鋁鑄錠的制造方法、鋁鑄錠、以及用于制造鋁鑄錠的保護氣體技術

本發明專利技術提供一種防止金屬熔液表面的氧化、氧化物少的鋁鑄錠的制造方法。本發明專利技術的鋁鑄錠的制造方法為包含如下工序的鋁或鋁合金的鋁鑄錠的制造工序，各工序中的至少一個工序在由含氟氣體、二氧化碳氣體、氮氣和／或氬氣混合而成的保護氣體氣氛中進行，所述工序包括熔解原料金屬而形成金屬熔液的熔解工序（熔解爐１）、保持金屬熔液的保持工序（保持爐２）、從金屬熔液除去氫氣的脫氫氣工序（脫氫氣裝置３）、從金屬熔液除去夾雜物的過濾工序（過濾裝置４）、以及將金屬熔液固化為規定形狀的鑄造工序（鑄造裝置５）。

【技術實現步驟摘要】
【國外來華專利技術】由鋁(Al)或鋁合金制成的鋁鑄錠(以下簡稱為鋁鑄錠)是經過如下工序:^皮鑄造的熔解原料金屬而形成金屬熔液的熔解工序、保持金屬熔液的保持工序、從金屬熔液除去氬氣的脫 氫氣工序、從金屬熔液除去夾雜物的過濾工序、以及用水冷鑄 模將金屬熔液成形、固化為規定形狀的鑄錠的鑄造工序。 鋁鑄錠在從原料金屬鑄造成鑄錠的過程、例如熔解工序和鑄造工序等中，,皮加熱成700。C以上而以金屬熔液的形式纟皮處 理，但由于鋁是富有活性的金屬，因此容易與大氣等反應而生 成氧化物。尤其已知，在添加了比鋁還富有活性的鎂(Mg)的鋁合金 的金屬熔液中，大量生成MgO、 MgAU04等氧化物，聚集而形 成聚集體(浮渣)。浮渣非常硬、并形成為巖狀，因此除去方 面需要費功夫，不僅如此，浮渣的一部分石皮石爭而混入金屬熔液 中后，還會導致^吏用這樣的鋁鑄錠制造的最終產品(例如、罐 材料、光盤材料等鋁薄板)的表面產生表面瑕疵和裂紋。因此，在鋁鑄錠的制造中，為了防止最終產品的表面瑕疵 和裂紋、并確保失見定的性能，從熔解到鑄造期間，進行例如、 爐中精煉或在線式精煉、以及在將要鑄造之前所進行的過濾器 過濾等多次的氧化物除去處理。特別是在過濾器過濾中，可以 連10 |im左右的非常微細尺寸的氧化物都除去，保證了鑄錠的品 質、進而保證了最終產品的品質。進行這樣處理的金屬熔液，接下來被供給到鑄造工序成為 鑄錠。鋁鑄錠是通過半連續鑄造等被制造的，該半連續鑄造是首先向水冷鑄模中澆注金屬熔液，使與水冷鑄模接觸的金屬熔 液冷卻凝固而形成凝固殼，將該凝固殼和內部的金屬熔液引出 到下方的同時，在鑄模下方再向該凝固殼直接噴射冷卻水，由 此使凝固殼內側的金屬熔液凝固。另外，將水冷鑄模內的冷卻稱為一次冷卻，將向凝固殼直 接噴射冷卻水的工序稱為二次冷卻。此時，由于水冷鑄模為鋁合金制或銅制，因此有必要防止 由于金屬熔液與水冷鑄模的直接接觸導致的粘砂。為了防止粘 砂，通常在水冷鑄模的內壁上涂布潤滑油的同時進行鑄造。但是，目前，對于在過濾器過濾(過濾工序)及其以后所 生成的氧化物、尤其是在水冷鑄模內等在金屬熔液表面產生的 氧化物，沒有足夠的對策。例如，開始進行鑄造工序的處理的話，首先，金屬熔液從 流槽落到水冷鑄模內，在該金屬熔液落下時往往產生大量的氧 化物。另外，開始鑄造工序的處理之后在恒定狀態下進行鑄造 時，在水冷鑄模內，金屬熔液表面產生的氧化物聚集、進入鑄 錠表層，并且在該部分，鑄4走的表面往往產生凹陷。因此，必須將鑄造開始時所制造的部分、即、鑄錠的最下 部切斷除去，或者恒定部也通過端面切削來削掉必要以上的鑄 錠表面。這些氧化物引起的問題尤其在添加了高濃度的Mg的合金 中顯著。因此，像參考文獻(請參照日本特公昭63 - 48935號公報。 用參照來代替說明)所記載那樣，研究了 一種事前使氯(Cl ) 和六氟化硫(SF6)等氣體作用于金屬熔液、抑制金屬熔液表面 的氧化的方法，但是該方法是在在線式精煉等中進行，對于抑 制鑄模內的金屬熔液表面的氧化的效果并不克分。 另外，由于C1是毒物，因此不僅在環境方面有問題，還存 在顯著促進周邊裝置的劣化的問題。另一方面，SF6由于全球變暖系數非常高，為20000:因此 從防止地球變暖的觀點出發，不優選使用SF6。另夕卜，SF6在4吏用SNIF ( Spining Nozzle Inert Floatation, 旋轉噴嘴惰性氣體除氣)或多孔塞的脫氫氣工序中，與金屬熔 液中的氬氣產生化學反應而生成氟化氬(HF) 。 HF具有強烈的 腐蝕性因此容易損害爐子，而且還存在對生物體的毒性也非常 強的問題。因此，還研究了使用主要包含二氧化碳氣體(C02)的保 護氣體作為用于防止氧化的氣體，但大量使用C02的話，C02 的一部分被金屬熔液還原，生成一氧化碳、氧氣、碳，反而存 進金屬熔液表面的氧化和碳化，生成氧化物和碳化物等夾雜物。另外，以目前主要使用的制造方法鑄造鋁鑄錠時，往往在 鑄錠表面形成粗大晶粒層或被稱為表層下的帶(Subsurface band )的粗的組織。該粗的組織是由于如下原因產生的組織 在水冷鑄模內所形成的凝固殼凝固收縮之后，從鑄模稍微脫離， 結果被所形成的氣隙絕熱，冷卻變緩慢，因此生成該組織。在鑄錠上存在該粗的組織的話，會導致最終產品產生表面 瑕疵和裂紋，因此要求高品位的情況下，進行過大的端面切削 并除去。為了解決該問題，提出了 一些方法。作為其中的一個方法，有例如電磁場4壽造法。電磁場鑄造法是通過電磁力將金屬熔液保持為規定形狀的方法，由于沒有 利用水冷鑄模進4亍的 一 次冷卻，因此可以不形成粗的組織地鑄 造鑄錠。但是，由于必須有電，因此不光需要成本，還非常難 以控制，因此不能實現實用化。另外，作為另一個方法，有以石墨形成水冷鑄模內壁的至 少與金屬熔液接觸的部分的方法。在將石墨用于內壁的鑄模中， 與通常所使用的鋁合金或銅合金制的鑄模相比，通過自身潤滑 作用和自身消耗不易與金屬熔液產生粘砂，可以減少后述的涂 布到鑄模上的潤滑油的量(厚度)。因此，金屬熔液與鑄模的 接觸狀態被改善，并且冷卻效果變高，可以抑制鋁鑄錠鑄造時 的粗的組織的形成，因此具有抑制氣隙的形成的效果。另外，作為另一個方法，有例如熱頂法。熱頂法是在鑄模 上部設置幾乎與鑄模相同形狀的耐火物容器，邊在該耐火物容 器內部積蓄金屬熔液，邊進行鑄造的方法，通常使用石墨的鑄 模。在該方法中，通過前述的耐火物容器內的金屬熔液對鑄模 內施加壓力。即，向鑄模中強制性地押入金屬熔液，結果不易 形成氣隙，因此在制造小徑的圓棒材的情況下，抑制粗的組織 的形成的效果優異，也被實用化。但是，鑄造大型的鑄錠的情況下使用該方法的話，有時金 屬熔液漏出，因此不能實現實用化。因此，鑄造大型的鑄錠的 情況下，使用前述那樣的在水冷鑄模的內壁的與金屬熔液接觸 的部位應用石墨的方法。但是，石墨的氧化消耗顯著，因此存在例如使用一天就必 須更換等的問題。為了解決該問題，提出了向石墨滲入潤滑油或者時常供給 潤滑油的方法。但是，在滲入潤滑油的方法中，所滲入的潤滑油因金屬熔 液的熱一直處于不停地燃燒的狀態，因此存在石墨的氧化消耗 的抑制效果并不充分的問題。另外，在時常供給潤滑油的方法中，存在過剩的潤滑油混 入到用于形成凝固殼的冷卻水中的問題。通常，冷卻水是循環使用的，因此混入潤滑油的話，被混入的潤滑油成為營養源， 而使大量的細菌和藻等出現在冷卻水回路和水槽內，往往堵塞 冷卻水回路。另外，存在廢棄冷卻水時潤滑油的分離需要花費 極大成本的問題。另外，僅僅是由石墨制成水冷鑄模的內壁，不能抑制金屬 熔液表面生成的氧化物，因此不能解決關于氧化物的生成的問 題。因此，減少端面切削的量或者完全不進行端面切削本身是 困難的。因此，期望提供可以抑制金屬熔液表面生成的氧化物的生 成量、并且可以抑制水冷鑄模的內壁所使用的石墨的氧化消耗 的鋁鑄錠的制造方法、鋁鑄錠、以及適合于得到這樣的鋁鑄錠 的用于制造鋁鑄錠的保護氣體。
技術實現思路
即，作為本專利技術的多個側面，提供如下的鋁鑄錠的制造方 法、鋁鑄錠、以及適合于得到這樣的鋁鑄錠的用于制造鋁鑄錠 的保護氣體。鋁鑄錠的制造方法，其為純鋁或鋁合金的鋁鑄錠的制造 方法，其包括熔解原料金屬而形成金屬熔液的熔解工序、保本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種鋁鑄錠的制造方法，其為純鋁或鋁合金的鋁鑄錠的制造方法，包括熔解原料金屬而形成金屬熔液的熔解工序、保持前述金屬熔液的保持工序、從前述金屬熔液除去氫氣的脫氫氣工序、從前述金屬熔液除去夾雜物的過濾工序、以及用水冷鑄模將前述金屬熔液成形、固化為規定形狀的鑄錠的鑄造工序，　其特征在于，前述各工序中的至少一個工序的處理是在包含含氟氣體的保護氣體氣氛中進行的。

【技術特征摘要】
【國外來華專利技術】JP 2005-12-19 365040/20051.一種鋁鑄錠的制造方法，其為純鋁或鋁合金的鋁鑄錠的制造方法，包括熔解原料金屬而形成金屬熔液的熔解工序、保持前述金屬熔液的保持工序、從前述金屬熔液除去氫氣的脫氫氣工序、從前述金屬熔液除去夾雜物的過濾工序、以及用水冷鑄模將前述金屬熔液成形、固化為規定形狀的鑄錠的鑄造工序，其特征在于，前述各工序中的至少一個工序的處理是在包含含氟氣體的保護氣體氣氛中進行的。2. 根據權利要求l所述的鋁鑄錠的制造方法，其特征在于， 前述保護氣體如下構成含有O.OOl ~ 1質量％的前述含氟氣體、 0.01 ~ 10質量％的二氧化碳氣體，其余部分含有氮氣和氬氣中 的至少一種。3. 根據權利要求1或2所述的鋁鑄錠的制造方法，其特征在 于，前述含氟氣體為氟化酮。4. 根據權利要求l所述的鋁鑄錠的制造...

【專利技術屬性】
技術研發人員：永倉豐，德田健二，森下誠，讃井宏，野村祐司，
申請(專利權)人：大陽日酸株式會社，
類型：發明
國別省市：JP[]