JPH0920938A - ＡｌおよびＡｌ合金溶湯中への微細化剤添加方法 - Google Patents
ＡｌおよびＡｌ合金溶湯中への微細化剤添加方法Info
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- JPH0920938A JPH0920938A JP16570495A JP16570495A JPH0920938A JP H0920938 A JPH0920938 A JP H0920938A JP 16570495 A JP16570495 A JP 16570495A JP 16570495 A JP16570495 A JP 16570495A JP H0920938 A JPH0920938 A JP H0920938A
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Landscapes
- Manufacture And Refinement Of Metals (AREA)
- Manufacture Of Metal Powder And Suspensions Thereof (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 フィルター閉塞と鋳塊への粗大な凝固核成分
粒子の混入を軽減し、ストリンガーの発生しない表面品
質の優れた製品が得られる鋳塊の製造が可能なAlおよび
Al合金溶湯中への微細化剤添加方法を提供する。 【構成】 Alを母合金とする微細化剤をAlおよびAl合金
溶湯中に添加するに際して、上記微細化剤を溶解した
後、ガスアトマイズ法で粉末状にし、冷却媒体ガスの吹
き込みにより粉末状微粒微細化剤をインラインで添加す
る。
粒子の混入を軽減し、ストリンガーの発生しない表面品
質の優れた製品が得られる鋳塊の製造が可能なAlおよび
Al合金溶湯中への微細化剤添加方法を提供する。 【構成】 Alを母合金とする微細化剤をAlおよびAl合金
溶湯中に添加するに際して、上記微細化剤を溶解した
後、ガスアトマイズ法で粉末状にし、冷却媒体ガスの吹
き込みにより粉末状微粒微細化剤をインラインで添加す
る。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、AlおよびAl合金の鋳造
に際し、結晶粒を微細化するAlおよびAl合金溶湯中への
微細化剤添加方法に関するものである。
に際し、結晶粒を微細化するAlおよびAl合金溶湯中への
微細化剤添加方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】AlおよびAl合金の鋳造において、結晶粒
を微細にすることは鋳造時の鋳塊割れの防止につなが
る。また、結晶粒が等軸晶で微細な鋳塊組織を得ると熱
間加工性の向上、製品の機械的特性の向上、表面処理外
観の改善等の利点がある。
を微細にすることは鋳造時の鋳塊割れの防止につなが
る。また、結晶粒が等軸晶で微細な鋳塊組織を得ると熱
間加工性の向上、製品の機械的特性の向上、表面処理外
観の改善等の利点がある。
【０００３】AlおよびAl合金の結晶粒微細化剤として
は、Al-Ti-B 系のものがよく使用されている。図３に従
来の微細化剤添加工程の一例を示す。従来の微細化剤は
ワッフル状やピグレット状のものであり、いずれも固体
状で図３に示すような溶解炉１や保持炉２中のAlおよび
Al合金溶湯中に添加することで、鋳塊の結晶粒を微細化
している。
は、Al-Ti-B 系のものがよく使用されている。図３に従
来の微細化剤添加工程の一例を示す。従来の微細化剤は
ワッフル状やピグレット状のものであり、いずれも固体
状で図３に示すような溶解炉１や保持炉２中のAlおよび
Al合金溶湯中に添加することで、鋳塊の結晶粒を微細化
している。
【０００４】近年では、微細化剤の添加供給量の制御と
Al溶湯中に溶解してから鋳造によって凝固するまでの時
間の制御の点からロッド状の微細化剤７を添加する方法
が主流となってきている。例えば、特開昭59-35863号公
報や実公昭64-4832 号公報のように、保持炉から鋳造装
置までのインラインにおいて、ロッド状の微細化剤をAl
溶湯中へ添加供給し、溶湯の熱で溶解し、微細化成分を
Al溶湯中へ分散する方法等がある。
Al溶湯中に溶解してから鋳造によって凝固するまでの時
間の制御の点からロッド状の微細化剤７を添加する方法
が主流となってきている。例えば、特開昭59-35863号公
報や実公昭64-4832 号公報のように、保持炉から鋳造装
置までのインラインにおいて、ロッド状の微細化剤をAl
溶湯中へ添加供給し、溶湯の熱で溶解し、微細化成分を
Al溶湯中へ分散する方法等がある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】従来のAlおよびAl合金
の結晶粒微細化法では、固体状の微細化剤をAl溶湯中へ
添加供給するため、例えば、Al-Ti-B 系の微細化剤で
は、微細化剤成分中の凝固核成分粒子であるTiB2の粒子
のうち粗大なものやその凝集体がAl溶湯中へ混入するた
めに、得られた鋳塊を圧延により薄板にしたとき、TiB2
によるストリンガー（線状欠陥）が発生し、製品の表面
品質に悪影響を及ぼす。
の結晶粒微細化法では、固体状の微細化剤をAl溶湯中へ
添加供給するため、例えば、Al-Ti-B 系の微細化剤で
は、微細化剤成分中の凝固核成分粒子であるTiB2の粒子
のうち粗大なものやその凝集体がAl溶湯中へ混入するた
めに、得られた鋳塊を圧延により薄板にしたとき、TiB2
によるストリンガー（線状欠陥）が発生し、製品の表面
品質に悪影響を及ぼす。
【０００６】また、実公昭64-4832 号公報では、前述の
問題点を、微細化剤の添加供給の下流にフィルターを設
けて解消しているが、構成されているTiB2粒子が微細で
あるロッド状微細化剤の添加であってもTiB2粒子が凝集
するために、フィルターを閉塞しフィルター寿命を短く
するため、頻繁に新しいフィルターと交換しなければな
らない。このことは、生産効率の低下を招き、生産コス
トも高くするという問題点を生じさせている。
問題点を、微細化剤の添加供給の下流にフィルターを設
けて解消しているが、構成されているTiB2粒子が微細で
あるロッド状微細化剤の添加であってもTiB2粒子が凝集
するために、フィルターを閉塞しフィルター寿命を短く
するため、頻繁に新しいフィルターと交換しなければな
らない。このことは、生産効率の低下を招き、生産コス
トも高くするという問題点を生じさせている。
【０００７】本発明は、上記の問題点を解決するために
なされたもので、微細化剤を溶解し、溶解した状態でガ
スアトマイズ法で粉末状にして、Al溶湯中へ直接添加す
ることにより、フィルター閉塞と鋳塊への粗大な凝固核
成分粒子の混入を軽減し、ストリンガーの発生しない表
面品質の優れた製品が得られる鋳塊の製造が可能なAlお
よびAl合金溶湯中への微細化剤添加方法を提供すること
を目的とする。
なされたもので、微細化剤を溶解し、溶解した状態でガ
スアトマイズ法で粉末状にして、Al溶湯中へ直接添加す
ることにより、フィルター閉塞と鋳塊への粗大な凝固核
成分粒子の混入を軽減し、ストリンガーの発生しない表
面品質の優れた製品が得られる鋳塊の製造が可能なAlお
よびAl合金溶湯中への微細化剤添加方法を提供すること
を目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明の要旨は、Alを母
合金とする微細化剤をAlおよびAl合金溶湯中に添加する
に際して、上記微細化剤を溶解した後、ガスアトマイズ
法で粉末状にし、冷却媒体ガスの吹き込みにより粉末状
微粒微細化剤をインラインで添加することを特徴とする
AlおよびAl合金溶湯中への微細化剤添加方法である。
合金とする微細化剤をAlおよびAl合金溶湯中に添加する
に際して、上記微細化剤を溶解した後、ガスアトマイズ
法で粉末状にし、冷却媒体ガスの吹き込みにより粉末状
微粒微細化剤をインラインで添加することを特徴とする
AlおよびAl合金溶湯中への微細化剤添加方法である。
【０００９】
【作用】本発明の微細化剤添加方法で使用する装置の一
例を図１に示す。図１に示すように、本発明では、微細
化剤成分中の粒子（例えばTiB2）に起因するストリンガ
ー発生による製品表面品質への悪影響の軽減と、フィル
ターの閉塞を軽減するために、微細化剤を溶解するため
の微細化剤溶解炉８と、溶解した微細化剤溶融物をガス
アトマイズするガスアトマイズ装置９により、微細化剤
溶融物をAlおよびAl合金溶湯中へ供給するものである。
ガスアトマイズ装置９のカバー10はガスアトマイズ粉末
が飛散するのを防ぐものである。ガスアトマイズ用のガ
スはガス供給源11から供給され、そのガスはアルゴンも
しくは窒素であるが、ヘリウムや炭酸ガスでもよい。
例を図１に示す。図１に示すように、本発明では、微細
化剤成分中の粒子（例えばTiB2）に起因するストリンガ
ー発生による製品表面品質への悪影響の軽減と、フィル
ターの閉塞を軽減するために、微細化剤を溶解するため
の微細化剤溶解炉８と、溶解した微細化剤溶融物をガス
アトマイズするガスアトマイズ装置９により、微細化剤
溶融物をAlおよびAl合金溶湯中へ供給するものである。
ガスアトマイズ装置９のカバー10はガスアトマイズ粉末
が飛散するのを防ぐものである。ガスアトマイズ用のガ
スはガス供給源11から供給され、そのガスはアルゴンも
しくは窒素であるが、ヘリウムや炭酸ガスでもよい。
【００１０】なお、ガスアトマイズ法は粉末冶金の分野
ではよく知られている技術であるが、AlおよびAl合金溶
湯中への微細化剤の添加方法にガスアトマイズ法を適用
した例はない。特公平1-22342 号公報では、冷却速度を
制御して急冷凝固による微細化剤の製造方法を提案して
いるが、これは本質的にガスアトマイズ法と何ら変わら
ないものである。しかし、これは微細化剤の製造方法で
あり、この方法で製造された微細化剤は加工されロッド
状で添加されるため、凝集粒子（例えば、TiB2の凝集
体）の鋳塊への混入は避けられない。本発明では微粒粉
末で添加されるため、凝集粒子がほとんどなく、微細化
剤成分中の粒子（例えばTiB2）のAlおよびAl合金溶湯中
への均一分散性において優れている。
ではよく知られている技術であるが、AlおよびAl合金溶
湯中への微細化剤の添加方法にガスアトマイズ法を適用
した例はない。特公平1-22342 号公報では、冷却速度を
制御して急冷凝固による微細化剤の製造方法を提案して
いるが、これは本質的にガスアトマイズ法と何ら変わら
ないものである。しかし、これは微細化剤の製造方法で
あり、この方法で製造された微細化剤は加工されロッド
状で添加されるため、凝集粒子（例えば、TiB2の凝集
体）の鋳塊への混入は避けられない。本発明では微粒粉
末で添加されるため、凝集粒子がほとんどなく、微細化
剤成分中の粒子（例えばTiB2）のAlおよびAl合金溶湯中
への均一分散性において優れている。
【００１１】本発明の方法では、微細化剤を微細化剤溶
解炉８で 700℃以上の温度で溶解し、ガスアトマイズ装
置９で微細化剤溶融物をアルゴンもしくは窒素を冷却媒
体として、急冷凝固させ、得られた微細化剤の微粒粉末
を冷却媒体であるガスの吹き込みによりAlおよびAl合金
溶湯中に添加供給するものである。
解炉８で 700℃以上の温度で溶解し、ガスアトマイズ装
置９で微細化剤溶融物をアルゴンもしくは窒素を冷却媒
体として、急冷凝固させ、得られた微細化剤の微粒粉末
を冷却媒体であるガスの吹き込みによりAlおよびAl合金
溶湯中に添加供給するものである。
【００１２】ガスアトマイズ装置９で得られる微細化剤
粉末は、 100〜500 μm であり、その成分中に含まれる
Alの結晶粒微細化に有効な凝固核成分粒子(TiAl3、Ti
B2) は10μm 以下であるため、粗大な凝固核成分粒子の
鋳塊への混入が抑制され、フィルター閉塞が軽減され
る。また、微粒粉末の添加であるため、従来のロッド状
添加に比べ凝固核成分粒子(TiB2)のAlおよびAl合金溶湯
中への均一分散性が高く、TiB2のクラスター形成を抑制
し、TiB2の粗大な凝集体によるフィルター閉塞も軽減さ
れる。また、粗大な凝固核成分粒子の鋳塊への混入が抑
制されるため、ストリンガーの発生も軽減される。
粉末は、 100〜500 μm であり、その成分中に含まれる
Alの結晶粒微細化に有効な凝固核成分粒子(TiAl3、Ti
B2) は10μm 以下であるため、粗大な凝固核成分粒子の
鋳塊への混入が抑制され、フィルター閉塞が軽減され
る。また、微粒粉末の添加であるため、従来のロッド状
添加に比べ凝固核成分粒子(TiB2)のAlおよびAl合金溶湯
中への均一分散性が高く、TiB2のクラスター形成を抑制
し、TiB2の粗大な凝集体によるフィルター閉塞も軽減さ
れる。また、粗大な凝固核成分粒子の鋳塊への混入が抑
制されるため、ストリンガーの発生も軽減される。
【００１３】
【実施例】本発明の実施例について説明する。実施例は
3000系のAl合金に対して、ロッド状微細化剤を固体添加
する比較例と、本発明の方法である微細化剤をガスアト
マイズ法で添加する本発明例である。本発明例は、微細
化剤としてAl-5Ti-1B 組成とAl-3Ti-1B 組成のロッド状
微細化剤を使用した。溶解して使用する微細化剤はTiと
B の組成比（質量比）がTi/B＞1 であることが好まし
い。本発明例は図１に示した装置を用い、図２に示す工
程で、比較例は図３に示した工程で微細化剤を添加し
た。
3000系のAl合金に対して、ロッド状微細化剤を固体添加
する比較例と、本発明の方法である微細化剤をガスアト
マイズ法で添加する本発明例である。本発明例は、微細
化剤としてAl-5Ti-1B 組成とAl-3Ti-1B 組成のロッド状
微細化剤を使用した。溶解して使用する微細化剤はTiと
B の組成比（質量比）がTi/B＞1 であることが好まし
い。本発明例は図１に示した装置を用い、図２に示す工
程で、比較例は図３に示した工程で微細化剤を添加し
た。
【００１４】微細化剤の溶解温度は 800〜1100℃の間で
あるが、好ましい溶解温度は 900〜1100℃の間である。
なお、上記Al合金の溶湯温度は、通常の操業温度であ
る。また、微細化剤添加は、溶解炉１と保持炉２、保持
炉２と溶湯処理室３、溶湯処理室３とフィルターボック
ス４の間で実施可能であるが、好ましくは溶湯処理室３
とフィルターボックス４の間が良い。微細化剤の添加量
制御は、微細化剤溶解炉８のストッパー12の開閉による
微細化剤溶融物の液面高さの変化により調整した。
あるが、好ましい溶解温度は 900〜1100℃の間である。
なお、上記Al合金の溶湯温度は、通常の操業温度であ
る。また、微細化剤添加は、溶解炉１と保持炉２、保持
炉２と溶湯処理室３、溶湯処理室３とフィルターボック
ス４の間で実施可能であるが、好ましくは溶湯処理室３
とフィルターボックス４の間が良い。微細化剤の添加量
制御は、微細化剤溶解炉８のストッパー12の開閉による
微細化剤溶融物の液面高さの変化により調整した。
【００１５】実施例の結果を表１および表２に示す。表
１には微細化剤添加条件とそれに対する評価を示してい
るが、比較例は粗大な凝固核成分粒子およびその凝集体
がAl合金溶湯中へ供給されたため、フィルターが閉塞し
フィルター寿命が短くなっている。これに対して、本発
明例は微細化剤溶解温度が 800〜1100℃の間で良好な微
細化能、フィルター寿命、表面品質が得られ、中でもTi
/B=3/1で 900〜1100℃においてフィルター寿命、表面品
質が向上している。また、表２に示すように、フィルタ
ー寿命が 2.5倍以上伸び、TiB2によるストリンガー数が
減少している。
１には微細化剤添加条件とそれに対する評価を示してい
るが、比較例は粗大な凝固核成分粒子およびその凝集体
がAl合金溶湯中へ供給されたため、フィルターが閉塞し
フィルター寿命が短くなっている。これに対して、本発
明例は微細化剤溶解温度が 800〜1100℃の間で良好な微
細化能、フィルター寿命、表面品質が得られ、中でもTi
/B=3/1で 900〜1100℃においてフィルター寿命、表面品
質が向上している。また、表２に示すように、フィルタ
ー寿命が 2.5倍以上伸び、TiB2によるストリンガー数が
減少している。
【００１６】
【表１】
【００１７】
【表２】
【００１８】
【発明の効果】以上述べたところから明らかなように、
本発明は微細化剤を溶解し、ガスアトマイズ法で急冷凝
固した微細化剤粉末を直接AlおよびAl合金溶湯へ添加供
給するため、フィルターの閉塞（目詰まり）が軽減し、
フィルター寿命が従来の 2.5倍以上になり、フィルター
交換頻度の低減で生産効率が向上し、生産コストが低減
する。また、微細なTiB2の均一分散によりTiB2の凝集体
が減少したため、製品中に見られるストリンガーの数も
従来の 100分の 1以下に軽減し、製品表面品質の向上が
見られ製品の歩留りが向上する。
本発明は微細化剤を溶解し、ガスアトマイズ法で急冷凝
固した微細化剤粉末を直接AlおよびAl合金溶湯へ添加供
給するため、フィルターの閉塞（目詰まり）が軽減し、
フィルター寿命が従来の 2.5倍以上になり、フィルター
交換頻度の低減で生産効率が向上し、生産コストが低減
する。また、微細なTiB2の均一分散によりTiB2の凝集体
が減少したため、製品中に見られるストリンガーの数も
従来の 100分の 1以下に軽減し、製品表面品質の向上が
見られ製品の歩留りが向上する。
【図１】本発明の微細化剤添加方法で使用する装置の一
例を示す図である。
例を示す図である。
【図２】本発明の微細化剤添加工程の一例を示す図であ
る。
る。
【図３】従来の微細化剤添加工程の一例を示す図であ
る。
る。
１…溶解炉、２…保持炉、３…溶湯処理室、４…フィル
ターボックス、５…樋、６…鋳造装置、７…ロッド状の
微細化剤、８…微細化剤溶解炉、９…ガスアトマイズ装
置、10…カバー、11…ガス供給源、12…ストッパー、13
…AlおよびAl合金溶湯、14…微細化剤溶融物、15…鋳
塊。
ターボックス、５…樋、６…鋳造装置、７…ロッド状の
微細化剤、８…微細化剤溶解炉、９…ガスアトマイズ装
置、10…カバー、11…ガス供給源、12…ストッパー、13
…AlおよびAl合金溶湯、14…微細化剤溶融物、15…鋳
塊。
Claims (1)
- 【請求項１】 Alを母合金とする微細化剤をAlおよびAl
合金溶湯中に添加するに際して、上記微細化剤を溶解し
た後、ガスアトマイズ法で粉末状にし、冷却媒体ガスの
吹き込みにより粉末状微粒微細化剤をインラインで添加
することを特徴とするAlおよびAl合金溶湯中への微細化
剤添加方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16570495A JPH0920938A (ja) | 1995-06-30 | 1995-06-30 | ＡｌおよびＡｌ合金溶湯中への微細化剤添加方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16570495A JPH0920938A (ja) | 1995-06-30 | 1995-06-30 | ＡｌおよびＡｌ合金溶湯中への微細化剤添加方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0920938A true JPH0920938A (ja) | 1997-01-21 |
Family
ID=15817477
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP16570495A Withdrawn JPH0920938A (ja) | 1995-06-30 | 1995-06-30 | ＡｌおよびＡｌ合金溶湯中への微細化剤添加方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0920938A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100732446B1 (ko) * | 2000-12-07 | 2007-06-27 | 주식회사 포스코 | 저비등점 금속의 증기압을 이용한 고융점 금속의 액적화방법 |
| CN110872653A (zh) * | 2018-09-04 | 2020-03-10 | 中国科学院金属研究所 | 一种控制Inconel690合金中氮含量的冶炼方法 |
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1995
- 1995-06-30 JP JP16570495A patent/JPH0920938A/ja not_active Withdrawn
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100732446B1 (ko) * | 2000-12-07 | 2007-06-27 | 주식회사 포스코 | 저비등점 금속의 증기압을 이용한 고융점 금속의 액적화방법 |
| CN110872653A (zh) * | 2018-09-04 | 2020-03-10 | 中国科学院金属研究所 | 一种控制Inconel690合金中氮含量的冶炼方法 |
| CN110872653B (zh) * | 2018-09-04 | 2021-08-10 | 中国科学院金属研究所 | 一种控制Inconel690合金中氮含量的冶炼方法 |
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