JPH033572Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 技術分野 本考案は主にマグネシウム系金属スクラツプの
ための工業的規模の再生（精製も含む）用の濾過
装置に関する。

背 景 近年、スクラツプから再生されて再使用される
マグネシウム系等の金属のリサイクル量は年々増
加してきており、エネルギー節約および資源補充
の上でこのようなリサイクルは重要な役割を果た
しつつある。また、製造加工工程において生じる
マグネシウム系金属等の返り材の再生も同様に重
要となる。このような再生は勿論ながらマグネシ
ウム系金属に限られず、アルミニウム系金属やそ
の他の金属においても同様である。

従来技術およびその問題点 このような再生処理の一つの方法として、固設
せる処理炉底部にフラツクスの層を形成してお
き、この処理炉に再生すべき金属溶湯を投入し、
フラツクス層を通過させることで溶湯に含有され
ている酸化物等の介在物を吸収分離させる方法
（米国特許第4385931号公報参照）が知られてい
る。

しかしながら上述の方法では効率および歩留り
が悪いため、工業的規模では全く実現されていな
い。例えばマグネシウム系金属をフラツクス層に
通すと、フラツクス層による持ち去りが大きくな
つて歩留りが悪化する。一方、通過される溶湯に
はフラツクスが持ち込まれ、これを完全に除去す
ることは困難であるために再生金属がフラツクス
の悪影響を免れない。しかも屋外貯蔵品や市中か
ら回収されたスクラツプには油分や大量の埃が付
着しているので、処理が面倒となつて効率が悪化
するうえにフラツクスの使用量が多量となる。こ
のようにして上述の問題点が顕著となり、経済的
に採算を得るのは困難となるからである。

一方、このようなフラツクス使用による多くの
問題点に鑑み、フラツクスを使用しないで再生処
理する方法も以前から提案されていた。これは濾
過によつて不純物を除去することを原理とするも
のであり、例えば特公昭56−18063号公報に記載
されているものである。

しかしながらこのような従来の濾過装置は効率
が悪く、工業的規模で稼動するためには様々な欠
点があつた。

そこで本出願人は、生産性、操業性、経済性の
問題点を解決して十分に工業的規模で稼動できる
濾過方式の金属スクラツプの再生用の装置を先に
出願した（特願昭60−83179号）。

考案の目的 本考案の目的は、先に出願した濾過方式による
再生装置を更に改良し、より高い操業性、生産性
並びに安全性を保証される濾過装置の提供を目的
とする。

考案の概要 本考案による金属スクラツプの再生用の濾過装
置は、濾過するために投入された金属スクラツプ
を溶融するためもしくは予め溶融されて供給され
た溶湯を凝固温度以上に保持するための加熱手段
を有する上槽と、加熱手段を有する下槽と、前記
上槽および下槽の間に介在されるフイルター装置
と、前記両加熱手段の温度制御装置と、前記上槽
に連結された加圧手段および／または前記下槽に
連結された減圧手段と、前記上槽の昇降装置およ
び／または前記下槽の搬送装置とを有して構成さ
れた金属スクラツプの再生用の濾過装置におい
て、特に下槽内にフイルター装置を通して供給さ
れる溶湯を受入れるための内容器を抜き出し自在
に収納させるとともに、前記上槽が少なくとも円
筒形とされ、その下端が下方へ向けて拡がるよう
にテーパーを付形されており、前記フイルター装
置が前記上槽および下槽の間に介在されるホルダ
ー部材に交換可能に取付けられたフイルターを有
し、このフイルターの上面が前記ホルダー部材の
上面と同平面になされていることを特徴とする。

本考案においては、上槽の下端を下方に向つて
拡がるようにテーパーを付形することによつて溶
湯の濾過後に上槽を上昇操作した時にフイルター
装置上に堆積する残渣が上槽の内面に付着して上
槽に残留しないようにでき、上槽の清掃が極めて
便利になされるとともに、上槽および下槽の間に
介在されるホルダー部材に交換可能に取付けられ
たフイルターの上面が前記ホルダー部材の上面と
同平面になされていることによつて溶湯の濾過後
にフイルター装置上に堆積する残渣を少なくする
ことができ、また上槽を上昇させ、フイルター装
置上に堆積する残渣をフイルター装置から除去す
るのが極めて容易になされる優れた効果が得られ
るのである。従来のフイルター装置においては、
フイルターが交換可能に嵌合されるフイルター装
置の凹部内に深く凹んで配置されているために溶
湯の濾過に際して凹部内に配置されるフイルター
上に厚く堆積した残渣の層を通してさらに新しい
溶湯が濾過されるために溶湯は濾過され難くな
り、必然的に残渣の量が多くなる欠点を免れなか
つたのである。本考案においては前述のようにフ
イルターの上面がホルダー部材の上面と同平面に
なされていることによつてフイルター上に堆積さ
れる残渣の量が最少になされ、濾過が容易にされ
るとともに残渣の除去が極めて容易になされる利
点が得られるのである。実際の作業において残渣
の量は従来7.3−16％であつたものが、５％まで
減少されることができたのである。しかも本考案
においては、内容器が下槽内に抜き出し自在に収
納されて、前記フイルター装置を通して供給され
た溶湯を受入れるようにされているから、溶湯の
濾過後に下槽を溶湯取出し位置に搬送した時に内
容器を下槽から抜き出すことによつて溶湯を極め
て容易に取出し得る優れた効果が得られるのであ
る。これらのことは本考案の装置を従来の装置に
比較して著しく作業性を改善させるものである。

本考案の更に他の特徴および利点は以下の図面
参照による実施例の説明において詳しく説明す
る。

実施例の説明 第１図に示す実施例において、符号１は、複数
に分割された加熱コイル１Ａ（１つのみ示す）を
備えた電気炉とせる上槽を示す。また符号２は、
同様に加熱コイル２Ａ（１つのみ示す）を備えた
電気炉とせる下槽を示す。上槽１および下槽２は
内部に坩堝３および坩堝４をそれぞれ収容保持で
きるようになつている。符号１Ｂおよび２Ｂはそ
れぞれ坩堝３および４を取り囲むように配備され
た断熱材を示す。また、符号１Ｃおよび２Ｃはそ
れぞれ上槽１および下槽２の外殻部材を示してい
る。

坩堝３は両端開口せる円筒状の部材とされてお
り、特にその下端は下方へ向かつて拡がるような
テーパーが付形されている（符号３′で示す）。一
方、坩堝４は上端開口せる有底円筒形の部材とさ
れている。これらの坩堝は黒鉛鋳物として形成さ
れており、その外表面にアルミニウム系金属の層
を形成するようにアルミナイズ処理されている。

本考案の最大の特徴として、この濾過装置は下
槽２内に、即ち坩堝４内に濾過溶湯を受入れるた
めの内容器３０が抜き出し可能に収容されている
のである。この内容器３０は上部にフツク３１が
固定され、適当な吊持手段によりこのフツク３１
を利用して上方へ吊り上げ、これにより下槽２か
ら取り出せるようになつている。勿論この場合に
は後述のように上槽１は先行して下槽２から取外
されるのである。このような内容器３０は知られ
ている適当な材質で作ることができる。

下槽２は車輪５を備えていて、金属スクラツプ
の再生施設の床面に配備したレール６に沿つて移
動できるようになつている。この下槽２の移動の
ために適当な駆動装置を備えること、さらにこの
駆動装置を濾過終了後に自動的に作動制御するよ
うになすこと等は任意であり、ここではエアー圧
移動式のものとしてある。一方上槽１は適当な昇
降手段（図示せず）により吊り上げ／下げできる
ようになつている。このような昇降手段による吊
り上げ／下げを、下槽２の位置決め並びに濾過の
終了に応じて自動的に作動制御するように構成で
きることは、前述した下槽２の移動制御の場合と
同様である。

ここで符号７は坩堝３の上端開口を閉塞するた
めの蓋を示し、符号８は温度ンサを示す。符号９
は蓋７を通して坩堝３内に通じるガス供給管を示
し、例えば１〜２％のSF₆ガス＋乾燥空気を供給
する。符号４０は坩堝３内の溶湯のレベルを検出
するためのフロート式液面計を示す。また符号１
０は坩堝４内を減圧するための減圧通路を示して
いる。

上槽１および下槽２の間、詳しくは坩堝３およ
び４の間に全体を符号２０で示すフイルター装置
が介在されている。このフイルター装置２０は、
例えば黒鉛鋳物で形成されたフイルターホルダー
２１と、これに交換可能に取付けられたフイルタ
ー２２とを有して構成されている。ここで、フイ
ルター装置２０はフイルターホルダー２１および
フイルター２２の上面が同一平面となるように平
面形状とされるのが特に好ましい。フイルター２
２はセラミツクスフイルターや鉄系金属繊維焼結
フイルターを使用できる。更に鉄製の多孔板の上
にセラミツクス繊維クロスまたは多孔質レンガ材
を載せる等により、粒子補足能力のある濾過部材
を任意に使用できる。勿論フイルターホルダー２
１はボイラー用圧延鋼板で作ることも可能であ
り、材質は限定されない。必要に応じて、フイル
ターホルダー２１内に電熱線等の加熱手段を埋設
してフイルター２２を所定温度に保持するように
構成することもできる。このように保温すること
は、溶湯用の温度センサ８とともに濾過操業の安
定性を高める上で有利である。そこで、このフイ
ルターホルダー２１に更に温度センサ２３を備え
ることが好ましいのである。

このフイルター装置２０は、ここでは坩堝３の
下端フランジ３Ａと坩堝４の上端フランジ４Ａと
の間にフイルターホルダー２１を介在させて取付
けられるようになつている。これらの当接面は、
後述するように例えば坩堝４内を減圧する減圧濾
過のために、気密に密着することが必要である。
このために必要に応じて適当なガスケツト（図示
せず）が介装できる。

このような構成の再生装置は、上槽１の坩堝３
に再生すべき金属スクラツプが投入されるか、或
いは既に溶融された金属が供給される。スクラツ
プがそのまま投入される場合には、上槽１はこれ
を溶融するに必要な発熱量の加熱手段を備えるこ
とが必要である。何れにしても、上槽１の坩堝３
は予熱しておくことが好ましい。例えばマグネシ
ウムダイカスト材料の代表的な組成は90重量％の
Mg、９重量％のAl、0.5〜0.9重量％のZn、およ
び残部であり、凝固温度は590℃付近であるから、
これから酸化物を主体とする不純物を除去する場
合には一般的には溶湯温度を630℃付近に保持し
て濾過を実行きるようにするのが適当である。こ
のような予熱温度や濾過温度は処理する金属によ
つてそれぞれ好ましく選定され、温度センサ８お
よび２３によつて検出されて適当に温度制御され
るのである。一般に、所定の温度より例えば濾過
温度が低くなれば濾過残渣が多量になつて歩留り
が悪化する反面、高くなると溶湯の酸化が激しく
なるとともにエネルギーコストが増大することに
なる。また、溶融したスクラツプを坩堝３に供給
する場合には、別途の溶解炉でスクラツプを溶解
する。これら一連の操作においてマグネシウム系
溶湯を取り扱う場合、即ちアルミニウムスクラツ
プにマグネシウムを加えて精製して再生する場
合、およびマグネシウムスクラツプを単独で再生
する場合はSF₆ガス＋乾燥空気を供給管９を通し
て供給し、酸化を防止する。例えばマグネシウム
系スクラツプの場合、供給するスクラツプの溶湯
は上述のように溶湯温度を650℃付近に保持する
ために約680℃〜700℃の温度範囲でSF₆ガス＋乾
燥空気の雰囲気下で酸化を防止して良く撹拌し、
極力全量を坩堝３に供給できるようにするのが歩
留り向上のために好ましく、また坩堝３に供給し
たスクラツプ溶湯はなるべく短時間でそれぞれの
金属に適した濾過温度近傍に降温されることが生
産性の面で好ましい。実験によれば、坩堝３を約
630℃に予熱しておき、約100Kgの680℃〜700℃の
マグネシウム系スクラツプ溶湯を供給した場合に
約５分で目標の630℃に降温できることが見出さ
れている。

所要の濾過温度に到達したことを温度センサー
８により検出した後、例えば減圧通路１０を通し
て坩堝４内を減圧し、これにより坩堝３内の溶湯
がフイルター２２を通して内容器３０内に流下さ
れるようになす。内容器３０は勿論予め下槽２の
坩堝４内に収容されていて、所定の温度に保温さ
れている。

濾過が終了したことを例えばフロート式液面計
４０によつて検出した後、上槽１を吊り上げて下
槽２から取外し、次ぎに下槽２を移動させた後フ
イルター装置２０を取り出す。フイルター装置２
０の上には溶湯からの晶出沈降物が堆積し、また
濾過した不純物がフイルター２２に残る。これら
の残渣はフイルター装置２０とともに処理する。

ここで、坩堝３の下端は下方へ向かつて拡がる
テーパーを付形されているので、上槽１の吊り上
げに際して残渣が坩堝３の内面に付着して残るこ
とは避けられる。残渣が坩堝３の内面に付着して
残ると燃え出して危険であり、このようなテーパ
ーの付形によりこの危険性を確実に回避できるこ
とが見出されたのである。テーパー角度は約10度
とされるが、これ以外の角度も勿論可能である。

しかる後、濾過溶湯を受入れた内容器３０をそ
のフツク３１を利用して吊り上げ、坩堝４から取
り出すのである。この際、マグネシウム系溶湯は
酸化し易いため、スクラツプの溶融時または濾過
時と同様に、酸化防止が必要とされる。このため
に、例えば内容器３０の上部開口に適当な蓋を取
付けるのが好ましい。また、本考案の濾過装置に
含まれるものではないが、例えば第２図に示すよ
うにヒーター付保温容器５０内にこの内容器３０
を搬入し、インゴツト鋳型５１へと搬送した後、
内容器３０の蓋５２に取付けられている小蓋５２
ａを開けて全体を傾動し、鋳型５１に注湯するよ
うになすことが好ましい。

尚、本考案の濾過装置による効果を示すものと
して、マグネシウムスクラツプ8430Kgを第１図に
示した装置構成によつて濾過したところ、再生品
歩留り89％で7500Kgの再生品を得、副産物として
濾過残渣420Kg（５％）を得た。又、再生品の酸
素濃度は10ppm、水素濃度は９c.c.／100grであり、
塩素濃度は0.2ppmであつた。

第３図は、第１図に示した濾過装置を使用した
好ましいラインのレイアウトを示す。ここに示す
ように、例えばマグネシウム溶解炉１００、アル
ミニウム溶解炉１０１およびマグネシウム予熱炉
と組み合わせて本考案による濾過装置１１０を配
備する。符号１１１は上述の傾動炉を示してい
る。また、符号１１２は制御盤を示している。

この濾過装置１１０はステーシヨンＢの位置に
１つの上槽を昇降可能に配置するとともに、この
上槽の下方位置およびその両側に下槽のためのス
テーシヨンＡ，Ｂ，Ｃがそれぞれ位置されて設け
られている。このようなステーシヨンの間で前述
のように下槽はレール上を移動されるのである。

このようなレイアウトによれば、ステーシヨン
Ｂにて濾過が行われている間に一方のステーシヨ
ン、例えばＡに次の濾過のための下槽を準備して
おく。濾過が終了した後、前述のように上槽を上
昇させる。そして下槽をステーシヨンＣへ移動す
る。そして前述のようにフイルター装置を取外し
て処理し、また内容器は吊持して傾動炉１１１へ
搬送し、所定のインゴツトの鋳造を行う。この
間、上槽に対しては所要の清掃を行う。しかる
後、ステーシヨンＡの下槽をステーシヨンＢへ移
動し、次の生成工程に待機させる。このように、
再生処理が効率良く行えるのである。

尚、フイルター装置上に堆積した残渣は発火し
易いため、下槽の移動の前に適当な酸化防止カバ
ーを取りつけておくことが好ましい。

また、予め残渣の発火を防止するために、上槽
の取外しの前に上槽内に窒素ガスを供給し、冷却
することも好ましい。これは再生濾過サイクルの
時間短縮を促進する効果も有する。

更にまた、濾過の間に下槽内に溶湯が漏れるこ
とは危険であるため、漏洩検出のための適当なセ
ンサを下槽に備えることも有利である。

考案の効果 上述したように、本考案による濾過装置は構造
が簡単である上、様々な安全対策もなされてお
り、濾過操業を速やかに且つ安全に遂行すること
が可能となつた。更に品質的には通常マグネシウ
ム再生品に見られるフラツクスの混入が無くな
り、高品位のマグネシウム再生品を得ることが可
能になつた。これは特に工業的規模で遂行でき、
生産性、経済性の点で優れていることが確認され
たのである。従つて、マグネシウムスクラツプの
再生がより実現性の高いものとなり、産業上極め
て多大の効果を得られたのである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の１つの実施例とする金属スク
ラツプの再生用の濾過装置を示す縦断面図。第２
図は内容器から鋳型へ注湯するために使用する一
例とするヒーター付保温容器を示す概略断面図。
第３図は第１図に示した濾過装置を使用する好ま
しいラインのレイアウトを示す概略平面図。 １……上槽、１Ａ……加熱コイル、２……下
槽、２Ａ……加熱コイル、３，４……坩堝、５…
…車輪、６……レール、７……蓋、８……温度セ
ンサ、９……ガス供給管、１０……減圧通路、２
０……フイルター装置、２１……フイルターホル
ダー、２２……フイルター、２３……ガスケツ
ト、３０……内容器、３１……フツク、５０……
ヒーター付保温容器、５１……インゴツト鋳型、
５２……蓋、５２ａ……小蓋、１００……マグネ
シウム溶解炉、１０１……アルミニウム溶解炉、
１１０……濾過装置、１１１……傾動炉、１１２
……制御盤、Ａ，Ｂ，Ｃ……ステーシヨン。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 濾過するために投入された金属スクラツプを溶
   融するため、もしくは予め溶融されて供給された
   溶湯を所定温度に保持するための加熱手段を有す
   る上槽と、加熱手段を有する下槽と、前記上槽お
   よび下槽の間に介在されるフイルター装置と、前
   記両方の加熱手段の温度制御装置と、前記上槽に
   連結された加圧手段および／または前記下槽に連
   結された減圧手段と、前記上槽の昇降装置および
   前記下槽の搬送装置とを有して構成された金属ス
   クラツプの再生用の濾過装置において、 前記下槽内に抜き出し自在に収納されて、前記
   フイルター装置を通して供給された溶湯を受入れ
   る内容器が設けられているとともに、前記上槽が
   少なくとも円筒形とされ、その下端が下方へ向け
   て拡がるようにテーパーを付形されており、前記
   フイルター装置が前記上槽および下槽の間に介在
   されるホルダー部材に交換可能に取付けられたフ
   イルターを有し、このフイルターの上面が前記ホ
   ルダー部材の上面と同平面になされていることを
   特徴とする金属スクラツプの再生用の濾過装置。