JP5833256B2 - ケイ素含有アルミニウム合金鋳塊の製造方法 - Google Patents

ケイ素含有アルミニウム合金鋳塊の製造方法 Download PDF

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Description

本発明は、不純物のリンの含有の少ないケイ素含有アルミニウム合金鋳塊を製造する製造方法に関する。
ケイ素含有アルミニウム合金の連続鋳造棒等の製造原料として用いられるケイ素塊はリンを含有している。このようなケイ素塊中の不純物リンは、ケイ素塊を製造する過程において、原材料の硅石や、還元に用いる炭素から持ち込まれていると考えられる。
このようなリン含有ケイ素塊を原料の一部に用いてアルミニウム合金溶湯を調整してインゴットを鋳造し、このインゴットを圧延等により加工した場合には、インゴットに含有されているリンにより孔欠陥等を生じるために、所望の強度が得られないし、例えば化学処理を行った場合に均一なエッチングがなされず、製品の品質の低下を来す。
このようなアルミニウム合金中のリンを除去する方法としては、次のような技術が提案されている。特許文献１には、リンを５ｐｐｍ以上含有するアルミニウム合金溶湯を、溶湯温度７５０℃以下で濾過処理することにより、リンを除去することが記載されている。
また、特許文献２には、不純物としてＰを含むＡｌまたはＡｌ合金溶湯中に、ＭｇＯと共に酸素を添加し、不純物Ｐの酸化物および／またはＰとＭｇとの複合酸化物を形成させてこれを分離することによって、不純物のリンを除去することが記載されている。
特許文献３には、溶湯温度６５０〜８５０℃でＰを含有するアルミニウム溶湯にＭｇを添加してＰとＭｇとの化合物を形成するとともに、塩素ガス又は塩化物を吹き込みＭｇＣｌ2を形成し、前記ＭｇＣｌ2にＰとＭｇとの化合物を吸収させつつ浮上させて溶湯中のＰを除去することが記載されている。また、特許文献３には、溶湯温度６５０〜８５０℃でＰを含有するアルミニウム溶湯にＣａを添加してＰとＣａとの化合物を形成するとともに、塩素ガス又は塩化物を吹き込みＣａＣｌ2を形成し、前記ＣａＣｌ2にＰとＭｇとの化合物を吸収させつつ浮上させて溶湯中のＰを除去することも記載されている。
特開平４−２７６０３１号公報 特開平７−２０７３６６号公報 特許第３５２４５１９号公報
しかしながら、上記特許文献１〜３に記載の技術では、それぞれ次のような問題があった。即ち、特許文献１の技術では、微細なリン化アルミニウム粒子も混在しているので、この微細粒子が濾過フィルターを通過して除去できないリンが存在するという問題や、前記微細粒子が濾過フィルターに目詰まりを発生させるという問題があった。
また、特許文献２の技術では、溶湯中に酸素を吹き込むので、溶湯の酸化ロス（アルミニウムロス）を生じるという問題があった。
また、特許文献３の技術では、溶湯中に塩素ガス又は塩化物を多量に吹き込むので、環境負荷が大きいものとなるし、リンの除去率も十分なものではなかった。
本発明は、かかる技術的背景に鑑みてなされたものであって、鋳造を停止しなければならないようなフィルターの目詰まりを防止することができ、アルミニウムロスを抑制できると共に、得られるケイ素含有アルミニウム合金鋳塊における不純物のリンの含有率を十分に低減することのできる、ケイ素含有アルミニウム合金鋳塊の製造方法を提供することを目的とする。
ケイ素塊としてのケイ素インゴット等には、例えば硅石を炭素で還元してインゴットに形成する段階において、リンがリン化合物等として存在するが、この不純物のリンは、ケイ素インゴット等の最終凝固部に、特に最終凝固部の表面に高濃度に分布していることを本発明者は突きとめ、このような新規な知見をもとに鋭意研究した結果、ケイ素インゴット等を解砕した解砕物を、その表面における最終凝固部の有無によって選別した上で、最終凝固部が存在しない解砕物についてそのまま溶解炉に投入するものとし（第１発明）、又は、最終凝固部が存在する解砕物について水洗処理をした後に溶解炉に投入するものとし（第２発明）、或いは「最終凝固部が存在しない解砕物」および「最終凝固部が存在する解砕物を水洗処理したもの」の両方を溶解炉に投入するものとする（第３発明）ことにより、得られるケイ素含有アルミニウム合金鋳塊における不純物のリンの含有率を低減できることを見出すに至り、本発明を完成したものである。即ち、前記目的を達成するために、本発明は以下の手段を提供する。なお、前記「最終凝固部」は、後述するように、金属光沢を有しない等の外観上の特異な特徴を呈するので、本明細書では、「外観特異部」と言う場合がある。
［１］不純物としてリンを含有した複数個のケイ素塊の中から、表面にリンが凝集することで形成される外観特異部が表面に認められないケイ素塊を選別手段を用いて選び出す選別工程と、
アルミニウム原料及び前記選別工程で選び出された外観特異部を有しないケイ素塊を少なくとも含む合金原料を溶解炉に投入して溶融させて溶湯を得る溶湯形成工程と、
前記得られた溶湯を鋳造加工することによって、ケイ素を含有するアルミニウム合金の鋳塊を得る鋳造工程と、を含むことを特徴とするケイ素含有アルミニウム合金鋳塊の製造方法。
［２］不純物としてリンを含有した複数個のケイ素塊の中から、表面にリンが凝集することで形成される外観特異部が表面に認められるケイ素塊を選別手段を用いて選び出す選別工程と、
前記選別工程で選び出された、外観特異部を有するケイ素塊に水洗処理を行う水洗工程と、
アルミニウム原料及び前記水洗工程を経て得られたケイ素塊を少なくとも含む合金原料を溶解炉に投入して溶融させて溶湯を得る溶湯形成工程と、
前記得られた溶湯を鋳造加工することによって、ケイ素を含有するアルミニウム合金の鋳塊を得る鋳造工程と、を含むことを特徴とするケイ素含有アルミニウム合金鋳塊の製造方法。
［３］不純物としてリンを含有した複数個のケイ素塊の中から、表面にリンが凝集することで形成される外観特異部が表面に認められるケイ素塊を選別手段を用いて選び出す選別工程と、
前記選別工程で選び出された、外観特異部を有するケイ素塊に水洗処理を行う水洗工程と、
アルミニウム原料及び前記水洗工程を経て得られたケイ素塊並びに前記選別工程で選び出されなかった且つ水洗処理が行われていないケイ素塊を少なくとも含む合金原料を溶解炉に投入して溶融させて溶湯を得る溶湯形成工程と、
前記得られた溶湯を鋳造加工することによって、ケイ素を含有するアルミニウム合金の鋳塊を得る鋳造工程と、を含むことを特徴とするケイ素含有アルミニウム合金鋳塊の製造方法。
［４］前記選別工程において前記選別手段が外観特異部として認定するものは、ケイ素塊の表面における金属光沢を有しない部分、ケイ素塊の表面における粒状凹凸部分、又は、ケイ素塊の表面における色が白色、灰白色又は灰緑色である部分である前項１〜３のいずれか１項に記載のケイ素含有アルミニウム合金鋳塊の製造方法。
［５］前記選別手段は、光学的手法により外観特異部の有無を判定し、この判定結果に基づいてケイ素塊を選別するものである前項１〜４のいずれか１項に記載のケイ素含有アルミニウム合金鋳塊の製造方法。
［６］前記選別手段は、前記ケイ素塊に光を照射した際に該ケイ素塊が光を反射した反射率を測定し、この反射率データに基づいてケイ素塊を選別するものである前項１〜４のいずれか１項に記載のケイ素含有アルミニウム合金鋳塊の製造方法。
［７］前記選別手段は、前記ケイ素塊に光を照射した際に該ケイ素塊が光を吸収した吸収率を測定し、この吸収率データに基づいてケイ素塊を選別するものである前項１〜４のいずれか１項に記載のケイ素含有アルミニウム合金鋳塊の製造方法。
［８］前記選別手段は、人間の眼により外観特異部の有無を判定し、この判定結果に基づいてケイ素塊を選別するものである前項１〜４のいずれか１項に記載のケイ素含有アルミニウム合金鋳塊の製造方法。
［９］アルミニウム原料と、表面にリンが凝集することで形成される外観特異部を表面に有しないケイ素塊と、を少なくとも含む合金原料を溶解炉に投入して溶融させて溶湯を得る溶湯形成工程と、
前記得られた溶湯を鋳造加工することによって、ケイ素を含有するアルミニウム合金の鋳塊を得る鋳造工程と、を含むことを特徴とするケイ素含有アルミニウム合金鋳塊の製造方法。
［１０］アルミニウム原料と、表面にリンが凝集することで形成される外観特異部を表面に有するケイ素塊に水洗が行われたものと、を少なくとも含む合金原料を溶解炉に投入して溶融させて溶湯を得る溶湯形成工程と、
前記得られた溶湯を鋳造加工することによって、ケイ素を含有するアルミニウム合金の鋳塊を得る鋳造工程と、を含むことを特徴とするケイ素含有アルミニウム合金鋳塊の製造方法。
［１１］アルミニウム原料と、表面にリンが凝集することで形成される外観特異部を表面に有しないケイ素塊と、表面にリンが凝集することで形成される外観特異部を表面に有するケイ素塊に水洗が行われたものと、を少なくとも含む合金原料を溶解炉に投入して溶融させて溶湯を得る溶湯形成工程と、
前記得られた溶湯を鋳造加工することによって、ケイ素を含有するアルミニウム合金の鋳塊を得る鋳造工程と、を含むことを特徴とするケイ素含有アルミニウム合金鋳塊の製造方法。
［１２］前記鋳造加工で得られたケイ素含有アルミニウム合金鋳塊におけるリン含有率が５ｐｐｍ以下である前項１〜１１のいずれか１項に記載のケイ素含有アルミニウム合金鋳塊の製造方法。
［１３］ケイ素塊を搬送する搬送手段と、
前記搬送手段で搬送されているケイ素塊の表面の外観特異部の有無を判定する判定手段と、
前記判定手段により外観特異部有りと判定されたケイ素塊と、前記判定手段により外観特異部無しと判定されたケイ素塊とを分別する分別手段と、を備えることを特徴とする選別装置。
［１４］前記判定手段は、ケイ素塊の表面における金属光沢を有しない部分、ケイ素塊の表面における粒状凹凸部分、又は、ケイ素塊の表面における色が白色、灰白色又は灰緑色である部分を外観特異部として判定する前項１３に記載の選別装置。
［１５］前記判定手段は、光学的手法により各ケイ素塊における外観特異部の有無を判定する前項１３または１４に記載の選別装置。
［１６］前記判定手段は、ＣＣＤカメラを含む構成である前項１３〜１５のいずれか１項に記載の選別装置。
［１７］前記分別手段は、前記搬送手段の搬送方向の前方側に配置され、前記判定手段における各ケイ素塊の判定結果に基づいて該判定手段から出される指示に基づいて、前記搬送手段に近づく又は前記搬送手段から遠ざかる水平移動動作を行うものとなされている前項１３〜１６のいずれか１項に記載の選別装置。
［１］の発明では、複数個のケイ素塊の中から、表面にリンが凝集することで形成される外観特異部が表面に認められないケイ素塊を選別手段を用いて選び出し、この選び出された外観特異部（最終凝固部）を有しないケイ素塊をケイ素原料として用いるから、不純物のリンの含有率を十分に低減したケイ素含有アルミニウム合金鋳塊を製造できる。ケイ素含有アルミニウム合金鋳塊におけるリン含有率を５ｐｐｍ以下に抑制することが可能となる。
アルミニウム合金溶湯中に存在しているリンを分離除去する手法である従来技術と比較して、リンを十分に除去できる。また、溶解炉に投入する前の段階で（アルミニウム合金溶湯になる前の段階で）の選別によってリンの存在の少ないケイ素塊を選び出しているので、アルミニウムロスを十分に抑制することができる。
［２］の発明では、複数個のケイ素塊の中から、表面にリンが凝集することで形成される外観特異部が表面に認められるケイ素塊を選別手段を用いて選び出し、この選び出したケイ素塊（外観特異部を有するケイ素塊）に水洗処理を行ったものをケイ素原料として用いるものであり、前記水洗処理によりケイ素塊の表面のリン（リン化合物を含む）を十分に洗浄除去することができて、不純物のリンの含有率を十分に低減したケイ素含有アルミニウム合金鋳塊を製造できる。ケイ素含有アルミニウム合金鋳塊におけるリン含有率を５ｐｐｍ以下に抑制することが可能となる。
アルミニウム合金溶湯中に存在しているリンを分離除去する手法である従来技術と比較して、リンを十分に除去できるし、水による洗浄であるからリンの除去操作も容易であって生産性も向上できる。
また、溶解炉に投入する前の段階で（アルミニウム合金溶湯になる前の段階で）のケイ素塊に対する水洗処理でリンを洗浄除去する手法であるので、アルミニウムロスを十分に抑制することができる。
［３］の発明では、ケイ素塊として、「水洗工程を経て得られたケイ素塊」と「選別工程で選び出されなかった且つ水洗処理が行われていないケイ素塊」の両方を用いるので、ケイ素原料を無駄なく用いつつ、不純物のリンの含有率を十分に低減したケイ素含有アルミニウム合金鋳塊を製造できる。ケイ素含有アルミニウム合金鋳塊におけるリン含有率を５ｐｐｍ以下に抑制することが可能となる。
アルミニウム合金溶湯中に存在しているリンを分離除去する手法である従来技術と比較して、リンを十分に除去できるし、水による洗浄であるからリンの除去操作も容易であって生産性も向上できる。
また、溶解炉に投入する前の段階で（アルミニウム合金溶湯になる前の段階で）のケイ素塊に対する水洗処理でリンを洗浄除去する手法であるので、アルミニウムロスを十分に抑制することができる。
［４］の発明では、ケイ素塊において外観特異部（最終凝固部）が存在するか否かを十分な正確性（確実性）をもって判断することができ、これにより不純物のリンの含有率をさらに低減できる。
［５］の発明では、光学的手法により外観特異部の有無を判定するから、ケイ素塊において外観特異部（最終凝固部）が存在するか否かをさらに十分な正確性（確実性）をもって判断することができ、これにより不純物のリンの含有率をより一層低減できる。
［６］及び［７］の発明では、ケイ素塊において外観特異部（最終凝固部）が存在するか否かをより一層十分な正確性（確実性）をもって判断することができる。
［８］の発明では、人間の眼により外観特異部の有無を判定するから、より簡易な手法で、ケイ素塊において外観特異部（最終凝固部）が存在するか否かを十分な正確性（確実性）をもって判断することができる。
［９］の発明では、表面にリンが凝集することで形成される外観特異部（最終凝固部）を表面に有しないケイ素塊をケイ素原料として用いるから、不純物のリンの含有率を十分に低減したケイ素含有アルミニウム合金鋳塊を製造できる。ケイ素含有アルミニウム合金鋳塊におけるリン含有率を５ｐｐｍ以下に抑制することが可能となる。また、アルミニウムロスを十分に抑制できると共に、鋳造を停止しなければならないようなフィルターの目詰まりも防止できて生産性を向上させることができる。
［１０］の発明では、表面にリンが凝集することで形成される外観特異部を表面に有するケイ素塊に水洗が行われたものをケイ素原料として用いるから、不純物のリンの含有率を十分に低減したケイ素含有アルミニウム合金鋳塊を製造できる。ケイ素含有アルミニウム合金鋳塊におけるリン含有率を５ｐｐｍ以下に抑制することが可能となる。また、アルミニウムロスを十分に抑制できると共に、鋳造を停止しなければならないようなフィルターの目詰まりも防止できて生産性を向上させることができる。
［１１］の発明では、表面にリンが凝集することで形成される外観特異部を表面に有しないケイ素塊と、表面にリンが凝集することで形成される外観特異部を表面に有するケイ素塊に水洗が行われたものと、をケイ素原料として用いるから、不純物のリンの含有率を十分に低減したケイ素含有アルミニウム合金鋳塊を製造できる。ケイ素含有アルミニウム合金鋳塊におけるリン含有率を５ｐｐｍ以下に抑制することが可能となる。また、アルミニウムロスを十分に抑制できると共に、鋳造を停止しなければならないようなフィルターの目詰まりも防止できて生産性を向上させることができる。
［１２］の発明では、リン含有率が５ｐｐｍ以下のケイ素含有アルミニウム合金鋳塊を製造できる。
［１３］の発明では、ケイ素塊において外観特異部（最終凝固部）が存在するか否かを連続して正確に分別することができる。
［１４］の発明では、ケイ素塊において外観特異部（最終凝固部）が存在するか否かを十分な正確性（確実性）をもって判定することができる。
［１５］の発明では、光学的手法により外観特異部の有無を判定するから、ケイ素塊において外観特異部（最終凝固部）が存在するか否かをさらに十分な正確性（確実性）をもって判定することができるし、判定速度も速い。
［１６］の発明では、判定手段は、ＣＣＤカメラを含む構成であるから、例えば、ＣＣＤカメラで撮影した撮影画像を二値化して判定することにより、外観特異部（最終凝固部）が存在するか否かをより精度高く判定することができるし、判定速度も速い。
［１７］の発明では、分別手段は、搬送手段の搬送方向の前方側に配置され、判定手段における各ケイ素塊の判定結果に基づいて該判定手段から出される指示に基づいて、搬送手段に近づく又は搬送手段から遠ざかる水平移動動作を行うものとなされているから、搬送手段により各ケイ素塊が連続的に搬送されてきた場合であっても、分別手段によって「外観特異部を有しないケイ素塊」と「外観特異部を有するケイ素塊」とに精度高く分別することができる。
本発明に係る第１の製造方法の一実施形態の工程の一部を示す模式図である。 本発明に係る第２の製造方法の一実施形態の工程の一部を示す模式図である。 本発明に係る第３の製造方法の一実施形態の工程の一部を示す模式図である。 外観特異部（金属光沢を有しない部分）を有する解砕物の一例を示す解砕物外観写真である。 外観特異部を有しない（全表面が金属光沢を有する）解砕物の一例を示す解砕物外観写真である。 選別装置の一実施形態を示す模式的側面図である。
以下、本発明に係るケイ素含有アルミニウム合金鋳塊の製造方法の一例について詳細に説明する。
本発明では、原料としてケイ素塊（不純物としてリンを含有したケイ素塊）を用いる。ケイ素塊としてのケイ素インゴット１１等には、例えば硅石を炭素で還元してインゴットに形成する段階において、リンがリン化合物等として存在するが、前述したとおり、この不純物のリンは、ケイ素インゴットの最終凝固部に、特に最終凝固部の表面に高濃度に分布していることを本発明者は突きとめた。前記最終凝固部とは、溶融したケイ素を鋳型１０に流し込むと、溶融ケイ素は、冷却されて、鋳型の壁面の近傍から凝固していき、最終的に鋳型１０上部の開口面にある溶融ケイ素の上面部が最後に凝固するが、この最後に凝固する凝固部を意味する。たとえば、鋳型内の溶融ケイ素の体積の９５％以上が凝固した後において、残された溶融ケイ素が最終的に凝固した部分を「最終凝固部」（上面凝固部）と定義できる。
［第１の製造方法］
本発明の第１の製造方法は、解砕工程と、選別工程と、溶湯形成工程と、鋳造工程と、を含む。
前記解砕工程において、ケイ素インゴット（不純物としてリンを含有する）１１を解砕して複数個の解砕物１２を得る。例えば、クラッシャー（解砕機）を用いてケイ素インゴット１１を解砕する。
前記解砕物の大きさは、長径の平均値で３０ｃｍ以下とする（粉末状も含む）のが好ましい。中でも、前記解砕物の大きさは、長径の平均値で１ｃｍ〜３０ｃｍの範囲とするのが好ましい。なお、この場合、解砕時に生じた粉末状のものも、のちの溶湯形成工程において前記１ｃｍ〜３０ｃｍの解砕物と一緒に、溶解炉に投入してもよい。
前記選別工程では、前記解砕工程で得られた複数個の解砕物（ケイ素塊）１２の中から、表面にリンが凝集することで形成される外観特異部２０が表面に認められない解砕物１２Ａを選別手段を用いて選び出す（図１参照）。
前記溶湯形成工程では、アルミニウム原料及び前記選別工程で選び出された外観特異部を有しないケイ素塊１２Ａを少なくとも含む合金原料を溶解炉に投入して溶融させて溶湯を得る。前記溶融のための溶湯温度は、通常、７７０℃〜８７０℃の範囲である。
なお、第１の製造方法では、選別工程で選び出された外観特異部を有しない解砕物１２Ａに対して水洗処理を行わずにそのまま該解砕物１２Ａを溶解炉に投入する。
前記アルミニウム原料としては、特に限定されないが、例えば、アルミニウム地金等が挙げられる。
前記２つの原料以外に、必要に応じて、他の金属材料（銅、マグネシウム等）を溶解炉に投入してもよい。また、前記「選別工程で選び出された外観特異部を有しない解砕物１２Ａ」と共に例えば「選別工程を経ていない解砕物１２」を溶解炉に投入してもよいが、このような選別工程を経ていない解砕物は、不純物リン含有率低減効果を十分に得る観点から、極力投入しない方が望ましいことは言うまでもない。
前記鋳造工程では、前記溶湯形成工程で得られた溶湯を鋳造加工することによって、ケイ素を含有するアルミニウム合金の鋳塊（ケイ素含有アルミニウム合金鋳塊）を得る。前記鋳造により、ケイ素含有アルミニウム合金インゴットに加工してもよいし、ケイ素含有アルミニウム合金の連続鋳造棒に加工してもよく、鋳造加工して得られる鋳塊の形状は特に限定されない。
第１の製造方法は、不純物のリンの含有率をより十分に低減できるので、例えば、塑性加工（圧延加工、押出加工、鍛造加工など）用２０００系、５０００系、６０００系アルミニウム合金の鋳塊の製造方法として好適である。
［第２の製造方法］
本発明の第２の製造方法は、解砕工程と、選別工程と、水洗工程と、溶湯形成工程と、鋳造工程と、を含む。
前記解砕工程において、ケイ素インゴット（不純物としてリンを含有する）１１を解砕して複数個の解砕物１２を得る。例えば、クラッシャー（解砕機）を用いてケイ素インゴット１１を解砕する。
前記解砕物の大きさは、長径の平均値で３０ｃｍ以下とする（粉末状も含む）のが好ましい。中でも、前記解砕物の大きさは、長径の平均値で１ｃｍ〜３０ｃｍの範囲とするのが好ましい。なお、この場合、解砕時に生じた粉末状のものも、のちの溶湯形成工程において前記１ｃｍ〜３０ｃｍの解砕物と一緒に、溶解炉に投入してもよい。
前記選別工程では、前記解砕工程で得られた複数個の解砕物（ケイ素塊）１２の中から、表面にリンが凝集することで形成される外観特異部２０が表面に認められる解砕物１２Ｂを選別手段を用いて選び出す（図２参照）。
前記水洗工程では、前記選別工程で選び出された「外観特異部を有する解砕物１２Ｂ」に水洗処理を行う（図２参照）。次いで、前記水洗処理を経た解砕物の付着水を、乾燥や拭き取り等により除去した後、これら複数個の解砕物を、後の溶湯形成工程で溶解炉に投入する。
前記水洗処理とは、前記最終凝固部の表面の少なくとも一部が水で洗浄されればよく、前記最終凝固部の表面において水で洗浄されない部分があってもよい。
前記水洗処理は、解砕物１２Ｂを水１３に浸漬して行ってもよいし（図２参照）、解砕物１２Ｂに水１３を噴霧して行ってもよく、その手法は特に限定されない。
上記のような水洗処理を行うことにより、解砕物１２Ｂの表面に凝集していることの多いリン（リン化合物を含む）を十分に洗浄除去することができる。
前記水洗処理を行う際の水の温度は５℃〜９０℃であるのが好ましい。５℃〜９０℃の水を用いることにより、水洗によるリンの溶解除去性をより向上させることができる。なお、後の工程で解砕物を搬送、移動させることを伴う等の場合には、水の温度は４０℃〜６０℃であるのがより好ましい。４０℃〜６０℃とすることで、作業の安全性を向上させることができる。
前記溶湯形成工程では、アルミニウム原料及び前記水洗工程を経て得られた解砕物を少なくとも含む合金原料を溶解炉に投入して溶融させて溶湯を得る。前記溶融のための溶湯温度は、通常、７７０℃〜８７０℃の範囲である。
前記アルミニウム原料としては、特に限定されないが、例えば、アルミニウム地金等が挙げられる。
前記２つの原料以外に、必要に応じて、他の金属材料（銅、マグネシウム等）を溶解炉に投入してもよい。なお、本発明の効果を阻害しない範囲であれば、前記「水洗工程を経て得られた解砕物」と共に例えば「選別工程を経ていない解砕物１２」を溶解炉に投入することは目的とする合金仕様によっては排除しないが、このような選別工程を経ていない解砕物は、不純物リン含有率低減効果を十分に得る目的の合金仕様においては、極力投入しない方が望ましいことは言うまでもない。
前記鋳造工程では、前記溶湯形成工程で得られた溶湯を鋳造加工することによって、ケイ素を含有するアルミニウム合金の鋳塊（ケイ素含有アルミニウム合金鋳塊）を得る。前記鋳造により、ケイ素含有アルミニウム合金インゴットに加工してもよいし、ケイ素含有アルミニウム合金の連続鋳造棒に加工してもよく、鋳造加工して得られる鋳塊の形状は特に限定されない。
第２の製造方法は、不純物のリンの含有率を十分に低減できるので、例えば、鋳物用、ダイカスト用４０００系アルミニウム合金の鋳塊の製造方法として好適である。
［第３の製造方法］
この第３の製造方法では、第２の製造方法の途中で得られた解砕物（前記選別工程で選び出された外観特異部を有しない解砕物）１２Ａおよび第２の製造方法の途中で得られた解砕物（前記水洗工程を経て得られた解砕物）１２Ｂの両方並びにアルミニウム原料を少なくとも含む合金原料を溶解炉に投入して溶融させて溶湯を得る（図３参照）。アルミニウム原料、解砕物１２Ａおよび解砕物１２Ｂを少なくとも含む合金原料を溶解炉に投入する点を除いて、他の製造手法や製造条件等は、第２の製造方法と同様であるので、その詳細な説明は省略する。アルミニウム原料、解砕物１２Ａおよび解砕物１２Ｂを少なくとも含む合金原料を溶解炉に投入する点を除いて、他の製造手法や製造条件等は、第２の製造方法と同様にして、ケイ素を含有するアルミニウム合金の鋳塊（ケイ素含有アルミニウム合金鋳塊）を得る。
第３の製造方法は、不純物のリンの含有率を十分に低減できるので、例えば、塑性加工（圧延加工、押出加工、鍛造加工など）用４０００系アルミニウム合金の鋳塊の製造方法として好適である。
次に、本発明の第１〜第３の製造方法における選別工程について詳細に説明する。前記選別工程において選別手段が外観特異部として認定するものとしては、以下のものが挙げられるが、
１）解砕物の表面における金属光沢を有しない部分
２）解砕物の表面における色が白色、灰白色又は灰緑色である部分
３）解砕物の表面における粒状凹凸部分
特にこれらに限定されるものではない。
前記１）については表面における金属光沢部の有無を選別手段が判定して複数個の解砕物１２を選別するものである。前記解砕工程で得られた複数個の解砕物１２において、金属光沢を有する部位は、へき開面（最終凝固部を含まない）であり、この金属光沢を有しない部位は、最終凝固部である。金属光沢を有する部位（へき開面）は、光の反射率が高く、照射された入射光のうち７０％以上を反射する（反射率７０％以上）のに対し、金属光沢を有しない部位（最終凝固部）は、光の反射率が低く、照射された入射光のうち反射するのは４０％以下（反射率４０％以下）である。従って、複数個の解砕物１２に光（自然光でもよい）を当てて、反射する光を人間の眼で見て金属光沢部の有無を判定することができるし、或いは、反射光を反射率計で測定することにより金属光沢部の有無を判定することができる。このような光学的手法により金属光沢の有無を判定し、この判定結果に基づいて複数個の解砕物１２を選別することができる。即ち、金属光沢を有する（外観特異部を有しない）解砕物１２Ａと、金属光沢を有しない部分（外観特異部）がある解砕物１２Ｂとに選別することができる。
前記２）については表面における色を選別手段が判定して複数個の解砕物１２を選別するものである。解砕物１２の表面における色の種類を８種類に分け、それぞれについてＸ線回折測定を行って化合物を同定した結果、Ｐ化合物が表面に濃縮された状態の色は、白色、灰白色又は灰緑色であることが判った。従って、複数個の解砕物１２に光（自然光でもよい）を当てて、反射する光を人間の眼で見てその認識される色から、外観特異部（最終凝固部）の有無を判定し、この判定結果に基づいて複数個の解砕物１２を選別することができる。即ち、白色部、灰白色部又は灰緑色部（外観特異部）を有しない解砕物１２Ａと、白色部、灰白色部又は灰緑色部（外観特異部）を有する解砕物１２Ｂとに選別することができる。
前記３）については表面における形態を選別手段が判定して複数個の解砕物１２を選別するものである。前記形態としては、例えば、粒状凹凸部（図４の写真で視認できる部位）、へき開面（図５の写真で視認できる部位）等が挙げられる。前記Ｘ線回折測定による化合物同定の結果、Ｐ化合物が表面に濃縮された部位であることがわかった白色、灰白色又は灰緑色の部分は、表面の形態が特異であって、表面に粒状凹凸部が存在する（図４参照）。従って、このような粒状凹凸部の存在の有無を判定し、この判定結果に基づいて複数個の解砕物１２を選別することができる。即ち、粒状凹凸部（外観特異部）を有しない解砕物１２Ａと、粒状凹凸部（外観特異部）を有する解砕物１２Ｂとに選別することができる。また、金属光沢を有する部分は、へき開面であるから、該へき開面に着目して、非へき開面（外観特異部）を有しない解砕物１２Ａと、非へき開面（外観特異部）を有する解砕物１２Ｂとに選別することができる。
前記選別工程で用いられる選別装置３０の一実施形態を図６に示す。前記選別装置３０は、ベルトコンベア等の第１搬送手段３１と、前記第１搬送手段３１の搬送方向の一部の上面側に配置された第１判定手段（第１検査手段）３３と、前記第１搬送手段３１の搬送方向の前方側に配置された第１分別手段３４と、搬送方向と反対方向の先端部が前記第１搬送手段３１の搬送方向の前方先端部の下側に重なるように配置されたベルトコンベア等の第２搬送手段４１と、前記第２搬送手段４１の搬送方向の一部の上面側に配置された第２判定手段（第２検査手段）４３と、前記第２搬送手段４１の搬送方向の前方側に配置された第２分別手段４４と、を備える。
前記第１搬送手段３１は、選別対象の解砕物１２を搬送する。図６において、３５は、第１搬送手段３１に解砕物１２を供給する供給口となるホッパーである。前記第２搬送手段４１は、前記第１搬送手段３１から落下した解砕物１２Ｂを受け取って搬送する。
前記第１判定手段３３は、第１搬送手段３１で搬送されている解砕物１２について外観特異部（最終凝固部）２０の有無を判定する。同様に、前記第２判定手段４３は、第２搬送手段４１で搬送されている解砕物１２について外観特異部（最終凝固部）２０の有無を判定する。前記外観特異部としては、解砕物の表面における金属光沢を有しない部分、解砕物の表面における粒状凹凸部分、又は、解砕物の表面における色が白色、灰白色又は灰緑色である部分等が挙げられる。
前記第１分別手段３４は、前記第１判定手段３３における各解砕物の判定結果に基づいて該第１判定手段３３から出される指示に基づいて、第１搬送手段３１に近づく又は第１搬送手段３１から遠ざかる等の水平移動動作を行うものとなされている。
同様に、前記第２分別手段４４は、前記第２判定手段４３における各解砕物の判定結果に基づいて該第２判定手段４３から出される指示に基づいて、第２搬送手段４１に近づく又は第２搬送手段４１から遠ざかる等の水平移動動作を行うものとなされている。
前記第１判定手段３３及び前記第１分別手段３４により第１選別手段３２が構成されている。また、前記第２判定手段４３及び前記第２分別手段４４により第２選別手段４２が構成されている。
本実施形態では、前記第１判定手段３３及び前記第２判定手段４３は、ＣＣＤカメラを含む構成である。しかして、前記第１判定手段３３は、前記第１搬送手段３１で搬送されてくる各解砕物１２を１個づつＣＣＤカメラで撮影し、その撮影画像を二値化する。また、前記第２判定手段４３は、前記第２搬送手段４１で搬送されてくる各解砕物１２を１個づつＣＣＤカメラで撮影し、その撮影画像を二値化する。
この二値化は、例えば、各解砕物１２の光沢、色および形態のうち少なくともいずれか１つについて行う。例えば、二値化の一例を挙げると、金属へき開面を有する解砕物に光を当てて反射してくる反射光を１００としたとき、各解砕物に光を当てた時の反射光が４０未満であったものを「黒」とし、同反射光が４０以上であったものを「白」として画像の二値化を行う。そして、二値化画像に「黒」が存在しなかった解砕物１２Ａは、第１分別手段３４を第１搬送手段３１に近づけることにより第１搬送手段３１から第１分別手段３４で受け取る一方、二値化画像に「黒」が存在した解砕物１２Ｂは、第１分別手段３４を第１搬送手段３１から遠ざけることにより第１搬送手段３１から前記第２搬送手段４１の上に落下させる（第１分別手段３４で受け取らずに落下させる）。
次いで、前記第２搬送手段４１で搬送されてくる解砕物は、前記第１選別手段３２による選別作業を経て、その殆どが、外観特異部を有する解砕物１２Ｂであるが、前記同様に、前記第２判定手段４３で撮影して得た二値化画像に「黒」が存在しなかった解砕物１２Ａは、第２分別手段４４を第２搬送手段４１に近づけることにより第２搬送手段４１から第２分別手段４４で受け取る一方、二値化画像に「黒」が存在した解砕物１２Ｂは、第２分別手段４４を第２搬送手段４１から遠ざけることにより第２搬送手段４１から分別容器４５内に落下させる（第２分別手段４４で受け取らずに落下させる）。
こうして、解砕物１２（外観特異部を有しない解砕物１２Ａおよび外観特異部を有する解砕物１２Ｂからなる解砕物）から、第１、２分別手段３４、４４で受け取った「外観特異部を有しない解砕物１２Ａ」と、分別容器４５内に受け取った「外観特異部を有する解砕物１２Ｂ」とに選別することができる（図６参照）。
このような解砕物の選別を行った後に、本発明の第１〜第３製造方法として既に説明した選別工程後の工程を実施する（図１〜３参照）。
なお、図６に示す選別装置３０では、解砕物の選別の確実性（正確性）を向上させるために、搬送手段、判定手段及び分別手段からなる選別機構部を２台直列に配置した構成を採用しているが、特にこのような構成に限定されるものではない。例えば、搬送手段、判定手段及び分別手段からなる選別機構部を１台備えた構成を採用してもよいし、或いは、搬送手段、判定手段及び分別手段からなる選別機構部を３台直列に配置した構成を採用してもよい。
また、図６に示す選別装置３０は、選別手段の一例を示したものに過ぎず、本発明の製造方法における選別工程は、図６に示す選別装置３０を使用して行うものに特に限定されるものではない。
本発明の製造方法によれば、リン含有率が５ｐｐｍ以下（０ｐｐｍを含む）のケイ素含有アルミニウム合金鋳塊の製造が可能となる（後述する実施例１〜３参照）。
前記鋳造加工の手法としては、特に限定されるものではないが、例えば、半連続鋳造法、水平連続鋳造法、ストリップ鋳造法、重力鋳造法等が挙げられるが、いかなる鋳造方法も使用できる。
本発明の製造方法は、ケイ素含有アルミニウム合金鋳塊（ケイ素含有アルミニウム合金鋳造品）を製造するものであり、Ａｌ、Ｓｉ以外の他の含有成分に特に制限はないが、アルミニウム合金組成としては、２０００系合金、３０００系合金、４０００系合金、５０００系合金、６０００系合金とするのが好適である。特にＳｉを多く配合する合金系、例えば４０００系合金とする場合の効果（本発明の効果）が大きく、好ましい。
次に、本発明の具体的実施例について説明するが、本発明はこれら実施例のものに特に限定されるものではない。
＜実施例１＞
硅石を還元処理することにより得られたケイ素塊（リン含有率２３０ｐｐｍ）を加熱溶融させたものを鋳型１０に流し込んで自然冷却させて直方体形状のケイ素インゴット１１を得た（図１参照）。前記自然冷却により、溶融ケイ素の凝固は、鋳型外周枠部の近傍から進行し上側露出面で凝固が完了した。
次いで、図１に示すように、鋳型１０から直方体形状のケイ素インゴット１１を取り出し、このケイ素インゴットを解砕して複数個の解砕物１２を得た。前記解砕物の大きさは、長径の平均値が１０ｃｍである。しかる後、これら複数個の解砕物１２について、その表面を目視することにより、金属光沢を有しない部分（外観特異部）が存在しない（全表面が金属光沢を有する）解砕物１２Ａと、金属光沢を有しない部分（外観特異部）が存在する解砕物１２Ｂとに分けた。
次に、前記選び出した外観特異部を有しない解砕物１２Ａを溶解炉に投入し、さらにアルミニウム含有率が９９．７質量％のアルミニウム地金、銅含有率が９９．９質量％の銅地金、マグネシウム含有率が９９．９質量％のマグネシウム地金を溶解炉に投入して、８５０℃に加熱することによってアルミニウム合金溶湯を調製した。前記アルミニウム合金溶湯におけるケイ素含有率が１１質量％、銅含有率が４質量％、マグネシウム含有率が０．５質量％、アルミニウム含有率が８４．５質量％になるように前記各材料を投入した。なお、外観特異部が存在する解砕物１２Ｂは、溶解炉に投入しないものとした。
前記アルミニウム合金溶湯を鋳造加工することによって、ケイ素含有アルミニウム合金インゴット（ケイ素含有アルミニウム合金鋳塊）を得た。
＜実施例２＞
硅石を還元処理することにより得られたケイ素塊（リン含有率は実施例１で用いたケイ素塊のリン含有率と同一）を加熱溶融させたものを鋳型１０に流し込んで自然冷却させて直方体形状のケイ素インゴット１１を得た（図２参照）。
次いで、図２に示すように、鋳型１０から直方体形状のケイ素インゴット１１を取り出し、このケイ素インゴットを解砕して複数個の解砕物１２を得た。前記解砕物の大きさは、長径の平均値が１０ｃｍである。しかる後、これら複数個の解砕物１２について、その表面を目視することにより、金属光沢を有しない部分（外観特異部）が存在しない（全表面が金属光沢を有する）解砕物１２Ａと、金属光沢を有しない部分（外観特異部）が存在する解砕物１２Ｂとに分けた。
次に、前記選別した複数個の解砕物１２Ｂを６０℃の水１３に３０分間浸漬する水洗処理を行った（図２参照）。次いで、取り出した解砕物から乾燥により付着水を除去した後、これら解砕物を溶解炉に投入し、さらにアルミニウム含有率が９９．７質量％のアルミニウム地金、銅含有率が９９．９質量％の銅地金、マグネシウム含有率が９９．９質量％のマグネシウム地金を溶解炉に投入して、８５０℃に加熱することによってアルミニウム合金溶湯を調製した。前記アルミニウム合金溶湯におけるケイ素含有率が１１質量％、銅含有率が４質量％、マグネシウム含有率が０．５質量％、アルミニウム含有率が８４．５質量％になるように前記各材料を投入した。なお、外観特異部が存在しない解砕物１２Ａは、溶解炉に投入しないものとした。
前記アルミニウム合金溶湯を鋳造加工することによって、ケイ素含有アルミニウム合金インゴット（ケイ素含有アルミニウム合金鋳塊）を得た。
＜実施例３＞
硅石を還元処理することにより得られたケイ素塊（リン含有率は実施例１で用いたケイ素塊のリン含有率と同一）を加熱溶融させたものを鋳型１０に流し込んで自然冷却させて直方体形状のケイ素インゴット１１を得た（図３参照）。
次いで、図３に示すように、鋳型１０から直方体形状のケイ素インゴット１１を取り出し、このケイ素インゴットを解砕して複数個の解砕物１２を得た。前記解砕物の大きさは、長径の平均値が１０ｃｍである。しかる後、これら複数個の解砕物１２について、その表面を目視することにより、金属光沢を有しない部分（外観特異部）が存在しない（全表面が金属光沢を有する）解砕物１２Ａと、金属光沢を有しない部分（外観特異部）が存在する解砕物１２Ｂとに分けた（図３参照）。
次に、前記選別した複数個の解砕物１２Ｂを６０℃の水１３に３０分間浸漬する水洗処理を行った（図３参照）。次いで、取り出した解砕物１２Ｂから乾燥により付着水を除去した後、これら解砕物１２Ｂを溶解炉に投入すると共に、前記選別した解砕物１２Ａも溶解炉に投入し（図３参照）、さらにアルミニウム含有率が９９．７質量％のアルミニウム地金、銅含有率が９９．９質量％の銅地金、マグネシウム含有率が９９．９質量％のマグネシウム地金を溶解炉に投入して、８５０℃に加熱することによってアルミニウム合金溶湯を調製した。前記アルミニウム合金溶湯におけるケイ素含有率が１１質量％、銅含有率が４質量％、マグネシウム含有率が０．５質量％、アルミニウム含有率が８４．５質量％になるように前記各材料を投入した。
前記アルミニウム合金溶湯を鋳造加工することによって、ケイ素含有アルミニウム合金インゴット（ケイ素含有アルミニウム合金鋳塊）を得た。
＜比較例１＞
硅石を還元処理することにより得られたケイ素塊（リン含有率は実施例１で用いたケイ素塊のリン含有率と同一）を加熱溶融させたものを鋳型に流し込んで自然冷却させた。この自然冷却により、溶融ケイ素の凝固は、鋳型外周枠部の近傍から進行し上側露出面で凝固が完了した。
次いで、鋳型から直方体形状のケイ素インゴットを取り出し、このケイ素インゴットを解砕して得た多数個の解砕物を選別することなく溶解炉に投入し、さらにアルミニウム含有率が９９．７質量％のアルミニウム地金、銅含有率が９９．９質量％の銅地金、マグネシウム含有率が９９．９質量％のマグネシウム地金を溶解炉に投入して、８５０℃に加熱することによってアルミニウム合金溶湯を調製した。前記アルミニウム合金溶湯におけるケイ素含有率が１１質量％、銅含有率が４質量％、マグネシウム含有率が０．５質量％、アルミニウム含有率が８４．５質量％になるように前記各材料を投入した。前記解砕物の大きさは、長径の平均値が１０ｃｍである。
前記アルミニウム合金溶湯を鋳造加工することによって、ケイ素含有アルミニウム合金インゴット（ケイ素含有アルミニウム合金鋳塊）を得た。
Figure 0005833256
＜実施例４＞
硅石を還元処理することにより得られたケイ素塊を加熱溶融させたものを鋳型１０に流し込んで自然冷却させて直方体形状のケイ素インゴット１１を得た（図２参照）。前記ケイ素インゴットは、各成分の含有率が、それぞれ、Ｓｉ＞９９．０質量％、Ｆｅ≦０．４質量％、Ａｌ≦０．４質量％、Ｃａ≦０．１質量％である。
次いで、図２に示すように、鋳型１０から直方体形状のケイ素インゴット１１を取り出し、このケイ素インゴットを解砕して複数個の解砕物１２を得た。前記解砕物の大きさは、長径の平均値が１０ｃｍである。しかる後、これら複数個の解砕物１２について、その表面を目視することにより、金属光沢を有しない部分（外観特異部）が存在しない（全表面が金属光沢を有する）解砕物１２Ａと、金属光沢を有しない部分（外観特異部）が存在する解砕物１２Ｂとに分けた。
次に、前記選別した複数個の解砕物１２Ｂを４０℃の水１３に３０分間浸漬する水洗処理を行った（図２参照）。次いで、取り出した解砕物から乾燥により付着水を除去した後、これら解砕物を溶解炉に投入し、さらにアルミニウム含有率が９９．７質量％のアルミニウム地金、銅含有率が９９．９質量％の銅地金、マグネシウム含有率が９９．９質量％のマグネシウム地金を溶解炉に投入して、８５０℃に加熱することによってアルミニウム合金溶湯を調製した。前記アルミニウム合金溶湯におけるケイ素含有率が１１質量％、銅含有率が４．３質量％、マグネシウム含有率が０．５５質量％、アルミニウム含有率が８４質量％になるように前記各材料を投入した。なお、外観特異部が存在しない解砕物１２Ａは、溶解炉に投入しないものとした。
前記アルミニウム合金溶湯を鋳造加工することによって、外径が８２ｍｍのケイ素含有アルミニウム合金丸棒ビレット（ケイ素含有アルミニウム合金鋳塊）を得た。
＜実施例５＞
ケイ素インゴットとして、各成分の含有率が、それぞれ、Ｓｉ＞９８．５質量％、Ｆｅ≦０．５質量％、Ａｌ≦０．５質量％、Ｃａ≦０．３質量％であるケイ素インゴットを用いた以外は、実施例４と同様にして外径が８２ｍｍのケイ素含有アルミニウム合金丸棒ビレット（ケイ素含有アルミニウム合金鋳塊）を得た。
なお、不純物リンの含有率は、実施例４で用いたケイ素インゴットよりも、実施例５で用いたケイ素インゴットの方が多い。
Figure 0005833256
上記のようにして得られた各ケイ素含有アルミニウム合金鋳塊について下記測定法に基づいてリンの含有率を測定した。測定結果を表１、２に示す。
＜リン含有率の測定方法＞
ケイ素含有アルミニウム合金鋳塊におけるリン（Ｐ）の定量分析は、発光分析装置（島津製作所製「ＰＤＡ ５５００II」）を用いて行った。また、実施例４、５の鋳塊については、前記発光分析装置を用いて、Ｓｉ、Ｆｅ、Ｃｕ、Ｍｇ、Ｔｉ、Ｃａの定量分析も行った。
表１から明らかなように、本発明の製造方法で製造された実施例１〜３のケイ素含有アルミニウム合金鋳塊は、リン含有率が十分に低く抑制されていた。
これに対し、本発明の製造方法を用いずに製造された比較例１のケイ素含有アルミニウム合金鋳塊は、リン含有率が２５ｐｐｍであり、リン含有率が高かった。
また、実施例４、５では、Ｐ、Ｆｅ、Ｔｉ、Ｃａ等の微量成分の含有率が互いに相違するケイ素インゴットを用いているが、得られたケイ素含有アルミニウム合金鋳塊は、リン含有率が３ｐｐｍであり、従ってケイ素インゴットのグレードが異なっていても、リン含有率を５ｐｐｍ以下に抑制できることがわかる。
本発明の製造方法で製造されたケイ素含有アルミニウム合金鋳塊は、不純物のリンの含有率が低く抑制されているので、例えば、
１）不純物のリンの含有率が高いものであると外部応力が加わった際にリンの凝集部が割れの起点になる恐れのある製品、部品（具体的には、例えば、自動車鋳物部品など）
２）化学エッチング等の化学反応を伴う工程を経て製造される素材及び外部応力を加えて加工して（圧延、押出、鍛造等）得る製品、部品（具体的には、例えば、電解コンデンサー用箔、板素材、自動車部品など）
として好適に用いられるが、特にこれら例示の用途に限定されるものではない。
本出願は、２０１２年１２月１０日付で出願された日本国特許出願特願２０１２−２６９２４０号の優先権主張を伴うものであり、その開示内容は、そのまま本願の一部を構成するものである。
ここで用いられた用語及び説明は、本発明に係る実施形態を説明するために用いられたものであって、本発明はこれに限定されるものではない。本発明は、請求の範囲内であれば、その精神を逸脱するものでない限りいかなる設計的変更をも許容するものである。
１１…ケイ素インゴット（ケイ素塊）
１２…解砕物（ケイ素塊）
１２Ａ…外観特異部を有しない解砕物（ケイ素塊）
１２Ｂ…外観特異部を有する解砕物（ケイ素塊）
１３…水
２０…外観特異部
３０…選別装置
３１…第１搬送手段
３２…第１選別手段
３３…第１判定手段
３４…第１分別手段
４１…第２搬送手段
４２…第２選別手段
４３…第２判定手段
４４…第２分別手段

Claims (10)

  1. 不純物としてリンを含有した複数個のケイ素塊の中から、表面にリンが凝集することで形成される外観特異部が表面に認められないケイ素塊を選別手段を用いて選び出す選別工程と、
    アルミニウム原料及び前記選別工程で選び出された外観特異部を有しないケイ素塊を少なくとも含む合金原料を溶解炉に投入して溶融させて溶湯を得る溶湯形成工程と、
    前記得られた溶湯を鋳造加工することによって、ケイ素を含有するアルミニウム合金の鋳塊を得る鋳造工程と、を含むことを特徴とするケイ素含有アルミニウム合金鋳塊の製造方法。
  2. 不純物としてリンを含有した複数個のケイ素塊の中から、表面にリンが凝集することで形成される外観特異部が表面に認められるケイ素塊を選別手段を用いて選び出す選別工程と、
    前記選別工程で選び出された、外観特異部を有するケイ素塊に水洗処理を行う水洗工程と、
    アルミニウム原料及び前記水洗工程を経て得られたケイ素塊を少なくとも含む合金原料を溶解炉に投入して溶融させて溶湯を得る溶湯形成工程と、
    前記得られた溶湯を鋳造加工することによって、ケイ素を含有するアルミニウム合金の鋳塊を得る鋳造工程と、を含むことを特徴とするケイ素含有アルミニウム合金鋳塊の製造方法。
  3. 不純物としてリンを含有した複数個のケイ素塊の中から、表面にリンが凝集することで形成される外観特異部が表面に認められるケイ素塊を選別手段を用いて選び出す選別工程と、
    前記選別工程で選び出された、外観特異部を有するケイ素塊に水洗処理を行う水洗工程と、
    アルミニウム原料及び前記水洗工程を経て得られたケイ素塊並びに前記選別工程で選び出されなかった且つ水洗処理が行われていないケイ素塊を少なくとも含む合金原料を溶解炉に投入して溶融させて溶湯を得る溶湯形成工程と、
    前記得られた溶湯を鋳造加工することによって、ケイ素を含有するアルミニウム合金の鋳塊を得る鋳造工程と、を含むことを特徴とするケイ素含有アルミニウム合金鋳塊の製造方法。
  4. 前記選別手段は、光学的手法により各ケイ素塊における外観特異部の有無を判定し、この判定結果に基づいてケイ素塊を選別するものである請求項１〜３のいずれか１項に記載のケイ素含有アルミニウム合金鋳塊の製造方法。
  5. 前記選別手段は、前記ケイ素塊に光を照射した際に該ケイ素塊が光を反射した反射率を測定し、この反射率データに基づいてケイ素塊を選別するものである請求項１〜３のいずれか１項に記載のケイ素含有アルミニウム合金鋳塊の製造方法。
  6. 前記選別手段は、前記ケイ素塊に光を照射した際に該ケイ素塊が光を吸収した吸収率を測定し、この吸収率データに基づいてケイ素塊を選別するものである請求項１〜３のいずれか１項に記載のケイ素含有アルミニウム合金鋳塊の製造方法。
  7. 前記選別手段は、人間の眼により外観特異部の有無を判定し、この判定結果に基づいてケイ素塊を選別するものである請求項１〜３のいずれか１項に記載のケイ素含有アルミニウム合金鋳塊の製造方法。
  8. アルミニウム原料と、表面にリンが凝集することで形成される外観特異部を表面に有するケイ素塊に水洗が行われたものと、を少なくとも含む合金原料を溶解炉に投入して溶融させて溶湯を得る溶湯形成工程と、
    前記得られた溶湯を鋳造加工することによって、ケイ素を含有するアルミニウム合金の鋳塊を得る鋳造工程と、を含むことを特徴とするケイ素含有アルミニウム合金鋳塊の製造方法。
  9. アルミニウム原料と、表面にリンが凝集することで形成される外観特異部を表面に有しないケイ素塊と、表面にリンが凝集することで形成される外観特異部を表面に有するケイ素塊に水洗が行われたものと、を少なくとも含む合金原料を溶解炉に投入して溶融させて溶湯を得る溶湯形成工程と、
    前記得られた溶湯を鋳造加工することによって、ケイ素を含有するアルミニウム合金の鋳塊を得る鋳造工程と、を含むことを特徴とするケイ素含有アルミニウム合金鋳塊の製造方法。
  10. 前記鋳造加工で得られたケイ素含有アルミニウム合金鋳塊におけるリン含有率が５ｐｐｍ以下である請求項１〜９のいずれか１項に記載のケイ素含有アルミニウム合金鋳塊の製造方法。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111232988A (zh) * 2020-04-10 2020-06-05 昆明理工大学 一种工业硅渣中渣硅高效分离的方法

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6798928B2 (ja) * 2017-04-18 2020-12-09 昭和電工株式会社 鋳造用Ａｌ−Ｓｉ系合金およびＡｌ−Ｓｉ系合金鋳塊の製造方法
CN108161337A (zh) * 2018-04-09 2018-06-15 安徽唯诗杨信息科技有限公司 一种新型铝型材加工方法及其加工用定位装置
CN110756750A (zh) * 2019-11-26 2020-02-07 扬州瑞斯乐复合金属材料有限公司 一种变形铝合金圆铸锭的等温铸造方法
CN111097883A (zh) * 2019-11-29 2020-05-05 广东凤铝铝业有限公司 一种铝合金铸造装置及其铸造方法
CN113343568B (zh) * 2021-06-01 2022-02-08 江西理工大学 一种水平连续铸造生产工艺优化方法及系统

Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH03135751A (ja) * 1989-10-20 1991-06-10 Showa Denko Kk アルミニウム合金中のけい素の発光分光分析法
JPH07252567A (ja) * 1994-03-16 1995-10-03 Nippon Light Metal Co Ltd 耐摩耗性に優れたアルミニウム鋳造合金及びその製造方法
JPH11211662A (ja) * 1998-01-30 1999-08-06 Kawasaki Steel Corp シリコン材料中の微量リンの迅速分析方法
JPH11295225A (ja) * 1998-04-14 1999-10-29 Kawasaki Steel Corp シリコン材料中のリン、ホウ素の高感度迅速分析方法および分析装置
JP2004510883A (ja) * 2000-10-02 2004-04-08 アンヴァンシル アルミニウム−ケイ素系の合金の生成
JP2009532319A (ja) * 2006-04-06 2009-09-10 ワッカー ケミー アクチエンゲゼルシャフト 多結晶シリコンの破片を柔軟に分級するための装置および方法
JP2010195635A (ja) * 2009-02-25 2010-09-09 Sharp Corp シリコン精製方法および精製シリコン
JP2011058056A (ja) * 2009-09-10 2011-03-24 Nissan Motor Co Ltd アルミニウム合金鋳物部材及びその製造方法
JP2012525322A (ja) * 2009-04-29 2012-10-22 シリコー マテリアルズ インコーポレイテッド Ｕｍｇ−ｓｉ原料の品質管理プロセス
JP2012224541A (ja) * 2004-08-26 2012-11-15 Mitsubishi Materials Corp 半導体材料用シリコンの多結晶シリコン塊

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH04276031A (ja) * 1991-03-05 1992-10-01 Nippon Light Metal Co Ltd アルミニウム中のリンの除去方法
JPH07207366A (ja) * 1994-01-17 1995-08-08 Kobe Steel Ltd ＡｌまたはＡｌ合金の製造方法
JP3524519B2 (ja) 2000-06-22 2004-05-10 株式会社大紀アルミニウム工業所 アルミニウム溶湯からの脱Ｐ及び／又は脱Ｓｂ方法
FR2827592B1 (fr) * 2001-07-23 2003-08-22 Invensil Silicium metallurgique de haute purete et procede d'elaboration
JP3606863B1 (ja) * 2004-03-26 2005-01-05 勝 服部 色彩選別装置
CN101423221A (zh) * 2008-11-17 2009-05-06 上海普罗新能源有限公司 采用粉末冶金的硅真空熔炼提纯方法
CN201940376U (zh) * 2010-11-10 2011-08-24 上海星纳电子科技有限公司 太阳能晶片全自动无接触式多功能测试和分选系统
CN102464320A (zh) * 2010-11-18 2012-05-23 赵钧永 硅的冶金化学精制方法
CN102162051A (zh) * 2011-04-08 2011-08-24 中信戴卡轮毂制造股份有限公司 一种铝硅合金制备工艺
CN102229430B (zh) * 2011-06-09 2013-04-10 宁夏银星多晶硅有限责任公司 一种冶金法制备太阳能多晶硅的技术方法
CN102351184B (zh) * 2011-07-18 2013-11-06 矽明科技股份有限公司 从硅料线切割废砂浆中回收碳化硅、高纯硅和分散液的方法

Patent Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH03135751A (ja) * 1989-10-20 1991-06-10 Showa Denko Kk アルミニウム合金中のけい素の発光分光分析法
JPH07252567A (ja) * 1994-03-16 1995-10-03 Nippon Light Metal Co Ltd 耐摩耗性に優れたアルミニウム鋳造合金及びその製造方法
JPH11211662A (ja) * 1998-01-30 1999-08-06 Kawasaki Steel Corp シリコン材料中の微量リンの迅速分析方法
JPH11295225A (ja) * 1998-04-14 1999-10-29 Kawasaki Steel Corp シリコン材料中のリン、ホウ素の高感度迅速分析方法および分析装置
JP2004510883A (ja) * 2000-10-02 2004-04-08 アンヴァンシル アルミニウム−ケイ素系の合金の生成
JP2012224541A (ja) * 2004-08-26 2012-11-15 Mitsubishi Materials Corp 半導体材料用シリコンの多結晶シリコン塊
JP2009532319A (ja) * 2006-04-06 2009-09-10 ワッカー ケミー アクチエンゲゼルシャフト 多結晶シリコンの破片を柔軟に分級するための装置および方法
JP2010195635A (ja) * 2009-02-25 2010-09-09 Sharp Corp シリコン精製方法および精製シリコン
JP2012525322A (ja) * 2009-04-29 2012-10-22 シリコー マテリアルズ インコーポレイテッド Ｕｍｇ−ｓｉ原料の品質管理プロセス
JP2011058056A (ja) * 2009-09-10 2011-03-24 Nissan Motor Co Ltd アルミニウム合金鋳物部材及びその製造方法

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111232988A (zh) * 2020-04-10 2020-06-05 昆明理工大学 一种工业硅渣中渣硅高效分离的方法

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