JPH0382721A - Method for refining crystalline grain of molten aluminum - Google Patents
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
［産業上の利用分野］
本発明は結晶粒を微細化するために結晶粒微細化剤を添
加するアルミニウム溶湯の結晶粒微細化方法に関する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention relates to a method for refining the crystal grains of molten aluminum, which involves adding a grain refining agent to refine the crystal grains.
［従来の技術］
アルミニウム溶湯中に非金属介在物が混入すると、凝固
後の製品の機械的特性が劣化したり、製品に表面欠陥が
発生する等の不都合が生じる。これを防止するためには
、フィルタによりアルミニウム溶湯を濾過して非金属介
在物を除去する必要がある。また、鋳造時における鋳塊
の割れを防止すると共に、熱間加工性及び製品の機械的
性質等を向上させるために、溶湯中に結晶粒微細化剤を
添加してアルミニウム鋳塊の結晶粒を微細化することが
ある。このように、非金属介在物を除去すると共に結晶
粒を微細化する必要がある場合は、例えば、アルミニウ
ム溶湯中に結晶粒微細化剤を添加し、その後アルミナ質
のチューブフィルタによりこの溶湯を濾過している。[Prior Art] When nonmetallic inclusions are mixed into molten aluminum, problems such as deterioration of the mechanical properties of the product after solidification and generation of surface defects in the product occur. In order to prevent this, it is necessary to filter the molten aluminum using a filter to remove nonmetallic inclusions. In addition, in order to prevent cracks in the aluminum ingot during casting and improve hot workability and mechanical properties of the product, a grain refiner is added to the molten metal to refine the crystal grains of the aluminum ingot. It may become finer. In this way, if it is necessary to remove nonmetallic inclusions and refine the crystal grains, for example, a grain refiner is added to the molten aluminum, and then the molten metal is filtered using an alumina tube filter. are doing.
また、結晶粒微細化剤を添加しない状態でフィルタによ
りアルミニウム溶湯を濾過し、その後結晶粒微細化剤を
溶湯中に添加することもある。この場合は、更に結晶粒
微細化能が消失しない程度に、板状フィルタ等の粗いフ
ィルタにより溶湯を濾過することもある。Alternatively, the molten aluminum may be filtered through a filter without adding the grain refiner, and then the grain refiner may be added to the molten metal. In this case, the molten metal may be filtered using a coarse filter such as a plate filter to such an extent that the grain refining ability is not lost.
［発明が解決しよろとする課Ｈ］
しかしながら、上述した従来のアルミニウム溶湯の結晶
粒微細化方法は以下に示す欠点がある。[Problem H to be Solved by the Invention] However, the conventional method for refining crystal grains of molten aluminum described above has the following drawbacks.
先ず、前者の場合は粗大化した結晶粒微細化剤の粒子が
フィルタに吸着されると共に、フィルタにより溶湯の濾
過量が制限されるため、アルミニウム製品の製造コスト
が増大する。First, in the former case, the coarse particles of the crystal grain refining agent are adsorbed by the filter, and the amount of filtration of the molten metal is limited by the filter, which increases the manufacturing cost of the aluminum product.
また、後者の方法においては、結晶粒微細化剤に添加さ
れている非金属介在物が製品に混入し、製品の品質が低
下してしまうことがある。Furthermore, in the latter method, nonmetallic inclusions added to the grain refining agent may be mixed into the product, resulting in a decrease in product quality.
本発明はかかる問題点に鑑みてなされたものであって、
製品の結晶粒を微細化できると共に、非金属介在物の混
入が防止され、高品質の製品を得ることができるアルミ
ニウム溶湯の結晶粒微細化方法を提供することを巨的と
する。The present invention has been made in view of such problems, and includes:
It is an object of the present invention to provide a method for refining the crystal grains of molten aluminum, which can refine the crystal grains of a product, prevent non-metallic inclusions from being mixed in, and obtain a high-quality product.
［課題を解決するための手段］
本発明に係るアルミニウム溶湯の結晶粒微細化方法は、
アルミニウム溶湯に結晶粒微細化剤を添加する工程と、
前記溶湯中に浸漬されたガス吐出部材からガスを溶湯中
に吹き込むと共に前記ガス吐出部材を回転させて溶湯を
撹拌する工程と、前記溶湯をフィルタにより濾過する工
程とを有することを特徴とする。[Means for solving the problem] The method for refining crystal grains of molten aluminum according to the present invention includes:
a step of adding a grain refiner to molten aluminum;
It is characterized by comprising the steps of blowing gas into the molten metal from a gas discharge member immersed in the molten metal and stirring the molten metal by rotating the gas discharge member, and filtering the molten metal with a filter.
なお、本発明において、アルミニウム溶湯、アルミニウ
ム鋳塊又はアルミニウム製品とは、純アルミニウムの外
にアルミニウム合金の溶湯、鋳塊又は製品を含む。In the present invention, molten aluminum, aluminum ingots, or aluminum products include molten aluminum, ingots, or products of aluminum alloys in addition to pure aluminum.
Ｃ作用コ
本発明においては、アルミニウム溶湯中に結晶粒微細化
剤を添加した後、ガス吐出部材からガスを溶湯中に吹き
込むと共に、前記ガス吐出部材を回転させて溶湯を撹拌
する。C Effect: In the present invention, after adding a grain refining agent to molten aluminum, gas is blown into the molten metal from a gas discharge member, and the gas discharge member is rotated to stir the molten metal.
結晶粒微細化剤は、例えばＡｊ＋Ｔｉ及びＢを含有する
合金であり、この結晶粒微細化剤中のＴｉＡ７３化合物
及びＴｉＢ、粒子が結晶生成時の核となる。従って、こ
の結晶粒微細化剤をアルミニウム溶湯中に添加すること
により、溶湯中の結晶核が増大して、アルミニウム結晶
粒を微細化することができる。なお、核生成にはＴｉＡ
ｆ。The grain refiner is, for example, an alloy containing Aj+Ti and B, and the TiA73 compound, TiB, and particles in this grain refiner serve as nuclei during crystal formation. Therefore, by adding this crystal grain refining agent to the molten aluminum, the number of crystal nuclei in the molten metal increases, thereby making it possible to refine the aluminum crystal grains. Note that TiA is used for nucleation.
f.
化合物に比して、Ｔ Ｉ Ｂ２粒子の方が有効に作用す
る。T I B2 particles act more effectively than the compound.
このＴｉＢ、粒子の粒径はｌ乃至２μｍと極めて小さい
ものであり、溶湯濾過に使用されるアルミナ質フィルタ
に捕捉される大きさではない。しかし、このＴｉＢ２粒
子をアルミニウム溶湯中に添加した場合は、拡散並びに
ＴｆＢ、粒子同士の凝集及びアルミニウム溶湯内の非金
属介在物とＴ ｉ Ｂ２粒子との凝集が生じ、Ｔ ｔ
Ｂ２粒子が粗大化してしまう。この粗大化のために、溶
湯をアルミナ質フィルタで濾過する際に、ＴｉＢ２粒子
はフィルタに捕捉され、その結果、結晶生成時の核が減
少してアルミニウム溶湯の結晶粒微細化能が消失する。The particle size of these TiB particles is extremely small, 1 to 2 μm, and is not large enough to be captured by an alumina filter used for filtration of molten metal. However, when these TiB2 particles are added to molten aluminum, diffusion, TfB, aggregation between particles, and aggregation of nonmetallic inclusions in the molten aluminum and TiB2 particles occur, resulting in T t
B2 particles become coarse. Due to this coarsening, when the molten metal is filtered through an alumina filter, the TiB2 particles are captured by the filter, and as a result, the number of nuclei during crystal formation is reduced, and the crystal grain refining ability of the molten aluminum is lost.
そこで、本発明においては、前述の如く、アルミニウム
溶湯中に結晶粒微細化剤を添加した後、ガス吐出部材か
ら気体を吹き込んでとの溶湯を撹拌する。そうすると、
Ｔ Ｉ Ｂ２粒子がアルミニウム溶湯中に均一に且つ微
細に分散され、ＴｉＢ２粒子の粗大化が回避される。こ
れにより、この溶湯をフィルタにより濾過した場合、Ｔ
ｉＢ２粒子はフィルタの捕捉サイズに比して小さいため
、フィルタを通過する。このため、フィルタ濾過により
アルミニウム溶湯の結晶粒微細化能が損なわれることが
回避される。Therefore, in the present invention, as described above, after adding a grain refining agent to the molten aluminum, the molten metal is stirred by blowing gas from the gas discharge member. Then,
The T I B2 particles are uniformly and finely dispersed in the molten aluminum, and coarsening of the TiB2 particles is avoided. As a result, when this molten metal is filtered with a filter, T
The iB2 particles pass through the filter because they are small compared to the filter's capture size. Therefore, the ability to refine the crystal grains of the molten aluminum is prevented from being impaired by filter filtration.
なお、窒素ガス及び不活性ガスはアルミニウム溶湯との
反応性が低く、溶湯中に混入してもアルミニウムと反応
して生成物を作ることはない。また、不活性ガス中に塩
素ガスを少量添加すると、アルミニウム溶湯中の非金属
介在物及び水素ガスの除去効果が向上する。このため、
ガス吐出部材から溶湯中は吹き込むガスとしては、窒素
ガスか、アルゴンガス等の不活性ガスか、又はこの不活
性ガス社塩素ガスを少量含有させたものが好ましい。Note that nitrogen gas and inert gas have low reactivity with molten aluminum, and even if they are mixed into the molten metal, they will not react with aluminum to produce products. Furthermore, when a small amount of chlorine gas is added to the inert gas, the effect of removing nonmetallic inclusions and hydrogen gas from the molten aluminum is improved. For this reason,
The gas blown into the molten metal from the gas discharge member is preferably nitrogen gas, an inert gas such as argon gas, or a gas containing a small amount of chlorine gas.
［実施例］
次に、本発明の実施例について添付の図面を参照して説
明する。[Example] Next, an example of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
第１図は本発明の実施例方法にて使用する撹拌装置を示
す断面図である。FIG. 1 is a sectional view showing a stirring device used in an embodiment method of the present invention.
撹拌槽重には、所定の溶融炉からアルミニウム溶湯２が
供給される。この撹拌槽１の入り口部において、溶湯２
の中に結晶粒微細化剤４が繰り出されて浸漬されるよう
になっている。これにより、微細化剤４は溶＠２の熱に
より溶融し、アルミニウム溶湯２中に添加される。Molten aluminum 2 is supplied to the stirring tank from a predetermined melting furnace. At the entrance of this stirring tank 1, the molten metal 2
A grain refining agent 4 is drawn out and dipped into the container. As a result, the refining agent 4 is melted by the heat of the molten aluminum 2 and added to the molten aluminum 2.
撹拌槽１の内部にはガス吐出部材３が配設されている。A gas discharge member 3 is disposed inside the stirring tank 1 .
このガス吐出部材３はカーボン等の耐熱性材料により形
成されており、鉛直に延びる円筒状の支持部３ａと、こ
の支持部３ａの下端に支持部３ａと連通して水平に延び
る角筒状の吐出部３ｂから構成されている。そして、支
持部３ａの下半部及び吐出部３ｂは溶湯２に浸漬されて
おり、吐出部３ｂの上面には多数の孔が設けられている
。The gas discharge member 3 is made of a heat-resistant material such as carbon, and includes a vertically extending cylindrical support portion 3a, and a rectangular cylindrical portion connected to the support portion 3a and extending horizontally at the lower end of the support portion 3a. It is composed of a discharge section 3b. The lower half of the support part 3a and the discharge part 3b are immersed in the molten metal 2, and a large number of holes are provided in the upper surface of the discharge part 3b.
また、このガス吐出部材３の支持部３ａはガス供給装置
（図示せず）に連結されており、このガス供給装置から
窒素ガス、アルゴン等の不活性ガス又は塩素ガス含有不
活性ガスを支持部３ａに供給することにより、この撹拌
ガスを吐出部３ｂから溶湯２中に噴出させるようになっ
ている。更に、このガス供給部材３は、駆動装置（図示
せず）により支持部３ａの軸心の周りに高速で回転する
ようになっている。なお、本装置として、ＳＮＩＦＣ５
ｐｌｎｎＩｎｇ Ｎｏｚｚｌｅ Ｉｎｅｒｔ Ｆｌｏｔ
ａｔｉｏｎ）等の既存の脱ガス装置を使用することがで
きる。The support portion 3a of the gas discharge member 3 is connected to a gas supply device (not shown), and the gas supply device supplies an inert gas such as nitrogen gas or argon or an inert gas containing chlorine gas to the support portion. By supplying the stirring gas to 3a, the stirring gas is ejected into the molten metal 2 from the discharge portion 3b. Furthermore, this gas supply member 3 is configured to rotate at high speed around the axis of the support portion 3a by a drive device (not shown). In addition, as this device, SNIFC5
plnnIng Nozzle Inert Flot
Existing degassing equipment such as cation) can be used.
また、この撹拌槽１の後段にはアルミナ質フィルタ（図
示せず）が配置されている。Further, an alumina filter (not shown) is arranged at the rear stage of the stirring tank 1.
次に、上述の装置を使用したアルミニウム溶湯の結晶粒
微細化方法を説明する。Next, a method for refining crystal grains of molten aluminum using the above-mentioned apparatus will be explained.
先ず、アルミニウム溶湯２を溶製した後、結晶粒微細化
剤４を溶湯２に添加する。この結晶微細化剤４は、例え
ば、Ｔｉが５重量％、Ｂが１重量％、残部がＡ１からな
るものか、又はＴｆが５重量％、Ｂが０．２重量％、残
部がＡｌからなるものを使用する。また、この微細化剤
４の形状は均一添加のためにロッドタイプのものが好ま
しい。First, after melting aluminum molten metal 2, grain refiner 4 is added to the molten metal 2. The crystal refining agent 4 may be composed of, for example, 5% by weight of Ti, 1% by weight of B, and the remainder A1, or 5% by weight of Tf, 0.2% by weight of B, and the remainder Al. use something Further, the shape of the refiner 4 is preferably a rod type for uniform addition.
次に、撹拌槽１において、溶湯２中にガス吐出部材３を
介して不活性ガスを供給する。このとき、ガス吐出部材
３を例えば２００乃至８００ ｒｐｍで回転させる。ま
た、不活性ガスの供給量は、アルミニウム溶湯１トン当
り０．１ｋｇ以上であることが好ましい。Next, in the stirring tank 1, an inert gas is supplied into the molten metal 2 via the gas discharge member 3. At this time, the gas discharge member 3 is rotated at, for example, 200 to 800 rpm. Further, the amount of inert gas supplied is preferably 0.1 kg or more per ton of molten aluminum.
次いで、この撹拌槽１で処理された溶湯２は直ちにアル
ミナ質のフィルタにより濾過される。このフィルタのメ
ツシュは３０番程度のものを使用する。この場合、粒径
が約１０μｍ以上の非金属介在物はこのフィルタにより
捕捉される。しかし、微細化剤４はフィルタを通過し、
アルミニウム結晶粒の微細化の核生成に寄与する。Next, the molten metal 2 treated in the stirring tank 1 is immediately filtered through an alumina filter. The mesh of this filter is about No. 30. In this case, nonmetallic inclusions with a particle size of approximately 10 μm or more are captured by this filter. However, the atomizing agent 4 passes through the filter,
Contributes to nucleation of fine aluminum grains.
上述の如く、本実施例においてはアルミニウム溶湯２中
に結晶粒微細化剤４を添加した後、高速で回転するガス
吐出部材３から不活性ガスを噴出させて溶湯２を撹拌し
、微細化剤４の酸分であろＴｉＢ２粒子の粗大化を防止
する。その後、との溶湯２をフィルタで濾過する。この
ため、溶湯中の非金属介在物が除去されると共に、凝固
後のアルミニウム鋳塊の結晶粒が微細化される。これに
より、例えば、アルマイト処理を施す製品の表面性状の
向上等、アルミニウム製品の品質が向上する。As described above, in this example, after adding the grain refiner 4 to the molten aluminum 2, inert gas is jetted out from the gas discharge member 3 rotating at high speed to stir the molten metal 2, and the grain refiner 4 is added to the molten aluminum 2. Even the acid content of No. 4 prevents the coarsening of TiB2 particles. After that, the molten metal 2 is filtered. Therefore, nonmetallic inclusions in the molten metal are removed, and the crystal grains of the aluminum ingot after solidification are refined. This improves the quality of aluminum products, such as improving the surface properties of products subjected to alumite treatment.
また、本実施例においてはアルミニウム溶湯の処理速度
も向上する。例えば、本願発明者等が実際にアルミニウ
ム溶湯の結晶粒微細化処理を行った結果、従来の方法に
おいては３８１１Ｉｌ１分であった造塊速度が、本実施
例においては５５■／分になり、造塊能力が約２０％向
上した。更に、結晶粒微細化が必要な材料において、溶
湯の通過量が２倍に増大し、その分のフィルタコストが
低減した。Furthermore, in this embodiment, the processing speed of molten aluminum is also improved. For example, as a result of the actual grain refining treatment of molten aluminum by the inventors of the present application, the agglomeration rate, which was 3811 Il 1 minute in the conventional method, became 55 μ/min in this example. The lump capacity improved by about 20%. Furthermore, in materials that require grain refinement, the amount of molten metal passing through is doubled, and the filter cost is reduced accordingly.
［発明の効果］
以上説明したように本発明によれば、アルミニウム溶湯
中に回転するガス吐出部材からガスを吹き込んで溶湯を
撹拌するから、結晶粒微細化剤同士の凝集及び非金属介
在物との凝集に起因する微細化剤粒子の粗大化を回避す
ることができる。このため、この溶湯をフィルタにより
濾過すると、非金属介在物はフィルタにより捕捉され、
結晶粒微細化剤はフィルタを通過する。従って、このア
ルミニウム溶湯が凝固して得られた鋳塊は非金属介在物
が除去されていると共に、結晶粒が十分に微細化されて
いる。これにより、非金属介在物がない高品質のアルミ
ニウム鋳塊を製造することができる。また、フィルタに
より捕捉される結晶粒微細化剤の量が低減されるため、
溶湯の処理速度が向上すると共にフィルタの寿命が長く
なり、アルミニウム製品の製造コストを低減することが
できる。[Effects of the Invention] As explained above, according to the present invention, gas is blown into the molten aluminum from a rotating gas discharge member to stir the molten metal, thereby preventing agglomeration of grain refiners and nonmetallic inclusions. It is possible to avoid coarsening of the finer particles due to agglomeration of the finer particles. Therefore, when this molten metal is filtered, nonmetallic inclusions are captured by the filter.
The grain refiner passes through a filter. Therefore, the ingot obtained by solidifying this molten aluminum has non-metallic inclusions removed and crystal grains are sufficiently refined. Thereby, a high quality aluminum ingot free of nonmetallic inclusions can be manufactured. Additionally, the amount of grain refiner captured by the filter is reduced;
The processing speed of molten metal is improved, the life of the filter is extended, and the manufacturing cost of aluminum products can be reduced.
第１図は本発明の実施例方法にて使用する撹拌装置を示
す断面図である。
１；撹拌槽、２；溶湯、３；ガス吐出部材、３ａ；支持
部、３ｂ；吐出部、４；結晶粒微細化剤ｂ
第
図FIG. 1 is a sectional view showing a stirring device used in an embodiment method of the present invention. 1; Stirring tank, 2; Molten metal, 3; Gas discharge member, 3a; Support part, 3b; Discharge part, 4; Grain refining agent b.
Claims (2)
程と、前記溶湯中に浸漬されたガス吐出部材からガスを
溶湯中に吹き込むと共に前記ガス吐出部材を回転させて
溶湯を撹拌する工程と、前記溶湯をフィルタにより濾過
する工程とを有することを特徴とするアルミニウム溶湯
の結晶粒微細化方法。(1) a step of adding a grain refiner to the molten aluminum; a step of blowing gas into the molten metal from a gas discharge member immersed in the molten metal and rotating the gas discharge member to stir the molten metal; A method for refining grains of molten aluminum, comprising the step of filtering the molten metal using a filter.
有不活性ガスからなる群から選択されたガスであること
を特徴とする請求項１に記載のアルミニウム溶湯の結晶
粒微細化方法。(2) The method for refining crystal grains in molten aluminum according to claim 1, wherein the gas is selected from the group consisting of nitrogen gas, inert gas, and chlorine gas-containing inert gas.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1219431A JPH0382721A (en) | 1989-08-25 | 1989-08-25 | Method for refining crystalline grain of molten aluminum |
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| JP (1) | JPH0382721A (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005103560A (en) * | 2003-09-29 | 2005-04-21 | Dowa Mining Co Ltd | Aluminum-ceramic joined substrate and method for producing same |
| US10435360B2 (en) | 2015-12-09 | 2019-10-08 | Toray Fine Chemicals Co., Ltd. | Method of purifying dimethyl sulfoxide |
-
1989
- 1989-08-25 JP JP1219431A patent/JPH0382721A/en active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005103560A (en) * | 2003-09-29 | 2005-04-21 | Dowa Mining Co Ltd | Aluminum-ceramic joined substrate and method for producing same |
| US10435360B2 (en) | 2015-12-09 | 2019-10-08 | Toray Fine Chemicals Co., Ltd. | Method of purifying dimethyl sulfoxide |
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