JPH08199253A - 溶融アルミニウムのガス注入処理法 - Google Patents
溶融アルミニウムのガス注入処理法Info
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- JPH08199253A JPH08199253A JP7243173A JP24317395A JPH08199253A JP H08199253 A JPH08199253 A JP H08199253A JP 7243173 A JP7243173 A JP 7243173A JP 24317395 A JP24317395 A JP 24317395A JP H08199253 A JPH08199253 A JP H08199253A
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Abstract
に処理ガスを効率的に注入する方法。 【解決手段】 本発明によるガス注入処理法は、溶融ア
ルミニウム中で軸(20)上に取りつけられた、少なく
とも2つの、比較的小直径の上下の回転可能な分散具
(24)を用いる。溶融アルミニウムには各々の回転可
能な分散具の下方に処理ガスがかなりの流速で供給さ
れ、その間、分散具は溶融アルミニウムの中でかなりの
回転数で回転される。分散具は、処理ガスが分散具の下
で溶融アルミニウム中に導入される時に溶融アルミニウ
ム中に形成される気泡(28)を直接剪断し、この気泡
の直接剪断によって気泡と溶融アルミニウムとの接触面
積は大きく維持され、溶融アルミニウム中の不純物が効
率的に除去される。
Description
ば溶融アルミニウムから不純物を除去する溶剤処理法
(フラクシング法)に係り、特に少なくとも2つの機械
的な撹拌具の使用と、各機械的撹拌具の下で溶融アルミ
ニウム中に処理ガスを導入、添加することに関するもの
である。
による米国特許第5342429号において、溶融アル
ミニウム中の不純物、例えば酸化物粒子、溶解ガス、お
よびカルシウム、ナトリウム、マグネシウム、およびリ
チウムのような化学的不純物に関する問題について議論
されている。前記特許の全開示内容は本明細書に援用さ
れる。ユー氏は本発明者の1人である。
剤(フラクシング)処理するための標準的な方法におい
ては、例えばブルーノ他による米国特許第383901
9号に示されているように、直径12インチ(30.5
cm)の単一インペラを用いて、金属1ポンド(453グ
ラム)当たり0.005〜0.05SCFH(毎時の標
準立方フィート)の流速の処理ガスが採用される。イン
ペラの回転数は比較的小さい回転数、例えば毎分200
回転である。上述したユー氏他による特許の場合におい
ては、単一軸に取付けられた2つのロータのうちの最下
部の下に、アルミニウム1ポンド(453グラム)当た
り約0.005SCFHの流速で、溶融アルミニウム中
にパージガスが導入される。
ウムを収容する容器あるいは箱の寸法を小さくし、溶融
アルミニウムから不純物を除去する方法の効率をかなり
改善することを目的としている。この目的は、多段の分
散ロータと、各分散ロータの下で溶融アルミニウム中に
処理ガスを多段注入することによって達成される。例え
ば、本発明では、直径12インチ(30.5cm)の標準
ロータに代えて、(中空軸に取りつけられた)直径6イ
ンチ(15.2cm)のロータを用いる。前記ロータは、
処理装置の寸法や、除去しようとする不純物に応じて、
毎分300〜900回転の範囲内で回転される。典型的
な処理ガスの流速が、金属1ポンド(453グラム)当
たり約0.43SCFHであるのに対し、流速170〜
250SCFHが採用される。そのようなガス注入量
は、従来方法よりも50%大きい。この「50%」とい
う値は、上述した特許第5342429号(80〜20
0SCFH)の開示と比較したものであり。従来技術に
おける金属1ポンド(453グラム)当たりの分散ガス
注入量の約8倍、すなわち、上述した金属1ポンド(4
53グラム)当たり約0.05SCFHの8倍である。
し、以下の詳細な説明と添付図面からよりよく理解され
るであろう。
ウム12を収容した処理箱と容器10を概略的に示して
いる。前記容器は、アルミニウムを清浄化するための装
置を具備し、アルミニウムは導管すなわちパイプ14を
通って容器に入り、出口16を経て容器から出ていく。
溶融アルミニウムは、容器から出る前にバッフル(隔
壁)18の下を通り、排出流中に入る酸素や、塩粒子、
および処理ガスの量が低減化せしめられる。気泡は、概
ね箱を出ていく前に、金属浴中を上昇して、かなりの量
が放出される。
ており、これはモータ22に対して適当に連結されてい
て、前記軸、および該軸に取りつけられて鉛直方向で離
隔配置された複数(図1では3つ)のインペラ(翼車)
24を回転させるようになっている。好ましくは、前記
軸は、塩素および(または)、アルゴン、窒素、または
それらの混合物から成る群から選ばれた不活性ガスのよ
うな処理ガスを容器中に、したがって溶融アルミニウム
中に供給するために、中空である。処理ガスは、ガス源
から、前記モータ22の上で軸20内に供給されるか
(図示せず)、または軸自身が回転している間に該軸に
定置注入のできるカップリング25に供給され得る。
ルミニウム中に供給するために、図1における上側2つ
のインペラの直下に開口26が設けられている。処理ガ
スは、軸の下端から最下位のインペラの下へ供給され、
該下端は開放されている。気泡28がインペラの下で形
成され、図1で判るように、溶融金属の上面に向かって
上昇する。
は自己制御される。溶融金属の背圧は溶融金属の最下領
域において最大であり、そのためガスは、軸の最上位開
口(単数あるいは複数)から、より容易に溶融金属中に
入る。溶融金属へのガス進入は、軸の中間開口(単数あ
るいは複数)において次に容易である。軸の下端から出
るガス量は、ガス源から軸内へ入るガスの量が軸の全出
口に供給する上で十分であるとした場合、中間開口(単
数あるいは複数)から出るガスの量よりも幾分少ないで
あろう。
溶融金属中に相当量のガスを流すことができ、そのた
め、本発明による処理装置の効率は、前述の米国特許第
5342429に開示されたものよりもかなり向上す
る。以下、このことを、図2に示されたデータを用いて
説明する。この効率によって(溶融金属を収容した)箱
10の寸法を減少させ、インペラの直径を半分に減少さ
せて、直径6インチ(15.2cm)のインペラ24を使
用することができ、またモータ22によってかなりの回
転数、例えば、最高毎分900回転の速度で回転させる
ことができる。さらに、溶融金属中で回転する各インペ
ラの下で気泡28が形成され、回転しているインペラの
縁を通過して上昇するため、インペラが気泡を直接剪断
する。気泡が剪断されるため、それらが上昇する間の合
体傾向が減少し、小寸法の気泡の数は多いまま維持さ
れ、溶融金属中の不純物、例えば溶解水素、介在物、お
よびカルシウム、ナトリウム、マグネシウム、リチウム
のような元素と接触するための表面積が大きい。不純物
との接触によって、溶融金属から不純物を除去すること
ができる。すなわち、溶解ガスが処理ガスと結合して溶
融金属の表面まで上昇し、処理ガスと共に容器から出て
いく。前記容器は、ガスを逃がすことのできる排出装置
を有するふた(図示せず)を具備する。また、前記ガス
は、望ましくない元素および粒子を、反応ガス(例え
ば、塩素)と反応させて塩を形成することによって溶融
金属から除去し、それらは浴の表面における薄膜とし
て、あるいは排出装置から出ていく蒸気として容器から
除去される。
関しては、処理ガスが高速、すなわち約250SCFH
で供給され、そのため本発明によって得られるガス供給
量は従来技術の約170SCFHよりも約50%増大す
る。溶融金属1ポンド(453グラム)当たりの典型的
なガス流速は0.43SCFHであり、これは従来法の
0.05SCFHの8倍である。そのような流速によっ
て、図2のグラフにおける回転数で回転する6インチ
(15.2cm)直径のインペラ24との組み合わせで、
12インチ(30.5cm)直径の単一の従来インペラに
比較して、溶融アルミニウムから高速でカルシウムを除
去された。図2におけるカルシウムの除去速度は、金属
1ポンド(453グラム)当たりの毎時のカルシウムの
パーセント(%)で表現される。図示されるように、2
基または3基式の高速の小直径インペラすなわち分散具
によって達成される除去速度が、試験された単一の6イ
ンチ(15.2cm)直径すなわち分散具、および12イ
ンチ(30.5cm)直径インペラすなわち分散具の能力
を大きく上回った。
タは、図2に示したデータと関連させて採用した。これ
らは次のとおりである。 ロータの回転数(rpm) インペラすなわち分散具の直径 箱10内の金属の質量 箱内へのガス流速 金属浴の上表面積30 分散具24は比較的小さな直径を有し、ロータが高速回
転しても溶融金属12に余り乱流が生ぜず、したがって
箱10内で金属が不適当に跳ね飛ばされることがない。
これによって金属が、箱内で大気中の酸素と水蒸気を取
り込む傾向が減少し、その結果酸化アルミニウムと水素
ガスの不純物の形成が低減化される。
タによる処理装置の概略図。
て、単一ロータ装置と多段ロータ装置とを比較するチャ
ート
Claims (5)
- 【請求項1】 溶融アルミニウムのガス注入処理法にお
いて、 前記溶融アルミニウム内で、該溶融アルミニウム中に延
在する比較的小さな直径の軸に、比較的小さな直径の、
少なくとも2つの上下の回転可能な分散具を配置するこ
と、 前記回転自在な各分散具の下の前記溶融アルミニウム
に、かなりのガス流速をもって処理ガスを加えること、 前記分散具をかなりの回転数で回転させること、 処理ガスが各分散具の下に加えられた時に形成される気
泡を直接剪断し、前記気泡を分散させて、前記かなりの
回転数で、溶融アルミニウムを事実上跳ね飛ばすことな
く、前記溶融アルミニウム中の不純物を効果的に除去す
ることを含む溶融アルミニウムのガス注入処理法。 - 【請求項2】 溶融アルミニウム中へのガスの流速が約
170〜250SCFHである請求項1に記載された溶
融アルミニウムのガス注入処理法。 - 【請求項3】 前記分散具が、毎分400〜900回転
の範囲で回転せしめられる請求項1に記載された溶融ア
ルミニウムのガス注入処理法。 - 【請求項4】 溶融アルミニウムのガス注入処理法にお
いて、 前記溶融アルミニウム内で上下に配置された複数の分散
具の各々の直下において、活性ガス、またはハロゲンガ
スおよび(または)アルゴンガス、窒素ガス、またはそ
れらの混合物から成る群から選択された不活性ガスを含
む処理ガスを前記溶融アルミニウムに加えることを含
み、 前記処理ガスは、金属1ポンド(453グラム)当たり
少なくとも0.05SCFH、典型的には0.43SC
FHの流速で、前記分散具の下に添加され、該処理ガス
が溶融アルミニウム中に入る時に、前記処理ガスがガス
と溶融アルミニウムとの間に初期の境界領域を生じさ
せ、また、 複数の分散具をかなりの速度で回転させること、 処理ガスと溶融アルミニウムとの間にかなりの境界領域
を作り出すために、前記分散具の下方で、溶融アルミニ
ウム中に形成された気泡を直接剪断すること、 溶融アルミニウムから不純物を除去するために、前記か
なりの境界領域を用いることを含む溶融アルミニウムの
ガス注入処理法。 - 【請求項5】 溶融アルミニウムのガス注入処理法にお
いて、 溶融アルミニウムの塊体を準備すること、 前記溶融アルミニウムの塊体内で、前記溶融アルミニウ
ムの塊体中に延在する比較的小直径の共通軸上に、比較
的小直径の、少なくとも2つのインペラを有するガス分
散具を位置させること、 前記分散具をかなりの速度で回転させること、 前記回転と同時に、各インペラの直下で、活性ガスまた
はハロゲンガス、および(または)アルゴン、窒素また
はそれらの混合物から成る群から選択された不活性ガス
から成る処理ガスを、溶融アルミニウム1ポンド(45
3グラム)当たり少なくとも0.05SCFH、典型的
には0.43SCFHの流速で加えること、 処理ガスが加えられた時に、溶融アルミニウム中で各イ
ンペラの下において形成されたガス気泡を直接剪断し、
溶融アルミニウムを事実上跳ね飛ばすことなく、微細に
分割された気泡を溶融アルミニウム中に生じさせるため
に前記インペラを用いること、 処理ガスが溶融アルミニウムの塊体の表面に向かって上
昇する時に、合体された処理ガスの気泡を前記インペラ
によって再分散させることを含む溶融アルミニウムのガ
ス注入処理法。
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| US08/378,421 US5453110A (en) | 1995-01-26 | 1995-01-26 | Method of gas fluxing with two rotatable dispensers |
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