with the carrier gas, the gas mixture compressed and filled in the cylinder becomes nonflammable, easy to handle, and cost for equipment installation. There are advantages in terms.
図２に示されるガス供給システムは、フッ素化オレフィンを圧縮充填したＣボンベ１１とキャリアガスを圧縮充填したＤボンベ１２が併設され、Ｃボンベ１１およびＤボンベ１２は、それぞれ導入管１３および導入管１４に接続されており、Ｃボンベ１１およびＤボンベ１２には調圧弁２６および調圧弁２７が設けられている。 The gas supply system shown in FIG. 2 is provided with a C cylinder 11 compressed and filled with a fluorinated olefin and a D cylinder 12 compressed and filled with a carrier gas. The C cylinder 11 and the D cylinder 12 are respectively an introduction pipe 13 and an introduction pipe. 14 and a pressure regulating valve 26 and a pressure regulating valve 27 are provided in the C cylinder 11 and the D cylinder 12.
さらに、Ｃボンベ１１およびＤボンベ１２の上流には、ガスの流量を精密に制御するために、それぞれマスフローコントローラー１５および１６が設置されている。マスフローコントローラー１５および１６から供給されたキャリアガスとフッ素化オレフィンの混合ガスは、これらを溜めるバッファタンク５に接続されており、バッファタンク５は導入管１７に接続されている。 Furthermore, mass flow controllers 15 and 16 are installed upstream of the C cylinder 11 and the D cylinder 12 in order to precisely control the gas flow rate. The mixed gas of the carrier gas and the fluorinated olefin supplied from the mass flow controllers 15 and 16 is connected to a buffer tank 5 that stores them, and the buffer tank 5 is connected to an introduction pipe 17.
溶湯炉に通ずる導入管１７の下流には、マグネシウム又はマグネシウム合金の溶湯炉１８が接続されており、溶湯炉の前に、Ｃボンベ１１およびＤボンベ１２から供給された混合ガスの流量を精密に制御するためのマスフローコントローラー１９が設置されている。 A magnesium or magnesium alloy melting furnace 18 is connected downstream of the introduction pipe 17 leading to the melting furnace, and the flow rate of the mixed gas supplied from the C cylinder 11 and the D cylinder 12 is precisely set before the melting furnace. A mass flow controller 19 for control is installed.
なお、マグネシウム又はマグネシウム合金の溶湯炉１８の温度は、例えば、５００〜９００℃に設定される。 In addition, the temperature of the molten metal furnace 18 of magnesium or a magnesium alloy is set to 500-900 degreeC, for example.
また、図２では、１つのマグネシウム又はマグネシウム合金の溶湯炉で構成されているが、１つ以上の複数の溶湯炉で構成されていてもよい。 Moreover, in FIG. 2, although comprised with the molten metal furnace of one magnesium or magnesium alloy, you may be comprised with one or more several molten metal furnaces.
また、図２に示す、ガス供給システムは、フッ素化オレフィンを含む保護ガスの凝縮を防ぐために、ボンベを設置する系内の温度を、例えば、２０〜３５℃程度に保持していることが好ましい。 In addition, the gas supply system shown in FIG. 2 preferably maintains the temperature in the system in which the cylinder is installed at, for example, about 20 to 35 ° C. in order to prevent condensation of the protective gas containing the fluorinated olefin. .
キャリアガスやフッ素化オレフィンなどのガスを圧縮充填するボンベとしては、一般的なガスを圧縮充填するのに用いられる汎用品が挙げられ、例えば、マンガン鋼、クロムモリブデン鋼ニッケル、アルミニウム合金あるいはステンレス鋼などの金属が挙げられる。 Examples of the cylinder for compressing and filling a gas such as carrier gas and fluorinated olefin include general-purpose products used for compressing and filling a general gas. For example, manganese steel, chromium molybdenum steel nickel, aluminum alloy or stainless steel And metals.
バッファタンクに用いる材質の例としては、樹脂、金属等などが挙げられる。 Examples of the material used for the buffer tank include resin, metal and the like.
溶湯炉の材質の例としては、耐熱鋼などが挙げられる。 Examples of the material of the molten metal furnace include heat resistant steel.
図３に示されるガス供給システムは、図２に示される従来のガス供給システムに、図１の本発明による保護ガス供給システムを組み込んだ場合のガス供給システムであり、図２に示される従来のガス供給システム２２に、溶湯炉に通ずる導入管２０を介して、図１に示される本発明のガス供給システム２１を接続した構造となっている。それぞれのガス供給システムの構成は、上記図１および図２の説明と同様としてもよい。 The gas supply system shown in FIG. 3 is a gas supply system when the protective gas supply system according to the present invention shown in FIG. 1 is incorporated into the conventional gas supply system shown in FIG. 2, and the conventional gas supply system shown in FIG. A gas supply system 21 of the present invention shown in FIG. 1 is connected to the gas supply system 22 via an introduction pipe 20 that leads to a molten metal furnace. The configuration of each gas supply system may be the same as that described in FIGS.
図１に示される本発明によるガス供給システムは、単独でガス供給システムとして使用することができるが、図２に示される従来のガス供給システムと組み合わせることによって使用することが好ましい。 The gas supply system according to the present invention shown in FIG. 1 can be used alone as a gas supply system, but is preferably used in combination with the conventional gas supply system shown in FIG.
以下、本発明によるガス供給システムと従来のガス供給システムを組み合わせて使用した場合の利点とその理由について説明する。 Hereinafter, advantages and reasons for using the gas supply system according to the present invention in combination with the conventional gas supply system will be described.
図２に示される従来のガス供給システムは、保護ガス成分の供給源として、フッ素化オレフィンからなる保護ガス成分のみを圧縮充填したボンベを用いるガス供給システムであるため、フッ素化オレフィンをキャリアガスで希釈した保護ガス成分を圧縮充填したボンベと比較して、ボンベの交換頻度が少なく、長時間保護ガス成分を供給できる利点がある。 The conventional gas supply system shown in FIG. 2 is a gas supply system that uses a cylinder compressed and filled only with a protective gas component made of a fluorinated olefin as a supply source of the protective gas component. Compared to a cylinder compressed and filled with a diluted protective gas component, there is an advantage that the replacement frequency of the cylinder is less and the protective gas component can be supplied for a long time.
また、図１に示される本発明のガス供給システムは、保護ガス成分の供給源として、キャリアガスとフッ素化オレフィンからなる保護ガス成分を圧縮充填したボンベを用いるガス供給システムであり、停電などの緊急停止時、電気の供給がなく、寒冷条件下で、外部温度が低下した場合であっても、保護ガス成分が凝縮することなく、保護ガス成分を所定流量、所定濃度で安定的に供給することができる利点がある。 Moreover, the gas supply system of the present invention shown in FIG. 1 is a gas supply system that uses a cylinder compressed and filled with a protective gas component composed of a carrier gas and a fluorinated olefin as a supply source of the protective gas component. Even when there is no electricity supply during an emergency stop and the external temperature drops under cold conditions, the protective gas component is stably supplied at a predetermined flow rate and a predetermined concentration without condensing the protective gas component. There are advantages that can be made.
そこで、図３に示されるように、図２に示される従来のガス供給システムに、図１に示される本発明の保護ガス供給システムを組み合わせることによって、図１及び図２に示されるガス供給システムにおける、それぞれの利点を有するガス供給システムを提供することが可能となる。 Therefore, as shown in FIG. 3, by combining the conventional gas supply system shown in FIG. 2 with the protective gas supply system of the present invention shown in FIG. 1, the gas supply system shown in FIGS. It is possible to provide a gas supply system having respective advantages.
すなわち、図２に示される従来のガス供給システムに、図１の本発明による保護ガス供給システムを組み合わせることによって、保護ガス成分を圧縮充填したボンベの交換頻度が少なく、停電などの緊急停止時、電気の供給がなく、寒冷条件下で、外部温度が低下した場合であっても、保護ガス成分が凝縮することなく、保護ガス成分を所定流量、所定濃度で安定的に供給することができるガス供給システムを提供することが可能となる。 That is, by combining the conventional gas supply system shown in FIG. 2 with the protective gas supply system according to the present invention shown in FIG. 1, the replacement frequency of the cylinder filled with the protective gas component is reduced, and during an emergency stop such as a power failure, Gas that can stably supply protective gas components at a predetermined flow rate and concentration without condensing the protective gas components even when the external temperature drops under cold conditions without electricity supply A supply system can be provided.
（ガス供給方法）
次に、本発明のガス供給方法について、従来のガス供給方法と比較しながら説明する。
(Gas supply method)
Next, the gas supply method of the present invention will be described in comparison with a conventional gas supply method.
本発明のガス供給方法は、調圧弁を備えたボンベＡに圧縮充填されたキャリアガスとフッ素化オレフィンからなる混合ガスを溶湯炉に通ずる導入管に供給する工程［１］、調圧弁を備えたボンベＢに圧縮充填されたキャリアガスを溶湯炉に通ずる導入管に供給する工程［２］、溶湯炉に通ずる導入管において、前記混合ガスと前記キャリアガスを混合し、溶湯燃焼防止保護ガス組成物とする工程［３］、前記保護ガス組成物を溶湯炉に供給する工程［４］を有する保護ガスの供給方法である。 The gas supply method of the present invention includes a step [1] of supplying a mixed gas composed of a carrier gas and a fluorinated olefin compressed and filled in a cylinder A equipped with a pressure regulating valve to an introduction pipe leading to a molten metal furnace, and the pressure regulating valve. Step [2] of supplying the carrier gas compressed and filled in the cylinder B to the introduction pipe communicating with the molten metal furnace, mixing the mixed gas and the carrier gas in the introduction pipe communicating with the molten metal furnace, and preventing molten metal combustion prevention protective gas composition And a step [4] of supplying a protective gas composition to the molten metal furnace [4].
一方、従来のガス供給方法は、調圧弁を備えたボンベＣに圧縮充填されたフッ素化オレフィンからなる保護ガス成分を溶湯炉に通ずる導入管に供給する工程［５］、調圧弁を備えたボンベＤに圧縮充填されたキャリアガスを溶湯炉に通ずる導入管に供給する工程［６］、溶湯炉に通ずる導入管において、前記フッ素化オレフィンガスと前記キャリアガスを混合し、溶湯燃焼防止保護ガス組成物とする工程［７］前記保護ガス成分を保護ガス組成物とする工程［８］により構成される。 On the other hand, the conventional gas supply method includes a step [5] of supplying a protective gas component made of fluorinated olefin compressed and packed into a cylinder C equipped with a pressure regulating valve to an introduction pipe leading to a molten metal furnace, and a cylinder equipped with a pressure regulating valve. A step [6] of supplying the carrier gas compressed and filled in D to the introduction pipe communicating with the molten metal furnace, and mixing the fluorinated olefin gas and the carrier gas in the introduction pipe communicating with the molten metal furnace, thereby preventing molten metal combustion prevention protective gas composition Process [7] It is constituted by process [8] using the protective gas component as a protective gas composition.
本発明のガス供給方法では、工程［１］に示されるように、保護ガス成分の供給源として、キャリアガスとフッ素化オレフィンからなる保護ガス成分の混合ガス組成物を用いているのに対し、従来の方法では、工程［５］に示されるように、保護ガス成分の供給源として、フッ素化オレフィンからなる保護ガス成分のみのガスを用いている。 In the gas supply method of the present invention, as shown in step [1], as a protective gas component supply source, a mixed gas composition of a protective gas component consisting of a carrier gas and a fluorinated olefin is used. In the conventional method, as shown in step [5], a gas containing only a protective gas component made of a fluorinated olefin is used as a supply source of the protective gas component.
すなわち、本発明の方法は、保護ガス成分の供給源として、キャリアガスとフッ素化オレフィンからなる混合ガスを圧縮充填したボンベを用いていることが、従来の方法と異なる。 That is, the method of the present invention is different from the conventional method in that a cylinder in which a mixed gas composed of a carrier gas and a fluorinated olefin is compressed and filled is used as a supply source of the protective gas component.
また、図２に示されるように、従来のガス供給方法では、保護ガス成分の濃度調製を精密に行うため、従来のガス供給方法の工程［５］、工程［６］、においてガスを供給する際に、流量を精密に制御するマスフローコントローラーを、それぞれのガス供給ラインに設置する必要があり、費用が高額となる。 Further, as shown in FIG. 2, in the conventional gas supply method, gas is supplied in steps [5] and [6] of the conventional gas supply method in order to precisely adjust the concentration of the protective gas component. In this case, it is necessary to install a mass flow controller for precisely controlling the flow rate in each gas supply line, which increases the cost.
一方、本発明の方法は、保護ガス成分の供給源として、キャリアガスとフッ素化オレフィンからなる混合ガスを圧縮充填したボンベを使用しており、あらかじめ混合ガス中のフッ素化オレフィンの濃度を調製しているため、流量を厳密に制御するための高価なマスフローコントローラーをキャリアガスとフッ素化オレフィンの混合ガスを供給したバッファタンクの上流に一台設置するだけで良いため、安価な保護ガス供給方法および供給システムである。 On the other hand, the method of the present invention uses a cylinder compressed and filled with a mixed gas composed of a carrier gas and a fluorinated olefin as a supply source of the protective gas component, and prepares the concentration of the fluorinated olefin in the mixed gas in advance. Therefore, it is only necessary to install an expensive mass flow controller for strictly controlling the flow rate upstream of the buffer tank supplied with the mixed gas of the carrier gas and the fluorinated olefin. Supply system.
以下、本発明のガス供給方法（工程［１］〜［４］）の具体的な方法について、図１を用いて詳細に説明する。 Hereinafter, a specific method of the gas supply method (steps [1] to [4]) of the present invention will be described in detail with reference to FIG.
工程［１］について説明する。図１に示されるように、調圧弁を備えたＡボンベ１から、キャリアガスとフッ素化オレフィンからなる混合ガスをＡボンベ１に接続された導入管３を介して、フローコントローラー７で制御し、溶湯炉に通ずる導入管８に供給する。 Step [1] will be described. As shown in FIG. 1, a mixed gas composed of a carrier gas and a fluorinated olefin is controlled by a flow controller 7 from an A cylinder 1 equipped with a pressure regulating valve via an introduction pipe 3 connected to the A cylinder 1. It supplies to the introduction pipe 8 which leads to a molten metal furnace.
なお、Ａボンベ１に圧縮充填された混合ガスのフッ素化オレフィンの濃度は、実際の用途、適正流量条件に応じて、０．０５〜５０体積％の範囲で調製することが望ましい。 In addition, as for the density | concentration of the fluorinated olefin of the mixed gas compression-packed to A cylinder 1, it is desirable to prepare in the range of 0.05-50 volume% according to an actual use and appropriate flow conditions.
また、Ａボンベ１に圧縮充填された混合ガスの常温でのガス圧は、実際の用途、適正流量条件に応じて、０．２〜２０ＭＰａ、好ましくは０．５ＭＰａ〜１５ＭＰａの範囲で調製することが好ましい。 Moreover, the gas pressure at normal temperature of the mixed gas compressed and filled in the A cylinder 1 should be adjusted in the range of 0.2 to 20 MPa, preferably 0.5 to 15 MPa, depending on the actual application and appropriate flow rate conditions. Is preferred.
工程［２］について説明する。図１に示されるように、調圧弁を備えたＢボンベ２からキャリアガスをＢボンベ２に接続された導入管４を介して、溶湯炉に通ずる導入管８に供給する。 Step [2] will be described. As shown in FIG. 1, carrier gas is supplied from a B cylinder 2 equipped with a pressure regulating valve to an introduction pipe 8 that leads to a molten metal furnace through an introduction pipe 4 connected to the B cylinder 2.
工程［３］について説明する。溶湯炉に通ずる導入管８において、工程［１］で供給されたキャリアガスとフッ素化オレフィンからなる混合ガスと、工程［２］において供給されたキャリアガスを混合し、保護ガス組成物とする。 Step [3] will be described. In the introduction pipe 8 leading to the molten metal furnace, the carrier gas supplied in the step [1] and the mixed gas composed of the fluorinated olefin and the carrier gas supplied in the step [2] are mixed to obtain a protective gas composition.
溶湯炉に供給する保護ガス成分のフッ素化オレフィン濃度は、保護ガス組成物の全量を１００体積％としたときに、０．０１〜１０体積％、好ましくは０．０２〜５体積％、より好ましくは０．０２〜１体積％とすることが好ましい。 The fluorinated olefin concentration of the protective gas component supplied to the molten metal furnace is 0.01 to 10% by volume, preferably 0.02 to 5% by volume, more preferably 100% by volume when the total amount of the protective gas composition is 100% by volume. Is preferably 0.02 to 1% by volume.
工程［４］について説明する。工程［３］において調製された保護ガス組成物の流量を、溶湯炉に通ずる導入管８の上流に設置されたフローメーター１０によって調整し、マグネシウム又はマグネシウム合金の溶湯炉９に供給する。 Step [4] will be described. The flow rate of the protective gas composition prepared in step [3] is adjusted by a flow meter 10 installed upstream of the introduction pipe 8 leading to the molten metal furnace, and supplied to the molten metal furnace 9 of magnesium or magnesium alloy.
また、従来のガス供給システムに本発明のガス供給システムを組み合わせた場合のガス供給方法について、図３を用いて説明する。 A gas supply method when the gas supply system of the present invention is combined with a conventional gas supply system will be described with reference to FIG.
図３に示されるように、通常、図２に示される従来のガス供給システム２２を操業させガス供給を行い、停電時などの緊急時において、従来のガス供給システム２２に不具合が生じた場合、該システムのガス供給ラインを停止させ、図１に示される本発明のガス供給システム２１のガス供給ラインに切り替えて使用することができる。 As shown in FIG. 3, normally, the conventional gas supply system 22 shown in FIG. 2 is operated to supply gas, and in the event of an emergency such as a power failure, the conventional gas supply system 22 has a problem. The gas supply line of the system can be stopped and switched to the gas supply line of the gas supply system 21 of the present invention shown in FIG.
本発明で使用される保護ガス組成物は、キャリアガス成分とフッ素化オレフィンからなる保護ガス成分とを有する。該フッ素化オレフィンは、分子中に少なくとも１個の二重結合を有するものとすることが好ましい。中でも１，１，３，３，３−ペンタフルオロプロペン、１，２，３，３，３−ペンタフルオロプロペン、２，３，３，３−テトラフルオロプロペン、１，３，３，３−テトラフルオロプロペン、３，３，３−トリフルオロプロペン、１，１，２−トリフルオロプロペンおよびそれらの混合物からなる群から選ばれるフッ素化プロペンが好ましい。該フッ素化プロペンは、シス体、トランス体、又はシス体、トランス体の両方を混合したもので使用される。 The protective gas composition used in the present invention has a carrier gas component and a protective gas component composed of a fluorinated olefin. The fluorinated olefin preferably has at least one double bond in the molecule. Among them, 1,1,3,3,3-pentafluoropropene, 1,2,3,3,3-pentafluoropropene, 2,3,3,3-tetrafluoropropene, 1,3,3,3-tetra Preferred are fluorinated propenes selected from the group consisting of fluoropropene, 3,3,3-trifluoropropene, 1,1,2-trifluoropropene and mixtures thereof. The fluorinated propene is used in cis form, trans form, or a mixture of both cis form and trans form.
これらのフッ素化プロペンのなかで、１，３，３，３−テトラフルオロプロペンおよび２，３，３，３−テトラフルオロプロペンが沸点、低毒性で取り扱いが容易なため保護ガスとして特に好ましい。これらフッ素化プロペンの場合、特にトランス体（沸点−１９℃）のものを使用することがシス体（沸点９℃）よりもガスとして取り扱いができるため特に好ましい。 Among these fluorinated propenes, 1,3,3,3-tetrafluoropropene and 2,3,3,3-tetrafluoropropene are particularly preferred as protective gases because of their boiling point, low toxicity and easy handling. In the case of these fluorinated propenes, it is particularly preferable to use a trans form (boiling point −19 ° C.) because it can be handled as a gas rather than a cis form (boiling point 9 ° C.).
フッ素化プロペンは、入手容易なヘキサフルオロプロペンから水素化、脱ＨＦによって１，２，３，３，３−ペンタフルオロプロペンが得られ、さらに水素化、脱ＨＦにより２，３，３，３−テトラフルオロプロペンが得られることが知られている。また１，３，３，３−テトラフルオロプロペンは工業的に製造され入手が容易な１，１，１，３，３−ペンタフルオロプロパンを脱ＨＦすることにより得ることができる。（例えば、特許文献３）
キャリアガスの例としては、乾燥空気、酸素、二酸化炭素、窒素、ヘリウム、ネオン、アルゴン、クリプトン、キセノン、及びこれらの混合物等が挙げられる。特には、０．５〜５０体積％の乾燥空気及び５０〜９９．５体積％の窒素、好ましくは１〜３０体積％の乾燥空気および２９〜７０体積％の窒素からなるものをキャリアガスとすることが好ましい。また、キャリアガスは保護ガス成分のキャリアガスとして作用する。
Fluorinated propene is obtained by hydrogenation and deHF from readily available hexafluoropropene to obtain 1,2,3,3,3-pentafluoropropene, and further by hydrogenation and deHF, 2,3,3,3- It is known that tetrafluoropropene can be obtained. 1,3,3,3-tetrafluoropropene can be obtained by deHFing 1,1,1,3,3-pentafluoropropane which is industrially produced and easily available. (For example, Patent Document 3)
Examples of the carrier gas include dry air, oxygen, carbon dioxide, nitrogen, helium, neon, argon, krypton, xenon, and mixtures thereof. In particular, the carrier gas is composed of 0.5 to 50% by volume of dry air and 50 to 99.5% by volume of nitrogen, preferably 1 to 30% by volume of dry air and 29 to 70% by volume of nitrogen. It is preferable. The carrier gas acts as a carrier gas for the protective gas component.
なお、本発明のマグネシウム又はマグネシウム合金の溶湯燃焼防止保護ガス組成物の供給方法および供給システムは、マグネシウム合金鋳造時の溶解炉内の溶湯表面や溶解炉出口からの溶湯の保護ガスに用いられる他、マグネシウム合金の高温での鍛造、圧延等にも適用されてもよい。 In addition, the supply method and supply system of the molten metal combustion prevention protective gas composition of magnesium or magnesium alloy of the present invention are used for the molten metal surface in the melting furnace at the time of magnesium alloy casting and the protective gas for the molten metal from the melting furnace outlet. The present invention may also be applied to forging, rolling and the like of magnesium alloys at high temperatures.
以下の実施例により、本発明を説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。 The following examples illustrate the invention, but the invention is not limited to these examples.
実施例１
１．０体積％の１，３，３，３−テトラフルオロプロペンと、９９．０体積％の窒素からなる保護ガス組成物１０ＭＰａを調製した。混合ガスの均一性を確認するためにボンベ内圧０．５ＭＰａから１０ＭＰａまで種々の圧力においてガスを抜き出し、ガスクロマトグラフィーで組成を確認したところ、種々の圧力でガス組成が均一であることが確認された。
Example 1
A protective gas composition 10 MPa consisting of 1.0 vol% 1,3,3,3-tetrafluoropropene and 99.0 vol% nitrogen was prepared. In order to confirm the uniformity of the mixed gas, the gas was extracted at various pressures from a cylinder internal pressure of 0.5 MPa to 10 MPa, and the composition was confirmed by gas chromatography. As a result, it was confirmed that the gas composition was uniform at various pressures. It was.
１ Ａボンベ（成分：キャリアガスとフッ素化オレフィンの混合ガス）
２ Ｂボンベ（成分：キャリアガス）
３、４、６、１３、１４ 導入管
５ バッファタンク
１５、１６ マスフローコントローラー
８、１７，２０ 溶湯炉に通ずる導入管
９、１８ マグネシウム又はマグネシウム合金の溶湯炉
７、１０、１９ フローコントローラー
１１ Ｃボンベ（成分：フッ素化オレフィン）
１２ Ｄボンベ（成分：キャリアガス）
２１ 本発明の方法によるガス供給システム
２２ 従来の方法によるガス供給システム
２３ 従来の方法と本発明の方法を組み合わせたガス供給システム
２４、２５、２６、２７、調圧弁
1 A cylinder (component: mixed gas of carrier gas and fluorinated olefin)
2 B cylinder (component: carrier gas)
3, 4, 6, 13, 14 Introducing pipe 5 Buffer tank 15, 16 Mass flow controller 8, 17, 20 Introducing pipe 9, 18 leading to the molten metal furnace 7, 10, 19 Magnesium or magnesium alloy molten furnace 7, 10, 19 Flow controller 11 C cylinder (Component: fluorinated olefin)
12 D cylinder (component: carrier gas)
21 Gas supply system 22 according to the method of the present invention 22 Gas supply system 23 according to the conventional method Gas supply systems 24, 25, 26, 27 combining the conventional method and the method of the present invention, pressure regulating valve
Claims (6)
ボンベＡに圧縮充填されたキャリアガスとフッ素化オレフィンからなる混合ガスを溶湯炉に通ずる導入管に供給する工程［１］、
ボンベＢに圧縮充填されたキャリアガスを溶湯炉に通ずる導入管に供給する工程［２］、
溶湯炉に通ずる導入管において、前記混合ガスと前記キャリアガスを混合し、溶湯燃焼防止保護ガス組成物とする工程［３］、
前記保護ガス組成物を溶湯炉に供給する工程［４］、
を有することを特徴とするマグネシウム又はマグネシウム合金の溶湯燃焼防止用保護ガスの供給方法。 A method for supplying a molten combustion prevention protective gas composition of magnesium or magnesium alloy, the method comprising:
A step [1] of supplying a mixed gas composed of a carrier gas and a fluorinated olefin compressed and filled in the cylinder A to an introduction pipe leading to a molten metal furnace;
Supplying the carrier gas compressed and filled in the cylinder B to the introduction pipe leading to the molten metal furnace [2],
A step [3] of mixing the mixed gas and the carrier gas in an introduction pipe leading to the molten metal furnace to obtain a molten metal combustion prevention protective gas composition;
Supplying the protective gas composition to a molten metal furnace [4],
A method for supplying a protective gas for preventing combustion of molten metal or magnesium alloy, characterized by comprising:
フッ素化オレフィンの濃度が０．０５〜５０体積％、常温でのガス圧が０．２〜２０ＭＰａの範囲にあることを特徴とする、
請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の方法に用いるための混合ガス。 A gas mixture compressed and filled in a cylinder, the gas mixture comprising a fluorinated olefin and “at least one gas selected from the group consisting of nitrogen, carbon dioxide, air, oxygen, helium, and argon” And
The concentration of the fluorinated olefin is 0.05 to 50% by volume, and the gas pressure at room temperature is in the range of 0.2 to 20 MPa,
A mixed gas for use in the method according to any one of claims 1 to 4 .
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