(57)【要約】【課題】環境に対する負荷がなく、溶融マグネシウム合金を確実に難燃化できるようにする。【解決手段】炉１０に溜められた溶融マグネシウム合金１２を難燃化するために、不活性高比重気体を冷却媒体として用い、この不活性高比重気体を炉内の湯面上部の空間３０に導入し、溶融マグネシウム合金１２の湯表面を膜状の固体マグネシウム合金３０で被覆する。【選択図】　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
炉に溜められた溶融マグネシウム合金を難燃化する方法であって、不活性高比重気体を冷却媒体として用い、この不活性高比重気体を炉内の湯面上部の空間に導入し、溶融マグネシウム合金の湯表面を膜状の固体マグネシウム合金で被覆することを特徴とする溶融マグネシウム合金の難燃化方法。
【請求項２】
前記不活性高比重気体を炉外部で冷却しながら炉内外の間で循環することを特徴とする請求項１に記載の溶融マグネシウム合金の難燃化方法。
【請求項３】
前記不活性高比重ガスは、ＫｒガスまたはＸｅ若しくはＡｒであることを特徴とする請求項１に記載の溶融マグネシウム合金の難燃化方法。
【請求項４】
前記炉内の溶融マグネシウム合金の湯面には、あらかじめ発泡アルミニウム合金を浮遊しておくことを特徴とする請求項１乃至３のいずれかの項に記載の溶融マグネシウム合金の難燃化方法。
【請求項５】
炉に溜められた溶融マグネシウム合金を難燃化するための装置であって、
冷却媒体として用いる不活性高比重気体を蓄える圧力容器と、
前記圧力容器から供給される前記不活性高比重気体を冷却する冷却装置と、
前記冷却装置で冷却された前記不活性高比重気体を前記炉内の湯面上部の空間に導入するための供給配管と、
を具備することを特徴とする溶融マグネシウム合金用の難燃化装置。
【請求項６】
前記炉と前記冷却装置とを戻り配管によって接続し、当該冷却装置と前記炉の間で前記不活性高比重気体を循環するようにしたことを特徴とする請求項５に記載の溶融マグネシウム合金の難燃化装置。
【請求項７】
炉内における前記不活性高比重ガスの温度を検出するガス温検出手段と、
前記不活性ガスの温度について予め設定された設定温度範囲と検出したガス温とを比較する温度比較手段と、
前記不活性高比重ガスの検出温度が前記設定範囲になるように前記冷却装置の運転を制御する制御手段と、
をさらに具備することを特徴とする請求項５または６に記載の溶融マグネシウム合金の難燃化装置。
【請求項８】
溶融マグネシウム合金を溜める炉本体と、請求項５乃至７のいずれかの項に記載の溶融マグネシウム合金の難燃化装置と、を具備することを特徴とする溶融マグネシウム合金用の溶融炉。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ダイカスト鋳造で使用する溶融マグネシウム合金の難燃化方法および装置並びにその溶融炉に関する。
【０００２】
【従来の技術】
マグネシウム合金は、金属材料の中でも軽量で剛性が高く軽量材料として優れた材料であり、ダイカスト鋳造によれば精密で薄肉のマグネシウム合金製品を大量に製造できるため、近年では、ダイカスト鋳造品の材料として注目されている。
【０００３】
マグネシウム合金は、溶解炉や保持炉の中で溶融した状態にあると、酸素と触れてマグネシウムが発火し易いという性質があるため、溶解炉や保持炉には、マグネシウム合金を難燃化するための防護ガスとして、六フッ化硫黄（ＳＦ６）ガスやアルゴン（Ａｒ）ガスを炉内に充満させている。
【０００４】
溶融マグネシウム合金は、六フッ化硫黄ガスに触れると湯面にフッ素の保護膜を生成するので、酸素とマグネシウムが直接触れることを防止することができる。また、アルゴンガスは、脱酸素効果を有する高比重気体であり、マグネシウムの酸化を防止する。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、防護ガスとして多用される六フッ化硫黄ガスは、酸素とマグネシウムとの絶縁性に優れた物質であるものの、地球温暖化の原因となる温室効果の性質があり、近年では、その使用に制限が加えられる方向にあり、従来のように防護ガスとして利用できなくなっている。
【０００６】
これに対して、アルゴンガスは、溶融マグネシウム合金を難燃化するメカニズムが、六フッ化硫黄のように保護膜による酸素とマグネシウムを絶縁させるのではなく、高比重気体による脱酸素効果を利用したものであるため、防燃上の信頼性が低いという問題がある。
【０００７】
そこで、本発明の目的は、前記従来技術の有する問題点を解消し、環境に対する負荷がなく、溶融マグネシウム合金を確実に難燃化できるようにした溶融マグネシウム合金の難燃化方法および装置並びにその溶融炉を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
前記の目的を達成するために、本発明による溶融マグネシウム合金の難燃化方法は、炉に溜められた溶融マグネシウム合金を難燃化する方法であって、不活性高比重気体を冷却媒体として用い、この不活性高比重気体を炉内の湯面上部の空間に導入し、溶融マグネシウム合金の湯表面を膜状の固体マグネシウム合金で被覆することを特徴とするものである。
【０００９】
また、本発明による溶融マグネシウム合金の難燃化装置は、炉に溜められた溶融マグネシウム合金を難燃化するための装置であって、冷却媒体として用いる不活性高比重気体を蓄える圧力容器と、前記圧力容器から供給される前記不活性高比重気体を冷却する冷却装置と、前記冷却装置で冷却された前記不活性高比重気体を前記炉内の湯面上部の空間に導入するための供給配管と、
を具備することを特徴とするものである。
【００１０】
さらに、本発明による溶融マグネシウム合金用の溶融炉は、上記の難燃化装置と、溶融マグネシウム合金を溜める炉本体と、を有することを特徴とするものである。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明による溶融マグネシウム合金の難燃化方法および装置並びにその溶融炉の一実施形態について、添付の図面を参照しながら説明する。
【００１２】
第１実施形態
図１は、ダイカストマシンに供給する溶融マグネシウム合金を溜めておく溶湯保持炉に本発明の溶融マグネシウム合金の難燃化装置を適用した実施の形態を示す図である。
【００１３】
この図１において、参照符号１０は、溶湯保持炉の全体を示す。この溶湯保持炉１０の炉本体１１の内部には、溶融マグネシウム合金１２が溜められており、この溶融マグネシウム合金１２の湯面から上は、空間部１３となっている。炉本体１１の上部には、空間部１３に後述する冷却媒体として使用する不活性高比重気体を空間部１３に供給する供給管２５を挿入する穴１４と戻り管２６を挿入する穴１６が形成されている。
【００１４】
図１において、参照符号２０は、不活性高比重気体を蓄えている圧力容器を示す。不活性高比重気体としては、例えば、ＫｒガスやＸｅガスが用いられる。また、Ａｒガスを用いてもよい。圧力容器２０は、配管２１を介して冷却装置２２の吸込口と接続されている。
【００１５】
冷却装置２２は、不活性高比重気体を冷却する冷却部２３と、ポンプ部２４とを有している。ポンプ部２４の吐出口には、供給配管２５の一端が接続され、他端は炉本体１１の穴１４に挿通されている。同様に、冷却部２３には、戻り配管２６の一端が接続され、他端は炉本体１１の穴１５に挿通されている。
【００１６】
次に、溶融マグネシウム合金の難燃化方法との関連において、本実施形態の作用並びに効果について説明する。
【００１７】
まず、炉本体１１の内部には、図示しない溶解炉から溶融マグネシウム合金１２を給湯する。そして、圧力容器２０から不活性高比重気体を冷却装置２２を介して供給管２５から溶湯保持炉１０に導入し、不活性高比重気体を炉本体１１内部の空間部１３に充満させる。
【００１８】
また、冷却部２３での不活性高比重気体の冷却を行いながら、ポンプ部２４を運転して不活性高比重気体を供給管２５を通して空間部１３に送るとともに、空間部１３の不活性高比重気体を戻り管２６から冷却部２３に還流させる。
【００１９】
このように不活性高比重気体を循環させると、炉内の溶融マグネシウム合金の湯表面と不活性高比重気体との間に熱の交換が起こり、マグネシウム合金１２の熱比重が小さいことから、湯表面には冷却され凝固した膜状の固体マグネシウム合金層３０で迅速に被覆される。また、循環させることで、必要なガス量が少なくて済み効率的である。
【００２０】
溶融マグネシウム合金１２の湯表面を固体マグネシウム合金層３０で被覆すると、固体マグネシウム合金そのものは、安定した化合物で難燃性であることから、溶融マグネシウム合金１２を酸素とを絶縁しその発火を防止することができる。
【００２１】
また、ＫｒやＸｅのような不活性高比重気体は、従来から溶融マグネシウム合金の防護ガスとして利用してきたＡｒガスと同様に脱酸素性を有しているので、固体マグネシウム合金層による絶縁性と併せて、溶融マグネシウム合金１２を確実に難燃化することが可能となる。
【００２２】
第２実施形態
次に、本発明による溶融マグネシウム合金の難燃化方法の第２の実施形態について、図２を参照しながら説明する。なお、本実施形態による難燃化方法を実施するのに用いる溶湯保持炉と難燃化装置は、図１と同一であり、同一の構成要素には同一の参照符号を付してその詳細な説明は省略する。
【００２３】
この第２実施形態では、溶湯保持炉１０に溜まった溶融マグネシウム合金１２の湯面には、あらかじめ塊状の発泡アルミニウム合金３２を敷き詰めるようにして湯面全面に浮遊させておく。
【００２４】
そうしておいて、第１実施形態と同様にして、不活性高比重気体を循環させる。発泡アルミニウム合金３２は、発泡により多孔質になっていることから、不活性高比重気体との接触面積が著しく増大するので、溶融マグネシウム合金の湯表面と不活性高比重気体との間に熱の交換を促進し、効率的な膜状の固体マグネシウム合金層３０の形成に寄与する。
【００２５】
第３実施形態
次に、本発明の第３の実施形態について、図３を参照しながら説明する。この第３の実施形態は、冷却装置２２の運転を制御する装置を設けるようにした実施の形態である。
【００２６】
図３において、参照符号４０は、不活性高比重気体の温度を検出する温度検出器である。この温度検出器４０の配置位置は、ダイカストマシンへの湯の供給と溶解炉からの補給に伴う湯面の上下変動の影響を回避できる位置であって、できるだけ戻り管２６の吸込口に近い位置であることが好ましい。
【００２７】
図３において、４１は制御部を示す。この制御部４１は、比較器４２、設定器４３、リレー４４を含む。温度検出器４０は、比較器４２と接続されており、この比較器４２には、不活性高比重気体の炉内温度についての設定値を設定する設定器４３が接続されている。設定値は、次のような下限温度Ｔ１と下限温度Ｔ２である。
【００２８】
溶融マグネシウム合金を難燃化するためには、固体マグネシウム合金層３０の厚さが薄すぎては、難燃化した状態を安定させることができないので、ある程度以上の厚さが常に維持されている必要がある。安定して溶融マグネシウム合金を難燃化するために必要な固体マグネシウム合金層３０の厚さを維持するためには、不活性高比重気体の温度がどのような温度範囲にあればよいかを、あらかじめ試験的に求めておくことで、上記の下限温度Ｔ１と下限温度Ｔ２とが決定される。
【００２９】
４５はリレー４４の接点である。この接点４５は、冷却装置２２に電力を供給する電源４６と冷却装置２２の間の電源回路を開閉する接点である。
【００３０】
比較器４２において、不活性高比重気体について検出した温度Ｔが下限温度Ｔ１よりも低い場合は、リレー４４が励磁されて接点４５がＯＮになって冷却装置２２が運転し、検出温度Ｔが上限温度Ｔ２よりも高い場合は、リレー４４が消磁されて接点４４がＯＦＦになって冷却装置２２の運転が停止するようになっている。
【００３１】
以上のような第３実施形態によれば、溶融マグネシウム合金１２を難燃化する固体マグネシウム合金層３０の形成が進んでいる状態では、溶融マグネシウム合金１２と不活性高比重気体との間で熱交換が進み、不活性高比重気体のガス温度は高くなっていくが、上限温度Ｔ２を越えると自動的に冷却装置２２が停止するので、固体マグネシウム合金層３０の厚さはそれ以上厚くならない。このように固体マグネシウム合金層３０の厚さを安定した厚さに保つことができる。
【００３２】
他方、ダイカストマシンでの鋳造サイクルが何回も行われ、溶湯保持炉１０に溜まっている溶融マグネシウム合金１２が減ってきて給湯することが必要な状態になると、炉内のガス温度は次第に下がって、やがて加減温度Ｔ１を下回るようになる。そうすると、自答的に冷却装置２２が運転を始め、不活性高比重気体の循環が始まる。そして、炉内に溶融マグネシウム合金が給湯されると、湯表面には、固体マグネシウム合金層３０が形成されるので、給湯された溶融マグネシウム合金を難燃化する。こうして、冷却装置２２の運転を人の管理から開放するとともに、必要なときに運転されてより効率的な運転を行うことができる。
【００３３】
以上の実施形態は、リレー４４を用いて冷却装置２２をＯＮ・ＯＦＦ制御するものであるが、制御対象として直接的に不活性高比重気体の温度を一定範囲に保つような制御とするようにしてもよい。
【００３４】
以上、本発明について、溶湯保持炉に適用した実施形態を挙げて説明したが、本発明は、溶湯保持炉ばかりでなく、溶湯溶解炉や、保持炉と溶解炉が一体構造の溶湯溶解保持炉にも、同様に適用することができる。
【００３５】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明によれば、六フッ化硫黄ガスなどのような温室効果のあるガスを用いることがないので環境に対する負荷がなく、しかも溶融マグネシウム合金を確実に高度な難燃性を維持することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態による溶融マグネシウム合金の難燃化方法が適用される溶湯保持炉の説明図。
【図２】本発明の他の実施形態による溶融マグネシウム合金の難燃化方法が適用される溶湯保持炉の説明図。
【図３】本発明の他の実施形態による溶融マグネシウム合金の難燃化装置が適用される溶湯保持炉の説明図。
【符号の説明】
１０　溶湯保持炉
１１　炉本体
１２　溶融マグネシウム合金
１３　空間部
２０　圧力容器
２２　冷却装置
２３　冷却部
２４　ポンプ部
２５　供給配管
２６　戻り配管
３０　固体マグネシウム合金層
３２　発泡アルミニウム合金
４０　温度検出器
４１　制御部
４２　比較器
４３　設定器
４４　リレー
４５　接点
【図１】
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【図２】
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【図３】
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