JPH0247226A - 改善された２段階アルミニウム精錬容器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、アルミニウムの精錬に関するものであり、特
には改善された２段ステージアルミニウムの精錬設備に
関する。

茫米皿逝 溶融アルミニウムは一般に、溶存水素、非金属質粒子、
並びにアルカリ及びアルカリ土類金属を除去するべくア
ルゴン或いは窒素のような気体でもって、時として塩素
の添加を伴って散気することにより精錬される。気体使
用の最大の有効性と経済性とを得るために、散気気体は
、細かい泡の形で分散せしめられる。そうした分散は、
散気気体を溶融アルミニウム中に噴射するための回転ノ
ズルの使用により有益に達成される。この精錬プロセス
は、通流システムにおいて連続ベースで或いは半連続ベ
ースで実施されうる。かなり高い、通常２５．　ＯＯＯ
ｌｂ／ｈｒを超えるアルミニウム精錬容量が必要とされ
るとき、精錬容器内に２つ以上の散気ノズルを配置する
ことが望まれよう。もし２つの散気ノズルが単一の大き
な室内で使用されるなら、容器の生産能力は単一ノズル
の容器により達成される生産能力に比べて倍増しよう。

しかも、もしノズルが容器内で直列して互いに隣り合っ
て位置付けられる別個の区画室内に配されるとき、精錬
能力は、同じ総寸法の一つの室内で作動する２つのノズ
ルを使用して達成される能力と比較してやはり２倍増大
しうる。

溶融アルミニウムが容器の一端において第１段への入口
に通入しそして容器の反対端において第２段の出口から
排出される２段ステージ精錬設備は、米国特許４．３７
３．７０４号に詳しく記載されている。この設備におい
て、精錬容器内の別々の区画室は、第２室から第１室へ
の逆流が起こることなく溶融金属が第１室から第２室へ
のみ流れることを可能ならしめる邪魔板により区画され
ている。もちろん、２つ以上のこうした精錬ステージを
構成しそして使用することも可能である。

こうして、２段以上のステージを具備するアルミニウム
精錬設備は、使用する気体のノズル及び容積当たり向上
せる精錬効果を生じて、与えられた精錬容量に対して寸
法減縮の効果を有することが認められた。加えて、こう
した多段設備は、異なった精錬ステージで異なった精錬
気体を使用することを可能ならしめる。例えば、アルカ
リ及びアルカリ土類金属を除去するためにかなり大量の
塩素が必要とされるとき、塩素全量の添加は第１段で為
されつる。こうして第１段で形成された塩化物の一部は
第２段で除去されうる。こうした結果は、１段設備では
、例え２つの噴射ノズルが使用されたとしても効果的に
実現し得ない。

上記特許に開示される２段設備は、内側ライニングを備
える外熱式鋳鉄製タブ（容器）を使用しており、邪魔板
手段が２つの区画室を形成する。

ここでは、２つのステージは直列に配列され、溶融アル
ミニウムは設備の一端において第１段の底に入りそして
設備の他端において第２段の上部から取り出される。

が　　しよ　と　る 上記２段ステージ設備は単一段ステージ設備を上回る有
意義な利点を有するとはいうものの、アルミニウム精錬
業界においては、−層容易にして便宜な据付は施行を為
しうること、特に多くの精錬所では操業スペースが制約
されることから一層コンパクトな設計のものであること
、操業及び保守の容易なこと等のような一層の改善への
全般的要望が存在する。

免豆至旦」 本発明の目的は、アルミニウムを保持しそして精錬する
ための改善された２段ステージ容器を提供することであ
る。

本発明のまた別の目的は、簡易化された据付は施行、操
業及び保守特徴を有する２段精錬設備を提供することで
ある。

ｌ豆立虚裁 本発明の精錬設備は、据付は施行、操業及び保守の容易
化のため、ステージが並置状態に位置付けられる２段ア
ルミニウム精錬容器から構成される。構造上の改善点は
、容器を通しての流れ方向を容易に逆転することが出来
、アルミニウム精錬設備において使用のための容器の融
通性を向上することにある。

及里９」Ｕ（迂１朋 本発明の目的は、据付は施行、操業及び保守の便宜さを
向上するユニークな２段ステージ精錬容器を提供するこ
とにより達成される。即ち、２つのステージは、相並ん
だ並置形態に配列され、溶融金属は容器の同じ側で導入
されそして導出される。回転ノズル自体は別として、各
区画室内に障害物は配置されない。全体流れ操業中のヘ
ッドドロップは比較的低（、本発明の設計に固有の清掃
の容易さは工業アルミニウム精錬用途において精錬設備
の延長された操業期間にわたりヘッドドロップがそうし
た低水準に維持されることを可能ならしめる。

本発明の２段並置配列は、断熱蓋を取り外した状態で精
錬容器全体を番号１で示す第１図からよ（理解される。

精錬容器は、第１ステージ区画室２及び第２ステージ区
画室３から構成される。各ステージに対して別々の回転
ノズル（図示なし）が設けられ、第１ステージ用ノズル
は区画室２内の位置４に位置付けられそして第２ステー
ジ用ノズルは区画室３内の位置５に位置付けられる。入
口手段６は処理されるべき溶融アルミニウムの第１ステ
ージ区画室２への通入のため精錬容器ｌの前端７に設け
られ、他方出口手段８は第２ステージ区画室３から精錬
済み溶融アルミニウムの放出のため前記前端に設けられ
る。出口邪魔板９が第２ステージ区画室３及び出口手段
８における溶融アルミニウムの操業水準上方からその下
方に突入するよう出口手段８に配置されている（第２図
参照）。

温度コントロール熱電対１０が区画室２の外側側壁に配
置して示されている。熱電対の設置及びこの配置どりは
操業の都合上望ましいが、本発明の必須の特徴ではない
。中央邪魔板１１が区画２及び３間に配置されてその内
方側壁を形成する。

中央邪魔板１１は、精錬容器の第１ステージから第２ス
テージへの溶融アルミニウム流れに対する両区画室間の
流通を与えるべく下方背後隅に位置付けられる、横断流
れ手段としての横断穴１２を有している。精錬容器の断
熱蓋は第１図では取り除いであるが、掃除扉がそこに便
宜上設けられていることを銘記されたい。区画室２に対
する扉カバーの位置が位置１３において示されそして区
画室３に対する扉カバーの位置が位置１４において示さ
れている。

当業者は、精錬容器１が溶融アルミニウムに不浸透性の
底部及び側部内壁を具備する断熱シェル１５を有し、そ
の少なくとも１つの内壁にグラファイトブロックライニ
ング１６を組み込んでいることを理解しよう。第１図に
おいて、後端即ち入口手段６と出口手段８とを含む前端
とは反対側の壁１７は、精錬容器１内で設計操業アルミ
ニウム融体水準上方まで伸延しそして精錬容器内の溶融
アルミニウムと接触状態になるよう位置決めされるグラ
ファイトブロックのライニング１６を含んでいる。グラ
ファイトブロック１６は、その上端から下端に向けて（
下端には達しない）伸びる単数乃至複数の開口（図示な
し）を有している。電気的加熱手段がそのグラファイト
ブロック開口内に配置される。そうした加熱手段は、グ
ラファイトブロックと電気的接触の無い状態で開口内で
支持されている。もしブロックが酸化を受けると、ブロ
ックの酸化された部分は、実際上、拡大しそして容器内
の溶融アルミニウム水準より下にまで延在する傾向があ
る。もしこれが起こると、溶融アルミニウムは、グラフ
ァイトの酸化によって生じたオーブンスペースを通して
流れ込みそしてその内部の加熱要素を侵食しよう。本発
明の好ましい実施態様において、耐火シート１８が容器
内の溶融アルミニウム水準上方の気体相中に存在する酸
素による酸化からグラファイトブロックを保護するのに
使用される。第１図に示されるように、耐火シート１８
は望ましくは、精錬容器１の第１及び第２ステージ全体
を通してグラファイトブロック１６を保護するために区
画室２及び３を水平に横切って伸延する。

本発明の精錬設備は、第２図において番号３１により全
体を表わされる精錬容器第１ステージを参照して更に詳
しく例示される。支持手段３３を具備する外側鋼製シェ
ル３２は、その内壁上に配置される、溶融アルミニウム
に不浸透性の適当な断熱材３４を有して容器３１の前端
３５、底３６及び後端３７を構成する。溶融アルミニウ
ム入口手段３８が前端３５に設けられる。前端３５、底
３６及び後端３７が外側側壁（図示なし）及び内壁と協
同して、第１ステージ区画室４０を構成することが理解
されよう。区画室４０はアルミニウムの精錬用に使用さ
れるときは断熱蓋３９をも具備する。この第１ステージ
区画室４０はまた、アルミニウムの精錬操業中蓋３９を
貫通して駆動手段（図示なし）まで上方に伸延する適当
な駆動軸４２を含む回転ノズル組立体４１を備えている
。

容器３１の後端３７において、グラファイトブロックの
ライニング４３が、容器内の溶融アルミニウムと接触す
るようそして容器内の設計操業融体水準上方に延在する
よう位置付けられている。

第１図を参照して先に示したように、このグラファイト
ブロックは第１ステージ区画室４０の後端３７と第２図
では示していない第２ステージ区画室の後端全体を横切
って延在することが理解されよう。グラファイトブロッ
ク４３の酸化を回避するために、耐火シート４４がその
内面に配置されて、耐火容器３１内の溶融アルミニウム
水準上方の気体相中に存在する酸素との接触からグラフ
ァイトブロック４３を保護する。この目的のため、耐火
シート４４の下端は、設計操業水準４５の下方までのみ
ならず、容器内の設計休止水準４６下方まで伸延する。

先に示したように、グラファイトブロック４３は望まし
くは、その上端から下方に伸延する（貫通はしない）開
口を具備し、電気的加熱手段がグラファイトとの電気的
接触の無い状態で開口内に支持される。

第２図においては、第１図の中央邪魔板１１に相当する
中央邪魔板４７が、第１ステージ区画室４０を相並ぶ第
２ステージ区画室から分画するように配置されている。

好ましくは入口手段とは遠い方の、後端下方隅に位置付
けられる横断穴４８が、溶融アルミニウムを第１ステー
ジ区画室４０からそこでの散気後に第２ステージ区画室
へと通す為の横断流れ手段を提供する。単数乃至複数の
横断穴は望ましくは、その上端が容器内の溶融アルミニ
ウムの最小設計水準より下にあるように、−層好ましく
は中央邪魔板の第１及び第２区画室後端近くの部分、更
により好ましくは中央邪魔板の下端近（にあるように位
置決めされる。第１図の出口手段８における出口邪魔板
の位置が第２図に点線で例示されている。第２ステージ
区画室において溶融アルミニウム水準より下側に突入す
る出口邪魔板の目的は、溶融アルミニウムから除去され
そして融体表面上に浮遊するドロスが精錬容器の第２ス
テージ区画室から取り出される溶融アルミニウム流れに
連行されるのを防止することである。

出口邪魔板は第２ステージ区画室からの出口手段内に配
置するものとして例示されているが、邪魔板は精錬設備
全体において他の任意の下流位置に配置しうることを銘
記されたい。例えば、邪魔板は、第３図に示されるよう
に、精錬容器に望ましくは近接した位置に設けられる出
口導通溝或いはトイに配置しうる。そうした位置は容易
な清掃の為第２ステージ区画室の内部への容易な立ち入
りが確保されることを可能ならしめる。これは、連、続
鋳造作業において精錬容器の使用における有利な特徴で
ある。

第３図において、中央邪魔板５３により分画される第１
ステージ区画室５１と第２ステージ区画室５２とが、精
錬容器の溶融アルミニウムが入口手段５４を通して第１
ステージ区画室に流入しそして出口手段５５を通して第
２ステージ区画室を離れる前端部のみが示されている。

好適な精錬設備設計においては、入口導通溝５８及び出
口導通溝５７が精錬容器の前端内へのまたそこから出て
の相並んだ金属流れを提供するよう便宜に配置される。

第３図において、入口導通溝５８及び出口導通溝５７を
構成する導通溝組立体５６が精錬容器の前端に位置付け
られるものとして示される。

前述した邪魔板５９が出口導通溝５７内に、望ましくは
精錬容器の出口手段５５に近接して配置した状態が示さ
れる。

本発明の精錬設備の追加的特徴は、そこを通しての溶融
アルミニウムの流れ方向の便宜な変更により得られる操
業の融通性である。この目的の為には、例示具体例の出
口邪魔板の位置の簡単な変更をもたらしさえすれば良い
。即ち、第１図の具体例においては、出口邪魔板９が入
口手段内の同様な位置に移され、設備はアルミニウムが
今度は第１ステージである区画室３に流入しそして後今
度は第２ステージである区画室２から流出する。

同様に、第３図の具体例においても、邪魔板５９が、溶
融アルミニウムが先とは逆に第１ステージ５２に通され
そして第２ステージ５１から取出されるに際しての出口
側の導通溝となる導通溝５８における同様の位置に簡単
に移替えられる。当業者は、邪魔板の位置が本発明の範
囲から逸脱することな（変更され得るものでありそして
精錬済のアルミニウム生成物流れによる連行を阻止する
よう浮遊ドロスな引き止め保持する為の任意の他の手段
が使用されうることを理解しよう。

第１図の平面図において、ノズル回転は、第１ステージ
区画室２においては反時計方向そして第２ステージ区画
室３においては時計方向として示されている。そうした
反対向き回転が一般に好ましいが、両回転ノズルを時計
方向或いは反時計方向いづれでも同方向に回転した場合
でも満足しうる操業がやはり達成される。

当業者は、本発明の精神内で本発明の細部について様々
の変更や修正が為し得ることを理解しよう。回転ノズル
組立体は、この用途に便利なものとして斯界で知られる
任意の適当な気体分布手段の例示に過ぎないことが理解
されよう。軸駆動式の回転子を、望ましくは軸を取り巻
く保護スリーブに固着される固定子と、固定子と回転子
との間の間隙に気体を導入する為の手段を備える形式の
ものを使用することが一般に好ましい。

本発明の実施においては任意の都合の良い構造材料が使
用出来るが、耐火シート即ち第２図の４４は望ましくは
シートの形態で入手出来るセラミック繊維補強構造用ア
ルミナである。容器シェル及び支持部材は一般に構造用
鋼である。

本発明の２段ステージ精錬容器は、様々の既知の精錬技
術と共に使用され得る。本発明を電気的加熱手段の配設
と関連して記載したが、精錬容器に所要の熱を与える為
の任意の他の構成も使用しうる。

魚１日と弘釆 本発明の精錬設備のコンパクトな設計および固有の操業
の融通性は、実際的な工業用途に対してと（に有益であ
りそして望ましい。アルミニウム精錬所における利用ス
ペースは制約されることが多いので、本発明は産業界で
真撃に必要とされていた要望に答える。溶融アルミニウ
ムが精錬容器内へとまたそこから外へとその同じ端から
流入及び流出することを可能ならしめる便宜で実用的手
段の配備もまた非常に意義あるものであり、大半の実際
的なアルミニウム精錬用途において従来より容易で且つ
便宜の良い据付は施工をもたらす。

回転ノズルはさておき精錬容器内に障害物が存在しない
こと及び一方の区画室空他方の区画室への便宜な横断手
段の設置は、本発明の精錬容器を清掃及び保守のため都
合のよいものとなし、こうした清掃の容易さは、最大設
計流れ操業中のヘッドドロップが比較的低く維持される
ことを可能ならしめる。

本発明の操業の融通性は斯界で有意義であり、容器を通
しての流れ方向を切り替えるることは多（の工業用途に
おいてことに重要な特徴である。

様々なアルミニウム精錬設備において、設備が唯一方向
にのみしか溶融アルミニウムを流しえないことは、精錬
容器の制約に対処する為に溶融アルミニウム流送装置即
ち導通溝その他の、かなり時間のかかる且つ費用のかか
る調整を必要とする。

そうした容器供給業者にとって、こうした面倒な設置及
び操業上の問題は、別々の精錬容器を用意しそして特定
の精錬向上のスペース及び方向上の用件及び制約に応じ
て何れかを使用することを必要とする。本発明は、そう
した負担の必要性な軽滅するものでありそして容器の出
口若しくは出口導通溝（トイ）における邪魔板の配置を
単に配置替えするだけで流れ方向を容易に切替えること
を可能ならしめる。ドロスが容器から取り出される溶融
アルミニウムに連行されるのを防止する為の他の手段、
例えばこの目的の為の導通溝の他の改良形態のものが所
望の流れ方向のに対する出口或いは下流側に即座に配置
出来、本発明の精錬容器を精錬設備内の異なった時点で
或いは別の部位で追加変更が所望されるなら、速やかに
臨機応変に対応しうる。

斯くして、本発明は、アルミニウム精錬業界において有
意義な改善を為すものである。

４、ヌ　の　　な口日 第１図は、本発明の精錬設備の一具体例の平面図である
。

第２図は、Ａ−Ａ線に沿う断面図である。

第３図は、本発明の一興体例で使用される出口部の邪魔
板の配列状況を示す平面図である。

３１：精錬容器 ４０．５１：第１ステージ区画室 ５２：第２ステージ区画室 ３８．５４：入口手段 ５５：出口手段 ３５：前端 ：出口邪魔板 １．４７，５３：中央邪魔板 ２．４８：横断流れ手段（穴） ５．３２ニジエル ６．４３ニゲラフアイドブロツクライニング７．３７：
後端 ８．４４：耐火シート ｌ：回転ノズル組立体 ７．５８：入口、出口導通溝 ９：邪魔板 匡

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）溶融アルミニウムに不浸透性の底壁及び側壁を備え
   る断熱シェルを有する２段ステージアルミニウム精錬容
   器であって、 （ａ）容器内の空間を２つの区画に分画するよう配置さ
   れる中央邪魔板手段と、 （ｂ）前記容器内に形成されそして前端、後端、及び外
   側側壁を具備し、そして前記中央邪魔板手段が内側側壁
   を構成する第１ステージ区画室と、 （ｃ）溶融アルミニウムを導入するため前記第１ステー
   ジ区画室の前端に位置付けられる入口手段と、 （ｄ）前記容器内に形成されそして前端、後端、及び外
   側側壁を具備し、前記中央邪魔板手段が内側側壁を構成
   する第２ステージ区画室であって、該第１及び第２ステ
   ージ区画室が該容器内で並置関係に配列され、そして第
   ２ステージ区画室の前端が第１ステージ区画室の前端と
   容器の同じ側に位置付けられるように配列される第２ス
   テージ区画室と、 （ｅ）溶融アルミニウムを取り出す為前記第２ステージ
   区画室の前端に配置される出口手段と、 （ｆ）前記容器内での連続アルミニウム精錬操業中第１
   ステージ区画室から第２ステージ区画室への溶融アルミ
   ニウムの通過を可能ならしめる、前記中央邪魔板に形成
   された横断流れ手段と、 （ｇ）容器において処理された溶融アルミニウム流れか
   ら浮遊ドロスを分離する為の手段と を包含し、それによりコンパクトで、設置及び操業に便
   宜であり、そしてアルミニウム精錬操業においての使用
   に際して気体分配手段以外に障害物が存在せず、容器を
   通しての流れ方向が容易に逆転しうる２段ステージアル
   ミニウム精錬容器。 ２）中央邪魔板に形成された横断流れ手段がその上端が
   容器における溶融アルミニウムの最小設計操業水準以下
   であるよう位置決めされる特許請求の範囲第１項記載の
   ２段ステージアルミニウム精錬容器。 ３）横断流れ手段が中央邪魔板の第１ステージ区画室及
   び第２ステージ区画室の後端近くの部分に位置付けられ
   る特許請求の範囲第２項記載の２段ステージアルミニウ
   ム精錬容器。 ４）横断流れ手段が中央邪魔板の下端近くで且つその第
   １ステージ区画室及び第２ステージ区画室の後端近くの
   部分に位置付けられる特許請求の範囲第３項記載の２段
   ステージアルミニウム精錬容器。 ５）横断流れ手段が中央邪魔板における単一の穴から構
   成される特許請求の範囲第４項記載の２段ステージアル
   ミニウム精錬容器。 ６）容器において処理された溶融アルミニウム流れから
   浮遊ドロスを分離する為の手段が、溶融アルミニウム流
   れの水準より上方からその下方まで突入して、浮遊ドロ
   スを保持しそして溶融アルミニウム流れに連行されるの
   を防止する邪魔板手段から構成される特許請求の範囲第
   １項記載の２段ステージアルミニウム精錬容器。 ７）邪魔板手段が容器の第２ステージ区画室からの出口
   手段内に位置付けられる特許請求の範囲第６項記載の２
   段ステージアルミニウム精錬容器。 ８）溶融アルミニウムを第１ステージ区画室への入口手
   段に通入する為の入口導通溝と、溶融アルミニウムを第
   ２ステージ区画室からの出口手段から取り出す為の出口
   導通溝とを含む特許請求の範囲第６項記載の２段ステー
   ジアルミニウム精錬容器。 ９）邪魔板手段が出口導通溝内に位置付けられる特許請
   求の範囲第８項記載の２段ステージアルミニウム精錬容
   器。 １０）精錬容器の第１及び第２ステージ区画室において
   溶融アルミニウム中に散気気体を分散せしめる為の気体
   分配手段を備える特許請求の範囲第１項記載の２段ステ
   ージアルミニウム精錬容器。 １１）気体分配手段が精錬容器の第１及び第２ステージ
   区画室の各々に配置される回転ノズル組立体から成る特
   許請求の範囲第１０項記載の２段ステージアルミニウム
   精錬容器。１２）各区画室の少なくとも一つの内壁がグ
   ラファイトブロックのライニングを具備し、該グラファ
   イトブロックが容器内の設計操業融体水準より上方に伸
   延し、該グラファイトブロックが区画室内の溶融アルミ
   ニウムと接触状態となるよう位置付けられそして電気的
   加熱手段を内部に含んでいる特許請求の範囲第１項記載
   の２段ステージアルミニウム精錬容器。 １３）グラファイトブロックの内面に位置付けられそし
   てグラファイトブロックを区画室内の溶融アルミニウム
   水準上方の気相中の酸素との接触から保護するように垂
   直に伸延し、そして該グラファイトブロックを全体的に
   酸化から保護する目的の為シェルの実質状両側面まで水
   平に延在する特許請求の範囲第１２項記載の２段ステー
   ジアルミニウム精錬容器。 １４）中央邪魔板に形成された横断流れ手段がその上端
   が容器における溶融アルミニウムの最小設計操業水準以
   下であるよう位置決めされる特許請求の範囲第１３項記
   載の２段ステージアルミニウム精錬容器。 １５）横断流れ手段が中央邪魔板の下端近くで且つその
   第１ステージ区画室及び第２ステージ区画室の後端近く
   の部分に位置付けられる特許請求の範囲第１４項記載の
   ２段ステージアルミニウム精錬容器。 １６）浮遊ドロスを分離する為の手段が溶融アルミニウ
   ム流れの水準より上方からその下方まで突入する邪魔板
   手段から構成される特許請求の範囲第１５項記載の２段
   ステージアルミニウム精錬容器。 １７）邪魔板手段が容器の第２ステージ区画室からの出
   口手段内に位置付けられる特許請求の範囲第１６項記載
   の２段ステージアルミニウム精錬容器。 １８）邪魔板手段が第２ステージ区画室からの溶融アル
   ミニウムの取り出しのための出口導通溝内に位置付けら
   れる特許請求の範囲第１６項記載の２段ステージアルミ
   ニウム精錬容器。