JP5486357B2

JP5486357B2 - 金属溶湯用攪拌体

Info

Publication number: JP5486357B2
Application number: JP2010052290A
Authority: JP
Inventors: 哲也内野; 英気堤
Original assignee: Mitsui Mining and Smelting Co Ltd
Current assignee: Mitsui Mining and Smelting Co Ltd
Priority date: 2010-03-09
Filing date: 2010-03-09
Publication date: 2014-05-07
Anticipated expiration: 2030-03-09
Also published as: JP2011184755A

Description

本発明は、アルミニウムなどの金属溶湯の脱ガス処理をするために用いる金属溶湯用攪拌体に関する。

従来の金属溶湯用攪拌体１０は、図９に示すように、脱ガス装置１１に取り付け、アルミニウム、アルミニウム合金などの金属溶湯１２に浸漬させて金属溶湯１２の脱ガス処理を行うために用いるものであり、例えば、シャフト１３は、アルゴン、窒素などの吹き込みガスが通過できる円筒状としてあり、シャフト１３の下端に円盤状の攪拌羽根１４を設けた構成としてある（例えば、下記特許文献１〜４参照）。

実開平６−７３７００号公報特開平７−５４０５９号公報特開２００１−５９１２２号公報特開２００８−１０５０８４号公報

このような攪拌体１０を用いて行う脱ガス処理は、シャフト１３の下端から吹き込みガスを放出させながら、攪拌羽根１４を回転させて行い、これにより、吹き込みガスが金属溶湯１２中の水素などの不純物を取り込みながら上昇し、不純物を除去することができるものである。

しかし、金属溶湯用攪拌体１０のシャフト１３の下端は開放形状としてあるため、攪拌体１０は、吹き込みガスを放出させながら、長時間回転させると、シャフト１３内部に浸入した金属溶湯１２が上方まで舞い上がることがあり、図１０に示すように、溶湯１２の湯面よりも上方に達すると急激に冷却されて内部で固化して塊１５を作り、シャフト１３を閉塞してしまい、吹き込みガスが放出できない事態が生じることがあった。

そこで、本発明の目的は、金属溶湯によるシャフトの閉塞を防止することができる金属溶湯用攪拌体を提供することにある。

本発明の金属溶湯用攪拌体は、内部を吹き込みガスが流通可能な通気路としたシャフトを有する金属溶湯用攪拌体において、該通気路に、吹き込みガスを通過させるとともに、金属溶湯が上昇するのを遮断する閉塞防止部を設け、該閉塞防止部を、該攪拌体を金属溶湯に浸漬させた際、金属溶湯の湯面よりも上方になる位置に設けたことを特徴とする。

本発明の金属溶湯用攪拌体は、シャフトの通気路に金属溶湯が上昇するのを遮断する閉塞防止部を設けたため、内部に浸入した金属溶湯がシャフトの上方まで舞い上がらずに跳ね返され、これにより、通気路内で金属溶湯が固化することを防止することができる。

本発明の一実施形態の金属溶湯用攪拌体を用いた脱ガス装置を示した概略断面図である。図１の攪拌体の構成部品であるシャフトの下端側を示した拡大断面図である。図１の攪拌体の構成部品であるシャフトの一変形例を示し、その下端側を示した拡大断面図である。図１の攪拌体の上端部側を示した拡大断面図である。図１の攪拌体の上端部側を示した分解斜視図である。図１の攪拌体の構成部品である閉塞防止部を示し、（Ａ）は斜視図、（Ｂ）は断面図である。図１の攪拌体の構成部品である閉塞防止部の一変形例を示した拡大断面図である。図１の攪拌体の構成部品である閉塞防止部の他の変形例を示した拡大断面図である。従来の攪拌体を用いた脱ガス装置の一例を示した概略断面図である。従来の攪拌体の不具合状態を示した概略断面図である。

以下、本発明を、金属溶湯用攪拌体の一実施形態に基づいて説明する。

本発明の一実施形態の金属溶湯用攪拌体１は、図１に示すように、シャフト２の通気路２２に閉塞防止部４を設けたことを特徴とするものである。

シャフト２は、図１又は２に示すように、下端部側には攪拌羽根２１が取り付けてあり、シャフト２の内部を吹き込みガスが通る通気路２２とした円筒形状としてある。シャフト２の底面２３には金属溶湯中に吹き込みガスを噴出するガス噴射口２４が設けてある。
ガス噴出口２４の内径は、シャフト２の内径に対して１％〜５０％、特に１０％〜２５％に形成するのが好ましい。ガス噴出口２３の内径を、この範囲にすることにより、金属溶湯がシャフト２内に入りにくくなるとともに吹き込みガスを微細な泡にして噴出することができる。
ガス噴出口２４は、図２に示すように、シャフト２の内周面２５に設けたテーパ部２６で滑らかに内周面２５と連ならせてある。このように内周面２５とガス噴出口２４とを滑らかに連ならせることにより、吹き込みガスの乱流を防止でき、金属溶湯の浸入をより防止することができる。
テーパ部２６の傾斜角は、底面２３に対して１０°〜８０°、特に３０°〜６０°に形成するのが好ましい。
シャフト２及び攪拌羽根２１は、窒化珪素系セラミックス、サイアロン系セラミックス、炭化珪素系セラミックス、カーボンセラミックス、カーボン、チタン酸アルミなどから形成することができる。

本実施形態では、シャフト２の内周面２５にテーパ部２６を設けてあるが、図３に示すように、曲面状に形成したＲ部２７を設けて内周面２５とガス噴出口２４とを滑らかに連ならせてもよく、この場合、Ｒ部２７の曲率を０．０１〜０．２（１／ｍｍ）、特に０．０３〜０．１（１/ｍｍ）にするのが好ましい。

シャフト２の上端側には、図１又は４に示すように、フランジ部材３が取り付けてあり、シャフト２を回転させる駆動部５に連結できるとともに閉塞防止部４を取り付けることができるようしてある。
フランジ部材３は、図４又は５に示すように、下側部材６と上側部材７との上下に分割できるように形成してある。これは金属素材等で形成するのが好ましい。

下側部材６は、左右対称に二分割できるように形成してあり、シャフト２の上端部側を挟み込む円筒状の挟み込み部６１と、その上端部から外方に張り出した円形状の張出部６２と、挟み込み部６１の周面から上下方向に沿い矩形状に張り出した固定部６３とを形成してある。
挟み込み部６１の内径は、シャフト２の外径と略同じ又は外径よりも若干大きく形成してある。
張出部６２の面上には、周方向に六箇所の円孔６４が設けてある。
固定部６３の面上には、上下に二箇所の円孔６５が形成してあり、この円孔６５に締結部材を挿し通して締結することにより、シャフト２にフランジ部３を固定できるようにしてある。

上側部材７は、中心にシャフト２と連通する円孔７１を設けた円板状に形成してあり、下側部材６の張出部６２上に載る形状としてある。
上側部材７の円孔７１の上側縁部は段状に形成し、閉塞防止部材４が取り付けできる取付部７２としてある。
上側部材７の面上には、周方向に六箇所の円孔７３が設けてあり、張出部６２の円孔６４と連通するように形成してある。

閉塞防止部４は、吹き込みガスを通過させるとともに、気体、液体や固体などの直進を遮る作用をし、金属溶湯が上昇するのを遮断するものであり、図４又は６に示すように、下端部を閉塞し、周面に吹き込みガスを通過させる吹き出し孔４１を形成し、上端部に外方に円形状に張り出したフランジ部４２を形成したパイプ材としてある。
閉塞防止部４は、シャフト２の通気路２２に配してあり、シャフト２の内周面と適宜な間隔を設けて配してある。
閉塞防止部４の外径は、シャフト２の内径に対して１０％〜５０％、特に１５％〜３０％に形成するのが好ましい。また、閉塞防止部４の長さは、５ｍｍ〜５００ｍｍ、特に５０ｍｍ〜１５０ｍｍに形成するのが好ましい。

フランジ部４２は、フランジ部３の取付部７２に嵌め込むことができるようにしてある。
閉塞防止部４は、特に限定するものではないが、フランジ部３と同じ金属で形成することが好ましく、このようにすることにより、フランジ部３と同じように膨張又は収縮するため破損などが起こりにくくなる。

駆動部５は、下方側に突出した円筒状の連結部５１が形成してあり、シャフト２及び攪拌羽根２１を回転させるとともに吹き込みガスをシャフト２の通気路２２に送り出せるように形成してある。連結部５１の下端側には、外方に張り出した円形状のフランジ部５２が形成してあり、この面上には周方向に六箇所の円孔５３が形成してある。この円孔５３を、図４に示すように、フランジ部３の円孔６４，７３と連通させ、これらに締結部材を挿し通し、フランジ部３を取り付けできるようにしてある。

このような攪拌体１を用いてアルミニウムなどの金属溶湯の脱ガス処理をすると、吹き込みガスは、閉塞防止部４の周面の吹き出し孔５１から流れ出て、吹き込みガスを金属溶湯中に送り出すことができる。金属溶湯が、通気路２２内に浸入し舞い上げられたとしても、閉塞防止部４により、それよりも上方には到達されず、シャフト２が閉塞しにくくなる。

本実施形態では、閉塞防止部４を、パイプ材で形成してあるが、これに限定するものではなく、吹き込みガスを通過させるとともに、金属溶湯が直接的に上昇するのを遮断することができればよく、例えば、通気路に、セラミックスなどの連通孔を有する多孔体を配したり、図７に示すように、ハニカム構造体４３を配したり、図８に示すように、折り曲げたパイプ材４４を配したりしてもよい。

上記実施形態の構成態様は、本発明を限定するものとして挙げたものではなく、技術目的を共通にするかぎり変更は可能であり、本発明はそのような変更を含むものである。

１金属溶湯用攪拌体
２シャフト
２１攪拌羽根
２２通気路
２３底面
２４噴出口
２５内周面
２６テーパ部
２７Ｒ部
３フランジ部
６下側部材
６１挟み込み部
６２フランジ部
６３固定部
６４円孔
６５円孔
７上側部材
７１円孔
７２取付部
７３円孔
４閉塞防止部
４１吹き出し孔
４２フランジ部
５駆動部
５１連結部
５２フランジ部
５３円孔

Claims

内部を吹き込みガスが流通可能な通気路としたシャフトを有する金属溶湯用攪拌体において、該通気路に、吹き込みガスを通過させるとともに、金属溶湯が上昇するのを遮断する閉塞防止部を設け、該閉塞防止部を、該攪拌体を金属溶湯に浸漬させた際、金属溶湯の湯面よりも上方になる位置に設けた金属溶湯用攪拌体。
閉塞防止部は、通気路に、下端部を閉塞し、周面に１箇所以上の吹き出し孔を設けたパイプ材を配して形成した請求項１に記載の金属溶湯用攪拌体。
閉塞防止部は、通気路に、ハニカム構造体又は多孔体を配して形成した請求項１に記載の金属溶湯用攪拌体。
閉塞防止部は、通気路に、折り曲げたパイプ材を配して形成した請求項１に記載の金属溶湯用攪拌体。
前記シャフトの底面に設けたガス噴出口を、前記シャフトの内径の１％〜５０％の内径に形成した請求項１〜４のいずれかに記載の金属溶湯用攪拌体。
前記シャフトは、内周面を、ガス噴出口に向けて窄まるように形成した請求項１〜５のいずれかに記載の金属溶湯用攪拌体。
ガス噴射口に連なるテーパ部又はＲ部を設けて窄まるように形成した請求項６に記載の金属溶湯用攪拌体。
前記テーパ部の角度を、前記シャフトの底面に対して１０°〜８０°とした請求項７に記載の金属溶湯用攪拌体。
前記Ｒ部の曲率を、０．０１〜０．２（１/ｍｍ）とした請求項７に記載の金属溶湯用攪拌体。