JPH11123535A - 軽金属溶湯に接触する部材における溶湯付着防止構造 - Google Patents

軽金属溶湯に接触する部材における溶湯付着防止構造

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JPH11123535A
JPH11123535A JP28487397A JP28487397A JPH11123535A JP H11123535 A JPH11123535 A JP H11123535A JP 28487397 A JP28487397 A JP 28487397A JP 28487397 A JP28487397 A JP 28487397A JP H11123535 A JPH11123535 A JP H11123535A
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JP
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molten metal
molten
metal
cylinder
concave
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JP28487397A
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Tadayoshi Nakamura
忠義 中村
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Daihatsu Motor Co Ltd
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Daihatsu Motor Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 軽金属溶湯の濡れ性が高い場合であっても、
溶湯に接触する部材の表面に溶湯が付着しないようにす
ることを目的とする。 【解決手段】 部材は外筒11と内筒21とからなる。
外筒11の外側面11aは凹面形状になっており、外側
面11aには濡れ防止剤である窒化ホウ素(BN)が塗
布されている。外筒11の内壁面には、内筒21が接触
して固定されている。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本願発明は、軽金属溶湯に接
触する部材において、溶湯の付着を防止できる部材の構
造に関する。特に、本願発明はアルカリ土類金属の添加
により難燃性としたマグネシウム合金溶湯の付着を防止
できる部材の構造に関するものである。
【0002】
【従来の技術】軽金属は比重が軽くて鋳造し易いので、
利用価値が高い。特に、マグネシウム合金或いはそれら
に強化材などの異種材料を添加した複合マグネシウム材
(以下、これらを総称して「マグネシウム材」という)
は、比重が小さく軽量化が可能であるとともに、薄肉成
形が可能であることから、輸送機械や家電製品等の部品
に広く使用されるようになってきている。しかしなが
ら、マグネシウム材は溶湯状態や微粉末状態では燃焼し
易く、このことがマグネシウム材の取扱いにおける最大
の問題点の一つになっている。
【0003】国際公開第W093/15238号には、
マグネシウム材にカルシウム等のアルカリ土類金属を添
加して、溶湯に難燃性をもたせる方法が記載されてい
る。カルシウム等を添加すれば、溶湯が坩堝内で放置さ
れて大気に接触しても燃焼しない。仮に燃焼しても発火
点がゆっくり拡がる程度に抑制できる。
【0004】一方、坩堝内の溶湯には、溶湯温度を測定
する温度計(熱電対)の保護管、溶湯を縦対流させるた
めのガス吹き込み管や攪拌棒等の複数の部材が浸されて
おり、溶湯がこれら部材の外面に付着するのである。特
にマグネシウム材を鋳造するために坩堝内の溶湯を杓
(ラドル)で汲み出していくと溶湯面が低下し、溶湯が
温度計の保護管やガス吹き込み管の面に薄膜状に付着し
たまま残り、大気に曝されることになる。大気開放下で
は、例えアルカリ土類金属を添加していても保護管等に
付着した溶湯は、燃焼してしまうことが多い。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】溶湯を付着させない手
段として、保護管等の面を濡れにくくさせる方法が考え
られる。例えば、濡れ防止剤である窒化ホウ素(BN)
を保護管に塗布することによって、保護管は濡れにくく
なる。しかし、この方法だけでは溶湯の付着を十分に防
止することはできず、溶湯が保護管等に薄膜状に付着し
て発火してしまう。
【0006】本願発明は、前記の課題を解決するために
なされたもので、溶湯に接触する部材の表面に溶湯が付
着しないようにすることを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】本願発明者は、パイプを
縦にカットして全面にBNを塗布し、溶湯に浸してから
パイプを引き上げると、外面には溶湯が薄膜状に付着し
ているが、内面には溶湯が殆ど付着していないという事
実を発見し、本願発明を完成するに至った。
【0008】パイプの外径を一定にし、上記事実を更に
詳しく検討したものを図4によって説明する。
【0009】図4(a)に示されるように、パイプの切
断面間の弦の長さが40mm以下の場合には、溶湯は薄
膜状になりパイプの外面41へ付着しており、内面42
へは付着していなかった。しかし、弦が短いので、薄膜
状の溶湯が切断面と切断面との間をブリッジ状につない
でいる。このブリッジ状の薄膜43は、切断面と切断面
との間の大部分に形成されていた。
【0010】また、図4(b)に示されるように、パイ
プの切断面の弦の長さが40〜70mmの場合にも、溶
湯は外面41へ付着し、内面42へは付着していなかっ
た。ただし、切断面と切断面との間にブリッジ状の薄膜
43は形成されるが、その高さが図4(a)のものより
も低くなった。
【0011】さらに、図4(c)に示されるように、パ
イプの切断面の弦の長さが70mm以上の場合にも、溶
湯は外面41へ付着し、内面42へは付着していなかっ
た。しかし、この場合は弦が十分に長いので切断面と切
断面との間にブリッジ状の薄膜43は形成されなかっ
た。
【0012】上記の結果より、本願発明の軽金属溶湯に
接触する部材における溶湯付着防止構造は、軽金属溶湯
に接触する部材において、当該軽金属溶湯に接触する面
が凹面形状であることを特徴とするものである。
【0013】軽金属溶湯に接する面が凹面形状の場合、
凹面と接触している溶湯に凝集力が働く。この凝集力
は、凹面に囲まれた溶湯をその囲まれた領域内で集まら
せるように凹面から離れる方向に作用するので、溶湯が
凹面に付着しないものと推察される。
【0014】軽金属溶湯としては、例えばアルミニウム
合金溶湯、マグネシウム合金溶湯が挙げられるが、溶湯
の発火、燃焼を抑制するためにアルカリ土類金属を添加
したことによって難燃性としたマグネシウム合金溶湯に
本願発明を適用するのが好ましい。
【0015】本願発明を実施するに際して、凹面形状の
面に濡れ防止剤を塗布するのが好ましい。何故なら、マ
グネシウム合金溶湯は「濡れ」易く、溶湯を汲み出した
りして溶湯面が変動した場合、濡れ防止剤を塗布してい
ないと、部材に溶湯湯が薄膜状に付着し、大気中でこの
薄膜が酸化燃焼することがあるからである。
【0016】濡れ防止剤は面の濡れを低下させるもので
あれば良いが、特に窒化ホウ素が好ましい。
【0017】本願発明の溶湯付着防止構造は、温度計保
護管、溶湯を縦対流させるためのガス吹き込み管や攪拌
棒、溶湯を汲み出すラドル等の溶湯に浸されたり接した
りする全ての部材に利用できる。
【0018】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て、添付図面を参照して説明する。
【0019】図1〜3に示すように、軽金属溶湯に接触
する部材は、外筒11と内筒21とからなる二重構造の
部材本体1を有しており、外筒11内に内筒21を挿入
して、両者が部材本体1を構成するように溶接等で固定
されている。両筒体11、21は、例えばステンレス鋼
板を板金加工及び溶接加工することにより作製される。
外筒11および内筒21の外径、内径、長さ等は、部材
の用途に応じて適宜選択すればよい。
【0020】外筒11は図2および図3に示すように、
3個の部分円筒状の外側面11a、部分球面状の外底面
11bとを有している。これら外側面11aおよび外底
面11bは、溶湯に直接接触しても溶湯が付着しにくい
ように凹面形状になっている。また、これら外側面11
aおよび外底面11bには、濡れ防止剤である窒化ホウ
素(BN)が塗布されている。3個の外側面11aの隣
接部分31,32,33は、溶湯が付着しないようにシ
ャープエッジになっている。隣接部31,32,33が
シャープエッジとならないような厚みでは、溶湯が薄膜
状に付着してしまうからである。
【0021】図1に示されているように、外筒11の上
端部11cはフラットになっている。上端部11cは溶
湯に浸されることがないので、凹面形状にする必要がな
く、濡れ防止剤であるBNも塗布されていない。
【0022】図2および図3に示されるように、内筒2
1は外筒11の外側面11aおよび外底面11bに接し
ている。内筒21に温度計等を挿入すれば、この部材は
温度計の保護管として使用することができる。
【0023】部材を溶湯に浸しても、外筒11の外底面
11bによって外筒11と内筒21との隙間に溶湯が入
ってくることはない。内筒21は溶湯に濡れないので、
内筒21にBNを塗布する必要はない。
【0024】外筒11の外側面11aおよび外底面11
bが凹面形状となっており、しかもこれらの面に濡れ防
止剤を塗布していると、溶湯が極めて付着しにくくなる
という効果が生じる。表面を凹面形状とすることにより
なぜ溶湯が付着しにくくなるかの原理については明確に
解明されていないが、本願発明者としては以下に述べる
ような原理に基づいているのではないかと一応推定して
いる。
【0025】液相の物質は凝集力を有しており、この凝
集力のために少量の液体物質は液滴状に集まるように挙
動する。この凝集力を外筒11の外側面11aおよび外
底面11bに接触する溶湯について考えた場合、溶湯は
凝集力によって外側面11aおよび外底面11bから離
れる方向に集まろうとする。従って、凹面形状となる外
側面11aおよび外底面11bには溶湯が付着しないと
推察される。
【0026】これに対し、外周面が円筒形凸面状の部材
を溶湯に浸す場合を考えると、部材の周りの溶湯は凝集
力によってその部材を抱き込むように集まろうとする。
この結果、円筒形外周面にBN等の濡れ防止剤を塗布し
ていても、円筒外周面には溶湯が付着しやすくなる。
【0027】以上の推定の適否は別にして、凹面には溶
湯が付着しにくく、凸面には溶湯が付着しやすいという
事実については、本願発明者が実際に行った実験結果か
ら確認できる。
【0028】以下、本願発明に係る構造の部材を実際に
溶湯に浸し、溶湯が薄膜状に付着するか否かを確認し
た。その実験結果を以下に示す。
【0029】[実施例1]実験に使用した部材は、図1
〜3に示されたように、外筒11の3つの側面11aの
全てが凹面であり、外筒11の底面11bも凹面形状の
ものである。外筒11の表面には、BNを塗布した。こ
のような部材を1本用意した。
【0030】次いで、坩堝内でカルシウム1.5 重量%を
含有するAZ91合金のインゴットを溶解し、溶湯1.
4kgを得た。溶湯の中に上記部材を30分間浸してか
ら引き上げ、部材に溶湯が薄膜状に付着しているかどう
かを目視で確認した。目視では、いずれの部材の外筒1
1にも溶湯の付着は確認されなかった。
【0031】さらにこの部材を溶湯に3分間浸してか
ら、大気中に3分間放置するサイクルテストを実施し
た。このサイクルテストを5サイクル行ったが、溶湯の
部材への付着は特に認められなかった。
【0032】上記操作を5回実施したが、いずれの操作
においても溶湯は部材に付着しないという結果が再現で
きた。
【0033】[実施例2]実施例1で使用した部材と同
じものを1本用意した。AZ91合金のインゴットの替
わりに、カルシウム添加量0.8重量%のAM60合金イ
ンゴットを使用し、坩堝内に溶湯1.5kgを調製し
た。その他の条件、操作を実施例1と全く同一にし、部
材に対する溶湯の付着性を調査した。
【0034】調査を行ったところ、目視ではいずれも部
材の外筒11に溶湯の付着は確認されなかった。さらに
実施例1と同様のサイクルテストを5サイクル行った
が、部材への付着は特に認められなかった。
【0035】上記操作を5回実施したが、いずれの操作
においても溶湯は部材に付着しないという結果が再現で
きた。
【0036】[比較例]図1に示される内筒21のみか
らなる円筒を1本用意して表面にBNを塗布した。次い
で、坩堝内でカルシウム1.5 重量%を含有するAZ91
合金のインゴットを溶解し、溶湯1.4kgを調製し
た。その他の条件、操作を実施例1と全く同一にし、円
筒に対する溶湯の付着性を調査した。
【0037】調査を行ったところ、目視では円筒の外面
に明らかに溶湯が付着していた。この操作を5回実施し
たが、いずれの操作においても溶湯は円筒の外面に付着
しており、その平均付着量は、1.07gであった。
【0038】上記実験結果より、溶湯は、凹面形状の面
には付着しないということが確認できた。
【0039】以上、本願発明の実施形態を説明したが、
本願発明はこれらに限定されずに、種々に変形すること
が可能である。例えば外筒11を構成する材料はステン
レス鋼に限定されずに、その他のアルミニウム被覆合金
等を用いてもよい。
【0040】上記実施例における部材本体1は、外筒1
1が3つの側面11aおよび底面11bを有しこの面が
凹面形状となるものであったが、4つの側面および底面
からなり、この面が凹面形状となるものであっても良
い。要するに、溶湯に浸される面が凹面形状であれば、
溶湯が薄膜状に付着することを防止することができる。
また、溶湯の位置が変動しても溶湯につかり続けている
部分の面は、大気に曝されることがないので、凹面形状
と凹面形状でない形態とを組み合わせたものでもよい。
【0041】
【発明の効果】以上、詳細に説明したように、溶湯に浸
す部材の面を凹面形状にすることによって、溶湯が部材
に薄膜状に付着することを防止できる。坩堝内の溶湯に
浸されたり、大気と接触したりすることの多い攪拌棒、
ガス吹き込み管、温度計の保護管、溶湯を組み出すラド
ル等に本願発明の構造を利用すれば、坩堝内で溶湯面が
低くなってきても、溶湯は上記攪拌棒等の部材に付着す
ることがない。このため、部材の表面から薄膜状の溶湯
を取り除く手間を省略できる。さらにマグネシウム合金
溶湯に本願発明を適用すれば、溶湯の発火を防止するこ
ともできる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本願発明の溶湯付着防止構造を持つ部材の一実
施例を示す斜視図である。
【図2】本願発明の溶湯付着防止構造を持つ部材の一実
施例を示す横断面図である。
【図3】図2のX1−X1線拡大断面図である。
【図4】パイプを縦にカットしたものを溶湯に浸したと
きの、溶湯の付着状態を示す図である。
【符号の説明】
1 部材本体 11 外筒 11a 外側面 11b 外底面 11c 上端部 21 内筒 31、32、33 凹面隣接部 41 パイプの外面 42 パイプの内面 43 ブリッジ状の薄膜

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 軽金属溶湯に接触する部材において、当
    該軽金属溶湯に接触する面が凹面形状であることを特徴
    とする、軽金属溶湯に接触する部材における溶湯付着防
    止構造。
  2. 【請求項2】 上記凹面形状の面に濡れ防止剤が塗布さ
    れていることを特徴とする、請求項1に記載の軽金属溶
    湯に接触する溶湯付着防止構造。
  3. 【請求項3】 上記濡れ防止剤が窒化ホウ素であること
    を特徴とする、請求項2に記載の軽金属溶湯に接触する
    部材における溶湯付着防止構造。
JP28487397A 1997-10-17 1997-10-17 軽金属溶湯に接触する部材における溶湯付着防止構造 Pending JPH11123535A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006136917A (ja) * 2004-11-11 2006-06-01 National Institute Of Advanced Industrial & Technology アルミ溶湯用部材及びその製造方法
JP2014073513A (ja) * 2012-10-04 2014-04-24 Hitachi Metals Ltd 溶融金属攪拌用回転体
EP4012063A1 (en) * 2020-12-09 2022-06-15 Eregli Demir ve Celik Fabrikalari T.A.S. Method for coating of metalic materials with single side coating

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