CN103781921A - 熔融金属过滤装置 - Google Patents
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Abstract
熔融金属过滤装置(10)是将一端具有开口部(43)、且另一端封闭的1条或多条多孔质陶瓷制过滤管(41)以其长边方向朝向与水平面交叉的方向的方式配置于储存熔融金属的罐体部(20)内而成的。优选的是,过滤管(41)以其长边方向与支撑板(42)的板面大致正交的方式在该过滤管(41)的至少一个端部处安装于支撑板(42),由此形成过滤单元(40),该过滤单元(40)以支撑板(42)的板面与水平面大致一致的方式配置于罐体部(20)内。
Description
技术领域
本发明涉及一种去除以铝、铝合金为代表的各种金属的熔融液中所存在的夹杂物等的熔融金属过滤装置。
背景技术
由铝或铝合金等金属构成的熔融液如果其中含有夹杂物等,则其成为在进行铸造等的情况下铸造物中产生缺陷等的原因,因此过滤该熔融液来去掉夹杂物等。作为进行这种熔融金属的过滤的过滤装置,已知在熔融液的储存部内横向配置了例如1条或多条多孔质陶瓷制的过滤管的装置。在所述过滤装置中,通过使熔融金属从该过滤管的外侧向内侧流动,去除熔融金属中的夹杂物等,能够提高熔融金属的品质,因此能够减少例如铝制品的压延损伤。作为这种过滤装置,例如已知专利文献1和2所记载的装置。
在图5中示意性地示出这种以往的过滤装置110的构造。过滤管141其两个端部支撑于被称为镜板的一对支撑板142,由此形成过滤单元140。过滤单元140通过楔板190被推压至过滤装置110的罐体部120内,由此保持对于熔融金属的密封性。此外,该图中,符号150表示加热器。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本特开平5-195101号公报
专利文献2:日本特开平9-137235号公报
发明内容
但是,压入楔板190的程度有时根据作业者的作业熟练程度而不同,有时起因于此而在过滤单元140的密封性上产生偏差。另外,由于通过楔板190被推压的过滤管141横向配置,因此沿着该过滤管141的长边方向产生应力。并且,过滤管141在过滤熔融金属的期间暴露于高温而热膨胀,由此也沿着该过滤管141的长边方向产生应力。由于这些应力,过滤管141容易受到损伤。当为了降低应力而减小楔板190的压入程度时,有时密封性降低而产生熔融金属的泄漏。一旦发生熔融金属的泄漏,则其修复中花费时间和劳力,导致产生很大损失。
本发明提供一种将一端具有开口部、且另一端封闭的1条或多条多孔质陶瓷制过滤管以其长边方向朝向与水平面交叉的方向的方式配置于储存熔融金属的罐体部内而成的熔融金属过滤装置。
附图说明
图1是卸下上盖而从上方观察本发明的熔融金属过滤装置的第1实施方式的俯视图。
图2是在图1所示的过滤装置中安装上盖的状态下的II-II线剖视图。
图3是图1和图2所示的过滤装置的分解立体图。
图4是表示本发明的熔融金属过滤装置的第2实施方式的构造的剖视图。
图5是表示以往的熔融金属过滤装置的构造的剖视图。
具体实施方式
下面,将本发明基于其优选实施方式参照附图来进行说明。图1中示出了卸下上盖而从上方观察本发明的熔融金属过滤装置(以下还简单称为“过滤装置”)的第1实施方式的俯视图。图2是在图1所示的过滤装置中安装上盖的状态下的II-II线剖视图。图3是图1和图2所示的过滤装置的分解立体图。图1至图3所示的过滤装置10具有罐体部20以及覆盖该罐体部20的上盖30。罐体部20和上盖30均由例如由铁等金属构成的外壳和耐火物的内衬构成。
罐体部20具有作为储存熔融金属的储存部的罐体下部槽21以及配置于该罐体下部槽21的上方的中盖22。罐体下部槽21具有俯视观察时呈矩形的底面部21a以及从该底面部的四边起立的四个壁面部21b。四个壁面部21b相互连续设置。由此,罐体下部槽21成为在其内部具有长方体的空间、且其上部开口的形状。在该空间内配置后述的过滤单元40。另外,在过滤熔融金属时该空间被该熔融液填满。在四个壁面部21b中的一个壁面部上设置有要过滤的熔融金属进入的进液口23。进液口23中设置有进液流槽24。要过滤的熔融金属被该进液流槽24引导,通过进液口23流入罐体下部槽21。并且,在四个壁面部21b中的一个壁面部上,在底面部21a附近设置有贯通该壁面部21b的贯通孔(未图示)。该贯通孔在罐体下部槽21内开口。该贯通孔是为了在熔融金属的过滤操作结束后将残留于罐体部20内的熔融金属向外部抽出而使用的。
罐体下部槽21中的四个壁面部21b的上表面成为同一面,在该上表面配置有中盖22。中盖22其横截面观察时的形状与之前说明的罐体下部槽21的横截面观察时的形状大致相同。但是,如图2所示,中盖22的内壁22a比罐体下部槽21的内壁21b’更向内方伸出。
中盖22中设置有过滤后的熔融金属出去的出液口25。出液口25中设置有出液流槽26。出液口25设置于与形成有进液口23的壁面部21b对置的位置。但是,进液口23与出液口25的配置位置并不限定于此。通过后述的过滤单元40过滤后的熔融金属通过出液口25出去,被出液流槽26引导而引向下一工序。
具有中盖22和罐体下部槽21的罐体部20的上部被上盖30所覆盖。罐体部20和上盖30如图2和图3所示那样通过配置于中盖22的上表面的衬垫27被液密地密封。该密封是通过上盖30的自重来实现的。衬垫27由例如纤维状的氧化铝等构成。
在罐体部20内配置有过滤单元40。过滤单元40具备多条过滤管41和支撑板42。支撑板42是难以与熔融金属反应的陶瓷制。另一方面,过滤管41是多孔质陶瓷制,具有能够流通和过滤熔融金属的细孔。过滤管41成为其一端41a具有开口部43、且另一端41b封闭的有底筒状的形状。构成为,在过滤管41中熔融金属从其外周面侧向内部浸透,到达内部的熔融金属从开口部43流出。过滤管41其横断面的形状一般为圆环状,但不限于此。
过滤管41由难以与熔融金属反应的耐火物形成。在熔融金属由例如铝或铝合金构成的情况下,能够由碳化硅系陶瓷、氮化硅系陶瓷、氧化铝系陶瓷、氧化锆系陶瓷等构成过滤管41。优选的是,过滤管41是氧化铝系陶瓷制。
在过滤单元40中,在支撑板42上设置有贯通其厚度方向的多个开口部44。另外,在过滤单元40中,各过滤管41以该过滤管41的长边方向相对于支撑板42的板面大致正交的方式在该过滤管41的一个端部41a、即具有开口部43的一侧的端部41a处安装于该支撑板42。各过滤管41安装于支撑板42的位置与设置于该支撑板42的开口部44的位置一致。因而,在从支撑板42的上表面侧观察过滤单元40时,设置于支撑板42的开口部44与过滤管41的中空部位连通。作为用于将过滤管41安装于支撑板42的手段,例如使用氧化铝系水泥等陶瓷水泥即可。
这样构成的过滤单元40如图2所示那样以各过滤管41从支撑板42向下方垂下的方式悬挂在作为熔融金属的储存部的罐体下部槽21内。因而,各过滤管41以其长边方向朝向相对于水平面交叉的方向的方式配置于罐体部20内。具体地说,各过滤管41以其长边方向朝向相对于水平面大致正交的方向、即大致铅垂方向的方式配置于罐体部20内,各过滤管41的开口部43朝向大致铅垂方向的上方开口。在该悬挂状态下,过滤单元40以支撑板42的板面与水平面大致一致的方式配置于罐体下部槽21内。另外,在悬挂状态下,在过滤单元40中的支撑板42的上表面47a载置有配重45。配重45载置于支撑板42中的未形成开口部44的位置。配重45是为了在开始熔融金属的过滤时避免由于浮力而导致过滤单元40浮起而使用的。
通过过滤单元40成为如图2所示那样的悬挂状态,能够在该过滤单元40所具备的过滤管41不被施加外力的状态下进行熔融金属的过滤。并且,即使由于熔融金属所具有的热而导致过滤管41膨胀,也能够将因膨胀引起的体积的增加量向过滤管41的长边方向释放,因此能够使施加到过滤管41的热应力限于最小限。通过这些作用,过滤管41难以破损。
如下实现罐体部20内的过滤单元40的悬挂。即,如图3所示,在过滤单元40中,支撑板42的各侧面46由从支撑板42的上表面47a向下表面47b朝内侧倾斜的锥形面构成。另一方面,在罐体部20中,作为悬挂过滤单元40的部位的中盖22的内壁面22a由成为与支撑板42的侧面46的锥形面互补的形状的锥形面构成。因而,当将过滤单元40以其过滤管41朝向下方的状态落入罐体部20内时,成为支撑板42的侧面46与中盖22的内壁面22a抵接的状态,限制进一步的落入。其结果,过滤单元40在罐体部20内悬挂的状态得以维持。为了稳定地维持过滤单元40的悬挂状态,支撑板42的四个侧面46全部为锥形面是有利的,但是也可以取而代之地只有至少对置的一对侧面46成为锥形面。另外,各侧面46的锥形面的角度均相同,但是也可以取而代之地使角度不同。
通过如上的结构,过滤单元40成为悬挂状态,由此通过过滤单元40的自重和载置于支撑板42上的配重45的重量来密封该过滤单元40和罐体部20。因而,能够通过所需最小限的力来密封过滤单元40,即使不过度密封过滤单元40,熔融金属的泄漏也难以发生。为了更进一步可靠地进行密封,也可以代替配重45,或者除了配重45以外还使用棒状体等按压构件(未图示)将过滤单元40的支撑板42从其上表面推压。以同样的目的,也可以在成为锥形面的支撑板42的侧面46与罐体部20中的中盖22的内壁面22a的抵接面之间夹入例如氧化铝纤维状的衬垫(未图示)。或者,代替在支撑板42的侧面46设置锥形面,也可以在该侧面46设置台阶,将成为与该台阶嵌合的形状的台阶设置于罐体部20中的中盖22的内壁面22a。
如图2所示,在过滤管41的下端部41b与罐体部20的底部之间配置有加热器50。加热器50使其长边方向与水平面大致一致并在从罐体部20的底面稍微分离的位置处横向配置。加热器50是以在过滤装置10内流通熔融金属之前对该装置10整体进行预热的目的而使用的。在该图中,示出了使用多个加热器50的状态,但是加热器50的条数不限于此,也可以根据加热器50的发热能力、过滤装置10的大小等仅使用一条加热器50。加热器50其周围被加热器罩51覆盖,由此防止加热器50通过熔融金属受到损伤等。通过在过滤管41的下端部41b与罐体部20的底部之间配置加热器50,能够从与过滤管41和罐体部20接近的位置对它们进行加热,因此能够缩短预热时间,从而有利。在目前已知的熔融金属的过滤装置中,例如图5所示,在远离过滤管141的位置处设置有加热器150,因此预热需要长时间。在以往的过滤装置中,横向配置过滤管141,因此无法在过滤管141与罐体部121的底部之间确保充分的空间,因此无法在过滤管141与罐体部121的底部之间设置加热器。
覆盖配置有过滤单元40的罐体部20的上盖30具有覆盖该罐体部20的整体的板状的覆盖部31以及以减少储存在罐体部20内的熔融金属的容量的方式堵塞该罐体部20的上方部分的堵塞部32。覆盖部31与堵塞部32一体形成。当然,也可以以分体制造两者,之后通过规定的手段使两者结合。
堵塞部32是使呈板状的覆盖部31的底面大致以逆平截头体形状鼓出并沿着罐体部20中的中盖22的内壁22a形成的。堵塞部32的底面32a从过滤单元40中的支撑板42的上表面47a稍微离开,位于该上表面47a上方。在正在过滤熔融金属的状态下,堵塞部32的底面32a与储存于罐体部20内的熔融金属的液面成为大致相同的位置。
堵塞部32由难以与熔融金属反应的晶态或非晶态耐火物形成。在熔融金属由例如铝或铝合金构成的情况下,能够由氮化硅结合碳化硅耐火物、氮化硅耐火物、氧化铝系耐火物、氧化锆系耐火物等构成堵塞部32。在该情况下,也可以用金属制的外壳覆盖堵塞部32的外表面。
通过在上盖30上设置堵塞部32,能够减少罐体部20内的熔融金属的容量,能够减少残液量。另外,熔融金属的液面与大气中的氧接触的面积减少,因此能够抑制熔融金属的氧化。其结果,能够在增加使用于铸造等的熔融金属的量的同时抑制废弃的金属氧化物的量,能够实现熔融液的成品率提高和省资源化。另外,通过堵塞部32还能够防止在熔融金属的液面上部由于大气对流而被夺取热。
在使用本实施方式的过滤装置10的熔融金属的过滤中,首先使加热器50进行加热来将罐体部20和过滤管41预热至规定的温度。接着,如图2所示,要过滤的熔融金属被进液流槽24引导,通过进液口23流入罐体下部槽21。流入罐体下部槽21的熔融金属从过滤管41的外周面侧向内部浸透。到达过滤管41的内部的熔融金属在该过滤管41的内部上升,通过该过滤管41的开口部43和支撑板42的开口部44向过滤单元40的外部流出而被过滤。向过滤单元40的外部流出的熔融金属流过支撑板42的上表面47a与上盖30的堵塞部32的下表面32a之间的空隙,通过出液口25出去,被出液流槽26引导而引向下一工序。
接着,参照图4说明本发明的过滤装置的第2实施方式。关于第2实施方式,说明与之前说明的第1实施方式不同的点,没有特别说明的点适当适用在第1实施方式中详细叙述的说明。另外,在图4中,对与图1至图3相同的构件附加相同的符号。
图4所示的实施方式的过滤装置10中的过滤单元40具备多条过滤管41。各过滤管41在该过滤管41的两个端部安装于一对支撑板42a、42b。各过滤管41与之前说明的实施方式同样地成为其一端41a具有开口部(未图示)、且另一端41b封闭的有底筒状的形状。在过滤单元40中,在一个支撑板42a上设置有贯通其厚度方向的多个开口部(未图示)。各过滤管41安装于支撑板42a的位置与设置于该支撑板42a的开口部(未图示)的位置一致。因而,在从支撑板42a的下表面侧仰视过滤单元40时,设置于该支撑板42a的开口部(未图示)与过滤管41的中空部位连通。关于另一个支撑板42b,在该支撑板42b的面中的与支撑板42a对置的面设置有多个凹部(未图示)。在该凹部中嵌合过滤管41的另一端41b。这样,在一对支撑板42a、4b之间固定多条过滤管41。
如图4所示,在过滤单元40中,过滤管41以其长边方向朝向大致铅垂方向的方式配置。而且,各过滤管41的开口部(未图示)朝向大致铅垂方向的下方开口。过滤单元40以一对支撑板42a、42b中的支撑板42a位于下方而支撑板42b位于上方的方式载置于设置在罐体部20的底部的载置部28上。因而,支撑板42a与载置部28抵接。在将罐体部20从其上方俯视时,载置部28成为呈与支撑板42a的轮廓的形状大致相同的形状的环状。因而,设置于支撑板42a的开口部(未图示)不被载置部28堵塞。载置部28从罐体部20的底部向上方突出地设置,因此在罐体部20的底部与支撑板42a的下表面之间形成有空间S。
另一方面,关于过滤单元40中的位于上方侧的支撑板42b,在该支撑板42b的俯视观察时的大致中央区域抵接有按压构件60。按压构件60是沿铅垂方向延伸的棒状构件,成为随着靠向下方而横截面的直径变大的形状。按压构件60下端面平坦,该下端面与支撑板42b的上表面抵接,将过滤单元40整体向下方按压。在熔融金属是例如铝或铝合金的情况下,优选由耐蚀性相对于铝高的材料构成按压构件60。
按压构件60在上盖30中的设置有堵塞部32的部位处插入到将该上盖30沿其厚度方向贯通的贯通孔内。按压构件60的上部60a从上盖30的上表面向上方突出。在该上部60a中,在上盖30的上表面附近的位置处设置有凸缘部60b。并且,在上部60a上安装有弹簧61。弹簧61其下端部与凸缘部60b的上表面抵接,其上端部与弹簧按压构件62抵接。弹簧按压构件62被固定于上盖30的上表面。通过采用这种构造,按压构件60通过弹簧61的作用而向下方被施力。其结果,过滤单元40通过按压构件60向下方被按压,过滤单元40中的支撑板42a与载置部28之间被密封。并且,根据该构造,不依赖于作业者的作业熟练程度而能够始终向过滤单元40赋予恒定的按压力。而且,通过调整弹簧61的力,能够容易调整按压力。
如图4所示,在本实施方式的过滤装置10中,上盖30中的堵塞部32的下端面32a位于比进液口23的底面更靠下方的位置。
在过滤装置10中,在远离该过滤装置10的位置、例如上盖30的上方配置有燃气燃烧器等空气加热循环装置70。热风的提供管71从空气加热循环装置70延伸。该提供管71在过滤装置10中的出液口25的附近与该过滤装置10连接,使得能够向该过滤装置10内提供热风。并且,热风的回收管72从空气加热循环装置70延伸。该回收管72在过滤装置10中的进液口23的附近与该过滤装置10连接,使得能够回收经过该过滤装置10内过来的热风。当使空气加热循环装置70运转时,通过该装置被加热至规定温度的热风通过提供管71提供至过滤装置10内。图4中以虚线箭头示出了热风的流通路径。提供至过滤装置10内的热风从罐体部20的下部向上部上升,在过滤管41内流通之后,通过进液口23被回收管72回收。被回收的热风在通过空气加热循环装置70再次被加热至规定的温度之后,通过提供管71被提供至过滤装置10内。这样,在过滤熔融金属之前,从罐体部20的下部向上部流通热风,由此能够有效地对该罐体部20和过滤单元40的过滤管41进行预热,因此能够实现预热时间的缩短化。
除了空气加热循环装置70,在过滤装置10中还设置有加热器50。加热器50是为了在熔融金属的过滤中保持该熔融金属的熔融状态而使用的。加热器50设置于上盖30的正下方的位置、且与之前说明的堵塞部32相邻的位置。加热器50使其长边方向与水平面大致一致地横向配置。
在使用本实施方式的过滤装置10的熔融金属的过滤中,首先使空气加热循环装置70运转来向罐体部20内提供热风,将罐体部20和过滤管41预热至规定的温度。如上所述,热风从罐体部20的下部向上部流通。另外,事先使加热器50发热。接着,如图4所示,要过滤的熔融金属被进液流槽24引导,通过进液口23流入罐体部20。流入罐体部20的熔融金属从过滤管41的外周面侧向内部浸透。到达过滤管41的内部的熔融金属在该过滤管41的内部下降,通过该过滤管41的开口部(未图示)和支撑板42a的开口部(未图示)向过滤单元40的外部流出而被过滤。向过滤单元40的外部流出的熔融金属通过出液口25出去,被出液流槽26引导而引向下一工序。在过滤中,通过加热器50的发热而保持熔融金属的熔融状态。
作为通过以上各实施方式的过滤装置10过滤的金属,代表性地列举了铝、铝合金,但是在除此以外的熔融金属的过滤中也能够使用本发明的过滤装置。
以上将本发明基于其优选实施方式进行了说明,但是本发明不限于所述实施方式。例如在所述各实施方式中,过滤单元40所具备的过滤管41为多条,但是也可以取而代之地使用一条过滤管41。
另外,在所述各实施方式中,过滤管41其长边方向朝向大致铅垂方向,但是只要该长边方向为相对于水平面交叉的方向即可,不需要该长边方向朝向大致铅垂方向。例如,过滤管41的长边方向与水平面形成的角优选为45度以上,更优选为55度以上,如果进一步优选为80度以上,则充分起到本发明的效果。
另外,在第1实施方式中,将过滤单元40中的支撑板42的侧面46设为锥形面,由此使该过滤单元40悬挂在罐体部20内,但是也可以采用除此以外的构造、例如之前说明的那样的嵌合构造来悬挂过滤单元40。
作为预热方式,在第1实施方式中,也可以代替使用加热器50,而使用第2实施方式中使用的热风,以使热风从罐体部20的下部向上部流通的方式构成过滤装置10。相反,在第2实施方式中,也可以代替利用热风的加热,而将第1实施方式中使用的加热器50配置于过滤单元40与罐体部20的底部之间。
并且,在第1实施方式中,也可以使上盖30中的堵塞部32的下端面32a位于比进液口23的底面更靠下方的位置。
产业上的可利用性
如以上详细说明的那样,根据本发明,在密封过滤单元时过滤管难以受到应力,因此过滤管难以破损。另外,即使不过度密封过滤单元,熔融金属的泄漏也难以发生。
Claims (11)
1.一种熔融金属过滤装置,将一端具有开口部、且另一端封闭的1条或多条多孔质陶瓷制过滤管以其长边方向朝向与水平面交叉的方向的方式配置在储存熔融金属的罐体部内而成。
2.根据权利要求1所述的熔融金属过滤装置,其中,
所述过滤管被配置成,该过滤管的长边方向朝向与水平面大致正交的方向。
3.根据权利要求2所述的熔融金属过滤装置,其中,
所述过滤管以该过滤管的长边方向与支撑板的板面大致正交的方式在该过滤管的至少一个端部处安装于该支撑板,由此形成过滤单元,
所述过滤单元以所述支撑板的板面与水平面大致一致的方式配置在所述罐体部内。
4.根据权利要求3所述的熔融金属过滤装置,其中,
在所述过滤单元中,所述过滤管在该过滤管的一个端部处安装于所述支撑板,
以所述过滤管从所述支撑板朝向下方垂下的方式,所述过滤单元悬挂在所述罐体部内。
5.根据权利要求4所述的熔融金属过滤装置,其中,
在所述过滤单元中,所述支撑板的侧面由随着从该支撑板的上表面靠向下表面而向内侧倾斜的锥形面构成,
在所述罐体部中,悬挂所述过滤单元的部位由成为与所述支撑板的侧面的锥形面互补的形状的锥形面构成。
6.根据权利要求3所述的熔融金属过滤装置,其中,
在所述过滤单元中,所述过滤管在该过滤管的两个端部处安装于一对所述支撑板,
以一个所述支撑板与设置于所述罐体部的底部的载置部抵接的方式,所述过滤单元载置在该载置部上。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的熔融金属过滤装置,其中,
在所述过滤管的下端部与所述罐体部的底部之间配置有加热器。
8.根据权利要求1至6中任一项所述的熔融金属过滤装置,其中,
构成为热风从所述罐体部的下部朝向上部流通。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的熔融金属过滤装置,其中,
设置有堵塞该罐体部的上方部分的堵塞部,以减少储存在所述罐体部内的熔融金属的容量。
10.根据权利要求9所述的熔融金属过滤装置,其中,
所述堵塞部的下端面比进液口的底面位于下方。
11.根据权利要求9或10所述的熔融金属过滤装置,其中,
将所述堵塞部与覆盖所述罐体部的上盖一体形成。
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