JPH03100128A - アルミニウム精練容器用保護ライニング - 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】 ［産業上の利用分野］ 本発明の装置は溶融アルミニウムを精練するための容器
に関する。より詳細には、容器用の保護ライニングに関
する。

［従来の技術及び発明が解決しようとする課題］アルミ
ニウム精練容器において、精練室は普通、外部加熱され
る鋳鉄の桶である。もし、桶の壁が露出していれば、精
練操作の際に桶に存在する流動溶融アルミニウムは鋳鉄
を急速に溶かす。

これは、極めて短い桶寿命、例えば、１．５インチ厚さ
の鋳鉄壁に関して数日以下の寿命をもたらす。また、か
かる鋳鉄の溶解は許容できないアルミニウムへの鉄不純
物をもたらす。この許容できない洗い落とし工程を低下
するために、鋳鉄桶を完全に耐火物のプレート及び型に
より裏打する。

外部から加熱される鋳鉄補装の領域において、ライニン
グはグラファイトにより構成されている。

グラファイトは溶融アルミニウムの腐食に耐える任意の
材料よりも高い熱伝導率を有するので、グラファイトは
かかる使用に関して唯一の好適な材料である。もし、桶
ライニングが、熱伝導率の見地から次に良好な材料、例
えば、炭化ケイ素からできていたならば、そのより低い
熱伝導率のために、ライニングを通じる余分の温度低下
が一層高い過剰な桶温度をもたらし、その結果として、
ククッキング、ふくれ等のによる鋳鉄の急速な破損をも
たらす。

かかる耐火物ライニングは溶融アルミニウムを桶の壁に
接触させないようには働がない。ライニングを完全に液
体漏れのないにしておくのは極めて困難であり、確実に
実行できない。これを達成することが困難であるばかり
か、また同様に熱伝導性の理由のために望ましくない。

溶融アルミニウムはライニングと補装との間の空間を占
有して二つの部品間の良好な熱伝導路をもたらす。もし
この空間が気体だけで充満されていたならば、補装は要
求量の熱を精練容器の内部に移動するため、補装は極め
て熱くなる。一方、これは鋳鉄の桶の早期破損を導（。

もし、耐火ライニングと補装との間の間隔に侵入する溶
融アルミニウムが静的であるならば、アルミニウムは鋳
鉄桶から鉄を鉄が飽和するまで溶解し、これは通常の運
転温度で鉄約２〜３％である。最悪の条件（補装の見地
から）下では、溶融アルミニウムは鉄と十分に反応して
鉄４２％を含有する鉄アルミニウムを形成する。この鉄
消費のレベルは鋳鉄桶の壁から鉄の重要でない損失にす
ぎないことを表す、一方、溶融アルミニウムがこの空間
にそしてこの空間から循環可能であるときは、鉄のかな
りの損失が生じる。もし、ライニング中に開孔があるな
らば、熱密度の傾斜、組成物密度の傾斜（溶解した鉄を
有するアルミニウムは純粋なアルミニウムよりも高密度
）によってそして、精練の操作の際に極めて大きな度合
いで、かかる操作中に用いるスピニングノズルにより生
じた流体の力によって誘導されるような循環が生じる。

かかる循環流は１．５インチ（３，８１ｃｍ）厚の鼠鋳
鉄補装を数週間で洗い取る（ｗａｓｈ　ｏｕｔ）、すな
わち、かかる壁を溶解することが知られている。

このタイプの循環は一般に容器内の精練スペースからの
溶融アルミニウムが、耐火物ライニングの二つの部分間
の小さな孔またはスロットを通じてライニングと補装間
の空間に入って（るときに生じる。

桶の洗い取りの問題の一部は酸化によるグラファイトの
損失によって生じる。精練系が使用されてない状態で且
つ容器の内側に十分に導入されてないときは、溶融アル
ミニウムレベルより上のグラファイトライニングプレー
トの一部は酸化の結果として損なわれる。これは精練空
間の注意深いシーリングにより調整することができるが
、実際、これは多（のアルミニウム精練作業場において
普通に行われていない。−旦、グラファイトプレートの
一部が容器中の溶融アルミニウムの操作レベル以下に酸
化されると鋳鉄の桶の側壁はもはやこの時点で保護され
ない、補装の特定の部分は十分なドロスにより被覆され
て桶の鋳鉄と溶融アルミニウムとの実際の接触が防止さ
れるが、それにもかかわらず溶融アルミニウムはライニ
ングの後方空間に入る大きな入口を有する。また、もし
、ライニングプレート及び型間の開口による出口、特に
精練容器の底部近くの出口による開口があると、その後
、ライニング後方の溶融アルミニウムの急速な循環が生
じることになり、鋳鉄補装の望ましくない急速な洗い出
しをもたらす。

使用していないレベルより上方のグラファイトライニン
グの酸化は、グラフディトプレートのこの部分を溶融ア
ルミニウムに腐食されない非酸化材料で被覆することに
より有効に減じることができる。窒化ケイ素結合炭化ケ
イ素がこの目的に良好な材料である。この材料のスカー
トをグラファイトプレートの頂部に載せるようにおくこ
とができそして鋳鉄桶がグラファイトプレートの頂部に
その位置が維持され且つ容器中にずれないように鋳鉄桶
にクランプすることができる。また、このクランプはグ
ラファイトプレートを押えつけるように働きそして容器
部品が溶融アルミニウムで満ちているときに上記プレー
トが上方に浮（ことを防止する。かくしてグラファイト
プレートの上端部は鋳鉄補装に対して保持されまたは有
効にクランプされる。グラファイトプレートの頂部に載
る炭化ケイ素スカートは溶融アルミニウムの上方の運転
レベルを超えて且つ下方の使用していない溶融アルミニ
ムレベルより下に、上記グラファイトプレートの内部表
面に渡って下方に伸びて、容器中の溶融アルミニウムレ
ベルを超える精練空間のグラファイトを酸化から保護す
る。

グラファイトライニングと補装との空間へのそしてそこ
からの溶融アルミニウム流れに関する溝を殆どなくすた
めに、容器の底部、側部及び少なくとも一端部は開口が
ないようにグラファイトの単一部材で連結されることが
望ましい。サイドプレート及びエンドプレートは、典型
的には既知の凸及び凹ジヨイントによりボトムプレート
に接合されている。ライニングがこのような方法で鋳鉄
桶に装着されているとき、種々の部材は互いに相接して
且つ補装に対して適合して、ジヨイントのプレート間の
任意のギャグはセメントで満たされる。

精練容器が運転温度に加熱されるとき、桶はその高い熱
膨張係数のためにライニング以上に伸びる。この状況下
、桶はもはやライニング部材同士の相接を保持しない。

上記のようにグラファイトサイドとエンドプレートが耐
火物スカートにより桶の壁にクランプされているので、
これらのグラファイトプレートはそれらの上端部で実際
に引き離される。しかしながら、グラファイトプレート
の下端部は凸凹ジヨイントによりボトムプレートと互い
に接触が保たれている。この状況はサイドプレートエン
ドプレートとの間の開口をそれらのプレートの上端に生
じさせ、従って、容器内の精練空間とグラファイトライ
ニング及び鋳鉄補間の空間との間に溶融アルミニウムが
流れる溝をもたらす、凸凹ジヨイントを後部グラファイ
トプレート及びサイドグラファイトプレートとの間に用
いることはできない。なぜなら、かかるジヨイントは加
熱された際、サイドプレートまたはエンドプレートの必
要な外側への動きを抑制するからである。かかる抑制は
凸凹ジヨイントの破砕あるいは耐火物スカートの移動ま
たはグラファイトプレートの破損をもたらす。しかしな
がら、精練容器を運転温度に加熱してグラファイトプレ
ートが必要な動きをした際に、溶融アルミニウムが流れ
る開溝なもたらさないジヨイントを作製する手段を見い
だすことが極めて望ましい。

従って、本発明の目的はアルミニウム精練容器のグラフ
ァイトサイドプレート及びエンドプレート間の改良され
たジヨイントを提供することを目的とする。

更に本発明の目的は、ジヨイントを通る溶融アルミニウ
ム流れに対する有効な障壁を維持しつつ加熱した際に必
要となる相対動作を可能にする上記グラファイトサイド
プレートとエンドプレート間のジヨイントを提供するこ
とにある。

これらのそしてその他の目的を考慮しつつ、本発明を以
下に詳細に説明し、その新規な特徴を特許請求の範囲に
記載する。

［課題を解決するための手段］ ｌ豆皮ｌ恭 本発明はサイドグラファイトプレートとエンドグラフデ
ィトプレート間のジヨイントに作製された切欠き中に耐
熱性シート膜を配置することにあり、上記シート膜は上
記切欠きに留まって、精練容器が操作温度に加熱されて
プレートが動く際に生じた上記プレートの上端間の開口
を通じて溶融アルミニウムが流れ込むこと排除するのに
適する。

１１２αＬ丑− もし、グラファイトサイドプレートとグラファイトエン
ドプレートが、アルミニウムの精練にまたはそれ以外で
溶融アルミニウムを保持するため、容器が所望の操作温
度に加熱される際に、第１図の配置におけるように互い
に密着したままであるならば、それらのプレート間のジ
ヨイントの切り欠き中に耐火物のシート膜を配置する必
要はない。しかしながら、グラファイトプレートは、精
練容器を運転温度に加熱した際にそれらの上端で引き離
され、一方でプレート下端は凸凹ジヨイントにより結合
されている。従って、本発明の耐熱性シート膜は上記サ
イド及びエンドプレート間で生じる開口を通る溶融アル
ミニウムの流れを防止する便利且つ有効な手段をもたら
す。

第１図を参照すると、エンドグラファイトプレートは参
照番号１により表され、上記の従来技術の記載に示した
ように積載される非酸化性スカート用の切欠き部分２を
有する。サイドグファイトプレート３は、容器を組み立
てた際、エンドプレート１に密接するように図示されて
いる。しかしながら、第２図に示すように、エンドプレ
ートｌ及びサイドプレート３は所望の操作温度に加熱さ
れた際に引き離される。耐熱性シート膜４は第１図に示
したようにもともとプレート間のジヨイント中に装着さ
れており、そして第２図は操作条件での腹位置を図示し
ており、Ｉｌｌ　４は溶融アルミニウムがプレート１と
３が引き離される際に生じる開口を通じて流れることを
有効に防止する位置に留まる。

上記シート膜４を装着するためには、プレートｌ及び３
の組の切欠き部分５及び６が、上記プレート間のジヨイ
ントにてプレートの厚みの例えば中位の位置にそれぞれ
対応して提供される。切欠き部分５及び６は一般に好ま
しいＹ型形状で示され、内部の一層狭い部分、すなわち
、それぞれ、部分５Ａ及び６Ａ、及び拡張部分、すなわ
ち、向かい合う部分５Ｂ及び６Ｂを有する。この配置は
耐火シート膜４を切欠き中に都合良（位置付は且つ保持
することを可能にする。

図示した具体例において、耐熱性シート膜４は、エンド
プレートｌおよびサイドプレート３が第２図に示したよ
うに引き離された後でも膜の相対する端部が狭部５Ａ及
び６Ａ内に位置しているままであるような幅を有する。

従って、耐熱性シート膜４０は、精練操作温度で操作す
る際、ブレ−ト間の開口を通じる溶融アルミニウムの流
れを有効に防止することができる。この目的のために、
耐熱性シート膜４は、エンドプレートｌ及びサイドプレ
ート３が第１図位置におけるように隣接接触したときに
、耐熱性シート膜４が狭い切欠き部分５Ａ及び６Ａ内に
抱き寄せて固定され、且つ本質的に密接した位置に留ま
り、そして第２図の位置におけるように上記プレート１
及び３のオフセットによる傾いた位置が必然的に仮定さ
れるけれども、溶融アルミニウムの流れに対して有効な
障壁を維持するような幅及び厚さにすべきである。

切欠き部５及び６は、シート膜４の長さ及び幅に比べて
同様の寸法であり、それゆえ、切欠き部中の上記シート
膜４の位置は操作温度条件下で溶融アルミニウムの通過
に対する有効な障壁を生じ且つ維持することを可能にす
る。従って、図示した第１図の具体例の内狭部５Ａ及び
６Ａは、十分な幅を有して、それゆえ、シート膜４の相
対する端部が、第２図位置におけるように傾き、従うて
、相対して位置する切欠き部分５Ａ及び６Ａの内部末端
から離れるときでも、上記切欠き部５Ａ及び６Ａ内に留
まり、エンドプレート１とサイドプレート３が引き離さ
れるにもかかわらず溶融アルミニウムの流れに対して有
効な障壁を維持する。耐熱性シート膜４がそこで密接結
合を達成するには、上記切欠き位置５Ａ及び６Ａは上記
耐熱性シート膜４と本質的に同じ幅であり且つ上記シー
ト膜を上記切欠き部分５Ａ及び６Ａ内に置くのに十分な
りリアランスを許容することが望ましい。切欠き部分５
及び６の望ましく拡大された部分５Ｂ及び６Ｂは、互い
に向かい合い且つ隣接しており、部分５Ａ及び５Ｂの幅
より大きな幅を有して切欠き５及び６中に耐熱性シート
１ｌｌＩ４を配置することを促進し且つ特にプレートｌ
及び３カ引き離された際に膜の傾斜位置を仮定して耐火
シート膜４用の部屋を与える。

切欠き部分５及び６並びに耐熱性シート膜４の寸法は、
それらの相対的な寸法が、操作中、サイドプレート及び
エンドプレート間の開口を通じる溶融アルミニウムの通
過を望ましく防止すること保証する限りは変えることが
できると理解されよう。典型的な具体例において、切欠
き部５及び６は約３／４インチ（１，９ｃｍ）の全幅を
有し、そして内部の、狭部５Ａ及び６Ａは約３／８イン
チ（０，９５ｃｍ）を有し、そして拡がり５Ｂ及び６Ｂ
もまた約３／８インチ（０，９５ｃｍ）の幅であり、Ｙ
型の拡がり部分５Ｂ及び６Ｂの末広がり側部はそれぞれ
約４５°の角度である。この具体例において、内狭部５
Ａ及び５Ｂは約３／１６インチ（０，４８ｃｍ）の厚さ
を有する。望ましい密接のために、耐熱性シート４は約
３／１６インチ（０，４８ｃｍ）の厚さを有して、上言
己の内狭部に挿入されることを可能にするわずかなりリ
アンスを有しており、シート全幅は約１．５インチ（３
，８１ｃｍ）すなわち各々の切欠き部分Ｓ及び６の全長
の約２倍である。かかる特定の寸法は例示の目的にのみ
提供され、定義したように制限されずまたは特許請求の
範囲の技術的範囲を制限するものではない。

当業者ならば、切欠き部が好ましいＹ型形状、単一の溝
型形状または他の任意の形状及びデザインであったとし
ても切欠き部及び耐熱性シート膜４の実際の寸法は使用
される特定の精練容器の寸法及び構造並びに特定の用途
を助長する必要なジヨイント組立て体の予期された動き
に依存して決定されることが理解されよう。

サイドプレート及びエンドプレートの切欠き部分は、都
合よく、プレートの全高に沿って垂直に伸びている。耐
熱性シート膜はアルミニウムを保持及び／または精練す
るために容器内の溶融アルミニウムの意図した操作レベ
ルより上から加熱の際にプレートが引き離される地点よ
り下方まで垂直に伸びている。−船釣にはプレート底部
にまで伸びる上記耐熱性シート膜を有するの便利である
。

もちろん、耐熱性シート膜４は本発明のライニング保護
の目的を果たすためにアルミニウムによる腐食に耐えな
ければならない。耐熱性シート膜は、堅く、もろい材料
例えば、成型炭化ケイ素またはアルミナを本発明の実施
に用いることができるが、有効な障壁を維持しつつ、第
２図の具体例のように仮定された傾斜し、曲がった位置
を満足するような柔軟な材料にすることが好ましい。か
かるシートとして、市販されているものは、ジルカー・
プロダクト（ＺＬｒｃａｒ　Ｐｒｏｄｕｃｔｓ）社から
販売されている、２４００下まで有用な特性を有するＺ
ＩＲＣＡＲ”耐熱性シートｌＯＯ型である。かかるシー
トは、セラミック繊維補強組織アルミナ製品であり、約
７５％のアルミナ（Ａｊ＊Ｏｓ）、１６％のシリカ及び
９％の他の金属酸化物を含むと記載されており、高温強
化プラスチックの範囲において極めて望ましい柔軟性及
び圧縮高度有するが、通常のプラスチックの最大使用温
度をはるかに超えるレベルで強度及び有用性を保持する
。その他の種々の市販されている材料もまた本発明の実
施に用いることができ、レックス・ロト（Ｒｅｘ−Ｒｏ
ｔｏ）社等により製造されている真空成型耐火繊維ボー
ドや３Ｍ社により製造されて商標Ｎｅｘｔｅｌとして販
売されている耐火性繊維スリーブを含む。

本発明はアルミニウム精練技術に置ける有益な進歩をも
たらす、すなわち、本発明はグラファイトのサイドプレ
ート及びエンドプレートを、操作温度に加熱された際に
それらの上端部で起こる引離れを、溶融アルミニウムが
そこを流れるのを有効に防止しつつ、順応するような方
法で好都合に位置付けることを可能にする。したがって
、本発明は、かかる精練容器の桶寿命をアルミニウム精
練技術に置いて極めて望ましい方法で引き伸ばすことが
できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、精練容器のグラファイトのサイド及びエンド
プレート間のジヨイント部分の概要的な上面図であり、
本発明の耐熱性シート膜は組み立ての際に且つ操作温度
に加熱する前にジヨイント中に挿入される。 第２図は、操作温度に加熱した後の第１図のジヨイント
部分の概要的な上面図である。

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. （１）側部に互いに密接するのに適したグラファイトサ
   イドプレート及びエンドプレートを含む、精練またはそ
   れ以外のための溶融アルミニウムを保持する容器用の保
   護ライニングであって、上記プレートが、それらの下端
   で結合されているが、それらの上端部で外側の外部加熱
   される鋳鉄の桶壁に付着され且つ容器が操作温度に加熱
   される間であって桶が膨張する際にそれらの上端部で互
   いに引き離されることが可能であり、それによって容器
   内の精練空間とプレート及び上記鋳鉄桶によってできる
   空間との間の溶融アルミニウム流れ溝を開放する上記ラ
   イニングにおいて、（ａ）グライファイトサイドプレー
   ト及びエンドプレートが互いに密接するように上記プレ
   ート間のジョイント部でそれらの高さに沿う対応する部
   分にて切欠き部を有し、上記切欠き部がプレートの頂部
   から上記プレートが加熱の際に引き離されない地点にま
   で垂直に伸びている上記プレートと、 （ｂ）溶融アルミニウムによる腐食を受けにくい耐熱性
   シート膜であって、上記シート膜が互いに密接する上記
   サイド及びエンドプレートの上記対応する切欠き部分を
   横断して位置し、上記シート膜が溶融アルミニウムの予
   定された操作レベルより上方から上記プレートが加熱の
   際に引き離される地点より下方まで垂直に長く伸び、上
   記シート膜が、操作温度に容器が加熱されてプレートの
   上方端部でプレートが引き離されるときに、上記サイド
   及びエンドプレートが引き離されることによって別途生
   じる溝を通じる溶融アルミニウムの流れに対して上記シ
   ート膜が有効な障壁として働くような、上記切欠き部分
   に対する、厚さ及び幅を有し、それによって、それらの
   引き離された部分におけるプレート間の溶融アルミニウ
   ムの流れに対する有効な障壁を維持しつつ、サイド及び
   エンドプレート間のジョイントが操作温度に容器が加熱
   される際に要求されるような相対的な動作を可能にする
   上記シート膜と を含むことを特徴とする上記保護ライニング。
2. （２）上記サイドプレート及びエンドプレートがそれら
   の底端部にて凸凹ジョイントにより接触されている請求
   項１の装置。
3. （３）上記切欠き部分が概してＹ型であり、拡がった部
   分が、プレートが密接しているときに向かい合い、上記
   拡がった部分が操作温度での上記プレートのオフセット
   に対応して上記耐熱性シート膜の傾斜した位置を助長す
   る働きをする請求項１の装置。
4. （４）上記耐熱性シート膜が、上記切欠き部分の内部の
   狭部に対して、上記耐熱性シート膜が操作温度に加熱さ
   れた際に内部の狭い位置に留まるような幅及び厚さを有
   する請求項３の装置。
5. （５）上記耐熱性シート膜が、上記プレートが引き離さ
   れる際の上記プレートのオフセットを助長するように屈
   曲可能である柔軟な材料から構成されている請求項１の
   装置。
6. （６）上記耐熱性シート膜がセラミック繊維強化構造ア
   ルミナ材料から構成される請求項５の装置。