JPH0754060A - 溶融金属清浄化用インペラ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 熱衝撃に強い、セラミックのインペラを得
る。 【構成】 下端より不活性ガスを噴出する垂直の中空回
転軸１３の下端部に任意の固定手段により水平円盤部１
９を固定し、前記回転軸１３の前記円盤部１９より下方
に突出した部分には、外周面に複数枚の放射状の羽根２
２を固定した前記円盤部１９とは別体構造である筒部を
任意の固定手段で固定した溶融金属清浄化用インペラ

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、溶融金属清浄化用イン
ペラに関するもので、特にアルミニウム溶湯の脱ガス及
び介在物除去に用いるインペラ（ローター）に関するも
のでものである。

【０００２】

【従来技術】従来公知の、特開昭63−303014号公報に
は、窒素、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不活性ガス（一般に、フラキシング
ガスと呼ばれる）を供給しながら、アルミニウムやアル
ミニウム合金溶湯（以下アルミニウム溶湯という）をイ
ンペラで撹拌して、アルミニウム溶湯中に浮遊する水素
ガス等のガス抜き、酸化物等の介在物の除去を行なう清
浄化装置について記載されている。上記公知例に記載さ
れた清浄化装置の構造は、図１、図２のようであり、ａ
は耐火物で形成された溶湯処理槽、ｂは入湯口、ｃは出
湯口、ｄはアルミニウム溶湯、ｅは浮上滓の分離取出
室、ｆは浮上滓、ｇは溶湯処理槽ａの中心部に設けた耐
火物の垂直中空回転軸、ｈは垂直中空回転軸ｇの下端に
螺合したインペラである。上記公知例の、インペラｈの
拡大図は、図３と図４のようであり、前記回転軸ｇの下
端ｉのネジ部に下方から螺合するネジ筒ｊと、該ネジ筒
ｊの上縁より鍔状に突出する正円形の水平円盤部ｋと、
該円盤部ｋの下面側に設けた放射状の羽根ｎとから形成
されている。図５〜６のものは、実開平4-123250号公報
に記載されたインペラｈで、ネジ筒ｊの直径を極端に大
にして円盤部ｋ兼用とし、ネジ筒ｊと円盤部ｋの下面側
は面一水平面とし、ネジ筒ｊと円盤部ｋの上面側は外側
程低くなる傾斜面とし、円盤部ｊの外周よりこれをその
まま延長するように放射状に撹拌羽根ｐを８本程突出さ
せ、回転軸ｇから撹拌羽根ｐの先端まで凹溝ｍを形成し
たものである。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】図５〜６のものは、ネ
ジ筒ｊと円盤部ｋの厚みは略同一であり、円盤部ｊの外
周に放射状の撹拌羽根ｐを８本程突出させた構造である
が、この公知例は、アルミニウム溶湯面に波立ちが生じ
にくいものの、フラキシングガスの微細化に問題があっ
た。即ち、フラキシングガスが多くなると、溝ｍから洩
れ、洩れたガスは微細化されずに浮上する。このため脱
ガス効果は充分でなく、フラキシングガスの微細化の面
からみると、図３〜４のものの方が有利である。しか
し、図３〜４のものは、熱衝撃に原因するひび割れｓと
いう課題がある。ひび割れｓは、図５〜６のものでも見
られるが、図３〜４の方がより強くみられるようであ
る。その理由はつぎのようである。図３〜４に図示した
公知例は、インペラｈについては耐火物とだけ記載され
ていて、その材質については特に記載されていないが、
当初はカーボン製としたものである。インペラｈをカー
ボン製とした理由は、700 ℃を越える高温のアルミニウ
ム溶湯中に予熱なしで投入したり、使用後溶湯中からい
きなり引抜いたりしても、熱衝撃によるひび割れが生じ
ないようにしたためである。しかし、カーボン製のイン
ペラｈは、脱ガス効果を上げる目的で300rpm〜800rpmも
の高速で回転させると、必然的に摩耗が著しくまた耐酸
化性も弱く短命であり、交換頻度は高く、頻繁な交換の
ため作業性も低下し、経済的にも不利であった。インペ
ラｈを高速で回転させても、耐摩耗性及び耐酸化性に充
分耐えるようにするためには、カーボン製ではなくセラ
ミック材、例えば窒化珪素、又はサイアロン系セラミッ
クとしなければならない。しかし、セラミック製にする
と、前記のように、高温のアルミニウム溶湯に予熱なし
で投入したり、使用後高温度の溶湯中からいきなり引抜
いたりすると、円筒のネジ筒ｊにひび割れｓが生じた。
特に、アルミニウム溶湯に投入するとき、ひび割れｓは
生じる。即ち、インペラｈをアルミニウム溶湯に挿入す
るときは、中空回転軸ｇ内にアルミニウム溶湯が侵入し
て固化することを防止するため、フラキシングガスを噴
出しながら挿入するようにする。すると、円盤部ｋの上
面側は、アルミニウム溶湯に直ちに接触して加熱される
が、円盤部ｋの下面側は、噴出するフラキシングガスに
よりアルミニウム溶湯は遮断されるから、ネジ筒ｊ、羽
根ｎの部分は、加熱されにくい。そのため、上面の円盤
部ｋと下面のネジ筒ｊ、羽根ｎの部分に温度差が生じて
その熱応力によりひび割れｓが生じる、と考えられる。
本発明は、このときの熱応力を緩和させるものである。

【０００４】

【発明の目的】熱応力の小さい窒化珪素、又はサイアロ
ン系セラミックのインペラを得る。

【０００５】

【課題を解決するための手段】よって、本発明は、下端
より不活性ガスを噴出する垂直の中空回転軸１３の下端
部に任意の固定手段により水平円盤部１９を固定し、前
記回転軸１３の前記円盤部１９より下方に突出した部分
には、外周面に複数枚の放射状の羽根２２を固定した前
記円盤部１９とは別体構造であるネジ筒２０または筒部
２８を、任意の固定手段で固定した溶融金属清浄化用イ
ンペラとしたものである。また、本発明は、前記インペ
ラにおいて、前記円盤部１９と前記ネジ筒２０または前
記筒部２８の間には、断熱用のパッキン材２１を介在さ
せた溶融金属清浄化用インペラとしたものである。ま
た、本発明は、前記インペラにおいて、円盤部１９と羽
根２２との間には隙間２３を形成した溶融金属清浄化用
インペラとしたものである。

【０００６】

【実施例】本発明の一実施例を図面により説明すると、
溶湯処理装置は公知例と同一でも差支えなく、図７、８
において、１はアルミニウム溶湯の溶湯処理槽で、耐火
物で形成されている周壁２と底壁３で囲まれた処理室４
と、浮上滓５（スキム）の分離取出室６とを有する。処
理室４にはアルミニウム溶湯等の金属溶湯を供給する入
湯口７と、精製された金属溶湯の出湯口８とを設ける。
溶湯処理室４と分離取出室６との間には処理室４で浮上
した浮上滓５が分離取出室６に流入する流入口９を形成
し、流入口９以外は仕切壁１０で仕切る。また、出湯口
８は、浮上滓５が処理室４から出湯口８に流出しないよ
うに、下部に連通口１１を形成した仕切壁１２により仕
切る。

【０００７】しかして、処理室４の中心部には、上から
下に向けてフラキシングガスを通す垂直中空回転軸１３
を設け、垂直中空回転軸１３の下端部には、インペラ１
４を取付ける。インペラ１４は、前記のように、例えば
窒化珪素、又はサイアロン系セラミックにより形成する
とともに、つぎの構成にする。

【０００８】即ち、実施例では、回転軸１３の下端に該
回転軸１３より僅かに細い小径部１５を形成して段部１
６を形成し（段部１６はインペラ１４を止める手段であ
るから、段部１６の代りに膨出部を形成してもよい。膨
出部を形成するときは小径部１５は不要になる）、小径
部１５の外面にネジ１７を刻設し、前記小径部１５に対
して下方から嵌合する嵌合孔１８を有する正円形の水平
円盤部１９を、嵌合させる。２０は前記円盤部１９とは
別体のネジ筒で、円盤部１９を嵌合させたのち前記小径
部１５に螺合して前記円盤部１９を押さえ付ける。２１
は、前記円盤部１９と前記ネジ筒２０の間に介在させた
断熱用のパッキン材、２２はネジ筒２０と一体の撹拌羽
根であり、撹拌羽根２２とネジ筒２０とは一体的に接続
されているが、撹拌羽根２２と円盤部１９は接続されて
なく、撹拌羽根２２と円盤部１９の間は隙間２３を形成
する。

【０００９】前記羽根２２はネジ筒２０側は下方に長く
突出させ、外周縁２１に至る程下方突出長さを短かくし
て、下縁は上方上りの傾斜縁２５にする。図１１は回転
軸１３の底面図であり、図１２は撹拌羽根２２とネジ筒
２０の底面図である。図１３は第２実施例で、小径部１
５の一部に膨出部２６を形成し、嵌合孔１８の一部に膨
出部２６が係合する凹部２７を形成したものである。膨
出部２６と凹部２７の係合は回り止めを期待する。図１
４は第３実施例で、ネジ筒２０に代えて単なる筒部２８
とし、筒部２８の内部の一部に前記膨出部２６が係合す
る凹溝２９を形成し、筒部２８を嵌合させてモルタル３
０で固着する。

【００１０】

【作用】次に作用を述べる。 （組立の方法）回転軸１３を倒立させて小径部１５を上
にし、円盤部１９の嵌合孔１８を上から嵌合させる。つ
いで、突出た小径部１５に断熱材のパッキン２１を嵌合
させてからネジ筒２０を螺合させて締挙げると図１０の
ようになる。円盤部１９と羽根２２との間には、隙間２
３が形成される。図１３、１４のときは、小径部１５の
膨出部２６に嵌合孔１８の凹部２７を合せて嵌合させ
る。また、前記ネジ筒２０に替えて単なる筒部２８とし
てあるからモルタル３０を塗って固定する。

【００１１】（本発明の独自の作用）図は省略されてい
るが、垂直中空回転軸１３の上方には、回転機構のモー
ターとフラキシングガスの供給装置が設けられており、
フラキシングガス供給装置を作動させて、図１０のよう
に、回転軸１３の下端からフラキシングガスを激しく噴
出させながら、処理室４内のアルミニウム溶湯中にイン
ペラ１４を挿入する。このようにすると、回転軸１３内
にアルミニウム溶湯が侵入しようとしても、激しく噴出
するフラキシングガスにより侵入を阻止し、回転軸１３
内へのアルミニウム溶湯の侵入を防止する。インペラ１
４がアルミニウム溶湯中に挿入されると、円盤部１９の
上面側が下面側に先んじて高温度のアルミニウム溶湯に
接触して加熱され、円盤部１９の下面側は、回転軸１３
から激しく噴出するフラキシングガスのためアルミニウ
ム溶湯を分断して加熱を阻止する。特に、ネジ筒２０は
上下長さも長く厚みも厚いので加熱されにくいから、円
盤部１９とネジ筒２０とが一体構成の公知のものは、急
激な温度差が生じて、これによる熱応力のため亀裂が発
生するが、本発明は、円盤部１９とネジ筒２０とは別体
構成のうえ、円盤部１９とネジ筒２０の間に断熱材のパ
ッキン２１が設けてあるので、フラキシングガス噴出に
よる急激な温度差が発生してもひび割れは発生しない。
本発明のインペラ１４は、脱ガス効果を上げる目的で、
ガスの気泡を微細化するために、300rpm〜800rpmもの高
速で回転させるが、窒化珪素、又はサイアロン系セラミ
ック等で形成されているので、耐摩耗性及び耐酸化性は
充分である。

【００１２】

【発明の効果】公知例のうち、図５〜６のものは、ネジ
筒（あるいは筒部）は有しないが、円盤部ｊの外周に放
射状の撹拌羽根ｐを８本程突出させた構造であるから、
アルミニウム溶湯面に波立ちが生じにくいものの、フラ
キシングガスの微細化に問題があった。即ち、フラキシ
ングガスが多くなると、溝ｍから洩れ、洩れたガスは微
細化されずに浮上する。このため脱ガス効果は充分でな
い。図３〜４のものは、フラキシングガスの微細化は前
記図５〜６に比べて充分であり、脱ガス効果は上がる。
しかし、アルミニウム溶湯に挿入するときは、中空回転
軸ｇ内にアルミニウム溶湯が侵入して固化しないように
するため、フラキシングガスを噴出しながら挿入するか
ら、円盤部ｋの上面側はアルミニウム溶湯に直ちに接触
して加熱されるが、円盤部ｋの下面側は噴出するフラキ
シングガスによりアルミニウム溶湯を遮断するから、ネ
ジ筒ｊ、羽根ｎの部分は、加熱されにくい。そのため、
上面の円盤部ｋと下面のネジ筒ｊ、羽根ｎの部分に温度
差が生じてその熱応力によりひび割れｓが生じる。しか
るに、本発明は、下端より不活性ガスを噴出する垂直の
中空回転軸１３の下端部に任意の固定手段により水平円
盤部１９を固定し、前記回転軸１３の前記円盤部１９よ
り下方に突出した部分には、外周面に複数枚の放射状の
羽根２２を固定した前記円盤部１９とは別体構造である
ネジ筒２０または筒部２８を任意の固定手段で固定した
溶融金属清浄化用インペラとしたものであるから、垂直
中空回転軸１３内にアルミニウム溶湯が侵入して固化し
ないように、フラキシングガス供給装置は作動させて回
転軸１３の下端からフラキシングガスを激しく噴出させ
ながらアルミニウム溶湯中にインペラ１４を挿入して
も、円盤部１９の上下で加熱差は生じないので、円盤部
１９およびネジ筒２０および筒部２８にひび割れは生じ
ない。また、本発明は、前記インペラにおいて、前記円
盤部１９と前記ネジ筒２０または前記筒部２８の間に
は、断熱用のパッキン材２１を介在させた溶融金属清浄
化用インペラとしたものであるから、円盤部１９とネジ
筒２０または筒部２８の間にパッキン材２１を使用した
ことにより、一層ひび割れ防止の効果がある。また、本
発明は、前記インペラにおいて、円盤部１９と羽根２２
との間には隙間２３を形成した溶融金属清浄化用インペ
ラとしたものであるから、熱応力は完全に分断され、円
盤部１９およびネジ筒２０および筒部２８にひび割れは
生じない。

【図面の簡単な説明】

【図１】 公知の溶湯処理槽平面図。

【図２】 公知の溶湯処理槽断面図。

【図３】 第１公知例の垂直中空回転軸とインペラの
断面図。

【図４】 第１公知例のインペラの横断面図。

【図５】 第２公知例の垂直中空回転軸とインペラの
断面図。

【図６】 第２公知例のインペラの底面図。

【図７】 本発明の溶湯処理槽平面図。

【図８】 本発明の溶湯処理槽断面図。

【図９】 本発明の垂直中空回転軸とインペラの分解
図。

【図10】 本発明のインペラの結合図。

【図11】 本発明の回転軸の底面図。

【図12】 本発明の羽根とネジ筒の底面図。

【図13】 本発明の第二実施例横断面図。

【図14】 本発明の第三実施例縦断面図。

【符号の説明】

１…溶湯処理槽、２…周壁、３…底壁、４…処理室、５
…浮上滓、６…浮上滓の分離取出室、７…入湯口、８…
出湯口、９…流入口、１０…仕切壁、１１…連通口、１
２…仕切壁、１３…垂直中空回転軸、１４…インペラ、
１５…小径部、１６…段部、１７…ネジ、１８…嵌合
孔、１９…水平円盤部、２０…ネジ筒（筒部）、２１…
パッキン材、２２…撹拌羽根、２３…隙間、２４…外周
縁、２５…傾斜縁、２６…膨出部、２７…凹部、２８…
筒部、２９…凹溝、３０…モルタル。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 下端より不活性ガスを噴出する垂直の中
   空回転軸１３の下端部に任意の固定手段により水平円盤
   部１９を固定し、前記回転軸１３の前記円盤部１９より
   下方に突出した部分には、外周面に複数枚の放射状の羽
   根２２を固定した前記円盤部１９とは別体構造であるネ
   ジ筒２０または筒部２８を、任意の固定手段で固定した
   溶融金属清浄化用インペラ。
2. 【請求項２】 請求項１において、前記円盤部１９と前
   記ネジ筒２０または前記筒部２８の間には、断熱用のパ
   ッキン材２１を介在させた溶融金属清浄化用インペラ。
3. 【請求項３】 請求項１において、円盤部１９と羽根２
   ２との間には隙間２３を形成した溶融金属清浄化用イン
   ペラ。