JPH0953131A - 金属珪素の溶解方法 - Google Patents
金属珪素の溶解方法Info
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- JPH0953131A JPH0953131A JP23588095A JP23588095A JPH0953131A JP H0953131 A JPH0953131 A JP H0953131A JP 23588095 A JP23588095 A JP 23588095A JP 23588095 A JP23588095 A JP 23588095A JP H0953131 A JPH0953131 A JP H0953131A
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Landscapes
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 アルミニウム溶湯等に金属珪素を効率よく溶
解する。 【構成】 鉱酸で洗浄した粒径２ｍｍ以上３０ｍｍ以下
の金属珪素と塩化物を含むフラックスとをアルミニウム
溶湯中に添加する溶解方法。
解する。 【構成】 鉱酸で洗浄した粒径２ｍｍ以上３０ｍｍ以下
の金属珪素と塩化物を含むフラックスとをアルミニウム
溶湯中に添加する溶解方法。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、アルミニウム等の珪素
系合金の製造を目的とする金属珪素の溶解方法に関する
ものである。
系合金の製造を目的とする金属珪素の溶解方法に関する
ものである。
【０００２】
【従来の技術】アルミニウム基珪素合金は、流動性が改
善され、薄肉鋳造が可能なこと、さらに、マグネシウム
や銅等を添加して熱処理することにより、強度等が大幅
に向上する特性を有することから、最も広く使用される
合金である。珪素添加原料は金属珪素が用いられる。金
属珪素の添加方法は、金属珪素を鉄箱に入れ、予熱乾燥
を行い水分を除去した後、フォークリフト等で溶湯に投
入される。金属珪素は、融点が１４１４℃と高い為、８
５０℃前後に高温保持されたアルミニウム溶湯におい
て、４５分間以上の時間を経て溶解される。溶融後は、
フラックス等を用いて、金属珪素や他の溶解原料から発
生する酸化物等の不純物を除去し、鋳造に適した溶湯温
度の７００℃前後まで降下させ鋳造される。
善され、薄肉鋳造が可能なこと、さらに、マグネシウム
や銅等を添加して熱処理することにより、強度等が大幅
に向上する特性を有することから、最も広く使用される
合金である。珪素添加原料は金属珪素が用いられる。金
属珪素の添加方法は、金属珪素を鉄箱に入れ、予熱乾燥
を行い水分を除去した後、フォークリフト等で溶湯に投
入される。金属珪素は、融点が１４１４℃と高い為、８
５０℃前後に高温保持されたアルミニウム溶湯におい
て、４５分間以上の時間を経て溶解される。溶融後は、
フラックス等を用いて、金属珪素や他の溶解原料から発
生する酸化物等の不純物を除去し、鋳造に適した溶湯温
度の７００℃前後まで降下させ鋳造される。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】金属珪素の製造は、大
量の電力を消費することから、国内には製造工場がなく
全量輸入品に依存している。合金添加用金属珪素の標準
規格は、サイズが１０〜１００ｍｍが９０重量％以上
で、組成は、鉄０．５％以下、アルミニウム０．５％以
下、カルシウム０．３％以下である。生産国や製造会社
によりサイズやカルシウムの偏析等品質にばらつきが大
きく、使用に際して検査が不可欠である。金属珪素に含
まれる微粉末の金属珪素は、比表面積が大きく、投入後
は溶湯表面に浮遊し、急速に酸化する。酸化した金属珪
素は融点が高くなる為、アルミニウム溶湯中では溶融せ
ず、未溶解珪素として溶湯中に残有する。また、金属珪
素溶解時の高温溶湯は、アルミニウムやマグネシウム等
の酸化物を生成させる。未溶解珪素や酸化物は非常に硬
く、鋳造品に混入した場合、ハードスポットとして不良
品の発生原因となる。従って、溶解後においてはフラッ
クス工程を設け、溶湯から分離除去しなければならな
い。他方、金属珪素に含まれる微量のカルシウムは、溶
湯の流動性、押湯性等の鋳造性を阻害し、また偏析性ハ
ードスポットを発生させる有害不純物であり、近年車の
ホイールやピストン等の高品質を求められる鋳物鋳造会
社では、ＰＰＭオーダーの社内規格をもうけ管理を行っ
ている。溶解後の高温溶湯は、地金等の冷材を投入して
強制的に冷却するか、又は放熱により、約１００℃低い
７００℃前後で鋳造される。上述のように、アルミニウ
ム珪素基合金の製造は、長時間高温で保持する為の溶解
設備と溶湯管理および原料管理が必要であり、現在ほと
んどのアルミニウム基珪素合金は、アルミニウム合金地
金製造会社で専門に製造され、自社配合を行っている鋳
物鋳造会社は極めて少ない。
量の電力を消費することから、国内には製造工場がなく
全量輸入品に依存している。合金添加用金属珪素の標準
規格は、サイズが１０〜１００ｍｍが９０重量％以上
で、組成は、鉄０．５％以下、アルミニウム０．５％以
下、カルシウム０．３％以下である。生産国や製造会社
によりサイズやカルシウムの偏析等品質にばらつきが大
きく、使用に際して検査が不可欠である。金属珪素に含
まれる微粉末の金属珪素は、比表面積が大きく、投入後
は溶湯表面に浮遊し、急速に酸化する。酸化した金属珪
素は融点が高くなる為、アルミニウム溶湯中では溶融せ
ず、未溶解珪素として溶湯中に残有する。また、金属珪
素溶解時の高温溶湯は、アルミニウムやマグネシウム等
の酸化物を生成させる。未溶解珪素や酸化物は非常に硬
く、鋳造品に混入した場合、ハードスポットとして不良
品の発生原因となる。従って、溶解後においてはフラッ
クス工程を設け、溶湯から分離除去しなければならな
い。他方、金属珪素に含まれる微量のカルシウムは、溶
湯の流動性、押湯性等の鋳造性を阻害し、また偏析性ハ
ードスポットを発生させる有害不純物であり、近年車の
ホイールやピストン等の高品質を求められる鋳物鋳造会
社では、ＰＰＭオーダーの社内規格をもうけ管理を行っ
ている。溶解後の高温溶湯は、地金等の冷材を投入して
強制的に冷却するか、又は放熱により、約１００℃低い
７００℃前後で鋳造される。上述のように、アルミニウ
ム珪素基合金の製造は、長時間高温で保持する為の溶解
設備と溶湯管理および原料管理が必要であり、現在ほと
んどのアルミニウム基珪素合金は、アルミニウム合金地
金製造会社で専門に製造され、自社配合を行っている鋳
物鋳造会社は極めて少ない。
【０００４】
【課題を解決するための手段】アルミニウム等の金属溶
湯への珪素添加において、鉱酸で洗浄された粒径２ｍｍ
以上３０ｍｍ以下の金属珪素と少なくとも１種の塩化物
を含むフラックスとを添加することを特徴とする溶解方
法及びアルミニウム等の金属溶湯への珪素添加におい
て、鉱酸で洗浄された粒径２ｍｍ以上３０ｍｍ以下の金
属珪素に少なくとも１種の塩化物を含むフラックスを被
覆することを特徴とする溶解方法。尚、本発明において
は、塩化物１種を単独で用いても良く、または２種類以
上の塩化物またはその他の化合物との混合物を用いるこ
ともできる。他の化合物としては、Ｎａ２ＣＯ３、Ｋ２
ＣＯ３、ＣａＣＯ３、ＮａＳＯ４、Ｋ２ＳＯ４、ＡｌＦ
３、ＫＢＦ等と併用することもできる。
湯への珪素添加において、鉱酸で洗浄された粒径２ｍｍ
以上３０ｍｍ以下の金属珪素と少なくとも１種の塩化物
を含むフラックスとを添加することを特徴とする溶解方
法及びアルミニウム等の金属溶湯への珪素添加におい
て、鉱酸で洗浄された粒径２ｍｍ以上３０ｍｍ以下の金
属珪素に少なくとも１種の塩化物を含むフラックスを被
覆することを特徴とする溶解方法。尚、本発明において
は、塩化物１種を単独で用いても良く、または２種類以
上の塩化物またはその他の化合物との混合物を用いるこ
ともできる。他の化合物としては、Ｎａ２ＣＯ３、Ｋ２
ＣＯ３、ＣａＣＯ３、ＮａＳＯ４、Ｋ２ＳＯ４、ＡｌＦ
３、ＫＢＦ等と併用することもできる。
【０００５】
【作用】本発明は、２ｍｍ以上３０ｍｍ以下の金属珪素
を鉱酸で洗浄することにより、金属珪素表面に偏折する
カルシウムを除去すると共にアルミニウム溶湯との濡れ
性が改善される。その結果、通常の金属珪素溶解より、
５０℃以上低い８００℃以下のアルミニウム溶湯温度域
において短時間に溶解する。又、微粉末珪素による未溶
解珪素の発生がないので、溶解時のドロス発生量は極め
て少ない。次に、塩化物フラックスの添加や被覆は、炉
内では金属珪素の酸化防止膜となり、金属珪素の溶解歩
留が向上すると共に、金属珪素内から導入されるカルシ
ウム等の溶湯汚染物質と反応し、溶湯から分離させるの
で、清浄な合金溶湯が得られる。金属珪素の溶解時の熱
吸収は、１００℃前後の溶湯温度の低下をもたらす為、
鋳造に適した溶湯温度帯となる。
を鉱酸で洗浄することにより、金属珪素表面に偏折する
カルシウムを除去すると共にアルミニウム溶湯との濡れ
性が改善される。その結果、通常の金属珪素溶解より、
５０℃以上低い８００℃以下のアルミニウム溶湯温度域
において短時間に溶解する。又、微粉末珪素による未溶
解珪素の発生がないので、溶解時のドロス発生量は極め
て少ない。次に、塩化物フラックスの添加や被覆は、炉
内では金属珪素の酸化防止膜となり、金属珪素の溶解歩
留が向上すると共に、金属珪素内から導入されるカルシ
ウム等の溶湯汚染物質と反応し、溶湯から分離させるの
で、清浄な合金溶湯が得られる。金属珪素の溶解時の熱
吸収は、１００℃前後の溶湯温度の低下をもたらす為、
鋳造に適した溶湯温度帯となる。
【０００６】
【実施例】 フラックスの構成金属珪素の添加歩留介在物の除
去効果ドロスの発生量に関して、１〜４の実施例と１
〜２の比較例で示す。
去効果ドロスの発生量に関して、１〜４の実施例と１
〜２の比較例で示す。
【０００７】実施例１ ７３ｋｇの純度９９．７％のアルミニウム地金を溶解
し、８００℃に保持した溶湯から、第１回目の分析試料
と、非金属介在物の多少を測定する試料（Ｋモールドと
呼ぶ）のサンプリングを行った。その後、溶湯面に５．
５Ｋｇの粒度２ｍｍ以上３０ｍｍ以下の金属珪素と、金
属珪素に対して５重量％のフラックス（５０％ＮａＣ
ｌ、５０％ＫＣｌ）を投入し、フォスホライザーで１０
回攪拌した。目視により７分後には、金属珪素の溶融が
確認されたので第１回目と同条件で、第２回目のサンプ
リングを行った。
し、８００℃に保持した溶湯から、第１回目の分析試料
と、非金属介在物の多少を測定する試料（Ｋモールドと
呼ぶ）のサンプリングを行った。その後、溶湯面に５．
５Ｋｇの粒度２ｍｍ以上３０ｍｍ以下の金属珪素と、金
属珪素に対して５重量％のフラックス（５０％ＮａＣ
ｌ、５０％ＫＣｌ）を投入し、フォスホライザーで１０
回攪拌した。目視により７分後には、金属珪素の溶融が
確認されたので第１回目と同条件で、第２回目のサンプ
リングを行った。
【０００８】実施例２ ７０ｋｇの純度９９．７％のアルミニウム地金を溶解
し、８００℃に保持した溶湯から、実施例１同様、第１
回目の分析試料と、Ｋモールドのサンプリングを行っ
た。その後、溶湯面にフラックス（５０％ＮａＣｌ、５
０％ＫＣｌ）を被覆した５．３Ｋｇの粒度２ｍｍ以上３
０ｍｍ以下の金属珪素を投入し、フォスホライザーで１
０回攪拌した。目視により７分後には、金属珪素の溶融
が確認されたので第１回目と同条件で、第２回目のサン
プリングを行った。
し、８００℃に保持した溶湯から、実施例１同様、第１
回目の分析試料と、Ｋモールドのサンプリングを行っ
た。その後、溶湯面にフラックス（５０％ＮａＣｌ、５
０％ＫＣｌ）を被覆した５．３Ｋｇの粒度２ｍｍ以上３
０ｍｍ以下の金属珪素を投入し、フォスホライザーで１
０回攪拌した。目視により７分後には、金属珪素の溶融
が確認されたので第１回目と同条件で、第２回目のサン
プリングを行った。
【０００９】実施例３ ７８ｋｇの純度９９．７％のアルミニウム地金を溶解
し、８００℃に保持した溶湯から、実施例１同様、第１
回目の分析試料と、Ｋモールドのサンプリングを行っ
た。その後、溶湯面に、塩酸で洗浄しフラックス（５０
％ＮａＣｌ、５０％ＫＣｌ）を被覆した５．９Ｋｇの粒
度２ｍｍ以上３０ｍｍ以下の金属珪素を投入し、フォス
ホライザーで１０回攪拌した。目視により７分後には、
金属珪素の溶融が確認されたので、第１回目と同条件
で、第２回目のサンプリングを行った。
し、８００℃に保持した溶湯から、実施例１同様、第１
回目の分析試料と、Ｋモールドのサンプリングを行っ
た。その後、溶湯面に、塩酸で洗浄しフラックス（５０
％ＮａＣｌ、５０％ＫＣｌ）を被覆した５．９Ｋｇの粒
度２ｍｍ以上３０ｍｍ以下の金属珪素を投入し、フォス
ホライザーで１０回攪拌した。目視により７分後には、
金属珪素の溶融が確認されたので、第１回目と同条件
で、第２回目のサンプリングを行った。
【００１０】実施例４ ７１ｋｇの純度９９．７％のアルミニウム地金と介在物
の添加を目的として、１００ｇのアルミニウム９０％、
マンガン１０％母合金を溶解し、８００℃に保持した溶
湯から、実施例１同様、第１回目の分析試料と、Ｋモー
ルドのサンプリングを行った。その後、溶湯面に塩酸で
洗浄した５．４Ｋｇの粒度２ｍｍ以上３０ｍｍ以下の金
属珪素と、金属珪素に対して５重量％のフラックス（５
０％ＮａＣｌ、５０％ＫＣｌ）を投入し、フォスホライ
ザーで１０回攪拌した。目視により７分後には、金属珪
素の溶融が確認されたので、第１回目と同条件で、第２
回目のサンプリングを行った。
の添加を目的として、１００ｇのアルミニウム９０％、
マンガン１０％母合金を溶解し、８００℃に保持した溶
湯から、実施例１同様、第１回目の分析試料と、Ｋモー
ルドのサンプリングを行った。その後、溶湯面に塩酸で
洗浄した５．４Ｋｇの粒度２ｍｍ以上３０ｍｍ以下の金
属珪素と、金属珪素に対して５重量％のフラックス（５
０％ＮａＣｌ、５０％ＫＣｌ）を投入し、フォスホライ
ザーで１０回攪拌した。目視により７分後には、金属珪
素の溶融が確認されたので、第１回目と同条件で、第２
回目のサンプリングを行った。
【００１１】比較例１ ７２ｋｇの純度９９．７％のアルミニウム地金を溶解
し、８００℃で保持し、実施例１と同条件で、第１回目
のサンプリングを行った。その後、フラックスは添加せ
ず、５．５ｋｇの０ｍｍ以上３０ｍｍ以下の金属珪素を
投入し、フォスホライザーで１０回攪拌した後、７分後
に第１回目と同条件で第２回目のサンプリングを行っ
た。
し、８００℃で保持し、実施例１と同条件で、第１回目
のサンプリングを行った。その後、フラックスは添加せ
ず、５．５ｋｇの０ｍｍ以上３０ｍｍ以下の金属珪素を
投入し、フォスホライザーで１０回攪拌した後、７分後
に第１回目と同条件で第２回目のサンプリングを行っ
た。
【００１２】比較例２ ７４ｋｇの純度９９．７％のアルミニウム地金と１００
ｇのアルミニウム９０％、マンガン１０％母合金を溶解
し、８００℃に保持した溶湯から、実施例１と同条件
で、第１回目のサンプリングを行った。その後、５．６
ｋｇの標準サイズの金属珪素を投入し、フォスホライザ
ーで１０回攪拌した後、７分後に第１回目と同条件で第
２回目のサンプリングを行った。サンプリングした分析
用テストピースは、発光分光分析機を用い、次の計算式
（１）および（２）で金属ケイ素の歩留りを算出した。 式 中） Ａ：金属珪素添加前の溶湯重量 ａ：金属珪素添加前の溶湯中の珪素％÷１００ ｂ：金属珪素添加後の溶湯中の珪素％ ｃ：添加した珪素重量 ｘ：溶融した珪素重量 前記式を用いて、珪素とカルシウムの分折結果と珪素の
歩留およびＫモールドで測定した介在物量（Ｋ値は、介
在物量を表し、その値が高い程介在物は多い）および目
視によるドロス発生を第１表に示す。 第１表より、塩酸洗浄とフラックスを添加した溶湯が、
最も高い珪素歩留が認められた。金属珪素添加量７％で
のカルシウムの増加は、塩酸洗浄品とフラックスの組合
せでは、３０ＰＰＭ以下で、無処理品の１００ＰＰＭ前
後に対して、約３分の１程度に低下していた。塩酸洗浄
をしないフラックスだけの場合は、４０〜７０ＰＰＭレ
ベルであり、高強度が要求される一部の鋳物には適当で
ないことが判明した。介在物の動向は、実施例４では、
フラックスによる介在物の除去効果が確認されたが、比
較例１では未溶解珪素が、又比較例２では未溶解珪素と
酸化物が確認され、金属珪素投入後の溶湯汚染度は高く
なった。又、目視によるドロスの発生量は、無処理品＞
フラックスのみ＞鉱酸処理品の順序であった。
ｇのアルミニウム９０％、マンガン１０％母合金を溶解
し、８００℃に保持した溶湯から、実施例１と同条件
で、第１回目のサンプリングを行った。その後、５．６
ｋｇの標準サイズの金属珪素を投入し、フォスホライザ
ーで１０回攪拌した後、７分後に第１回目と同条件で第
２回目のサンプリングを行った。サンプリングした分析
用テストピースは、発光分光分析機を用い、次の計算式
（１）および（２）で金属ケイ素の歩留りを算出した。 式 中） Ａ：金属珪素添加前の溶湯重量 ａ：金属珪素添加前の溶湯中の珪素％÷１００ ｂ：金属珪素添加後の溶湯中の珪素％ ｃ：添加した珪素重量 ｘ：溶融した珪素重量 前記式を用いて、珪素とカルシウムの分折結果と珪素の
歩留およびＫモールドで測定した介在物量（Ｋ値は、介
在物量を表し、その値が高い程介在物は多い）および目
視によるドロス発生を第１表に示す。 第１表より、塩酸洗浄とフラックスを添加した溶湯が、
最も高い珪素歩留が認められた。金属珪素添加量７％で
のカルシウムの増加は、塩酸洗浄品とフラックスの組合
せでは、３０ＰＰＭ以下で、無処理品の１００ＰＰＭ前
後に対して、約３分の１程度に低下していた。塩酸洗浄
をしないフラックスだけの場合は、４０〜７０ＰＰＭレ
ベルであり、高強度が要求される一部の鋳物には適当で
ないことが判明した。介在物の動向は、実施例４では、
フラックスによる介在物の除去効果が確認されたが、比
較例１では未溶解珪素が、又比較例２では未溶解珪素と
酸化物が確認され、金属珪素投入後の溶湯汚染度は高く
なった。又、目視によるドロスの発生量は、無処理品＞
フラックスのみ＞鉱酸処理品の順序であった。
【００１３】
【発明の効果】本発明は、溶湯温度８５０℃前後で約１
時間を要した金属珪素の溶解が、５０℃以上低い、７０
０℃台の溶湯温度で短時間に溶解できる。塩化物フラッ
クスの添加は、金属珪素の溶解で発生する、酸化物等の
非金属介在物や金属珪素から導入されるカルシウム等の
溶湯汚染物質を溶湯から分離する。鉱酸による洗浄は、
金属珪素に含まれるカルシウムを大幅に低下させる。こ
れにより、清浄で高品質なアルミニウム基珪素合金溶湯
が得られる。又、溶解が坩堝炉や取り鍋等の既存設備で
容易にできる為、従来普及し得なかったアルミニウム基
珪素合金の自社配合を容易ならしめたことから、本発明
の工業的効果は非常に大きい。
時間を要した金属珪素の溶解が、５０℃以上低い、７０
０℃台の溶湯温度で短時間に溶解できる。塩化物フラッ
クスの添加は、金属珪素の溶解で発生する、酸化物等の
非金属介在物や金属珪素から導入されるカルシウム等の
溶湯汚染物質を溶湯から分離する。鉱酸による洗浄は、
金属珪素に含まれるカルシウムを大幅に低下させる。こ
れにより、清浄で高品質なアルミニウム基珪素合金溶湯
が得られる。又、溶解が坩堝炉や取り鍋等の既存設備で
容易にできる為、従来普及し得なかったアルミニウム基
珪素合金の自社配合を容易ならしめたことから、本発明
の工業的効果は非常に大きい。
Claims (2)
- 【請求項１】 アルミニウム等の金属溶湯への珪素添加
において、鉱酸で洗浄された粒径２ｍｍ以上３０ｍｍ以
下の金属珪素と少なくとも１種の塩化物を含むフラック
スとを添加することを特徴とする溶解方法。 - 【請求項２】 アルミニウム等の金属溶湯への珪素添加
において、鉱酸で洗浄された粒径２ｍｍ以上３０ｍｍ以
下の金属珪素に少なくとも１種の塩化物を含むフラック
スを被覆することを特徴とする溶解方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23588095A JPH0953131A (ja) | 1995-08-11 | 1995-08-11 | 金属珪素の溶解方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23588095A JPH0953131A (ja) | 1995-08-11 | 1995-08-11 | 金属珪素の溶解方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0953131A true JPH0953131A (ja) | 1997-02-25 |
Family
ID=16992617
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP23588095A Pending JPH0953131A (ja) | 1995-08-11 | 1995-08-11 | 金属珪素の溶解方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0953131A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2004510883A (ja) * | 2000-10-02 | 2004-04-08 | アンヴァンシル | アルミニウム−ケイ素系の合金の生成 |
| CN118854110A (zh) * | 2024-09-24 | 2024-10-29 | 宁波金田铜业(集团)股份有限公司 | 一种用于超细废杂铜颗粒熔炼的助熔剂、制备方法及使用方法 |
-
1995
- 1995-08-11 JP JP23588095A patent/JPH0953131A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2004510883A (ja) * | 2000-10-02 | 2004-04-08 | アンヴァンシル | アルミニウム−ケイ素系の合金の生成 |
| CN118854110A (zh) * | 2024-09-24 | 2024-10-29 | 宁波金田铜业(集团)股份有限公司 | 一种用于超细废杂铜颗粒熔炼的助熔剂、制备方法及使用方法 |
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