JPH0459008A - 金属溶湯用濾材の製造方法 - 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〕 本発明は金属溶湯中から固形不純物を濾過除去するため
の金属溶湯用濾材の製造方法に関する。

〔従来の技術］ 金属の薄板や箔は、金属溶湯をインプラ１〜に鋳造し、
これを圧延して製造される。このとき金属溶湯に含まれ
る金属酸化物や耐火物の微小破片等の固形不純物がイン
ボッｌ中に混入すると、薄板や箔等を製造する圧延過程
てピンボールや表面欠陥が発生ずることがある。これを
防くため、金属溶湯中から固形不純物を除去することが
行われている。

この固形不純物除去のために、従来、ガラスクロス、ア
ルミナボール、セラミックフオーム等が金属溶湯用濾過
フィルターとして使用されていた。

しかし、ガラスクロスは早期に目詰まりを起ごしやすく
、アルミナホールは一旦捕獲した不純物が再流出し易く
濾過精度か劣り、またセラミックフオームは気孔径が大
きく微細な不純物が十分に除去できない欠点があった。

そのため、最近ではアルミナ等の骨材粒子を無機質結合
材により結合させて骨材粒子間に無数の微細連続気孔を
有する多孔質セラミックを中空パイブ状に形成した金属
溶湯濾過フィルターが用いられている。

この金属溶湯濾過フィルターは、例えば特開昭４８−６
９１．２号公報や特公昭５２−２２３２７号公報等に記
載されるように、一般にアルミナ等の骨材粒子と無機質
結合材原料とを混練した後、中空パイプ状に成形し、所
定温度で焼成して冷却することにより、ガラス化した無
機質結合材により骨材粒子が互いに結合させられ、骨材
粒子間に無数の微細連続気孔が形成された多孔質焼成体
である。また、このフィルター成形は、油圧プレス等の
プレス成形や搗き固め成形で行い、所定の空隙率を得る
ため骨材粒子の充填性を調節して行うのが通常であった
。また、得られる多孔質体の細孔分布や密度を均一とす
るためにも各種の提案がなされている。

［発明が解決しようとする課題］ しかしながら、骨材粒子と無機質結合材とを混練して成
形型に充填して成形する方法においては、混練をいかに
十分に行ったとしても、所定の孔径の細孔を均一に分散
させることは難しかった。

また、出願人は先に骨材粒子形状の濾材に及ぼず影響に
ついて検討し、所定の空隙率で均一な細孔を有する濾材
を得るため、はぼ球状の骨材粒子の使用を提案した（特
願平２−８３２４８号）が、特に上記提案の球状骨材粒
子と無機質結合材とを有機バインダー及び水とにより従
来通りに混練、成形して得た濾材は細孔分布が不均一で
あったり、強度的にもバラツキが生じ、また過大の無機
質結合材が必要となったりした。

そこで、発明者らは、従来法の混練工程の見直しと、特
に上記提案の球状粒子骨材を用いる金属溶湯用濾材の製
造において、骨材に比し高価な結合材が少量で済み、且
つ簡便な操作で所定の空隙率で、均一な細孔分布及び密
度を有する濾材を製造する方法について鋭意検討した結
果、本発明に至った。

〔課題を解決するための手段〕

本発明によれば、骨材粒子と無機質結合材とからなる金
属溶湯用濾材の製造方法において、所定形状の成形型に
骨材粒子を充填し、次いで無機質結合材のスラリーを流
入し、その後排泥、乾燥、離型して得た成形体を焼成す
ることを特徴とする金属溶湯用濾材の製造方法が提供さ
れる。

本発明は、従来から通常行われていた混練工程を経るこ
となく原料骨材粒子と無機質結合材とを混練せずに、別
々に成形型に導入するもので金属溶湯用濾材の製造方法
としては全く新規なものである。また、高価な無機質結
合＋４の使用が必要最低限でよく、更に搗き固め等の加
圧操作で骨材粒子の充填性を調節して空隙率を制御する
ことなく、所定の空隙率で均一な細孔分布が得られ極め
て有用な製造方法である。

以下、本発明について更に詳しく説明する。

本発明で用いる骨材粒子原料としては、金属溶湯と反応
せず、適切な粒度のものを容易に入手できるものであれ
ば、特にその種類を限定するものではないが、例えばア
ルミナ質、炭化珪素、窒化珪素及びジルコニア質等のセ
ラミック骨材が上記の条件を満足するため好ましい。

本発明の骨材粒子は、平均粒子径が約０．３〜３゜０ｍ
ｍで且つ、形状指数が１００〜１３０の範囲のほぼ球状
のものが好ましい。

なお、形状指数は下記のように定義される。即ち、第２
図に示す骨材の投影図において、その最大直径をＭ、該
最大直径Ｍに直交する径をＢ、投影面積をＡ、円周長さ
をＰとしたとき、形状指数（ＳＦ）は次式で表される。

ＳＦ＝　（ＳＦ、＋ＳＦ２＋５Ｆｆｆ）／　３ここで、 ＳＦ、　−（π／　４）　ｘ（Ｍ２／Ａ、）　ｙ＜　１
．　Ｏ０３Ｆ２＝（１／　４π）Ｘ（Ｐ２／Ａ）ｘｌｏ
。

ＳＦ、＝（Ｍ／　Ｂ）ｘｌＯＯ である。

因みに、真珠の形状指数は１００となる。上記の形状指
数１００〜１３０の範囲の骨材を、金属溶湯フィルター
に用いた場合には均一な気孔径を有する多孔質体が得る
ことができ、金属溶湯中の不純物の捕集積度が向上する
ため好ましい。

本発明の無機質結合材としては、金属と反応しないもの
であれは、その種類は限定されず、例えばシリカ（Ｓ＋
Ｏｚ）　、アルミリ−（Δ１．２０３　）　、カルシア
（Ｃａｂ）、マグネシア（ＭｇＯ）及び酸化ホ【コン（
Ｂ２０、）等の酸化物からなる組成を有するものが用い
られる。無機質結合相は、約２００μｍ以下の微粉末と
して用いるのが好ましい。

本発明の製造方法は、一般的には第１図に示した製造工
程に従って行われ、以下に第１図に沿って説明する。

第１に、］−記のようにして得られた骨材粒子を所定形
状の成形型に充填する。この場合、骨材粒子の充填中或
いは充填後に、成形型を振動させて骨材粒子の充填を全
体に均一にしてもよい。

一方、無機質結合材は、カルホギシルメチルセルロース
（ＣＭＣ）等の有機バインターと適量の水とでスラリー
状にする。

次に、骨材粒子を充填した成形型に、無機質結合材スラ
リーを流入する。無機質結合材スラリを流入時に、骨材
粒子充填工程と同様に成形型を振動させてもよいし、ま
た流入後に振動してもよ本発明において、成形型の振動
は、骨材粒子の充填性即ら濾材の空隙率、密度等をｉ１
５整することかでき、従来行われている搗き固め成形よ
り簡便で目、つ均一・空隙率で、均一な細孔分布を得る
ことができる。振動方法は、特に限定されない。また、
高気孔率の多孔質体または発泡の均一・性を必要としな
いような場合は、成形型を振動させる必要がなく、成形
型に無機質結合材スラリーを流入した後、数分〜数時間
静置するたけてもよい。更にまた上記成形型の振動処理
とスラリー流入後静置処理との画処理を併用してもよい
。

無機質結合材スラリーを流入後、過剰のスラリを排泥す
る。無機質スラリーの流入と排泥の処理工程は、骨材粒
子の表面に所望の結合材厚さを得るまで適宜繰り返して
行うこともてきる。

排泥後、乾燥させ、離型し、必要に応じ更に乾燥後、焼
成して、金属溶湯用濾材の多孔質体を得ることができる
。焼成は、通常１２００〜１４５０°Ｃて行うが、使用
する骨材粒子原料や無機質結合材組成により適宜選択す
ればよい。

なお、成形型からの離型を円滑に行うために、ラテツク
ス、カーボン粉等の適当な離型剤を成形型に塗布して用
いてもよい。

〔実施例〕

以下、本発明を実施例により詳細に説明する。

但し、本発明は下記実施例により制限されるものでない
。

なお、以下の実施例にて製造した多孔質焼成体の金属溶
湯用濾材としての評価は、下記の方法Ｇこて行った。

（１）発泡性評価 第３図に示した発泡性テスト装置の概要断面図において
、底部にエアー吹込め口３、また中間にデス１〜用焼成
体を固定する支持具２を設置した容器ｌの水中に、各実
施例で作製した多孔質焼成体１０を支持具２で固定して
、底部から５０ｒ／分で空気を吹き込み、焼成体ＩＯか
らの発泡状態を観察した。第４図に示した発泡性評価基
準に基つき、発泡状態によりＡ、　−Ｄのランク付をし
た。

即ち、Ａば焼成体全面から均一に絶えまなく発泡し、Ｂ
は焼成体のほぼ全面から発泡するが多少の抜けがあり、
Ｃは発泡に抜けが目立ぢ、Ｄは発泡がまばらである。

（２）空隙率 、ＪＩＳ２２０５−７４の煮沸法による見掛り気孔率を
空隙率とした。

（３）最大気孔径 水銀圧入法にて測定した。

（４）通気量 マーセンガレ（Ｍａｓｓｅｎｇａｌｅ）の通気量測定装
置に基づき作製した装置にて差圧１４ｍｍ水柱で測定し
た。

（５）抗折強度 支点間距離を２５０ｍｍとして３点曲げ試験により曲げ
強度を測定した。各焼結体の２０枚について測定して平
均値と標準偏差σを求めた。

（６）通湯量及びボロン（）３）除去率ＪＩＳ１０５０
のアルミニウム溶湯を通湯させ、その単位面積当たりの
通湯量を求めた。また、Ｂ除去率は通湯前後のアルミニ
ウムに含有されるＢの分析値から求めた。

実施例１ 第１表に示した各形状指数で、粒子径が０．８５〜１．
２　ｍｍのアルミナ質骨材粒子を、厚さ３０ｍｍ、横３
００　ｍｍ、高さ３００　ｍｍの直方体のアクリル製成
形型に充填した。この成形型には、その−１一部に充填
・流入口と空気抜きとを、また底部６、二排泥口を配置
した。

一方、組成比１’１１２０３３０重量％、Ｂｚ（ｈ　３
５重品％、Ｃａ４１２０重量％、ＭｇＯ］−００重量の
無機質結合材を２００メツシマ、以下に粉砕し、ＣＭＣ
をバイングーとして使用し、無機質結合材と水の比を１
０：１．５重量比乙こなるようＱこ水を加えトロンメル
（アルミナ質内張）でスラリーを調製した。

調製したスラリーを、−に記のアルミナ質骨材粒子を充
填した成形型に流入し、成形型を２０秒間微振動させた
後、排泥した。なお、同一の形状指数のアルミナ質骨材
粒子を用いた場合、成形型の微振動を調節することによ
り骨相粒子の充填率を変化させて第１表に示した空隙率
となるように調整した。

排泥後、室温にて１０時間、５０°Ｃで５時間乾燥した
後、離型した。離型後、１０５°Ｃにて１２時間本乾燥
した。その後、１３５０°Ｃで焼成し板状の多孔質焼成
体を得た。

得られた多孔質焼成体について、各金属溶湯用濾材とし
ての評価試験を行った。その結果を第１表に示した。

（以下、余白） 実施例２ 第２表に示した各形状指数で平均粒子径０．７１胴のア
ルミナ質骨材粒子を、厚さ２０ｍｍの円筒成形体用の上
部に充填・流入口と空気抜きとを、底部に排泥口を配置
した外径１００胴、内径６０■、高さ８７０ｍｍの二重
筒状ステンレス製成形型にエアーバイブレータ−で衝撃
を加えながら充填した。

なお、エアーバイブレータ−による衝撃を調節してアル
ミナ質骨材粒子の充填率を調節し、第２表に示した空隙
率となるようにした。

一方、組成比Ａｌ２Ｏ３２５重量％、Ｂ２Ｏ３４５重量
％、Ｃａ０２０重量％、ＭｇＯ１０重景％で重量ット化
した無機質結合材を２００メツシユ以下に粉砕し、ＣＭ
Ｃをバインダーとして使用し、実施例１と同様に水を加
えトロンメルでスラリーを調製した。

調製したスラリーを、上記のアルミナ質骨材粒子を充填
した成形型に流入し、３０分静置後排泥した。このスラ
リー流入、静置、排泥の操作を１０回繰り返した後、５
０°Ｃで１０時間乾燥した後、離型した。離型後、１０
５°Ｃにて１０時間本乾燥した。その後、１３００°Ｃ
で焼成し中空パイプ状の多孔質焼成体を得た。

得られた中空パイプ状多孔質焼成体について、各金属溶
湯用濾材としての評価試験を行った。その結果を第２表
に示した。

（以下、余白） 上記実施例の結果から、本発明の方法で製造した多孔質
焼成体は、曲げ強度のバラツキも小さく、発泡性も良好
で均一な細孔分布を有することが分かる。また、成形型
の振動や無機質結合材スラリーの流入量を調節すること
により所定の充填率に調節することもでき、更に金属溶
湯用濾材として十分な空隙率及びｉ！！過性能を有する
多孔質焼成体が得られることが分かる。

〔発明の効果］ 本発明の金属溶湯用濾材の製造方法は、骨材粒子と無機
質結合材とを混練することなく、それぞれ別々に成形型
に充填、流入することにより、所定の均一な孔径で均一
な細孔分布を有する多孔質焼成体の金属溶湯用濾材を得
ることができる。また、骨材粒子の充填率を成形型の振
動や無機質結合材スラリーの流入回数等により調節して
所定の空隙率を得ることができる。更に、本発明は混練
操作が不要となると共に、無機質結合材は必要最低限で
調節でき、操作が簡便で工業上極めて有用である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の製造工程図である。 第２図は本発明における骨材粒子の形状指数を算出する
際に用いる骨十オの投影説明図である。第３図は本発明
の金属溶湯用濾材の発泡性テスト装置の概要断面図であ
り、第４同は発泡性テストの発泡状態を示した発泡性評
価基準図である。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）骨材粒子と無機質結合材とからなる金属溶湯用濾
   材の製造方法において、所定形状の成形型に骨材粒子を
   充填し、次いで無機質結合材のスラリーを流入し、その
   後排泥、乾燥、離型して得た成形体を焼成することを特
   徴とする金属溶湯用濾材の製造方法。
2. （２）前記スラリーの流入前、流入中、または／及び流
   入後に該成形型を振動する請求項（１）記載の金属溶湯
   用濾材の製造方法。
3. （３）該骨材粒子の形状指数が１００〜１３０である請
   求項（１）または（２）記載の金属溶湯用濾材の製造方
   法。