JPH0377260B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ＜産業上の利用分野＞ 本発明は、溶融金属用濾過器に関する。

＜従来の技術＞ 溶融金属、特に、溶融アルミニウムは、実際
上、一般的に最終鋳造金属製品に有害な同伴固形
物を含んでいる。これらの同伴固形物は、溶融金
属が凝固した後の最終鋳造金属製品の含有物にな
ると思われ、最終鋳造金属製品の延展性を減じる
か又は仕上り特性及び陽極処理特性の優秀さを減
ずる原因となる。上記含有物は、幾つかの源から
生じることがある。例えば、これらの含有物は破
壊される表面酸化皮膜から生じることがあり、溶
融金属中に侵入する。また、含有物は、例えば、
炭化物、ホウ化物及びその他の物又は腐食した、
炉及び湯道の耐火物のような不溶不純物として生
ずることがある。

多孔質発泡セラミツク材料は、溶融金属を濾過
するのに特に有用である、として知られている。
これは、マイケル・ジエー・プライヤー及びトー
マス・ジエー・グレイによる発明「溶融金属用濾
過器」に対して1975年７月８日に発行された米国
特許証第3893917号、同じくマイケル・ジエー・
プライヤー及びトーマス・ジエー・グレイによる
発明「発泡セラミツク性濾過器」に対して1976年
３月30日に発行された米国特許証第3947363号、
ジヨーン・シー・ヤーウツド、ジエイムス・イ
ー・ドーア及びロバート・ケイ・プルースにより
発明「溶融金属の濾過方法」に対して1978年３月
28日に発行された米国特許証第4081371号、及び
ジヨーン・シー・ヤーウツド、ジエイムス・イ
ー・ドーア及びロバート・ケイ・ブルースに対し
て1977年５月17日に発行された米国特許証第
4024056号に記載されている。

＜発明が解決しようとする問題点＞ 上記多孔質発泡セラミツク材料は、優秀な濾過
効率、低コスト、使い易さ及び処分可能、使し捨
てを基盤として使用できること、などの多様な理
由によつて、特に、溶融金属の濾過に有用であ
る。上記多孔質発泡セラミツク性濾過器が作るの
に便利、安価であり、使い捨てを基盤として使用
されることができるという事実によつて、多孔質
の溶融金属用濾過器を簡便に組立てるとともに濾
過ユニツトから簡便に除去する一方、高効率の濾
過装置を与える手段の開発が必要となる。濾過器
は、使い捨て物品として設計されるから、組立、
分解及び清掃が容易なホルダの適当な位置に封着
する効果的な手段を供給することが必要である。
ホルダ又は濾過器自体は、通常、湯道、取鍋又は
湯溜りなどの一部であり、したがつて、標準湯道
の中で使用されるものと同様の耐溶融金属性耐火
材料によつて構成されるべきである。濾過板の外
縁を取巻く、弾性シール又はガスケツト型シール
を利用して、この濾過液を適当な位置に封着する
ことは、極めて望ましい。濾過液を効果的に封着
するために、先行技術は、ガスケツト型シールが
載置される濾過板に面取りされた外縁面を形成す
ることを教えている。これによれば、濾過板は、
対応する位置に面取りされた外縁面を有する、濾
過室内の濾過板に垂直方向下向きの圧力を加える
ことによつて、適当な位置に封着される。濾過室
内での組立て時に濾過板に力が加えられる結果と
して、この濾過板には金属漏れ及び／又は不十分
な金属濾過を引起す虞れのある構造上の損傷が生
じることがある。したがつて、余分な力を必要と
せずに濾過室内に封着し得る濾過器を供給するこ
とが極めて望ましい。また、細変、ひび及びその
他のもののために周面が凸凹であるかも知れない
濾過室内に効果的なシールを供給することが極め
て望ましい。

従来、発泡セラミツク性濾過器は、有機結合剤
を有する低密度セラミツク繊維で作られ、予じめ
切断された細帯によつて封着されていた。予じめ
切断された直線状細帯は、上記発泡セラミツク性
濾過器が仮焼及び本焼された後、この濾過器の面
取りされた外縁部に単にテープで固着されていた
に過ぎない。上述したプロセスの結果として、数
多くの不利益が生じていた。まず、ガスケツト
は、単に、テープによつて濾過器に固着されてい
るに過ぎないので、適合が秘策的緩やかであり、
このため、ガスケツトは、濾過器の取扱い中に簡
単に損傷される危険がある。ついで、予じめ切断
された細帯は、直線状であり、封着されるべき濾
過器の外縁は、面取りされているので、不適合
は、ガスケツトから濾過板へ溶融金属が流れる原
因となる場合がある。最後に、ガスケツト材は、
濾過器が焼成されるまでは、この濾過器にテープ
で固着されないので、濾過器は、整形されなけれ
ばならない。すなわち、濾過器の外縁が後続の工
程において、直接、手で触れられることのないよ
うに、その外縁は、セラミツクスラリーによつて
被覆されなければならない。

ジエリー・ダブリユー・ブロツクメーヤーによ
る発明「発泡セラミツク性濾過器の表面にガスケ
ツトシールを接着する方法」に対して1982年５月
25日に発行され、本発明の譲受人に譲渡された米
国特許証第4331621号には、溶融金属の濾過に使
用される発泡セラミツク性濾過器の外縁面にガス
ケツトシールを一体的に接着する、改良された方
法が開示されている。

この開示された方法によれば、溶融金属の濾過
に使用されるとき、濾過室内に挿入されるべき濾
過器の所期の仕上げ寸法に対応する大きさを有す
る成型枠が備えられている。液状スラリーが浸透
した発泡材料は、成型枠の中央に置かれ、それに
よつて、成型枠と、スラリーが浸透した発泡材料
との間にはギヤツプが形成される。しかして、こ
のギヤツプは、セラミツク繊維、有機及び／又は
無機結合材及び適当な媒体（通常、水）から成る
セラミツク繊維スラリーによつて充填される。粘
稠で、さらさらしてないスラリーが使用される場
合には、乾燥工程の前に成型枠を取外すことがで
きる。しかし、より薄いスラリーが使用される場
合には、乾燥するまで、この組成成分の周りに保
持される多孔質成型枠を取外さないことが必要で
ある。しかして、上記組成成分は、上記米国特許
証第3893917号、第3947363号及び第4081371号に
開示された作業方法を使用することにより焼成さ
れる。また、ガスケツトは、上記の通り要約した
のと同一の態様で乾燥され、焼成されたセラミツ
ク性組成成分に貼り付けることもできる。しか
し、この場合には、セラミツク体に、一体的にガ
スケツトを接着するために、新たに乾燥工程が必
要となる。上記米国特許証第4331621号に開示さ
れた方法は、予じめ切断された細帯をテープで固
着する方法との関係で上述された不利益の幾つか
を克服するけれども、他方、濾過室内の濾過板の
完全封着がなされていないので、濾過板の周囲で
の金属漏れ及び／又は濾過板の浮動の問題が、依
然、残る。

したがつて、本発明の第１番目の目的は、濾過
板と濾過室の壁との間が完全封着される溶融金属
濾過工程に使用される、改良された濾過器を提供
することである。

本発明の他の目的は、濾過室の壁に係合する、
濾過板の外周面に熱膨張性、かつ、弾性のシール
を設けることである。

本発明の他の目的は、濾過容器の簡単な設計を
可能とするとともに濾過容器内の構造上の凹凸を
補償する、改良された濾過板を提供することであ
る。

本発明の他の目的は、濾過され、及び／又は選
択的に予熱する溶融金属の熱によつて膨張する熱
膨張性、かつ、弾性のシールを提供し、それによ
つて、完全封着を提供することである。

＜問題を解決するための手段＞ 本発明は、上記の目的を、金属用入口及び金属
用出口を有するとともに、濾過板が壁に装着され
ることによつて仕切られる濾過室内で溶融金属を
濾過するのに使用される溶融金属濾過器におい
て、濾過板の外周面に接合された熱膨張性、か
つ、弾性のシールを有することを特徴とする溶融
金属用濾過器により達成した。

＜作用＞ 本発明にかかる溶融金属の濾過器においては、
取外し自在の濾過板は、その外周面が濾過室の壁
面と係合するように、濾過室内に配置される。濾
過板の外周面は、熱膨張性、かつ、弾性のシール
を具備しており、これによつて、濾過される溶融
金属の発する熱がシールを膨張させ、それによつ
て、濾過板の周りでの金属漏れ及び／又は濾過板
の浮動を生じさせないようにこの濾過板を完全封
着する。

溶融金属が濾過板に供給される前に、シールを
予熱することによつて濾過板の完全封着を達成し
又は助けるようにしてもよい。

＜実施例＞ 第１図及び第２図は、典型的な濾過室を示して
おり、この濾過室は、例えば、溶融金属移動シス
テム、取鍋、注入樋、移動樋、金属処理主室、又
はその他の物の中に設けられている。濾過装置２
は、例えば、その周縁に設けられたフランジ（図
示せず）のような適宜の手段によつてボルト締め
される２個の部分から構成されてもよい。第１図
及び第２図に示された濾過装置は、その中央に濾
過室３を有する移動樋であつて、金属用入口４を
介して金属が供給され、この金属は、金属用出口
５を介して濾過室３から流出する。溶融金属は、
例えば、注入スパウトノような適宜の手段によつ
て金属用入口４に注入してもよい。濾過室３は、
その断面が正方形に形成された室である。濾過室
３の底面は、金属用入口４の底面よりも下方に位
置している。このため、濾過室３に流入する溶融
金属は、この濾過室３に位置決めやれた濾過板１
６を透過して下方へ移動することができる。した
がつて、濾過室３は、この濾過室３の上部を完全
に包囲する室枠７によつて特徴づけられる。第１
図に示されているように、室枠７は、金属用入口
４に連絡する側部を除く、濾過室３の全ての側部
を包囲している。室枠７は、側壁８を有する。こ
の側壁８は室床９に接続し、室床９は、内縁突起
１１を有する内縁壁面１０を有する。内縁突起１
１は、正方角枠状のフイルタシート１２の周壁外
面１３に形成された外周縁１４と嵌合する。フイ
ルタシート１２は、その周壁内面部位に、下方に
向つて狭くなるように形成された内壁テーパ座面
１５を有する。フイルタシート１２は、公知の適
宜の手段によつて室床９の内縁壁面１０に固定さ
れている。濾過板１６は、その外周面部位に、外
周テーパ面１７を有する。本発明によれば、濾過
板１６の外周テーパ面１７には、耐溶融金属性の
熱膨張性、かつ、弾性のシール１８が設けられて
いる。しかして、濾過板１６とシール１８とは、
一体としてフイルタシート１２に係合するよう
に、濾過室３内に装入される。

上記シール１８の製造のために使用される適当
な熱膨張材料は、ミネソタ・マイニング・アン
ド・マニユフアクチヤリング・カパニーによつて
製造され、INTERAM（登録商標）の名称で市販
されている。シート材料は、所望程度の漏れ強さ
を与える有機及び／又は無機結合材を使用して、
膨張してないバーミキユライト、ハイドロバイオ
タイト、又は水膨潤性テトラケイ酸フツ化雲母か
ら製造される。シート材料は、製紙技術によつて
0.1ないし約25mmの所膨の厚さに製造され得る。
この製造方法は、後述する。

適当な無機結合材としては、非交換形態で水で
膨張するテトラケイ酸フツ化雲母、又は、例えば
アスベストのような繊維質の材料と同じように、
二価カチオン又は多価カチオンを有する交換塩と
して凝結した後のテトラケイ酸フツ化雲母が使用
される。有機結合剤としては、少量の種々のポリ
マー及びエラストマーが使用され得る。しかし
て、有機結合剤は、例えば、天然又は合成のゴム
乳液のような乳液状で加えられることが多い。

上記シート材料は、例えば、陶紙に関する米国
特許証第3458329号に記載された標準的製紙技術
によつて成形される。30重量％ないし85重量％の
熱膨張材料、特に、膨張してない、選鉱されたバ
ーミキユライト鉱の細片、ハイドロバイトタイ
ト、又は水で膨張する合成テトラケイ酸フツ化系
雲母が単独で又は３個の材料のいずれかの組合せ
でシートの中に混入される。例えば、蛇絞石アス
ベスト又は角閃石アスベスト、載断Ｅガラスとい
う商品で市販されている軟質ガラスフアイバー、
米国特許証第3709706号に記載された、ジルコニ
アーシリカフアイバーを含有する耐火フイラメン
ト、結晶アルミナウイスカー及びアルミナケイ酸
フアイバー（フアイバーフラツクス及びカオウウ
ールの商品名で市販されている）、又は金属フイ
ラメントのような補強剤（60重量％以下、望まし
くは５重量％ないし60重量％）が最終熱膨張シー
ト材料及び剥脱したシートと同様な状態の中間処
理状態のシート材料に一体性を与えるために均一
混入される。10重量％ないし70重量％の無機結合
剤が、例えば、水で膨張する合成雲母微細片（米
国特許証第3001571号参照）、アスベスト、モンモ
リロン石（ペントナイト、ヘクライト、又はサボ
ナイト）又はカオリナイト（粘土ボール）のよう
なシート材料を調製するのに使用される。他の特
性を発揮するための成分として混入される合成雲
母及びアスベストは、これらが付随的に無機結合
剤としても機能し得るように、存在する他の粒子
と一体化し又は調和する能力を有する。

合成雲母が結合剤として使用される場合には、
溶体は、非交換の合成テトラケイ酸フツ化雲母か
ら調製される。または、交換される合成雲母の浮
濁液が使用されてもよい。濃度は、20％以下又は
それより高い広い範囲で変化してもよい。合成テ
トラケイ酸フツ化雲母は、２つの形態のうち他方
の形態の一つのものにおいて、結合剤として使用
され得る。非交換の雲母が使用される（すなわ
ち、通常、ナトリウム塩又はチリウム塩の形態
で）場合、凝結は、例えば、Ba（NO₃）₂、BaCl₂、
Al₂（SO₄）₃又はAl（NO₃）₃の水溶液のような２価
又は３価のカチオンを有する塩を加えることによ
つて開始される。しかし、交換性雲母（例えば、
Ba⁺⁺、K⁺、Ca⁺⁺、Mg⁺⁺、Sr⁺⁺、Pb⁺⁺、Al⁺⁺及
びその他）が使用される場合には、凝結は、例え
ばポリエチレンイミン又はセパランNP10のよう
なポリアクリルアミド類のような非イオン性高分
子電解質を用いれば、最もよく達成される。湿態
シート材料に追加的湿態強度を与えるために、少
量の有機又は無機繊維質材料を追加してもよい。
熱膨張材料、一種以上の補強剤、及び結合剤を均
一混合し、その後凝結剤が加えられる。熱膨張材
料の分散性を改良するために、少量の表面活性剤
又は起泡剤を使用してもよい。これによつても、
本発明の範囲を逸脱するものではない。アスベス
トに関連する健康障害を理由として製紙工程にお
いてアスベストの使用を避けるために、ガラスフ
アイバー材料又は耐火性フイラメント若しくはウ
イスカーを代替品として使用しても、シート材料
の品質を害することがない。一般的に、アスベス
トフアイバーは、他のフアイバーよりも安価であ
る。上記シートは、標準的な製紙技術によつて又
はウオードライナースクリーンによる手漉機によ
る適宜の手段によつて成形される。しかし、その
他の手段について後述する。成形された湿態シー
トは、約90℃で乾燥され、手で取扱え、可撓性、
弾性及び熱膨張性を具備するシート材料を構成す
る。2.5cmの幅と約1.5mmないし2.0mmの厚さとを有
する乾燥シートの細帯は、4.0Kg強以下のぶら下
り負荷を支持することができる。

上記熱膨張シートの弾性は、25mmの正方形試験
片についてASTM Ｆ−36−66の変形試験法によ
つて測定された。この変形試験法においては、貫
入試験器の代りに、5.1cm（２インチ）正方形の
アルビンが使用され、主負荷は、113Kgから12.5
Kgまで軽減される。湿度調節は、全くなされな
い。試験は、まず試験片なし（t₀）の目盛表示を
記録するために行われる。試験片が挿入され、表
面の凹凸は、５秒関、トレーに2.26Kgの重量をか
けることによつて除去される。目盛表示（t₁）
が、位置決めされたゲージアルビルとトレーとの
みについて記録される（合計は、約2.36Kg）。し
かして、上記の主負荷が加えられ、60秒後に目盛
表示（t₂）が記録され、主負荷が除去され、目盛
表示（t₃）がさらに60秒後に再び記録される。

％圧縮性＝t₁−t₂／t₀−t₁×100 ％回復力＝t₃−t₂／t₁−t₂×100 乾燥し、膨張しなかつたシートについて、10〜
35％の圧縮と約40％に達する回復が認められた。
熱膨張性シートは、約200°〜600℃の温度で剥脱
した。膨張したシートは、その一体性を維持し、
幅2.5cm及び厚さ1.5〜2.0mmの細帯は、2.5Kg強の
吊り下げ負荷を支持し、1200℃までその一体性を
維持した。約155ｇ／cm²の定荷重を受ける熱膨張
性シート材料の膨張によつて、シートの厚さが約
３〜100％強大きくなる。この％値は、内部結合
力、加熱速度及び組成によつて異なる。一般的
に、シート中の熱膨張性材料の濃度が高い程又は
荷重が小さい程、膨張が大きくなる。

本発明によれば、熱膨張性材料は、利用上の要
求によりシートとして又はペースト上で使用され
得る。耐火フアイバー及び有機結合剤は、シール
に混入された熱膨張性材料の量が変えられるのと
同様に、利用上の特定の要求に従つて変え得る。
シートとして使用される場合には、シールは、濾
過板１６の外周面に単にのり付けするだけでよ
い。

第１図及び第２図に示されているように、濾過
板１６は、樋の中においてほぼ水平に配置され、
例えば、濾過室３の室床９のような、その下方に
床下部１９を有する部分に配置されている。溶融
金属は、濾過室３の金属用入口４を介して濾過板
１６に供給される。溶融金属は、濾過板１６の下
方に位置する床下部１９内へ濾過板１６を経て流
入する。濾過板１６は、濾過される溶融金属によ
つて生ずる熱の結果として膨張するシール１８に
よつて位置決め、封着される。従つて、濾過室３
内の濾過板１６は完全封着され、この濾過板１６
の周りにおける金属漏れ及び／又は濾過板１６の
浮動が防止される。上述したところに加えて、完
全封着は、溶融金属が濾過板１６を透過する前に
シール１８を予熱することによつて達成されても
よい。この予熱工程を追加することにより、濾過
システムの設計に若干の柔軟性が加わる。上述し
たように、シールは、自己シール性を有する。何
らかの金属洩れが始まるとすれば、周りのシール
は、熱くなり、熱膨張するから、それによつて漏
れが止まる。フイルタシート１２上に細片又はそ
の他の凹凸が存在するとしても、シール１８が熱
膨張し、空隙を埋めるから、洩れは、防止され
る。

上述したところに加えて、第３図によれば、シ
ール１８の膨張能力は、濾過室の設計をより簡単
なものとする。上述したように、フイルタシート
１２′は、第２図に示されたような、内壁テーパ
座面１５を有するフイルタシート１２ではなく、
フイルタシート１２′の軸方向に平行な内壁平行
座面１５を有する。同様に、濾過板１６′の外周
面は、テーパ面である必要はないから、その分製
造コストが低くなる。

第４図によれば、シール１８は、濾過装置２内
における濾過板１６″の垂直方向の位置決めを容
易にする。しかし、金属洩れが始まるとすれば、
シール１８は熱くなり、膨張するから、それによ
つて漏れが止まる。

＜発明の効果＞ このように、本発明の方法によれば、熱膨張
性、かつ、弾性のシールを溶融金属用濾過板の外
周面に具備させているので、これら濾過板とシー
ルとが一体化した濾過器及び濾過室のサイジング
の許容量が大きくなり、濾過室への装入にも、濾
過器を損傷するような力を必要としない。

また、シールは、溶融金属の熱によつて膨張す
るので、係合した濾過室の壁面の凹凸を良好に補
償して金属漏れ及び濾過器の浮動を完全に防止す
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明にかかる濾過室の平面図であ
つて、濾過板が濾過室内にほぼ水平に配置された
状態を示し、第２図は、第１図における２−２線
断面図、第３図は、本発明にかかる原理を採用し
た濾過容器の一部の概略断面図、第４図は、本発
明にかかる原理を採用し、垂直に配置された濾過
板の一部の断面図である。 ３……濾過室、４……金属用入口、５……金属
用出口、１０……内縁壁面、１２……フイルタシ
ート、１６，１６′及び１６″……濾過板、１８…
…シール。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 金属用入口及び金属用出口を有するととも
   に、濾過板が壁に装着されることによつて仕切ら
   れる濾過室内で溶融金属を濾過するのに使用され
   る溶融金属用濾過器において、濾過板の外周面に
   接合された熱膨張性、かつ、弾性のシールを有す
   ることを特徴とする溶融金属用濾過器。