JPH0623555Y2 - 溶融金属の清浄化装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 産業上の利用分野 この考案はアルミニウムもしくはアルミニウム合金溶湯
などの溶融金属中に含まれる溶存ガスや非金属介在物な
どの不純物を除去するための清浄化装置に関するもので
ある。

従来の技術 一般に鋳造前の溶融金属中には溶存ガスや非金属介在物
などの不純物が含まれており、これらの不純物が多量に
含まれている溶融金属をそのまま鋳造しさらに圧延、押
出等の工程を経て製品化すれば、不純物に起因する欠陥
が多発して製品の品質を損なうことから、鋳造前に予め
溶融金属中の不純物をできるだけ除去しておくことが望
ましい。例えばアルミニウムもしくはアルミニウム合金
溶湯の場合、水素ガスで代表される溶存ガスや、アルミ
ニウム、マグネシウムなどの酸化物あるいは耐火物粒子
などの非金属介在物が含有されているのが通常であり、
高品質の製品を得るためにはこれらの不純物を鋳造前に
除去することが必要とされている。

従来このようにアルミニウムもしくはアルミニウム合金
溶湯中の溶存ガスや非金属介在物を除去するための方法
としては、溶湯中に窒素やアルゴン等の不活性ガスある
いはこれに塩素ガスを混合したガス（一般にはこれをフ
ラキシングガスと称している）を吹込み、そのフラキシ
ングガスの気泡に溶湯中の溶存ガスを放出させるととも
に非金属介在物を吸着させて、ガス気泡の浮上により溶
湯中から分離除去するようにしたガス吹込み法が知られ
ている。また一方では、アルミニウムもしくはアルミニ
ウム合金溶湯をフィルタに透過させて、その溶湯中に含
まれる非金属介在物を過除去する過法も知られてい
る。

前者のガス吹込法は、特に溶存ガスの除去に有効であ
り、一方後者の過法は特に非金属介在物の除去に有効
である。そこで最近では両者の長所を生かすべく、両者
を併用するようにした清浄化装置が、例えば特開昭５８
−１０２５号公報あるいは特開昭５４−１０６００５号
公報などにおいて提案されている。これらの清浄化装置
においては、先ずアルミニウム合金等の溶湯をガス処理
室に導いてフラキシングガスの吹込みにより清浄化し、
さらにその溶湯を過室に導いて過によって清浄化す
るように構成されており、したがって溶湯中の溶存ガス
および非金属介在物等の不純物を確実かつ充分に除去し
て、高品質の溶湯とすることができる。

考案が解決すべき問題点 従来のフラキシングガス吹込みおよび過を併用した清
浄化装置においては、たしかに溶存ガスや非金属介在物
等の不純物の少ない高品質の溶融金属を得ることができ
る。しかしながら実際の操業においては、フラキシング
ガス吹込みおよび過の両者を併用しなければならない
ほど高品質の溶融金属が要求されるとは限らず、製品の
用途によっては主として溶存ガスの除去を行なうフラキ
シングガス吹込みのみで充分であったり、また主として
非金属介在物の除去を行なう過のみで充分であること
も多い。しかるに従来のフラキシングガス吹込みおよび
過を併用した清浄化装置では、一旦それを設置した以
上は溶融金属をフラキシングガス吹込みのためのガス処
理室と過のための過室との両者に通過させなければ
ならない。したがってフラキシングガス吹込みによる清
浄化だけで充分な場合や逆に過のみで充分な場合でも
ガス処理室と過室との両者を通過させざるを得ないた
めランニングコストが嵩む問題があった。すなわち、ガ
ス処理室においてフラキシングガスを吹込まない場合で
も、ガス処理室に溶湯を流す以上は溶湯の温度低下を避
けるためにガス処理室内の溶湯を浸漬ヒータ等で加熱し
てやらなければならず、一方過室で過を行なわない
場合（フィルタを設けない場合）でも過室に溶湯を流
す以上は温度低下を避けるために過室内の溶湯を浸漬
ヒータ等で加熱してやらなければならず、したがってい
ずれの場合も溶湯加熱のためのコストが、ガス吹込みと
過との両者を行なう場合と同等に必要となっていたの
である。

この考案は以上の事情を背景としてなされたもので、フ
ラキシングガス吹込みを行なうガス処理室と過室との
両者を有する清浄化装置においても、要求品質に応じて
両者を使用したりいずれか一方のみを使用したりするこ
とができるように、すなわちガス処理室と過室との使
い分けを可能とし、これによって要求品質に応じて最も
少ないランニングコストで済むようにした装置を提供す
ることを目的とするものである。

問題点を解決するための手段 この考案は、フラキシングガスを溶融金属中に吹込んで
溶融金属を清浄化するためのガス処理室と溶融金属をフ
ィルタで過させるための過室とを隣接一体化させて
なる溶融金属の清浄化装置において、外部から未処理の
溶融金属を導入するための導入口とガス処理室の入口と
の間に入側流路が形成され、ガス処理室の出口と過室
との間には中間流路が形成され、さらに処理済みの溶融
金属を外部へ排出するための排出口と前記過室の出口
との間に第１の出側流路が形成されるとともに前記排出
口とガス処理室の出口との間にも第２の出側流路が形成
されており、しかも前記中間流路および第１、第２の出
側流路にそれぞれ着脱可能に配置されてこれらの流路を
閉止するための堰と、前記入側流路と中間流路との間に
着脱可能に掛け渡されてこれらの流路を直接連結するた
めの補助樋とを具備しており、これらの堰および補助樋
の着脱によって、溶融金属が導入口から排出口に至るま
での間にガス処理室とが過室との両者を通過する状
態、ガス処理室のみを通過する状態、過室のみを通過
する状態の３状態に切替えられるように構成したことを
特徴とするものである。

作用 この考案の清浄化装置を用いて溶融金属の清浄化を行な
うにあたり、フラキシングガス吹込みによる清浄化と
過による清浄化の両者を行なう場合には、第２の出側流
路に堰を配置してその第２の出側流路を閉止する。なお
中間流路および第１の出側流路の堰はそれぞれ取外して
おき、また補助樋も外しておく。このようにすれば、処
理すべき溶融金属は、導入口から入側流路を経てガス処
理室に流入し、そのガス処理室でフラキシングガス吹込
みによる清浄化が行なわれた後、中間流路を経て過室
に流入し、過された後第１の出側流路を経て排出口に
至る。この状態ではガス処理室および過室の両者にお
いて溶湯加熱のためのヒータを作動させておくことはも
ちろんである。

一方、溶融金属の清浄化がフラキシングガスの吹込みだ
けで足りる場合は、中間流路および第１の出側流路にそ
れぞれ堰を配置してこれらの流路を閉止しておく。なお
第２の出側流路の堰は取外しておき、また補助樋も外し
ておく。この場合処理すべき溶融金属は導入口から入側
流路を経てガス処理室に流入し、そのガス処理室でフラ
キシングガス吹込みによる清浄化が行なわれた後、その
出口から第２の出側流路を経て直ちに排出口に至る。し
たがってこの場合は溶融金属が過室に流入しないこと
になるから、過室はヒータで加熱する必要はない。

さらに、溶融金属の清浄化を過のみで行なう場合は、
第２の出側流路に堰を配置してその流路を閉止し、かつ
入側流路と中間流路との間に補助樋を掛け渡しておく。
なお中間流路および第１の出側流路の堰は取外してお
く。この場合、外部からの処理すべき溶融金属は、導入
口から補助樋を経て直接過室に流入し、その過室に
おいて過された後、第１の出側流路を経て排出口に至
る。したがってこの場合は溶融金属がガス処理室に流入
しないから、ガス処理室でヒータを用いる必要はなく、
またガス吹込みを行なわなくて良いことは勿論である。

実施例 第１図〜第４図にこの考案の一実施例の清浄化装置を示
す。

第１図〜第４図において、全体として長矩形状をなす槽
体１の長手方向の一方の側にはガス処理室２が形成さ
れ、他方の側には過室３が形成されており、ガス処理
室２および過室３はそれぞれ開閉可能な上蓋１８、１
９によって覆われている。槽体１のガス処理室２の側の
端部には、外部から未処理の溶融金属を導入するための
導入口５と、処理済の溶融金属を排出するための排出口
６とが形成されており、導入口５は入側流路７を経てガ
ス処理室２の入口２Ａに連通されている。

ガス処理室２のほぼ中央部には、後に改めて説明するガ
ス吹込装置８が上方から垂直に挿入されており、そのガ
ス吹込装置８の直下にはガイド部材９が設けられてい
る。またガス処理室２の側方（第１図の下方）には浮上
滓分離室１０が形成されている。この浮上滓分離室１０
は、前記ガス吹込装置８の回転によって生起される溶融
金属の旋回流の接線方向延長位置に形成されたものであ
って、旋回流を斜めに横切るように垂設された隔壁１０
Ａによって浮上スキムが導入されるように作られてい
る。

ガス処理室２における前記入口２Ａに対し反対側の位置
の上部には第１の出口２Ｂが形成されており、この第１
の出口２Ｂは中間流路１１を介して過室３の上部に形
成された入口３Ａに連通されている。ここで、中間流路
１１は、入側流路７の延長線上に位置するように定めら
れている。一方ガス処理室２における前記第１の出口２
Ｂに対し対称な位置の隅部には、障壁１２が垂設され
て、この障壁１２によってガス処理室２の隅部が仕切ら
れており、かつこの障壁１２の下端には、ガス処理室２
の内部と障壁１２の内側とを連通する第２の出口２Ｃが
形成されている。そして障壁１２の内側空間は第２の出
側流路１３を経て後述する第１の出側流路１５に合流
し、前記排出口６に連通されている。

一方過室３は、その内部にフィルタ１４が配置されて
おり、その過室３の壁部の下部には出口３Ｂが形成さ
れている。この過室出口３Ｂは、第１の出側流路１５
を経て前記排出口６に連通されている。

前記中間流路１１には、２枚の堰２０Ａ、２０Ｂが着脱
可能に配置されて、その中間流路１１を閉止し得るよう
に構成されており、また第１の出側流路１５にも２枚の
堰２１Ａ、２１Ｂが着脱可能に配置されて、その第１の
出側流路１５を閉止し得るように構成され、さらに第２
の出側流路１３にも堰２２が着脱可能に配置されて、そ
の第２の出側流路１３を閉止し得るように構成されてい
る。また入側流路７と中間流路１１のとの間には、例え
ば第５図に示すような補助樋２３が着脱可能に掛け渡さ
れるようになっている。第５図の補助樋２３は、例えば
鉄皮２４に耐火物２５を内張りし、かつクレーン等によ
って吊上げ、吊下げが容易となるように適宜のフック２
６を設けたものである。

第６図および第７図にはこの考案の清浄化装置における
ガス処理室２で使用されるガス吹込装置８の一例を示
し、また第８図にはガス吹込装置８の直下に設けられる
ガイド部材９の一例を示す。

第６図および第７図に示されるガス吹込装置８におい
て、直管状をなす管体３０は耐火物からなるものであっ
て、その内部にはフラキシングガス導通路３１が形成さ
れている。管体３０の下端には、同じく耐火物からなる
インペラー３２が固定されている。このインペラー３２
は管体３０のガス導通路３１に連通しかつ下面側が開放
されたガス室３３を区画形成するための周壁部３４と、
その周壁部３４の外側において放射状に突出する複数の
羽根部３５と、その羽根部３５の上端においてその羽根
部３５を全体的に覆う円盤部３６とを一体に形成したも
のである。ここで前記ガス室３３は、その内周面すなわ
ち周壁部３４の内面が下方へ向って所定の角度θにてテ
ーパー状に拡径するように作られている。なおこのよう
なフラキシングガス吹込装置８は、図示しないモータ等
の回転駆動手段により軸中心に高速で回転せしめられる
ように支持されており、またその管体３０のガス導通路
３１には図示しないフラキシングガス供給源が接続され
ている。

また第８図に示すガイド部材９は、前記ガス吹込装置８
のガス室３３の中心軸線位置Ｏを中心とする放射線方向
に対し予め定めた方向に湾曲するように作られた複数の
突起部３７によって構成されている。

以上のような実施例の清浄化装置の使用時の状況を以下
に場合分けして第９図〜第１１図に従って説明する。

先ず第９図は、溶融金属に対しフラキシングガスの吹込
みによる清浄化のみを行なう場合について示すものであ
り、この場合は中間流路１１に２枚の堰２０Ａ、２０Ｂ
を配置してその中間流路１１を閉止するとともに、第１
の出側流路１５にも２枚の堰２１Ａ、２１Ｂを配置して
第１の出側流路１５を閉止する。なお第２の出側流路１
３は堰２２を配置せずに開放しておき、また補助樋２３
も取外しておく。この状態では、第９図中の矢印で示す
ように、処理すべき溶融金属は導入口５から入側流路７
を経てガス処理室２に流入し、そのガス処理室２内にお
いてフラキシングガス吹込みにより清浄化された溶融金
属は第２の出口２Ｃから第２の出側流路１３を経て排出
口６から外部へ排出される。そして過室３には溶融金
属は流入しない。なおこの場合ガス処理室２内の溶融金
属は浸漬ヒータなどによって加熱して温度低下を防止す
るが、過室３は溶融金属が流入しないから特に加熱の
必要はない。

ここで、第６図〜第８図に示すようなガス吹込装置８お
よびガイド部材９を用いた場合のフラキシングガス吹込
みによる清浄化作用について説明すると、ガス吹込装置
８の全体を軸中心に高速で回転させつつ図示しないフラ
キシングガス供給源から管体３０のガス導通路３１にア
ルゴンガス等のフラキシングガスを供給すれば、そのフ
ラキシングガスはガス導通路３１を経てガス室３３に至
り、そのガス室３３のテーパーを有する内周面に沿って
流下して、その下端すなわち周壁部３４の下端から溶融
金属中に放出される。この放出時には、ガスは遠心力に
よって外方へ拡散せしめられるとともに浮力によって上
昇し、周壁部３４の外側の羽根部３５の高速回転により
分断されて微細気泡となる。その微細気泡の大部分は羽
根部３５の外周方向に飛散せしめられるが、一部はガス
室直下のガイド部材９に叩き付けられ、その突起部３７
によりさらに分断されて微細化するとともに、各突起部
３７の相互間の溝部により案内されて外側へ拡散せしめ
られる。そしてそれらの微細気泡が浮力により溶融金属
中を上昇する間に、溶融金属中の水素ガス等の溶存ガス
が気泡中に放出され、またアルミニウムやマグネシウム
の酸化物あるいは耐火物粒子等の非金属介在物がガス気
泡に吸着されて、溶融金属の清浄化が進行する。ガス気
泡に吸着された非金属介在物は湯面上にスキムとして浮
上するが、湯面付近の旋回流は前述の隔壁１０Ａにより
浮上滓分離室１０に導かれるから、そのスキムは浮上滓
分離室１０の湯面上に滞留することとなり、したがって
その分離室１０においてスキムの除去を行なうことがで
きる。

次に第１０図は、フラキシングガス吹込みと過とを併
用する場合について示すものであり、この場合は第２の
出側流路１３に堰２２を配置してその第２の出側流路１
３を閉止する。なお中間流路１１および第１の出側流路
１５は堰２０Ａ、２０Ｂ；２１Ａ、２１Ｂを配置せずに
開放しておき、また補助樋２３も取外しておく。この状
態では、第１０図中の矢印で示すように、処理すべき金
属溶湯は導入口５から入側流路７を経てガス処理室２に
流入し、そのガス処理室２において前記同様にしてフラ
キシングガス吹込み処理がなされた溶融金属は、中間流
路１１を経て過室３に流入し、フィルタ１４によって
過されることにより非金属介在物などの不純物が除去
され、その後溶融金属は第１の出側流路１５を経て排出
口６から外部へ排出される。なおこの場合はガス処理室
２および過室３の両者において溶融金属温度低下防止
のため浸漬ヒータ等による加熱を行なうのが通常であ
る。

さらに第１１図は、過のみによって溶融金属の清浄化
を行なう場合について示すものであり、この場合は第２
の出側流路１３に堰２２を配置しその第２の出側流路１
３を閉止するとともに、入側流路７と中間流路１１との
間に補助樋２３を掛け渡す。なお中間流路１１および第
１の出側流路１５は、それぞれ堰２０Ａ、２０Ｂ；２１
Ａ、２１Ｂを配置せずに開放しておく。この状態では、
第１１図中の矢印で示すように、処理すべき溶融金属は
導入口から入側流路７を経て補助樋２３に流入し、その
補助樋２３を経て中間流路１１から過室３に流入す
る。過室３においてフィルタ１４により過された
後、第１の出側通路１５を経て排出口６から外部へ排出
される。したがってこの場合は溶融金属はガス処理室２
には流入しないことになるから、ガス処理室２では溶融
金属の加熱を行なう必要がなく、過室３のみにおいて
浸漬ヒータ等による溶融金属の加熱を行なえば良い。

なお以上の実施例においては、ガス処理室２の出口とし
て、第１の出口２Ｂおよび第２の出口２Ｃを各別に形成
しているが、ガス処理室２および過室３の配置構成に
よっては、両出口を１つの出口で兼ねることも可能であ
る。

考案の効果 この考案の溶融金属の清浄化装置は、各流路に対する着
脱自在な堰および補助樋の取付け、取外しを行なうこと
によって、ガス処理室および過室に順次溶融金属を流
入させてフラキシングガス吹込みによる清浄化と過に
よる清浄化との両者を行なう状態、ガス処理室のみに溶
融金属を流入させてフラキシングガス吹込みによる清浄
化のみを行なう状態、および過室のみに溶融金属を流
入させて過による清浄化のみを行なう状態の３状態に
使い分けることができ、したがって要求される溶融金属
の品質、最終製品の用途、あるいは処理前の溶融金属の
清浄度などに応じて最も適切な清浄化の態様を任意に選
択することができる。そして特にこの考案の清浄化装置
においては、前述のような使い分け時において、ガス処
理室および過室のうち使用しない側の室には溶融金属
を全く流入させないから、使用しない室においては溶融
金属の温度低下防止のための加熱は行なう必要がなく、
そのためランニングコストを最小限に抑えることができ
るとともに、使用しない室の槽壁の消耗などを抑えて、
槽体の長寿命化を図ることもできる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの考案の清浄化装置の上部位置（第２図Ｉ−
Ｉ線）における横断平面図、第２図は第１図のII−II線
における縦断正面図、第３図は第１図のIII−III線にお
ける縦断正面図、第４図は第１図のIV−IV線における縦
断正面図、第５図はこの考案の清浄化装置で用いる補助
樋の一例を示す斜視図、第６図はこの考案の清浄化装置
で用いるガス吹込装置の一例を示す縦断正面図、第７図
は第６図のVII−VII線における横断面図、第８図はガス
吹込装置の直下に設けられるガイド部材の一例を示す斜
視図、第９図から第１１図まではそれぞれこの考案の清
浄化装置を使い分けている状況を示す第１図と同じ位置
での横断平面図である。 ２…ガス処理室、３…過室、５…導入口、６…排出
口、７…入側流路、１１…中間流路、１３…第１の出側
流路、１５…第２の出側流路、２０Ａ、２０Ｂ、２１
Ａ、２１Ｂ…堰、２３…補助樋。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)考案者 大島 洋一 東京都中央区日本橋室町４丁目３番18号 スカイアルミニウム株式会社内 (72)考案者 坂田 陽一郎 福岡県大牟田市浅牟田町３−１ 東京高級 炉材株式会社九州工場内 (72)考案者 鶴岡 才三 福岡県大牟田市浅牟田町３−１ 東京高級 炉材株式会社九州工場内 (72)考案者 武藤 博美 福岡県大牟田市浅牟田町３−１ 東京高級 炉材株式会社九州工場内

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】フラキシングガスを溶融金属中に吹込んで
   溶融金属を清浄化するためのガス処理室と溶融金属をフ
   ィルタで過させるための過室と隣接一体化させてな
   る溶融金属の清浄化装置において、 外部から未処理の溶融金属を導入するための導入口とガ
   ス処理室の入口との間に入側流路が形成され、ガス処理
   室の出口と過室との間には中間流路が形成され、さら
   に処理済みの溶融金属を外部へ排出するための排出口と
   前記過室の出口との間に第１の出側流路が形成される
   とともに前記排出口とガス処理室の出口との間にも第２
   の出側流路が形成されており、しかも前記中間流路およ
   び第１、第２の出側流路にそれぞれ着脱可能に配置され
   てこれらの流路を閉止するための堰と、前記入側流路と
   中間流路との間に着脱可能に掛け渡されてこれらの流路
   を直接連結するための補助樋とを具備しており、これら
   の堰および補助樋の着脱によって、溶融金属が導入口か
   ら排出口に至るまでの間にガス処理室と過室との両者
   を通過する状態、ガス処理室のみを通過する状態、過
   室のみを通過する状態の３状態に切替えられるように構
   成したことを特徴とする溶融金属の清浄化装置。