JP3379232B2 - AlまたはAl合金の溶解法 - Google Patents
AlまたはAl合金の溶解法Info
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- Manufacture And Refinement Of Metals (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明はAlまたはAl合金の溶
解法に関し、特にAlまたはAl合金溶湯中に含まれる
不純物であるSiを溶解段階で効率よく除去して清浄度
の高いAlまたはAl合金を得る方法に関するものであ
る。
解法に関し、特にAlまたはAl合金溶湯中に含まれる
不純物であるSiを溶解段階で効率よく除去して清浄度
の高いAlまたはAl合金を得る方法に関するものであ
る。
【0002】
【従来の技術】AlまたはAl合金は、軽量性、加工
性、表面美麗性等の特徴を有することから種々の用途に
利用されている。しかし、不純物元素の混入によって共
晶化合物が粗大化する等の不都合が生じ、強度、靭性、
表面処理性等に悪影響を与えるという問題がある。近
年、省資源・省エネルギーの観点から、AlまたはAl
合金製品のリサイクルが必要とされているが、不純物元
素を極力低減しなければリサイクルによって得られるA
lまたはAl合金が使用に耐えないものとなってしま
う。
性、表面美麗性等の特徴を有することから種々の用途に
利用されている。しかし、不純物元素の混入によって共
晶化合物が粗大化する等の不都合が生じ、強度、靭性、
表面処理性等に悪影響を与えるという問題がある。近
年、省資源・省エネルギーの観点から、AlまたはAl
合金製品のリサイクルが必要とされているが、不純物元
素を極力低減しなければリサイクルによって得られるA
lまたはAl合金が使用に耐えないものとなってしま
う。
【0003】この様なところから、AlまたはAl合金
からの不純物元素の除去法については様々の研究が行な
われており、その一部は実用化されている。種々の不純
物元素のうちSiに注目すると、例えば特公平1−27
9712号公報には、状態図から見てAlまたはAl合
金溶湯が凝固する際にAl純度の高い部分が先に凝固す
るという原理を利用し、溶湯中のSiを凝固末期の未凝
固溶湯中に濃縮して除去する方法(偏析法)が提案され
ているが、この方法は大量処理に不向きであって生産性
が低く、しかも多量のAlロスが避けられないという問
題があり、工業的規模での実用性を欠く。また特公昭6
2−10315号公報には、電気分解法によってSiを
除去する方法も提案されているが、この方法は処理コス
トが非常に高くやはり工業的規模での実用性を欠く。
からの不純物元素の除去法については様々の研究が行な
われており、その一部は実用化されている。種々の不純
物元素のうちSiに注目すると、例えば特公平1−27
9712号公報には、状態図から見てAlまたはAl合
金溶湯が凝固する際にAl純度の高い部分が先に凝固す
るという原理を利用し、溶湯中のSiを凝固末期の未凝
固溶湯中に濃縮して除去する方法(偏析法)が提案され
ているが、この方法は大量処理に不向きであって生産性
が低く、しかも多量のAlロスが避けられないという問
題があり、工業的規模での実用性を欠く。また特公昭6
2−10315号公報には、電気分解法によってSiを
除去する方法も提案されているが、この方法は処理コス
トが非常に高くやはり工業的規模での実用性を欠く。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記の様な
事情に着目してなされたものであって、その目的は、A
lまたはAl合金溶湯中から不純物元素であるSiを低
コストで効率よく除去することのできる方法を確立し、
高純度なAlまたはAl合金を得ることのできる方法を
提供しようとするものである。
事情に着目してなされたものであって、その目的は、A
lまたはAl合金溶湯中から不純物元素であるSiを低
コストで効率よく除去することのできる方法を確立し、
高純度なAlまたはAl合金を得ることのできる方法を
提供しようとするものである。
【0005】
【課題を解決するための手段】上記課題を達成すること
のできた本発明に係るAlまたはAl合金の溶解法の構
成は、不純物としてSiを含むAlまたはAl合金溶湯
中に、Pbおよび/またはPb含有化合物を添加し、S
iとの間でSi−Pb系複合酸化物を形成させてこれを
分離する工程を含むところに要旨を有する。尚この方法
を実施するに当たっては、該複合酸化物の形成されたA
lまたはAl合金溶湯中に、不活性ガスを吹込んで溶湯
中の該複合酸化物の浮上分離を促進する方法、あるいは
該複合酸化物を耐火性フィルターを介して除去する方法
等が好ましい方法として採用される。
のできた本発明に係るAlまたはAl合金の溶解法の構
成は、不純物としてSiを含むAlまたはAl合金溶湯
中に、Pbおよび/またはPb含有化合物を添加し、S
iとの間でSi−Pb系複合酸化物を形成させてこれを
分離する工程を含むところに要旨を有する。尚この方法
を実施するに当たっては、該複合酸化物の形成されたA
lまたはAl合金溶湯中に、不活性ガスを吹込んで溶湯
中の該複合酸化物の浮上分離を促進する方法、あるいは
該複合酸化物を耐火性フィルターを介して除去する方法
等が好ましい方法として採用される。
【0006】
【作用】AlまたはAl合金は極めて酸化し易く、かつ
その酸化傾向はSiより大きい。従って、AlまたはA
l合金溶湯からSiを酸化物として除去することは不可
能であることが知られている。しかし、本発明者らが鋭
意検討した結果、SiとPbとの複合酸化物は、Alま
たはAl合金溶湯中に固形の晶出物もしくは半溶融状態
で存在し、ろ過によって比較的簡単に分離除去し得るこ
とを見出し本発明に到達した。これは、Si−Pb−O
系複合酸化物が、Alの酸化物であるAl 2 O3 よりも
生成自由エネルギーが低いためであると考えられる。こ
のことから本発明では、不純物としてSiを含むAlま
たはAl合金溶湯中にPbと酸素源を存在させ、Siと
の複合酸化物を形成させてこれを除去することとしたの
である。
その酸化傾向はSiより大きい。従って、AlまたはA
l合金溶湯からSiを酸化物として除去することは不可
能であることが知られている。しかし、本発明者らが鋭
意検討した結果、SiとPbとの複合酸化物は、Alま
たはAl合金溶湯中に固形の晶出物もしくは半溶融状態
で存在し、ろ過によって比較的簡単に分離除去し得るこ
とを見出し本発明に到達した。これは、Si−Pb−O
系複合酸化物が、Alの酸化物であるAl 2 O3 よりも
生成自由エネルギーが低いためであると考えられる。こ
のことから本発明では、不純物としてSiを含むAlま
たはAl合金溶湯中にPbと酸素源を存在させ、Siと
の複合酸化物を形成させてこれを除去することとしたの
である。
【0007】本発明では、AlまたはAl合金溶湯中
に、Pbおよび/またはPb含有化合物を添加するが、
用いることのできるPb含有化合物としてはPbを含む
ものであればよく、例えばPbO2 、MgPbO3 、C
aPbO3 、FePbO3 、MnPbO3 、ZnPbO
3 等が挙げられる。尚Pbを金属元素として添加する場
合は、処理系に酸素源を供給することが必要であり、そ
の手段として最も簡単なのは、溶解を大気雰囲気中で行
なうことにより大気から酸素を供給する方法であるが、
勿論この方法に限られるものではなく、例えば酸素含有
ガスを溶湯内へ吹き込んで溶湯の攪拌と酸素源の供給を
同時に行うことも有効である。しかし、酸素含有ガスを
溶湯内へ吹き込む方法を採用すると、AlまたはAl合
金の酸化ロスが増大する傾向があるので、好ましくは大
気溶解とPb酸化物の併用を採用するのが好ましい。
に、Pbおよび/またはPb含有化合物を添加するが、
用いることのできるPb含有化合物としてはPbを含む
ものであればよく、例えばPbO2 、MgPbO3 、C
aPbO3 、FePbO3 、MnPbO3 、ZnPbO
3 等が挙げられる。尚Pbを金属元素として添加する場
合は、処理系に酸素源を供給することが必要であり、そ
の手段として最も簡単なのは、溶解を大気雰囲気中で行
なうことにより大気から酸素を供給する方法であるが、
勿論この方法に限られるものではなく、例えば酸素含有
ガスを溶湯内へ吹き込んで溶湯の攪拌と酸素源の供給を
同時に行うことも有効である。しかし、酸素含有ガスを
溶湯内へ吹き込む方法を採用すると、AlまたはAl合
金の酸化ロスが増大する傾向があるので、好ましくは大
気溶解とPb酸化物の併用を採用するのが好ましい。
【0008】Pbおよび/またはPb含有化合物の添加
量は、溶湯中に混入している不純物Siの量に応じて増
減させる必要がある。これら化合物中のPb総量の下限
値は、Si−Pb系複合酸化物を形成し得る化学量論的
当量であり、当量より少ないと、不純物Siの全てを複
合酸化物として除去できなくなる。例えば、PbO2の
みを添加して、(PbO)(SiO2)3を形成させる場
合、Siの1モルに対しPbは1/3モル(化学量論的
当量)必要であり、重量比としてはSi:Pb=28.
1:69(1/3モル:PbO2としては79.6)と
なる。従ってSiが1質量%含まれる溶湯には、PbO
2を2.86重量%以上添加すればよいことになる。た
だし、複合酸化物形成のための反応の場が少ないことを
考慮すれば、当量の1.5倍以上のPbを存在させるこ
とが好ましい。
量は、溶湯中に混入している不純物Siの量に応じて増
減させる必要がある。これら化合物中のPb総量の下限
値は、Si−Pb系複合酸化物を形成し得る化学量論的
当量であり、当量より少ないと、不純物Siの全てを複
合酸化物として除去できなくなる。例えば、PbO2の
みを添加して、(PbO)(SiO2)3を形成させる場
合、Siの1モルに対しPbは1/3モル(化学量論的
当量)必要であり、重量比としてはSi:Pb=28.
1:69(1/3モル:PbO2としては79.6)と
なる。従ってSiが1質量%含まれる溶湯には、PbO
2を2.86重量%以上添加すればよいことになる。た
だし、複合酸化物形成のための反応の場が少ないことを
考慮すれば、当量の1.5倍以上のPbを存在させるこ
とが好ましい。
【0009】一方、Pbは溶湯中のSi量より過度に多
く存在させると、却って溶湯汚染の原因となり、得られ
るAlまたはAl合金の性能低下につながりかねない。
従って、Pbの上限値は、複合酸化物を形成し得る化学
量論的当量の3倍程度とすることが好ましい。より好ま
しくは当量の2倍以下である。また、必要に応じて酸素
源として空気吹込みを行なうことも可能であるが、この
場合は、余剰酸素によるAl2 O3 の生成によってAl
ロスが増大しない様に吹込み量を調整することが望まれ
る。
く存在させると、却って溶湯汚染の原因となり、得られ
るAlまたはAl合金の性能低下につながりかねない。
従って、Pbの上限値は、複合酸化物を形成し得る化学
量論的当量の3倍程度とすることが好ましい。より好ま
しくは当量の2倍以下である。また、必要に応じて酸素
源として空気吹込みを行なうことも可能であるが、この
場合は、余剰酸素によるAl2 O3 の生成によってAl
ロスが増大しない様に吹込み量を調整することが望まれ
る。
【0010】本発明では、SiとPbの複合酸化物が生
成したAlまたはAl合金溶湯中から、これらの複合酸
化物を分離することによって、不純物Siの除去が達成
できる。複合酸化物の除去方法は特に限定されないが、
一般的な方法としては、「溶湯鎮静」として溶湯を静置
し複合酸化物を浮上・もしくは沈降させてから除滓する
方法、或は溶湯を耐火性多孔質フィルターに通して複合
酸化物を濾別する方法等が例示される。また、生成する
複合酸化物は溶湯中に浮遊しているものも多いため、窒
素、アルゴン、He、ネオン等の不活性ガスを微細な気
泡状に溶湯中に吹込み、気泡の浮上と共に該複合酸化物
を浮上させて除滓する等も好ましい方法の1つであり、
この方法を採用すれば同時に脱水素も進められるという
利点を享受できる。
成したAlまたはAl合金溶湯中から、これらの複合酸
化物を分離することによって、不純物Siの除去が達成
できる。複合酸化物の除去方法は特に限定されないが、
一般的な方法としては、「溶湯鎮静」として溶湯を静置
し複合酸化物を浮上・もしくは沈降させてから除滓する
方法、或は溶湯を耐火性多孔質フィルターに通して複合
酸化物を濾別する方法等が例示される。また、生成する
複合酸化物は溶湯中に浮遊しているものも多いため、窒
素、アルゴン、He、ネオン等の不活性ガスを微細な気
泡状に溶湯中に吹込み、気泡の浮上と共に該複合酸化物
を浮上させて除滓する等も好ましい方法の1つであり、
この方法を採用すれば同時に脱水素も進められるという
利点を享受できる。
【0011】本発明におけるAlまたはAl合金の溶解
温度としては、通常の700〜900℃でよく、複合酸
化物を形成させて該複合酸化物を除去した後は、公知の
方法で精錬を行うことによって、高純度なAlまたはA
l合金を製造することができる。
温度としては、通常の700〜900℃でよく、複合酸
化物を形成させて該複合酸化物を除去した後は、公知の
方法で精錬を行うことによって、高純度なAlまたはA
l合金を製造することができる。
【0012】
【実施例】以下実施例によって本発明をさらに詳述する
が、下記実施例は本発明を制限するものではなく、前・
後記の趣旨を逸脱しない範囲で変更実施することは全て
本発明の技術範囲に包含される。
が、下記実施例は本発明を制限するものではなく、前・
後記の趣旨を逸脱しない範囲で変更実施することは全て
本発明の技術範囲に包含される。
【0013】実施例1
原料として、Si:1.0重量%を含むJISの110
0の純Al系スクラップを使用し、溶解温度:720
℃、溶解炉:10トンの反射型溶解炉(重油焚き)で大
気溶解する方法を採用し、このとき、PbまたはPb含
有化合物を所定量添加(N2 ガスによって吹き込み)し
た後、生成するSi−Pb系複合酸化物を浮上分離によ
って除去した後、溶湯をサンプリングして元素分析を行
なった。溶湯は引き続いて精錬(KCl系フラックス:
溶湯量に対し0.1重量%をN2 ガス:流量0.6m3
/h、30分で吹き込み)を行なった後、半連続鋳造を
行ない、直径300mmのビレット(4本取り)を製造
した。上記処理段階でサンプリングした溶湯の元素分析
を行ない、Si残留濃度が200ppm以下、Pb残留
濃度が20ppm以下のものを合格とした。結果を表1
に示す。
0の純Al系スクラップを使用し、溶解温度:720
℃、溶解炉:10トンの反射型溶解炉(重油焚き)で大
気溶解する方法を採用し、このとき、PbまたはPb含
有化合物を所定量添加(N2 ガスによって吹き込み)し
た後、生成するSi−Pb系複合酸化物を浮上分離によ
って除去した後、溶湯をサンプリングして元素分析を行
なった。溶湯は引き続いて精錬(KCl系フラックス:
溶湯量に対し0.1重量%をN2 ガス:流量0.6m3
/h、30分で吹き込み)を行なった後、半連続鋳造を
行ない、直径300mmのビレット(4本取り)を製造
した。上記処理段階でサンプリングした溶湯の元素分析
を行ない、Si残留濃度が200ppm以下、Pb残留
濃度が20ppm以下のものを合格とした。結果を表1
に示す。
【0014】
【表1】
【0015】実施例2
原料として、Si:3.0重量%を含むJIS−400
0のAl合金系スクラップを使用し、溶解温度:720
℃、溶解炉:10トンの反射型溶解炉(重油焚き)で大
気溶解する方法を採用し、このとき、PbまたはPb含
有化合物を所定量添加(N2 ガスによって吹き込み)し
た後、生成するSi−Pb系複合酸化物をフィルター濾
過によって除去した後、溶湯をサンプリングして元素分
析を行なった。溶湯は引き続いて精錬(Arガスを流量
0.6m3 /hで30分で吹き込み)を行なった後、半
連続鋳造を行ない、直径300mmのビレット(4本取
り)を製造した。上記処理段階でサンプリングした溶湯
の元素分析を行ない、Si残留濃度が200ppm以
下、Pb残留濃度が20ppm以下のものを合格とし
た。結果を表2に示す。
0のAl合金系スクラップを使用し、溶解温度:720
℃、溶解炉:10トンの反射型溶解炉(重油焚き)で大
気溶解する方法を採用し、このとき、PbまたはPb含
有化合物を所定量添加(N2 ガスによって吹き込み)し
た後、生成するSi−Pb系複合酸化物をフィルター濾
過によって除去した後、溶湯をサンプリングして元素分
析を行なった。溶湯は引き続いて精錬(Arガスを流量
0.6m3 /hで30分で吹き込み)を行なった後、半
連続鋳造を行ない、直径300mmのビレット(4本取
り)を製造した。上記処理段階でサンプリングした溶湯
の元素分析を行ない、Si残留濃度が200ppm以
下、Pb残留濃度が20ppm以下のものを合格とし
た。結果を表2に示す。
【0016】
【表2】
【0017】表1,2からも明らかである様に、Alま
たはAl合金溶湯中に適量のPbまたはPb含有化合物
を添加して処理すると、該溶湯中に不純物元素として含
まれるSiが効率よく除去され、清浄度の高いAlまた
はAl合金を得ることができる。
たはAl合金溶湯中に適量のPbまたはPb含有化合物
を添加して処理すると、該溶湯中に不純物元素として含
まれるSiが効率よく除去され、清浄度の高いAlまた
はAl合金を得ることができる。
【0018】尚、図1は、AlまたはAl合金溶湯中に
含まれるSi量に対する添加Pb量とSi−Pb系複合
酸化物生成量の関係を整理して示したグラフであり、こ
のグラフからも明らかである様に、Si量に対して当モ
ル量よりもやや多め(約1.2倍モル)のPbを添加す
ることによって、Siを効率よく除去し得ること、ま
た、それ以上にPb添加量を多くしてもそれ以上にSi
−Pb系複合酸化物の増大は見られず、余剰のPbは当
該溶湯に不純物として混入することになるため、それ以
上の添加は余り好ましくないことが分かる。
含まれるSi量に対する添加Pb量とSi−Pb系複合
酸化物生成量の関係を整理して示したグラフであり、こ
のグラフからも明らかである様に、Si量に対して当モ
ル量よりもやや多め(約1.2倍モル)のPbを添加す
ることによって、Siを効率よく除去し得ること、ま
た、それ以上にPb添加量を多くしてもそれ以上にSi
−Pb系複合酸化物の増大は見られず、余剰のPbは当
該溶湯に不純物として混入することになるため、それ以
上の添加は余り好ましくないことが分かる。
【0019】また図2は、AlまたはAl合金溶湯中に
含まれるSi量に対する添加Pb量と、該溶湯中のPb
残留量の関係を整理して示したグラフであり、このグラ
フからも明らかである様に、Pb添加量がSi量に対し
て当モル量を超えると、溶湯中のPb残留濃度は急激に
増大する傾向が見られ、その添加量がSi量に対して
2.0モル量を超えると、残存Pbによる製品欠陥が顕
著に現われる傾向が認められるので、Pb添加量は不純
物元素として含まれるSi量に対し約2.0倍モル程度
以下に抑えるべきであることが分かる。
含まれるSi量に対する添加Pb量と、該溶湯中のPb
残留量の関係を整理して示したグラフであり、このグラ
フからも明らかである様に、Pb添加量がSi量に対し
て当モル量を超えると、溶湯中のPb残留濃度は急激に
増大する傾向が見られ、その添加量がSi量に対して
2.0モル量を超えると、残存Pbによる製品欠陥が顕
著に現われる傾向が認められるので、Pb添加量は不純
物元素として含まれるSi量に対し約2.0倍モル程度
以下に抑えるべきであることが分かる。
【0020】
【発明の効果】本発明は以上の様に構成されており、A
lまたはAl合金中に不純物元素として含まれるSiを
低コストで且つ効率よく除去することができ、高純度な
AlまたはAl合金を溶製することができた。
lまたはAl合金中に不純物元素として含まれるSiを
低コストで且つ効率よく除去することができ、高純度な
AlまたはAl合金を溶製することができた。
【図1】AlまたはAl合金溶湯中に含まれるSi量に
対する添加Pb量とSi−Pb系複合酸化物生成量の関
係を整理して示したグラフである。
対する添加Pb量とSi−Pb系複合酸化物生成量の関
係を整理して示したグラフである。
【図2】AlまたはAl合金溶湯中に含まれるSi量に
対する添加Pb量と、該溶湯中のPb残留量の関係を整
理して示したグラフである。
対する添加Pb量と、該溶湯中のPb残留量の関係を整
理して示したグラフである。
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(72)発明者 大隅 研治
兵庫県神戸市西区高塚台1丁目5番5号
株式会社神戸製鋼所 神戸総合技術研
究所内
(58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名)
C22B 1/00 - 61/00
Claims (3)
- 【請求項1】 不純物としてSiを含むAlまたはAl
合金溶湯中に、Pbおよび/またはPb含有化合物を添
加し、Siとの間でSi−Pb系複合酸化物を形成させ
てこれを分離する工程を含むことを特徴とするAlまた
はAl合金の溶解法。 - 【請求項2】 Si−Pb系複合酸化物が形成されたA
lまたはAl合金溶湯中に不活性ガスを吹込み、溶湯中
の該複合酸化物の浮上分離を促進する請求項1に記載の
溶解法。 - 【請求項3】 Si−Pb系複合酸化物が形成されたA
lまたはAl合金溶湯中の該複合酸化物を、耐火性フィ
ルターを用いて分離除去する請求項1または2に記載の
溶解法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20103794A JP3379232B2 (ja) | 1994-08-25 | 1994-08-25 | AlまたはAl合金の溶解法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20103794A JP3379232B2 (ja) | 1994-08-25 | 1994-08-25 | AlまたはAl合金の溶解法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0867924A JPH0867924A (ja) | 1996-03-12 |
| JP3379232B2 true JP3379232B2 (ja) | 2003-02-24 |
Family
ID=16434389
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP20103794A Expired - Fee Related JP3379232B2 (ja) | 1994-08-25 | 1994-08-25 | AlまたはAl合金の溶解法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3379232B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3668081B2 (ja) | 1998-12-25 | 2005-07-06 | 株式会社神戸製鋼所 | アルミニウム合金溶湯の精錬方法およびアルミニウム合金溶湯精錬用フラックス |
| TW466558B (en) * | 1999-09-30 | 2001-12-01 | Purex Co Ltd | Method of removing contamination adhered to surfaces and apparatus used therefor |
-
1994
- 1994-08-25 JP JP20103794A patent/JP3379232B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0867924A (ja) | 1996-03-12 |
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