JPH0920939A - 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

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JPH0920939A
JPH0920939A JP16570395A JP16570395A JPH0920939A JP H0920939 A JPH0920939 A JP H0920939A JP 16570395 A JP16570395 A JP 16570395A JP 16570395 A JP16570395 A JP 16570395A JP H0920939 A JPH0920939 A JP H0920939A
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JP
Japan
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molten
refining agent
alloy
refiner
melt
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JP16570395A
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Hiroshi Tamada
拡 玉田
Shingo Ninagawa
伸吾 蜷川
Katsuyuki Yoshikawa
克之 吉川
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Kobe Steel Ltd
Original Assignee
Kobe Steel Ltd
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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、この微細化剤溶融物を鎮静保持して微細化剤溶融物
中の凝固核成分粒子を沈殿分離させ、その上澄みの微細
化剤溶融物を添加するAlおよびAl合金溶湯中への微細化
剤添加方法である。また、微細化剤溶融物中の凝固核成
分粒子を沈殿分離させるに際して、保持炉内で撹拌と鎮
静保持を1サイクルとする操作を断続的に繰り返し行い
微細化剤溶融物中の凝固核成分粒子を沈殿分離させ、そ
の上澄みの微細化剤溶融物を添加するAlおよびAl合金溶
湯中への微細化剤添加方法である。

Description

【発明の詳細な説明】
【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。
【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。
【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。
【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
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。
【0007】また、特開平3-82721 号公報では、既に微
細化剤が添加供給されているAlおよびAl合金溶湯を撹拌
槽でガスによるバブリングで凝固核成分粒子を溶湯中に
均一に分散させるとともに粒子の粗大化を回避するため
に撹拌する方法が提案されているが、継続的なガスバブ
リングの撹拌であっても、粗大な凝固核成分粒子の鋳塊
への混入は避けられず、フィルター閉塞(目詰まり)の
原因にもなっている。また、この方法は、以下に述べる
本発明の手段とは明らかに異なるものである。
【0008】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、溶解した状態で凝
固核成分粒子を沈殿分離して、その上澄みをAl溶湯中へ
添加することにより、フィルター閉塞を軽減し、フィル
ター交換頻度の低減による生産性向上と鋳塊への粗大な
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。
【0009】
【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、この微細化剤溶
融物を鎮静保持して微細化剤溶融物中の凝固核成分粒子
を沈殿分離させ、その上澄みの微細化剤溶融物を添加す
るAlおよびAl合金溶湯中への微細化剤添加方法である。
【0010】また、微細化剤溶融物中の凝固核成分粒子
を沈殿分離させるに際し、保持炉内で撹拌と鎮静保持を
1サイクルとする操作を断続的に繰り返し行い微細化剤
溶融物中の凝固核成分粒子を沈殿分離させ、その上澄み
の微細化剤溶融物を添加するAlおよびAl合金溶湯中への
微細化剤添加方法である。
【0011】
【作用】本発明の微細化剤添加方法の工程の一例を図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鎮静保持する
保持炉9と、微細化剤溶融物をAlおよびAl合金溶湯中へ
供給する供給装置10とからなる装置構成でもって、微細
化剤を添加供給することで可能にした。
【0012】また、保持炉9には、撹拌子13を設置し、
撹拌と鎮静保持(無撹拌)を所定時間毎に交互に行うこ
とを1サイクルとする操作を繰り返し行うことで、微細
化剤成分粒子中のAlおよびAl合金の結晶粒を微細にする
凝固核成分粒子を保持炉9内上部で作り、保持炉9内上
部の上澄みを供給装置10によりAlおよびAl合金溶湯中へ
添加供給する。
【0013】供給装置10に関しては、溶湯温度を保持す
るヒータが組み込まれており、溶湯供給方法としては、
傾炉方式や電磁ポンプ方式により行われる。供給装置10
による溶融微細化剤の添加供給場所としては、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の間の少なくとも1箇所とし、好
ましくは溶湯処理室3とフィルターボックス4の間がよ
い。図1は溶湯処理室3とフィルターボックス4の間で
微細化剤溶融物を添加供給する例である。
【0014】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、好ましくは 700〜900 ℃の
温度領域で溶解し、保持炉9内で鎮静保持する際に、撹
拌子13による撹拌と鎮静保持の交互作用により、初めに
撹拌子13の回転による溶融微細化剤中の凝固核成分粒子
の分散とその凝集体の分離を促進させ、次に無撹拌で鎮
静させることで溶融微細化剤中に沈殿挙動の小さい微細
な凝固核成分粒子のみを保持炉9内上部に作り、この微
細な凝固核成分粒子を含む上澄みをAlおよびAl合金溶湯
中へ添加供給する。
【0015】その結果、粗大な凝固核成分粒子およびそ
の凝集体がAlおよびAl合金溶湯中へ供給されないため、
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、撹拌子のない保持炉9
内で鎮静保持するのみでもフィルター閉塞が軽減され
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。
【0016】
【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液状添加
する本発明例である。本発明例は、微細化剤溶融物を保
持炉9内で鎮静保持する方法と、撹拌と鎮静保持を交互
に行う方法の二通りである。微細化剤には、Al-5Ti-1B
組成の微細化剤を使用した。本発明例は図1に示した工
程で、比較例は図3に示した工程で微細化剤を添加し
た。
【0017】上記Al合金の溶湯の微細化剤添加時の温度
は 700℃以上、また微細化剤溶融物の温度を 700℃以上
とした。撹拌に使用した撹拌子は、図2に示すような棒
状回転撹拌子14を使用した。撹拌子の形状はこの他に、
飛行機のプロペラ形や水車形でもよく、特に限定する必
要はない。撹拌子13の保持炉9内の微細化剤溶融物への
浸漬位置は、湯面高さをhとすると、底からh/2以下で
ある。撹拌子13の回転半径r(m) は、保持炉9の内寸を
L(m) とするとr<L/2である。撹拌条件としては、撹
拌子の角速度ω(rpm) をω>30Lとし、10分間回転撹拌
後、60分間無撹拌で鎮静保持させることを1サイクルと
する操作を繰り返し断続的に行った。ただし、撹拌子の
角速度ω(rpm) は、 50rpm<ω<300rpmであることが好
ましい。また、湯面高さhと保持炉9の内寸Lとの関係
は、h>Lである。
【0018】無撹拌鎮静保持時間Th(min)は、沈降成分
粒子(粗大な凝固核成分粒子およびその凝集体)の沈降
速度をv(m/min) (粒子径依存速度)とすると、Th <
h/2vで、撹拌時間Ts(min)は、Ts <Th であること
が望ましい。
【0019】供給装置10による微細化剤溶融物のAl合金
溶湯中への添加供給は無撹拌鎮静保持後に行った。供給
装置10による微細化剤溶融物の添加供給量速度Vr(kg/m
in)は、Al合金溶湯の通湯量速度Vm(kg/min) に対し、
Vr <Vm/1000の条件で実施した。
【0020】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
明例は全ての微細化剤添加条件において比較例よりも良
い結果を示している。特に、撹拌と鎮静保持の操作を繰
り返し行ったものの中には、フィルター寿命と表面品質
が著しく改善されたものがある。この理由は、表2に示
すように、製品に混入したTiB2の平均粒子径と最大粒子
径がともに非常に小さくなり、これによって、製品のス
トリンガー数が減少したことによるものである。
【0021】
【表1】
【0022】
【表2】
【0023】
【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、微細化剤溶融物中の粗大な
凝固核成分粒子とその凝集体を沈殿分離して、液状でAl
およびAl合金溶湯中へ添加供給するため、フィルターの
閉塞が軽減し、フィルター寿命が従来の3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、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。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の微細化剤添加方法の工程の一例を示す
図である。
【図2】実施例で使用した棒状回転撹拌子を示す図であ
る。
【図3】従来の微細化剤添加工程の一例を示す図であ
る。
【符号の説明】
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…保持炉、10…供給
装置、11…AlおよびAl合金溶湯、12…微細化剤溶融物、
13…撹拌子、14…棒状回転撹拌子、15…鋳塊。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  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、この微細化剤溶融物を鎮静保持して微細化剤溶融
    物中の凝固核成分粒子を沈殿分離させ、その上澄みの微
    細化剤溶融物を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。
  2. 【請求項2】 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、この微細化剤溶融物を保持炉内で撹拌と鎮静保持
    を1サイクルとする操作を断続的に繰り返し行い微細化
    剤溶融物中の凝固核成分粒子を沈殿分離させ、その上澄
    みの微細化剤溶融物を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。
JP16570395A 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 Withdrawn JPH0920939A (ja)

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005194625A (ja) * 2003-12-12 2005-07-21 Showa Denko Kk アルミニウム合金鋳塊の製造方法、アルミニウム合金鋳塊及びアルミニウム合金材
JP2011174182A (ja) * 2003-12-12 2011-09-08 Showa Denko Kk アルミニウム合金鋳塊の製造方法
WO2021157683A1 (ja) * 2020-02-06 2021-08-12 株式会社Uacj アルミニウム合金鋳塊及びその製造方法
JP2021123789A (ja) * 2020-02-06 2021-08-30 株式会社Uacj アルミニウム合金鋳塊及びその製造方法

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WO2021157683A1 (ja) * 2020-02-06 2021-08-12 株式会社Uacj アルミニウム合金鋳塊及びその製造方法
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