JPH0730672Y2 - 金属溶湯脱ガス装置のガス噴射器 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この考案は、金属溶湯脱ガス装置のガス噴射器に関し、
特にアルミニウム溶湯の脱ガス装置に用いられるもので
あり、とりわけ下すぼまり状処理容器の場合にその器底
に近いところで攪拌用ガスを分散噴出させるのに好都合
な形態とすることにより、効果的な脱ガスができるよう
に工夫したガス噴射器に関するものである。

〔背景技術〕

近年、アルミニウムおよびその合金材料の使途は、電子
機器などの先端分野へ広がっており、そうした分野への
進出によって、これらの材料に要求される品質について
はますます厳しくなっているのが実情である。

こうした要請に応えるべく、アルミニウム板、その型
材、あるいは鋳物製品の品質を向上させる努力が払われ
ているが、そのためには素材となるアルミニウム溶湯の
品質を高めなければならず、効果的な溶湯処理を行う必
要がある。

アルミニウム溶湯の処理方法を大別すると、炉内処理法
（バッチ処理法）とインライン処理法（連続処理法）の
二つに分かれる。このうち、炉内処理法をさらに分類す
ると、大気中で行う塩素ガス処理法、窒素・塩素混合ガ
ス処理法、フラックス処理法、および真空を利用したバ
キューム法（ホルスト法が代表的）の４つの処理方法が
ある。一方、インライン処理法を分類すると、セラミッ
クスフォームフィルターや同チューブフィルターを使う
方法、あるいはグラスクロスフィルターを使う方法が知
られている。

これら処理方法はそれぞれ一長一短があり、たとえば、
大気中でバッチ処理を行う塩素ガス処理法やフラックス
処理法では、脱H₂についての効果が大きく脱ガス効率も
よいが、非金属介在物の除去には効果が薄く、しかも処
理環境という面で問題点があった。また、前記バキュー
ム法では、イニシャルコストが高いという致命的な欠点
があった。この点については、一方のインライン処理法
の場合にも同じようなことがある。また、フィルターを
使う方式は、介在物がよく取れるものの、フィルター交
換を頻繁にやらなければならないという欠点をかかえて
いた。

〔従来の技術〕

これに対して、従来の上述したアルミニウム溶湯処理に
関する技術が抱える欠点を克服する技術として、窒素あ
るいはアルゴンなどの不活性ガスを溶湯中に小さな気泡
にして万遍なく均一に分散させることにより、脱酸化物
と脱ガス効果を同時に実現させるという新しい方法が、
フォセコ社のGBFプロセスとして、ユニオンカーバイド
社のSNIFプロセスとして、あるいはペネシー社のALPUR
プロセスとして開発されている。

なかでも、フォセコ社が開発した従来GBFプロセスは、
第３図に示すような装置を使う方法である。この方法
は、高速回転する筒状の回転軸101を介して回転する回
転体102のその周側部に設けた複数の噴射口103から、き
わめて微細なアルゴンガスの気泡を分散噴出させて、溶
湯104を攪拌することにより均質化すると同時に、水素
や酸化物および非金属介在物を効率良くアルゴンガスの
気泡に吸着させ、ドロスとして浮上除去する方式であ
り、脱ガス効果に優れている。

〔考案が解決しようとする課題〕

ところが、前述の第３図に示すようなGBF処理装置の場
合、回転軸101を支えるシャフトを回転させるための駆
動機（外置される。図示せず）を具えざるを得ないため
装置が大型化し、高価になるという欠点があった。

さらに、このGBF処理方法は、GBF処理炉を経て取鍋さら
には保持炉（手元炉）と移送するために、その都度H₂ガ
スが0.05cc/100g・Al程度上昇し、最終的には0.1〜0.2c
c/100g・AlのH₂ガスを残留していた。勿論、このH₂ガス
は、レベルは健全な鋳物を鋳造するのに障害とはならな
いが、なお改善の余地を残したものといえるものであっ
た。

この考案の主たる目的は、大掛かりな装置構成のために
高価であるという欠点を克服できる脱ガス装置のガス噴
射器を提案するところにある。

また、この考案の他の目的は、溶湯を収容しておく処理
容器が下すぼまり状のるつぼ形容器の場合に、ガス噴射
方向が向心流動するように仕向けるときにとりわけ有効
に作用するガス噴射器を提案するところにある。

〔課題を解決するための手段〕

解決を必要とする上述の課題を克服するため、本考案
は、装置全体を動きの少ない簡易な構造とし、しかも上
記GBF処理装置と同程度の脱ガスができ、どのような形
の手元炉（取鍋）でも適用が可能な至便なガス噴射器と
して開発したもので、その要旨とするところは、 処理容器の内側壁下部に臨んで対向する内向きに曲成し
た屈曲部を設けてその先端にポーラスプラグを取付けて
なる複数本のセラミックス製ガス送入パイプと、それら
のガス送入パイプの上端に複数本のブランチパイプを介
して接続されるディストリビューターと、このディスト
リビューターに接続されているガス導入パイプからなる
ガス分配・噴射機構（Ａ）、およびこのガス分配・噴射
機構を前記処理容器上に保持するための，縦棧と横棧と
で構成される支持枠（Ｂ）、からなることを特徴とする
金属溶湯脱ガス装置のガス噴射器、 である。

〔作用〕

本考案において、被処理溶湯へガスを送り込むためのガ
ス圧入パイプは、その先端が対向する内向きに屈曲して
おり、その曲成部の先端；すなわち下端にはガスを噴射
することができるポーラスプラグが取付けてある。そし
て、上記ガス送入パイプの上端は、放射状に突設したブ
ランチパイプを介してなるディストリビューターに接続
されている。すなわち、このディストリビューターから
複数本のブランチパイプを介して各ガス送入パイプ中に
分配されたガスは、該ガス送入パイプを通り、その先端
部に取付けたポーラスプラグから溶湯中に噴射されるの
である。

このときのガスの噴射は、容器の中心部に噴射され、そ
のまま容器の中心部を上昇して器壁側に廻り引続き下降
流となる。このような循環流動を通じて脱ガス，脱介在
物作用が生じる。

このように、噴射流は内側中心部から外側に出る循環流
の方が、トラップした介在物を再び溶湯に巻き込むよう
なことがなくなるので有利である。

また、本考案において、支持枠は後述するように、スク
リューやシリンダーなどの昇降機を介して、上下動させ
ることができるものであって、その微調整によってポー
ラスプラグの位置を器底・器壁に対して常に一定に保持
でき、従って、上述の作用・効果を一層確実なものとす
るのに有効である。なお、この支持枠の処理容器上への
設置は、クレーンなどにて懸吊保持して行う。

〔実施例〕

本考案において、まず第１図に示す脱ガス装置は、ガス
分配・噴射機構の部分と支持機構の部分とで構成される
ものである。

第１図において、図示の符号Ａがガスの分配・噴射機構
の部分であり、Ｂはその支持機構の部分である。

まず、前記ガス分配・噴射機構は、ディストリビュータ
ー１とブランチパイプ３…と、ガス送入パイプ５…とか
ら主として構成されている。

前記ディストリビューター１は、円形や四角形〜八角形
（四角〜八角のいずれかはブランチパイプの数により決
定される）を代表例とする箱型のステンレス製容器であ
り、その容器の上面にはガス発生装置（図示せず）につ
ながるガス導入パイプ２が接続してあり、一方、このデ
ィストリビューター１の側部からはアダプターを介して
適数個のブランチパイプ３…が水平方向に放射状に突設
してある。そして、このブランチパイプ３…の各遊端部
には、筒状の連結金具４…を介して下向きに、ガス送入
パイプ５…が連結してある。いわゆる、前記ディストリ
ビューター１を通じて分配されるバブリング用ガスは、
ブランチパイプ３…、連結金具４およびガス送入パイプ
５…を経て、該ガス送入パイプ５先端に取付けたポーラ
スプラグ６より処理容器７内の金属溶湯８に噴射され
る。

前記ガス送入パイプ５は、窒化けい素質焼結体の如きセ
ラミックスで作成されたものを用い、その下端部は、複
数本の各パイプが互いに内向きとなる向きに屈曲してあ
る。これが本考案における重要な構成のポイントであ
り、中心部において上昇流を形成する一方、器壁側にお
いて下向流を形成する脱ガス装置が得られる。これ故
に、該パイプの先端部は、噴射するガスが容器内の中心
部のやや上方に向かって吐出するように曲成してある。
なお、前記ポーラスプラグ６は、この曲成部5a……の端
部に被嵌もしくは嵌挿する方法などにより着脱可能に固
着されるものである。また、この曲成部5aの屈曲の角度
ならびにポーラスプラグ６の形状・固着の方法は、図示
例や上述の方法のみに限られるものではない。

次に、前記支持機構；すなわち、前記ガス分配・噴射機
構Ａを支持する支持枠Ｂは、前記ガス導入パイプ２を連
結して機構Ａを懸吊保持する横棧9aとこの横棧9aを支持
する縦棧9bとで構成されており、その縦棧9bは油圧もし
くはスクリューなどを用いる昇降機10を具えている。そ
れゆえに、この支持枠Ｂは全体として上下方向に移動さ
せることができ、ガス分配・噴射機構Ａのレベルを上下
方向に微調整することができる。このことは、該機構Ａ
の下端部に位置するポーラスプラグ６のレベルを可変調
節することにつながり、常に望ましいガス噴射を補償す
るのに有効に働く。

次に、第２図に示す実施例は、本考案ガス噴射器を、角
形の処理容器11に適用した例を示しており、この場合も
前述の下すぼまり処理容器７のときと同様に噴射ガス流
は中央で上昇流となり、器壁近くで下降流となる循環を
行う。

なお、上述した各実施例において、ガス送入パイプ５は
任意の本数とし、また第１図に示すようにディストリビ
ューター１の側部に放射状に突設するのではなく、該デ
ィストリビューターの下面から適数本のブランチパイプ
３′…を直接突設し、連結金具４にてガス送入パイプ５
の上端と連結してもよい。

なお、前記ガス送入パイプ５は、窒化けい素常圧焼結体
などにて構成し、その下端に取付けたポーラスプラグは
Si₃N₄,SiC,C,Al₂O₃などの材料を使うが、望ましくは該
ガス送入パイプ５と熱膨張係数がほぼ同じ材質のものか
ら選択して使用することが好ましい。

〔考案の効果〕

以上述べたようにこの考案は、従来装置のようにバブリ
ングのための回転駆動機構に代えて、ポーラスプラグを
処理容器の底壁に近い箇所に配置し、しかもそれを中心
部に向けてガス噴出が行われるように構成したので、噴
出ガス流による器壁の損傷が少なく、しかも専用の処理
容器、処理炉を必要としない。例えば、下すぼまりのる
つぼ状の処理容器などでもよい。しかも、金属溶湯に浸
漬される部分がセラミックス製のパイプとポーラスプラ
グのみからなるので、小型軽量化を図ることができるば
かりか、寿命の点で従来の装置をはるかにしのぐもので
ある。そこで、この装置は価格、製作、維持のすべての
面で優れ、しかも脱ガス効果のみでなく非金属介在物な
どの不純物の除去などの効果も備えるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図は、いずれもこの考案に係るガス噴
射器の使用状態を示す断面図であり、 第３図（ａ），（ｂ）は、従来装置の略線図である。 Ａ……ガス分配・噴射機構 Ｂ……支持枠 １……ディストリビューター ２……ガス導入パイプ 3,3′……プランチパイプ ４……連結金具 ５……ガス送入パイプ ６……ポーラスプラグ ７……処理容器（下すぼまり形） ８……溶湯 9a……横棧、9b……縦棧、10……昇降機、11……処理容
器（角底形）

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】処理容器の内側壁下部に臨んで対向する内
   向きに曲成した屈曲部を設けてその先端にポーラスプラ
   グを取付けてなる複数本のセラミックス製ガス送入パイ
   プと、それらのガス送入パイプの上端に複数本のブラン
   チパイプを介して接続されるディストリビューターと、
   このディストリビューターに接続されているガス導入パ
   イプからなるガス分配・噴射機構（Ａ）、およびこのガ
   ス分配・噴射機構を前記処理容器上に保持するための，
   縦棧と横棧とで構成される支持枠（Ｂ）、からなること
   を特徴とする金属溶湯脱ガス装置のガス噴射器。