JP2945160B2 - 金属溶湯用濾材 - Google Patents
金属溶湯用濾材Info
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- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P10/00—Technologies related to metal processing
- Y02P10/20—Recycling
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- Filtering Materials (AREA)
- Manufacture And Refinement Of Metals (AREA)
Description
ウム溶湯中に含まれる不純物(介在物)を濾過するに適
した金属溶湯用濾材に関する。
に鋳造し、これを圧延することにより製造される。とこ
ろが、金属溶湯に含まれる金属酸化物や耐火物の微小破
片等の固形不純物がそのままインゴット中に混入する
と、これを圧延して薄板や箔等を製造する過程でピンホ
ール、表面欠陥が発生することがある。これを防ぐに
は、溶湯中から固形不純物を除去する必要があり、その
ために、従来、ガラスクロス、アルミナボール或はセラ
ミックフォーム等を溶湯濾過用のフィルターとして使用
していた。
期に目詰まりし易く、またアルミナボールは一旦捕獲し
た不純物が流出し易いため濾過精度に劣り、更にセラミ
ックフォームは気孔径が大きいため微細な不純物を十分
に濾過できないという欠点がある。
公報に示されるように、炭化珪素、窒化珪素、アルミナ
等の骨材粒子を、10重量%以上SiO2を含有すると
ともにB2 O3 を所定量含有した無機質結合材により結
合させて骨材粒子間に無数の微細連続気孔を形成した構
成のチューブ状の多孔質の濾材が使用されつつある。こ
の濾材によれば、上記した他のフィルターに比較して濾
過性能が優れており、目詰まりを長期間にわたり防止で
き、また捕獲した不純物の流出がなく、しかも気孔径を
適切になし得て精密な濾過が可能になるという利点があ
る。
52−22327号公報に示されるチューブ状濾材は、
無機質結合材中のSiO2 含有量が多く、その場合には
長期間の使用に際し、結合材がアルミニウム溶湯と反応
するという問題があることがわかってきた。すなわち、
チューブ状濾材の結合材部分がアルミニウム溶湯に浸蝕
されて、Si、B等の結合材成分がアルミニウム溶湯中
に溶出してくるのである。このようなSi、B等の結合
材成分の溶出は、アルミニウム製品の品質や歩留りを低
下させる。また、結合材成分の溶出により、濾材組織が
破壊され、チューブ状濾材の強度を低下させ、その結
果、長期間の使用中にアルミニウム溶湯内で崩壊して使
用不可能の状態が生ずるという問題があった。
は、濾過性能に優れるとともに、長期間の使用に際して
もアルミニウム溶湯等の金属溶湯との反応を最小限に抑
え、結合材成分の金属溶湯中への溶出を防止した金属溶
湯用濾材を提供することにある。
ミック骨材粒子100重量部に対し無機質結合材4〜2
0重量部を添加混合してなる多孔質の濾材であって、該
結合材として、Al2O3が20〜60重量%、SiO2
が5〜10重量%であり、かつB2O3とSiO2の合計
で10〜50重量%を含有するとともに、アルカリ土類
金属酸化物または希土類元素酸化物をさらに含有してな
ることを特徴とする金属溶湯用濾材、により達成するこ
とができる。
子としてAl2 O3 、SiC、Si3 N4 およびZrO
2 からなる群から選ばれる少なくとも1種以上からなる
骨材粒子を用いることが、アルミニウム溶湯などの溶融
金属との反応を少なくすることができ、好ましい。又、
アルカリ土類金属酸化物または希土類元素酸化物とし
て、BeO、MgO、CaO、SrO、BaOおよびC
e2 O3 からなる群から選ばれる少なくとも1種以上を
含むことも、濾材の焼成温度を適正なものとする点で好
ましい。さらに、本発明の金属溶湯用濾材の3点曲げ抗
折強度は、50kgf/cm2 以上であることが好まし
い。
て、Al2O3が20〜60重量%、SiO2が5〜10
重量%であり、かつB2O3とSiO2の合計で10〜5
0重量%を含有するとともに、アルカリ土類金属酸化物
または希土類元素酸化物をさらに含有することを特徴と
する。このような結合材組成を用いることにより、本発
明の濾材は微細な介在物の捕集性に優れ、しかもアルミ
ニウム溶湯等の金属溶湯との反応を最小限に抑え、結合
材成分の金属溶湯中への溶出を防止することができるも
のである。
は20〜60重量%含有される。20重量%未満では、
溶融金属(金属溶湯)との濡れ性が悪くなり(例えば、
Alとくっつかず)、濾材として使用した場合、溶融金
属が浸透しない。Al2 O3が60重量%を超える場合
には、結合材の融点が高くなり過ぎるため、通常の焼成
温度では骨材の結合が十分にできず、強度不足となる。
0重量%の範囲で含有することが重要である。SiO2
は溶融金属(主にAl)との反応性が高いために、Si
O2が10重量%を超えて含まれると、溶融金属により
SiO2が還元され易くなり、Siが溶融金属中へ溶出
するという問題が生じる。そして、本発明の結合材はさ
らにB2O3を含有することが重要であるが、この含有量
は前記SiO2と相関関係を有する。即ち、B2O3とS
iO2はその合計が10〜50重量%の範囲となるよう
に含有することが重要である。
0重量%未満では、結合材の融点が高くなり、通常の焼
成温度では骨材の結合が十分にできず、得られる濾材が
強度不足となって使用することができない。一方、B2
O3 とSiO2 の2成分の含有量が50重量%を超える
と、結合材の融点が低下し、使用温度により軟化変形す
る危険性があるほか、溶融金属との反応性が高くなるた
め、結合材組成からのSi、Bの溶出による溶融金属へ
の混入や浸蝕による濾材の強度低下により使用不可能と
なる。
リ土類金属酸化物または希土類元素酸化物を含有する。
この理由は、これらの成分が高温における生成自由エネ
ルギーがかなり低く、溶融金属に対して安定であるた
め、これを含有させることが結合部の溶融金属との反応
を抑えるうえで効果的であるからである。アルカリ土類
金属酸化物または希土類元素酸化物のうち、BeO、M
gO、CaO、SrO、BaOおよびCe2 O3 は特に
生成自由エネルギーが低く溶融金属に対して安定であ
り、好ましい。また、BeO、MgO、CaO、Sr
O、BaOおよびCe 2 O3 のうち、少なくとも1種類
以上を含有させることにより、多成分として溶融温度を
低下させ、焼成温度をより適正なものとすることができ
る。
組成のものであれば、フリット等のガラス化している原
料でも、また前もってガラス化していない生原料でも用
いることができる。一方、本発明において用いる骨材粒
子としては、金属溶湯と反応せず、適切な粒度のものを
容易に入手できることが好ましく、Al2 O3 、Si
C、Si3 N4 およびZrO2 のごときセラミック骨材
粒子がそれらの条件を満足するため、好ましい。又、用
いる骨材粒子の平均粒子径は通常約0.3〜3.0mm程
度のものが用いられる。
重量部に対する結合材の添加量は4〜20重量部が好ま
しい。結合材添加量が4重量部未満では濾材全体の強度
が低くなり、取扱作業で破損が生じ易くなる。また骨材
粒子の脱粒による金属溶湯内への混入が生じる。結合材
添加量が20重量部を超えると、結合材が骨材粒子間の
気孔を埋め、使用した場合において、骨材粒子間の気孔
が小さく早期に目詰まりを生ずるため好ましくない。
強度が50kgf/cm2 以上であることが好ましい。
3点曲げ抗折強度が50kgf/cm2 未満となる場合
には、骨材粒子の脱粒による金属溶湯内への混入や、取
扱作業による破損が発生し易くなり、好ましくない。次
に、本発明の金属溶湯用濾材の製造方法の例を説明す
る。
2 等からなるセラミック骨材粒子100重量部に対し、
無機質結合材として上記組成のものを4〜20重量部添
加し、カルボキシメチルセルロース(CMC)、リグニ
ンスルホン酸カルシウム、デキストリン等の有機バイン
ダーと適当量の水分を加え、混練を行なった後所定形状
の成形体に成形する。次いで、得られた成形体を乾燥
後、所定温度で焼成を行なうことにより、本発明の濾材
を得ることができる。
説明するが、本発明はこれらの実施例に限られるもので
はない。
ルミナ#24、または焼結アルミナ#24を骨材粒子と
して用い、この骨材粒子に対し、表1〜表4に示す各種
組成の無機質結合材を種々の割合で添加し、有機バイン
ダーとしてデキストリン20%水溶液を5重量%、カル
ボキシメチルセルロース(CMC)を0.5重量%それ
ぞれ外配で添加し、さらに水を加え、関東ミキサーを用
いて30分間混練を行なった。次に得られた混合物を用
い、外径100mmφ、内径60mmφ、長さ900mmのパ
イプ形状品を成形し、70℃で16時間乾燥後、電気炉
で大気中1300℃(結合材としてフリットを用いる場
合)、あるいは1450℃(結合材として生原料を用い
る場合)まで昇温速度100℃/hr で昇温し、この温度
で3時間保持した後放冷して降温するという焼成スケジ
ュールを行ない、パイプ状の濾材を得た。
す各組成原料をフリット化したものと、生原料の2種類
を用いた。又、それぞれの粒度は200μm以下とし
た。フリット化は、生原料を混合した後1400℃で加
熱し、これを水中に投入して急冷し、次いでこれを20
0μm以下に微粉砕することにより行なった。次に、得
られた濾材について、下記のように評価を行なった。
サンプルを用い、100mmスパンにより3点曲げ抗折
強度を求めた。 耐蝕性:条件を厳しくするために、AlのMg系合金
(JIS5056)10kgを800℃にて溶融させ、
この中にサンプル1kgを浸漬させて、50時間後にA
lをサンプリングして分析した。分析は添加した成分で
Al、Mg以外の量を求め、この測定値がブランクと比
較して1割以上高いものを×(不良)、それ以下のもの
を○(良)とした。
50)の800℃溶湯中、500mmの深さに130×
20×20mmに切り出したサンプルを浸漬し、5時間
保持してヘッド圧によりサンプル内にAlを浸透させ
た。その後、このサンプルを冷却し切断して切断面の観
察を行ない、サンプル内へのAlの浸入を確認し、気孔
が残留していないものを○(良)、気孔が残留している
ものを×(不良)とした。 通湯量:濾材を14本組のカートリッジに組立てて、
Al(JIS1050)を通湯し、寿命になるまでの通
湯量を測定した。なお、通常の通湯量としては、500
ton /カートリッジ以上が必要である。 結果を表1〜表4に示す。
うにセラミック骨材粒子と特定組成の結合材を用いた濾
材の場合には、そうでない場合に比し、強度、耐蝕性、
通湯量、および浸透性のすべてがバランス良く備わって
いることがわかる。なお、表1〜表4において、No.1、
No.5、No.8〜No.11、No.13、No.17〜No.19、No.35、No.
41〜No.44、No.46、No.50〜No.52は、本発明の範囲外の
ものを示す。
特定組成の結合材を用いているため、濾過性能に優れる
とともに、アルミニウム溶湯等の金属溶湯との反応を最
小限に抑え、結合材成分の金属溶湯中への溶出を防止す
ることができ、製品の歩留りを上げ、寿命が長く長期間
の使用に耐えるという効果を奏する。
Claims (4)
- 【請求項1】 セラミック骨材粒子100重量部に対し
無機質結合材4〜20重量部を添加混合してなる多孔質
の濾材であって、該結合材として、Al2O3が20〜6
0重量%、SiO2が5〜10重量%であり、かつB2O
3とSiO2の合計で10〜50重量%を含有するととも
に、アルカリ土類金属酸化物または希土類元素酸化物を
さらに含有してなることを特徴とする金属溶湯用濾材。 - 【請求項2】 セラミック骨材粒子が、Al2 O3 、S
iC、Si3 N4 およびZrO2 からなる群から選ばれ
る少なくとも1種以上からなる請求項1記載の金属溶湯
用濾材。 - 【請求項3】 アルカリ土類金属酸化物または希土類元
素酸化物として、BeO、MgO、CaO、SrO、B
aOおよびCe2 O3 からなる群から選ばれる少なくと
も1種以上を含む請求項1または2記載の金属溶湯用濾
材。 - 【請求項4】 3点曲げ抗折強度が50kgf/cm2
以上である請求項1〜3のいずれかに記載の金属溶湯用
濾材。
Priority Applications (1)
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---|---|---|---|
JP3089853A JP2945160B2 (ja) | 1991-03-28 | 1991-03-28 | 金属溶湯用濾材 |
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---|---|---|---|
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Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH04301040A JPH04301040A (ja) | 1992-10-23 |
JP2945160B2 true JP2945160B2 (ja) | 1999-09-06 |
Family
ID=13982343
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP3089853A Expired - Lifetime JP2945160B2 (ja) | 1991-03-28 | 1991-03-28 | 金属溶湯用濾材 |
Country Status (1)
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Families Citing this family (4)
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---|---|---|---|---|
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JP3129675B2 (ja) * | 1997-04-16 | 2001-01-31 | 三井金属鉱業株式会社 | セラミックフィルター及びその製造方法 |
JP2017214268A (ja) * | 2016-05-30 | 2017-12-07 | 株式会社ヴァインテック | セラミックフィルター及びセラミックフィルターの製造方法 |
WO2017208913A1 (ja) * | 2016-05-30 | 2017-12-07 | 株式会社ヴァインテック | セラミックフィルター及びセラミックフィルターの製造方法 |
-
1991
- 1991-03-28 JP JP3089853A patent/JP2945160B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
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JPH04301040A (ja) | 1992-10-23 |
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