WO2006077931A1 - マグネシウムの溶解方法および溶解装置 - Google Patents

マグネシウムの溶解方法および溶解装置 Download PDF

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Yuji Nomura
Toru Kato
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Definitions

  • the present invention relates to a melting method and a melting apparatus for obtaining a molten metal by melting magnesium or a magnesium alloy, and can detect the combustion of the magnesium or magnesium alloy on the molten metal surface and extinguish the combustion quickly and with force. It is what I did.
  • magnesium and a magnesium alloy are collectively referred to as magnesium
  • a cover gas In order to prevent the combustion of magnesium, the vicinity of the molten metal surface is covered with a cover gas.
  • This cover nose uses a gas prepared by diluting a flame retardant such as sulfur hexafluoride or sulfur dioxide with an inert gas such as nitrogen.
  • a flame retardant such as sulfur hexafluoride or sulfur dioxide
  • an inert gas such as nitrogen
  • a protective film is formed on the surface of the molten metal by the reaction between the flame retardant in the cover gas and the molten magnesium, and this protective film blocks the contact between the molten magnesium and oxygen in the air. It will be possible to prevent the molten metal from burning.
  • the problem in the present invention is that when magnesium is melted, combustion of the molten magnesium can be detected quickly and reliably, and based on the detection result, the combustion of magnesium can be quickly extinguished. , To issue a warning.
  • the present invention supplies a cover gas containing carbon dioxide and a flame retardant to a melting furnace that melts magnesium to obtain a molten metal, and covers the surface of the molten metal with this cover.
  • a melting method for dissolving magnesium while covering with gas
  • the flame retardant is 1, 1, 1, 2, 2, 4, 5, 5
  • the present invention includes a melting furnace for melting magnesium to obtain a molten metal, and a cover gas containing carbon dioxide and a flame retardant in the melting furnace.
  • Power to be supplied A bar gas supply unit, a carbon monoxide concentration meter for measuring the concentration of carbon monoxide and carbon in the gas discharged from the melting furnace or the melting furnace, and a monoxide concentration from the carbon monoxide concentration meter Carbon concentration
  • the present invention also provides a magnesium melting apparatus comprising a control unit that adjusts the amount of flame retardant supplied to the melting furnace.
  • the present invention provides a melting furnace for obtaining molten metal by melting magnesium, and a cover gas containing a carbon dioxide and a flame retardant in the melting furnace.
  • a control unit that adjusts the amount of cover gas supplied to the melting furnace based on the carbon oxide concentration.
  • a magnesium dissolution apparatus is provided.
  • the control unit further determines the combustion of magnesium based on the carbon monoxide concentration, and issues a signal indicating the combustion of magnesium when the combustion of magnesium is confirmed. It is preferable to have a display unit that has a function and indicates that magnesium is combusted in response to the signal of the control unit force.
  • the present inventors have found a phenomenon in which when the cover gas contains diacid-carbon, the concentration of carbon monoxide in the cover gas rapidly increases as the magnesium melt burns. By measuring this carbon monoxide concentration, it is possible to detect and judge the presence or absence of combustion quickly and reliably. For this reason, even if the molten magnesium burns, it can be extinguished quickly.
  • FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing an example of a melting apparatus of the present invention.
  • FIG. 2 is a schematic configuration diagram showing another example of the dissolution apparatus of the present invention.
  • FIG. 3 is a chart showing the change over time in the concentration of carbon monoxide in experimental examples.
  • Fig. 1 shows an example of the magnesium melting apparatus of the present invention.
  • reference numeral 1 denotes a melting furnace.
  • This melting furnace 1 is made of heat-resistant bricks and the like, and a crucible 2 such as graphite for melting magnesium is placed inside.
  • the magnesium in the crucible 2 is heated and melted by the heater 3 to form a molten metal.
  • a sensor 4 for measuring the concentration of carbon monoxide in the gas in the melting furnace 1 is disposed, and the signal from the sensor 4 is Input to carbon concentration meter 5.
  • the carbon monoxide concentration signal output from the carbon monoxide concentration meter 5 is input to the control unit 6, where control processing such as PID control is performed, and a control signal is output.
  • control processing such as PID control is performed
  • a control signal is output.
  • the control unit 6 gives a warning light and warning buzzer. And so on.
  • a cover gas is supplied into the melting furnace 1 through the pipe 7, and at least the vicinity of the molten metal surface of the crucible 2 in the melting furnace 1 is covered with the cover gas.
  • This cover gas is a gas containing a flame retardant and a dilution gas.
  • Flame retardants include sulfur hexafluoride, sulfur dioxide, Freon 113a, 1, 1, 1, 2, 2, 4, 5, 5, 5 Nonafluoro-4 (trifluoromethyl) 3-pentanone and other organic fluorine compounds, etc.
  • a gaseous substance that reacts with molten magnesium to form a protective film on the surface of the molten metal is used.
  • 1, 1, 1, 2, 2, 4, 5, 5, 5 Nonafluoro-4 (trifluoromethyl) 3-pentanone CF CF C (0) CF (CF)
  • a gas containing at least carbon dioxide such as carbon dioxide or a mixture of carbon dioxide and air, is used, and the content of carbon dioxide in the diluent gas is a volume. Ratio is 0.1
  • the flame retardant is sent from a flame retardant supply source (not shown) through the pipe 8 to the flow rate adjusting valve 9, where the flow rate is adjusted based on a control signal from the control unit 6 and sent to the pipe 7. .
  • the diluent gas is supplied to the on-off valve 11 through the pipe 10 and the diluent gas supply source (not shown) is further sent to the pipe 7 from here.
  • the dilution gas is mixed with the above flame retardant in tube 7. Cover gas is fed into the melting furnace 1.
  • the cover gas supply unit includes the force pipes 7, 8, 10, the flow rate adjusting valve 9, and the on-off valve 11.
  • the magnesium in the crucible 2 is melted by heating to form a molten metal.
  • a flame retardant is supplied from the pipe 8 and a dilution gas is supplied from the pipe 10, and a cover gas containing at least carbon dioxide and a flame retardant is always supplied from the pipe 7 into the melting furnace 1.
  • the concentration of the flame retardant in the cover gas varies depending on the type of the flame retardant, the liquid magnesium surface area, the dissolution conditions, and the like. However, if the flame retardant is 1, 1, 1, 2, 2, 4, 5, 5, 5—nonafluoro-4 (trifluoromethyl) -3-pentanone, the concentration of flame retardant in the cover gas Is usually 100 to 400 ppm (volume ratio, the same shall apply hereinafter). By setting this concentration range, magnesium can be prevented from burning in normal times.
  • the cover gas is constantly supplied into the melting furnace 1 and the concentration of carbon monoxide and carbon in the gas in the melting furnace 1 is measured by the sensor 4 and the carbon monoxide concentration meter 5 and the concentration signal is controlled. Send to 6.
  • the concentration of carbon monoxide in the gas in the melting furnace 1 is low and maintains a substantially constant value, for example, a value of 10 ppm or less.
  • the concentration of carbon monoxide and carbon in the gas in the melting furnace 1 increases instantaneously, for example, rapidly rising to 15 to 20 ppm.
  • This increase in carbon monoxide concentration is because oxygen in the carbon dioxide acid in the cover gas is forcibly incorporated as oxygen necessary for the combustion of magnesium, as shown in the following chemical formula.
  • the control unit 6 captures this steep change in the carbon monoxide concentration, determines that the combustion of the molten metal has occurred, sends an alarm to the display unit 13, and sets the flow rate of the flame retardant to the flow rate adjustment valve 9. Send an increasing signal.
  • the display unit 13 In response to this warning, the display unit 13 blinks a warning light or emits a warning sound, for example.
  • the flow rate adjusting valve 9 receives this signal and further opens its opening to increase the flame retardant flow rate. Comb and deliver a large amount of flame retardant to tube 7. As a result, a cover gas containing a flame retardant with a high concentration of 500 to 20,000 ppm is sent into the melting furnace 1, and the combustion of magnesium is extinguished.
  • Fire extinguishing is confirmed by a decrease in the concentration of monoxide-carbon by the monoxide-carbon concentration meter 5. For example, if the concentration falls below lOppm, it is determined that the fire has been extinguished. When the control unit 6 determines that the carbon monoxide concentration has dropped and the fire has been extinguished, the control unit 6 stops the alarm that has been given to the display unit 13.
  • control unit 6 sends a signal for decreasing the flow rate of the flame retardant to the flow rate adjusting valve 9.
  • the flow rate adjusting valve 9 decreases its opening degree to decrease the flow rate of the flame retardant, and supplies a cover gas containing the flame retardant at a normal concentration from the pipe 7 into the melting furnace 1.
  • the melting apparatus of this specific example by measuring the concentration of carbon monoxide and carbon in the gas in the melting furnace 1, the presence or absence of combustion of the molten magnesium can be detected quickly and reliably, If it is confirmed that the combustion has occurred, the amount of the flame retardant in the cover gas can be increased immediately to extinguish the fire.
  • the amount of the flame retardant in the cover gas can be automatically reduced to the value at the steady state. For this reason, in the unlikely event that magnesium burns, the fire extinguishing operation can be performed automatically, and after the fire extinguishing, it is possible to automatically return to the normal operation state.
  • FIG. 2 shows another example of the melting apparatus of the present invention.
  • the same components as those shown in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted.
  • the carbon monoxide concentration meter 5 is a carbon monoxide concentration meter with an output.
  • the carbon monoxide concentration meter with output 5 measures the concentration of carbon monoxide and carbon in the gas in the melting furnace 1.
  • a signal indicating that the upper limit value has been exceeded is output to the on-off valve 14 and an alarm is issued to the display unit 13.
  • a signal indicating that the value is below the upper limit value is output to the on-off valve 14 and a command to stop the alarm is issued to the display unit 13.
  • This carbon monoxide concentration meter 5 with output also has the function of the control unit 6 in the specific example.
  • the on-off valve 14 When the on-off valve 14 receives a signal from the monoxide concentration meter 5 indicating that the upper limit value has been exceeded, the on-off valve 14 opens, and upon receiving a signal indicating that the upper limit value has been exceeded, Closes the valve. Kaihei valve 14 passes or blocks the flow of the flame retardant from the pipe 8, and blocks the flow of the flame retardant during normal times.
  • a cover gas containing carbon dioxide and a flame retardant is constantly fed into the melting furnace 1 from the pipe 15.
  • the concentration of the flame retardant in the cover gas is set to 100 to 400 ppm, which can prevent magnesium combustion during normal times.
  • the pipes 7, 8, 15 and the on-off valve 14 constitute a cover gas supply unit.
  • a cover gas is always supplied from the pipe 15 into the melting furnace 1, and the carbon monoxide concentration in the melting furnace 1 is constantly measured by the carbon monoxide concentration meter 5.
  • the concentration of carbon monoxide and carbon in the melting furnace 1 exceeds the upper limit, it is determined that the combustion of the magnesium has occurred, and the output indicating that the combustion of the magnesium has occurred. It is sent to the on-off valve 14.
  • the on-off valve 14 opens the valve immediately after receiving this signal, and causes the flame retardant to flow from the pipe 8 to the pipe 7 so that the concentration of the flame retardant in the cover gas in the melting furnace 1 is 500 to 20, OOOppm.
  • the carbon monoxide concentration meter 5 sends an alarm to the display unit 13.
  • the dissolution apparatus of this example can also provide the same operational effects as the previous example.
  • the apparatus shown in Fig. 1 was used.
  • the inner diameter of melting furnace 1 is 300mm and the height is 670mm.
  • the inside can be observed through a heat-resistant glass window attached to the furnace lid.
  • a crucible 2 having an inner diameter of 200 mm and a height of 300 mm was arranged. This crucible 2 Inside was a molten metal obtained by melting 4.7 kg of magnesium alloy (AD9 ID), and the temperature was maintained at 680 ° C.
  • Figure 3 shows the change in carbon monoxide concentration over time.
  • the concentration of the flame retardant in the cover gas was increased when the combustion of magnesium was confirmed as the carbon monoxide concentration increased.
  • the amount of cover gas itself supplied to the melting furnace can be increased.
  • the supply amount of the cover gas to the melting furnace can be increased by replacing the on-off valve 11 in the specific example shown in FIG. 1 with a flow rate adjusting valve and sending a signal from the control unit 6 to the flow rate adjusting valve.
  • the concentration of carbon monoxide and carbon in the gas in the melting furnace 1 is measured.
  • a discharge pipe for discharging the gas in the melting furnace 1 is provided, and the exhaust gas having this exhaust pipe force is provided. It can also be controlled in the same way by measuring the concentration of carbon monoxide and carbon.
  • the measurement of carbon monoxide concentration with the carbon monoxide concentration meter 5 is performed continuously in time. Alternatively, for example, it may be performed intermittently every 10 to 20 seconds.
  • the present inventors have found a phenomenon in which the concentration of carbon monoxide and carbon in the cover gas rapidly increases when the molten magnesium burns when the cover gas contains carbon dioxide and carbon dioxide.
  • the carbon monoxide concentration it becomes possible to detect and judge the presence or absence of combustion quickly and reliably. For this reason, even if the molten magnesium burns, it can be extinguished quickly.
  • the flow of the cover gas or the amount of the flame retardant in the cover gas has always been supplied to prevent combustion, which has the disadvantage that these costs increase.
  • the cover gas flow rate or the amount of the flame retardant is increased to extinguish the fire. Therefore, it is not necessary to always supply an excess cover gas or the flame retardant, and the cost can be reduced. .

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Abstract

　本発明の目的は、溶湯の燃焼を速やかにかつ確実に検出し、この結果に基づいて速やかに警報を発し、かつ消火ができるマグネシウムまたはマグネシウム合金の溶解方法を提供することにあり、この目的を達成するために、本発明はマグネシウムまたはマグネシウム合金を溶解して溶湯を得る溶解炉に、二酸化炭素と防燃剤とを含むカバーガスを供給して、溶湯表面をこのカバーガスで覆いつつマグネシウムを溶解する溶解方法であって、溶解炉内のガスまたは溶解炉から排出されるガス中の一酸化炭素濃度を測定し、この一酸化炭素濃度により、溶解炉内でのマグネシウムの燃焼の有無を検知することを特徴とするマグネシウムまたはマグネシウム合金の溶解方法を提供する。

Description

マグネシウムの溶解方法および溶解装置
技術分野
[0001] この発明は、マグネシウムまたはマグネシウム合金を溶解して溶湯を得る溶解方法 および溶解装置に関し、マグネシウムまたはマグネシウム合金の溶湯表面での燃焼 を検知し、速や力に燃焼を消火することができるようにしたものである。
本願は、 2005年 1月 20日に出願された特願 2005— 012580号に基づき優先権 を主張し、その内容をここに援用する。
背景技術
[0002] 従来から、マグネシウムまたはマグネシウム合金（以下、本願明細書では、マグネシ ゥムとマグネシウム合金とをあわせてマグネシウムと表記する。 )を溶解炉で溶解して 溶湯を得る際、溶湯表面でのマグネシウムの燃焼を防止するため、溶湯表面付近を カバーガスで覆うようしている。
このカバーノ スには、六フッ化硫黄、二酸ィ匕硫黄などの防燃剤を窒素などの不活 性ガスで希釈したガスが用いられて 、る。
[0003] そして、このカバーガス中の防燃剤と溶融マグネシウムとの反応によって、溶湯表 面に保護膜が形成され、この保護膜によって、溶融マグネシウムと空気中の酸素との 接触が遮断され、マグネシウム溶湯の燃焼を防止することができるようになって 、る。
[0004] 万一、マグネシウム溶湯が燃焼すると、溶解炉が損傷し、溶湯自体も減少し、経済 的な損害を引き起こすだけではなぐ火災の危険性を伴うため安全上の問題もある。 これまで、マグネシウム溶湯の燃焼は、燃焼に伴う酸ィ匕マグネシウムの白煙、溶湯 温度の上昇を検出することで、またはたとえば特開 2001— 234253号公報に開示さ れるように、溶解炉内の温度上昇を検出することで検知されてきた。
[0005] しかしながら、白煙、溶湯温度上昇、溶解炉内温度上昇の検出では、燃焼開始か ら短時間でマグネシウムの燃焼を確認することが困難であり、信頼性にも乏し力つた 発明の開示 発明が解決しょうとする課題
[0006] よって、本発明における課題は、マグネシウムの溶解に際し、マグネシウム溶湯の 燃焼を速やかにかつ確実に検知することができるようにし、この検知結果に基づ 、て マグネシウムの燃焼を速やかに消火でき、警告を発するようにすることにある。
課題を解決するための手段
[0007] 力かる課題を解決するため、本発明は、マグネシウムを溶解して溶湯を得る溶解炉 に、二酸ィ匕炭素と防燃剤とを含むカバーガスを供給して、溶湯表面をこのカバーガス で覆いつつマグネシウムを溶解する溶解方法であって、
溶解炉内のガスまたは溶解炉カゝら排出されるガス中の一酸ィ匕炭素濃度を測定し、 この一酸ィ匕炭素濃度により、溶解炉内でのマグネシウムの燃焼の有無を検知すること を特徴とするマグネシウムの溶解方法を提供する。
[0008] 上記マグネシウムの溶解方法において、マグネシウムの燃焼が認められた場合に、 前記カバーガスの流量を増カロさせる力、またはカバーガス中の前記防燃剤の濃度を 高めて、マグネシウムの燃焼を防止することが好ま 、。
[0009] 上記マグネシウムの溶解方法においては、前記防燃剤が、 1, 1, 1, 2, 2, 4, 5, 5
, 5, ーノナフルオロー 4 （トリフルォロメチル）ー3—ペンタノンであることが好ましい
[0010] また、力かる課題を解決するために、本発明は、マグネシウムを溶解して溶湯を得 る溶解炉と、この溶解炉内に二酸ィ匕炭素と防燃剤とを含むカバーガスを供給する力 バーガス供給部と、上記溶解炉内または溶解炉カゝら排出されるガス中の一酸ィ匕炭素 濃度を測定する一酸化炭素濃度計と、この一酸化炭素濃度計からの一酸化炭素濃
Figure imgf000004_0001
ヽて、溶解炉への防燃剤の供給量を調節する制御部とを備えたことを特徴 とするマグネシウム溶解装置を提供する。
[0011] さらに、カゝかる課題を解決するために、本発明は、マグネシウムを溶解して溶湯を得 る溶解炉と、この溶解炉内に二酸ィ匕炭素と防燃剤とを含むカバーガスを供給する力 バーガス供給部と、上記溶解炉内または溶解炉カゝら排出されるガス中の一酸ィ匕炭素 濃度を測定する一酸化炭素濃度計と、この一酸化炭素濃度計からの一酸化炭素濃 度に基づいて、溶解炉へのカバーガスの供給量を調節する制御部とを備えたことを 特徴とするマグネシウム溶解装置を提供する。
[0012] 上記マグネシウム溶解装置においては、前記制御部が、さらに一酸化炭素濃度に 基づ 、てマグネシウムの燃焼を判断し、マグネシウムの燃焼が確認された場合にマ グネシゥムの燃焼を示す信号を発する機能を有しており、この制御部力 の上記信 号を受けてマグネシウムが燃焼して 、ることを示す表示部を備えることが好ま 、。 発明の効果
[0013] 本発明者らは、カバーガス中に二酸ィ匕炭素を含有させた場合、マグネシウム溶湯 が燃焼すると、直ちにカバーガス中の一酸ィ匕炭素濃度が急上昇する現象を見出した 。この一酸化炭素濃度を計測することで、燃焼の有無を速やかにかつ確実に検出で き、判断することが可能になる。このため、万一、マグネシウム溶湯が燃焼しても早期 消火が可能になる。
[0014] また、従来では、カバーガスの流量あるいはカバーガス中の防燃剤量を常時余分 に供給して燃焼を防止するようにしていたため、これらのコストが嵩む欠点があった。 本発明では、燃焼を検知した直後に、カバーガス流量あるいは防燃剤量を増カ卩させ て消火することできるので、常時余分のカバーガスあるいは防燃剤を供給する必要 がなくなり、コストの削減が可能となる。
さらに、消火操作の自動化、カバーガス流量、防燃剤供給量の自動制御も可能に なる。
図面の簡単な説明
[0015] [図 1]本発明の溶解装置の例を示す概略構成図である。
[図 2]本発明の溶解装置の他の例を示す概略構成図である。
[図 3]実験例における一酸ィ匕炭素濃度の経時変化を示す図表である。
符号の説明
[0016] 1 · · ·溶解炉、 2· "るつぼ、 3 · · ·加熱用ヒータ、 4· "センサ、
5 酸化炭素濃度計、 6 · · ·制御部、 9 · · ·流量調整弁、
11、 14· · ·開閉弁、 7、 8、 10、 15 · · ·管、 13 · · ·表示部、
M…溶湯 発明を実施するための最良の形態
[0017] 図 1は、本発明のマグネシウムの溶解装置の一例を示すものである。図 1において 符号 1は、溶解炉を示す。この溶解炉 1は、耐熱レンガなどで作られたもので、内部に はマグネシウム溶解用の黒鉛など力 なるるつぼ 2が配置される。このるつぼ 2内のマ グネシゥムが加熱用ヒータ 3によって加熱、溶解され、溶湯となる。
[0018] この溶解炉 1内のるつぼ 2の上方には、溶解炉 1内の気体中の一酸化炭素濃度を 計測するセンサ 4が配置されており、このセンサ 4からの信号が一酸ィ匕炭素濃度計 5 に入力される。
一酸化炭素濃度計 5から出力される一酸化炭素濃度信号は、制御部 6に入力され 、ここで PID制御などの制御処理がなされ、制御信号が出力される。また、一酸化炭 素濃度が予め設定された上限値を超えた場合には、一酸ィ匕炭素濃度計 5からの一 酸化炭素濃度信号を受け、制御部 6は警報を警告灯、警告ブザーなどの表示部 13 に送出する。
[0019] また、溶解炉 1内には、管 7を介してカバーガスが供給され、溶解炉 1内の少なくとも るつぼ 2の溶湯表面付近がカバーガスによって覆われる。
このカバーガスは、防燃剤と希釈ガスとを含有するガスである。防燃剤には、六フッ 化硫黄、二酸化硫黄、フロン 113a、 1, 1, 1, 2, 2, 4, 5, 5, 5 ノナフルオロー 4 (トリフルォロメチル） 3—ペンタノンなどの有機フッ素化合物等の溶融マグネシウム と反応して溶湯表面に保護膜を形成するガス状の物質が用いられる。これらのなか でも地球温暖化係数が低いため、 1, 1, 1, 2, 2, 4, 5, 5, 5 ノナフルオロー 4 （ト リフルォロメチル） 3—ペンタノン（CF CF C (0) CF (CF ) )が好ましい。
3 2 3 2
[0020] 希釈ガスには、二酸化炭素、二酸ィ匕炭素と空気との混合物などの少なくとも二酸ィ匕 炭素を含有するガスが用いられ、希釈ガス中の二酸ィヒ炭素含有量は体積比で 0. 1
%以上、好ましくは 1%以上とされる。
[0021] 防燃剤は、図示しない防燃剤供給源から管 8を通って流量調整弁 9に送られ、ここ で制御部 6からの制御信号に基づいてその流量が調整されて管 7に送られる。
また、希釈ガスは、図示しない希釈ガス供給源力も管 10を通って開閉弁 11に送ら れ、ここからさらに管 7に送られる。希釈ガスは、管 7において上記防燃剤と混合され てカバーガスとなり、溶解炉 1内に送り込まれる。
[0022] つまり、カバーガス供給部力 管 7、 8、 10、流量調整弁 9、および開閉弁 11で構成 されている。
[0023] つぎに、この溶解装置の運転について説明する。
るつぼ 2内のマグネシウムを加熱溶解して溶湯とする。管 8から防燃剤を、管 10から 希釈ガスを供給し、管 7から少なくとも二酸ィ匕炭素と防燃剤とを含むカバーガスを溶 解炉 1内に常時供給する。
[0024] カバーガス中の防燃剤の濃度は、防燃剤の種類、溶融マグネシウムの液面の面積 、および溶解条件等によって異なる。しかしながら、防燃剤が 1, 1, 1, 2, 2, 4, 5, 5 , 5—ノナフルオロー 4 （トリフルォロメチル）ー3—ペンタノンである場合には、カバ 一ガス中の防燃剤の濃度は、通常 100〜400ppm (体積比、以下同様)である。この 濃度範囲に設定することにより、平常時にマグネシウムの燃焼を防止できる。
カバーガスを溶解炉 1内に常時供給するとともに、センサ 4および一酸ィ匕炭素濃度 計 5により、溶解炉 1内の気体中の一酸ィ匕炭素濃度を計測し、その濃度信号を制御 部 6に送る。
[0025] 溶解炉 1内のマグネシウム溶湯が燃焼しない場合には、溶解炉 1内のガス中の一酸 化炭素濃度は低!、値、例えば lOppm以下の値でほぼ一定値を維持する。
万一、るつぼ 2内のマグネシウム溶湯が燃焼すると、溶解炉 1内の気体中の一酸ィ匕 炭素濃度が瞬時に上昇し、例えば 15〜20ppmに急上昇する。この一酸化炭素濃度 の上昇は、下記化学式に示すように、カバーガス中の二酸ィヒ炭素中の酸素がマグネ シゥムの燃焼に必要な酸素として強制的に取り込まれるためである。
Mg + CO→MgO + CO
2
[0026] 制御部 6は、この急峻な一酸化炭素濃度の変化を捕捉して、溶湯の燃焼が生じたと 判断し、表示部 13に警報を送るととも、流量調整弁 9に防燃剤流量を増加させる信 号を送る。
表示部 13は、この警報を受けて、例えば警告灯を点滅させ、あるいは警告音を発 する。
[0027] さらに、流量調整弁 9はこの信号を受けてその開度を更に開き、防燃剤流量を大き くし、多量の防燃剤を管 7に送出する。これにより、溶解炉 1内には、 500-20, 000 ppmと 、う高濃度の防燃剤を含有するカバーガスが送り込まれ、マグネシウムの燃焼 が消火される。
[0028] 消火は一酸ィ匕炭素濃度計 5による一酸ィ匕炭素濃度の低下で確認される。例えば、 その濃度が lOppm以下になれば消火したと判断される。制御部 6は、一酸化炭素濃 度が低下して消火したと判断したら、表示部 13に出していた警報を停止する。
[0029] また、制御部 6は、防燃剤流量を減少させる信号を流量調整弁 9に送る。流量調整 弁 9は、その開度を小さくして防燃剤流量を減少させ、管 7から定常時の濃度の防燃 剤を含むカバーガスを溶解炉 1内に供給する。
[0030] このように、本具体例の溶解装置では、溶解炉 1内のガス中の一酸ィ匕炭素濃度を 計測することで、マグネシウム溶湯の燃焼の有無を速やかにかつ確実に検知でき、 その燃焼が起きたことが確認された場合には、直ちにカバーガス中の防燃剤量を増 カロして消火することができる。
[0031] また、消火後には、自動的にカバーガス中の防燃剤量を定常時の値に減少させる ことができる。このため、万一、マグネシウムの燃焼が生じた場合には、その消火操作 を自動的に行うことができ、消火後には、平常運転状態に自動的に復帰させることが 可會 になる。
[0032] 図 2は、この発明の溶解装置の他の例を示すもので、図 1に示したものと同一構成 部分には同一符号を付してその説明を省略する。
本具体例では、一酸化炭素濃度計 5は出力付の一酸化炭素濃度計である。出力 付一酸化炭素濃度計 5は、溶解炉 1内のガス中の一酸ィ匕炭素濃度を計測する。その 値が予め設定された上限値、例えば 15ppmを超えた場合には、上限値を超えたこと を示す信号を開閉弁 14に出力するとともに表示部 13に警報を発する。また、上限値 を下回った場合には、上限値を下回ったことを示す信号を開閉弁 14に出力するとと もに表示部 13に警報を停止する指令を発する。この出力付一酸化炭素濃度計 5は 前記具体例における制御部 6の機能を兼備する。
[0033] 開閉弁 14は、一酸ィ匕炭素濃度計 5から上限値を超えたことを示す信号を受けた際 には弁を開き、上限値を下回ったことを示す信号を受けた際には弁を閉じる。開平弁 14は、管 8からの防燃剤の流れを通過または遮断させるものであり、平常時は防燃 剤の流れを遮断する。
[0034] 二酸ィ匕炭素と防燃剤とを含むカバーガスが、常時管 15から溶解炉 1内に送り込ま れる。カバーガス中の防燃剤濃度は、 100〜400ppmに設定されており、平常時に マグネシウムの燃焼を防止できる。
つまり、管 7、 8、 15、および開閉弁 14でカバーガス供給部が構成されている。
[0035] この溶解装置を運転するには、まず管 15から溶解炉 1内に常時カバーガスを供給 し、一酸化炭素濃度計 5により溶解炉 1内の一酸化炭素濃度を常時計測する。
溶解炉 1内の一酸ィ匕炭素濃度が上限値を下回っているときは、マグネシウムの溶湯 の燃焼は起きていないと判断し、管 15から溶解炉 1内にカバーガスを供給し続ける。
[0036] 溶解炉 1内の一酸ィ匕炭素濃度が上限値を超えたことが計測されたならば、マグネシ ゥムの燃焼が起きたと判断し、マグネシウムの燃焼が起きたことを示す出力が開閉弁 14に送られる。開閉弁 14は、この信号を受けて直ちに弁を開放し、管 8から防燃剤 を管 7に流し、溶解炉 1内のカバーガス中の防燃剤濃度を 500〜20, OOOppmとす る。これと同時に一酸化炭素濃度計 5は、警報を表示部 13に送る。
[0037] 溶解炉 1内の一酸ィ匕炭素濃度が上限値を下回った場合には、マグネシウムの燃焼 が消火されたと判断し、燃焼が消化されたことを示す信号が一酸ィ匕炭素濃度計 5から 開閉弁 14と表示部 13とに送られる。ついで、開閉弁 14は弁を閉じ、表示部 13はそ の警報を停止する。
これにより、溶解炉 1内には、再び管 15から平常時の防燃剤濃度のカバーガスが 送り込まれる。
[0038] 本具体例の溶解装置においても、先の具体例と同様の作用効果を奏することがで きる。
[0039] 以下、上記具体例の装置を用いて実験した結果を示す。
(実験例）
図 1に示す装置を用いた。溶解炉 1の内径は 300mmであり、高さは 670mmである 。炉蓋に取り付けられた耐熱ガラス窓により内部が観察できる。
溶解炉 1内には、内径 200mm、高さ 300mmのるつぼ 2を配置した。このるつぼ 2 内には、 4. 7kgのマグネシウム合金 (AD9 ID)を溶解して得た溶湯が入っており、そ の温度を 680°Cに保持した。
[0040] カノく一ガスとして、防燃剤である 1, 1, 1, 2, 2, 4, 5, 5, 5 ノナフノレオロー 4— (ト リフルォロメチル） 3 ペンタノンをニ酸ィ匕炭素で濃度 200ppmに希釈したガスを 用いた。このカバーガスを毎分 7. 5リットルの割合で管 7から溶解炉 1に供給した。 センサ 4および一酸ィヒ炭素濃度計 5により、溶解炉 1内の気体中の一酸ィヒ炭素濃 度を計測した。
図 3に、この一酸化炭素濃度の経時変化を示す。
[0041] 耐熱ガラス窓を介した観察により、るつぼ 2内のマグネシウムが燃焼して 、な 、場合 は、一酸ィ匕炭素濃度は 7ppmでほぼ一定に推移して 、た。
マグネシウム溶湯の一部に着火が観察されると（時点 A)、一酸ィ匕炭素濃度は、 17
. 5ppmにまで急激に上昇した。
[0042] 着火が観察された直後（時点 B)、流量調整弁 9の開度をさらに開き、防燃剤の供給 量を増加させ、カバーガス中の防燃剤濃度を 800ppmとした。それにより、一酸化炭 素濃度は減少し、約 90秒後には平常値の 7ppmに戻った。 目視により消火が確認さ れた。
[0043] この結果から、溶解炉 1内の気体の一酸化炭素濃度が通常の値より急激に増加し た場合には、マグネシウムの燃焼が生じていると判断できた。そして、これに対応して 、カバーガス中の防燃剤濃度を増加させることにより消火できることが確認された。
[0044] 上述の実験例では、一酸化炭素濃度が高くなつて、マグネシウムの燃焼が確認さ れた時に、カバーガス中の防燃剤の濃度を高めた。しかしながら、カバーガス自体の 溶解炉への供給量を高めることもできる。例えば図 1に示した具体例における開閉弁 11を流量調整弁に替え、制御部 6からの信号を流量調整弁にも送ることにより溶解 炉へのカバーガスの供給量を高めることができる。
[0045] また、溶解炉 1内のガス中の一酸ィ匕炭素濃度を測定しているが、これ以外に溶解炉 1内のガスを排出する排出管を設け、この排出管力もの排出ガス中の一酸ィ匕炭素濃 度を測定しても、同様に制御することもできる。
さらに、一酸化炭素濃度計 5による一酸化炭素濃度計測は、時間的に連続して行 つても、あるいは例えば 10秒〜 20秒毎に断続して行つてもよい。
産業上の利用可能性
本発明者らは、カバーガス中に二酸ィ匕炭素を含有させた場合、マグネシウム溶湯 が燃焼すると、カバーガス中の一酸ィ匕炭素濃度が急上昇する現象を見出した。これ により、一酸化炭素濃度を計測することで、燃焼の有無を速やかにかつ確実に検出 、判断することが可能になる。このため、万一、マグネシウム溶湯が燃焼しても早期消 火が可能になる。
また、従来では、カバーガスの流量あるいはカバーガス中の防燃剤量を常時余分 に供給して燃焼を防止していたため、これらのコストが嵩む欠点があった。本発明で は、燃焼を検知した直後に、カバーガス流量あるいは防燃剤量を増加させて消火す るので、常時余分のカバーガスあるいは防燃剤を供給する必要がなくなり、コストの 削減が可能となる。
さらに、消火操作の自動化、カバーガス流量、防燃剤供給量の自動制御も可能に なる。

Claims

請求の範囲
[1] マグネシウムまたはマグネシウム合金を溶解して溶湯を得る溶解炉に、二酸化炭素 と防燃剤とを含むカバーガスを供給して、溶湯表面をこのカバーガスで覆 、つつマグ ネシゥムを溶解する溶解方法であって、
溶解炉内のガスまたは溶解炉カゝら排出されるガス中の一酸ィ匕炭素濃度を測定し、 この一酸ィ匕炭素濃度により、溶解炉内でのマグネシウムの燃焼の有無を検知すること を特徴とするマグネシウムまたはマグネシウム合金の溶解方法。
[2] 請求項 1記載のマグネシウムまたはマグネシウム合金を溶解する溶解方法であって マグネシウムの燃焼が認められた場合に、カバーガスの流量を増加させる力 また はカバーガス中の防燃剤濃度を高めて、マグネシウムの燃焼を防止することを特徴と するマグネシウムまたはマグネシウム合金の溶解方法。
[3] 前記防燃剤が、 1, 1, 1, 2, 2, 4, 5, 5, 5, —ノナフルォ口一 4— (トリフルォロメチ ル） 3 ペンタノンであることを特徴とする請求項 1記載のマグネシウムまたはマグ ネシゥム合金の溶解方法。
[4] マグネシウムまたはマグネシウム合金を溶解して溶湯を得る溶解炉と、
この溶解炉内に二酸ィ匕炭素と防燃剤とを含むカバーガスを供給するカバーガス供 給部と、
上記溶解炉内または溶解炉力 排出されるガス中の一酸ィ匕炭素濃度を測定する一 酸化炭素濃度計と、
この一酸化炭素濃度計からの一酸化炭素濃度に基づいて、溶解炉への防燃剤の 供給量を調節する制御部とを備えたことを特徴とするマグネシウムまたはマグネシゥ ム合金の溶解装置。
[5] マグネシウムまたはマグネシウム合金を溶解して溶湯を得る溶解炉と、
この溶解炉内に二酸ィ匕炭素と防燃剤とを含むカバーガスを供給するカバーガス供 給部と、
上記溶解炉内または溶解炉力 排出されるガス中の一酸ィ匕炭素濃度を測定する一 酸化炭素濃度計と、 この一酸化炭素濃度計からの一酸化炭素濃度に基づいて、溶解炉へのカバーガ スの供給量を調節する制御部とを備えたことを特徴とするマグネシウムまたはマグネ シゥム合金の溶解装置。
前記制御部が、一酸化炭素濃度に基づ!、てマグネシウムまたはマグネシウム合金 の燃焼を判断し、マグネシウムの燃焼が確認された場合にマグネシウムの燃焼を示 す信号を発する機能をさらに有しており、さらにこの制御部力 の上記信号を受けて マグネシウムまたはマグネシウム合金が燃焼していることを示す表示部を備えたことを 特徴とする請求項 4または 5記載のマグネシウムまたはマグネシウム合金の溶解装置
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