JP3286841B2 - Method and apparatus for measuring the content of nonmetallic inclusions in molten aluminum alloy - Google Patents

Method and apparatus for measuring the content of nonmetallic inclusions in molten aluminum alloy

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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】この発明はアルミ合金の溶湯
中の非金属介在物の含量を測定する方法とその装置、よ
り詳細に述べると、アルミニウム合金の溶湯に含まれて
いる非金属介在物の量を炉前で測定する方法と、それに
使用する装置とに関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method and an apparatus for measuring the content of nonmetallic inclusions in a molten aluminum alloy, and more particularly, to a method for measuring the content of nonmetallic inclusions contained in a molten aluminum alloy. The present invention relates to a method for measuring an amount in front of a furnace and an apparatus used for the method.

【0002】[0002]

【従来の技術】アルミニウム合金には硅素(Si)、銅
(Cu)あるいはマグネシウム(Mg)等が合成成分と
して含有されている。この合金を溶解するとアルミニウ
ム(Al)は言うまでもなく他の成分も酸化し、この酸
化物を一般に、「非金属介在物」(non metal
lic inclusion)と呼んでいる。
2. Description of the Related Art Aluminum alloy contains silicon (Si), copper (Cu) or magnesium (Mg) as a synthetic component. Dissolution of this alloy also oxidizes other components, not to mention aluminum (Al), which is commonly referred to as "non-metallic inclusions" (non-metallic inclusions).
lic inclusion).

【0003】アルミニウム合金を鋳造するために、その
溶湯は大気中で溶解されるので、常に空気中の酸素と接
触し、溶湯の表面に非金属介在物が酸化被膜として生成
される。
[0003] In order to cast an aluminum alloy, the molten metal is melted in the atmosphere, so that it always comes into contact with oxygen in the air, and nonmetallic inclusions are formed as oxide films on the surface of the molten metal.

【0004】アルミニウム合金を鋳造するには、その溶
湯を少しづつ柄杓で採取して、鋳型に注入するため、溶
湯の採取の度に表面に生じた非金属介在物から成る酸化
被膜が分断して溶湯中に懸濁する。
[0004] In casting an aluminum alloy, the molten metal is sampled little by little with a ladle and poured into a mold, so that each time the molten metal is sampled, an oxide film formed of nonmetallic inclusions formed on the surface is cut off. Suspend in the melt.

【0005】これを鋳造すると懸濁している非金属介在
物が鋳物の内部に偏析を生じて硬化部(hard sp
ot)が現れ、充填不良あるいは強度の低下等の支障を
招く。
When this is cast, suspended non-metallic inclusions cause segregation inside the casting and hardened parts (hard sp.
ot) appears, causing troubles such as poor filling or a decrease in strength.

【0006】したがって、従来、アルミニウム合金鋳物
を鋳造するときには、その最初の時点において、溶湯中
に存在する非金属介在物の状態を知得することが急務と
されている。
Therefore, when casting an aluminum alloy casting, it is urgently necessary to know the state of the non-metallic inclusions present in the molten metal at the first time.

【0007】そのために、通常、アルミニウム合金の溶
湯に含まれる非金属類の存在を判断する手段として、加
圧濾過法あるいはKモールド法などが行われている。
[0007] To this end, as means for judging the presence of nonmetals contained in the molten aluminum alloy, a pressure filtration method, a K-mold method or the like is usually performed.

【0008】加圧濾過法はアルミニウム合金の溶湯を凝
固させて試料とし、これを試験室に持ち込んで再度溶解
させ、この溶湯をフィルターを底に設置した坩堝に加圧
下で注入して濾過させ、濾過後のフィルターを切断して
研磨し、光学顕微鏡によって推析した非金属介在物を計
測するものである。
In the pressure filtration method, a molten aluminum alloy is solidified into a sample, brought into a test chamber and melted again, and the molten metal is injected into a crucible having a filter at the bottom under pressure and filtered. The filter after the filtration is cut and polished, and the nonmetallic inclusions estimated by the optical microscope are measured.

【0009】Kモールド法とは、アルミニウム合金の溶
湯の一部を試料として採取し、板状の鋳型に注入して凝
固させ、板体の試験片とし、これを切断し、その断面を
肉眼で観測して、非金属介在物の存在を計測する方法で
ある。この方法を実施するための試料鋳込用鋳型として
は、昭和52年実用新案出願公告第17499号公報に
開示されている。
In the K-mold method, a part of a molten aluminum alloy is taken as a sample, poured into a plate-shaped mold and solidified to form a plate-shaped test piece, which is cut and its cross section is visually observed. This is a method of observing and measuring the presence of nonmetallic inclusions. A sample casting mold for performing this method is disclosed in Utility Model Application Publication No. 17499 in 1977.

【0010】一方において、アルミニウム合金の溶湯中
の非金属介在物の混入を阻止するために、鋳造現場にお
いて、通常、塩化ナトリウム(NaCl)と塩化カリウ
ム(KCl)との混合物を混合剤として溶湯に添加し、
攪拌してから、その生成物を炉外に除去するフラックス
法と呼ぶ処理を行っている。
On the other hand, in order to prevent non-metallic inclusions in the molten aluminum alloy from being mixed, at the casting site, a mixture of sodium chloride (NaCl) and potassium chloride (KCl) is usually added to the molten metal as a mixture. Add,
After stirring, a process called a flux method of removing the product outside the furnace is performed.

【0011】しかしながら、このフラックス処理を行っ
ても、溶湯を大気中に保持している時間の経過と共に、
アルミニウム合金の溶湯中に再び非金属介在物が生成す
るため、アルミニウム合金の溶湯中における非金属介在
物の含量の測定を欠くことはできない。
However, even if this flux treatment is performed, with the lapse of time during which the molten metal is held in the atmosphere,
Since nonmetallic inclusions are formed again in the molten aluminum alloy, measurement of the content of nonmetallic inclusions in the molten aluminum alloy is indispensable.

【0012】[0012]

【発明が解決しようとする課題】ところで、以上に述べ
た加圧濾過法は、専門の技術者と大規模の設備とを必要
とし、しかも専門の試験室も用意しなければならず、ア
ルミニウム鋳造のための炉前において簡単に実行するこ
とができないという不利益がある。
By the way, the pressure filtration method described above requires a specialized engineer and large-scale equipment, and also requires a specialized test room to be prepared. Has the disadvantage that it cannot be easily carried out in front of the furnace.

【0013】また、Kモールド法は、頗る簡便な方法で
あるが、板体に鋳造されたアルミニウムの試験片を切断
して、その破面に観察される異常組織を非金属の介在物
であるか、引け巣であるか、あるいは気孔であるかを正
確に判断することは極めて困難である。
[0013] The K mold method is a very simple method. An aluminum test piece cast on a plate is cut, and the abnormal structure observed on the fracture surface is a nonmetallic inclusion. It is extremely difficult to accurately determine whether a cell is a shrinkage cavity or a stoma.

【0014】さらに前述のフラックス処理を行っても、
溶湯を大気中に保持している時間の経過と共に、アルミ
ニウム合金の溶湯中に再び非金属介在物が生成するとい
う支障がある。
Further, even if the above-mentioned flux treatment is performed,
There is a problem that non-metallic inclusions are generated again in the molten aluminum alloy with the lapse of time during which the molten metal is kept in the atmosphere.

【0015】これらの解決が求められている課題を考慮
して、この発明の主目的は、アルミニウム合金の溶湯中
に介在する非金属類の含有量を極めて容易に測定する方
法を提供することにある。
[0015] In view of the problems for which these solutions have been sought, a main object of the present invention is to provide a method for extremely easily measuring the content of nonmetals present in a molten aluminum alloy. is there.

【0016】この発明の目的は、また、アルミニウム合
金の溶湯中に介在する非金属類の含有量を測定するのに
使用する装置を提供することにある。
Another object of the present invention is to provide an apparatus used for measuring the content of nonmetals present in a molten aluminum alloy.

【0017】[0017]

【課題を解決するための手段】これらの目的を達成する
ために、この発明のアルミニウム合金の溶湯中に介在す
る非金属類の含有量を測定する方法は、ガラスあるいは
ステンレス鋼製の一方の端部にSiOを主成分とする
ガラス繊維製のフィルターを取り付けることと、前記管
体のフィルター側の端部をアルミニウム合金の溶湯中に
挿入することと、前記管体に前記フィルターと反対側の
端部から真空を作用させて前記管体中にアルミニウム合
金の溶湯を吸引することと、この吸引された溶湯を凝固
させてその管体内で凝固した試料の長さを測定すること
とから成るものである。
In order to achieve these objects, a method for measuring the content of non-metals present in a molten aluminum alloy according to the present invention is described by using one end made of glass or stainless steel. Attaching a filter made of glass fiber containing SiO 2 as a main component to the portion, inserting the filter-side end of the tube into a molten aluminum alloy, and inserting the filter into the tube at the side opposite to the filter. The method comprises suctioning an aluminum alloy melt into the tube by applying a vacuum from the end, and solidifying the sucked melt and measuring the length of a sample solidified in the tube. It is.

【0018】[0018]

【実験例】代表的なアルミニウム合金として知られるA
C4C合金(JIS H5202)の市販の地金5kg
を電気炉によって溶解した。この溶湯を試料として72
0℃に5時間保持し、この溶湯が溶解してから2.5時
間経過したときに、フラックス処理を施して、溶湯中の
介在物を除去した。
[Experimental example] A known as a typical aluminum alloy
5 kg of commercially available ingot of C4C alloy (JIS H5202)
Was melted by an electric furnace. Using this molten metal as a sample, 72
It was kept at 0 ° C. for 5 hours, and when 2.5 hours had passed after the melt was melted, a flux treatment was performed to remove inclusions in the melt.

【0019】この試料溶湯の中に、この発明の方法によ
って、1時間毎に一方の端部にフィルターを取り付けた
内径10mmの管体を挿入し、管体内部に真空を作用さ
せて内部の気圧を約80mmHgに低下することによ
り、管体内に試料溶湯を吸引させ、その管体の内部に吸
引された試料を凝固させて、その長さを測定した。
According to the method of the present invention, a tube having an inner diameter of 10 mm with a filter attached to one end is inserted into the sample melt every hour, and a vacuum is applied to the inside of the tube so that the internal pressure is reduced. Was reduced to about 80 mmHg, the sample melt was sucked into the tube, the sample sucked into the tube was coagulated, and its length was measured.

【0020】アルミニウム合金の地金を溶解させた直後
にこの発明の方法によって測定した試料の吸引された長
さは40cmで、1時間経過後に測定した長さは28c
m、2時間後は14cmで、管体に取り付けたフィルタ
ーによって溶湯中の非金属介在物の捕獲された量が増加
したことを示し、2.5時間経った時点でフラックス処
理を行って溶湯から非金属介在物を除去した後の3時間
目の測定では、管体の内部に吸引された溶湯の長さが3
8cmと長くなり、4時間目の測定では25cm、5時
間後では10cmになっていた。
The sucked length of the sample measured by the method of the present invention immediately after the aluminum alloy base metal was melted was 40 cm, and the length measured after 1 hour was 28 c
m, 14 cm after 2 hours, indicating that the amount of captured nonmetallic inclusions in the molten metal was increased by the filter attached to the tube. In the measurement at the third hour after the removal of the nonmetallic inclusions, the length of the molten metal sucked into the inside of the tube was 3 hours.
The length was 8 cm, which was 25 cm in the fourth measurement, and 10 cm after 5 hours.

【0021】この発明の方法による測定と同時に、前記
試料溶湯を在来のKモールド法により、同じく1時間毎
に試料当たりの介在物の個数、すなわちK値を測定し
た。
Simultaneously with the measurement according to the method of the present invention, the number of inclusions per sample, that is, the K value, was measured for the sample molten metal by the conventional K mold method every hour.

【0022】このKモールド法によると、アルミニウム
合金の地金を溶解させた直後のK値はゼロで、1時間後
は3.2個、二時間後は8個、そしてフラックス処理後
の3時間目は0.2個、しかし4時間目には4個と増加
し、5時間後には9.1個になっていた。
According to the K mold method, the K value immediately after melting the aluminum alloy base metal is zero, 3.2 after 1 hour, 8 after 2 hours, and 3 hours after flux treatment. The number of eyes increased to 0.2, but increased to 4 at 4 hours, and to 9.1 at 5 hours.

【0023】そこで、以上に述べたアルミニウム合金の
同一の試料溶湯の、この発明の方法による測定の結果と
Kモールド法による測定の結果とを対比して線図で示す
と図1の通りである。
FIG. 1 shows a comparison of the results of the measurement by the method of the present invention and the results of the measurement by the K mold method with respect to the same sample of the aluminum alloy described above. .

【0024】これら両者の結果から、この発明の方法に
よる非金属介在物の含有量と、従来のKモールド法によ
る測定値とは相互に対応していることが判る。
From these results, it can be seen that the content of nonmetallic inclusions according to the method of the present invention and the value measured by the conventional K mold method correspond to each other.

【0025】[0025]

【測定装置の態様】この発明によるアルミニウム合金の
溶湯中の非金属介在物の含有量を測定する方法に使用す
る装置を添付図面について詳述する。図2に示すよう
に、測定装置10は、例えば長さ約50cmで内径約1
0mmのガラスまたはステンレス鋼製の管体12の前端
部14の開口をカバーするようにSiOを主成分とす
るガラス繊維製のフィルター16を固定する。その固定
のために、管体12の前端部14に近接する管体12の
外側面18に細溝20を形成させ、前端部14の開口を
被覆したフィルター16の周辺部分を管体の外側面18
の細溝20にリングあるいは針金等の固定部材22で締
付ける。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An apparatus used in the method for measuring the content of nonmetallic inclusions in a molten aluminum alloy according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. As shown in FIG. 2, the measuring device 10 has, for example, a length of about 50 cm and an inner diameter of about 1 cm.
A glass fiber filter 16 containing SiO 2 as a main component is fixed so as to cover the opening of the front end portion 14 of the tube 12 made of 0 mm glass or stainless steel. For the fixing, a narrow groove 20 is formed on the outer surface 18 of the tube 12 close to the front end 14 of the tube 12, and the peripheral portion of the filter 16 covering the opening of the front end 14 is attached to the outer surface of the tube. 18
Is fastened to the narrow groove 20 by a fixing member 22 such as a ring or a wire.

【0026】管体12の後端部24には作業者が操作す
るためにハンドル装置26が取り付けてある。ハンドル
装置26の他端はホース28を介して真空装置30に接
続してあり、このハンドル装置26には真空装置30を
オンあるいはオフにするスイッチ装置32が取付けてあ
る。
A handle device 26 is attached to the rear end 24 of the tube 12 for operation by an operator. The other end of the handle device 26 is connected to a vacuum device 30 via a hose 28, and a switch device 32 for turning the vacuum device 30 on or off is attached to the handle device 26.

【0027】この発明の測定装置10によって、アルミ
ニウム合金の溶湯中の非金属介在物の含量を測定するに
は、一定の温度に溶湯を保持する容器34内に上方から
垂直に管体12のフィルター16を固定した管体12の
前端部14を挿入して、ハンドル装置26のスイッチ装
置32をオンにする。この操作によって、真空装置30
が作動して真空が管体12に作用して、管体12の内部
を例えば約80mmHgに減圧する。
In order to measure the content of nonmetallic inclusions in the molten aluminum alloy by the measuring device 10 of the present invention, the filter of the tube 12 is vertically inserted into a container 34 for holding the molten metal at a constant temperature. The switch device 32 of the handle device 26 is turned on by inserting the front end portion 14 of the tube body 12 to which the 16 is fixed. By this operation, the vacuum device 30
Operates, and a vacuum acts on the tube 12 to reduce the pressure inside the tube 12 to, for example, about 80 mmHg.

【0028】この真空の作用によって、容器34内の溶
湯の一部が管体12内に吸引され、溶湯中の介在物の多
少によってフィルター16によって濾過されて管体12
内に吸引される溶湯の量が決定される。そこで、管体1
2をハンドル装置26から取り外して放置し、管体12
内に流入したアルミニウム合金の溶湯の凝固を待って、
その流入した長さを測定する。
Due to the action of the vacuum, a part of the molten metal in the container 34 is sucked into the tube 12 and is filtered by the filter 16 depending on the amount of inclusions in the molten metal.
The amount of molten metal to be drawn into is determined. Then, tube 1
2 is removed from the handle device 26 and left to stand.
Waiting for the solidification of the molten aluminum alloy
The length of the flow is measured.

【0029】管体12がガラス製であれば、溶湯の流入
した長さは、極めて容易に知ることができ、またステン
レス鋼製の場合には、管体12に溶湯が流入した部分の
外側面が変色するので、その変色部分の長さを測定する
か、あるいは管体12の後端部24側の開口から適当な
棒部材等を挿入して測定する。
If the tube 12 is made of glass, the length of the flow of the molten metal can be known very easily. If it is made of stainless steel, the outer surface of the portion where the melt flows into the tube 12 can be obtained. Is discolored, the length of the discolored portion is measured, or an appropriate rod member or the like is inserted from the opening on the rear end portion 24 side of the tube 12 for measurement.

【0030】以上の測定により、流入長さが長ければ、
フィルター16によって遮られる非金属介在物の含量が
少なく、短ければその反対に、非金属介在物の含量が多
いことが知れる。
According to the above measurement, if the inflow length is long,
It is known that the content of nonmetallic inclusions blocked by the filter 16 is low, and conversely, the content of nonmetallic inclusions is high if the content is short.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】アルミニウム合金の同一の試料溶湯を、この発
明の方法による測定の結果とKモールド法による測定の
結果とを併せて示す線図である。
FIG. 1 is a diagram showing the same sample melt of an aluminum alloy together with the result of measurement by the method of the present invention and the result of measurement by the K mold method.

【図2】この発明によるアルミニウム合金の溶湯中の非
金属介在物の含有量を測定する方法に使用する装置の略
図である。
FIG. 2 is a schematic view of an apparatus used in a method for measuring the content of nonmetallic inclusions in a molten aluminum alloy according to the present invention.

【図3】この発明の管体の一部を示す断面図である。FIG. 3 is a cross-sectional view showing a part of the tube of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10 測定装置 12 管体 14 管体の前端部 16 フィルター 18 管体の外側面 20 細溝 22 固定部材 24 管体の後端部 26 ハンドル装置 28 ホース 30 真空装置 32 スイッチ装置 34 溶湯の容器 REFERENCE SIGNS LIST 10 measuring device 12 tube 14 front end of tube 16 filter 18 outer surface of tube 20 narrow groove 22 fixing member 24 rear end of tube 26 handle device 28 hose 30 vacuum device 32 switch device 34 container for molten metal

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平10−253620(JP,A) 特開 平9−318619(JP,A) 特開 平7−128327(JP,A) 特開 平1−119763(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G01N 33/20 ────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of front page (56) References JP-A-10-253620 (JP, A) JP-A-9-318619 (JP, A) JP-A-7-128327 (JP, A) JP-A-1- 119763 (JP, A) (58) Field surveyed (Int. Cl. 7 , DB name) G01N 33/20

Claims (7)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】所定の長さの管体の一方の端部にSiO
を主成分とするガラス繊維製のフィルターを取り付ける
ことと、前記管体のフィルター側の端部をアルミニウム
合金の溶湯中に挿入することと、前記管体に前記フィル
ターと反対側の端部から真空を作用させて前記管体の内
部を減圧し、前記管体内にアルミニウム合金の溶湯を吸
引することと、この吸引された溶湯を凝固させてその管
体内で凝固した試料の長さを測定することとから成るア
ルミニウム合金の溶湯中の非金属介在物の含量を測定す
る方法。
1. A pipe having a predetermined length is provided with SiO 2 at one end thereof.
Attaching a filter made of glass fiber whose main component is a glass fiber, inserting the filter-side end of the tube into a molten aluminum alloy, and applying vacuum to the tube from the end opposite to the filter. To depressurize the inside of the tubular body to suck the molten aluminum alloy into the tubular body, and to measure the length of the sample solidified in the tubular body by solidifying the sucked molten metal. A method for measuring the content of nonmetallic inclusions in the molten aluminum alloy comprising:
【請求項2】前記アルミニウム合金の溶湯をフラックス
処理した後に前記管体を溶湯中に挿入する請求項1に記
載の方法。
2. The method according to claim 1, wherein the tube is inserted into the molten aluminum alloy after the molten metal is subjected to flux treatment.
【請求項3】前記減圧を約80mmHgとする請求項1
に記載の方法。
3. The pressure reduction of about 80 mmHg.
The method described in.
【請求項4】所定の長さで所定の内径の管体の前端部の
開口をガラス繊維製のフィルターでカバーし、前記管体
の前端部に近接する外側面に設けた細溝に嵌合する固定
部材により前記フィルターを前記管体に固定し、前記管
体の後端部にハンドル装置を取り付け、前記ハンドル装
置の他端にホースを介して真空装置を接続し、前記ハン
ドル装置に前記真空装置をオンあるいはオフにするスイ
ッチ装置を取付けて成るアルミニウム合金の溶湯中の非
金属介在物の含量を測定する装置。
4. An opening at a front end of a tube having a predetermined length and a predetermined inner diameter is covered with a filter made of glass fiber, and fitted into a narrow groove provided on an outer surface adjacent to the front end of the tube. The filter is fixed to the tube by a fixing member to be attached, a handle device is attached to the rear end of the tube, a vacuum device is connected to the other end of the handle device via a hose, and the vacuum is connected to the handle device. A device for measuring the content of nonmetallic inclusions in an aluminum alloy melt, which is equipped with a switch device for turning the device on or off.
【請求項5】前記管体の長さを最低約50cmとし、前
記管体の内径を約10mmとする請求項4に記載の装
置。
5. The apparatus of claim 4, wherein the length of the tube is at least about 50 cm and the inside diameter of the tube is about 10 mm.
【請求項6】前記管体をSiOを主成分とするガラス
製とする請求項4に記載の装置。
6. The apparatus according to claim 4, wherein said tube is made of glass containing SiO 2 as a main component.
【請求項7】前記管体をステンレス鋼製とする請求項4
に記載の装置。
7. The pipe body is made of stainless steel.
An apparatus according to claim 1.
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