JP2010075951A

JP2010075951A - 金属溶湯の異物除去装置

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Publication number: JP2010075951A
Application number: JP2008246085A
Authority: JP
Inventors: Yasufumi Kondo; 康文近藤; Yuichi Furukawa; 雄一古川
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2008-09-25
Filing date: 2008-09-25
Publication date: 2010-04-08
Anticipated expiration: 2028-09-25
Also published as: JP5234268B2

Abstract

【課題】簡単な構成で溶湯の同一流路を出湯流路または吸湯流路に切り替え、フィルタで捕捉された異物を逆洗することなく、異物の除去された金属溶湯を出湯することができる金属溶湯の異物除去装置を提供する。
【解決手段】溶湯流路５を介して容器３内の溶湯２を出湯し、また容器３内へ溶湯を吸湯する。溶湯流路の端部５ｂに、溶湯よりも比重の小さい材質からなるフィルタ６を浮遊状態で設ける。吸湯の際には、フィルタ６が押し下げられ、溶湯は該フィルタ６を通過せず、流路口とフィルタ６との間にできる隙間を通って貯留容器３内に流れ込む。出湯の際には、フィルタ６が端部５ｂの流路口を覆い、溶湯はフィルタ６を通過して出湯される。これにより、出湯時のみフィルタ６によって異物が捕捉され、該異物はフィルタ６の下面側に付着する。よって、出湯の際にフィルタ上面側の異物が逆洗されて溶湯に混入されることはなく、きれいな溶湯を出湯できる。
【選択図】図１

Description

本発明は、金属溶湯を清浄化するための技術、詳しくは金属溶湯に混入されている異物を捕捉するフィルタを用いた金属溶湯の異物除去装置に関するものである。

金属溶湯への介在物の混入は、例えば、鋳造工程等においては鋳造製品の品質に大きな影響を与えることとなる。そこで従来から、フィルタを用いて金属溶湯に存在する酸化物や不純物を除去するための装置あるいは除去方法が開発されてきた。
例えば、下記に示す特許文献１には、容器の溶融金属の流路に取り付けられた溶融金属用フィルタパッケージであって、溶融金属通路方向が容器内側の側壁方向を向いた広い面積を有するフィルタを使用可能な溶融金属用フィルタパッケージが開示されている。
また、下記に示す特許文献２には、保持炉または溶解炉と鋳型または金型との圧力差により、炉内の溶湯を型内に鋳込む際に、ストーク下端とストーク内部に取り付けたセラミックフィルタによって溶湯の酸化物や不純物を濾過し、キャビティ内への巻き込みを防止して高品質の鋳物の生産を可能とする鋳造装置が開示されている。
また、下記に示す特許文献３には、金属溶湯を貯留する低鋳加圧室と、該低鋳加圧室に金属溶湯を給湯（出湯）する溶湯供給管と、低鋳加圧室を上下方向に貫通して延びその上端側開口が金型に接続されたストークと、低鋳加圧室に戻り湯移送管で接続されている戻り湯室を備え、ストークの下端側開口が戻り湯移送管の低鋳加圧室に臨む開口の中に延びて進入するように構成された金属溶湯供給装置が開示されている。

実開昭６１−８７６５６号公報特開平２−２４１６５６号公報特開２００８−１７８９１４号公報

しかしながら、上記特許文献１と２には、金属溶湯に混入された異物を吸引・付着させるためのフィルタを設けることは開示されているものの、これらのフィルタは、移動・脱落しないように取り付けられるもの、すなわち、固定式のフィルタであった。したがって、容器、保持炉内の溶湯を型に出湯する際には、容器等内の溶湯に混入された異物をフィルタによって除去することはできるが、前記出湯された溶湯が前記容器等側に吸湯された場合、該溶湯は前記フィルタを型側から容器等側へ流れることになるため、型側で溶湯に混入された異物が前記フィルタの型側の面に捕捉され、前記容器内の溶湯を型に出湯する際に前記型側の面に捕捉された異物が逆洗されて溶湯に混入してしまうという不具合があった。
また、上記特許文献３には、ストークへの出湯（溶湯供給管を介して）と吸湯（戻り湯移送管を介して）とで溶湯の流れる経路を異にすることが開示されており、この構成によって出湯の際の溶湯への異物の混入を防止することは可能である。しかし、特許文献3では、出湯の経路と吸湯の経路とを全く別の経路として設ける構成であるため、その構成は複雑で金属溶湯供給装置の設備コストが上昇してしまうという不具合があった。

そこで、本願発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、簡単な構成で溶湯の同一流路を出湯流路または吸湯流路に切り替えることができ、フィルタで捕捉された異物を逆洗することなく、異物の除去された金属溶湯を出湯することができる金属溶湯の異物除去装置の提供を目的とするものである。

上記課題を解決するために、本発明に係る金属溶湯の異物除去装置は、下記各態様の構成のものとすることに特徴を有する。

（発明の態様）
各態様は請求項と同様に、項に区分し、各項に番号を付し、必要に応じて他の項の番号を引用する形式で記載する。これは、あくまでも本明細書に記載した技術の理解を容易にするためであり、本明細書に記載の技術的特徴およびそれらの組み合わせを、以下の各項に記載されたものに限定する趣旨ではない。つまり、技術的特徴は、各項に付随する記載、実施例の記載等を参酌して解釈されるべきであり、その解釈に従う限りにおいて、各項の態様にさらに他の構成要素を付加した態様も、また、各項の態様から構成要素を削除した態様も、一態様となり得るのである。なお、以下の各項において、（１）項ないし（５）項の各々が、請求項１ないし請求項５の各々に対応する。

（１）容器に貯留されている金属溶湯を該容器の外部へ出湯（給湯）し、また、前記容器の外部から金属溶湯を前記容器内に吸引（吸湯）して、前記金属溶湯に混入された異物をフィルタによって除去する金属溶湯の異物除去装置において、
前記容器から外部へと延びて配設され、前記金属溶湯が前記出湯の方向あるいは前記吸引の方向の２方向へ流れ得る溶湯流路と、
該溶湯流路の前記容器側あるいは前記外部側のいずれか一方の端部に浮遊状態で設けられた金属溶湯浄化用フィルタとを備え、
前記金属溶湯浄化用フィルタは、前記金属溶湯が前記出湯の方向へ流れる場合、前記金属溶湯が前記金属溶湯浄化用フィルタを通過して浄化されるように、前記溶湯流路口を隙間なく覆う方向へ移動し、前記金属溶湯が前記吸引の方向へ流れる場合、前記金属溶湯が前記金属溶湯浄化用フィルタを通過しないように、前記溶湯流路口と前記金属溶湯浄化用フィルタ間に隙間ができる方向へ移動することを特徴とする金属溶湯の異物除去装置。

金属溶湯の出湯及び吸湯は溶湯制御手段（装置）によって行われる。例えば、容器側に溶湯制御手段として気圧調整手段を設けることができる。この場合、容器は気密性を有する状態となるものであることが必要である。容器の気密性が確保された状態で気圧調整手段によって容器内の気圧を加圧あるいは減圧することにより、容器内に貯留した金属溶湯を溶湯流路を介して、容易に容器内から外部へ出湯あるいは外部から容器内に吸湯することができる。

容器側の溶湯流路は、容器を上下方向に貫通して延びており、その先端部（溶湯流路口）は、容器の底面近くまで達している。これに対して外部側の溶湯流路は、金属溶湯が出湯される、例えば、溶解炉、あるいは鋳造機の手許保持炉等へと延びている。金属溶湯はこの溶湯流路内を、出湯の際は容器側から外部側へ向かって、また吸湯の際は外部側から容器側へと向かって、２方向へ流れるようになっている。溶湯流路を構成する部材としては、例えば、円筒状のパイプを挙げることができる。

金属溶湯浄化用フィルタは、溶湯流路や容器等に固定されているものではなく、金属溶湯中に浮遊状態で設けられている。そして、溶湯流路の容器側あるいは外部側の端部に設けられている。このフィルタは、上記いずれか一方側の端部にのみ設けても、または両側の端部に設けてもよい。該フィルタの材質としては、ＳiＯ_２、Ａl_２Ｏ_３系のものからなる耐火物、あるいは耐火コーティングを施した金網等を挙げることができる。

金属溶湯浄化用フィルタは、金属溶湯が出湯の方向、つまり容器側から外部側へ流れるとき、金属溶湯中を溶湯流路の口方向へと移動し、該フィルタによって口全面を覆う。金属溶湯浄化用フィルタが容器側の端部に設けられる場合には、該フィルタは容器側の溶湯流路口へと移動し、外部側の端部に設けられる場合には、外部側の溶湯流路口へと移動してそれぞれの流路口を隙間なく覆う。これによって、溶湯流路を介して出湯される金属溶湯は、金属溶湯浄化用フィルタを通過し、金属溶湯に混入されている異物（介在物）は、該フィルタによって除去される。これに対して、金属溶湯が吸湯の方向、つまり外部側から容器側へ流れるとき、金属溶湯浄化用フィルタは、吸湯の流圧によって、上記出湯の際に覆っていた流路口から離れる方向へ移動する。これにより溶湯流路口と金属溶湯浄化用フィルタ間に隙間ができ、吸引された溶湯（混入されている異物も含む）はこの隙間を通って容器側へ流れる。つまり、吸引される溶湯は、金属溶湯浄化用フィルタを通過せず、したがって、吸引される溶湯中の異物は該フィルタによっては除去されない。

このような構成によって、容器からの出湯時のみに金属溶湯浄化用フィルタによる金属溶湯中の異物の除去が可能となる。これにより配設される金属溶湯浄化用フィルタの容器側の面と外部側の面との２面のうち、容器側の面のみに金属溶湯中の異物が付着することになる。したがって、金属溶湯浄化用フィルタの外部側の面には異物が付着していないので、出湯時に金属溶湯が該フィルタを通過して流れたとしても、外部側の面の異物が逆洗されて金属溶湯中に混入することはなく、異物の除去されたきれいな金属溶湯を外部側へ出湯することができる。

（２）前記金属溶湯浄化用フィルタは、前記金属溶湯よりも比重が小さい材質で構成されていることを特徴とする１項に記載の金属溶湯の異物除去装置。
このような構成にすることにより、金属溶湯中では該フィルタは他から外力が加わらなければ浮力により上昇する。したがって、該フィルタを上方向へ移動させる必要がある場合、金属溶湯の流圧のみによって該フィルタを移動させるよりも容易かつ正確に移動させることができる。

（３）前記金属溶湯浄化用フィルタは、底部を備えた筒形状を有し、前記容器側の溶湯流路端部を覆うように配設され、前記金属溶湯が前記出湯の方向へ流れる場合、前記フィルタの浮力及び溶湯の流圧によって前記金属溶湯浄化用フィルタは前記溶湯流路口に押し付けられる方向へ移動して該口を覆い、前記金属溶湯が前記吸引の方向へ流れる場合、吸引される溶湯の流圧によって前記金属溶湯浄化用フィルタは前記溶湯流路口から離れる方向へ移動して、前記吸引された金属溶湯が流れる隙間を前記溶湯流路口との間に形成することを特徴とする１項または２項に記載の金属溶湯の異物除去装置。

この態様では、金属溶湯浄化用フィルタは、容器側の溶湯流路の端部に設けられる。金属溶湯浄化用フィルタの口幅は、溶湯流路の口幅よりも広く形成されており、筒形状のフィルタ内に溶湯流路端部が挿入された状態で配設される。そして、浮遊状態にある該フィルタが、金属溶湯の出湯または吸湯による流圧によって上下方向へ移動し、その挿入の深さが変化する。金属溶湯が出湯方向へ流れるとき、金属溶湯浄化用フィルタは、該フィルタの浮力と出湯による溶湯の流圧により上方向（前記挿入の深さが深くなる方向）へ移動し、該フィルタの底部分が溶湯流路の口部分に隙間なく押し付けられた状態となる。これにより、出湯される金属溶湯は、該フィルタを通過して溶湯流路を介して外部側へと流れていく。このとき金属溶湯は、溶湯流路口と接しない側の金属溶湯浄化用フィルタ底部面側から流れ込むため、金属溶湯中の異物も該接しない側のフィルタ面から捕捉され該面側
に付着し除去される。

一方、金属溶湯が吸湯方向へ流れるとき、金属溶湯浄化用フィルタは、吸湯による溶湯の流圧により溶湯流路口から離れ、下方向（前記挿入の深さが浅くなる方向）へ押し下げられるように移動する。溶湯の流圧によって該フィルタはその底部が容器の底面に接触した状態を維持する。このときフィルタの口幅の方が溶湯流路口幅よりも大きいため、溶湯流路口と該押し下げられたフィルタとの間に隙間が生じ、この隙間を吸湯された溶湯が流れる。すなわち、吸湯された溶湯は該フィルタを通過せずに容器内に流れ込む。したがって、この溶湯中の異物はフィルタによって捕捉されず、溶湯に混入されたまま容器内に流れ込む。なお、金属溶湯浄化用フィルタの上下方向の長さ（筒形状フィルタの高さ）は、溶湯流路口から容器の底面までの距離よりも長く形成されているため、該フィルタが容器の底面まで押し下げられても、溶湯流路の端部がフィルタ内に挿入されている状態は維持されるので、該フィルタが外れ落ちることはない。

このような構成によって、上記（１）の態様と同様に、容器からの出湯時のみに金属溶湯浄化用フィルタによる金属溶湯中の異物の除去が可能となり、該フィルタの容器側の面のみに金属溶湯中の異物が付着し、該フィルタの外部側の面には異物が付着しないこととなる。したがって、出湯時に金属溶湯が該フィルタを通過して流れたとしても、外部側の面の異物が逆洗されて金属溶湯中に混入することはなく、異物の除去されたきれいな金属溶湯を外部側へ出湯することができる。

（４）前記容器側の溶湯流路端部は他の溶湯流路部よりも流路が太く形成されており、前記金属溶湯浄化用フィルタは前記溶湯流路端部の流路よりも狭く且つ前記他の溶湯流路部の流路よりも広い幅を有し前記溶湯流路端部内に設けられており、前記金属溶湯が前記出湯の方向へ流れる場合、前記フィルタの浮力及び溶湯の流圧によって前記金属溶湯浄化用フィルタは前記他の溶湯流路の口に押し付けられる方向へ移動して該口を覆い、前記金属溶湯が前記吸引の方向へ流れる場合、吸引される溶湯の流圧によって前記金属溶湯浄化用フィルタは前記他の溶湯流路の口から離れる方向へ移動して、前記吸引された金属溶湯が流れる隙間を前記溶湯流路端部内に形成することを特徴とする１項または２項に記載の金属溶湯の異物除去装置。

この態様では、金属溶湯浄化用フィルタは、容器側の溶湯流路の端部に設けられる。容器側の溶湯流路の端部は、該端部以外の流路幅よりも広く形成されている。つまり溶湯流路は端部で太くなっており、流路口から流路内を覗いた場合、大きな径を有する端部口の奥の中央部に小さい径を有する流路が続いている。金属溶湯浄化用フィルタは、この流路端部内に設けられている。該フィルタは、フィルタの浮力あるいは出湯時の溶湯の流圧によって前記端部に続く細い流路内に入り込まないように、その径（幅）が前記細い流路の径（幅）よりも大きく形成されている。また端部内において流路側壁との間に隙間が生じるように、端部流路の径（幅）よりも小さい径（幅）に形成されている。該フィルタの形状としては、例えば、円柱形状のものの他、円錐形状、円錐台形状、球形状のもの等を挙げることができる。さらに該フィルタが溶湯流路端部の口から外部（容器内）へ排出されないようにするために、該端部口には排出防止手段が設けられている。例えば、フィルタが飛び出さない粗さの金網を端部口に設けるようにしてもよい。

浮遊状態にある金属溶湯浄化用フィルタは、金属溶湯の出湯または吸湯による流圧によって溶湯流路端部内を上下方向へ移動する。金属溶湯が出湯方向へ流れるとき、該フィルタは、フィルタの浮力と出湯による溶湯の流圧により上方向へ移動し、前記細い溶湯流路の口部分に隙間なく押し付けられた状態となる。これにより、出湯される金属溶湯は、該フィルタを通過して外部側へと流れていく。このとき金属溶湯は、前記溶湯流路口と接しない側の金属溶湯浄化用フィルタ面から流れ込むため、金属溶湯中の異物も該接しない側のフィルタ面から捕捉され該面側に付着し除去される。

一方、金属溶湯が吸湯方向へ流れるとき、金属溶湯浄化用フィルタは、吸湯による溶湯の流圧により前記細い溶湯流路口から離れ、下方向へ押し下げられるように移動する。溶湯の流圧によって該フィルタは前記排出防止手段に接触した状態になる。これにより前記細い溶湯流路口と該フィルタとの間に隙間ができる。また、該フィルタ径（幅）は溶湯流路端部の径（幅）よりも小さいため、該フィルタと前記流路端部の側壁との間にも隙間ができている。吸引された溶湯は、この隙間を通って容器内へと流れ込む。すなわち、吸湯された溶湯は金属溶湯浄化用フィルタを通過せずに容器内に流れ込む。したがって、溶湯中の異物は該フィルタによっては捕捉されず、溶湯に混入されたまま容器内に流れ込む。

このような構成によって、上記（１）の態様と同様に、容器からの出湯時のみに金属溶湯浄化用フィルタによる金属溶湯中の異物の除去が可能となり、その結果、該フィルタの容器側の面のみに金属溶湯中の異物が付着し、該フィルタの外部側の面には異物が付着しないこととなる。したがって、出湯時に金属溶湯が該フィルタを通過して流れたとしても、外部側の面の異物が逆洗されて金属溶湯中に混入することはなく、異物の除去されたきれいな金属溶湯を外部側へ出湯することができる。

（５）前記外部側の溶湯流路端部内は、流路口部を除く部分が金属溶湯の流れる方向に沿って設けられた仕切壁によって２以上の仕切溶湯流路に仕切られており、前記金属溶湯浄化用フィルタは前記２以上の溶湯流路のうちの１つの仕切溶湯流路内に設けられており、前記流路口部は前記金属溶湯浄化用フィルタの幅よりも狭い口幅に形成されており、前記金属溶湯が前記出湯の方向へ流れる場合、該出湯される溶湯の流圧によって前記金属溶湯浄化用フィルタは前記流路口に押し付けられる方向へ移動し該口を覆い、前記金属溶湯が前記吸引の方向へ流れる場合、前記フィルタの浮力及び吸引される溶湯の流圧によって前記金属溶湯浄化用フィルタは前記溶湯流路口から離れる方向へ前記１つの仕切溶湯流路内を移動して、前記吸引された金属溶湯が流れる隙間を前記溶湯流路口との間に形成することを特徴とする請求項１または２に記載の金属溶湯の異物除去装置。

この態様では、金属溶湯浄化用フィルタは、外部側の溶湯流路の端部に設けられる。この溶湯流路端部内の一部には、仕切壁によって区切られ、溶湯流路方向に沿って延びる複数の仕切溶湯流路が形成されている。仕切壁は溶湯流路の先端部近くには形成されておらず、先端部近くは全ての前記仕切溶湯流路が連通する１つの溶湯流路になっている。金属溶湯浄化用フィルタは、前記複数の仕切溶湯流路のうち１つの仕切溶湯流路内のみに設けられている。そして、溶湯流路の口は、該フィルタの設けられている仕切溶湯流路の下方に設けられ、該フィルタが流路外部へ排出されないようにフィルタの径（幅）よりも小さい径（幅）に形成されている。さらに、該フィルタの設けられている仕切溶湯流路の容器側の端部は、該仕切溶湯流路から該フィルタが排出されないようにフィルタの径（幅）よりも小さい流路幅に形成されている。

浮遊状態にある金属溶湯浄化用フィルタは、金属溶湯の出湯または吸湯による流圧によって溶湯流路端部内を上下方向へ移動する。金属溶湯が出湯方向へ流れるとき、該フィルタは、出湯による溶湯の流圧により下方向へ押し下げられるように移動し、溶湯流路の口部分に隙間なく押し付けられた状態となる。これにより、出湯される金属溶湯は、該フィルタを通過して外部側へと流れる。このとき金属溶湯は、前記溶湯流路口と接しない側の金属溶湯浄化用フィルタ面から流れ込むため、金属溶湯中の異物も該接しない側のフィルタ面から捕捉され該面側に付着し除去される。

一方、金属溶湯が吸湯方向へ流れるとき、金属溶湯浄化用フィルタは、フィルタの浮力と吸湯による溶湯の流圧により溶湯流路口から離れ上方向へ移動する。溶湯の流圧によって該フィルタは前記仕切溶湯流路の容器側の端部に押し付けられた状態になる。これにより溶湯流路口からフィルタの設けられていない仕切溶湯流路へと続く溶湯流路ができ、吸引された溶湯は、フィルタの設けられている仕切溶湯流路を通過せず、流れ易いフィルタの設けられていない仕切溶湯流路を通過する。すなわち、吸湯された溶湯は金属溶湯浄化用フィルタを通過せずに容器内に流れ込む。したがって、この溶湯中の異物は該フィルタによっては捕捉されず、溶湯に混入されたまま容器内に流れ込む。

本発明によれば、金属溶湯浄化用フィルタを浮遊状態に配設し、金属溶湯の出湯と吸湯による流圧、及びフィルタの浮力によって該フィルタを移動させ、同一流路を出湯流路または吸湯流路に切り替えるという簡単な構成で、金属溶湯中の異物を除去することができると共に、フィルタに捕捉された異物を逆洗により溶湯に混入させることなく、きれいな溶湯を出湯することができる。

以下、本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。なお、本発明は、下記の形態に限定されるものではなく、下記実施の形態の他、前記（発明の態様）の項に記載された態様を始めとして、当業者の知識に基づいて種々の変更、改良を施した態様で実施することができる。

図１は、本金属溶湯の異物除去装置の一形態を示す断面図である。この形態では、金属溶湯中に浮遊状態で設けた金属溶湯浄化用フィルタの移動により出湯流路と吸湯流路とを切り替え、出湯時のみに該フィルタによって金属溶湯中の異物を除去すると共に、出湯による該フィルタの逆洗をなくして、きれいな金属溶湯を出湯しようとするものである。

本金属溶湯の異物除去装置１は、金属溶湯２の貯留されている貯留容器３と、貯留容器３から外部へと延びている溶湯流路５と、溶湯流路５の容器側の端部に設けられた金属溶湯浄化用フィルタ６と、貯留容器３内の気圧を調整する気圧調整手段７とから概略構成されている。金属溶湯浄化用フィルタ６は、金属溶湯２よりも比重の小さな材質で構成されており、金属溶湯２内において浮遊状態で配設されている。したがって、該フィルタ６に対して外力が加わらない状態では、フィルタ６の浮力により金属溶湯２中を容器３上部へと上昇する。

図１に示すように金属溶湯浄化用フィルタ６は、底部を備えた筒形状を有しており、その径（幅）Ｒ1は、溶湯流路５の径（幅）Ｒ2よりも大きく形成され、溶湯流路５の端部が該フィルタ６内に挿入された状態に配設される。フィルタ６の材質は、ＳiＯ_２、Ａl_２Ｏ_３等の耐火物、あるいは耐火コーティングを施した金網等からなっている。

貯留容器３は気密性を有する容器から構成されており、気圧調整手段７により容器３内の気圧を減圧することで、容器外部から容器内部へ溶湯流路５を介して金属溶湯を吸湯することができ、また、気圧調整手段７により容器３内の気圧を加圧することで、容器内部から容器外部へ溶湯流路５を介して金属溶湯を出湯することができる。

図２は、貯留容器３内の気圧を気圧調整手段７によって減圧し、容器３内に金属溶湯を吸引（吸湯）している様子を示した図である。また、図３（ａ）、（ｂ）は、金属溶湯が吸引されたときの金属溶湯浄化用フィルタ６の動きと、吸引された金属溶湯の流れを示す図である。溶湯流路５の容器側とは反対側の端部は、例えば、溶解炉、あるいは鋳造機の手許保持炉等１０へと延びている。貯留容器３の気圧が減圧されると、溶解炉等１０内の金属溶湯が、矢印で示すように溶湯流路５の溶解炉等側の端部５ａから流れ込み、貯留容器３内へと吸引される。

吸引による矢印方向の溶湯の流圧によって、図１に示す状態にあった金属溶湯浄化用フィルタ６、すなわち、該フィルタ６の浮力によりフィルタの底部６ａが溶湯流路の端部５ｂの流路口に押し付けられている状態にあった該フィルタ６は、図３（ａ）および（ｂ）に示すように次第に貯留容器３の底部３ａ方向へ押し下げられる。これにより、溶湯流路の端部５ｂの流路口と金属溶湯浄化用フィルタ６間に隙間が生じ、吸引された溶湯は、矢印Ｍで示す経路を通って貯留容器３内へ流れ込む。したがって、該溶湯は金属溶湯浄化用フィルタ６を通過せず、該溶湯内に混入された異物は該フィルタ６に捕捉されることなく溶湯と一緒に貯留容器３内へ流れ込む。なお、図３（ｂ）に示すように、金属溶湯浄化用フィルタ６高さＨ1は、溶湯流路５の先端部から容器の底部３ａまでの距離Ｈ2よりも長く形成されているので、該フィルタ６が底部３ａまで押し下げられても、流路の端部５ｂは該フィルタ６内に挿入された状態にあるため、該フィルタ６が溶湯流路の端部５ｂから外れることはない。

図４は、貯留容器３内の気圧を気圧調整手段７によって加圧し、容器３内の金属溶湯を出湯している様子を示した図である。また、図５は、金属溶湯が出湯されるときの金属溶湯浄化用フィルタ６の移動と、出湯される金属溶湯の流れを示す図である。貯留容器３内の気圧が加圧されると、貯留容器３内の金属溶湯が、矢印で示されるように溶湯流路５の貯留容器３側の端部５ｂから流れ込み、溶解炉等１０へ出湯される。

金属溶湯浄化用フィルタ６の浮力と出湯による矢印方向の溶湯の流圧によって、該フィルタ６は、図５に示されるように貯留容器３内の上方向へ押し上げられる。これにより、該フィルタ６の奥まで溶湯流路５が挿入され、溶湯流路端部５ｂの流路口は、該フィルタ６の底部６ａによって隙間なく覆われる。金属溶湯２は、矢印Ｎで示されるように、該フィルタ６を通過して溶湯流路５内へと流れ込む。このとき、金属溶湯中の異物１１は、該フィルタ６によって捕捉され、捕捉された異物１１は該フィルタ底部６ａの下面に付着する。図３で説明したように吸湯の際の溶湯中に混入された異物は該フィルタ６で補足されないため、該フィルタ底部６ａの上面（流路口と接する側の面）には異物は付着していない。したがって、出湯の際の金属溶湯の流れ（矢印Ｎで示される流れ）でフィルタの異物が逆洗されることはなく、きれいな金属溶湯を溶解炉等１０側に供給することができる。

図６に、金属溶湯浄化用フィルタの一形態を示す。（ａ）は円筒形状、（ｂ）は角筒形状を有するフィルタである。いずれも下端には底部を有し、上述したようにＳiＯ_２、Ａl_２Ｏ_３からなる耐火物、あるいは耐火コーティングを施した金網等で構成されている。溶湯流路の端部が筒内に挿入されて使用される。なお、溶湯流路５の形状に適合していればよく、これらの形態に限定されるものではない。

図７は、金属溶湯浄化用フィルタの他の形態を示す一部断面図である。上述したフィルタは、金属溶湯よりも比重の小さい材質を使用するものであったが、図７に示す形態では金属溶湯よりも比重の大きい材質を使用している。この場合、例えば、円筒形状を有するフィルタ６のうち、底部６ａのみをフィルタ機能を有する部位とし、この底部に比重の大きい材質を使用する。そして、その他の部位（側壁部）には、金属溶湯よりも比重の小さい材質を使用し、その浮力によって金属溶湯内で浮き上がるようにする。具体的には、例えば、側壁の内部を中空、多孔質な材料で構成し、比重を小さくするようにしてもよい。

図８に、金属溶湯浄化用フィルタを設ける位置の他の形態を示す。この態様では、金属溶湯浄化用フィルタ６を貯留容器３側の溶湯流路５の端部５ｂ内に設けている。図（ａ）は、金属溶湯が貯留容器３側に吸湯されるときの該フィルタ６の様子、図（ｂ）は、金属溶湯が貯留容器３から出湯されるときの該フィルタ６の様子を示している。溶湯流路の端部５ｂの径（幅）Ｒ4は、該端部以外の流路の径（幅）Ｒ3よりも大きく形成されている。そして、金属溶湯浄化用フィルタ６の径（幅）Ｒ5は、前記径Ｒ3よりも大きく、前記径Ｒ4よりも小さく形成されている。また、溶湯流路端部５ｂの口には、フィルタ６が該流路端部から排出されないように、例えば、目の粗い金網からなる排出防止手段２０が設けられている。

図８（ａ）に示すように、金属溶湯が吸湯されるとき、金属溶湯浄化用フィルタ６は、吸引による溶湯の流圧によって移動し、金網２０に接触するまで下方向へ押し下げられる。これにより前記端部以外の流路の口２１とフィルタ６との間、前記端部５ｂの内壁とフィルタ６との間に隙間が生じ、金属溶湯はその隙間を流路として矢印Ｐで示すような方向に流れる。したがって、吸引された溶湯は金属溶湯浄化用フィルタ６を通過せずに容器内に流れ込むため、溶湯中の異物は該フィルタ６によっては捕捉されず、溶湯に混入されたまま容器内に流れ込む。

一方、図８（ｂ）に示すように、金属溶湯が出湯されるとき、金属溶湯浄化用フィルタ６は、該フィルタ６の浮力と溶湯の出湯による流圧によって移動し、前記端部以外の流路の口２１に接触するまで上方へ押し上げられる。これにより、該フィルタ６は、前記流路口２１を隙間なく覆い、該口２１に押し付けられた状態となる。したがって、出湯される金属溶湯は矢印Ｑで示すように該フィルタ６を通過して外部側へと流れるため、溶湯中の異物１１は該フィルタ６によって捕捉される。異物１１は金属溶湯が流れ込む側のフィルタ面に付着する。

このような構成により、金属溶湯中の異物１１は、貯留容器３からの出湯時のみに金属溶湯浄化用フィルタ６によって除去がされる。その結果、異物１１は、該フィルタ６の容器側の面のみに付着し、該フィルタの外部側の面には付着しないこととなる。よって、出湯時に金属溶湯が該フィルタ６を通過して流れたとしても、該フィルタ６の外部側の面が逆洗されて異物が金属溶湯中に混入することはなく、貯留容器３からは異物の除去されたきれいな金属溶湯が出湯されることになる。

図９に、金属溶湯浄化用フィルタを設ける位置の他の形態を示す。この態様では、金属溶湯浄化用フィルタ６を外部側（例えば、溶解炉１０側）の溶湯流路５の端部５ａ内に設けている。図（ａ）は、金属溶湯が貯留容器３から出湯されるときの該フィルタ６の様子、図（ｂ）は、金属溶湯が貯留容器３に吸湯されるときの該フィルタ６の様子を示している。端部５ａ内は、仕切壁によって複数の溶湯流路に分割されている。図９に示すこの形態では、金属流路に沿って設けられた仕切壁３０によって、２つの仕切溶湯流路３１と３２に分割されている。仕切壁３０は、先端部の領域３３を除いた一部の領域３４に形成されており、仕切壁３０のない先端部の領域３３では、仕切溶湯流路３１と３２が合流した１つの流路になっている。金属溶湯浄化用フィルタ６は、１つの仕切溶湯流路３２内に設けられており、この仕切溶湯流路３２内を上下方向へ移動する。また、溶湯流路の流路口３５は、仕切溶湯流路３２の下方に設けられており、その径（幅）Ｒ6は金属溶湯浄化用フィルタの径（幅）Ｒ7よりも小さく形成されている。さらに、仕切溶湯流路３２の上方側（前記流路口３５が設けられている側とは反対側）の端部は、金属溶湯浄化用フィルタ６が仕切溶湯流路３２から排出されないように、その流路径（幅）Ｒ8は該フィルタ６の径（幅）Ｒ7よりも小さく形成されている。

図９（ａ）に示すように、金属溶湯が出湯されるとき、金属溶湯浄化用フィルタ６は、溶湯の出湯による流圧によって仕切溶湯流路３２内を移動し、流路口３５に当接するまで下方向へ押し下げられる。該フィルタ６の高さＨ3は、仕切壁３０のない領域３３の高さＨ4よりも大きく形成されているため、下方へ押し下げられた該フィルタ６は、その一部分が仕切溶湯流路３２内に挿入されている状態（一部分が仕切壁３０に係合した状態）で流路口３５に当接する。これにより、該フィルタ６は、流路口３５に押し付けられた状態となり、流路口３５を隙間なく覆う。そして、出湯される金属溶湯のうち、仕切溶湯流路３２を通る溶湯は、矢印Ｓで示す経路で該フィルタ６を通過し、仕切溶湯流路３１を通る溶湯は、矢印Ｔで示す経路で該フィルタ６を通過して流路口３５へと流れる。このとき溶湯中の異物１１は該フィルタ６によって捕捉され除去される。

一方、図９（ｂ）に示すように、金属溶湯が吸湯されるとき、金属溶湯浄化用フィルタ６は、該フィルタ６の浮力と吸引による溶湯の流圧によって仕切溶湯流路３２内を上方向（流路口３５から離れる方向）へ移動する。これにより流路口３５から吸引された溶湯は、該フィルタ６の存在する（抵抗力の大きい）仕切溶湯流路３２は流れず、該フィルタ６の存在しない流れ易い仕切溶湯流路３１を矢印Ｕで示す方向へ流れる。すなわち、吸引された溶湯は金属溶湯浄化用フィルタ６を通過せずに容器内に流れ込むため、溶湯中の異物は該フィルタ６によっては捕捉されず、溶湯に混入されたまま容器内に流れ込む。

このような構成により、金属溶湯中の異物１１は、貯留容器３からの出湯時のみに金属溶湯浄化用フィルタ６によって除去される。その結果、異物１１は、該フィルタ６の容器側の面のみに付着し、該フィルタの外部側の面には付着しないこととなる。したがって、出湯時に金属溶湯が該フィルタ６を通過して流れても、外部側の面の異物が逆洗されて金属溶湯中に混入することはないため、外部側へは異物の除去されたきれいな金属溶湯を出湯することができる。

本発明に係る金属溶湯の異物除去装置の一形態を示す図である。本発明に係る金属溶湯の異物除去装置によって、容器内に金属溶湯を吸引している様子を示す図である。（ａ）、（ｂ）は、金属溶湯が吸引されたときの金属溶湯浄化用フィルタの移動する様子と、吸引された金属溶湯の流れを示す図である。本発明に係る金属溶湯の異物除去装置によって、容器の金属溶湯を出湯している様子を示す図である。金属溶湯が出湯されるときの金属溶湯浄化用フィルタの移動と、出湯される金属溶湯の流れを示す図である。（ａ）、（ｂ）は、金属溶湯浄化用フィルタの一形態を示す図である。金属溶湯浄化用フィルタの他の形態を示す一部断面図である。金属溶湯浄化用フィルタを設ける位置の一形態を示す図であり、（ａ）は、この形態において、金属溶湯が吸湯されるとき、（ｂ）は、金属溶湯が出湯されるときの該フィルタの様子を示す図である。金属溶湯浄化用フィルタを設ける位置の他の形態を示す図であり、（ａ）は、この形態において、金属溶湯が出湯されるとき、（ｂ）は、金属溶湯が吸湯されるときの該フィルタの様子を示す図である。

符号の説明

１金属溶湯の異物除去装置
２金属溶湯
３貯留容器
５溶湯流路
５ａ、５ｂ端部
６金属溶湯浄化用フィルタ
７気圧調整手段
１１異物
３０仕切壁
３１、３２
仕切溶湯流路

Claims

容器に貯留されている金属溶湯を該容器の外部へ出湯し、また、前記容器の外部から金属溶湯を前記容器内に吸引して、前記金属溶湯に混入された異物をフィルタによって除去する金属溶湯の異物除去装置において、
前記容器から外部へと延びて配設され、前記金属溶湯が前記出湯の方向及び前記吸引の方向の２方向へ流れ得る溶湯流路と、
該溶湯流路の前記容器側あるいは前記外部側のいずれか一方の端部に浮遊状態で設けられた金属溶湯浄化用フィルタとを備え、
前記金属溶湯浄化用フィルタは、前記金属溶湯が前記出湯の方向へ流れる場合、前記金属溶湯が前記金属溶湯浄化用フィルタを通過して浄化されるように、前記溶湯流路口を隙間なく覆う方向へ移動し、前記金属溶湯が前記吸引の方向へ流れる場合、前記金属溶湯が前記金属溶湯浄化用フィルタを通過しないように、前記溶湯流路口と前記金属溶湯浄化用フィルタ間に隙間ができる方向へ移動することを特徴とする金属溶湯の異物除去装置。
前記金属溶湯浄化用フィルタは、前記金属溶湯よりも比重が小さい材質で構成されていることを特徴とする請求項１に記載の金属溶湯の異物除去装置。
前記金属溶湯浄化用フィルタは、底部を備えた筒形状を有し、前記容器側の溶湯流路端部を覆うように配設され、前記金属溶湯が前記出湯の方向へ流れる場合、前記フィルタの浮力及び溶湯の流圧によって前記溶湯流路口に押し付けられる方向へ移動して該口を覆い、前記金属溶湯が前記吸引の方向へ流れる場合、吸引される溶湯の流圧によって前記溶湯流路口から離れる方向へ移動して、前記吸引された金属溶湯が流れる隙間を前記溶湯流路口との間に形成することを特徴とする請求項１または２に記載の金属溶湯の異物除去装置。
前記容器側の溶湯流路端部は他の溶湯流路部よりも流路が太く形成されており、前記金属溶湯浄化用フィルタは前記溶湯流路端部の流路よりも狭く且つ前記他の溶湯流路部の流路よりも広い幅を有し前記溶湯流路端部内に設けられており、
前記金属溶湯が前記出湯の方向へ流れる場合、前記フィルタの浮力及び溶湯の流圧によって前記金属溶湯浄化用フィルタは前記他の溶湯流路の口に押し付けられる方向へ移動して該口を覆い、前記金属溶湯が前記吸引の方向へ流れる場合、吸引される溶湯の流圧によって前記金属溶湯浄化用フィルタは前記他の溶湯流路の口から離れる方向へ移動して、前記吸引された金属溶湯が流れる隙間を前記溶湯流路端部内に形成することを特徴とする請求項１または２に記載の金属溶湯の異物除去装置。
前記外部側の溶湯流路端部内は金属溶湯の流れる方向に沿って設けられた仕切壁によって２以上の仕切溶湯流路に仕切られており、前記金属溶湯浄化用フィルタは前記仕切溶湯流路のうちの１つの仕切溶湯流路内に設けられており、前記溶湯流路口は前記金属溶湯浄化用フィルタの幅よりも狭い口幅に形成されており、
前記金属溶湯が前記出湯の方向へ流れる場合、該出湯される溶湯の流圧によって前記金属溶湯浄化用フィルタは前記溶湯流路口に押し付けられる方向へ移動し該口を覆い、前記金属溶湯が前記吸引の方向へ流れる場合、前記フィルタの浮力及び吸引される溶湯の流圧によって前記金属溶湯浄化用フィルタは前記溶湯流路口から離れる方向へ前記１つの仕切溶湯流路内を移動して、前記吸引された金属溶湯が流れる隙間を前記溶湯流路口との間に形成することを特徴とする請求項１または２に記載の金属溶湯の異物除去装置。