JP2003053512A - Reduction casting method - Google Patents
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 還元鋳造方法で使用する還元性化合物を確実
に生成することができ、確実に溶湯を還元して鋳造する
ことができる還元鋳造方法を提供する。
【解決手段】 金属ガスと反応性ガスとを反応させて生
成した還元性化合物をキャビティ１２ｂ内に導入し、溶
湯表面の酸化皮膜を前記還元性化合物により還元して鋳
造する還元鋳造方法において、前記金属ガスを発生させ
る金属の沸点以下かつ融点以上の温度に加熱した加熱炉
２８内で前記金属を溶融して保持し、前記加熱炉２８内
から送出された金属ガスと前記反応性ガスとを反応させ
て生成した還元性化合物を利用して鋳造する。
(57) [Problem] To provide a reduction casting method which can surely generate a reducing compound used in a reduction casting method and can surely reduce and cast a molten metal. SOLUTION: In a reduction casting method, a reducing compound generated by reacting a metal gas and a reactive gas is introduced into a cavity 12b, and an oxide film on the surface of a molten metal is reduced and cast by the reducing compound. The metal is melted and held in a heating furnace 28 heated to a temperature equal to or lower than the boiling point and higher than the melting point of the metal generating the metal gas, and the metal gas sent out from the heating furnace 28 reacts with the reactive gas. Casting is performed by using the reducing compound generated as a result.
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は溶湯表面の酸化皮膜
を還元して鋳造する還元鋳造方法に関し、より詳細には
還元性化合物を容易に生成することができ、効率的な還
元鋳造を可能にする還元鋳造方法に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a reduction casting method for reducing and casting an oxide film on the surface of a molten metal, and more specifically, a reducing compound can be easily produced to enable efficient reduction casting. The present invention relates to a reduction casting method.
【０００２】[0002]
【従来の技術】鋳造方法には、重力鋳造法（ＧＤＣ）、
低圧鋳造法（ＬＰＤＣ）、ダイキャスト（ＤＣ）、スク
イズ（ＳＣ）、チクソモールドなど様々な方法がある。
これらはいずれも成形型のキャビティ内に溶湯を注入し
て所定形状に成形するものである。これらの鋳造方法の
うち、溶湯の表面に酸化皮膜が形成されやすいもの、た
とえばアルミニウム鋳造などでは、溶湯の表面に形成さ
れた酸化皮膜によって表面張力が大きくなり、溶湯の流
動性、湯周り性、溶着性が低下し、溶湯の未充填、湯じ
わ等の鋳造欠陥が生じることが問題となる。2. Description of the Related Art Casting methods include gravity casting (GDC),
There are various methods such as low pressure casting (LPDC), die casting (DC), squeeze (SC) and thixomolding.
In all of these, molten metal is injected into the cavity of the mold to mold it into a predetermined shape. Of these casting methods, one in which an oxide film is easily formed on the surface of the molten metal, such as aluminum casting, has a large surface tension due to the oxide film formed on the surface of the molten metal, the fluidity of the molten metal, and the melt-surrounding property, There is a problem that the weldability is lowered and casting defects such as unfilling of molten metal and wrinkles occur.
【０００３】これらの問題を解決する方法として、本出
願人はアルミニウムの溶湯の表面に形成される酸化皮膜
を還元して鋳造する還元鋳造方法を提案した（特開2000
-280063号公報）。この還元鋳造方法では、窒素ガスと
マグネシウムガスとを用いて強い還元性を有するマグネ
シウム窒素化合物（Ｍｇ3Ｎ2）を生成し、このマグネシ
ウム窒素化合物をアルミニウムの溶湯に作用させること
により、溶湯の表面に形成される酸化皮膜を還元して鋳
造する。マグネシウム窒素化合物を成形型のキャビティ
の表面に析出させた状態で溶湯を注入することによっ
て、溶湯がキャビティの表面に接触する際に溶湯の表面
の酸化皮膜を還元して溶湯の表面張力を低減させ、溶湯
の流動性と濡れ性を向上させることができ、これによっ
て、鋳造欠陥がなく、湯じわ等のないすぐれた外観の鋳
造製品を容易に製造することが可能になる。As a method for solving these problems, the present applicant has proposed a reduction casting method in which an oxide film formed on the surface of an aluminum melt is reduced and cast (Japanese Patent Laid-Open No. 2000-2000).
-280063 publication). In this reduction casting method, a magnesium nitrogen compound (Mg 3 N 2 ) having a strong reducing property is generated by using nitrogen gas and magnesium gas, and the magnesium nitrogen compound is caused to act on the molten aluminum, whereby the surface of the molten metal is The oxide film formed on is reduced and cast. By injecting the molten metal with the magnesium nitrogen compound deposited on the surface of the mold cavity, when the molten metal contacts the surface of the cavity, the oxide film on the surface of the molten metal is reduced to reduce the surface tension of the molten metal. It is possible to improve the fluidity and wettability of the molten metal, which makes it possible to easily manufacture a cast product having an excellent appearance without casting defects and without wrinkles.
【０００４】[0004]
【発明が解決しようとする課題】この還元鋳造方法では
マグネシウム窒素化合物といった還元性化合物を溶湯に
作用させるため、成形型のキャビティに事前に還元性化
合物を析出させた状態で溶湯を注入する必要がある。そ
のために、金属ガスたとえばマグネシウムガスと、反応
性ガスたとえば窒素ガスとを反応させて還元性化合物を
生成させるが、金属ガスを生成する方法として、従来
は、たとえば沸点以上にマグネシウム粉末を加熱し、マ
グネシウム粉末を昇華させてマグネシウムガスを生成す
る方法によっていた。In this reduction casting method, since a reducing compound such as a magnesium nitrogen compound acts on the molten metal, it is necessary to inject the molten metal into the cavity of the molding die in a state where the reducing compound is preliminarily deposited. is there. Therefore, a metal gas such as magnesium gas is reacted with a reactive gas such as nitrogen gas to produce a reducing compound.As a method for producing a metal gas, conventionally, for example, heating magnesium powder to a boiling point or higher, According to the method of sublimating magnesium powder to generate magnesium gas.
【０００５】しかしながら、マグネシウム金属を昇華さ
せてマグネシウムガスを供給する方法は、マグネシウム
ガスの発生量がマグネシウム金属の供給量に依存するた
め、マグネシウムガスを一定に安定して供給する方法と
して難しい点がある。また、マグネシウム粉末を供給し
て昇華によりマグネシウムガスを発生させる場合には、
マグネシウムガスとともにマグネシウム粉末が送出され
て配管を詰まらせるといった課題もあった。However, the method of supplying magnesium gas by sublimating magnesium metal is difficult as a method of supplying magnesium gas constantly and stably because the amount of magnesium gas generated depends on the amount of magnesium metal supplied. is there. When supplying magnesium powder and generating magnesium gas by sublimation,
There was also a problem that the magnesium powder was sent out together with the magnesium gas to clog the pipe.
【０００６】そこで、本発明はこれらの課題を解決すべ
くなされたものであり、その目的とするところは、還元
性化合物の生成に使用する金属ガスの供給を安定して行
うことができ、また、還元性化合物の生成に好適に利用
でき、省エネルギーを図ることができる還元鋳造方法を
提供するにある。Therefore, the present invention has been made to solve these problems, and it is an object of the present invention to stably supply the metal gas used for producing the reducing compound, and Another object of the present invention is to provide a reduction casting method which can be suitably used for producing a reducing compound and can save energy.
【０００７】[0007]
【課題を解決するための手段】本発明は上記目的を達成
するため次の構成を備える。すなわち、溶湯の金属より
も還元性の強い金属ガスを溶湯に作用させ、溶湯表面の
酸化皮膜を前記金属ガスにより還元して鋳造する還元鋳
造方法において、前記金属ガスを発生させる金属の沸点
以下かつ融点以上の温度に加熱した加熱炉内で前記金属
を溶融し、前記加熱炉から送出された金属ガスを溶湯に
作用させて鋳造することを特徴とする。The present invention has the following constitution in order to achieve the above object. That is, in a reduction casting method in which a metal gas having a stronger reducing property than the metal of the molten metal acts on the molten metal, and an oxide film on the surface of the molten metal is reduced and cast by the metal gas, the boiling point of the metal generating the metal gas or less It is characterized in that the metal is melted in a heating furnace heated to a temperature equal to or higher than the melting point, and the metal gas sent out from the heating furnace is caused to act on the molten metal for casting.
【０００８】また、金属ガスと反応性ガスとを反応させ
て生成した還元性化合物を溶湯に作用させ、溶湯表面の
酸化皮膜を前記還元性化合物により還元して鋳造する還
元鋳造方法において、前記金属ガスを発生させる金属の
沸点以下かつ融点以上の温度に加熱した加熱炉内で前記
金属を溶融して保持し、前記加熱炉内から送出された金
属ガスと前記反応性ガスとを反応させて生成した還元性
化合物を利用して鋳造することを特徴とする。Further, in the reduction casting method in which a reducing compound produced by reacting a metal gas and a reactive gas is made to act on a molten metal and an oxide film on the surface of the molten metal is reduced by the reducing compound to cast, Generated by reacting the metal gas sent from the heating furnace with the reactive gas by melting and holding the metal in a heating furnace heated to a temperature not higher than the boiling point and higher than the melting point of the gas-generating metal. It is characterized in that casting is performed using the reducing compound.
【０００９】また、前記加熱炉から、前記金属ガスを液
体状微粒子あるいは固体状微粒子を含むミスト状に送出
させることにより、好適な還元鋳造が可能となる。ま
た、前記金属ガスがマグネシウムガスであることによ
り、好適な還元鋳造が可能となる。また、前記加熱炉
を、１０９０℃以下、６００℃以上に加熱することによ
り、金属ガスを容易に加熱炉から送出して溶湯と金属ガ
スとを作用させることが可能となる。また、前記溶湯が
アルミニウムまたはアルミニウム合金であるアルミニウ
ム鋳造に還元鋳造方法が好適に利用できる。Further, by sending the metal gas in the form of a mist containing liquid fine particles or solid fine particles from the heating furnace, suitable reduction casting can be performed. Further, since the metal gas is magnesium gas, suitable reduction casting can be performed. Further, by heating the heating furnace to 1090 ° C. or lower and 600 ° C. or higher, it becomes possible to easily send the metal gas from the heating furnace and to cause the molten metal and the metal gas to act. Further, the reduction casting method can be suitably used for aluminum casting in which the molten metal is aluminum or an aluminum alloy.
【００１０】[0010]
【発明の実施の形態】以下、本発明の好適な実施の形態
を添付図面に基づいて詳細に説明する。図１は本発明に
係る還元鋳造方法により鋳造する鋳造装置１０の全体構
成を示す説明図であり、アルミニウム鋳造に適用した例
を示す。１２は成形型であり、この成形型１２にはアル
ミニウムまたはアルミニウム合金の溶湯が注湯される注
湯口１２ａ、注湯口１２ａに連通するキャビティ１２
ｂ、金属ガス導入口１２ｃ、窒素ガス導入口１２ｄが設
けられている。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Preferred embodiments of the present invention will be described in detail below with reference to the accompanying drawings. FIG. 1 is an explanatory view showing the overall configuration of a casting apparatus 10 for casting by the reduction casting method according to the present invention, showing an example applied to aluminum casting. Reference numeral 12 denotes a forming die. The forming die 12 has a pouring port 12a into which molten aluminum or aluminum alloy is poured, and a cavity 12 communicating with the pouring port 12a.
b, a metal gas inlet 12c, and a nitrogen gas inlet 12d are provided.
【００１１】成形型１２は配管２２により反応性ガスで
ある窒素ガスを供給する窒素ガスボンベ２０に接続さ
れ、バルブ２４を開放することにより、窒素ガス導入口
１２ｄからキャビティ１２ｂ内に窒素ガスが注入され、
キャビティ１２ｂ内のエアをパージしてキャビティ１２
ｂ内を窒素ガス雰囲気とし実質的に非酸素雰囲気とする
ことが可能となっている。The molding die 12 is connected by a pipe 22 to a nitrogen gas cylinder 20 which supplies nitrogen gas which is a reactive gas, and by opening a valve 24, nitrogen gas is injected into the cavity 12b from the nitrogen gas inlet 12d. ,
The air in the cavity 12b is purged so that the cavity 12
It is possible to make the inside of b a nitrogen gas atmosphere and substantially a non-oxygen atmosphere.
【００１２】また、キャリアガスとしてのアルゴンガス
を供給するアルゴンガスボンベ１９は、配管２６により
金属ガスを発生する発生器としての加熱炉２８に接続さ
れており、配管２６に設けられたバルブ３０を開閉する
ことによって加熱炉２８内へのアルゴンガスの注入が制
御される。加熱炉２８は、ヒータ３２によりマグネシウ
ムの沸点温度以下、すなわち１０９０℃以下で、かつマ
グネシウムの融点以上すなわち６４８．８℃以上に加熱
され、炉内においてマグネシウムは溶融されて液体状態
となっている。Further, an argon gas cylinder 19 for supplying an argon gas as a carrier gas is connected to a heating furnace 28 as a generator for generating a metal gas through a pipe 26, and a valve 30 provided in the pipe 26 is opened and closed. By doing so, the injection of the argon gas into the heating furnace 28 is controlled. The heating furnace 28 is heated by the heater 32 to a boiling point temperature of magnesium, that is, 1090 ° C. or less and a melting point of magnesium or more, that is, 648.8 ° C. or more, and the magnesium is melted into a liquid state in the furnace.
【００１３】アルゴンガスボンベ１９は、バルブ３３が
介装された配管３４により、粉末状、顆粒状、小片状の
マグネシウム金属が収容されているタンク３６に接続さ
れ、タンク３６は配管３８によって、バルブ３０よりも
下流側で配管２６に接続されている。４０は加熱炉２８
へのマグネシウム金属の供給を制御するため配管３８に
介装したバルブである。加熱炉２８は、配管４２を介し
て成形型１２の金属ガス導入口１２ｃに接続されてお
り、アルゴンガス圧力により加熱炉２８からマグネシウ
ムの気体、あるいはマグネシウムの液体状微粒子、固体
状微粒子が金属ガス導入口１２ｃを介してキャビティ１
２ｂ内に導入される。The argon gas cylinder 19 is connected to a tank 36 containing powdery, granular or small-sized magnesium metal by a pipe 34 in which a valve 33 is interposed, and the tank 36 is connected by a pipe 38 to a valve. It is connected to the pipe 26 on the downstream side of 30. 40 is a heating furnace 28
A valve provided in the pipe 38 for controlling the supply of magnesium metal to the pipe. The heating furnace 28 is connected to the metal gas introduction port 12c of the molding die 12 through a pipe 42, and the heating furnace 28 causes magnesium gas, or magnesium liquid particles or solid particles to be a metal gas by the argon gas pressure. Cavity 1 through the inlet 12c
It is introduced in 2b.
【００１４】以下に、図１に示した鋳造装置１０により
還元鋳造する方法について説明する。まず、バルブ２４
を開放し、窒素ガスボンベ２０から配管２２を経て成形
型１２のキャビティ１２ｂ内に窒素ガスを注入し、キャ
ビティ１２ｂ内の空気を窒素ガスによってパージする。
キャビティ１２ｂ内の空気は成形型１２の排気孔（不図
示）から排出され、キャビティ１２ｂ内が窒素ガス雰囲
気となり、キャビティ１２ｂ内が実質的に非酸素雰囲気
となる。次いで、バルブ２４を閉じる。The method of reduction casting by the casting apparatus 10 shown in FIG. 1 will be described below. First, the valve 24
Is opened, nitrogen gas is injected from the nitrogen gas cylinder 20 into the cavity 12b of the mold 12 through the pipe 22, and the air in the cavity 12b is purged with nitrogen gas.
The air in the cavity 12b is discharged from an exhaust hole (not shown) of the molding die 12, the inside of the cavity 12b becomes a nitrogen gas atmosphere, and the inside of the cavity 12b becomes a substantially non-oxygen atmosphere. Then, the valve 24 is closed.
【００１５】成形型１２のキャビティ１２ｂに窒素ガス
を注入している際に、バルブ３０を開放してアルゴンガ
スボンベ１９から加熱炉２８にアルゴンガスを注入し、
加熱炉２８内を無酸素状態とする。次いで、バルブ３０
を閉じ、バルブ３３およびバルブ４０を開いてアルゴン
ガスボンベ１９からのアルゴンガス圧によってタンク３
６内のマグネシウム金属をアルゴンガスと共に加熱炉２
８に送り込む。加熱炉２８はマグネシウムの沸点以下で
かつ融点以上に設定されているから、マグネシウムは溶
融されて液体状態となっている。タンク３６内から加熱
炉２８に送り込むマグネシウム金属の分量は所定回数の
鋳造操作が可能な分量をあらかじめ送り込んでおけばよ
い。While the nitrogen gas is being injected into the cavity 12b of the mold 12, the valve 30 is opened to inject the argon gas from the argon gas cylinder 19 into the heating furnace 28.
The inside of the heating furnace 28 is made oxygen-free. Then the valve 30
Closed, the valves 33 and 40 are opened, and the tank 3 is opened by the argon gas pressure from the argon gas cylinder 19.
Furnace 2 with magnesium metal in 6 together with argon gas
Send to 8. Since the heating furnace 28 is set to a temperature not higher than the boiling point of magnesium and not lower than the melting point, magnesium is melted and is in a liquid state. The amount of magnesium metal sent from the tank 36 to the heating furnace 28 may be such that a casting operation of a predetermined number of times is possible in advance.
【００１６】加熱炉２８から成形型１２のキャビティ１
２ｂへは、バルブ３３およびバルブ４０を閉じた状態
で、バルブ３０およびバルブ４５を開き、バルブ３０お
よびバルブ４５の開き量を調節しながらアルゴンガスの
流量と成形型１２へのマグネシウムガスの供給量を制御
して金属ガス導入口１２ｃを経由して成形型１２のキャ
ビティ１２ｂにマグネシウムガスを注入する。From the heating furnace 28 to the cavity 1 of the mold 12.
2b, with the valve 33 and the valve 40 closed, the valve 30 and the valve 45 are opened, and the flow rate of the argon gas and the supply amount of the magnesium gas to the molding die 12 are adjusted while adjusting the opening amounts of the valve 30 and the valve 45. Is controlled to inject magnesium gas into the cavity 12b of the mold 12 through the metal gas inlet 12c.
【００１７】なお、加熱炉２８から成形型１２に注入さ
れるマグネシウムガスは完全な気体状で成形型１２に送
入される場合と、液体状微粒子の形態で加熱炉２８から
送出されて送入されるものと、固体状微粒子の形態で送
入されるものがある。本出願で加熱炉２８から成形型１
２にマグネシウムガスを導入するという場合は、このよ
うな気体状、液体状微粒子、固体状微粒子の形態のマグ
ネシウム金属の状態をすべて含む意味である。加熱炉２
８から成形型１２のキャビティ１２ｂに向けて送出され
るマグネシウム金属は、ミスト状に送出されるともいえ
る。The magnesium gas injected from the heating furnace 28 into the molding die 12 is sent to the molding die 12 in a completely gaseous state, and is also sent from the heating furnace 28 in the form of liquid fine particles. Some of them are delivered and some are delivered in the form of solid fine particles. Mold 1 from heating furnace 28 in the present application
When magnesium gas is introduced into 2, it is meant to include all states of magnesium metal in the form of such gaseous, liquid, and solid fine particles. Heating furnace 2
It can be said that the magnesium metal sent from 8 toward the cavity 12b of the molding die 12 is sent in the form of mist.
【００１８】キャビティ１２ｂ内にマグネシウムガスを
注入した後、バルブ４５を閉じ、次いでバルブ２４を開
放し、窒素ガス導入口１２ｄからキャビティ１２ｂ内に
窒素ガスを注入する。成形型１２内に窒素ガスを注入す
ることにより、マグネシウムガスと窒素ガスとがキャビ
ティ１２ｂ内で反応し、還元性化合物であるマグネシウ
ム窒素化合物（Ｍｇ3Ｎ2）が析出する。マグネシウム窒
素化合物は主にキャビティ１２ｂの内壁面に析出する。After injecting magnesium gas into the cavity 12b, the valve 45 is closed and then the valve 24 is opened to inject nitrogen gas into the cavity 12b from the nitrogen gas inlet 12d. By injecting nitrogen gas into the mold 12, the magnesium gas and the nitrogen gas react in the cavity 12b, and the magnesium nitrogen compound (Mg 3 N 2 ) which is a reducing compound is deposited. The magnesium nitrogen compound is mainly deposited on the inner wall surface of the cavity 12b.
【００１９】なお、窒素ガスをキャビティ１２ｂ内に注
入してマグネシウム窒素化合物を生成する際には、窒素
ガスボンベ２０からの窒素ガスの圧力および流量を適宜
調節して行う。このとき、窒素ガスとマグネシウムガス
とが反応し易いように窒素ガスを予熱して成形型１２の
温度が低下しないようにして注入することもよい。反応
時間は５秒〜９０秒程度（好ましくは１５秒〜６０秒程
度）でよい。When the nitrogen gas is injected into the cavity 12b to produce the magnesium nitrogen compound, the pressure and flow rate of the nitrogen gas from the nitrogen gas cylinder 20 are appropriately adjusted. At this time, the nitrogen gas may be preheated so that the nitrogen gas and the magnesium gas are easily reacted with each other so that the temperature of the molding die 12 does not decrease and the gas is injected. The reaction time may be about 5 seconds to 90 seconds (preferably about 15 seconds to 60 seconds).
【００２０】キャビティ１２ｂの内壁面にマグネシウム
窒素化合物が生成された状態で、注湯口１２ａからアル
ミニウムの溶湯をキャビティ１２ｂに注入し、キャビテ
ィ１２ｂ内に溶湯を充填する。キャビティ１２ｂに注入
されたアルミニウムの溶湯は、キャビティ１２ｂの内壁
面に生成されているマグネシウム窒素化合物と接触し、
マグネシウム窒素化合物が溶湯表面の酸化被膜から酸素
を奪うことにより、溶湯表面が純粋なアルミニウムに還
元されて充填される（還元鋳造方法）。With the magnesium nitrogen compound formed on the inner wall surface of the cavity 12b, a molten aluminum is poured into the cavity 12b through the pouring port 12a to fill the cavity 12b with the molten metal. The molten aluminum injected into the cavity 12b comes into contact with the magnesium nitrogen compound generated on the inner wall surface of the cavity 12b,
By removing oxygen from the oxide film on the surface of the molten metal, the magnesium nitrogen compound reduces the surface of the molten metal to pure aluminum and fills it (reduction casting method).
【００２１】還元鋳造方法は、マグネシウム窒素化合物
がアルミニウムの溶湯表面の酸化皮膜から酸素を奪いと
り、溶湯の表面を純粋なアルミニウムに還元しながら鋳
造する方法である。還元鋳造方法によれば、アルミニウ
ムの溶湯のように酸化皮膜が形成されやすい金属の場合
であっても、溶湯の表面の酸化皮膜が還元されることに
よって溶湯の表面張力が低減され、溶湯の濡れ性、流動
性、湯周り性をきわめて良好にすることができる。その
結果、キャビティ１２ｂの内壁面との転写性に優れ、湯
ジワ等が生じない良好な鋳造品を得ることが可能とな
る。The reduction casting method is a method in which a magnesium nitrogen compound removes oxygen from the oxide film on the surface of the molten aluminum, and casts while reducing the surface of the molten metal to pure aluminum. According to the reduction casting method, the surface tension of the molten metal is reduced by reducing the oxide film on the surface of the molten metal even if the metal such as the molten aluminum is apt to form an oxide film, and the molten metal becomes wet. The fluidity, fluidity and bathability can be made extremely good. As a result, it is possible to obtain a good cast product that is excellent in transferability with the inner wall surface of the cavity 12b and does not cause wrinkles.
【００２２】このように、還元鋳造方法においては、成
形型１２のキャビティ１２ｂ内に還元性化合物を生成し
て溶湯と接触させることによって鋳造することを特徴と
する。アルミニウムの還元鋳造においては、金属ガスと
してマグネシウムガスを使用し、反応性ガスとして窒素
ガスを使用して成形型１２のキャビティ１２ｂ内に還元
性化合物としてのマグネシウム窒素化合物（Ｍｇ3Ｎ2）
を生成させた。もちろん、成形型１２のキャビティ１２
ｂ内に還元性化合物を導入する方法としては、キャビテ
ィ１２ｂ内で金属ガスと反応性ガスとを反応させて還元
性化合物を析出させる方法とは別に、成形型１２の外部
であらかじめ還元性化合物を生成し、この還元性化合物
を非酸素雰囲気としたキャビティ１２ｂ内にキャリアガ
スによって導入するという方法も可能である。As described above, the reduction casting method is characterized in that casting is performed by forming a reducing compound in the cavity 12b of the mold 12 and bringing it into contact with the molten metal. In the reduction casting of aluminum, magnesium gas is used as the metal gas and nitrogen gas is used as the reactive gas, and magnesium nitrogen compound (Mg 3 N 2 ) as the reducing compound is used in the cavity 12b of the mold 12.
Was generated. Of course, the cavity 12 of the mold 12
As a method of introducing the reducing compound into the mold b, a reducing compound is preliminarily prepared outside the molding die 12 in addition to a method of reacting a metal gas and a reactive gas in the cavity 12b to deposit the reducing compound. A method in which this reducing compound is generated and introduced into the cavity 12b in a non-oxygen atmosphere by a carrier gas is also possible.
【００２３】還元鋳造方法において金属ガスと反応性ガ
スとを反応させて還元性化合物を生成する場合、金属ガ
ス、たとえばマグネシウムガスは、上述した実施形態に
おいて示すように、加熱炉２８内で溶融した状態で保持
し、加熱炉２８からキャリアガスにより加熱炉２８から
送出して反応性ガス、たとえば窒素ガスと反応させるよ
うにする。図２は、上記実施形態で、加熱炉２８がヒー
タ３２によって加熱され、マグネシウム金属５０が溶融
した状態を示している。配管２６から加熱炉２８に送入
されたアルゴンガスはマグネシウムガスを配管４２から
送出するように作用するが、この場合、配管４２から送
出されるマグネシウムガスの形態としては、気体状、液
体状微粒子、固体状微粒子のものがある。When a reducing gas is produced by reacting a metal gas with a reactive gas in the reduction casting method, the metal gas, for example magnesium gas, is melted in the heating furnace 28 as shown in the above-described embodiment. In this state, the carrier gas from the heating furnace 28 is sent out from the heating furnace 28 so as to react with a reactive gas such as nitrogen gas. FIG. 2 shows a state in which the heating furnace 28 is heated by the heater 32 and the magnesium metal 50 is melted in the above embodiment. The argon gas sent from the pipe 26 to the heating furnace 28 acts so as to send the magnesium gas through the pipe 42. In this case, the form of the magnesium gas sent through the pipe 42 is gaseous or liquid fine particles. , Solid fine particles are available.
【００２４】図３に、マグネシウムについて沸点、融点
とともに、気体状、液体状微粒子、固体状微粒子が存在
する範囲を説明的に示している。沸点および融点はとも
に１気圧下におけるものである。図は、沸点以上の状態
でマグネシウム金属が気体となり、融点以上沸点以下の
状態で液体状微粒子となり、融点以下で固体状微粒子と
なることを示す。実際に加熱炉２８からマグネシウムガ
スを送出した場合、マグネシウム金属が完全に気体状と
なっている場合にはマグネシウムガスを目視することは
できないが、配管４２内を通過中にマグネシウムガスが
冷えて凝縮することにより白い粉状となって送出される
状態を目視することができる。FIG. 3 illustrates the boiling point and melting point of magnesium, as well as the range in which gaseous, liquid, and solid fine particles are present. Both the boiling point and the melting point are under 1 atm. The figure shows that magnesium metal becomes a gas in the state of the boiling point or higher, becomes liquid fine particles in the state of the melting point or higher and the boiling point or lower, and becomes solid fine particles in the state of the melting point or lower. When the magnesium gas is actually delivered from the heating furnace 28, the magnesium gas cannot be visually observed when the magnesium metal is completely in a gaseous state, but the magnesium gas is cooled and condensed while passing through the pipe 42. By doing so, it is possible to visually check the state in which the powder is formed into a white powder.
【００２５】すなわち、マグネシウムガスは高温では気
体状となっているが、低温になるにつれて凝集し粒度が
大きくなっていく。配管内でマグネシウムガスを目視で
きる状態は、マグネシウムガスが凝集して粒度が大きく
なり液体状微粒子、固体状微粒子になった状態と考えら
れる。液体状微粒子あるいは固体状微粒子となったマグ
ネシウムの表面の活性度は高く、窒素ガスと強く反応し
て、液体状微粒子あるいは固体状微粒子の表面にマグネ
シウム窒素化合物を析出させる。マグネシウムガスと窒
素ガスとの反応性は、マグネシウムガスが気体に近いほ
ど顕著であるが、液体状微粒子の状態でも融点以下とな
った固体状微粒子の状態でも窒素ガスとの反応性は十分
である。That is, magnesium gas is in a gaseous state at high temperature, but it agglomerates and the particle size increases as the temperature lowers. The state in which the magnesium gas can be visually observed in the pipe is considered to be a state in which the magnesium gas aggregates to increase the particle size and become liquid fine particles or solid fine particles. The surface of magnesium, which has become liquid particles or solid particles, has a high degree of activity and reacts strongly with nitrogen gas to deposit a magnesium nitrogen compound on the surface of the liquid particles or solid particles. The reactivity between the magnesium gas and the nitrogen gas is more remarkable as the magnesium gas is closer to the gas, but the reactivity with the nitrogen gas is sufficient in the state of liquid fine particles and the state of solid fine particles having a melting point or lower. .
【００２６】固体状微粒子と窒素ガスとが反応して表面
にマグネシウム窒素化合物が析出した固体状微粒子につ
いても溶湯表面の酸化皮膜を還元する作用は、気体状の
マグネシウムガスと窒素ガスとの反応によって生成され
たマグネシウム窒素化合物による作用と同等であり、こ
の場合も溶湯に確実な還元作用を作用させて鋳造するこ
とができる。Even in the case of solid fine particles having magnesium nitrogen compound deposited on the surface thereof by reacting solid fine particles and nitrogen gas, the action of reducing the oxide film on the surface of the molten metal is due to the reaction of gaseous magnesium gas and nitrogen gas. This is equivalent to the action of the produced magnesium-nitrogen compound, and in this case as well, the molten metal can be cast by exerting a reliable reducing action.
【００２７】なお、上記実施の形態においてはマグネシ
ウムガスを金属ガスとし、窒素ガスを反応性ガスとし
て、これらを成形型のキャビティ内に導入し、キャビテ
ィ内で還元性化合物であるマグネシウム窒素化合物を生
成して還元鋳造したが、マグネシウム窒素化合物に限ら
ず溶湯の金属よりも還元性の強い還元性物質を溶湯に作
用させることによって還元鋳造することが可能である。
たとえば、アルミニウムの溶湯に還元性物質としてマグ
ネシウムガスを作用させることにより溶湯表面の酸化皮
膜を還元して鋳造することができる。このように金属ガ
スを溶湯に作用させて還元鋳造する場合も、還元性物質
として作用する金属を加熱炉内で溶融し、気体状、液体
状微粒子、固体状微粒子としてキャビティに送出するこ
とによって所要の還元鋳造を行うことが可能である。In the above embodiment, magnesium gas is used as a metal gas and nitrogen gas is used as a reactive gas, and these are introduced into the cavity of the molding die to produce a magnesium nitrogen compound which is a reducing compound in the cavity. The reduction casting is not limited to the magnesium nitrogen compound, but the reduction casting can be performed by causing a reducing substance having a stronger reducing property than the metal of the molten metal to act on the molten metal.
For example, by applying magnesium gas as a reducing substance to the molten aluminum, the oxide film on the surface of the molten metal can be reduced and cast. Even in the case of reducing casting by acting the metal gas on the molten metal in this way, it is required by melting the metal acting as a reducing substance in the heating furnace and sending it to the cavity as gaseous, liquid fine particles, and solid fine particles. It is possible to perform reduction casting of
【００２８】以上のように、加熱炉内で還元作用を有す
る金属を溶融した状態で保持し、キャリアガスによって
金属ガスを送出して還元性化合物を生成する方法あるい
は金属ガスを溶湯に作用させて鋳造する場合において
は、金属ガスが気体状、液体状微粒子、固体状微粒子の
いずれの形態で送出されても還元鋳造による好適な鋳造
を行うことが可能である。気体状、液体状微粒子、固体
状微粒子として送出される金属ガスは、キャリアガスを
利用することにより配管を介して輸送する操作も簡単に
行えるという利点がある。また、気体状、液体状微粒
子、固体状微粒子として送出される金属ガスは、成形型
のキャビティ内面に析出して好適な還元鋳造を行うこと
ができる。As described above, a method of holding a metal having a reducing action in a molten state in a heating furnace and sending a metal gas by a carrier gas to produce a reducing compound or a metal gas acting on a molten metal In the case of casting, it is possible to perform suitable casting by reduction casting regardless of whether the metal gas is delivered in the form of gas, liquid fine particles, or solid fine particles. The metal gas delivered as gaseous, liquid fine particles, or solid fine particles has an advantage that the carrier gas can be used to easily transport the metal gas through a pipe. Further, the metal gas delivered as gaseous, liquid fine particles, or solid fine particles can be deposited on the inner surface of the cavity of the molding die, and suitable reduction casting can be performed.
【００２９】また、加熱炉内で金属を溶融して金属ガス
を供給する方法の場合は、加熱炉を過度に加熱する必要
がないから、金属ガスを完全な気体状態として使用する
場合にくらべて省エネルギー化を図ることが可能とな
る。また、マグネシウム金属等の金属を溶融状態で保持
することにより、金属ガスを安定的に供給することが可
能になる。Further, in the case of the method of melting the metal in the heating furnace and supplying the metal gas, it is not necessary to excessively heat the heating furnace, so that the metal gas is used in a completely gaseous state as compared with the case of using it. It becomes possible to save energy. Further, by holding a metal such as magnesium metal in a molten state, it becomes possible to stably supply the metal gas.
【００３０】[0030]
【発明の効果】本発明に係る還元鋳造方法によれば、上
述したように、加熱炉内に金属ガスを発生させる金属を
溶融して保持し、加熱炉から金属ガスを送出させるよう
にすることで金属ガスを安定して供給することができ、
金属ガスを溶湯に作用させて好適な還元鋳造を行うこと
が可能であり、金属ガスと反応性ガスとにより還元性化
合物を生成して好適な還元鋳造を行うことが可能とな
る。金属ガスは液体状微粒子あるいは固体状微粒子を含
むミスト状に送出して好適な還元鋳造を行うことができ
る。また、加熱炉は金属を溶融できる温度に加熱すれば
よいから、加熱炉の省エネルギーを図ることができる。As described above, according to the reduction casting method of the present invention, the metal for generating the metal gas is melted and held in the heating furnace, and the metal gas is delivered from the heating furnace. Can supply a stable metal gas with
Suitable reduction casting can be performed by causing the metal gas to act on the molten metal, and a reduction compound can be generated by the metal gas and the reactive gas to perform suitable reduction casting. The metal gas can be sent in the form of a mist containing liquid fine particles or solid fine particles to perform suitable reduction casting. Further, since the heating furnace may be heated to a temperature at which the metal can be melted, it is possible to save energy in the heating furnace.
【図１】本発明に係る還元鋳造方法を利用した鋳造装置
の構成を示す説明図である。FIG. 1 is an explanatory diagram showing a configuration of a casting apparatus using a reduction casting method according to the present invention.
【図２】加熱炉内でマグネシウム金属を溶融した状態を
示す説明図である。FIG. 2 is an explanatory diagram showing a state in which magnesium metal is melted in a heating furnace.
【図３】マグネシウム金属の気体、液体状微粒子、固体
状微粒子の存在範囲を説明的に示す図である。FIG. 3 is a diagram for explaining the existence range of magnesium metal gas, liquid fine particles, and solid fine particles.
１０ 鋳造装置 １２ 成形型 １２ａ 注湯口 １２ｂ キャビティ １２ｃ 金属ガス導入口 １２ｄ 窒素ガス導入口 １９ アルゴンガスボンベ ２０ 窒素ガスボンベ ２８ 加熱炉 ３２ ヒータ ３６ タンク ５０ マグネシウム金属 10 Casting equipment 12 Mold 12a pouring spout 12b cavity 12c Metal gas inlet 12d Nitrogen gas inlet 19 Argon gas cylinder 20 nitrogen gas cylinder 28 heating furnace 32 heater 36 tanks 50 magnesium metal
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｃ２２Ｂ 9/05 Ｃ２２Ｂ 9/05 21/06 21/06 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continued Front Page (51) Int.Cl. 7 Identification Code FI Theme Coat (Reference) C22B 9/05 C22B 9/05 21/06 21/06
Claims (6)
を溶湯に作用させ、溶湯表面の酸化皮膜を前記金属ガス
により還元して鋳造する還元鋳造方法において、 前記金属ガスを発生させる金属の沸点以下かつ融点以上
の温度に加熱した加熱炉内で前記金属を溶融し、 前記加熱炉から送出された金属ガスを溶湯に作用させて
鋳造することを特徴とする還元鋳造方法。1. A reduction casting method in which a metal gas having a reducing property stronger than that of the metal of the molten metal is caused to act on the molten metal, and an oxide film on the surface of the molten metal is reduced by the metal gas to cast the molten metal. A reduction casting method, characterized in that the metal is melted in a heating furnace heated to a temperature not higher than the boiling point and not lower than the melting point, and the metal gas delivered from the heating furnace is caused to act on the molten metal for casting.
成した還元性化合物を溶湯に作用させ、溶湯表面の酸化
皮膜を前記還元性化合物により還元して鋳造する還元鋳
造方法において、 前記金属ガスを発生させる金属の沸点以下かつ融点以上
の温度に加熱した加熱炉内で前記金属を溶融して保持
し、 前記加熱炉内から送出された金属ガスと前記反応性ガス
とを反応させて生成した還元性化合物を利用して鋳造す
ることを特徴とする還元鋳造方法。2. A reduction casting method in which a reducing compound produced by reacting a metal gas and a reactive gas is caused to act on a molten metal, and an oxide film on the surface of the molten metal is reduced by the reducing compound to cast the molten metal. The metal is melted and held in a heating furnace heated to a temperature not higher than the boiling point of the metal to generate the gas and not lower than the melting point, and the metal gas delivered from the heating furnace is reacted with the reactive gas to generate the gas. A reducing casting method comprising casting using the reducing compound described above.
微粒子あるいは固体状微粒子を含むミスト状に送出させ
ることを特徴とする請求項１または２記載の還元鋳造方
法。3. The reduction casting method according to claim 1, wherein the metal gas is sent out from the heating furnace in the form of a mist containing liquid fine particles or solid fine particles.
ことを特徴とする請求項３記載の還元鋳造方法。4. The reduction casting method according to claim 3, wherein the metal gas is magnesium gas.
℃以上に加熱することを特徴とする請求項４記載の還元
鋳造方法。5. The heating furnace is set to 1090 ° C. or lower, 600
The reduction casting method according to claim 4, wherein heating is performed at a temperature of not less than 0 ° C.
ウム合金であることを特徴とする請求項４または５記載
の還元鋳造方法。6. The reduction casting method according to claim 4, wherein the molten metal is aluminum or an aluminum alloy.
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