JPH0762459A - 溶融金属清浄化用インペラ - Google Patents

溶融金属清浄化用インペラ

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JPH0762459A
JPH0762459A JP22824693A JP22824693A JPH0762459A JP H0762459 A JPH0762459 A JP H0762459A JP 22824693 A JP22824693 A JP 22824693A JP 22824693 A JP22824693 A JP 22824693A JP H0762459 A JPH0762459 A JP H0762459A
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紀 柳下
Tadahiro Yoshida
忠広 吉田
Taro Kobayashi
太郎 小林
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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、円盤部15と円筒部16と撹拌羽
根17を持つインペラ14を取付けたものにおいて、前
記インペラ14の前記円盤部15は、円周方向に等分割
した扇型盤18の組合せとした溶融金属清浄化用インペ

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に形成したネジ部に下方から螺合するネジ筒jと、
該ネジ筒jの上縁より鍔状に一体的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は、実開平4-12
3250号公報に記載されたインペラhで、ネジ筒jの直径
を極端に大にして外周部を円盤部kとし、ネジ筒jと円
盤部kの下面側は面一の水平面とし、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
周には放射状の撹拌羽根pを8本程突出させ、インペラ
hの下面側には、回転軸gから撹拌羽根pの先端に至る
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、筒
体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の波立ちはあま
りみられないものの、フラキシングガスの微細化には問
題がある。即ち、回転軸gから噴出したガスを誘導する
凹溝mを設けてあるが、実際には誘導されずに横に洩
れ、横洩れしたガスは微細化されずにそのまま浮上す
る。そのため、脱ガス効果は充分でない。フラキシング
ガスの微細化という面からみると、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こともある
から、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が生ずた。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温されるが、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、加温さ
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、円盤部15と円筒部16と撹拌羽根17を持つイ
ンペラ14を取付けたものにおいて、前記インペラ14
の前記円盤部15は、円周方向に等分割した扇型盤18
の組合せと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、円盤部
15と円筒部16は別体とし、撹拌羽根17は円盤部1
5側に一体とした溶融金属清浄化用インペラの構成とし
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15と円筒部16は別体とし、撹拌羽根17
は円筒部16側に一体と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、前記扇形盤18の内端19には下方に屈曲する屈
曲部20を形成し、扇形盤18の下面側には撹拌羽根1
7を一体的に設け、回転軸13の下端に設けた段部22
の下部外面にネジ23を形成し、数個の扇形盤18の内
端19を段部22の下面に突合せ当接させ、回転軸13
の下端のネジ23に下方から円筒部16を螺合して円筒
部16の上端部の係合段部24に前記屈曲部20は係合
させて止着する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。インペラ14は、円盤部15と、円筒部16と、撹
拌羽根17とから形成されるが、円盤部15は図9のよ
うに、円周方向に数等分され、実施例では6等分され
て、6枚の扇形盤18を組合せて形成する。
【0008】各扇形盤18は、その内端19に、下方に
屈曲する屈曲部20をそれぞれ形成し、下面側には撹拌
羽根17を一体的に形成する。撹拌羽根17は円筒部1
6に固定することもある。回転軸13の下端には、該回
転軸13より僅かに細い小径部21を形成して段部22
を形成し(段部22はインペラ14を止める手段である
から、段部22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21は不要になる)、小径部
21の外面にネジ23を刻設し、前記小径部21に対し
て外方から6個の扇形盤18の内端19を突合せる。各
扇形盤18は、前記段部22に当接されて位置決めされ
る。この状態で、小径部21に下方から円筒部16を螺
合して固定する。円筒部16の直径は、たとえば6個の
屈曲部20を突合せて形成される屈曲部20の直径より
大きくして、円筒部16により止着できるように、上端
部に係合段部24を形成し、全ての屈曲部20は円筒部
16上端部の係合段部24に係合するようにする。図1
5は組立図であり、25はモルタル、セラミックファイ
バー等の充填材であり、26はネジ面である。
【0009】
【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21を上
にして固定し、段部22面に少量のモルタルを接着材と
して塗り、6個に分割された(一例)扇形盤18の各接
合部にモルタルを塗ってから回転軸13の段部22の上
に内端19を突合せて保持固定し、上方から円筒部16
を螺合させて締挙げると、円筒部16の下端に形成され
ている係合段部24は、各扇形盤18の内端19に形成
した各屈曲部20を抱持するように係合するから、一体
化されて組立完了する。なお、モルタルを塗ると説明し
てあるが、省略もできる。
【0010】(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接続されており、
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た状態で処
理室4内のアルミニウム溶湯中にインペラ14を予熱な
しで投入する。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
ガスにより侵入は阻止され、回転軸13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。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15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15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によりアルミニウ
ム溶湯を分断して加熱を阻止するから、円盤部15の上
下では急激な温度差が発生して、これによる熱応力が生
じるが、本発明の円盤部15は、一例として円周方向に
6等分されて6個の扇形盤18から形成されているの
で、熱応力は小さく、図4、6のひび割れsは生じな
い。また、円盤部15と円筒部16は、別体構成なの
で、急激な温度差が発生してもひび割れは発生しない。
【0011】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】図5〜6のものは、筒体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の波立ちはあまりみられないもの
の、フラキシングガスの微細化には問題がある。即ち、
回転軸gから噴出したガスを誘導する凹溝mを設けてあ
るが、実際には誘導されずに横に洩れ、横洩れしたガス
は微細化されずにそのまま浮上する。そのため、脱ガス
効果は充分でない。フラキシングガスの微細化という面
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、これをカーボン製にすると、熱
衝撃に原因するひび割れという問題は生じないが、摩耗
が著しくまた耐酸化性も弱く短命であるという別の問題
があるので、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するようにな
ったところ、熱衝撃に原因するひび割れという問題は生
じてきた。即ち、インペラをアルミニウム溶湯に挿入す
るときは、中空回転軸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に、フラキシングガスを噴
出しながら挿入するが、そのため、円盤部の上面側はア
ルミニウム溶湯に直に接触して加温されるのに対し、円
盤部の下面側は、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、円盤部の上下で温度差
が生じてその熱応力によりひび割れが生じる。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、円盤部15と円筒部16と撹
拌羽根17を持つインペラ14を取付けたものにおい
て、前記インペラ14の前記円盤部15は、円周方向に
等分割した扇型盤18の組合せとした溶融金属清浄化用
インペラとしたものであるから、噴出するフラキシング
ガスにより円盤部15の上下に温度差が生じても、その
熱応力による影響は分断されるので、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】 本発明の円盤部の平面図。
【図10】 本発明の円盤部の背面図。
【図11】 A−A断面図。
【図12】 B−B断面図。
【図13】 C−C断面図。
【図14】 本発明の分解図。
【図15】 図14の組立図。
【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…円盤部、16…円筒部、17…撹拌羽根、18…
扇形盤、19…内端、20…屈曲部、21…小径部、2
2…段部、23…ネジ、24…係合段部、25…充填
材、26…ネジ筒。

Claims (4)

    【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、円盤部15と円筒部16と撹
    拌羽根17を持つインペラ14を取付けたものにおい
    て、前記インペラ14の前記円盤部15は、円周方向に
    等分割した扇型盤18の組合せと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、円盤部15と円筒部
    16は別体とし、撹拌羽根17は円盤部15側に一体と
    し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15と円筒部
    16は別体とし、撹拌羽根17は円筒部16側に一体と
    した溶融金属清浄化用インペラ。
  4. 【請求項4】 請求項1において、前記扇形盤18の内
    端19には下方に屈曲する屈曲部20を形成し、扇形盤
    18の下面側には撹拌羽根17を一体的に設け、回転軸
    13の下端に設けた段部22の下部外面にネジ23を形
    成し、数個の扇形盤18の内端19を段部22の下面に
    突合せ当接させ、回転軸13の下端のネジ23に下方か
    ら円筒部16を螺合して円筒部16の上端部の係合段部
    24に前記屈曲部20は係合させて止着する溶融金属清
    浄化用インペラ。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006342383A (ja) * 2005-06-08 2006-12-21 Nissan Motor Co Ltd アルミニウム溶湯脱ガス清浄化装置および脱ガス清浄化方法
EP3969629A4 (en) * 2019-05-14 2023-07-12 Pyrotek, Inc. DEGASSING CHANNEL

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