JPH0335595B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は溶解した金属への加熱方法及びその装
置に関する。本発明の加熱方法及び装置はアルミ
ニユームの精練等に利用可能であるが、勿論それ
に限定されるものではない。高温における溶融金
属の処理においてはいずれの場合も熱流を制御す
ることが重要である。

この際第１に考慮すべき熱損失を制御すること
であつて好適な断熱材の選定が最重要項目であ
る。しかしながらこれのみでは決して充分ではな
く、加熱の際に不純物質が溶解しないようにする
ことが望まれる。

〔従来の技術〕

熱は溶融金属を収容している容器の底及び側面
を通して、或いは溶融金属の上部又は内部から加
えることができる。実用上又経済上の理由から、
後者の方法がよく使用され、本発明も基本的には
この方法に依つている。

溶融金属に加熱するために、固定電極間又は固
定電極と溶融金属間にアークを使用できることが
知られている。この方法は結果として、溶融金属
上層及び下層間に大きな温度差を生ぜしめる。さ
らに、上層及び下層の化学成分に差が生じ易い。
上層部においては、特に電極の近くでは、溶融金
属の成分は蒸発し、同時に電極から電極構成物質
が混入される、通常生じるのは電極から炭素が分
離し、溶融金属に吸収される事態である。

〔本発明が解決しようとする問題点〕

アークを用いた加熱は、このように温度及び化
学成分に不均一なこう配を生じる。希望する品質
の金属を生産するためには、経験と、時間及び製
造工程を通してのサンプルの分析を必要とする。

これらの問題は、もし溶融金属をアークによつ
て加熱しながら同時にこの溶融金属を撹拌する簡
単な手段があれば軽減又は完全に解決することが
できるであろう。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明は、アークによつて溶融金属に熱を供給
するに当り、溶融金属内に挿入された中空回転円
筒の助けによつて溶融金属をこの回転円筒内で回
転せしめ、アークを回転している溶融金属と、固
定された調節可能な電極との間に生ぜしめること
により上述の問題を解決する。

〔実施例〕

以下、本発明の実施例を添付図面の装置に基づ
いて説明する。

第１図において、１は加熱されるべき溶融金属
で公知の適当な溶融炉１２内に入れられる。溶融
金属内には中空の円筒体２が挿入されている。円
筒体２の上部には中空の駆動軸６が一体に結合さ
れ、駆動軸６は適当な構築物１５に固定された軸
懸架装置８に回転可能に支持されている。駆動軸
６はモータの如き適当な駆動装置（図示せず）に
より伝達装置９を介して回転駆動され、その回転
に伴い回転円筒体２が溶融金属１内で回転する。

回転円筒体２の底部壁には１つの穴５が設けら
れ、さらに側壁には複数の穴４が設けられてい
る。駆動軸６が回転して円筒体２が回転すると、
円筒体２内の溶融金属１も回転する。この回転に
より円筒体内部の溶融金属はその回転による遠心
力によつて図示の如く回転放物面の表面３を形成
するとともに、側壁の穴４を通して円筒体の外側
に流出し、一方底部の穴５を通して溶融金属が円
筒体の中に流入して溶融金属の環流が生じる。

前記中空駆動軸６の内部を通つて固定電極７が
図示の如く設けられる。電極７は図示されない適
当な手段によつて駆動軸６の回転に拘らず非回転
で、かつその高さが調節可能で溶融金属表面３と
の距離を任意に調節することができる。電極７は
導電線１１によつて電源１４の一方の端子に接続
され、電源の他方の端子は適当な接続手段１３に
より溶融金属に接続される。従つて、アーク１２
は図示の如く電極７の先端と放物面の溶融金属表
面３の間に生じる。

電源１４は、溶融金属の加熱の目的に応じて直
流でも交流でも用いられる。直流アークを用いる
場合通常固定電極７を陰極とし、溶融金属側（本
発明の場合放物表面３）が陽極となる。もし電極
から溶融金属内に物質が混入することを防止する
必要がなけれは従来型の金属炭素電極を使用する
ことができる。

電極と溶融金属表面のアークで良く知られてい
るものは、通常基本的に水平な溶融金属表面との
間で作用している。本発明によれば、回転円筒の
動きによつて回転円筒内の溶融金属表面は回転放
物面となり求心力によつて溶融金属は回転円筒の
側面の穴を通つて外に挿入される。この作用によ
り溶融金属の効率的な撹拌、即わち化学組成及び
温度の均一化がはかれる。

回転体を使用する本方法は、バツチ処理又は連
続処理のいかんを問わず、溶融金属の加熱、精製
又は合金製造に非常に好適である。溶融金属が連
続的に流動しているので合金製造は、合金素材を
固形又は液体の状態で中空軸を通して直接添加し
て行なうこともできるし、例えば炭素のように電
極から材料を添加することも可能である。

もし要求が単に熱を加えることだけであれば、
プラズマ・バーナによつて生成されるアークを使
用することが有利であり、この場合陽極は中空の
回転円筒体内で回転している溶融金属で構成さ
れ、陰極は回転円筒体内に挿入された固定電極７
で構成される。

陰極は必要により高融点で不純物質を溶融金属
内に混入させないような金属で構成することがで
きる。熱源としてプラズマ・バーナを使用する際
の一般的な困難は陽極が消耗するので連続的に更
新しなければならない点である。本発明ではこの
問題を完全に解決している、すなわち回転してい
る溶融金属は連続して更新されかつその表面の位
置は保持されているからである。

溶解の目的によつては、アークを真空又は制御
された雰囲気の中で作用させる必要がある。この
ような方法で、本発明に基づく方法及び装置は溶
融金属の精製についても好適に行なえる。例えば
水素を溶けたアルミニウムから取り除くことがで
き、これはガス接続口１０より回転円筒体の中空
軸６を通して種々のガスを溶融金属に吹き込むこ
とによつて可能である。これらのガスは窒素やア
ルゴンのような不活性ガスで鉱滓を除去するため
に使用するものであつても良いし、塩素ガス又は
フレオン１２のように塩素を成分として有する活
性ガスであつても良い。

回転円筒体２の材質は、温度、求心力及び溶融
金属に対して耐え得るものでなければならない。
さらに、この材質は製造工程で扱い易いものでな
ければならない、とくに粉末治金に適したもので
あるのが望ましい好適な材料は、アルミニウム・
チタナイト（aluminium titanate）、窒化ホウ
素、アルミナ、及び黒鉛である。

実際の選択にあたつては、回転円筒体と、溶融
金属の漏れ具合が重要である。この漏れ具合は回
転円筒体の側面及び底面に開ける穴径に大きな影
響を与える。側面の穴径は１ミリメートルから、
回転円筒の直径の50％の間であるし、底面の穴
は、円形でも、円形以外の例えば四角形とか楕円
とか任意の形状で良く、たて横の軸長が回転円筒
の直径の５〜100％の範囲に選ばれる。底面から、
側面に開けた穴までの距離は20ミリメートルまた
はそれ以上で装置の全体の寸法によつてきめられ
る。回転円筒体の側面は滑らかであつても良い
が、種々の形状の翼を内外面に備え、溶融金属を
急速に回転させるようにすることもできる。回転
円筒体の底面の穴は円形でも、円形以外の任意の
形状でもよいが円形以外の形状にした場合、溶融
金属の回転を促進する効果を得ることができる。
回転円筒体の形状は必ずしも正確な円筒でなくて
も良く例えば内側を回転放物面とすることもでき
る。

〔効果〕

本発明によれば、溶融金属が中空胴体の底部壁
と側壁に設けた穴を通つて環流し、かつ中空胴体
内で放物面を形成し、アークは電極とこの放物面
の間に発生する。したがつてアークによる加熱が
還流によつて溶融金属に均等に与えられ、この装
置をアルミニウムの精練等に使用した場合その化
学成分が均一に分布され、また、アルミニウムの
精練で含有不純物、例えば水素、リチユウム、ナ
トリユウム等の除去に用いた場合は反応が均等に
起こるため処理時間が短縮される。加熱が均等に
与えられ、処理時間が短縮される結果として電極
構成物質により溶融金属が局部的に汚損すること
がないという効果を有する。アルミニユームの精
練における含有リチユームの除去に、本発明の装
置を用いた場合と、従来の装置を用いた場合の実
験効果を第２図に示す。実線Ａが本発明の装置の
場合、点線Ｂが従来装置の場合である。何れの場
合も当初リチユーム含有率は51ppm、平均溶融金
属温度850℃で、本発明の装置の場合回転体の回
転速度は700rpmであつた。縦軸は処理後リチユ
ーム含有率CLiと処理前リチユーム含有率CoLiの
比の対数の負数を示し、図でＣで示されるレベル
は、リチユーム含有率1ppmに相当する。図から
明らかなように、従来装置の場合はリチユーム含
有率を51ppmから1ppmに低下させるのに13分か
かつたのに対し、本発明の装置では同一レベルに
低下させるのに８分ですむことが分かる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に基づく実施例の装置の構成を
示す図、第２図は溶融アルミニユームからリチユ
ームを除去するのに用いた場合の、本発明の装置
と従来装置との比較を示すグラフである。 符号の説明、１……溶融金属表面、２……回転
体、３……回転体内の溶融金属の放物面、４……
回転体側面の穴、５……回転体底面の穴、６……
回転体駆動用中空軸、７……固定電極、８……軸
懸架装置、９……回転力伝達装置、１０……ガス
接続口、１１……電気接続、１２……電極と回転
している溶融金属間のアーク。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 加熱せんとする溶融金属の中に、底部壁と側
   壁に１つまたは複数の穴５，４が設けられ、かつ
   上方に延びる中空軸６をもつた中空の筒体２を前
   記中空軸が前記溶融金属より上方に突出するよう
   に挿入し、 前記中空軸６と中空筒体２を回転して、前記中
   空筒体内部の前記溶融金属を回転させ、それによ
   つて前記溶融金属が前記中空筒体内に前記穴５，
   ４を通つて還流し前記中空筒体内の前記溶融金属
   の上面が回転放物面３を形成するようにし、 電極７を、前記中空軸６を通つて前記中空筒体
   ２内に挿入し前記溶融金属の回転放物面３から隔
   離した位置で固定し、 前記固定電極７と前記溶融金属との間に電気エ
   ネルギを印加して前記固定電極７と前記溶融金属
   の回転放物面３の間にアーク１２を発生させ、 該アークにより前記溶融金属を加熱することを
   特徴とする溶融金属の加熱方法。 ２ 前記アーク１２がプラズマ・バーナによつて
   発生するアークである特許請求の範囲第１項の溶
   融金属加熱方法。 ３ 加熱せんとする溶融金属の中に挿入されて、
   その溶融金属内で回転可能に設けられた中空筒体
   ２で、その底部壁と側壁に１つまたは複数の穴
   ４，５をもち、また前記溶融金属の上部に突出す
   るよう上方に延びる中空軸６を備えた前記中空筒
   体２と、 前記中空筒体２と前記中空軸６を回転させる回
   転装置９と、 前記中空軸６を通り前記中空筒体２の中にまで
   延び、前記中空筒体内の前記溶融金属の上面３か
   ら隔離した位置で上下高さを調節可能に固定され
   た電極７と、 前記電極７と前記溶融金属の間に電気エネルギ
   を印加して、前記電極と前記中空筒体内の前記溶
   融金属の上面との間にアークを発生させる装置１
   ３，１４と、 を備えた溶融金属を加熱する装置。