JPH06264154A - ＡｌまたはＡｌ合金溶湯からの除滓法及び滓からのメタル分回収法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【構成】 ＡｌまたはＡｌ合金を溶解する際に、溶湯表
面に浮上する滓層の厚み方向に撹拌力を加え、滓中に酸
化物被膜で被包された状態で取り込まれているメタル分
を撹拌破壊して溶出せしめ、溶湯へ戻しながら排滓を行
なう。 【効果】 滓中に取り込まれているメタル分を滓層から
効率良く溶出分離することができるので、除滓時のメタ
ルロスを大幅に低減することができ、且つ除滓効率も高
められる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ＡｌまたはＡｌ合金
（以下、Ａｌ合金で代表する）を溶製するに当たり、湯
面に浮上する滓を、除滓に伴なうメタルロスを可及的に
低減しつつ効率よく除去する方法、および滓からメタル
分を効率よく回収する方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】Ａｌ合金は鉄鋼材料に比べて軽量で比強
度が高く且つ耐食性においても優れたものであることか
ら、自動車や電車等の車輌用外板材や部品材料、建築材
料、家庭用電気製品の外板材、缶材等として幅広く利用
されている。これらＡｌ合金製品を得るまでの製造工程
を略示すると次の通りである。 溶製原料（地金やスクラップ等）→溶解・精錬→除滓→
鋳造→ソーキング→熱間加工→冷間加工→熱処理→表面
処理→検査→出荷

【０００３】ここで溶解・精錬工程では、溶製原料表面
の酸化物（アルマイト等）や溶解・精錬工程で生成する
酸化物等が滓として湯面に浮上してくる。この滓は酸化
物を主体とする非金属成分とメタル分（Ａｌ合金）が混
在したものであり、この滓をそのまま放置しておくと非
金属成分がＡｌ合金溶湯内へ混入して溶湯汚染を生じる
ばかりでなく、出湯後の炉壁や炉底部に付着堆積して溶
解炉の容積を減少せしめ、生産性にも悪影響を及ぼして
くる。

【０００４】そこで溶解・精錬後は早期に湯面からの除
滓を行なうことが必要となる。しかしこの滓は、上記の
様に多量のメタル分を包含していて溶湯との親和性が高
いため湯離れが悪く、そのまま強引に湯面上から除滓し
ようとすると多量のメタル分を伴って排出されることに
なるため、Ａｌ合金溶湯の歩留りを著しく低下させる。
そこで除滓性を高めるための手段として現在汎用されて
いるのは、たとえばＫＣｌ−ＡｌＦ₃ 等の様な塩化物や
沸化物を主体とするフラックスを散布し、あるいはハロ
ゲン系ガス（Ｃｌ₂ 、六塩化エタン、フロン等）を滓中
に吹込み、滓中のメタル分の一部を着火・燃焼させるこ
とによって滓層全体を昇温せしめ、固体状態で混在して
いるメタル分を溶解して溶湯へ戻すと共に、酸化物等は
より安定で且つ溶湯との濡れ性の悪い酸化物に変化さ
せ、湯離れを良くしてから除滓する方法が採用されてい
る。

【０００５】ところでこうした精錬剤の添加効果を有効
に発揮させるには、湯面全域に浮上している滓層全体に
精錬剤を万備なく混入させる必要があるが、Ａｌ合金の
溶製に汎用されている反射炉の様に、溶湯体積に対して
溶湯表面が相当変動する処理炉では、精錬剤を滓層全体
に均一に混入させることは意外にむずかしく、その結
果、溶湯へのメタル分の戻りや滓の湯離れが部分的に不
十分となり、除滓時のメタルロスを十分に低減すること
ができない。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】本発明は上記の様な事
情に着目してなされたものであって、その目的は、反射
炉を用いてＡｌ合金原料の溶解・精錬を行なうに際し、
湯面に生成する滓層中のメタル分をうまく溶湯へ戻しな
がら効率良く除滓することのできる方法を提供しようと
するものである。また本発明の他の目的は、多量のメタ
ル分を伴なって排出された滓から、メタル分を効率よく
分離・回収することのできる方法を提供しようとするも
のである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決すること
のできた本発明に係る除滓法の構成は、ＡｌまたはＡｌ
合金原料を溶解炉で溶解するに当たり、鋳造に先立って
該溶湯表面の滓を除去する方法であって、滓層の全厚み
方向に撹拌力を加えてから除滓するところに要旨を有す
るものである。ここで滓層の撹拌には、滓層に対して略
垂直方向に回転する回転刃を利用し、これを排滓方向へ
回転することによって滓を攪拌しながら除滓するのが有
利であり、また溶解炉の滓排出口の下面に炉内方向へ下
り勾配の傾斜面を設けておき、この傾斜面に対して直交
方向に回転刃を回転させながら排滓を行なえば、回転刃
の回転によって分離される滓中のメタル分が該傾斜面に
沿って炉内方向へ流下するので、メタルロスを更に少な
くすることができる。

【０００８】またこの除滓工程では、回転刃による機械
的撹拌のみによって滓層中のメタル分の溶湯方向への戻
りを促進させることができるが、前述の如く精錬剤添加
による滓層の加熱を併用すれば、メタルロスを一段と低
減しつつ除滓性を高めることができる。尚回転刃の構成
素材は、滓の主成分であるアルミナやメタル分に対して
耐食性を有し且つ耐熱性を有するものであればどの様な
ものでもよいが、特に好ましいのは鋳鉄製、セラミック
ス製もしくは黒鉛製の回転刃である。

【０００９】更に本発明においては、溶解炉から多量の
メタル分を伴なって排出されてきた滓に対し、略垂直方
向に回転する回転刃で撹拌力を加えることにより、滓中
のメタル分を効率よく分離・回収することができる。

【００１０】

【作用】本発明者らは、除滓工程で滓と共に多量のメタ
ル分が排出されるという事実に着目し、滓層中のメタル
分の存在形態がメタルロスに大きな影響を及ぼしている
のではないかと考え、メタル分の存在形態について調査
した。その結果、滓層内においては、メタル分が酸化物
被膜により被包されて、あたかもビニール袋に水が包み
込まれた様な状態で無数に存在しており、主たる滓成分
である酸化物を除去しようとすると、酸化物被膜に包み
込まれたメタル分が同時に排出されることになり、これ
がメタルロスを増大する大きな原因になっていること、
そして滓層を機械的に攪拌し酸化物被膜を破壊して内部
のメタル分を流出させてやれば、精錬剤を使用せずとも
メタルロスを大幅に低減せしめ得ることをつきとめた。

【００１１】また精錬剤を添加することによってもたら
される除滓性向上効果は、前述の如く滓中に含まれるメ
タル分と精錬剤との発熱反応によって発揮されるもので
あるが、滓中のメタル分の大部分は上記の様に酸化物被
膜によって被包されているため、添加された精錬剤がメ
タル分とを十分に反応せず、精錬剤の効果が除滓性の向
上に有効に発揮されていないことが考えられる。しかし
精錬剤の添加された滓層を機械的に攪拌すると、前述の
如く酸化物被膜の破壊によるメタル分の流出によって精
錬剤との反応が促進されると共に、撹拌による混合効果
とも相まって精錬剤とメタル分との反応が増進されるこ
とになり、精錬剤添加による除滓性向上効果も一段と高
められる。

【００１２】ところで滓中の撹拌手段としては、滓層を
水平方向に攪拌する方法と、垂直方向（滓層の厚み方
向）に撹拌する方法が考えられる。ところが滓層を水平
方向に攪拌する方法では、溶湯表面の波立ちを抑えて滓
による溶湯汚染を制御することの必要上、滓層と溶湯と
の境界面付近まで十分に攪拌することが困難であって、
滓層の上方部のみが攪拌されることになるので、たとえ
ば図１に示す如く溶湯１と攪拌された滓層２ａの間に未
撹拌の滓層２ｂができる。そして未撹拌の滓層２ｂで
は、酸化物被膜の破壊が行なわれないためメタル分の流
出が行なわれなくなるばかりでなく、上方の攪拌された
滓層２ａから流出したメタル分３が未撹拌の滓層２ｂ上
に溜まって溶湯１まで戻ることができず、これらのメタ
ル分３は未撹拌の滓層２ｂと共に排出されることになる
ため、撹拌によるメタルロス低減効果が有効に発揮され
ない。

【００１３】これに対し、図２に示す如く回転刃４等を
用いて滓層２をその厚み方向（垂直方向）に攪拌する方
法を採用すると、回転刃４の高さ位置をうまく調整する
ことによって、溶湯１に殆んど波立ちを生じさせること
なく滓層２の深部まで十分に攪拌することができる。そ
の結果、滓層２全体の酸化物被膜が効率良く破壊されて
メタルの流出が行なわれ、且つ流出したメタル分３はす
みやかに溶湯中１へ戻っていく。その結果、撹拌処理さ
れた後の滓層中のメタル分が大幅に低減するばかりでな
く、メタル分の低減によって滓２と溶湯１との比重差が
拡大し、更には滓２の粘性も低下して湯離れもよくな
り、除滓性も高められる。この場合、回転刃を滓排出方
向に回転させてやれば、滓層の撹拌と共に滓の排出方向
への移送を進めることができるので好ましい。

【００１４】ところで、上記回転刃を備えた撹拌装置を
溶解炉の表面全域に配置して滓層全面を撹拌可能にする
ことは、設備的に非常に困難である。従って本発明を実
用化するに当たっては、たとえば図３に示す如く溶解炉
の排滓口５の下面５ａに沿って排滓方向に回転する回転
刃４を配設すると共に、該排滓口５の下面５ａは溶解炉
内方向へ下り勾配の傾斜を設けておき、回転刃４を回転
させることによって滓２を攪拌しながら除滓を行なうの
がよい。

【００１５】即ちこの方法を採用すると、滓２は排出口
位置で攪拌されて酸化物被膜の破壊によるメタル分３の
溶出が行なわれ、溶出したメタル分３は傾斜面に沿って
溶解炉内の溶湯１中へ戻されると共に、滓２は順次炉外
へ排出される。そして湯面内の滓はこの除滓に伴なって
排滓口５方向へ引き寄せられ、順次メタル分３の溶出分
離と除滓が行なわれるため、作業を極めて効率良く行な
うことができる。

【００１６】このとき、精錬剤を使用する場合は、湯面
の滓層全面に予め散布しておいてもよく、あるいは排滓
口５付近に連続的に散布しながら除滓してもよいが、精
錬剤添加による除滓性向上効果をより有効に発揮させる
うえでより好ましいのは後者の方法である。また回転刃
の構成素材は特に限定されないが、最も一般的なのはア
ルミナやメタル分（Ａｌ合金）に対して優れた耐食性と
耐熱性を兼ね備えた鋳鉄、セラミックス、黒鉛が好まし
い。

【００１７】またこれまでの説明では、溶解炉内もしく
は排滓口付近で滓の撹拌を行なう例を示したが、前述の
如く撹拌による酸化物被膜の破壊とメタル分の溶出分離
という特徴を有効に発揮させる他の手段として、たとえ
ば図４に示す如く溶解炉から排出した滓２を漏斗状の滓
留め６に入れ、精錬剤を使用し／若しくは使用しない
で、この滓２を回転刃４によって垂直方向に攪拌するこ
とによって酸化物被膜を破壊し、溶出したメタル分３は
回収メタル溜め７に摂取すると共に、残りの滓は順次排
滓口から取り出す。この場合も、必要によっては滓溜め
６内に精錬剤を添加して加熱反応を生ぜしめ、メタル分
３の溶出分離を促進することも可能である。

【００１８】

【発明の効果】本発明は以上の様に構成されており、滓
層に垂直方向の撹拌力を加えて攪拌することによって滓
層中で酸化物に被包された形態で取り込まれたメタル分
を効率良く溶出分離すると共に、酸化物主体の滓成分に
ついては溶湯との湯離れを良くすることができ、メタル
ロスを低減しつつ除滓効率を高めることができる。

【００１９】

【実施例】以下、実施例を挙げて本発明の作用効果をよ
り具体的に説明するが、本発明はもとより下記実施例に
よって制限を受けるものではなく、前後記の趣旨に適合
し得る範囲で変更を加えて実施することも可能であり、
それらはいずれも本発明の技術的範囲に含まれる。

【００２０】実施例１（溶解炉内での撹拌例） 下記の条件で溶解、精練、除滓を行ない、精錬条件と除
滓条件の組合せを変えた場合の滓と溶湯の分離状況およ
び除滓に伴なうメタルロスを比較した。 （溶解条件）：溶解炉…重油焚き２０トン反射炉 溶解原料…ＪＩＳ５０５６系Ａｌ合金、１８トン 溶解温度…７２０℃ 溶解雰囲気…大気 （精錬条件）：精錬ガス吹込み…塩素ガス、溶湯１トン
当たり４００Ｎ リットル吹込み 精錬フラックス添加…塩化物−沸化物−硫酸塩−Ａｌ
粉、溶湯重量の０．００５％滓層表面に添加 （除滓）：弧型回転刃を備えた撹拌機を用い、滓層を厚
さ方向に攪拌し、レーキにて炉外へ排出

【００２１】結果は表１に示す通りであり、精錬剤を使
用する従来の除滓法によって除滓性はかなり改善され、
且つ、メタルロスも４％にまで低減されるが、本発明に
従って滓層の垂直方向撹拌を行なうと除滓性は一段と改
善されると共に、メタルロスを更に少なくできることが
分かる。

【００２２】

【表１】

【００２３】実施例２（排滓口での撹拌例） 上記実施例１で採用したのと同じ溶解条件および精錬条
件を採用し、排滓口の下面に沿って弧型回転刃を回転さ
せて攪拌しながら除滓を行なう。このとき排滓口の下面
に傾斜を設けた場合と設けなかった場合の除滓性とメタ
ルロスを比較した。

【００２４】結果は表２に示す通りであり、排滓口の下
面に傾斜を設けなかった場合でも、排滓口部分で滓を垂
直方向に攪拌することによって除滓性が高められると共
にメタルロスはかなり低減される。しかし排滓口下面に
傾斜を設けておけば、一層優れた効果が得られることが
分かる。

【００２５】

【表２】

【００２６】実施例３（排滓後のメタル回収例） 精錬剤（Ｃｌ₂ 吹込み）を使用しただけで、回転刃によ
る撹拌を行なうことなく常法によってレーキ排滓した７
５０℃の滓８００kgを、図４に示した様な滓溜めに取
り、この滓を弧型回転刃によって垂直方向に２０ppm で
２０分間攪拌した後、メタル溜めに回収されるメタル重
量を測定した。その結果、５６０kg（滓量の７０％）の
メタル分が回収された。これに対し回転刃による撹拌を
省略し、自然流下だけでメタル溜めに回収されるメタル
重量を調べたところ１２０kg（滓量の１５％）にすぎな
かった。

【図面の簡単な説明】

【図１】滓層を水平方向に攪拌した場合のメタル分の分
離状況を示す概念図である。

【図２】滓層を回転刃により厚み方向に攪拌した場合の
メタル分の分離状況を示す概念図である。

【図３】排滓口位置で滓を攪拌した場合のメタル分の分
離状況を示す概念図である。

【図４】滓を滓溜めに採取してからメタル分の回収を行
なう場合の状況を示す概念図である。

【符号の説明】

１ Ａｌ合金溶湯 ２，２ａ，２ｂ 滓層 ３ メタル分 ４ 回転刃 ５ 排滓口 ６ 滓溜め ７ メタル溜め

フロントページの続き (72)発明者 池田 隆吉 山口県下関市長府港町14番１号 株式会社 神戸製鋼所長府製造所内 (72)発明者 堂本 治 山口県下関市長府港町14番１号 株式会社 神戸製鋼所長府製造所内 (72)発明者 北野 貴之 山口県下関市長府港町14番１号 株式会社 神戸製鋼所長府製造所内

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ＡｌまたはＡｌ合金原料を溶解炉で溶解
   するに当たり、鋳造に先立って該溶湯表面の滓を除去す
   る方法であって、滓層の全厚み方向に撹拌力を加えてか
   ら除滓することを特徴とするＡｌまたはＡｌ合金溶湯か
   らの除滓法。
2. 【請求項２】 滓層の撹拌に、該滓層に対して略垂直方
   向に回転する回転刃を利用し、該回転刃を滓の排出方向
   へ回転させながら除滓する請求項１記載の除滓法。
3. 【請求項３】 溶解炉における滓排出口の下面に、溶解
   炉内方向へ下り勾配の傾斜面を設け、回転刃を該傾斜面
   に対して略直交方向に回転させながら除滓を行なう請求
   項１または２記載の除滓法。
4. 【請求項４】 鋳鉄製、セラミックス製もしくは黒鉛製
   の回転刃を使用する請求項１〜３のいずれかに記載の除
   滓法。
5. 【請求項５】 除滓工程で滓層に精錬剤を添加し、滓中
   のメタル分の一部を燃焼せしめ、その燃焼熱によって滓
   を加熱してから除滓する請求項１〜４のいずれかに記載
   の除滓法。
6. 【請求項６】 ＡｌまたはＡｌ合金原料を溶解する際
   に、溶解炉から排出された滓を、溶解炉外において滓層
   厚み方向に攪拌し、滓層中のメタル分を下方に流下・分
   離させることを特徴とする滓からのメタル分回収法。
7. 【請求項７】 滓に精錬剤を添加し、滓中のメタル分の
   一部を燃焼させてその燃焼熱により滓を加熱すると共
   に、滓層を厚み方向に攪拌し、滓層中のメタル分を下方
   に流下・分離させる請求項６記載の滓からのメタル分回
   収法。