JP4355581B2 - Cover gas supply method for molten metal - Google Patents
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Description
本発明は、マグネシウム、マグネシウム合金などの溶融金属の酸化や蒸発を防止するカバーガスを溶融金属に供給する方法に関する。 The present invention relates to a method of supplying a molten metal with a cover gas that prevents oxidation and evaporation of molten metal such as magnesium and magnesium alloy.
マグネシウム、マグネシウム合金等を鋳造等のため溶融させる場合には、溶融金属の酸化や蒸発を防止するため、溶融金属を覆うガス（カバーガス）が用いられる。
上記カバーガスとしては、六フッ化硫黄と、不活性ガスなどのキャリアガスとの混合ガス（六フッ化硫黄濃度は例えば０．２〜０．７容量％）がある。
特許文献１には、材料投入用の開口部を有する溶解炉内の溶融金属に、六フッ化硫黄を含むカバーガスを供給する方法が開示されている。この方法では、カバーガスは、溶解炉内で水平方向に噴射されて溶融金属に供給される。
上記カバーガスを溶融金属に供給する際には、カバーガスの噴射速度が速いと、金属酸化物などからなるドロスの発生量が増加するため、一般に噴射速度は１０ｍ／ｓ以下に抑えられる。
上記カバーガスを用いることによって、溶解炉内の酸素濃度を低減し、溶融金属の酸化、燃焼を防止することができる。さらに、六フッ化硫黄と前記金属（マグネシウム等）との反応生成物からなる被膜が溶融金属表面に形成されるため、溶融金属の蒸発を防ぐことができる。
As the cover gas, there is a mixed gas of sulfur hexafluoride and a carrier gas such as an inert gas (the concentration of sulfur hexafluoride is 0.2 to 0.7% by volume, for example).
Patent Document 1 discloses a method of supplying a cover gas containing sulfur hexafluoride to a molten metal in a melting furnace having an opening for material input. In this method, the cover gas is injected horizontally in the melting furnace and supplied to the molten metal.
When the cover gas is supplied to the molten metal, if the cover gas injection speed is high, the amount of dross generated from metal oxide or the like increases, so that the injection speed is generally suppressed to 10 m / s or less.
By using the cover gas, the oxygen concentration in the melting furnace can be reduced, and oxidation and combustion of the molten metal can be prevented. Furthermore, since a film made of a reaction product of sulfur hexafluoride and the metal (magnesium or the like) is formed on the surface of the molten metal, evaporation of the molten metal can be prevented.
上記カバーガスを溶解炉内の溶融金属に供給する際には、材料投入用の開口部から流入した空気により溶融金属が酸化、燃焼するのを防ぐことが重要である。
また、六フッ化硫黄は、温暖化ガス（温暖化係数：２３９００）に指定されており、環境保全の観点から代替物が求められている。
このため、本出願人は、温暖化係数が低いフロロケトンを含むカバーガスを用いる方法を提案した（特願２００３−５３３０６）。
しかしながら、フロロケトンを含むカバーガスは、六フッ化硫黄を含むカバーガスに比べ、溶融金属保護効果（溶融金属の酸化、燃焼、蒸発を防ぐ効果）が低くなりやすい。
フロロケトンを含むカバーガスでは、十分な溶融金属保護効果を得るには、その流量を大きくする必要がある。カバーガスの流量を大きくするには、フロロケトンおよびキャリアガスの供給量を大きくすることが必要となるため、フロロケトンおよびキャリアガスのコスト、およびその供給設備のコストがかさむことになる。
本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、溶融金属の酸化、燃焼を防ぐことができ、かつコスト削減が可能となる溶融金属用カバーガスの供給方法を提供することを目的とする。
When the cover gas is supplied to the molten metal in the melting furnace, it is important to prevent the molten metal from being oxidized and burned by the air flowing in from the material input opening.
In addition, sulfur hexafluoride is designated as a greenhouse gas (global warming coefficient: 23900), and an alternative is required from the viewpoint of environmental conservation.
For this reason, the present applicant has proposed a method using a cover gas containing a fluoroketone having a low global warming potential (Japanese Patent Application No. 2003-53306).
However, the cover gas containing fluoroketone tends to be less effective in protecting the molten metal (the effect of preventing oxidation, combustion, and evaporation of the molten metal) than the cover gas containing sulfur hexafluoride.
In the cover gas containing fluoroketone, it is necessary to increase the flow rate in order to obtain a sufficient molten metal protective effect. In order to increase the flow rate of the cover gas, it is necessary to increase the supply amount of the fluoroketone and the carrier gas, which increases the cost of the fluoroketone and the carrier gas and the cost of the supply equipment.
The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide a method for supplying a cover gas for molten metal that can prevent oxidation and combustion of the molten metal and can reduce the cost.
本発明では、外部に開放された開口部を有する溶解炉本体と、この溶解炉本体内に溶融金属用カバーガスを導入するカバーガス導入部とを備えた溶解炉を用いて、溶融金属用カバーガスを溶解炉本体内の溶融金属に供給する方法であって、前記溶融金属用カバーガスがフロロケトンを含み、この溶融金属用カバーガスを前記カバーガス導入部から溶解炉本体内に噴射し、その噴射速度を２０〜１００ｍ／ｓとする溶融金属用カバーガスの供給方法によって、上記課題を解決することができる。
本発明の溶融金属用カバーガスの供給方法では、溶融金属を貯える収容部と、この収容部の一端側に位置する開口部を除く部分の上部開口を覆う覆い部と、この覆い部の前記開口部を開閉自在に閉止する蓋部と、前記覆い部に取り付けられて溶解炉本体内の溶融金属に向けてフロロケトンを含むカバーガスを噴射するノズルを備えた溶解炉を用い、前記ノズルからのカバーガスの噴射方向を前記開口部側に向け、かつ鉛直方向に対してその噴射方向の傾斜角度を５°以上とし、かつカバーガスが前記収容部の一端側の端壁における溶融金属の液面位置に噴射される角度以下とし、カバーガスの噴射速度を２０〜１００ｍ／ｓとすることが好ましい。
溶融金属用カバーガスのフロロケトン濃度は、５０ｐｐｍ以上であることが好ましい。
溶融金属用カバーガスは、空気、炭酸ガス、窒素ガスおよびアルゴンガスのうち少なくとも１種からなるキャリアガスを含むことが好ましい。
In the present invention, a molten metal cover is provided using a melting furnace having a melting furnace main body having an opening opened to the outside and a cover gas introducing portion for introducing a molten metal cover gas into the melting furnace main body. A gas is supplied to the molten metal in the melting furnace body, the molten metal cover gas containing fluoroketone, and the molten metal cover gas is injected into the melting furnace body from the cover gas introduction part, The above problem can be solved by a method for supplying a cover gas for molten metal with an injection speed of 20 to 100 m / s.
In the molten metal cover gas supply method of the present invention, the housing part for storing the molten metal, the cover part for covering the upper opening of the part excluding the opening part located on one end side of the housing part, and the opening of the cover part A cover from the nozzle using a melting furnace provided with a lid that can be freely opened and closed and a nozzle that is attached to the cover and injects a cover gas containing fluoroketone toward the molten metal in the melting furnace body The gas injection direction is directed toward the opening, the inclination angle of the injection direction with respect to the vertical direction is 5 ° or more, and the cover gas is at the level of the molten metal on the end wall on one end side of the housing It is preferable that the spraying speed of the cover gas is 20 to 100 m / s.
The fluoroketone concentration of the molten metal cover gas is preferably 50 ppm or more.
The molten metal cover gas preferably contains a carrier gas composed of at least one of air, carbon dioxide, nitrogen gas and argon gas.
本発明は、次に示す効果を奏する。
（１）カバーガスの噴射速度を２０〜１００ｍ／ｓとするので、カバーガスの流量が低い場合でも、溶解炉本体内でカバーガスが高速で流れ、いち早くフロロケトンが溶融金属表面を覆うこととなる。このため、溶融金属が酸化、燃焼するのを防ぐことができる。
従って、カバーガスの流量を低く設定することができ、フロロケトンおよびキャリアガスの供給に要するコストを削減できる。
（２）カバーガスを溶融金属に向けて噴射することによって、外部空気が溶融金属に接触するのを阻止することができる。
従って、溶融金属が酸化、燃焼するのを確実に防ぐことができる。また、ドロス発生を抑制することができる。
（３）カバーガスを溶融金属に向けて噴射することによって、カバーガスの流量が低い場合でも外部空気が溶融金属に接触するのを防ぐことができる。
このため、カバーガスの流量をいっそう低く設定することができ、フロロケトンおよびキャリアガスの供給に要するコストを削減できる。
（４）開口部では、溶解炉本体内への外部空気の流入が起こりやすいが、カバーガスの噴射方向を開口部側に傾斜させることによって、開口部からの外部空気流入を阻止することができる。
（５）分解しやすく温暖化効果が低いフロロケトンを用いるので、環境保全の観点で好適である。
The present invention has the following effects.
(1) Since the cover gas injection speed is 20 to 100 m / s, even when the flow rate of the cover gas is low, the cover gas flows at a high speed in the melting furnace body, and the fluoroketone quickly covers the molten metal surface. . For this reason, it can prevent that a molten metal oxidizes and burns.
Accordingly, the flow rate of the cover gas can be set low, and the cost required for supplying the fluoroketone and the carrier gas can be reduced.
(2) By injecting the cover gas toward the molten metal, it is possible to prevent external air from coming into contact with the molten metal.
Therefore, it is possible to reliably prevent the molten metal from being oxidized and burned. Moreover, dross generation can be suppressed.
(3) By injecting the cover gas toward the molten metal, it is possible to prevent external air from coming into contact with the molten metal even when the flow rate of the cover gas is low.
For this reason, the flow rate of cover gas can be set still lower, and the cost required for supply of fluoroketone and carrier gas can be reduced.
(4) Although it is easy for external air to flow into the melting furnace body at the opening, it is possible to prevent external air from flowing through the opening by tilting the cover gas injection direction toward the opening. .
(5) Since a fluoroketone that is easily decomposed and has a low warming effect is used, it is suitable from the viewpoint of environmental conservation.
図１および図２は、本発明のカバーガス供給方法の一例を実施できる溶解炉を示すものである。
溶解炉１は、溶融金属Ｍが収容される溶解炉本体２と、溶解炉本体２内にカバーガスを導入するカバーガス導入部３と、溶融金属Ｍを系外に導出する導出機構４とを備えている。
1 and 2 show a melting furnace in which an example of the cover gas supply method of the present invention can be implemented.
The melting furnace 1 includes a melting furnace
溶解炉本体２は、溶融金属Ｍを収容する収容部１１と、収容部１１の上部開口１２の一部を覆う覆い部１３と、蓋部１４とを備えている。
収容部１１は、略直方体状とされている。
覆い部１３は、収容部１１の一端側に位置する開口部１５を除く部分の上部開口１２を覆うように形成されている。
図２に示すように、開口部１５は、収容部１１の一方の側壁１１ａから他方の側壁１１ｂに至る長方形状とされている。開口部１５は、収容部１１内への材料投入などの作業に使用できる。
蓋部１４は、開口部１５に応じた大きさおよび形状とされ、覆い部１３の一端部１３ａに回動自在に取り付けられ、開口部１５を開閉自在に閉止するようになっている。
溶解炉本体２は、通常、気密構造でないため、開口部１５または上部開口１２を通してガスが出入り可能になっている。
The melting furnace
The
The
As shown in FIG. 2, the
The
Since the
カバーガス導入部３は、カバーガスを供給する供給管路２１（供給部）と、この供給管路２１からのカバーガスを溶解炉本体２内に導入する導入ノズル２２とを備えている。
The cover
導入ノズル２２は、噴射口の内径に応じた噴射速度が得られるようになっており、覆い部１３に取り付けられている。
図１に示すように、導入ノズル２２は、先端方向に向けて開口部１５側（図１では右側）に傾斜した状態とするのが好ましい。
鉛直方向に対する導入ノズル２２の傾斜角度Ａは、５°以上（好ましくは１０°以上）とするのが好適である。
傾斜角度Ａをこの範囲とすることによって、開口部１５から溶解炉本体２内への外部空気の流入を確実に防ぐことができる。傾斜角度Ａが上記範囲未満であると、外部空気が開口部１５から溶解炉本体２内に流入しやすくなる。
The
As shown in FIG. 1, the
The inclination angle A of the
By setting the inclination angle A within this range, the inflow of external air from the opening 15 into the melting
導入ノズル２２の傾斜角度Ａは、カバーガスを溶融金属に向けて噴射できるように設定するのが好ましい。例えば図１に示すように、傾斜角度Ａは、収容部１１の一端側の端壁１１ｃにおける溶融金属の液面位置Ｂにカバーガスが噴射されるような角度以下に設定するのが好適である。
傾斜角度Ａがこの範囲を越えると、溶融金属Ｍの保護効果が低くなる。
The inclination angle A of the
When the inclination angle A exceeds this range, the protective effect of the molten metal M is lowered.
図２に矢印で示すように、導入ノズル２２は、水平面内において開口部１５のほぼ中央部に向くように設けるのが好ましい。
As indicated by an arrow in FIG. 2, the
導入ノズル２２の数は、１つまたは複数とすることができる。図示例では、３つの導入ノズル２２が設けられている。
複数の導入ノズル２２を用いる場合には、少なくとも１つの導入ノズル２２が、後述するカバーガス噴射速度を実現できればよい。また、傾斜角度Ａなどの条件についても、少なくとも１つの導入ノズル２２がその条件を満たせばよい。
The number of
When a plurality of
なお、開口部１５のほかに、溶解炉本体２への外部空気の流入が起こりやすい部分（以下、外部空気流入部という）がある場合には、導入ノズル２２を、この外部空気流入部側に傾斜させて形成することができる。外部空気流入部としては、覆い部１３と収容部１１との隙間が大きい部分を例示できる。傾斜角度は５°以上とするのが好ましい。
これによって、カバーガスの噴射方向を外部空気流入部側に傾斜させ、この外部空気流入部からの外部空気の流入を防ぐことができる。
In addition to the
This makes it possible to incline the cover gas injection direction toward the external air inflow portion, thereby preventing the inflow of external air from the external air inflow portion.
導出機構４は、収容部１１内に設けられたシリンダ３１と、シリンダ３１に挿入されるピストン３２と、シリンダ３１内の溶融金属Ｍを系外に導出する導出管路３３とを備えている。
The derivation mechanism 4 includes a
次に、本発明のカバーガス供給方法の一例を説明する。
本発明で使用可能な溶融金属用カバーガスは、フロロケトン（ｆｌｕｏｒｉｎａｔｅｄ ｋｅｔｏｎｅ）を含む。
フロロケトンは、パーフロロケトン、水素化フロロケトン、またはこれらの混合物であることが好ましい。
パーフロロケトンとしては、炭素数が５〜９であるものが好ましい。
パーフロロケトンとしては、ＣＦ３ＣＦ２Ｃ（Ｏ）ＣＦ（ＣＦ３）２、（ＣＦ３）２ＣＦＣ（Ｏ）ＣＦ（ＣＦ３）２、ＣＦ３（ＣＦ２）２Ｃ（Ｏ）ＣＦ（ＣＦ３）２、ＣＦ３（ＣＦ２）３Ｃ（Ｏ）ＣＦ（ＣＦ３）２、ＣＦ３（ＣＦ２）５Ｃ（Ｏ）ＣＦ３、ＣＦ３ＣＦ２Ｃ（Ｏ）ＣＦ２ＣＦ２ＣＦ３、ＣＦ３Ｃ（Ｏ）ＣＦ（ＣＦ３）２、およびパーフロロシクロヘキサノンからなる群より選ばれた１種以上が好ましい。すなわち、これらのうち１種を用いてもよいし、２種以上を混合して用いてもよい。
Next, an example of the cover gas supply method of the present invention will be described.
The cover gas for molten metal that can be used in the present invention contains fluorinated ketone.
The fluoroketone is preferably perfluoroketone, hydrogenated fluoroketone, or a mixture thereof.
As the perfluoroketone, those having 5 to 9 carbon atoms are preferable.
As perfluoroketone, CF 3 CF 2 C (O) CF (CF 3 ) 2 , (CF 3 ) 2 CFC (O) CF (CF 3 ) 2 , CF 3 (CF 2 ) 2 C (O) CF ( CF 3 ) 2 , CF 3 (CF 2 ) 3 C (O) CF (CF 3 ) 2 , CF 3 (CF 2 ) 5 C (O) CF 3 , CF 3 CF 2 C (O) CF 2 CF 2 CF 3 , at least one selected from the group consisting of CF 3 C (O) CF (CF 3 ) 2 and perfluorocyclohexanone is preferred. That is, one of these may be used, or two or more may be mixed and used.
水素化フロロケトンとしては、炭素数が４〜７であるものが好ましい。
水素化フロロケトンとしては、ＨＣＦ２ＣＦ２Ｃ（Ｏ）ＣＦ（ＣＦ３）２、ＣＦ３Ｃ（Ｏ）ＣＨ２Ｃ（Ｏ）ＣＦ３、Ｃ２Ｈ５Ｃ（Ｏ）ＣＦ（ＣＦ３）２、ＣＦ２ＣＦ２Ｃ（Ｏ）ＣＨ３、（ＣＦ３）２ＣＦＣ（Ｏ）ＣＨ３、ＣＦ３ＣＦ２Ｃ（Ｏ）ＣＨＦ２、ＣＦ３ＣＦ２Ｃ（Ｏ）ＣＨ２Ｆ、ＣＦ３ＣＦ２Ｃ（Ｏ）ＣＨ２ＣＦ３、ＣＦ３ＣＦ２Ｃ（Ｏ）ＣＨ２ＣＨ３、ＣＦ３ＣＦ２Ｃ（Ｏ）ＣＨ２ＣＨＦ２、ＣＦ３ＣＦ２Ｃ（Ｏ）ＣＨ２ＣＨＦ２、ＣＦ３ＣＦ２Ｃ（Ｏ）ＣＨ２ＣＨ２Ｆ、ＣＦ３ＣＦ２Ｃ（Ｏ）ＣＨＦＣＨ３、ＣＦ３ＣＦ２Ｃ（Ｏ）ＣＨＦＣＨＦ２、ＣＦ３ＣＦ２Ｃ（Ｏ）ＣＨＦＣＨ２Ｆ、ＣＦ３ＣＦ２Ｃ（Ｏ）ＣＦ２ＣＨ３、ＣＦ３ＣＦ２Ｃ（Ｏ）ＣＦ２ＣＨＦ２、ＣＦ３ＣＦ２Ｃ（Ｏ）ＣＦ２ＣＨ２Ｆ、（ＣＦ３）２ＣＦＣ（Ｏ）ＣＨＦ２、（ＣＦ３）２ＣＦＣ（Ｏ）ＣＨ２Ｆ、ＣＦ３ＣＦ（ＣＨ２Ｆ）Ｃ（Ｏ）ＣＨＦ２、ＣＦ３ＣＦ（ＣＨ２Ｆ）Ｃ（Ｏ）ＣＨ２Ｆ、およびＣＦ３ＣＦ（ＣＨ２Ｆ）Ｃ（Ｏ）ＣＦ３からなる群より選ばれた１種以上が好ましい。すなわち、これらのうち１種を用いてもよいし、２種以上を混合して用いてもよい。
As the hydrogenated fluoroketone, those having 4 to 7 carbon atoms are preferable.
Examples of hydrogenated fluoroketones include HCF 2 CF 2 C (O) CF (CF 3 ) 2 , CF 3 C (O) CH 2 C (O) CF 3 , and C 2 H 5 C (O) CF (CF 3 ) 2. , CF 2 CF 2 C (O) CH 3 , (CF 3 ) 2 CFC (O) CH 3 , CF 3 CF 2 C (O) CHF 2 , CF 3 CF 2 C (O) CH 2 F, CF 3 CF 2 C (O) CH 2 CF 3 , CF 3 CF 2 C (O) CH 2 CH 3 , CF 3 CF 2 C (O) CH 2 CHF 2 , CF 3 CF 2 C (O) CH 2 CHF 2 , CF 3 CF 2 C (O) CH 2 CH 2 F, CF 3 CF 2 C (O) CHFCH 3 , CF 3 CF 2 C (O) CHFCHF 2 , CF 3 CF 2 C (O) CHFCH 2 F, CF 3 CF 2 C (O) CF 2 CH 3,
なかでも特に、ペンタフロロエチル−ヘプタフロロプロピルケトン、すなわちＣ３Ｆ７（ＣＯ）Ｃ２Ｆ５（例えばＣＦ３ＣＦ２Ｃ（Ｏ）ＣＦ（ＣＦ３）２、ＣＦ３ＣＦ２Ｃ（Ｏ）ＣＦ２ＣＦ２ＣＦ３）を用いるのが好ましい。
フロロケトンは、フロロカルボン酸とグリニャール試薬との反応により合成することができる。
In particular, pentafluoroethyl-heptafluoropropyl ketone, ie C 3 F 7 (CO) C 2 F 5 (for example CF 3 CF 2 C (O) CF (CF 3 ) 2 , CF 3 CF 2 C (O)) CF 2 CF 2 CF 3 ) is preferably used.
The fluoroketone can be synthesized by a reaction between a fluorocarboxylic acid and a Grignard reagent.
カバーガスのフロロケトン濃度は５０ｐｐｍ以上（好ましくは１００ｐｐｍ以上）が好適である。フロロケトン濃度をこの範囲とすることによって、溶融金属Ｍの酸化、燃焼、蒸発を確実に防止することができる。
カバーガスのフロロケトン濃度は、１０００ｐｐｍ以下（好ましくは５００ｐｐｍ以下）が好適である。フロロケトン濃度をこの範囲とすることによって、有害物質（ＣＯＦ２等）の発生を抑えることができる。なお、ｐｐｍは容量基準（μｌ／ｌ）である。
The cover gas has a fluoroketone concentration of 50 ppm or more (preferably 100 ppm or more). By setting the fluoroketone concentration within this range, oxidation, combustion, and evaporation of the molten metal M can be reliably prevented.
The cover gas has a fluoroketone concentration of 1000 ppm or less (preferably 500 ppm or less). By setting the fluoroketone concentration within this range, generation of harmful substances (COF 2 and the like) can be suppressed. In addition, ppm is a capacity | capacitance standard (microliter / l).
カバーガスとしては、フロロケトンとキャリアガスとを含む混合ガスを例示できる。
キャリアガスは、空気、炭酸ガス、窒素ガスおよびアルゴンガスのうち少なくとも１種からなることが好ましい。
An example of the cover gas is a mixed gas containing fluoroketone and a carrier gas.
The carrier gas is preferably composed of at least one of air, carbon dioxide gas, nitrogen gas and argon gas.
カバーガスは、フロロケトンとキャリアガス以外に、他の成分を含んでいてもよい。
この成分としては、酸素（Ｏ２）を挙げることができる。酸素（Ｏ２）濃度は、０．４〜１０ｍＬ／Ｌ（好ましくは０．６〜１０ｍＬ／Ｌ）とするのが好適である。
酸素（Ｏ２）濃度をこの範囲とすることによって、有害物質（例えばパーフロロイソブチレン（ＰＦＩＢ）、ＣＯＦ２ 、ＨＦ等）の生成を抑制し、かつ溶融金属の酸化を防ぐことができる。
The cover gas may contain other components in addition to the fluoroketone and the carrier gas.
An example of this component is oxygen (O 2 ). The oxygen (O 2 ) concentration is preferably 0.4 to 10 mL / L (preferably 0.6 to 10 mL / L).
By setting the oxygen (O 2 ) concentration within this range, generation of harmful substances (for example, perfluoroisobutylene (PFIB), COF 2 , HF, etc.) can be suppressed, and oxidation of the molten metal can be prevented.
マグネシウム、マグネシウム合金等の金属原料を、開口部１５から収容部１１内に入れ、加熱し溶融させる。収容部１１内の温度は、例えば６３０〜７００℃とすることができる。
供給管路２１から供給されたカバーガスを、導入ノズル２２を通して、収容部１１内の溶融金属Ｍに向けて噴射する。噴射されたカバーガスは溶融金属Ｍの表面上を流れ、溶融金属Ｍの表面を覆う。
A metal raw material such as magnesium or a magnesium alloy is put into the
The cover gas supplied from the
カバーガスの噴射速度は、２０〜１００ｍ／ｓ（好ましくは３０〜６０ｍ／ｓ）とするのが好適である。噴射速度を目的の値に設定するには、当該噴射速度が得られるような噴射口内径を有する導入ノズル２２を選択すればよい。
噴射速度をこの範囲とすることによって、外部空気が開口部１５または上部開口１２から溶解炉本体２内に流入するのを防ぐことができる。
噴射速度が上記範囲未満となると、外部空気が溶融金属Ｍに接触しやすくなる。また外部空気が開口部１５または上部開口１２から溶解炉本体２内に流入しやすくなる。
噴射速度が上記範囲を越えると、溶融金属Ｍの表面が波立ち、被膜の破損などによって溶融金属Ｍの酸化、燃焼、蒸発が起こりやすくなる。
なお、噴射速度とは、導入ノズル２２から噴射されたカバーガスの初速度をいう。
The cover gas injection speed is preferably 20 to 100 m / s (preferably 30 to 60 m / s). In order to set the injection speed to a target value, it is only necessary to select the
By setting the injection speed within this range, external air can be prevented from flowing into the
When the injection speed is less than the above range, the external air is likely to come into contact with the molten metal M. In addition, the external air easily flows into the
When the spraying speed exceeds the above range, the surface of the molten metal M undulates and the molten metal M is liable to be oxidized, burned, and evaporated due to damage to the coating.
The injection speed refers to the initial speed of the cover gas injected from the
導入ノズル２２は、開口部１５側に傾斜しているため、カバーガスは、開口部１５側に傾斜して噴射される。
開口部１５では溶解炉本体２内への外部空気の流入が起こりやすいが、カバーガスによって、開口部１５からの外部空気流入が阻止される。
Since the
In the
収容部１１に供給されたカバーガス中のフロロケトンは、溶融金属Ｍ（マグネシウム等）と反応し、ＭｇＦ２などからなる被膜を溶融金属表面に形成する。この被膜によって、溶融金属の酸化や蒸発を防ぐことができる。
The fluoroketone in the cover gas supplied to the
導出機構４では、溶融金属Ｍの一部がシリンダ３１内に流入する。ピストン３２を下降させることによって、シリンダ３１内の溶融金属Ｍが導出管路３３を通して系外に導出される。
溶解炉本体２から導出された溶融金属Ｍは、例えば成形装置（ダイキャストマシン）（図示略）において鋳造などにより金属成形品とすることができる。
In the derivation mechanism 4, a part of the molten metal M flows into the
The molten metal M led out from the
上記カバーガスの供給方法は、次の効果を奏する。
（１）フロロケトンを含むカバーガスでは、六フッ化硫黄を含むカバーガスを用いる場合に比べ、溶融金属保護効果（溶融金属の酸化、燃焼、蒸発を防ぐ効果）が低くなりやすい。
例えば、フロロケトンを含むカバーガスと、六フッ化硫黄を含むカバーガスとを、噴射速度を１０ｍ／ｓとして比較すると、フロロケトンを含むカバーガスで、六フッ化硫黄を含むカバーガスと同等の溶融金属保護効果を得るには、その流量を大きくする（例えば六フッ化硫黄を含むカバーガスに比べ２．５倍とする）必要がある。
流量を大きくするには、フロロケトンとキャリアガスの供給量を大きくすることが必要となるため、フロロケトンとキャリアガスのコストがかさむことになる。
これに対し、上記供給方法では、導入ノズルの噴射口内径の調整などによりカバーガスの噴射速度を２０〜１００ｍ／ｓとするので、カバーガスの流量が低い場合でも、溶解炉本体２内でカバーガスが高速で流れ、いち早くフロロケトンが溶融金属表面を覆うこととなる。
よって、溶解炉本体２内の溶融金属Ｍが酸化、燃焼するのを防ぐとともに、溶融金属Ｍの蒸気が外部に放出されて燃焼するのを防ぐことができる。
従って、カバーガスの流量を低く設定することができ、フロロケトンおよびキャリアガスの供給に要するコストを削減できる。
（２）カバーガスを溶融金属Ｍに向けて噴射することによって、カバーガスが溶融金属Ｍの表面上を流れ、この表面を直ちに覆うようになる。このため、外部空気が溶融金属Ｍに接触するのを阻止することができる。
従って、溶融金属Ｍが燃焼するのを確実に防ぐことができる。また、金属酸化物などからなるドロス発生を抑制することができる。
（３）カバーガスを溶融金属Ｍに向けて噴射することによって、カバーガスの流量が低い場合でも外部空気が溶融金属Ｍに接触するのを防ぐことができる。
このため、カバーガスの流量をいっそう低く設定することができ、フロロケトンおよびキャリアガスの供給に要するコストを削減できる。
（４）開口部では、溶解炉本体内への外部空気の流入が起こりやすいが、カバーガスの噴射方向を開口部側に傾斜させることによって、開口部からの外部空気流入を阻止することができる。
（５）分解しやすく温暖化効果が低いフロロケトンを用いるので、環境保全の観点で好適である。
The cover gas supply method has the following effects.
(1) With a cover gas containing fluoroketone, the molten metal protection effect (effect of preventing oxidation, combustion and evaporation of the molten metal) tends to be lower than when a cover gas containing sulfur hexafluoride is used.
For example, when a cover gas containing fluoroketone and a cover gas containing sulfur hexafluoride are compared at an injection speed of 10 m / s, the molten gas is equivalent to the cover gas containing fluoroketone and the cover gas containing sulfur hexafluoride. In order to obtain the protective effect, it is necessary to increase the flow rate (for example, 2.5 times that of the cover gas containing sulfur hexafluoride).
In order to increase the flow rate, it is necessary to increase the supply amounts of fluoroketone and carrier gas, which increases the costs of fluoroketone and carrier gas.
On the other hand, in the above supply method, since the cover gas injection speed is set to 20 to 100 m / s by adjusting the injection nozzle inner diameter of the introduction nozzle, the cover is covered in the
Therefore, it is possible to prevent the molten metal M in the
Accordingly, the flow rate of the cover gas can be set low, and the cost required for supplying the fluoroketone and the carrier gas can be reduced.
(2) By spraying the cover gas toward the molten metal M, the cover gas flows on the surface of the molten metal M and immediately covers the surface. For this reason, it is possible to prevent external air from coming into contact with the molten metal M.
Therefore, it is possible to reliably prevent the molten metal M from burning. In addition, the generation of dross made of metal oxide or the like can be suppressed.
(3) By injecting the cover gas toward the molten metal M, it is possible to prevent external air from coming into contact with the molten metal M even when the flow rate of the cover gas is low.
For this reason, the flow rate of cover gas can be set still lower, and the cost required for supply of fluoroketone and carrier gas can be reduced.
(4) Although it is easy for external air to flow into the melting furnace body at the opening, it is possible to prevent external air from flowing through the opening by tilting the cover gas injection direction toward the opening. .
(5) Since a fluoroketone that is easily decomposed and has a low warming effect is used, it is suitable from the viewpoint of environmental conservation.
（試験例１）
図１および図２に示す溶解炉１の収容部１１内に１００ｋｇのマグネシウムを投入し、加熱し溶融させるとともに、次のようにして溶融金属にカバーガスを供給した。
３つの導入ノズル２２、すなわち第１〜第３導入ノズル２２ａ、２２ｂ、２２ｃのうち、第１導入ノズル２２ａは、噴射口内径が１．８ｍｍであり、先端が溶融金属Ｍに向けられている。ノズル２２ａの中心軸線の傾斜角度Ａは２０°である。第１導入ノズル２２ａからのカバーガス噴射速度は約４０ｍ／ｓとした。
第２導入ノズル２２ｂは、噴射口内径が１．８ｍｍであり、先端がシリンダ３１近傍に向けられている。第２導入ノズル２２ｂからのカバーガス噴射速度は約７ｍ／ｓとした。
第３導入ノズル２２ｃは、噴射口内径が４．２ｍｍであり、カバーガス噴射速度は約５ｍ／ｓとした。
各導入ノズル２２からのカバーガス流量はそれぞれ８Ｌ／ｍｉｎとした。
カバーガスとしては、フロロケトン０．０１容量％（１００ｐｐｍ）、炭酸ガス５０容量％、乾燥空気４９．９９容量％の混合ガスを使用した。フロロケトンとしては、ペンタフロロエチル−ヘプタフロロプロピルケトンを使用した。
上記条件にて溶解炉１を１時間運転した後、開口部１５を開放して収容部１１内を観察したところ、溶融金属表面のドロス発生量が非常に少ないことが確認できた。
また、開口部１５を開放してから溶融金属に着火するまでの時間（着火時間）を測定したところ、１分間を越えたことが確認された。
(Test Example 1)
100 kg of magnesium was put into the
Of the three
The
The
The cover gas flow rate from each
As the cover gas, a mixed gas of 0.01% by volume (100 ppm) of fluoroketone, 50% by volume of carbon dioxide, and 49.99% by volume of dry air was used. As the fluoroketone, pentafluoroethyl-heptafluoropropyl ketone was used.
After operating the melting furnace 1 for 1 hour under the above conditions, the
Further, when the time (ignition time) from opening the
（試験例２〜９）
第１導入ノズル２２ａの仕様を変更し、第１導入ノズル２２ａからのカバーガス噴射速度を変えること以外は上記試験例１と同様にしてドロス発生量および着火時間を確認した。試験結果を表１に示す。
(Test Examples 2 to 9)
The dross generation amount and the ignition time were confirmed in the same manner as in Test Example 1 except that the specification of the
（試験例１０）
図３に示す溶解炉を用いて、収容部１１内に１００ｋｇのマグネシウムを投入し、加熱し溶融させるとともに、溶融金属にカバーガスを供給した。
図３に示す溶解炉は、導入ノズル２２に代えて導入ノズル４２を備えていること以外は、試験例１で用いた溶解炉１と同様の構成である。
導入ノズル４２は２つ設けられ、それぞれ噴射口内径が４．２ｍｍであり、先端が鉛直下方に向けられている。導入ノズル４２からのカバーガス噴射速度は９．６ｍ／ｓとした。
各導入ノズル４２からのカバーガス流量はそれぞれ８Ｌ／ｍｉｎとした。
カバーガスは、試験例１で用いたものと同様とした。
上記条件にて溶解炉を１時間運転した後、開口部１５を開放して収容部１１内を観察したところ、溶融金属表面のドロス発生量が試験例１に比べて非常に多いことが確認できた。
また、開口部１５を開放してから溶融金属に着火するまでの時間（着火時間）を測定したところ、約３０秒間であった。
(Test Example 10)
Using the melting furnace shown in FIG. 3, 100 kg of magnesium was put into the
The melting furnace shown in FIG. 3 has the same configuration as that of the melting furnace 1 used in Test Example 1 except that an
Two
The cover gas flow rate from each
The cover gas was the same as that used in Test Example 1.
After operating the melting furnace for 1 hour under the above conditions, the
Further, when the time (ignition time) from opening the
１・・・溶解炉
２・・・溶解炉本体
３・・・カバーガス導入部
２２・・・導入ノズル
Ａ・・・傾斜角度
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ...
Claims (4)
前記溶融金属用カバーガスが、フロロケトンを含み、
この溶融金属用カバーガスを、前記カバーガス導入部から溶解炉本体内に噴射し、その噴射速度を２０〜１００ｍ／ｓとすることを特徴とする溶融金属用カバーガスの供給方法。 Using a melting furnace having a melting furnace main body having an opening opened to the outside and a cover gas introducing section for introducing the molten metal cover gas into the melting furnace main body, the molten metal cover gas is melted into the melting furnace. A method of supplying molten metal in the body,
The molten metal cover gas contains fluoroketone,
The molten metal cover gas is injected from the cover gas introducing portion into the melting furnace main body, and the injection speed is set to 20 to 100 m / s.
前記ノズルからのカバーガスの噴射方向を前記開口部側に向け、かつ鉛直方向に対してその噴射方向の傾斜角度を５°以上とし、かつカバーガスが前記収容部の一端側の端壁における溶融金属の液面位置に噴射される角度以下とし、
カバーガスの噴射速度を２０〜１００ｍ／ｓとすることを特徴とする溶融金属用カバーガスの供給方法。 An accommodating portion for storing molten metal; a covering portion for covering an upper opening of a portion excluding the opening located on one end side of the accommodating portion; a lid portion for closing the opening portion of the covering portion so as to be openable and closable; and the covering Of supplying molten metal cover gas to molten metal in the melting furnace body using a melting furnace equipped with a nozzle for injecting a cover gas containing fluoroketone toward the molten metal in the melting furnace body Because
The injection direction of the cover gas from the nozzle is directed toward the opening, the inclination angle of the injection direction with respect to the vertical direction is set to 5 ° or more, and the cover gas is melted at the end wall on the one end side of the housing portion. Be less than or equal to the angle sprayed onto the metal surface
A method for supplying a cover gas for molten metal, wherein the cover gas injection speed is 20 to 100 m / s .
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