JPH0224899B2 - - Google Patents
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- JPH0224899B2 JPH0224899B2 JP55169007A JP16900780A JPH0224899B2 JP H0224899 B2 JPH0224899 B2 JP H0224899B2 JP 55169007 A JP55169007 A JP 55169007A JP 16900780 A JP16900780 A JP 16900780A JP H0224899 B2 JPH0224899 B2 JP H0224899B2
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Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22B—PRODUCTION AND REFINING OF METALS; PRETREATMENT OF RAW MATERIALS
- C22B21/00—Obtaining aluminium
- C22B21/06—Obtaining aluminium refining
- C22B21/068—Obtaining aluminium refining handling in vacuum
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Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、真空下で行うアルミニウム合金の脱
ガスを最適状態に制御する方法に関するものであ
る。
ガスを最適状態に制御する方法に関するものであ
る。
アルミニウム合金が水素ガスのようなガスを溶
解すること、これらのガスは該合金が液相のとき
に固相のときよりも溶け易く、固体化する間にこ
れらのガスが放出されて微小多孔を生じること
は、周知である。
解すること、これらのガスは該合金が液相のとき
に固相のときよりも溶け易く、固体化する間にこ
れらのガスが放出されて微小多孔を生じること
は、周知である。
アルミニウム合金内のガス（主として水素ガ
ス）の含有量を低下させるのに、およそ３つの方
法がある。第１の方法は、分解して水素ガスと結
合する元素を発生する生成物を合金内に入れる化
学的脱ガス法である。例えば、発生期塩素の形の
Cl2を入れてHClを得る如き方法である。第２の
方法は、窒素、アルゴン、塩素などのガスを液状
のアルミニウム合金に吹込んで泡を立てさせる物
理的脱ガス法である。気泡中の水素の分圧は合金
中の水素分圧より小さいので、合金中の水素は気
泡の中に拡散することになる。第３の方法は、真
空脱ガス法である。この方法は、アルミニウムを
真空密閉した炉又は真空となる蓋付き坩堝（るつ
ぼ）の中に入れるものである。残留真空レベル
は、１〜３ミリバールとする。作業後、真空下で
固体化したインゴツトが表面凹陥部、密度の大き
さ及びＸ線断面からみて十分と考えられる一定時
間経過後に、真空を除去する。しかし、不十分な
場合は、脱ガスを再開しなければならない。
ス）の含有量を低下させるのに、およそ３つの方
法がある。第１の方法は、分解して水素ガスと結
合する元素を発生する生成物を合金内に入れる化
学的脱ガス法である。例えば、発生期塩素の形の
Cl2を入れてHClを得る如き方法である。第２の
方法は、窒素、アルゴン、塩素などのガスを液状
のアルミニウム合金に吹込んで泡を立てさせる物
理的脱ガス法である。気泡中の水素の分圧は合金
中の水素分圧より小さいので、合金中の水素は気
泡の中に拡散することになる。第３の方法は、真
空脱ガス法である。この方法は、アルミニウムを
真空密閉した炉又は真空となる蓋付き坩堝（るつ
ぼ）の中に入れるものである。残留真空レベル
は、１〜３ミリバールとする。作業後、真空下で
固体化したインゴツトが表面凹陥部、密度の大き
さ及びＸ線断面からみて十分と考えられる一定時
間経過後に、真空を除去する。しかし、不十分な
場合は、脱ガスを再開しなければならない。
本発明の目的は、真空脱ガス法において常に最
良の結果が得られるように炉内の真空を制御する
方法を提供するにある。
良の結果が得られるように炉内の真空を制御する
方法を提供するにある。
以下、図面を参照しながら本発明方法を具体的
に説明する。
に説明する。
第１図は、最適な分圧・時間曲線を示し、縦軸
Ｐはアルミニウム合金中の水素分圧を、横軸Ｔは
時間を表わす。実験の結果、第１図に示すような
曲線に従つて脱ガスを行わなければならないこと
が判明した。すなわち、第１段階Ｉでは、脱ガス
は遅い速度V1で行う必要がある。これは、容器
内の圧力が酸素分圧を発達させすぎて、発泡を起
こし、酸素を発生させるに至るのを防ぐためであ
る。発泡が生じると、シリカ合金の場合、その合
金に含まれるシリコンの形を幾分変えるために入
れたナトリウムが消失してしまう。
Ｐはアルミニウム合金中の水素分圧を、横軸Ｔは
時間を表わす。実験の結果、第１図に示すような
曲線に従つて脱ガスを行わなければならないこと
が判明した。すなわち、第１段階Ｉでは、脱ガス
は遅い速度V1で行う必要がある。これは、容器
内の圧力が酸素分圧を発達させすぎて、発泡を起
こし、酸素を発生させるに至るのを防ぐためであ
る。発泡が生じると、シリカ合金の場合、その合
金に含まれるシリコンの形を幾分変えるために入
れたナトリウムが消失してしまう。
第１図に示すように、アルミニウム合金中の水
素分圧がP2になると、脱ガス速度を早い速度V2
とし、水素分圧が所定値P3に低下するまでこの
速度V2で脱ガスを行う（第２段階）。このよう
に水素分圧をP1からP1へ緩やかに経過させるこ
とにより、発泡を回避することができる。
素分圧がP2になると、脱ガス速度を早い速度V2
とし、水素分圧が所定値P3に低下するまでこの
速度V2で脱ガスを行う（第２段階）。このよう
に水素分圧をP1からP1へ緩やかに経過させるこ
とにより、発泡を回避することができる。
水素分圧が所定値P3に達すると、再び遅い脱
ガス速度V3に切替え、水素分圧やが所定値P4に
等しくなるまでこの速度V3で脱ガスを行う（第
３段階）。所定値P4は、アルミニウム合金に残
しておくべき水素分圧レベルである。
ガス速度V3に切替え、水素分圧やが所定値P4に
等しくなるまでこの速度V3で脱ガスを行う（第
３段階）。所定値P4は、アルミニウム合金に残
しておくべき水素分圧レベルである。
第１図において、水素分圧が所定値P4に達す
ると、アルミニウム合金に残留水素分圧が保持さ
せるように脱ガス速度をゼロとする。
ると、アルミニウム合金に残留水素分圧が保持さ
せるように脱ガス速度をゼロとする。
これは、合金内に水素含有量が少なすぎると、
凝固する際に水素が分散せず局部に止どまつて顕
著な空洞や収縮亀裂のような欠陥が現われるの
で、これを防ぐためである。
凝固する際に水素が分散せず局部に止どまつて顕
著な空洞や収縮亀裂のような欠陥が現われるの
で、これを防ぐためである。
第２図は、上述した最適の分圧・時間曲線に従
つて脱ガスを行うための装置の一例を示す系統図
である。同図において、１は密閉炉を示し、これ
は、一般に約750℃の温度を保つため誘導による
加熱を行い、且つ、液状合金を運動させて絶えず
真空と接触する層を新しくするようになつてい
る。炉１は、誘導コイル２、坩堝３、保護壁５及
び密閉用の蓋６を有する。４は、坩堝３に入れた
溶融合金を示す。蓋６は、300℃程度の温度に耐
える必要があり、シリコン系の高分子材料より成
るものがよく、断熱煉瓦（れんが）製の保護壁５
により炉の雰囲気から保護する。
つて脱ガスを行うための装置の一例を示す系統図
である。同図において、１は密閉炉を示し、これ
は、一般に約750℃の温度を保つため誘導による
加熱を行い、且つ、液状合金を運動させて絶えず
真空と接触する層を新しくするようになつてい
る。炉１は、誘導コイル２、坩堝３、保護壁５及
び密閉用の蓋６を有する。４は、坩堝３に入れた
溶融合金を示す。蓋６は、300℃程度の温度に耐
える必要があり、シリコン系の高分子材料より成
るものがよく、断熱煉瓦（れんが）製の保護壁５
により炉の雰囲気から保護する。
熱電対７により溶融合金の温度を電気信号に変
換して記録調整器８に供給し、記録調整器８は、
その温度を記録し誘導コイル２の回路を制御して
温度を調整する。
換して記録調整器８に供給し、記録調整器８は、
その温度を記録し誘導コイル２の回路を制御して
温度を調整する。
真空系統には、吸込口９、水などによる冷却器
１０、フイルタ１１、タンク１８及びタンク１８
内に連通した真空ポンプ１９がある。フイルタ１
１は合金内或いは坩堝の壁面上に溶融物の形で存
在することがある生成物を濾過するためのもので
ある。タンク１８内の真空を測定し制御するた
め、圧力計２０と真空ポンプ１９を制御する圧力
調整器２１とを設ける。タンク１８内の真空は、
例えば約２ミリバールとする。自動弁２２を介し
て、炉１とタンク１８を連通し、栓２３により炉
１とタンク１８を絶縁できるようにする。
１０、フイルタ１１、タンク１８及びタンク１８
内に連通した真空ポンプ１９がある。フイルタ１
１は合金内或いは坩堝の壁面上に溶融物の形で存
在することがある生成物を濾過するためのもので
ある。タンク１８内の真空を測定し制御するた
め、圧力計２０と真空ポンプ１９を制御する圧力
調整器２１とを設ける。タンク１８内の真空は、
例えば約２ミリバールとする。自動弁２２を介し
て、炉１とタンク１８を連通し、栓２３により炉
１とタンク１８を絶縁できるようにする。
測定及び制御系統には、浸漬型の水素分析電極
１４、その端子１５、水素分圧記録器１６及び自
動弁２２の制御装置１７がある。制御装置１７
は、例えば入出力装置、計算装置及びメモリ等を
含み、後述の動作をさせるためマイクロプロセツ
サ及び電子クロツク装置を用いて組立てることが
できる。
１４、その端子１５、水素分圧記録器１６及び自
動弁２２の制御装置１７がある。制御装置１７
は、例えば入出力装置、計算装置及びメモリ等を
含み、後述の動作をさせるためマイクロプロセツ
サ及び電子クロツク装置を用いて組立てることが
できる。
第１図の分圧・時間曲線を表わすデータとし
て、一定時間間隔Δtで各段階Ｉ，，におけ
る分圧値及び脱ガス速度の値を測定し、これら制
御装置１７の入出力装置を介してメモリに記録す
る。最適の分圧・時間曲線を表わすには、少なく
とも各分圧値P1，P2，P3，P4及び各速度値V1，
V2，V3を記録する必要がある。
て、一定時間間隔Δtで各段階Ｉ，，におけ
る分圧値及び脱ガス速度の値を測定し、これら制
御装置１７の入出力装置を介してメモリに記録す
る。最適の分圧・時間曲線を表わすには、少なく
とも各分圧値P1，P2，P3，P4及び各速度値V1，
V2，V3を記録する必要がある。
計算装置は比較器を含み、これに時間間隔Δt
における実際の分圧の変動値ΔPrを供給する。計
算装置はまた、同じ時間間隔Δt内に得られるべ
き理論的な分圧変動値ΔPtをメモリの記録値より
算出する。ここで、脱ガス速度をＶとすれば、次
の関係式が成立つ。
における実際の分圧の変動値ΔPrを供給する。計
算装置はまた、同じ時間間隔Δt内に得られるべ
き理論的な分圧変動値ΔPtをメモリの記録値より
算出する。ここで、脱ガス速度をＶとすれば、次
の関係式が成立つ。
ΔPt＝Ｖ×Δt
計算装置は、ΔPrとΔPtとを比較してΔPrが
ΔPtより大きいとき自動弁２２を閉じ、ΔPrが
ΔPtに等しいか又はΔPtより小さいとき自動弁２
２を開くように制御する。
ΔPtより大きいとき自動弁２２を閉じ、ΔPrが
ΔPtに等しいか又はΔPtより小さいとき自動弁２
２を開くように制御する。
第３図は、これらの動作を分り易く示したもの
である。
である。
制御装置１７は、タンク１８に自動弁２４，２
５，……を設けることにより、数個の真空炉から
データ情報を受けてこれらを同時に制御すること
ができる。
５，……を設けることにより、数個の真空炉から
データ情報を受けてこれらを同時に制御すること
ができる。
メモリには、すべての入力指示信号を表示する
ことなく記録させることができる。上述の分圧及
び速度の値は、それぞれ合金の形及び坩堝の大き
さに対応して記録しておく。
ことなく記録させることができる。上述の分圧及
び速度の値は、それぞれ合金の形及び坩堝の大き
さに対応して記録しておく。
このようにただ２つの変数のみを制御すること
により、炉１内の真空度を第１図の曲線に沿う最
適状態とすることができる。
により、炉１内の真空度を第１図の曲線に沿う最
適状態とすることができる。
本発明方法の前段階では、上述の装置を次のよ
うに使用する。まず、種々の合金に対して次のよ
うな試験を行い、メモリに記録すべき最適の分
圧・時間曲線を決定する。次に述べる試験は、こ
の最適曲線を得る方法の単なる一例である。
うに使用する。まず、種々の合金に対して次のよ
うな試験を行い、メモリに記録すべき最適の分
圧・時間曲線を決定する。次に述べる試験は、こ
の最適曲線を得る方法の単なる一例である。
最適の分圧・時間曲線は、次の２つの試験の結
果を記録し比較することによつて得られる。第１
の試験では、第２図の坩堝３から合金インゴツト
をスチール・カプセル２６に入れて取出す。この
カプセル２６をタンク１８と連通させた容器２７
に入れ、２ミリバールの圧力下で該インゴツトを
凝固させる。容器２７にはガラスの蓋２８があ
り、これを通してその凝固状態をモニタすること
ができる。モニタすべき諸点は、最初に気泡が発
生する時間、表面の凹陥度及びインゴツトの密度
である。
果を記録し比較することによつて得られる。第１
の試験では、第２図の坩堝３から合金インゴツト
をスチール・カプセル２６に入れて取出す。この
カプセル２６をタンク１８と連通させた容器２７
に入れ、２ミリバールの圧力下で該インゴツトを
凝固させる。容器２７にはガラスの蓋２８があ
り、これを通してその凝固状態をモニタすること
ができる。モニタすべき諸点は、最初に気泡が発
生する時間、表面の凹陥度及びインゴツトの密度
である。
第２の試験では、鋳造見本を作るときに用いる
通常の段が付いた棚板を砂型の中で、できれば低
圧で鋳造する。この棚板には、種々の厚さ例えば
20、16、12、８、４mmの厚さの段を形成する。鋳
造した棚板をＸ線で検査する。例えばAS7606合
金の場合、ASTME155規格によれば厚さ４mmの
段に対して０、厚さ８mmの段に対して≦１、厚さ
12、16、20mmの段に対して≦２のレベルの微小多
孔性でなければ、申し分のない合金とはいえな
い。厚さ20mmの段を除き、シリコン変形の劣化が
生じてはならない。
通常の段が付いた棚板を砂型の中で、できれば低
圧で鋳造する。この棚板には、種々の厚さ例えば
20、16、12、８、４mmの厚さの段を形成する。鋳
造した棚板をＸ線で検査する。例えばAS7606合
金の場合、ASTME155規格によれば厚さ４mmの
段に対して０、厚さ８mmの段に対して≦１、厚さ
12、16、20mmの段に対して≦２のレベルの微小多
孔性でなければ、申し分のない合金とはいえな
い。厚さ20mmの段を除き、シリコン変形の劣化が
生じてはならない。
こうして、種々の段の機械的特性と曲線の形と
を比較して脱ガスに最適の曲線が決まると、各種
合金に対するこれら最適曲線のデータをメモリに
記録する。
を比較して脱ガスに最適の曲線が決まると、各種
合金に対するこれら最適曲線のデータをメモリに
記録する。
なお、炉１には、例えば電磁ポンプの付いた溶
融炉から合金を供給してもよい。真空脱ガス後、
例えば低圧機械の坩堝の方に合金を取出すのに同
様な手段を使用することができる。
融炉から合金を供給してもよい。真空脱ガス後、
例えば低圧機械の坩堝の方に合金を取出すのに同
様な手段を使用することができる。
第１図はアルミニウム合金の真空脱ガスに最適
の分圧・時間曲線を示し、第２図は第１図の最適
曲線に沿つて脱ガスを行う装置の例を示す系統
図、第３図は第２図の装置の動作を示すブロツク
図である。なお、図面の符号については、特許請
求の範囲において対応する構成要素に付記して示
したので、重複記載を省略する。
の分圧・時間曲線を示し、第２図は第１図の最適
曲線に沿つて脱ガスを行う装置の例を示す系統
図、第３図は第２図の装置の動作を示すブロツク
図である。なお、図面の符号については、特許請
求の範囲において対応する構成要素に付記して示
したので、重複記載を省略する。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 次の各段階より成ることを特徴とするアルミ
ニウム合金の真空脱ガス制御方法。 (a) 試験的にアルミニウム合金の真空脱ガスを行
い、その過程において該合金の水素分圧を一定
時間間隔で記録し、これらの記録と真空下で凝
固したインゴツトの特性との関係を比較するこ
とにより、脱ガスに最適の分圧・時間曲線を決
定すること (b) 該曲線を、上記合金が沸騰しないよう十分に
遅い第１の脱ガス速度V1で最初の第１分圧P1
から第２分圧P2に移る間の第１段階Ｉと、第
１脱ガス速度V1より高い第２脱ガス速度V2で
第２分圧P2から第３分圧P3に移る第２段階
と、第２脱ガス速度V2より低い第３脱ガス速
度V3で第３分圧P3から第４分圧P4に移る第３
段階と、脱ガスなしに第４分圧P4を維持す
る第４段階とに分け、少なくともこれらの分圧
値及び速度値P1，P2，P3，P4及びV1，V2，V3
をメモリに記録すること (c) 実際に炉の中でアルミニウム合金の真空脱ガ
スを行う間、一定の時間間隔Δtで脱ガス過程
における水素分圧の変化ΔPrを測定し、上記時
間間隔Δtで上記の記録値より対応する水素分
圧の変化ΔPtを計算し、上記測定値ΔPrと上記
計算値ΔPtとを比較して上記測定値と上記計算
値とが一致するように炉内の真空を調整制御す
ること。
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR7929226A FR2472615A1 (fr) | 1979-11-28 | 1979-11-28 | Procede et dispositif d'automatisation d'un cycle de degazage sous vide d'alliages d'aluminium |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS56102532A JPS56102532A (en) | 1981-08-17 |
| JPH0224899B2 true JPH0224899B2 (ja) | 1990-05-31 |
Family
ID=9232158
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP16900780A Granted JPS56102532A (en) | 1979-11-28 | 1980-11-28 | Method and apparatus for automating vacuum degassing cycle of aluminum alloy |
Country Status (9)
| Country | Link |
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| JP (1) | JPS56102532A (ja) |
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| FR (1) | FR2472615A1 (ja) |
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-
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