JPS6018732B2 - 溶融金属を処理する方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 発明の背景 溶融金属に処理剤を添加する技術は近年ある程度まで発
展し、錆込空洞に達する直前の溶融金属の進路にこのよ
うな処理剤を添唄しうる点に達している。

従来の溶融金属を処理する場所としては、炉中、とりべ
または保持装置中、移動とりべへ運ばれる流れ中がある
。処理剤は種々の目的に使用することができ、たとえば
、基金属を合金すること、特種の鋳鉄を製造する目的で
基金属を接種または球状化することがある。種々の他の
方法は基金属の化学組成の変化を生じうる。特に炉中で
溶融金属にこのような処理剤を添加する場合の困難な問
題の１つは、完全な溶解を達成する最少量を使用するこ
とができないことである。最少量を使用することが望ま
しいのは、処理剤は通常きわめて高価であり、いまいま
スラグに移入し、かつ早期の蒸発または酸化により矢な
われるからである。基金属の量が大きいときには、溶融
金属全体にわたって処理剤を均等に添加することは実に
困難である。とりべまたは他の保持装置中で溶融基金属
を処理することは幾分すぐれている。すなわち、金属の
量を選択的に低減することができかつ処理剤のかくはん
が容易にできる。処理剤が銭込前に鋳型に添加される場
合には、処理前の量は特定量の鏡込金属に適合するよう
に調整することができ、炉中金属は不処理状態に保持す
ることができる。あらかじめ置かれた処理剤を含む鋳型
は密閉状態にあるため蒸発および火工作業（ｐｙｒｏｔ
ｅｃｈｈｉｃｓ）の問題は解消されるが、いくつかの問
題がなお残る。たとえば、鋳型が密閉状態にあるため起
こりつつある反応が作業者には見えない。各鋳型は処理
剤を受入れるために特別に設計されなければならない。
鋳型の特別の改変は経済的に好ましくない。また、鋳型
に処理剤を添加する方法は基金属の性質の変化に適応す
ることができない。ある昇りの例では、密閉とし、中ま
たはとりべに注入するための開放吐出路中を運ばれる溶
融金属の流れに処理剤を添加することを含む流れ処理方
法がとられた。

この流れはノズルから放出されず単に重力によって推進
されるものであるからその速度が比較的低い。流れ処理
においては、吐出路の流れに漸次に挿入される剛性処理
樟または流れに加入される粒状処理剤が使用された。発
明の要約 この発明の主目的は、ａ使用の容易さおよび現用の鋳造
方法および装置に対する適応性、ｂ消費材料および所要
労力に関する低コスト、ｃ精密性および融通性に関する
制御が容易であること、ｄ高い生産性を特徴とする、改
良金属処理方法を提供することである。

４この発明の別の目的は、合金
、接種、球状化および溶融金属に添加が行なわれなけれ
ばならない広範囲の他の冶金プロセス対して交換的に使
用しうるところの、溶融金属を処理する改良方法を提供
することである。この発明のさらに別の目的は、金属に
化学変化または組織変化を生じかつ所要の成分の保管を
容易にするところの金属処理方法を提供するところであ
る。

この発明のさらに別の目的は、溶融金属の利用路に沿っ
た任意の点において使用することができ、これにより炉
を１つの特定の最終用途に拘束することから解放し、炉
中熔融金属の異なる部分０の種々の使用を可能にすると
ころの金属処理方法を提供することである。

この発明のさらに別のかつより特定的な目的は、溶融金
属を処理するための無外被ストランドの形態の有用な中
間製品を提供することである。

タこのストランドは粒状処理剤を内部に懸濁した消耗可
能な固体結合剤を含み、ワイヤとして使用可能である。
溶融金属の露出流が所定の流量で導かれかつワイヤが特
定の速度で該露出流に対して必ずしも垂直ではない横方
向に導入されるとき、ス０トランドは完全に溶解しかつ
該霧流と均一に混合される。詳細な説明 溶融金属処理方法の使用の融通性を増加するために、こ
の発明においてはワイヤの形態に作られ夕た調整量の処
理剤を担持する可塊性ストランドが調製使用される。

ワイヤは、全体を通じて実質的に均一でありかつ約６．
８〜１８．１ｋ９／ｓ（１５〜４０そｂ／ｓ）の範囲か
ら選択した制御流量で流れつつある溶融金属流に、所定
の送給速度で注入することができる。この溶融金属流は
、全体を通じて変化しうる非制御、非均一流量を与える
とりべからの吐出溶融金属流と対比すべきである。この
発明のプロセス面を実施する好適な方法は下記の工程か
らなる。

（１１ 処理剤の固体粒子と、前記熔融金属と接触した
とき蒸発可能でありかつ全体の約１０〜２０％を構成す
る可操性固体結合剤と、の実質的に均質の混合物を調製
する。

結合剤は特に１０〜２０％の範囲のェステル化ポリエチ
レンから構成しうる。

結合剤の要件は、ａ溶融金属と接触したとき蒸発可能で
あること、ｂ押出加工を容易にするために前記固体粒子
を懸濁質として結合すること、ｃ成形可能であること、
ｄストランドはコイルに巻ける程度に可榛性であるが一
端を保持し溶融金属流に注入するとき自己支持性である
程度に十分剛性であることである。処理剤は特定用途に
応じて変わりうる。

接種の場合には、処理剤は最も好適には炭素質材料また
は４５〜８５％のＳｉを含有するフエロシリコン合金と
、カルシウム、アルミニウム、ストロンチウム、バリウ
ム、マグネシウム、ジルコニウムのうちの１種以上とか
らなる。溶融ノジュラー鋳鉄の黒鉛球状化の場合には、
処理剤は合金または純粋形態のマグネシウムあるいは合
金または純粋形態のセリウムからなる。

処理剤はフレーク、チップ、チヤンクまたは粉末の形態
でありうるが、好適には接種または球状化の目的のため
には２０〜２００メッシュの範囲の粒度を持つべきであ
る。‘２１ 第１図に示すように、混合物は回転混合室
９内で調製され、ついで押出機１０の一端１１に送入さ
れ、ここで約７９ｑｏ（１７５０Ｆ）の温度に加熱され
、一対の軸方向に整合したスクリュー１２，１３により
シリンダ１４内を推進され、押出ダイアセンブリ１５に
入る。

通気孔１６は適正な圧力を維持するために使用される。
粒子は結合剤と共に押出され、典型的には約４．７〜６
．４肋（０．１８７〜０．２５０インチ）の範囲の直径
を持つ円筒ストランド１７（第２図）を形成する。ダィ
はバルブ１８によって制御され、押出ストランドの断面
寸法が全体を通じて±１／２％以上変動しないようにす
る。ダィは円錐マンドレル４０と円錐部村４１を使用し
、前者は均一な円錐角４２を有し、後者は角４２と角４
３からなる段付円錐角を有する。段付円錐角はそれぞれ
約６０ｏおよび６０である。ギャップ４４は所望のスト
ランド直径を得るように制御される。ストランドはその
横断面および長さを通じて実質的に均等に分布した反応
性粒子１９（第３図）を有する中間製品であり、使用者
が単に正確な長さを分断することにより反応重量を正確
に計算しうるようになっている。ストランドは外被を持
たず、粒子の一部がストランドの外面に露４出するよう
にすることが最も重要である。粒子間隔は典型的には約
０．７６肋（０．０３０インチ）以下である。‘３’溶
融金属は断面を通じて制御されかつ均一である流量を持
つ露出流２１（第４図）として別個に形成される。

流量は約６．８〜１８．１ｋ９／ｓ（１５〜４０そｂ／
ｓ）の範囲から選択される。これは溶融金属を内蔵する
絶縁保持容器２４の壁２３内のオリフィス２２を調整す
ることによって与えられる。流量は少なくとも６．８ｋ
９／ｓであるべきである。ストツパロツド２７はオリフ
イス２２を制御するために使用される。溶融金属の流量
とストランドが送給される速度との関係はこの発明にと
って重要である。この関係により火工作業が避けられ、
処理剤が溶融金属に急速かつ信頼性高く溶解する。‘４
｝ ストランドはスプール２４に巻かれており、スプー
ル回転とフィードゲート２６の共同作用によって装置２
５から送給される。ストランドは露出流２１の中心線に
対してある角度（約１０〜９０ｏｏ）で露出流に送入さ
れる。ストランドは点２８までほぼ周囲条件に露出され
、この点において溶融金属流と接触する。送入速度は溶
融金属の流量に関して予め決定される。球状化の場合に
は好適には、送給速度は毎秒約１５２側（６インチ）で
あり、熔融金属の流量は約９．１〜１３．６ｋ９／ｓ（
２０〜３０そｂ／ｓ）である。蒸発した結合剤は典型的
には残留炭素分となり、これは金属処理にとって有益で
ある。ポリエチレンはこの発明のストランドを形成する
のに好適なプラスチック結合剤である。

ポリエチレンは、その特性として、約１００ｏｏの崩壊
温度を有する（その体積は２００℃の温度に達するまで
次第に減少し、２００ｑＣで溶融可塑塊体になり、つい
で蒸発する）。崩壊または可塑状態においては、ポリエ
チレンは適当な圧力の下で粒子を保持しながら種々の形
状に成形することができる。ポリエチレンの密度は約０
．９２６夕／ｃｃであるべきである。ポリエチレンに代
る結合剤としてはポリスチレン、ポリウレタンがあり、
これらは溶融金属と接触すると蒸発しうるものである。

しかしながら、ポリスチレンはポリエチレンほどは押出
加工に適応しない。ポリスチレンを成形する１つの方法
は発泡剤を使用することである。通常は約７〜８体積％
の量の発泡剤（揮発性パラフィン族炭化水素）を、ポリ
スチレンと反応剤の混合物と混合する。かくして得られ
た混合物はポリススチレンの軽度の加熱に際してサイズ
が増加する。このサイズの増加は２〜５０％である。加
熱されたポリスチレン混合物は押出型に通され、押出ス
トランドを溶融させるスチームによりダィにおいて膨張
が制御される。ストランドはついで水で冷却される。処
理装置の別の形態は第５図に示されている。

溶融金属の所定流量を確保するのに適応したノズル３０
を通すことによって流れが形成される。ストランドはス
プール３１から流れの上へ降下し、１０〜９００の角度
３２で流れと係合する。

【図面の簡単な説明】

第１図は処理剤プラスチック結合剤の混合物をストラン
ド‘こ転化するために使用しうる装置の１タイプの略式
立面図である。 第２図は前記混合物を押出加工するために使用するダィ
の１タイプの拡大断面図である。第３図は押出加工した
ソリッドストランドの拡大断面図である。第４図はスト
ランドが溶融金属の流れに対して横に送入される金属の
処理装置の１タイプの略図である。第５図は金属処理装
置の８Ｕのタイプの略図である。９・・・・・・回転混
合室、１０・…・・押出機、１２，１３……スクリュー
、１４……シリング、１５……ダイアセンブリ、１６・
・・・・・通気孔、１８・・・・・・バルブ、１７・・
・・・・ストランド、１９・・・・・・処理剤粒子、２
１……露出流、２４…・・・スプール、２６・・・…送
給ゲート、２７……ストツパ、３０……ノズル、３１…
スブール、４０……マンドレル、４１……円錐部材、４
４・・・・・・ギャップ。 １１ １．Ｊ」‐ 「 ュＬ 」．三三． Ｆ眉こコ，三， ｒ１「 一二ュ． 」←１三 ，．三，

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 反応剤で溶融金属を処理する方法において、（ａ）
   １種以上の粒状反応剤と溶融金属と接触したとき蒸発可
   能である可撓性固体結合剤との均質混合物からなる無外
   被連続ストランドを調製し、（ｂ）６．８〜１８．１ｋ
   ｇ／ｓ（１５〜４０ｌｂ／ｓ）の範囲から選択された流
   れを通じて、制御されかつ実質的に均一な流量を有する
   溶融金属の露出を形成し、ついで、（ｃ）反応剤と溶融
   金属間の所定の反応を与える速度でストランドを露出流
   に漸次注入することを特徴とする、上記方法。 ２ 結合剤は１０〜２０％のエステル化ポリエチレンか
   ら成りかつ１〜２０％の量の可塑剤を含み、ストランド
   は可撓性であり、一端を保持しかつ露出流に注入すると
   き十分剛性で自己支持性である、特許請求の範囲第１項
   に記載の方法。 ３ 反応剤は２０〜２００メツシユの粒度を持つ粒子か
   ら成る、特許請求の範囲第１項記載の方法。 ４ 連続ストランドは管状でありかつ４．７〜６．４ｍ
   ｍ（０．１８７〜０．２５０インチ）の直径を有する、
   特許請求の範囲第１項に記載の方法。 ５ ストランドを露出流の方向に対して１０〜９０°の
   角度で注入する、特許請求の範囲第１項に記載の方法。 ６ ストランドを±１／２％以上変動しない均一断面を
   有するように形成する、特許請求の範囲第１項に記載の
   方法。７ ストランドはストランド流に注入する直前の
   点まで実質的に周囲圧力、温度条件にさらされる、特許
   請求の範囲第１項に記載の方法。