JPH0757896B2 - マグネシウム金属またはマグネシウム合金を再溶融および精練するための方法および装置 - Google Patents
マグネシウム金属またはマグネシウム合金を再溶融および精練するための方法および装置Info
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- F27B—FURNACES, KILNS, OVENS OR RETORTS IN GENERAL; OPEN SINTERING OR LIKE APPARATUS
- F27B3/00—Hearth-type furnaces, e.g. of reverberatory type; Electric arc furnaces ; Tank furnaces
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- F27B3/20—Arrangements of heating devices
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- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22B—PRODUCTION AND REFINING OF METALS; PRETREATMENT OF RAW MATERIALS
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- C22B26/20—Obtaining alkaline earth metals or magnesium
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Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、マグネシウムまたはマ
グネシウム合金(以下、単に金属ということがある)の
再溶融および精練のための方法および装置に関するもの
である。本発明は、インゴットの溶融と戻り金属(retu
rned metal)の再溶融との両方に用いることができる。
戻り金属は、例えば、鋳造戻り(casting return)、屑
金およびチップを包含する。
グネシウム合金(以下、単に金属ということがある)の
再溶融および精練のための方法および装置に関するもの
である。本発明は、インゴットの溶融と戻り金属(retu
rned metal)の再溶融との両方に用いることができる。
戻り金属は、例えば、鋳造戻り(casting return)、屑
金およびチップを包含する。
【0002】
【従来の技術および課題】今日において、マグネシウム
インゴット/屑の再溶融および精練のほとんどは、熱せ
られた鋼のるつぼにおいて不連続的に行われている。フ
ラックスが加えられて溶融され、その後、金属が徐々に
装入される。金属が溶融するとき、フラックス上に溶融
した金属の層が形成されるであろう。その後加えられる
金属は、溶融金属と直接接触するように導入される。も
し、金属が湿気を含むならば、これは爆発をもたらすこ
とになる。このことを避けるために、溶融されるすべて
の金属を前もって熱して、確実に湿気が含まれないよう
にしている。さらに、装入される金属スクラップ/イン
ゴットの上にフラックスを散布することが通常行われて
いる。このことの不利な点は、充填されたすべてのフラ
ックスが、金属を損失させ且つ付着する問題となるスラ
ッジを形成することである。さらにこの方法は、金属の
溶融温度を超えた温度でさらに加熱することが必要であ
るために、金属の予備加熱および溶融共に多くのエネル
ギーの供給が必要とされる。さらに、この方法は、作業
者を溶融物による熱およびガスにさらすため、望ましく
ない作業環境を与えることになる。
インゴット/屑の再溶融および精練のほとんどは、熱せ
られた鋼のるつぼにおいて不連続的に行われている。フ
ラックスが加えられて溶融され、その後、金属が徐々に
装入される。金属が溶融するとき、フラックス上に溶融
した金属の層が形成されるであろう。その後加えられる
金属は、溶融金属と直接接触するように導入される。も
し、金属が湿気を含むならば、これは爆発をもたらすこ
とになる。このことを避けるために、溶融されるすべて
の金属を前もって熱して、確実に湿気が含まれないよう
にしている。さらに、装入される金属スクラップ/イン
ゴットの上にフラックスを散布することが通常行われて
いる。このことの不利な点は、充填されたすべてのフラ
ックスが、金属を損失させ且つ付着する問題となるスラ
ッジを形成することである。さらにこの方法は、金属の
溶融温度を超えた温度でさらに加熱することが必要であ
るために、金属の予備加熱および溶融共に多くのエネル
ギーの供給が必要とされる。さらに、この方法は、作業
者を溶融物による熱およびガスにさらすため、望ましく
ない作業環境を与えることになる。
【0003】ノルウエー国特許第147,606号(この特許
は米国特許第4,385,931号に対応する)によって、溶融
したマグネシウムを連続的に精練するための方法および
炉が知られている。この従来技術において使用される炉
は、図4に示す通りである。図4は、この従来技術の炉
の断面図を示している。この炉は、長方形の本体31を
有し、本体31の底部および側壁にはライニング32が
設けられている。熱絶縁性のルーフまたは蓋33が炉の
上部に取り付けられ、複数の隣接する仕切り壁34は、
スラッジの沈殿チャンバー35と、幾つかの連続的に配
置された沈殿チャンバー36,37,38,39とに分
割している。仕切り壁34は、炉の金属レベル40より
も下部に伸びているが、炉の低部から特定の距離がある
ため、すべてのチャンバーは、金属の下部に溜まる溶融
塩41の層を通じてお互いに連絡している。沈殿チャン
バーの間の仕切り壁34には、開口部42が設けられ、
第1のチャンバー36から最後のチャンバー39への金
属の連続移動を助けている。開口部42は入口43が次
のチャンバーへの出口44よりも高いレベルになるよう
に斜めに曲がっているチャネルとして設計されている。
炉の蓋33には、マグネシウムを炉の中に入れるための
開口部47、沈殿チャンバーからスラッジ50を取り出
す為の開口部46が設けられている。炉の壁には、1組
の電極51が設けられ、溶融塩の層41を加熱すること
ができる。さらに、別の組の電極52は、炉にある精錬
されるマグネシウムの温度を調節するために使用でき
る。また炉には、溶融塩の層の高さの決定のための測定
電極を設けることができる。 また、マグネシウムの精練
は、次のようにして行われる。溶融塩41が、炉に入れ
られる。蓋33が閉じられ、ガス道管により不活性の保
護ガスが炉に供給される(図示せず)。溶融塩41は、
電極51により加熱され、蓋33の開口部47を通し
て、溶融されたマグネシウムが、すでにそこに存在する
溶融マグネシウムの表面よりも下部に導入される。マグ
ネシウムは、仕切り壁34の開口部42を通って、プロ
セス進行方向に向かって沈殿チャンバーか らチャンバー
に連続的にオーバーフローし、徐々に沈殿チャンバー3
6、37、38、39を満たしていく。この従来技術
は、マグネシウムを良好に精練させ得るが、溶融された
マグネシウムを装入するのが望ましいとされている。
は米国特許第4,385,931号に対応する)によって、溶融
したマグネシウムを連続的に精練するための方法および
炉が知られている。この従来技術において使用される炉
は、図4に示す通りである。図4は、この従来技術の炉
の断面図を示している。この炉は、長方形の本体31を
有し、本体31の底部および側壁にはライニング32が
設けられている。熱絶縁性のルーフまたは蓋33が炉の
上部に取り付けられ、複数の隣接する仕切り壁34は、
スラッジの沈殿チャンバー35と、幾つかの連続的に配
置された沈殿チャンバー36,37,38,39とに分
割している。仕切り壁34は、炉の金属レベル40より
も下部に伸びているが、炉の低部から特定の距離がある
ため、すべてのチャンバーは、金属の下部に溜まる溶融
塩41の層を通じてお互いに連絡している。沈殿チャン
バーの間の仕切り壁34には、開口部42が設けられ、
第1のチャンバー36から最後のチャンバー39への金
属の連続移動を助けている。開口部42は入口43が次
のチャンバーへの出口44よりも高いレベルになるよう
に斜めに曲がっているチャネルとして設計されている。
炉の蓋33には、マグネシウムを炉の中に入れるための
開口部47、沈殿チャンバーからスラッジ50を取り出
す為の開口部46が設けられている。炉の壁には、1組
の電極51が設けられ、溶融塩の層41を加熱すること
ができる。さらに、別の組の電極52は、炉にある精錬
されるマグネシウムの温度を調節するために使用でき
る。また炉には、溶融塩の層の高さの決定のための測定
電極を設けることができる。 また、マグネシウムの精練
は、次のようにして行われる。溶融塩41が、炉に入れ
られる。蓋33が閉じられ、ガス道管により不活性の保
護ガスが炉に供給される(図示せず)。溶融塩41は、
電極51により加熱され、蓋33の開口部47を通し
て、溶融されたマグネシウムが、すでにそこに存在する
溶融マグネシウムの表面よりも下部に導入される。マグ
ネシウムは、仕切り壁34の開口部42を通って、プロ
セス進行方向に向かって沈殿チャンバーか らチャンバー
に連続的にオーバーフローし、徐々に沈殿チャンバー3
6、37、38、39を満たしていく。この従来技術
は、マグネシウムを良好に精練させ得るが、溶融された
マグネシウムを装入するのが望ましいとされている。
【0004】従って本発明の目的は、金属、とくにマグ
ネシウムおよびマグネシウム合金の連続的な再溶融およ
び精練共に使用され得る方法および装置を開発すること
である。これは、屑金とインゴット共に使用できること
が必要である。さらに本発明の目的は、それほどエネル
ギーの供給を必要とせず、且つスラッジの形成および金
属の損失がほとんどない良好な回収率が得られる方法を
得ることである。
ネシウムおよびマグネシウム合金の連続的な再溶融およ
び精練共に使用され得る方法および装置を開発すること
である。これは、屑金とインゴット共に使用できること
が必要である。さらに本発明の目的は、それほどエネル
ギーの供給を必要とせず、且つスラッジの形成および金
属の損失がほとんどない良好な回収率が得られる方法を
得ることである。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明のこれらの目的お
よび他の目的は、以下に記述される方法および装置によ
って達成される。すなわち本発明は、 マグネシウム金属
またはマグネシウム合金を再溶融および精練するための
方法において、該マグネシウム金属またはマグネシウム
合金が、過熱された溶融塩と接触し、溶融するために必
要なエネルギーが、該溶融塩から該マグネシウム金属ま
たはマグネシウム合金に移されることを特徴とする方
法; マグネシウム金属またはマグネシウム合金と溶融塩
との密度差が、0.1〜0.4g/cm 3 に維持される、前記
の方法; 塩化カルシウムを25〜80%およびフッ化カ
ルシウムを1〜10%の含量を有する溶融塩を使用す
る、前記の方法; 溶融塩が、炉(1)の下部から、チャ
ンバー(S2)における加熱領域を通って循環し、且つ
該溶融塩が、炉の液体レベルから少し離れて位置するマ
グネシウム金属またはマグネシウム合金の溶融領域(1
1)に移送され、ここで溶融塩が該マグネシウム金属ま
たはマグネシウム合金上に分配されることにより、該マ
グネシウム金属またはマグネシウム合金が溶融し、そし
て該溶融塩が、溶融領域から除去される、前記の方法;
溶融塩の循環割合が、マグネシウム金属またはマグネシ
ウム合金1トンあたり5〜30トンで維持される、前記
の方法; 溶融塩に直接熱が発生するように、交流による
加熱が使用される、前記の方法; 少なくとも2つの垂直
な仕切り壁(2)により、少なくとも2つのチャンバー
に分割された耐火性のライニングを有する炉のケースか
らなる、マグネシウムおよびマグネシウム合金を再溶融
および精練するための炉(1)において、 該炉(1)
は、溶融塩を加熱するためのチャンバー(S2)を有
し、該チャンバー(S2)は、該炉(1)の浴レベルか
ら離れておかれる固体のマグネシウム金属およびマグネ
シウム合金を溶融するための溶融塩の移送装置(8,
9)がおかれていることを特徴とする、炉(1); 交流
電極(7)がチャンバー(S2)に配置されている、前
記の炉;および炉は少なくとも3つのチャンバーを有
し、そのうちチャンバー(S1)が、炉の底から離れて
おかれている不透過性の仕切り壁(4)により炉の他の
チャンバーから分離され、ここでは孔のあるバスケット
(11)が、不純物を有する金属を溶融するために配置
されている、前記の炉を提供するものである。
よび他の目的は、以下に記述される方法および装置によ
って達成される。すなわち本発明は、 マグネシウム金属
またはマグネシウム合金を再溶融および精練するための
方法において、該マグネシウム金属またはマグネシウム
合金が、過熱された溶融塩と接触し、溶融するために必
要なエネルギーが、該溶融塩から該マグネシウム金属ま
たはマグネシウム合金に移されることを特徴とする方
法; マグネシウム金属またはマグネシウム合金と溶融塩
との密度差が、0.1〜0.4g/cm 3 に維持される、前記
の方法; 塩化カルシウムを25〜80%およびフッ化カ
ルシウムを1〜10%の含量を有する溶融塩を使用す
る、前記の方法; 溶融塩が、炉(1)の下部から、チャ
ンバー(S2)における加熱領域を通って循環し、且つ
該溶融塩が、炉の液体レベルから少し離れて位置するマ
グネシウム金属またはマグネシウム合金の溶融領域(1
1)に移送され、ここで溶融塩が該マグネシウム金属ま
たはマグネシウム合金上に分配されることにより、該マ
グネシウム金属またはマグネシウム合金が溶融し、そし
て該溶融塩が、溶融領域から除去される、前記の方法;
溶融塩の循環割合が、マグネシウム金属またはマグネシ
ウム合金1トンあたり5〜30トンで維持される、前記
の方法; 溶融塩に直接熱が発生するように、交流による
加熱が使用される、前記の方法; 少なくとも2つの垂直
な仕切り壁(2)により、少なくとも2つのチャンバー
に分割された耐火性のライニングを有する炉のケースか
らなる、マグネシウムおよびマグネシウム合金を再溶融
および精練するための炉(1)において、 該炉(1)
は、溶融塩を加熱するためのチャンバー(S2)を有
し、該チャンバー(S2)は、該炉(1)の浴レベルか
ら離れておかれる固体のマグネシウム金属およびマグネ
シウム合金を溶融するための溶融塩の移送装置(8,
9)がおかれていることを特徴とする、炉(1); 交流
電極(7)がチャンバー(S2)に配置されている、前
記の炉;および炉は少なくとも3つのチャンバーを有
し、そのうちチャンバー(S1)が、炉の底から離れて
おかれている不透過性の仕切り壁(4)により炉の他の
チャンバーから分離され、ここでは孔のあるバスケット
(11)が、不純物を有する金属を溶融するために配置
されている、前記の炉を提供するものである。
【0006】本発明は、マグネシウムまたはマグネシウ
ム合金の再溶融および精練のために、溶融塩の使用を基
にしているものである。戻り金属および屑のすべての種
類を処理することができる。炉において、溶融塩を加熱
するためのチャンバーにより過熱された溶融塩が、ポン
プでくみ出され、これが、他のチャンバーに設けられ
た、液体レベルよりも上部に位置する金属溶融バスケッ
ト中の金属上に散布されることによって、この金属が溶
融される。金属は溶融し、さらに加熱されることなくチ
ャンバーの下部方向に流れる。金属は、溶融塩で覆われ
ることなしには加熱されないので、酸化に対する良好な
保護が得られる。溶融塩と金属との密度の差は、0.1
〜0.4g/cm3に維持される。高含量の塩化カルシウム
(26〜80%)および1〜10%のフッ化カルシウム
含量を有する溶融塩を使用することが好ましい。溶融塩
の循環割合は、マグネシウム1トンあたり5〜30ト
ン、とくに好ましくはマグネシウム1トンあたり7〜2
0トンである。1時間あたり2〜3トンを溶融するのが
典型的な値である。精練される屑が未知の組成である場
合は、炉の中の別に設けられたチャンバーにおいて、該
屑を溶融し、サンプリングして分析することにより、組
成が判明する。
ム合金の再溶融および精練のために、溶融塩の使用を基
にしているものである。戻り金属および屑のすべての種
類を処理することができる。炉において、溶融塩を加熱
するためのチャンバーにより過熱された溶融塩が、ポン
プでくみ出され、これが、他のチャンバーに設けられ
た、液体レベルよりも上部に位置する金属溶融バスケッ
ト中の金属上に散布されることによって、この金属が溶
融される。金属は溶融し、さらに加熱されることなくチ
ャンバーの下部方向に流れる。金属は、溶融塩で覆われ
ることなしには加熱されないので、酸化に対する良好な
保護が得られる。溶融塩と金属との密度の差は、0.1
〜0.4g/cm3に維持される。高含量の塩化カルシウム
(26〜80%)および1〜10%のフッ化カルシウム
含量を有する溶融塩を使用することが好ましい。溶融塩
の循環割合は、マグネシウム1トンあたり5〜30ト
ン、とくに好ましくはマグネシウム1トンあたり7〜2
0トンである。1時間あたり2〜3トンを溶融するのが
典型的な値である。精練される屑が未知の組成である場
合は、炉の中の別に設けられたチャンバーにおいて、該
屑を溶融し、サンプリングして分析することにより、組
成が判明する。
【0007】本発明を図1〜図3の添付した図面を参照
して以下にさらに記述する。図1は、炉の側断面図を示
すものである。図2は、溶融塩および溶融されるべき材
料の溶融システムを示すものである。図3は、図2のA
−Aの断面を示すものである。
して以下にさらに記述する。図1は、炉の側断面図を示
すものである。図2は、溶融塩および溶融されるべき材
料の溶融システムを示すものである。図3は、図2のA
−Aの断面を示すものである。
【0008】図1において、4つの金属収集チャンバー
M1〜M4、および2つの溶融塩チャンバーS1および
S2を備えた炉が示されている。図1において、溶融塩
チャンバーS1は、通常の溶融塩チャンバーS2の2倍
の大きさで示されており、液体マグネシウムの大きな緩
衝容量が得られている。炉1は、耐熱性材料によって作
製され、金属収集チャンバーM1〜M4は、開口部3を
備えた耐熱性の仕切り壁2によって分離されている。溶
融塩チャンバーS1は、不透過性の仕切り壁4により、
連続する液体金属層から分離されている。炉1は、蓋5
でカバーされている。図1においては、炉の中の金属収
集チャンバーの数を4つに設定しているが、この数はと
くに制限されず、必要に応じて決定することができる。
しかしながら、炉1は、少なくとも2つの金属収集チャ
ンバー、およびもし未知の源の屑を溶融するならば、少
なくとも3つの金属収集チャンバーを有するべきであ
る。このように、複数に連ねた金属収集チャンバーの構
造およびその機能は、例えば上記の米国特許第4,385,93
1号にも記載されているように、公知のものである。す
なわち、溶融塩により溶融したマグネシウム金属または
マグネシウム合金は、まず金属収集チャンバーM1に蓄
積していく。その後、溶融した上記金属類は、仕切り壁
2に設けられた開口部3を通じて、次の金属収集チャン
バーM2にオーバーフローする。このように、溶融した
金属類が、次の金属収集チャンバーにオーバーフローし
ていくにつれ、精練の度合が高まっていく。従って、金
属収集チャンバーの数は、目的とする精練の度合に応じ
て決定することができる。溶融塩チャンバーS1は、未
知の組成の屑金を溶融しなければならないときに 利用さ
れる。すなわち、溶融塩チャンバーS1において、該屑
金が溶融され、これをサンプリングして分析することに
より、組成が判明する。
M1〜M4、および2つの溶融塩チャンバーS1および
S2を備えた炉が示されている。図1において、溶融塩
チャンバーS1は、通常の溶融塩チャンバーS2の2倍
の大きさで示されており、液体マグネシウムの大きな緩
衝容量が得られている。炉1は、耐熱性材料によって作
製され、金属収集チャンバーM1〜M4は、開口部3を
備えた耐熱性の仕切り壁2によって分離されている。溶
融塩チャンバーS1は、不透過性の仕切り壁4により、
連続する液体金属層から分離されている。炉1は、蓋5
でカバーされている。図1においては、炉の中の金属収
集チャンバーの数を4つに設定しているが、この数はと
くに制限されず、必要に応じて決定することができる。
しかしながら、炉1は、少なくとも2つの金属収集チャ
ンバー、およびもし未知の源の屑を溶融するならば、少
なくとも3つの金属収集チャンバーを有するべきであ
る。このように、複数に連ねた金属収集チャンバーの構
造およびその機能は、例えば上記の米国特許第4,385,93
1号にも記載されているように、公知のものである。す
なわち、溶融塩により溶融したマグネシウム金属または
マグネシウム合金は、まず金属収集チャンバーM1に蓄
積していく。その後、溶融した上記金属類は、仕切り壁
2に設けられた開口部3を通じて、次の金属収集チャン
バーM2にオーバーフローする。このように、溶融した
金属類が、次の金属収集チャンバーにオーバーフローし
ていくにつれ、精練の度合が高まっていく。従って、金
属収集チャンバーの数は、目的とする精練の度合に応じ
て決定することができる。溶融塩チャンバーS1は、未
知の組成の屑金を溶融しなければならないときに 利用さ
れる。すなわち、溶融塩チャンバーS1において、該屑
金が溶融され、これをサンプリングして分析することに
より、組成が判明する。
【0009】炉1は、交流電極6により加熱される。電
極6は、電力の要求場所に従っておかれる。電極7は、
溶融塩チャンバーS2におかれる。溶融塩チャンバーS
2は、加熱領域を形成し、それによって、過熱された液
体の溶融塩を得ることができ、この溶融塩は、続く金属
の溶融プロセスに使用される。なお、図1において、ハ
ッチングされた部分は溶融された金属を示し、ハッチン
グされていない部分は溶融塩を示す。
極6は、電力の要求場所に従っておかれる。電極7は、
溶融塩チャンバーS2におかれる。溶融塩チャンバーS
2は、加熱領域を形成し、それによって、過熱された液
体の溶融塩を得ることができ、この溶融塩は、続く金属
の溶融プロセスに使用される。なお、図1において、ハ
ッチングされた部分は溶融された金属を示し、ハッチン
グされていない部分は溶融塩を示す。
【0010】図2において、溶融塩により原料が溶融さ
れるシステムを示されている。これは、下記の構成部分
からなる。液体の溶融塩をくみ出すためのポンプ8、く
み出された溶融塩を金属収集チャンバーに移送する移送
パイプ9、溶融塩の散布装置10および金属が溶融され
る溶融領域である孔のある金属溶融バスケット11であ
る。バスケットの底は、炉1の液体のレベルよりも上部
におかれている。また、図2において、溶融塩をくみ出
すためのポンプ8は、溶融塩チャンバーS2におかれ、
溶融塩チャンバーS1または金属収集チャンバーM1の
いずれか一方におかれるバスケットに、溶融塩が供給さ
れることを可能にする移送パイプを備えている。なお、
番号12は、再溶融により直接高純度の合金を製造する
ための、塩化マンガンの供給装置12である。
れるシステムを示されている。これは、下記の構成部分
からなる。液体の溶融塩をくみ出すためのポンプ8、く
み出された溶融塩を金属収集チャンバーに移送する移送
パイプ9、溶融塩の散布装置10および金属が溶融され
る溶融領域である孔のある金属溶融バスケット11であ
る。バスケットの底は、炉1の液体のレベルよりも上部
におかれている。また、図2において、溶融塩をくみ出
すためのポンプ8は、溶融塩チャンバーS2におかれ、
溶融塩チャンバーS1または金属収集チャンバーM1の
いずれか一方におかれるバスケットに、溶融塩が供給さ
れることを可能にする移送パイプを備えている。なお、
番号12は、再溶融により直接高純度の合金を製造する
ための、塩化マンガンの供給装置12である。
【0011】図3は、図2のA−Aラインに沿った断面
を示すものである。ここには、金属の溶融システムがさ
らに示されている。コンベヤベルト13が、マグネシウ
ムインゴットまたはスクラップを金属溶融バスケット1
1に連続的に充填する。この装置は、とくにもし油を含
むスクラップを溶融するときに好適なベントシステム1
4を備えることができる。
を示すものである。ここには、金属の溶融システムがさ
らに示されている。コンベヤベルト13が、マグネシウ
ムインゴットまたはスクラップを金属溶融バスケット1
1に連続的に充填する。この装置は、とくにもし油を含
むスクラップを溶融するときに好適なベントシステム1
4を備えることができる。
【0012】本発明は、金属の再溶融のために、溶融塩
を使用することに基づいている。加熱および溶融に必要
なエネルギーが、溶融塩から金属に移るように、金属が
過熱された溶融塩と接触することにより溶融される。合
金を溶融する場合は、例えば、溶融温度よりもさらに約
100℃高い温度に溶融塩を加熱して使用される。過熱
の度合は、溶融されるものおよび所望する溶融割合に依
存して変化する。交流を用いる加熱により、熱は、溶融
塩に直接発生する。これは、誘導熱による約43%と比
較して、約90%と非常に大きな効率を与える。この加
熱方法は、他の種類の熱移動よりも効果/容量が非常に
優れて得られる。典型的な値は、1m3につき1MWであ
る。
を使用することに基づいている。加熱および溶融に必要
なエネルギーが、溶融塩から金属に移るように、金属が
過熱された溶融塩と接触することにより溶融される。合
金を溶融する場合は、例えば、溶融温度よりもさらに約
100℃高い温度に溶融塩を加熱して使用される。過熱
の度合は、溶融されるものおよび所望する溶融割合に依
存して変化する。交流を用いる加熱により、熱は、溶融
塩に直接発生する。これは、誘導熱による約43%と比
較して、約90%と非常に大きな効率を与える。この加
熱方法は、他の種類の熱移動よりも効果/容量が非常に
優れて得られる。典型的な値は、1m3につき1MWであ
る。
【0013】溶融塩と金属との間の密度の差が0.1〜
0.4g/cm3に維持され、金属と溶融塩の良好な分離が
得られることが重要である。液体金属に対して、0.2
〜0.3g/cm3の密度の差を有する溶融塩を使用するの
が好適である。
0.4g/cm3に維持され、金属と溶融塩の良好な分離が
得られることが重要である。液体金属に対して、0.2
〜0.3g/cm3の密度の差を有する溶融塩を使用するの
が好適である。
【0014】塩化カルシウムが豊富で、一定量のフッ化
カルシウムを有する溶融塩組成物を使用するのが好適で
ある。25〜80%の塩化カルシウムおよび1〜10%
のフッ化カルシウム含量を有する溶融塩が一般的に使用
される。40〜60%の塩化カルシウムおよび3〜7%
のフッ化カルシウム含量を有する溶融塩が好ましい。他
の溶融塩は、塩化ナトリウムおよび塩化マグネシウムか
らなるが、またかなりな量の塩化カリウムを使用するこ
とができる。さらに、塩化バリウムを含む溶融塩組成物
を使用して、所望する密度差を達成することができる。
カルシウムを有する溶融塩組成物を使用するのが好適で
ある。25〜80%の塩化カルシウムおよび1〜10%
のフッ化カルシウム含量を有する溶融塩が一般的に使用
される。40〜60%の塩化カルシウムおよび3〜7%
のフッ化カルシウム含量を有する溶融塩が好ましい。他
の溶融塩は、塩化ナトリウムおよび塩化マグネシウムか
らなるが、またかなりな量の塩化カリウムを使用するこ
とができる。さらに、塩化バリウムを含む溶融塩組成物
を使用して、所望する密度差を達成することができる。
【0015】溶融される金属は、異なる種類とすること
ができる。上記のように、よく定義された既知の屑が溶
融されるとき、金属溶融バスケット11は、金属収集チ
ャンバーM1におかれる。溶融塩は、ポンプ8、移送パ
イプ9およびスプリンクラー10を通って溶融塩チャン
バーS2からポンプで汲み出される。過熱された溶融塩
は、屑金上に散布され、屑金は徐々に溶融する。金属上
に溶融塩を分散させる最もよい可能な方法においては、
スプリンクラーは、長方形フレームの形状とされる。こ
れによって溶融塩は、複数の開口の列のすべての4つの
側部から、金属を通って下部に散布される。金属と溶融
塩との間の大きな接触面積は、効率的な熱移動をもたら
す。溶融塩は、熱的導電性が乏しい。溶融塩の温度差が
小さく、且つ溶融塩/金属間の温度差が大きいことが必
要である。溶融塩の温度差を考慮すると、循環割合が重
要である。これは、溶融されるマグネシウム1トンあた
り溶融塩が5〜30トンのオーダーであるべきである。
マグネシウム1トンあたり7〜20トンの溶融塩を用い
るのが好適である。典型的な値は、マグネシウム1トン
あたり、溶融塩13トンであり、1時間当たり2〜3ト
ンのマグネシウムが溶融される。
ができる。上記のように、よく定義された既知の屑が溶
融されるとき、金属溶融バスケット11は、金属収集チ
ャンバーM1におかれる。溶融塩は、ポンプ8、移送パ
イプ9およびスプリンクラー10を通って溶融塩チャン
バーS2からポンプで汲み出される。過熱された溶融塩
は、屑金上に散布され、屑金は徐々に溶融する。金属上
に溶融塩を分散させる最もよい可能な方法においては、
スプリンクラーは、長方形フレームの形状とされる。こ
れによって溶融塩は、複数の開口の列のすべての4つの
側部から、金属を通って下部に散布される。金属と溶融
塩との間の大きな接触面積は、効率的な熱移動をもたら
す。溶融塩は、熱的導電性が乏しい。溶融塩の温度差が
小さく、且つ溶融塩/金属間の温度差が大きいことが必
要である。溶融塩の温度差を考慮すると、循環割合が重
要である。これは、溶融されるマグネシウム1トンあた
り溶融塩が5〜30トンのオーダーであるべきである。
マグネシウム1トンあたり7〜20トンの溶融塩を用い
るのが好適である。典型的な値は、マグネシウム1トン
あたり、溶融塩13トンであり、1時間当たり2〜3ト
ンのマグネシウムが溶融される。
【0016】また、この溶融方法は、良好な酸化に対す
る保護を与える。すべての金属/屑は、溶融塩により覆
われる。溶融塩を散布すると、迅速な溶融が生じ、金属
が長時間加熱されないようになる。溶融した金属は、金
属収集チャンバー内の下部方向に連続的に滴下/流れ
る。溶融塩により覆われていない材料は、加熱されない
ので、酸化が避けられる。溶融される金属を予め加熱す
る必要はない。固体と液体の金属は決して混合されない
ので、湿気が残っていても問題はない。
る保護を与える。すべての金属/屑は、溶融塩により覆
われる。溶融塩を散布すると、迅速な溶融が生じ、金属
が長時間加熱されないようになる。溶融した金属は、金
属収集チャンバー内の下部方向に連続的に滴下/流れ
る。溶融塩により覆われていない材料は、加熱されない
ので、酸化が避けられる。溶融される金属を予め加熱す
る必要はない。固体と液体の金属は決して混合されない
ので、湿気が残っていても問題はない。
【0017】さらにこの方法は、溶融塩の散布により金
属が溶融されるとき、理想的な精練効果を与えることが
できる。精練プロセスの間、酸化物と金属とを分離する
ことが重要である。酸化物は、金属の表面にあり、溶融
塩により効率的に取り除かれ、酸化物は溶融塩の中に入
り、金属と分離される。通常の溶融によれば、酸化物お
よび金属ともに金属層に混合される。金属が溶融すると
すぐに、酸化物はバスケットの外部に流れる。バスケッ
トにおける液体金属の滞留時間は非常に短く、金属は、
溶融温度でバスケットを離れる。金属は、金属間の粒子
が迅速に沈殿する溶融温度よりも僅かに高く加熱され
る。高純度の合金を製造する場合は、マンガン塩を溶融
により直接供給することができる。溶融に用いられるバ
スケット11は、通常の鋼で製造することができるが、
マグネシウム/マグネシウム合金の溶融温度で、鉄の溶
解度が非常に小さいので、これは金属を汚染することに
はならない。
属が溶融されるとき、理想的な精練効果を与えることが
できる。精練プロセスの間、酸化物と金属とを分離する
ことが重要である。酸化物は、金属の表面にあり、溶融
塩により効率的に取り除かれ、酸化物は溶融塩の中に入
り、金属と分離される。通常の溶融によれば、酸化物お
よび金属ともに金属層に混合される。金属が溶融すると
すぐに、酸化物はバスケットの外部に流れる。バスケッ
トにおける液体金属の滞留時間は非常に短く、金属は、
溶融温度でバスケットを離れる。金属は、金属間の粒子
が迅速に沈殿する溶融温度よりも僅かに高く加熱され
る。高純度の合金を製造する場合は、マンガン塩を溶融
により直接供給することができる。溶融に用いられるバ
スケット11は、通常の鋼で製造することができるが、
マグネシウム/マグネシウム合金の溶融温度で、鉄の溶
解度が非常に小さいので、これは金属を汚染することに
はならない。
【0018】このプロセスの間、液体金属は、最初の金
属収集チャンバー中(図1においては金属収集チャンバ
ーM1)に蓄積し、その間に設けられている仕切り壁2
の開口部3を経てオーバーフローし、この工程が他の金
属収集チャンバーにおいても行われ、出口の末端に近い
金属収集チャンバーM4に流れていく。金属収集チャン
バーM4においては、例えば遠心ポンプまたはバキュー
ムワゴンにより液体金属を取り出すことができる。一つ
の金属収集チャンバーから他の金属収集チャンバーへの
移動が遅く穏やかなとき、溶融塩により濡れた固体の非
金属不純物は、沈殿し、炉の底に集められ、そこから取
り出すことができる。
属収集チャンバー中(図1においては金属収集チャンバ
ーM1)に蓄積し、その間に設けられている仕切り壁2
の開口部3を経てオーバーフローし、この工程が他の金
属収集チャンバーにおいても行われ、出口の末端に近い
金属収集チャンバーM4に流れていく。金属収集チャン
バーM4においては、例えば遠心ポンプまたはバキュー
ムワゴンにより液体金属を取り出すことができる。一つ
の金属収集チャンバーから他の金属収集チャンバーへの
移動が遅く穏やかなとき、溶融塩により濡れた固体の非
金属不純物は、沈殿し、炉の底に集められ、そこから取
り出すことができる。
【0019】未知の組成の屑を溶融する場合、金属溶融
バスケット11が、溶融塩チャンバーS1に設置され、
金属は溶融塩チャンバーS1にある金属溶融バスケット
11に充填される。溶融塩チャンバーS1において金属
を溶融することにより、これはサンプリング、さらに精
練、溶融塩の調節、他の金属との合金化等を行うことが
できる。溶融塩チャンバーS1における金属の組成、純
度等が適当であると考えられるとき、その内容物を金属
収集チャンバーM1または別の用途のための鋳造におい
ては他のユニットに移すことができる。屑は、例えば銅
またはニッケルで作られたスクリュー、ブッシング等を
包含し、これは通常の再溶融プロセスにおいては金属全
体を駄目にする。溶融塩を用いて金属を再溶融すること
により、このような物質は、バスケットに止まる。ニッ
ケルおよび銅は、完全に溶融塩に耐性があり、液体金属
は直ちに取り出されるので、液体金属は汚染されない。
バスケット11が、溶融塩チャンバーS1に設置され、
金属は溶融塩チャンバーS1にある金属溶融バスケット
11に充填される。溶融塩チャンバーS1において金属
を溶融することにより、これはサンプリング、さらに精
練、溶融塩の調節、他の金属との合金化等を行うことが
できる。溶融塩チャンバーS1における金属の組成、純
度等が適当であると考えられるとき、その内容物を金属
収集チャンバーM1または別の用途のための鋳造におい
ては他のユニットに移すことができる。屑は、例えば銅
またはニッケルで作られたスクリュー、ブッシング等を
包含し、これは通常の再溶融プロセスにおいては金属全
体を駄目にする。溶融塩を用いて金属を再溶融すること
により、このような物質は、バスケットに止まる。ニッ
ケルおよび銅は、完全に溶融塩に耐性があり、液体金属
は直ちに取り出されるので、液体金属は汚染されない。
【0020】さらに例えば機械加工チップのような、油
を含む屑金を溶融する機会があるであろう。油は、蒸発
し、燃焼し、ガスシステムにおいて再燃焼することが必
要となる。存在が許容できる油の量は、ガス冷却および
洗浄能力に依存する。
を含む屑金を溶融する機会があるであろう。油は、蒸発
し、燃焼し、ガスシステムにおいて再燃焼することが必
要となる。存在が許容できる油の量は、ガス冷却および
洗浄能力に依存する。
【0021】
【実施例】本発明を以下の実施例によってさらに説明す
る。実施例 1 AZ91マグネシウム合金の325kg金属チップをすべ
て同時に溶融した。57%CaCl2、31.1%NaCl、
4.5%KCl、3.5%MgCl2および3.5%CaF2か
らなる溶融塩を使用した。チップは、6バレルとした。
再溶融することにより、チップの6バレルのうちの4つ
の溶融する割合を測定した。測定値は、1ディッシュあ
たり、溶融時間40〜45秒で、3360kg/時間〜6
000kg/時間の範囲で変化した(表1参照)。
る。実施例 1 AZ91マグネシウム合金の325kg金属チップをすべ
て同時に溶融した。57%CaCl2、31.1%NaCl、
4.5%KCl、3.5%MgCl2および3.5%CaF2か
らなる溶融塩を使用した。チップは、6バレルとした。
再溶融することにより、チップの6バレルのうちの4つ
の溶融する割合を測定した。測定値は、1ディッシュあ
たり、溶融時間40〜45秒で、3360kg/時間〜6
000kg/時間の範囲で変化した(表1参照)。
【0022】
【表1】
【0023】バレル番号5および6において、チップ
は、細かく分割された。この実験は、溶融塩中に分散し
た金属の形成を全く示さず満足に行われた。溶融後、浴
の溶融塩は、0.053%Mgおよび0.049%MgOを
含んでいた。
は、細かく分割された。この実験は、溶融塩中に分散し
た金属の形成を全く示さず満足に行われた。溶融後、浴
の溶融塩は、0.053%Mgおよび0.049%MgOを
含んでいた。
【0024】実施例 2 屑合金を再溶融して、スラッジの形成を測定する実験を
行った。AZ91の8500kgの鋳造戻りをスプリンク
ラーの上方1mまで、バスケットに回分式に充填した。
金属が溶融し、バスケットの孔から外部に流れでたと
き、鋳造部分は下部に沈下した。溶融が起こっている間
に、溶融温度は、770〜780℃から約700℃に低
下した。循環する溶融塩中の塩化カルシウムの含量は、
45.7〜44.2%であり、フッ化カルシウムの含量
は、2.75〜2.4%で変化した。MgOの含量は、0.
027〜3.43%で変化し、Mgの含量は、0.027
〜3.43%で変化した。スラッジは、マグネシウム金
属1トンあたり70.6kg形成した。スラッジは、溶融
されたマグネシウム1トンあたり11.5kgのマグネシ
ウムを含んでいた。スラッジにおけるMgOの含量は、
溶融したマグネシウム1トンあたり14.9kgであっ
た。
行った。AZ91の8500kgの鋳造戻りをスプリンク
ラーの上方1mまで、バスケットに回分式に充填した。
金属が溶融し、バスケットの孔から外部に流れでたと
き、鋳造部分は下部に沈下した。溶融が起こっている間
に、溶融温度は、770〜780℃から約700℃に低
下した。循環する溶融塩中の塩化カルシウムの含量は、
45.7〜44.2%であり、フッ化カルシウムの含量
は、2.75〜2.4%で変化した。MgOの含量は、0.
027〜3.43%で変化し、Mgの含量は、0.027
〜3.43%で変化した。スラッジは、マグネシウム金
属1トンあたり70.6kg形成した。スラッジは、溶融
されたマグネシウム1トンあたり11.5kgのマグネシ
ウムを含んでいた。スラッジにおけるMgOの含量は、
溶融したマグネシウム1トンあたり14.9kgであっ
た。
【0025】精製された出発物質を使用した場合、スラ
ッジに物理的に結合した金属の損失は、製造物重量の
0.1〜0.2%であった。非常に腐食し湿気のある合金
チップを溶融する場合、スラッジに物理的に結合したマ
グネシウムは、3〜5%であった。比較的乾燥した悪い
品質のチップの場合、0.6%の金属損失であった。さ
らに、金属損失は、溶融プロセスのときに化合物を形成
する金属マグネシウムを包含する。重く、精製されたマ
グネシウム製造物が溶融されるとき、溶融塩における酸
化物含量は、約0.2%であり、チップの場合は、約0.
6%である。
ッジに物理的に結合した金属の損失は、製造物重量の
0.1〜0.2%であった。非常に腐食し湿気のある合金
チップを溶融する場合、スラッジに物理的に結合したマ
グネシウムは、3〜5%であった。比較的乾燥した悪い
品質のチップの場合、0.6%の金属損失であった。さ
らに、金属損失は、溶融プロセスのときに化合物を形成
する金属マグネシウムを包含する。重く、精製されたマ
グネシウム製造物が溶融されるとき、溶融塩における酸
化物含量は、約0.2%であり、チップの場合は、約0.
6%である。
【0026】合金屑の溶融および精練の場合、平均回収
率%は、98〜99.5%であり、屑の品質にこれは依
存する。もし塩化マンガンを加えて、非常に精製された
製造物を製造するならば、さらに損失が加わるであろ
う。鉄を沈殿させるために有効な成分である塩化マンガ
ンを、金属マンガンに還元するので、金属マグネシウム
は消費される。塩化マンガンの必要量は、合金中の鉄含
量に比例する。
率%は、98〜99.5%であり、屑の品質にこれは依
存する。もし塩化マンガンを加えて、非常に精製された
製造物を製造するならば、さらに損失が加わるであろ
う。鉄を沈殿させるために有効な成分である塩化マンガ
ンを、金属マンガンに還元するので、金属マグネシウム
は消費される。塩化マンガンの必要量は、合金中の鉄含
量に比例する。
【0027】比較のために、外部的に熱せられる鋼のる
つぼにおける従来の溶融と比較すると、これは、88〜
94%の金属回収率が得られる。セラミック製るつぼで
炉に導入し、十分にフラックスを使用する場合、回収率
は95〜96%に達する。るつぼの炉におけるすべての
溶融は、Mgのより多い溶融損失、より多いフラックス
の消費、取り換えの必要な回分式再溶融、およびスラッ
ジ/溶融塩と液体金属との間の短い接触時間により、ス
ラッジがより多い量となる。従来の再溶融の典型的なス
ラッジの量は、溶融金属1トンあたり170kgである。
つぼにおける従来の溶融と比較すると、これは、88〜
94%の金属回収率が得られる。セラミック製るつぼで
炉に導入し、十分にフラックスを使用する場合、回収率
は95〜96%に達する。るつぼの炉におけるすべての
溶融は、Mgのより多い溶融損失、より多いフラックス
の消費、取り換えの必要な回分式再溶融、およびスラッ
ジ/溶融塩と液体金属との間の短い接触時間により、ス
ラッジがより多い量となる。従来の再溶融の典型的なス
ラッジの量は、溶融金属1トンあたり170kgである。
【0028】本発明によって、高い金属の回収率で、マ
グネシウム合金の戻り金属の広い範囲を再溶融すること
ができる。迅速に再溶融し且つ液体金属を取り出すこと
が可能なことは、酸化に対して保護することができる。
溶融塩に覆われることなく金属の加熱は行われず、固体
金属と液体金属の接触はない。これは、予備加熱するこ
となく一定量の湿気含量を有する金属を使用することを
可能にするものである。この方法は、溶融塩に直接発生
する加熱および溶融塩の循環を適当なエネルギーで行う
ことができる。さらに、不純物を有する溶融塩は、炉の
金属の残りから分離され得るので、未知の源のスクラッ
プを同じ炉において再溶融することができる。
グネシウム合金の戻り金属の広い範囲を再溶融すること
ができる。迅速に再溶融し且つ液体金属を取り出すこと
が可能なことは、酸化に対して保護することができる。
溶融塩に覆われることなく金属の加熱は行われず、固体
金属と液体金属の接触はない。これは、予備加熱するこ
となく一定量の湿気含量を有する金属を使用することを
可能にするものである。この方法は、溶融塩に直接発生
する加熱および溶融塩の循環を適当なエネルギーで行う
ことができる。さらに、不純物を有する溶融塩は、炉の
金属の残りから分離され得るので、未知の源のスクラッ
プを同じ炉において再溶融することができる。
【図1】炉の側断面図を示すものである。
【図2】溶融塩および溶融される材料の溶融システムを
示す図である。
示す図である。
【図3】図2のA−Aの断面を示す図である。
【図4】従来技術における金属の溶融のための炉の断面
図である。
図である。
1 炉 2,34 仕切り壁 3,42,47 開口部 4 不透過性の仕切り壁 6,7 交流電極 8 ポンプ 9 移送パイプ 11 金属溶融バスケット36,37,38,39 沈殿用チャンバー 41 溶融塩
Claims (9)
- 【請求項1】 マグネシウム金属またはマグネシウム合
金を再溶融および精練するための方法において、該マグ
ネシウム金属またはマグネシウム合金が、過熱された溶
融塩と接触し、溶融するために必要なエネルギーが、該
溶融塩から該マグネシウム金属またはマグネシウム合金
に移されることを特徴とする方法。 - 【請求項2】 マグネシウム金属またはマグネシウム合
金と溶融塩との密度差が、0.1〜0.4g/cm3に維持さ
れる、請求項1に記載の方法。 - 【請求項3】 塩化カルシウムを25〜80%およびフ
ッ化カルシウムを1〜10%の含量を有する溶融塩を使
用する、請求項2に記載の方法。 - 【請求項4】 溶融塩が、炉(1)の下部から、チャン
バー(S2)における加熱領域を通って循環し、且つ該
溶融塩が、炉の液体レベルから少し離れて位置するマグ
ネシウム金属またはマグネシウム合金の溶融領域(1
1)に移送され、ここで溶融塩が該マグネシウム金属ま
たはマグネシウム合金上に分配されることにより、該マ
グネシウム金属またはマグネシウム合金が溶融し、そし
て該溶融塩が、溶融領域から除去される、請求項1に記
載の方法。 - 【請求項5】 溶融塩の循環割合が、マグネシウム金属
またはマグネシウム合金1トンあたり5〜30トンで維
持される、請求項4に記載の方法。 - 【請求項6】 溶融塩に直接熱が発生するように、交流
による加熱が使用される、請求項1に記載の方法。 - 【請求項7】 少なくとも2つの垂直な仕切り壁(2)
により、少なくとも2つのチャンバーに分割された耐火
性のライニングを有する炉のケースからなる、マグネシ
ウムおよびマグネシウム合金を再溶融および精練するた
めの炉(1)において、 該炉(1)は、溶融塩を加熱す
るためのチャンバー(S2)を有し、該チャンバー(S
2)は、該炉(1)の浴レベルから離れておかれる固体
のマグネシウム金属およびマグネシウム合金を溶融する
ための溶融塩の移送装置(8,9)がおかれていること
を特徴とする、炉(1)。 - 【請求項8】 交流電極(7)が、チャンバー(S2)
に配置されている、請求項7に記載の炉。 - 【請求項9】 炉は少なくとも3つのチャンバーを有
し、そのうちチャンバー(S1)が、炉の底から離れて
おかれている不透過性の仕切り壁(4)により炉の他の
チャンバーから分離され、ここでは孔のあるバスケット
(11)が、不純物を有する金属を溶融するために配置
されている、請求項7に記載の炉。
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FR2713243B1 (fr) * | 1993-11-30 | 1996-01-12 | Pechiney Electrometallurgie | Procédé de récupération du magnésium à partir de déchets d'alliages de magnésium. |
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IL122376A (en) * | 1997-12-01 | 2001-06-14 | Dead Sea Works Ltd | Bromide salts as weightening agents for molten salts |
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RU2222623C1 (ru) * | 2002-05-18 | 2004-01-27 | Открытое акционерное общество "Российский научно-исследовательский и проектный институт титана и магния" | Печь для рафинирования магния |
RU2228964C1 (ru) * | 2003-03-20 | 2004-05-20 | Открытое акционерное общество "Российский научно-исследовательский и проектный институт титана и магния" | Печь непрерывного рафинирования магния |
US20040244535A1 (en) * | 2003-06-03 | 2004-12-09 | Pechiney Rolled Products | Metal scrap packages and methods and apparatus capable of being used therewith |
US20060032331A1 (en) * | 2004-08-10 | 2006-02-16 | Austin L K | Metal scrap packages and methods and apparatus capable of being used therewith |
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RU2407813C2 (ru) * | 2009-03-18 | 2010-12-27 | Открытое Акционерное Общество "Корпорация Всмпо-Ависма" | Способ получения флюса для плавки и рафинирования магния или его сплавов |
CN104204306A (zh) | 2011-10-07 | 2014-12-10 | 英菲纽姆股份有限公司 | 用氧化物电解有效生产金属和蒸馏的方法和设备 |
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GB554685A (ja) * | 1900-01-01 | |||
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-
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-
1991
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- 1991-10-21 US US07/779,911 patent/US5167700A/en not_active Expired - Fee Related
- 1991-10-21 AU AU85989/91A patent/AU650290B2/en not_active Ceased
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