JPH0344430A - アルミニウムマスター合金の製法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、アルミニウムマスター合金の製法、より具体
的にはＡ　Ｉ　−Ｔ　ｉ−Ｂ粒子微細（ｇｒａｉｎｒｅ
ｆｉｎｉｎｇ）ロッドの製法に関する。

典型的に、本発明が意図するタイプのアルミニウムマス
ク合金は、本質的にはチタニウム２〜１２重量％を単独
またはホウ素０６１〜２重量％とともに含有し、残部は
通常の不純物を有する市販されているグレードのアルミ
ニウムである。かかるＡＩ−Ｔｉ−Ｂマスター合金は、
従来は電気誘導炉でバッチ式に製造されていた。合金に
される材料は、典型的にカリウムとチタニウムおよびホ
ウ素の複フッ化物（複塩）の形、例えばフルオロチタン
酸カリウム（ＫＪｉＦｅ）およびフルオロホウ酸カリウ
ム（ＫＢＦ４）が提供されている。

バッチプロセスは典型的に以下の段階で構成されている
。

１、合金 必要な割合のフッ化塩混合物を誘導炉中の溶解アルミニ
ウム撹拌体に約７００〜８００°ＣのＮ２１１の温度で
投入する。電気磁気撹拌作用により塩混合物は溶融物表
面下へ引っばられ、ここでＡＩによりＴｉおよびＢの還
元が生じる。

２、スラグ除去 上記合金反応により溶融フッ化アルミニウムカリウムか
らなる生成物を得る。合金プロセス中定期的に、および
プロセスの終了時に、電源を切り、融解反応生成物が溶
融金属表面に上昇することを許容し、ここで該生成物が
分離したスラグ層を形成する。このスラグを、スラグパ
ンのような適切な容器へと移し、これを除去する。

３、鋳造 溶融合金バッチを、分離した鋳造炉へと任意に移動して
よい。この鋳造炉もまた典型的には電気誘導炉であって
、電磁撹拌により不溶性ＴｉＢ。

粒子か溶融合金本体に「：；シ留するようにする。該合
金は、さらにローリングまたは押出にまりロッドになる
ようにインゴットに鋳造するか、またはブロペルシ（Ｐ
ｒｏｐｅｒｚｉ）キャスタのようなロッド鋳ノ告機械に
直接鋳造されてよい。

上述の公知のプロセスには多くの著しい欠点がある。ま
ず、生成物の質、特に微小構造や粒子微細（ｇｒａｉｎ
　ｒｅｆｉｎｉｎｇ）特性が、バッチごとに異なるとい
う問題がある。次に、合金プロセスにより、短侍間のう
ちに強力に放出される環境に害を及ぼすフッ化合物を含
有した煙霧が発生するので、定期的に多く放出される量
を処理するのに十分大きい高価な放出制御システムを必
要とする。三つめには、このシステムが非常に高価であ
るという問題がある。

また、溶融金属の流れを利用した連続合金プロセスも知
られている。例えば、米国特許４，２９８．３７７は、
連続的に固体および金属の両方を渦巻きを形成するチャ
ンバへと供給して溶融金属に固体を加える方法および装
置を開示する。該チャンバからは、渦巻き中心から混合
物か自由に落下する、中心がくぼんだ流れとして排出さ
れる。

米国特許３，２７２，６１７は連続的に溶融金属の流れ
を注入して渦巻きを形成する方広および装置を開示する
。この渦巻きへ粒状合金または加熱剤を導入し、ここで
は、所望の割合で溶融金属へ添加剤を含浸するよう渦巻
き強度は制御されている。

米国特許４，４８４，７３１には、容器の壁を介して形
成された供給路を経て、処理容器へ連続的に導入される
処理剤で溶融金属を連続的に処理する別の方法および装
置が開示されている。溶融金属が連続的に容器の口に注
入され、処理剤を添加した後に容器下部から放出される
。

本発明の目的は、上記従来の問題点を解決して改善され
た形の連続合金プロセスを提供することであって、これ
は特に、ＡＩ−Ｔｉ−Ｂ粒子精製ロッドのようなアルミ
ニウムマスク合金を製造するのに適している。

発明の要約 本発明はアルミニウムマスク合金を製造するプロセスに
関するものであって、溶融アルミニウムが区画された反
応域を連続的に通過するものである。例えば塩のような
粒子状チタニウム及び／またはホウ素の先駆化合物を反
応域中の溶融アルミニウムに連続的に添加し、反応域の
内容物を連続的に撹拌して溶融アルミニウム中で上記塩
を沈下せしめ、そこで合金を形成する。形成された溶融
合金と随伴する反応生成物の混合物は反応域の下部から
リファイン域へと連続的に移動し、反応生成物スラグは
リファイン域中の溶融合金表面上で収集される。形成さ
れた溶融合金は、移動導管を介してリファイン域から鋳
造部分へと連続的に移動する。

添加されるチタニウム及び／あるいはホウ素の先駆物質
は、溶融アルミニウムにより還元されて金属自体を遊離
する。これは、典型的に、例えばチタニウムまたはホウ
素とカリウムの如きアルカリ金属との複フッ化物のよう
な複塩の形をなす。

フルオロチタン酸カリウム（Ｋ、Ｔ　ｉ　Ｆ、）および
フルオロホウ酸カリウム（ＫＢＦ、）が特に好ましい。

典型的に２〜１２重量％のチタニウムが添加され、典型
的に０．１〜５重量％のホウ素が添加されるが、混合さ
れる塩は、！１１（４的にはチタニウム２〜１２重量％
及びホウ素０．１〜２重量％が添加される。

区画された反応域は、分離した容器でもよく、また共通
の容器の仕切り部分であってもよい。反応域では好まし
くは、渦巻きが形成され、この渦巻きが多数の異なる方
法で作られるように撹拌がなされる。例えば、電磁的に
発生させてもよいし、あるいは扁巻きを形成するために
動力運転させた回転するインペラを使用してもよい。反
応域は典型的に７００〜８５０°Ｃの範囲の温度である
。

リップインナーもまた分離した容器でも、また共通の容
認の仕切り部分でもよく、反応生成物スラグが、その低
密度のために溶融金属表面へと移動する領域を構成する
。リファインナーは好ましくは、上部に静止域を、底部
に乱流域を有する比較的深い容器であるのがよい。底部
乱流は、電磁渦巻き発生器により作られるのが便利であ
る。反応生成物は、スラグ層のレベルに、リファインナ
ー頂部に適切に位置する噴出部により連続的に、あるい
は定期的に除去されてよい。

さらに、リファイン域を介して不活性ガスを上方にスパ
ージさせ、溶融塩の小滴を除去することが好ましい。場
合によっては、第２リファイン段階を使用して細かい随
伴スラグ滴を除去することも好ましい。これは、金属乱
流中に適切に位置する１つ以上のスラグ湿潤性タイルを
挿入して行われ、衝突するスラグ滴を捕捉する。これら
のタイルはハニカムからなってもよく、またはその接触
面を増すために鋸状にしてもよい。塩への湿潤性は、例
えばＣａＦ、またはＭｇＦ、等で適切にタイルを被覆し
て塩への湿潤性を増大させてよい。

移動導管は好ましくは移動トラフ（ｔｒｏｕｇｈ）の形
態をしていて、これは溶融合金をリファイン２刊から鋳
造部へと導くものである。金属がキャスタに入る最後の
瞬間までホウ化物を滞留させるために、トラフとリニア
誘導モータを組み合わせると都合がよい。このリニア誘
導モータは、トラフの上流終了点に、下流終了点以上の
動力を優先的に付与した巻き線を好ましくは有する。こ
れによりトラフに沿って必要な金属の表面下運動を誘引
する。

金属粘性のために金属の電気磁気的移動か困難であれば
、不活性スバージガスを小さな泡の形にして合金の中へ
導入するとよい。これには、粘性を減少させる効果があ
る。

鋳造部は公知のシステムからなる。これには、連続ロン
ド鋳造機械、押出インテ・ノドあるいはワイヤ棒鋳造用
ＤＣ鋳造機械またはマスク合金インゴット、あるいはア
ルミニウムのバッチ処理に使用されるワツフル鋳造用の
インコツト鋳造機械がある。本発明にかかるシステムは
、プロペルジキャスタのような連続ロッド鋳造機械と共
に使用することが特に好ましい。

実施例 本発明の好ましい実施例を添付の図面を参照に説明する
。

第１図の（ａ）〜（ｄ）はそれぞれ、溶融金属１１及び
投入される塩１２を含有したりアクタ容２３１０を示す
。第１　（ａ）図は、従来の誘導モータ１３を示す。こ
れは、本質的に円形の流れを発生し、そしてここで渦巻
き１４が形成され、これを介して塩１２は溶融物中に引
き込まれる。

第１　（ｂ）図は第１　（ａ）図と同様であるが、対応
する誘導モータを有する円錐形リアクタ容器１５を使用
して円形で下向きの流れを発生させる。

第１　（Ｃ）図では、３相コイル１６が示されている。

これらは、図示するような垂直に下向きの流れを発生さ
せる。

第１　（ｄ）図では、撹拌用リニア誘導モータが使用さ
れており、該撹拌用リニア誘導モータ１７はリアクタ容
器１０の側方に垂直に載置されている。これは、図示す
る通り、リアクタ壁に°沿って垂直的な上向き流れを発
生させる。

もちろん、単純なインペラまたは溶融金属用入り口（図
示せず）を接線に設けて本質的に円形の流れを発生させ
るように使用してもよい。

分ＩＷｆ　’Ｊアクタおよび生成器容器を有する好まし
いシステムを第２図に示す。リアクタ容器１０は、上部
に金属入り口２０、底部に出口２１および電気磁気撹拌
機構１３を有する。該容器は溶融金属１１を保持してお
り、これは撹拌機１３により撹拌され、渦巻き１４を形
成し、これを介して塩１２は溶融物１１へと引き込まれ
る。

反応生成物は底部排出口２１を介して排出され、上部入
り口よりリファイン器２２へ供給される。

該リファイン器は比較的深く、電磁撹拌機２３がその下
部地域に設けられており、下部乱流域２４及び上部静止
域２５を作る。反応生成物スラグ２６は静止域２５の頂
部表面上に形成され、排出口２７を介して排出される。

溶融合金は底部から移動トラフを介して排出され鋳造段
階へと送られる。スラグ湿潤性タイル２９は好ましくは
移動トラフ内に設けられており、またリニア誘導モータ
３０も好ましくは設けられている。これは、ドロー上流
終了部に下流終了部よりも多くの動力を優先的に与える
ためのものである。これにより、トラフに沿って金属の
必要な表面下運動が得られ、ホウ化物をハ；シ留させる
。

別のシステム形態を第３図に示す。これは、リアクタお
よびリファイン器がシステム全体中に単純に仕切られて
いる。したがって、該／ステムは端壁３１底壁３２およ
び側壁３３を有している。

頂部から突出しているのは仕切壁３４．３５であって、
それぞれ反応域３６およびリファイン域３７を形成する
。リニア誘導モータ３８は端壁３１に隣接して設けられ
る。これは、図示する通り、該壁に隣接する溶融金属３
９の上向きの流れを作り、必要な撹拌を行うためのもの
である。

溶融金属は入り口４０を介して投入され、塩は入り口４
１を介して投入され、反応域３６内で混合される。反応
生成物は仕切壁３４下の空間を介して存在し、リファイ
ン域３７へと上向きに移動する。必要であれば、ガスス
パージャ４２がこの位置に設けられてもよい。反応した
スラグ４３は上部へ排出され、溶融金属は仕切壁３５下
の空間を介して通過し、移動トラフ４４へと送られる。

格子状巻線４５を有するリニア誘導モータは移動トラフ
域の壁３２下に設けられる。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）〜（ｄ）は、リアクタ内の物質を撹拌する
４つの児なる技術を要部断面図で、第２図は、分離した
りアクタおよび微細化容器を使用したプロセスを示す概
略図、第３図は、リアクタおよび微細化器が分離した区
画部であるシステムの概略図を示す。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、区画された反応域を介して溶融アルミニウムを連続
   的に通過させ、 前記反応域内の前記溶融アルミニウムに、溶融アルミニ
   ウムにより還元可能なチタニウムおよびホウ素化合物か
   ら選択された少なくとも一つの化合物を連続的に添加し
   、 前記反応域の内容物を連続的に撹拌し、前記溶融アルミ
   ニウム内のチタニウムまたはホウ素化合物を沈下させて
   合金を形成し、 溶融合金及び随伴する反応生成物を前記反応域下部から
   リファイン域へと連続的に移動させ、前記リファイン域
   で溶融合金表面上に反応生成物スラグを収集し、 前記リファイン域から移動手段を介して溶融合金を鋳造
   段階へと連続的に移動させることよりなることを特徴と
   するアルミニウムマスター合金の製法。 ２、前記チタニウムおよびホウ素化合物はチタニウム塩
   およびホウ素塩である請求項第１項記載の製法。 ３、前記塩がアルカリ金属とチタニウム及びホウ素のフ
   ッ化物複塩である請求項第２項記載の製法。 ４、チタニウム塩とホウ素塩の混合物が使用されている
   請求項第２項記載の製法。 ５、前記反応域は渦巻きを発生させるために撹拌される
   請求項第１項記載の製法。 ６、前記リファイン域は上部に静止域を有し、下部に乱
   流域を有する深い領域である請求項第１項記載の製法。 ７、前記リファイン域は不活性ガスでスパージされ、溶
   融塩の溶滴を除去する請求項第６項記載の製法。 ８、前記移動手段が移動トラフよりなる請求項第１項記
   載の製法。 ９、前記トラフを介して流れる溶融合金はリニア誘導モ
   ータ手段により撹拌され、ホウ化物を滞留させておく請
   求項第８項記載の製法。 １０、前記アルミニウムに２〜１２重量％のチタニウム
   が添加される請求項第３項記載の製法。 １１、前記アルミニウムに０．１〜５重量％のホウ素が
   添加される請求項第３項記載の製法。 １２、前記アルミニウムにチタニウム２〜１２重量％と
   ホウ素０．１〜２重量％が添加される請求項第４項記載
   の製法。