JPH11148929A - 溶融アルミニウム合金中の介在物計測装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】簡易に溶融アルミニウム合金中の介在物の量を
計測できる装置を提供する。 【解決手段】シリンダ状空間１３を形成する筒部１１と
該筒部の一端に装着されたフィルタ１５とからなり、該
フィルタ１５を溶融アルミニウム合金よりなる溶湯の所
定深さに浸漬し、その深さに対応する溶湯の水頭圧によ
り所定時間内に該フィルタを通過して該シリンダ状空間
に保持される溶湯の量により溶融アルミニウム合金中に
含まれる介在物の割合を計測する装置。介在物が多いと
介在物がフィルタの目を塞ぎ、溶湯の通過抵抗を増す。
この通過抵抗によりフィルタを通過する溶湯の量が変化
し、介在物の量がわかる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、溶融アルミニウム合金
中に含まれる金属酸化物等の固体状の介在物を計測する
ための装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】溶融アルミニウム合金中にはアルミナ等
の固体状の微細介在物が存在する。この溶融アルミニウ
ム合金を原料として得られるアルミニウム製品の母材中
にはこの微細介在物が分散保持される。この微細介在物
は微細クラックの発生点となったり、あるいは切削時に
切刃を損傷する等の原因となる。このため溶融アルミニ
ウム合金中に含まれる介在物の量は、得られるアルミニ
ウム製品の品質に密接に関連する。

【０００３】従来、溶融アルミニウム合金中に含まれる
介在物の計測装置としては、図５に模式的に示すよう
に、溶融アルミニウム合金を通過させ介在物の通過しな
いフイルタ１０１を底部にもつフィルタ容器１０２とこ
のフィルタ１０１を通過した溶融アルミニウム合金の量
を測る計測容器１０３とからなる装置が使用されてい
た。この装置では、溶融アルミニウム合金中の介在物が
フィルタ１０１の目を塞ぎフィルタ１０１を通過する溶
融アルミニウム合金の量を減少させる。したがって、フ
ィルタ１０１を通過した溶融アルミニウム合金の量を計
測容器で計測することにより、溶融アルミニウム合金中
の介在物の多少を計測できる。

【０００４】

【本発明が解決しょうとする課題】この従来の装置で
は、フィルタ容器１０２に注入される溶融アルミニウム
合金の量がばらついたり、溶融アルミニウム合金の温度
が変化すると、フィルタ１０１を通過する溶融アルミニ
ウム合金の量が大きくばらつく。このためフィルタ容器
１０２に所定量の溶融アルミニウム合金を注入すると
か、フィルタ容器１０２中の溶融アルミニウム合金の温
度を所定温度に保持するといったような操作および管理
を必要とした。

【０００５】本発明はより簡易に溶融アルミニウム合金
中の介在物の量を計測できる装置を提供することを課題
とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明者は、前記した従
来のフィルタ容器を溶融アルミニウム合金の溶湯表面に
押しつけ、フィルタ容器の外側よりフィルタを介して溶
融アルミニウム合金を容器内部に入れ、容器内部に入る
溶融アルミニウム合金の量により介在物の量が判ること
に思い至り本発明を完成したものである。

【０００７】すなわち、本発明の溶融アルミニウム合金
中の介在物計測装置は、シリンダ状空間を形成する筒部
と該筒部の一端に装着されたフィルタとからなり、該フ
ィルタをもつ該筒部の一端部を溶融アルミニウム合金中
の所定深さに浸漬し、その深さに対応する該溶融アルミ
ニウム合金の圧力により所定時間内に該フィルタを通過
して該シリンダ状空間に保持される該溶融アルミニウム
合金の量により該溶融アルミニウム合金中に含まれる介
在物の割合を計測するものである。

【０００８】

【発明の実施の形態】本発明の溶融アルミニウム合金中
の介在物計測装置は、シリンダ状空間を形成する筒部と
該筒部の一端に装着されたフィルタとからなる。筒部は
その一端に装着されたフィルタを溶融アルミニウム合金
溶湯の所定深さに押し込む役割とフィルタを通過した溶
融アルミニウム合金を保持する役割をもつ。

【０００９】フィルタに作用する溶湯の圧力、すなわち
溶湯の水頭圧は、フィルタが押し込まれた溶湯の深さに
比例する。すなわち、深く押し込まれれば深いほど溶湯
の圧力が高くなり、それだけ単位時間にフィルタを通過
する溶融アルミニウム合金の量が増える。介在物の量を
より正確に計測するためには、フィルタを通過する溶融
アルミニウム合金の量も一定量以上を必要とする。すな
わち、フィルタをより深く押し込むことによりより短時
間で介在物の量を計測できることになる。このため筒部
は実用上、１０〜５０ｃｍの長さとするのが好ましい。

【００１０】この筒部によって形成されるシリンダ状の
内部空間はフィルタを通過した溶融アルミニウム合金の
保持空間となり、その内部空間の断面積は実質上フィル
タの大きさを規定する。これらを勘案するとシリンダ状
の内部空間の内径は２〜５ｃｍ程度が好ましい。フィル
タは介在物を阻止し、溶融アルミニウム合金のみを通過
させるものである。通過を阻止された介在物はフィルタ
の目を塞ぎ溶融アルミニウム合金の通過を妨げる。介在
物の大きさは、通常１０〜１０００μｍ程度であるか
ら、フィルタの目の大きさは１０〜１００ｐｐｉ（１イ
ンチの長さの目の数）程度、孔の内径で説明すると３０
〜１０００μｍが好ましい。なお、フィルタは溶融アル
ミニウム合金に含まれる介在物の大きさに応じて目の大
きさの異なるフィルタを採用できる。

【００１１】フィルタは多数の粒子を結合し、粒子の間
隙に孔を形成するものでも、繊維を編んだ編み目状のも
のでも、繊維を集積したフェルト状のものでも、スポン
ジ状（フォーム）のものでも、ハニカム状に多数の貫通
孔をもつものでもよい。筒部およびフィルタは溶融アル
ミニウム合金の温度で安定でしかも溶融アルミニウム合
金と反応しない材料で形成する必要がある。かかる観点
から、筒部およびフィルタの材料としては、アルミナ、
シリカ、窒化珪素等のセラミックスが好ましい。なお、
金属の場合でも溶融アルミニウム合金と反応しないセラ
ミックスを被覆したものは筒部として使用できる。

【００１２】本発明の溶融アルミニウム合金中の介在物
計測装置は、ルツボとか取鍋等に収納された溶融アルミ
ニウム合金の溶湯中にフィルタが装着された筒部の端部
を所定深さ押し込み、その状態を所定時間保持し、その
後溶湯より引き上げ、筒部のシリンダ状内部空間に収容
されたアルミニウム合金の量を計測することにより、溶
融アルミニウム合金中の介在物を計測する。なお、筒部
のシリンダ状内部空間に収納されたアルミニウム合金の
量は、アルミニウム合金で満たされていない内部空間の
縦方向の距離を計測することにより容易に計測できる。

【００１３】なお、ルツボに取られた溶融アルミニウム
合金中の介在物が所定値より多く、所定品質を満足しな
い場合、ルツボ中の溶融アルミニウム合金をフラックス
処理したり、あるいは不活性ガスの吹き込みによる脱ガ
ス処理を施すことにより、溶融アルミニウム合金中の介
在物を減少させることができる。これにより容易に所定
品質の溶融アルミニウム合金とすることができる。

【００１４】

【作用】一端にフィルタを装着した筒部からなる本発明
の計測装置のフィルタをもつ端部を溶融アルミニウム合
金の液面より差し込み、フィルタを所定深さの位置に保
持する。これによりフィルタにはその外側にフィルタの
深さに相当する溶融アルミニウム合金の水頭圧が作用す
る。

【００１５】この水頭圧により溶融アルミニウム合金が
フィルタを通って筒部の内部空間に入る。そして内部空
間に入った溶融アルミニウム合金中に分散していた介在
物がフィルタで濾過され、フィルタの表面に付着し、フ
ィルタの孔の一部を塞ぐ。このためフィルタを通る溶融
アルミニウム合金の通過速度が遅くなる。このようにし
てフィルタを通る溶融アルミニウムの量が増えるほど、
フィルタに捕捉される介在物も増え、フィルタの孔を一
層塞ぐようになり、ますますフィルタを通る溶融アルミ
ニウム合金の通過速度が低下する。

【００１６】フィルタに捕捉される介在物は、溶融アル
ミニウム合金中の介在物が多ければ多いほど、多くな
る。すなわち、溶融アルミニウム合金中の介在物が多い
ほど、フィルタを通過する溶融アルミニウム合金の通過
速度が遅くなる。従って、フィルタを同じ深さに、か
つ、同じ時間保持した場合、フィルタを通過し筒部の内
部空間に保持された溶融アルミニウム合金が多いほど、
その溶融アルミニウム合金中に含まれる介在物が少ない
ことになる。

【００１７】フィルタを所定深さに所定時間保持したと
きの、フィルタを通過する溶融アルミニウム合金の量と
その溶融アルミニウム合金中に含まれる介在物の量との
関係を示す検量線を予め作成することにより、介在物の
量が未知の溶融アルミニウム合金のフィルタ通過量を計
測することにより、その検量線から、この溶融アルミニ
ウム合金中の介在物の量を知ることができる。

【００１８】

【実施例】以下、本発明の実施例の溶融アルミニウム合
金中の介在物計測装置を示し、本発明をさらに具体的に
説明する。本実施例の介在物計測装置の断面を図１に示
す。この介在物計測装置１はアルミナ質ファイバースリ
ーブで形成された下端有底の筒部１１とその底部１２の
中央に配置されたアルミナ質のセラミックフォームから
なるフィルタ１５とからなる。

【００１９】筒部１１はその長さが３００ｍｍ、外径４
０ｍｍ、内径３０ｍｍのパイプ状である。そして中心部
にシリンダ状の径が一定の内部空間１３が形成されてい
る。なお底部１２の厚さは１０ｍｍである。フィルタ１
５は外径１０ｍｍ、高さ１０ｍｍの短い棒状である。こ
のフィルタ１５は、図２に筒部１１の底部１２の部分拡
大断面図を示すように、筒部１１の底部１２の中心部に
一体的に固定されている。このフィルタ１５の孔のサイ
ズは６０ｐｐｉ（平均孔径が２００μｍ）である。

【００２０】本実施例の溶融アルミニウム合金中の介在
物計測装置１は前記した構成のものである。なお、本実
施例の介在物計測装置１と全く同じ計測装置を多数作成
した。 次にこれらの介在物計測装置１を用いて、図３
に模式図を示す方法で黒鉛ルツボ２１に保持された約３
００ｋｇの溶融アルミニウム合金の溶湯２２中の介在物
を計測した。溶融アルミニウム合金としては、バージン
のアルミニウムインゴット５０％と回収アルミニウム材
５０％とからＪＩＳ規格のＡＣ４Ｃアルミニウム合金組
成としたものを調製して用いた。なお、溶湯の温度を７
３０℃とした。

【００２１】計測は、まず介在物計測装置１の底部１２
を下にして、溶湯２２の液面に浮いているフラックスが
底部１２のフィルタ１５に付着しないように溶湯２２中
に入れ、フィルタ１５が液面より２００ｍｍの深さとな
る位置に保持した。この状態で３分保持し、その後溶湯
２２中より介在物計測装置１を引き上げ、介在物計測装
置の筒部１１の内部空間に保持されているアルミニウム
合金の高さｈを計測した。ｈは５ｃｍであった。

【００２２】なお、この溶湯２２を構成する溶融アルミ
ニウム合金中の介在物の個数を染色法により求めた。染
色法とは、所定の金型に溶湯をサンプリングし、表面を
平らに研磨した後、脱脂・エッチング・乾燥したサンプ
ル表面に、染色液を塗布する方法である。介在物の数は
３５０個／ｄｍ²であった。次に、この溶湯をフラック
ス処理し、新しい介在物計測装置を用い、同じ条件で筒
部の内部空間に保持されているアルミニウム合金の高さ
ｈを計測した。ｈは１３ｃｍであった。なお、フラック
ス処理したアルミニウム合金中の介在物の量は１２０個
／ｄｍ²であった。

【００２３】さらに個の溶湯を回転式の不活性ガス吹き
込みによる脱ガス処理を施した。この溶湯についても新
しい介在物計測装置を用いて同じ条件で筒部の内部空間
に保持されているアルミニウム合金の高さｈを計測し
た。ｈは１８ｃｍであった。また脱ガス処理したアルミ
ニウム合金中の介在物の量は３５個／ｄｍ²であった。
溶湯の処理条件、フィルタを通過したアルミニウム合金
の高さｈおよび介在物量をまとめて表１に示す。

【００２４】 表１より明らかなように、溶融アルミニウム合金中の介
在物量とアルミニウム通過量との間には反比例的な関係
がある。

【００２５】なお、参考までに溶融アルミニウム合金中
の介在物量とアルミニウム通過量ｈとの関係を示す検量
線を図４に示す。なお、図４には実施例のフィルターの
孔のサイズのみを代え、他の部分は実施例の介在物検出
装置と全く同じとしたものを用いて作成した検量線を合
わせて示す。図４中の３０ｐｐｉ、６０ｐｐｉおよび１
００ｐｐｉはフィルタの孔のサイズを示す。

【００２６】図４よりフィルタの孔のサイズが３０ｐｐ
ｉ、６０ｐｐｉおよび１００ｐｐｉの３種類の介在物検
出装置を用いることにより、溶融アルミニウム合金中の
介在物量が１〜１０００個／ｄｍ²の範囲の溶融アルミ
ニウム合金中の介在物量が計測できることがわかる。

【００２７】

【発明の効果】本発明の溶融アルミニウム合金中の介在
物計測装置を用いて、介在物量を計測すべき溶融アルミ
ニウム合金の溶湯中にそのフィルタを所定深さで所定時
間保持し、フィルタを通過したアルミニウム合金の量を
計測することにより介在物量が容易に計測できる。装置
が極めて単純でかつ操作も容易であるため、産業上の利
用価値が高い。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の実施例の介在物検出装置の断面図で
ある。

【図２】 図１に示す介在物検出装置の底部の拡大断面
図である。

【図３】 実施例の介在物計測装置を用いて計測してい
る状態を模式的に示す断面図である。

【図４】 溶融アルミニウム合金中の介在物量とアルミ
ニウム通過量ｈとの関係を示す検量線を示す図である。

【図５】 従来の介在物の計測装置の使用方法をを模式
的に示す図である。

【符号の説明】

１…介在物計測装置 １１…筒部 １２…底部
１３…内部空間 １５…フィルタ ２１…黒鉛ルツボ ２２…溶湯

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 シリンダ状空間を形成する筒部と該筒部
   の一端に装着されたフィルタとからなり、該フィルタを
   もつ該筒部の一端部を溶融アルミニウム合金中の所定深
   さに浸漬し、その深さに対応する該溶融アルミニウム合
   金の水頭圧により所定時間内に該フィルタを通過して該
   シリンダ状空間に保持される該溶融アルミニウム合金の
   量により該溶融アルミニウム合金中に含まれる介在物の
   割合を計測する溶融アルミニウム合金中の介在物計測装
   置。
2. 【請求項２】 前記筒部および前記フィルタは前記溶融
   アルミニウム合金と反応しない材料で形成されている請
   求項１記載の溶融アルミニウム合金中の介在物計測装
   置。
3. 【請求項３】 前記材料はアルミナである請求項２記載
   の溶融アルミニウム合金中の介在物計測装置。
4. 【請求項４】 前記フィルタの空孔率は５０％以上でポ
   アサイズは１０〜１００ｐｐｉである請求項１記載の溶
   融アルミニウム合金中の介在物計測装置。