(57)【要約】  本発明は、溶融アルミニウムが処理され、少なくとも１つの鋳造ステーション（３３、３４）に送られて、半製品または同様のものに鋳造されるアルミニウムまたはアルミニウム合金の鋳造法に関する。溶融アルミニウムを処理し、それぞれの鋳造ステーション（３３、３４）に送るためにいくつかの取鍋（２５）を利用する。溶融アルミニウムが、取鍋に注入され、次に、少なくとも１つの追加ステージ（３２）まで搬送されて、そこで処理を受ける。溶融金属は、その後、取鍋（２５）によって鋳造ステーション（３３、３４）に送られ、取鍋（２５）の中身が空けられる。本発明によれば、従って、状況に応じて変化するプロセスの時間期間に柔軟に適応することが可能な、効率の良い方法が得られる。
2008502483.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
溶融アルミニウムが処理され、少なくとも１つの鋳造ステーション（３３、３４）に送られて半製品または同様のものに鋳造される、アルミニウムまたはアルミニウム合金の鋳造法であって、前記溶融アルミニウムを処理し、前記それぞれの鋳造ステーション（３３、３４）に送るためにいくつかの取鍋（２５）を利用し、前記溶融アルミニウムを、前記取鍋に注入し、もう１つのステージ（３２）まで搬送し、そこで処理し、さらに、前記取鍋（２５）の中身を空ける前記鋳造ステーション（３３、３４）に送ることを特徴とする、方法。
【請求項２】
さらに他のステージ（３０）において、前記空にされた取鍋（２５）が清浄化され、再利用への備えが施される、とりわけ、予熱されることを特徴とする請求項１に記載の鋳造法。
【請求項３】
第１のステージ（２１）において、前記溶融アルミニウムが、１つの、あるいはまた、いくつかの炉（２２、２３、２４）から前記取鍋（２５）に注入され、この結果、いくつかの炉（２２、２３、２４）がある場合には、前記個々の炉（２２、２３、２４）から前記取鍋（２５）に品質の異なる溶融アルミニウムを注入することが可能になることを特徴とする請求項１または第２に記載の鋳造法。
【請求項４】
前記第１のステージ（２１）において、誘導炉が利用されることを特徴とする請求項３に記載の鋳造法。
【請求項５】
前記それぞれの鍋（２５）の充填後、溶融浴の表面から湯垢が掬い取られ（湯垢除去）、前記鍋がそのために傾斜位置に傾けられることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の鋳造法。
【請求項６】
前記第２のステージ（３２）に、前記溶融アルミニウムに対する合金添加物の添加、その精製、均質化、さらに、必要時の温度調節も含まれることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の鋳造法。
【請求項７】
前記第２の処理ステージ（３２）において、浸漬可能な回転インペラの下方に前記取鍋（２５）を配置して、水素の結合除去、均質化、必要時の温度調節を行うため、アルゴンまたは窒素のような不活性ガスを吹き込み、微量アルカリ汚染物を除去するため、パージガスにさらに少量の塩素を混合させることを特徴とする請求項６に記載の鋳造法。
【請求項８】
前記溶融アルミニウムの注入前に、前記合金添加物の少なくとも一部が、前記空にされ、清浄化された取鍋（２５）に入れられることを特徴とする請求項２〜７のいずれか１項に記載の鋳造法。
【請求項９】
前記取鍋（２５）が、レールまたはオーバヘッド・ホイストによって個々のステーションまたはステージを通過し、複数経路がいくつかの鋳造ステーション（３３、３４）を通り、さらに、使用されるまで、溶融アルミニウムが充填された取鍋（２５）、及び／または、空の取鍋を保管するために付加された保管ステーション（Ｓ）に通るようになっていることを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項に記載の鋳造法。
【請求項１０】
前記それぞれの鋳造ステーション（３３、３４）において、取鍋（２５）は、スライド式クロージャの可制御開放によって、前記取鍋の底から空にされ、その結果、流出する前記溶融アルミニウムが、不活性ガスによって包まれたコレクタ・スパウトに導かれることを特徴とする請求項１〜９のいずれか１項に記載の鋳造法。
【請求項１１】
溶融アルミニウム、必要があれば、それぞれの炉（２２、２３、２４）からの混合材料の前記取鍋（２５）に対する充填、合金添加物の添加、均質化、温度調節、さらに前記選択された鋳造ステーション（３３、３４）に対する前記溶融アルミニウムの時系列順の処理と供給が、コンピュータ制御されることを特徴とする請求項６項〜１０いずれか１項に記載の鋳造法。
【請求項１２】
前記それぞれの鋳造ステーション（３３、３４）が、連続または半連続的に運転され、フィルタ・システムを装備していることを特徴とする請求項１〜１１いずれか１項に記載の鋳造法。
【請求項１３】
少なくとも１つの鋳造ステーション（３３、３４）と、溶融アルミニウムを処理し、前記鋳造ステーション（３３、３４）に供給する手段とを備え、前記請求項１に記載のプロセスを実施するための鋳造機であって、前記溶融アルミニウムの処理手段と供給手段に、第１の充填ステーション（２１）において前記溶融アルミニウムを充填可能ないくつかの取鍋（２５）が含まれ、前記取鍋を、第２の処理ステーション（３２）まで搬送可能で、そこからさらに、前記それぞれの鋳造ステーション（３３、３４）搬送可能である、複数の搬送経路が設けられており、さらに、前記取鍋（２５）のそれぞれが、それを開くと取鍋を空にすることができる、スライド式クロージャまたは同様のものを備えていることを特徴とする、鋳造機。
【請求項１４】
前記空になった取鍋（２５）のために、さらに、浄化及び準備ステーション（３０）が設けられており、そこから前記充填ステーション（２１）まで前記取鍋を搬送可能であることを特徴とする請求項１３に記載の鋳造機。
【請求項１５】
使用されるまで、溶融アルミニウムが充填された取鍋（２５）、及び／または、空の取鍋（２５）を保管するために付加された保管ステーション（Ｓ）が設けられていることを特徴とする請求項１３または１４に記載の鋳造機。
【請求項１６】
前記充填ステーション（２１）に、誘導炉が望ましい、基礎材料を供給することが可能ないくつかの炉（２２、２３、２４）が設けられており、必要持に、前記誘導炉（２２、２３、２４）にさまざまな品質のアルミニウム材料を供給することが可能であることを特徴とする請求項１３〜１５のいずれか１項に記載の鋳造機。
【請求項１７】
溶融アルミニウムの温度を維持するか、または、上昇させるため、バーナを取り付けることが可能な蓋によって、前記取鍋（２５）を覆うことを特徴とする請求項１３〜１６のいずれか１項に記載の鋳造機。
【請求項１８】
前記取鍋（２５）に不活性ガスを注入するための多孔栓が装備されていることを特徴とする請求項１３〜１７のいずれか１項に記載の鋳造機。
【請求項１９】
１つのステーションから次のステーションへ及び保管ステーション（Ｓ）へ前記取鍋（２５）を搬送するため、レールまたはホイストが設けられていることを特徴とする請求項１３〜１８のいずれか１項に記載の鋳造機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、特許請求の範囲第１項の総称によるアルミニウム及び／またはアルミニウム合金の鋳造法に関するものであり、その方法を実施するための鋳造機に関するものでもある。
【背景技術】
【０００２】
アルミニウム及び／またはアルミニウム合金の鋳造法及び鋳造機は、当該技術において既知であり、固体または液体アルミニウムが溶解炉で溶融され、その後、精錬炉に保留され、そこから、溶融アルミニウムが、長い流路を経て鋳造ステーションまで流れ、その結果、さまざまな処理を受ける。こうして、流路に沿って流れる溶融アルミニウムに合金添加物が添加され、溶融前に、フィルタを介して、不活性パージ・ガスが注入され、鋳造ステーションに到達すると、半製品に鋳造される（通常のアルミニウム用鋳造機の概略が示された図１参照）。溶融アルミニウムの均質化の可能性は限られたものでしかない。処理時間は、鋳造プロセスに関係しており、従って、時間に関してあらかじめ決められ、制限されている。
【０００３】
個々の処理ステーションは、互いに完全に協調がとれていなければならない。このインライン鋳造機のステージの１つが機能しなくても、鋳造機全体を停止しなくてはならない。溶融アルミニウムが流れる流路が長いと、温度が低下することになり、鋳造ステーションへの到着時に十分な温度に達することができるように、精錬炉内で材料を過熱しなければならない。鋳造時間が長いということは、溶融アルミニウムの次のバッチを使用する前の、その鋳造時間全体にわたって、溶解炉や精錬炉が利用可能でなければならないことを意味する。また、炉のエネルギ消費が相応して大きくなる。通常、炭化水素燃料による反射炉を利用すると、バーナの炎から水素の急速な吸収という欠点が生じる。さらに、大気に負担となる温室効果ガスや他の汚染物質も生成される。一方、溶融アルミニウムが流れるのが長い開放流路であるということは、溶融アルミニウムが大気から水素を吸収して、湯垢を生成することにもなる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明の目的は、より経済的で、より柔軟性のあるアルミニウム及び／またはアルミニウム合金の鋳造方法を提案し、さらに、この方法を実施して、溶融アルミニウムの処理及び鋳造に最適な期間が得られ、その結果、質の向上した半製品の生産が実現されるようにする、鋳造機をもたらすことにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
この目的は、特許請求の範囲第１項の特徴を備える鋳造方法、及び、特許請求の範囲第１３項の特徴を備える鋳造機により、本発明に従って実現される。
【０００６】
本発明による鋳造法の望ましい改良及び本発明による鋳造機の望ましい改良が、従属クレイムの内容をなしている。
【０００７】
本発明による取鍋を利用して、制御可能な順序に従って、溶融アルミニウムを処理し、できればいくつかの鋳造ステーションに供給することによって、本方法のこの段階は、実際の鋳造プロセスから時間に関して切り離される。個々の処理は、もはや、固定されたものではなく、時間的制限を受けないが、必要があれば、鋳造すべき溶融アルミニウムの所望の品質が関連取鍋内において達成されるまで、適応させることが可能である。
【０００８】
本発明による方法は、もはや、大規模な精錬炉を必要としないので、インライン法よりもかなり効率が高い。用いられると、これらの炉は、溶解及び加熱に利用されるが、長期にわたる保温に利用されることはない。これらは、エネルギ効率の良い、環境配慮に有利な誘導炉の形態をとることが可能である。
【０００９】
次に、図面を活用して、本発明についてさらに詳述することにする。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
図１には、アルミニウム及び／またはアルミニウム合金の最先端の鋳造機１が示されている。液体または固体アルミニウムが、溶解炉３及びそれに付属する精錬炉４を含む第１のステージまたはステーション２に、基礎材料として導入される。例えば、アルミニウムは、搬送取鍋５を用いてポットルームから、または、屑バッチとして供給することが可能である。炉３、４は、通常、炭化水素燃料を利用する大規模な反射炉である。溶解炉３で生じる溶融アルミニウムは、精錬炉４において必要な温度まで加熱され、撹拌によって部分的に均質化される。
【００１１】
溶融アルミニウムが必要な温度に達すると、長い流路６を介して、精錬炉４から鋳造ステーション７に導かれ、その結果、鋳造ステーション７の上流に接続されたフィルタ１３と共に鋳造機１の第２のステージ１０を形成する、さまざまな処理ステーション１１、１２を通過する。処理ステーション１１では、溶融アルミニウムに各種合金添加物が添加される。処理ステーション１２では、ガス精製が行われる。
【００１２】
溶融アルミニウムが半製品に鋳造される鋳造ステーション７は、当該技術において既知のやり方で連続または半連続的に運転することが可能であり、従って、これ以上の詳述は控えることにする。
【００１３】
第２のステージ１０における処理期間は、鋳造ステーション７において実施される鋳造プロセスに関係しており、従って、あらかじめ決められ、制限を受ける。個々の処理ステーション１１、１２は、その機能に関して、互いに完全に同期がとれていなければならない。このインライン鋳造機のステージの１つが機能しない場合には、鋳造機１全体を停止しなければならない。溶融アルミニウムが流れる流路が長いと、温度が低下することになり、鋳造ステーション７への到着時に十分な温度（例えば、７００℃）に達することができるように、精錬炉内で材料を過熱しなければならない（例えば、７３０℃まで）。鋳造時間が長いと、溶融アルミニウムの次のバッチを使用する前に、その鋳造時間全体にわたって、溶解炉及び精錬炉４が利用可能でなければならないということになる。炉３、４のエネルギ消費が相応して大きくなる。
【００１４】
炭化水素燃料による反射炉の場合、バーナの炎から水素の急速な吸収という欠点が生じる。さらに、大気に負担をかける温室効果ガス及び他の汚染物質も生成される。一方、溶融アルミニウムが流れるのが長い開放流路６であるということは、溶融アルミニウムが大気から水素を吸収して、湯垢を生成することにもなる。
【００１５】
図２には、本発明による、アルミニウム及び／またはアルミニウム合金の鋳造機１に関する概略図が示されている。本発明による鋳造法の第１段階が、高温の溶融アルミニウムがいくつかの取鍋２５に注入される、充填ステーション２１において行われる。取鍋の容量は、例えば、１５ｔである。搬送取鍋を利用して、ポットルームからの高温の（約９００℃の温度）液体アルミニウムを直接取鍋２５に注入することができるようにするか、あるいは、少なくとも１つ、好ましくは、いくつかの炉２２、２３、２４を充填ステーション２１に割り当てて、溶融アルミニウムを配給する責任を負わせ、それによって、液体アルミニウムだけではなく、鋳直しのため供給される屑アルミニウムまたはインゴットが基礎材料として役立つようにすることが可能である。溶融アルミニウムは、例えば、半時間間隔で、取鍋２５の１つに注入することが可能である。好都合なことに、個々の炉から取鍋２５にさまざまな品質の（アルミニウムの純度が異なる）溶融アルミニウムを注入することが可能であり、その結果、取鍋への、溶融アルミニウム、できれば、それぞれに異なる炉２２、２３、２４からの混合材料の充填をコンピュータ制御することが可能になる。
【００１６】
炉２２、２３、２４として、反射炉よりエネルギ効率がかなり高い、電気誘導炉を利用できるのが望ましい。これらは、例えば、容量が２０ｔの誘導炉とすることが可能であり、そのそれぞれから、１５ｔの溶融アルミニウムを取鍋に注入し、残りの５ｔは、さらなる装入物の溶解時に、役立てることが可能である。
【００１７】
本発明による鋳造機１は、浄化及び準備ステーション３０を備えており、そこから、浄化され、予熱された取鍋２５ａが充填ステーション２１に搬送され、充填される（図２において、搬送セクションの取鍋２５は、文字Ｔで略示されている）。例えば、９００℃まで取鍋２５を予熱することによって、約８００℃の温度で運転される炉２２、２３、２４から注入される溶融アルミニウムは、予熱を施さなければそうなるであろう典型的な７００℃の鋳造温度への低下まで、より長い期間にわたって取鍋２５内に留まることが可能になる。
【００１８】
それぞれの取鍋２５の充填が済むと、取鍋を傾けて、溶融浴の表面から湯垢が掬い取られる（湯垢除去）。
【００１９】
充填ステーション２１で充填された取鍋２５は、処理ステーション３２に搬送され、鋳造プロセスの第２段階が行われる。最初に、溶融アルミニウムに合金添加物が添加される（図２に２５ｂで表わされる取鍋参照）。（しかしながら、溶融アルミニウムに注入する前に、まず、清浄化された取鍋２５ａに合金添加物の少なくとも一部を入れることも可能である。）その後、溶融アルミニウムが均質化され、精製される（取鍋２５ｃ参照）。このため、取鍋は、それぞれの取鍋２５ｃに浸漬可能な回転インペラの下方に配置されて、例えば、アルゴンまたは窒素のような不活性ガスを注入し、その結果、溶融アルミニウムの結合水素除去、均質化、及び／または、温度調節を行うことが可能になる。アルゴンを注入すると、大気に含まれる湿気からの水素の吸収が排除され、湯垢の形成が減少する。微量アルカリ汚染物を除去するため、パージガスに少量の塩素を添加することが可能である。
【００２０】
溶融アルミニウムの処理後、取鍋２５は、鋳造ステーション３３または３４が利用可能になるまで、保管のために設けられた保管ステーションに収容しておくことが可能である（図２には、こうした保管ステーションが文字Ｓで略示されている）。鋳造機２０は、いくつかのこうした鋳造ステーション（図２には２つが示されている）を備えるのが望ましく、処理ステーションまたは保管ステーションから鋳造ステーションに取鍋２５を搬送することが可能であり、溶融アルミニウムは、鋳造ステーションにおいて、半製品に鋳造される。
【００２１】
蓋で取鍋２５を覆うことによって溶融アルミニウムの温度を維持するのが有利である。
【００２２】
保管ステーションＳで費やす時間中、取鍋２５内の温度は、取鍋の底の多孔栓を介して、アルゴンを注入することによって低下させることもできるし、あるいは、取鍋の蓋に組み込まれた小型のバーナによって維持または上昇させることも可能である。
【００２３】
それぞれの鋳造ステーション３３、３４において、取鍋２５ｄは、スライド式クロージャの可制御開放によって、取鍋の底から空にされ、その結果、流出溶融アルミニウムは、できれば不活性ガスによって包まれた、コレクタ・スパウトに導かれる。この段階の間に、やはり、取鍋の底の多孔栓を介してアルゴンを吹き込み、溶融アルミニウムを撹拌して、精製することが可能である。取鍋２５ｄを覆うことによって、その上方領域に不活性雰囲気を生じさせることが可能であり、その結果、水素の酸化及び吸収が抑制されることになる。
【００２４】
鋳造ステーション３３、３４は、それぞれ、当該技術において既知のようにフィルタ・システムを装備しており、連続または半連続的に運転される。
【００２５】
取鍋２５ｄを空にした後、これらの取鍋は、前述の浄化及び準備ステーション３０に搬送され、浄化されて（取鍋２５ｅ参照）、再利用への備えが施される、とりわけ、予熱される（取鍋２５ａ参照）。空になった取鍋は、後続の使用まで、保管のために設けられた保管ステーションＳに収容することも可能である。
【００２６】
１つのステーションから次のステーションまたは保管ステーション（Ｓ）に取鍋２５を搬送するための複数経路が設けられており、その結果、レールまたはオーバヘッド・ホイストによって、取鍋２５を搬送できるようになっている。
【００２７】
本発明による鋳造機には、個々の炉２２、２３、２４から個々の取鍋２５への装入物の注入、合金添加物、加熱、冷却、ガス供給、及び、処理時間を制御して、所望の品質、所望の温度、及び、完全に均質化された状態の溶融アルミニウムを鋳造ステーション３３、３４に到達させる、制御システムが装備されている。
【００２８】
本発明による取鍋２５を用いて、好ましくはいくつかの鋳造ステーション３３、３４に対し、制御可能な順序で溶融アルミニウムの処理及び供給を行うことによって、このプロセス段階が、時間に関して、実際の鋳造プロセスから切り離される。個々の処理は、もはや、時間に関してあらかじめ決められたものではなく、制限を受けることもなく、必要があれば、それぞれの取鍋において、鋳造すべき溶融アルミニウムの所望の品質が達成されるまで、調整することが可能である。例えば、水素含有量を少なくする必要があれば、ガス精製期間を延長することが可能である。このオプションは、図１による従来のインライン・プロセスには存在しない。鋳造機の生産高は、鋳造ステーションへの処理済み溶融アルミニウムの供給が必要に応じて中断されるまで継続することが可能な、鋳造ステーションだけによる実際の鋳造プロセスによって決まる。
【００２９】
本発明による方法は、もはや大規模な精錬炉を必要としないので、インライン・プロセスよりもかなり効率が高い。用いられると、これらの炉は、溶解及び加熱に利用されるが、長期にわたる保温に利用されることはない。これらは、エネルギ効率の良い、経済的に有利な誘導炉の形態をとることが可能である。取鍋を予熱することによって、炉で達成可能な溶解温度を低下させることが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】最先端のアルミニウム鋳造機の実施形態の１つに関する概略図である。
【図２】本発明によるアルミニウム鋳造機の実施形態の１つに関する概略図である。
【符号の説明】
【００３１】
２１  充填ステーション、２２  炉、２３  炉、２４  炉、２５  取鍋、３０  準備ステーション、３２  処理ステーション、３３  鋳造ステーション、３４  鋳造ステーション、Ｓ  保管ステーション
【図１】
2008502483.tif 000003
【図２】
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【国際調査報告】
2008502483.tif 000005
2008502483.tif 000006
2008502483.tif 000007
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