JPS6147890B2

JPS6147890B2 -

Info

Publication number: JPS6147890B2
Application number: JP4593584A
Authority: JP
Inventors: Osamu Watanabe; Tomohiko Kitamoto; Toshiichi Hikata
Original assignee: Showa Aluminum Corp
Current assignee: Altemira Co Ltd
Priority date: 1984-03-09
Filing date: 1984-03-09
Publication date: 1986-10-21
Also published as: JPS60190534A

Description

【発明の詳細な説明】この発明は、偏析凝固を利用した高純度アルミ
ニウムの連続製造装置に関する。

本出願人は、高純度アルミニウムを製造するた
めに、先に偏析凝固の原理を利用したアルミニウ
ムの精製方法を提案した。この精製方法は、精製
すべきアルミニウムを溶解した後、この溶融アル
ミニウムを常にその凝固温度を越えた温度に加熱
保持しておき、この加熱された溶融アルミニウム
中に冷却体を浸漬し、この冷却体の表面温度を上
記凝固温度以下に保持し、この冷却体を回転させ
て凝固界面近傍に排出された不純物を分散混合す
ることにより、液相中における凝固界面近傍の不
純物濃化層の厚さを薄くし、その結果上記不純物
濃化層での液相中の温度勾配を急にしながら、冷
却体の表面に高純度アルミニウムを晶出させるこ
とを特徴とするものである（特開昭57−82437
号）。

この発明は、上記の方法を利用して高純度アル
ミニウムを連続的に製造するにさいし、精製中に
発生するアルミニウム酸化物を効率よく除去する
ことの可能な装置を提供することを目的とする。

この明細書において、前後とはアルミニウム溶
湯の進む方向を基準にし、前とは溶解炉で溶解さ
れたアルミニウム溶湯が進む方向（すなわち第１
図右側）を指し、後とはこれと反対側を指すもの
とする。また、左右とは前方に向つていうものと
する。

この発明による高純度アルミニウムの連続製造
装置は、アルミニウムを溶解するための溶解炉に
続いて一列に並べられた複数個のるつぼと、各る
つぼ内に１つずつ配置されており、かつ上下動自
在である高純度アルミニウムを晶出させるための
回転冷却体とを備えており、隣り合うるつぼどう
しが上端部において連結樋によつて連通状に接続
され、溶解炉から最も遠いるつぼの上端部に溶湯
排出樋が取付けられ、すべての連結樋および溶湯
排出樋が、平面から見てるつぼの中心どうしを結
ぶ直線と平行な直線上に位置せられ、溶解炉に最
も近いるつぼに溶解炉からアルミニウム溶湯が送
り込まれるようになされているものである。回転
冷却体は、その周面に高純度のアルミニウムを晶
出させるために用いる。すなわち、各るつぼ中に
溶湯が入れられた後に回転冷却体を下降させて溶
湯中に浸漬し、これを回転させると、回転冷却体
の周面に高純度の初晶アルミニウムが晶出し、不
純物は液相中に排出されるが、回転冷却体を回転
させると固相と液相との間に相対的な運動が生
じ、排出された不純物によつて凝固界面近傍に形
成された不純物濃化層と他の大部分の液相との撹
拌混合が効果的に行なわれ、不純物濃化層中の不
純物が液相全体に分散させられて、不純物濃化層
の厚さは結果的に非常に薄くなる。したがつて、
精製効率が高くなつて高純度アルミニウムを得ら
れる。この回転冷却体としては、円筒状のものお
よび下方に向つて漸次小径とされたテーパ筒状の
ものなどを用いる。冷却体としてテーパ筒状のも
のを用いると、冷却体の周面に晶出した高純度ア
ルミニウムの回収作業が容易になるので一層好ま
しい。また冷却体は、その内部に、空気、アルゴ
ンガス、窒素ガス、空気と水との混合液体等の冷
却体を送り込むことにより冷却される。外部熱源
からの加熱によりるつぼ中の溶融アルミニウムに
供給される熱量を大きくし、しかも冷却体によつ
て溶融アルミニウムを冷却して多くの熱を奪う
と、凝固速度が小さくなるとともに、冷却体と溶
融アルミニウムとの間の熱流が大きくなつて、凝
固界面近傍の液相中の温度勾配が大きくなる。し
たがつて、上述した冷却体の回転による効果、す
なわち高純度アルミニウムを得られるという効果
は一層向上する。

連結樋および排出樋は、アルミニウム溶湯が前
方へ進む場合、回転冷却体が平面から見て時計方
向に回転させられるときには、るつぼの中心どう
しを結ぶ直線よりも左側に偏つた位置に配置さ
れ、回転冷却体が平面から見て反時計方向に回転
させられるときには、るつぼの中心どうしを結ぶ
直線よりも右端に偏つた位置に配置される。した
がつて、回転冷却体の回転により生じた遠心力に
より高純度アルミニウムの製造作業中に発生した
アルミニウム酸化物は、連結樋を通つて前方のる
つぼに流れ、排出樋を通つてスムーズに除去され
る。

このような高純度アルミニウムの製造装置にお
いて、あらかじめ冷却体を上昇させておき、溶解
炉からるつぼへアルミニウム溶湯を供給して各る
つぼ内の溶湯量が等しくなつてから冷却体を下降
させて溶湯中に浸漬し回転させる。そして、各る
つぼ中の溶湯量が操業中不変となるように、溶湯
供給量および排出量を調整するとともに、各冷却
体の周面に晶出するアルミニウムの量が等しくな
るように調整する。冷却体の周面に晶出するアル
ミニウム量は、溶湯の温度、冷却体の回転数、冷
却能、浸漬時間により適宜変更することができ
る。各るつぼにおける溶湯中の不純物濃度は、溶
解炉に近いものから遠ざかるにつれて順次高くな
つている。各冷却体によつて回収されるアルミニ
ウムの合計量の、供給された溶湯の合計量に対す
る比（以下、この比を回収率という）を変えるこ
とによつて得られる全てのアルミニウム中の平均
不純物濃度を変えることができ、回収率が小さい
ほど上記平均不純物濃度は低くなる。したがつ
て、上記回収率を所定の値にすることによつて溶
解炉から供給される元の精製すべきアルミニウム
よりも高純度のアルミニウムを得ることができ
る。また、回収率を一定に保つた場合には、るつ
ぼの数が多いほど高純度のアルミニウムを得るこ
とができる。

上述のように、この発明の高純度アルミニウム
の連続製造装置によれば、すべての連結樋および
溶湯排出樋が平面から見てるつぼの中心どうしを
結ぶ直線と平行な直線上に位置させられているの
で、精製作業中に各るつぼ内のアルミニウム溶湯
中に発生するアルミニウム酸化物も、回転冷却体
の回転により生じた遠心力によつて、連結樋およ
び排出樋を通つてスムーズに除去することができ
る。連結樋および排出樋がるつぼの中心どうしを
結ぶ直線上にある場合にはアルミニウム酸化物は
スムーズに前方に流れず、また連結樋が、平面か
ら見て隣り合う２つのるつぼに共通する接線上に
ある場合には、一端前方のるつぼへ流れ込んだも
のが逆流するおそれがある。なお、この発明の装
置によれば、溶解炉で溶解されて後端のるつぼに
供給されたアルミニウム溶湯を、回転体の冷却体
の回転により生じる遠心力によつて前方のるつぼ
へスムーズに送ることができ、高純度アルミニウ
ムを連続的にかつ効率よく製造することができ
る。

この発明を、以下図面を参照しながら説明す
る。

高純度アルミニウムの連続製造装置は、アルミ
ニウムを溶解する溶解炉１に続いて並べられた５
つのるつぼ２Ａ〜２Ｅと、後端のるつぼ２Ａ内に
配置された撹拌機３と、他の４つのるつぼ２Ｂ〜
２Ｅ中に１つずつ配置されており、かつ上下動自
在である高純度アルミニウムを晶出するための回
転冷却体４とを備えている。

隣り合うるつぼ２Ａ〜２Ｅどうしは、上端部に
おいて連結樋５によつて連通状に接続され、後端
のるつぼ２Ａに溶解炉１から供給されるアルミニ
ウム溶湯を受けるための受樋６が取付けられ、前
端のるつぼ２Ｅの上端部に溶湯排出樋７が取付け
られ、すべての連結樋５、受樋６および溶湯排出
樋７が、平面から見てるつぼ２Ａ〜２Ｅの中心ど
うしを結ぶ直線と平行でかつ左方に偏つた直線上
に位置させられている。各るつぼ２Ａ〜２Ｅの周
壁には、上縁からＵ形の切欠き８が形成され、こ
の切欠き８のまわりの部分のうち下側および右側
において周壁外面に凹所９が設けられている。連
結樋５は隣り合うるつぼ２Ａ〜２Ｅの切欠き８ど
うしを連通させるように配置されている。連結樋
５は横断面Ｕ形で、その前後両端がるつぼ２Ａ〜
２Ｂの外周面に沿うようにアール状となされてい
る。また、連結樋５の前後両端には切欠き８内に
挿入しうる挿入部１０が突出状に設けられてい
る。そして、連結樋５は挿入部１０が切欠き８内
に挿入されるとともに、下側および右側の部分が
凹所９に嵌め込まれた状態でるつぼ２Ａ〜２Ｂに
固定されている。受樋６および排出樋７のるつぼ
２Ａ，２Ｅへの接続端部は連結樋５と同様な形状
とされ、連結樋５と同様にしてるつぼ２Ａ，２Ｅ
に固定されている。

回転冷却体４は下方に向つて徐々に細くなりか
つ両端が閉塞された中空のテーパ筒状であり、黒
鉛、セラミツクス等からつくられている。また、
回転冷却体４は中空回転軸１２の下端に取付けら
れており、その内部には、中空回転軸１２内に配
置された冷却流体供給管（図示略）から冷却流体
が供給されるようになつている。

このような構成の高純度アルミニウムの連続製
造装置において、溶解炉１内で溶融せられた精製
すべきアルミニウムは、各るつぼ２Ａ〜２Ｅに送
り込まれる。この溶融アルミニウムに、Fe、
Si、Cu、Mgなどの共晶不純物の他にTi、Ｖ、Zr
などのアルミニウムと包晶を生成する不純物（以
下包晶不純物という）が含まれている場合、左端
のるつぼ２Ａにおいて、溶湯中にホウ素を添加し
て撹拌機３で撹拌すると、ホウ素がTi、Ｖ、Zr
等の包晶不純物と反応してTiB₂、VB₂、ZrB₂等の
不溶性金属ホウ化物が生成する。

各るつぼ２Ｂ〜２Ｅにおける溶湯量が所定量に
達したときに、冷却体４を下降させて溶湯中に浸
漬し、その内部に冷却流体を供給しつつこれを回
転させる。すると、回転冷却体４の周面にだけ高
純度アルミニウムが晶出する。共晶不純物および
左端のるつぼ２Ａで添加した余剰のホウ素は、液
相中に排出され、冷却体４の回転により生じる遠
心力によつて冷却体４から遠ざけられる。また、
溶融アルミニウム中に含まれていた金属ホウ化物
も回転冷却体４の回転により生じる遠心力により
回転冷却体４から遠ざけられるので、回転冷却体
４の周面に晶出したアルミニウムに金属ホウ化物
が含まれることはなくなる。こうして、溶解炉１
から供給される元の精製すべきアルミニウムより
も高純度のアルミニウムが得られる。

また、回転冷却体４が回転することにより生ず
る遠心力により、精製作業中に各るつぼ２Ｂ〜２
Ｅ中で生じたアルミニウム酸化物は連結樋５を通
つて前端のるつぼ２Ｅにスムーズに送られ、排出
樋７を通つて除去される。

【図面の簡単な説明】

図面はこの発明の実施例を示し、第１図は垂直
縦断面図、第２図は一部省略平面図、第３図は第
２図の部分拡大図、第４図は第３図の−線に
そう断面図、第５図はるつぼと連結樋との接続状
態を示す分解斜視図である。１……溶解炉、２Ｂ〜２Ｅ……るつぼ、４……
回転冷却体、５……連結樋、７……排出樋。

Claims

【特許請求の範囲】

１アルミニウムを溶解するための溶解炉１に続
いて一列に並べられた複数個のるつぼ２Ｂ〜２Ｅ
と、各るつぼ２Ｂ〜２Ｅ内に１つずつ配置されて
おり、かつ上下動自在である高純度アルミニウム
を晶出させるための回転冷却体４とを備えてお
り、隣り合うるつぼ２Ｂ〜２Ｅどうしが上端部に
おいて連結樋５によつて連通状に接続され、溶解
炉１から最も遠いるつぼ２Ｅの上端部に溶湯排出
樋７が取付けられ、すべての連結樋５および溶湯
排出樋７が、平面から見てるつぼ２Ｂ〜２Ｅの中
心どうしを結ぶ直線と平行な直線上に位置させら
れ、溶解炉１に最も近いるつぼ２Ｂに溶解炉１か
らアルミニウム溶湯が送り込まれるようになされ
ている、高純度アルミニウムの連続製造装置。