JP7386635B2 - High purity metal manufacturing method and manufacturing equipment - Google Patents
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Description
高純度金属の製造方法及び製造装置に関し,更に詳しく言えば、偏析凝固法の原理を利用して共晶不純物を含むアルミニウム、マグネシウム、鉛、亜鉛等の金属から、共晶不純物の含有量を元の金属よりも少なくし,高純度の金属を製造する方法及び装置に関するものである。 More specifically, regarding the manufacturing method and manufacturing equipment for high-purity metals, the content of eutectic impurities is determined based on the content of eutectic impurities from metals such as aluminum, magnesium, lead, and zinc that contain eutectic impurities using the principle of segregation solidification method. The present invention relates to a method and apparatus for producing high-purity metals in a quantity lower than that of other metals.
不純元素濃度の高い金属から高純度金属を製造する方法のうち、凝固時の偏析現象を利用する精製方法(偏析法)は、他の製造方法に対するコスト優位性から広く工業的に利用されている。偏析法では、まず、対象金属を溶融させてから部分的に凝固させることで、対象金属と共晶を形成する不純元素を溶融金属中に排出させる。続いて、この凝固部を溶融金属から取り出すことによって、より高純度な部分と低純度な部分とに仕分け、もとの対象金属から高純度金属へと精製することができる。この高純度金属結晶をいかにより高純度で取り出すかが、製造プロセスとしての生命線となる。偏析法のような精製プロセスの純化性能を評価する際には、精製前後での不純元素濃度低減率、すなわち下記式の精製効率が用いられている。
精製効率 =精製後の不純元素濃度/精製前の不純元素濃度
品質向上の観点、そして製造コストの観点からも、高純度金属結晶の回収率を落とさず、かつこの精製効率を向上させることが非常に重要である。精製効率の向上は至上命題として長年取り組まれ、様々な技術改良が積み重ねられてきた。
Among the methods for producing high-purity metals from metals with a high concentration of impurity elements, the refining method that utilizes the segregation phenomenon during solidification (segregation method) is widely used industrially due to its cost advantage over other production methods. . In the segregation method, the target metal is first melted and then partially solidified to discharge impurity elements that form a eutectic with the target metal into the molten metal. Subsequently, by taking out this solidified portion from the molten metal, it can be sorted into a higher purity portion and a lower purity portion, and the original target metal can be refined into a high purity metal. How to extract these high-purity metal crystals with a high degree of purity is the lifeblood of the manufacturing process. When evaluating the purification performance of a purification process such as the segregation method, the impurity element concentration reduction rate before and after purification, that is, the purification efficiency expressed by the following formula, is used.
Purification efficiency = impurity element concentration after purification / impurity element concentration before purification From the viewpoint of quality improvement and production cost, it is extremely important to improve this purification efficiency without reducing the recovery rate of high-purity metal crystals. is important. Improving purification efficiency has been a top priority for many years, and various technological improvements have been made.
例えば、偏析法による金属の精製方法のうち、金属に浸漬させた冷却体を高速回転させながら、徐冷することを特徴とする技術が代表的に挙げられる(特許文献1ほか)。この技術では、溶融金属に対して冷却体をより高速で相対回転させるほど、凝固界面近傍における濃度境界層が薄膜化され、高い精製効率が得られる。そのため、冷却体外表面における回転周速の範囲は1000~10000mm/sと非常に高速とするのが通例であった(特許文献2)。
For example, among metal refining methods using segregation methods, a typical technique is a technique characterized by slow cooling while rotating a cooling body immersed in the metal at high speed (
しかしながら、冷却体回転をさらに高速にすれば、成長した金属結晶が感じる遠心力が増大して、冷却体の外周面から剥離してしまうおそれがある。剥離が生じた場合の損失としては、一定の精製時間に対する凝固成長量(精製量)が少なくなる生産性の低下が挙げられる。金属結晶の剥離が発生すると、剥離部分に対する新たな金属結晶の晶出の際、より純度が悪化した溶融金属からの晶出が起こることになる。 However, if the cooling body rotates at a higher speed, the centrifugal force felt by the grown metal crystals will increase, and there is a risk that the metal crystals will peel off from the outer circumferential surface of the cooling body. Loss when peeling occurs includes a decrease in productivity due to a decrease in the amount of solidification growth (refined amount) for a given refining time. When a metal crystal peels off, when new metal crystals are crystallized from the peeled part, crystallization occurs from a molten metal whose purity has further deteriorated.
その場合、相対回転周速が同じでも、濃度境界層厚さがより厚い状態から結晶成長することと等価とみなせるため、精製効率としては低下する。他にも、剥離した金属結晶が再溶融する際に溶融金属全体の温度低下を引き起こしてしまう。溶融金属の温度変動が生じると、金属結晶の成長速度の時間的または空間的な変動に繋がってしまい、最終的な結晶純度に重大な影響を及ぼす。そのため、特許文献2では、回転冷却体の周速が1600~8000mm/sの範囲に限定されている。
In that case, even if the relative rotational circumferential speed is the same, it is equivalent to crystal growth from a state where the concentration boundary layer thickness is thicker, so the purification efficiency decreases. In addition, when the peeled metal crystals remelt, the temperature of the entire molten metal decreases. Temperature fluctuations in the molten metal lead to temporal or spatial fluctuations in the growth rate of metal crystals, which has a significant impact on the final crystal purity. Therefore, in
以上の背景から、結晶剥離を回避しつつ精製効率を向上可能な技術の開発が長年に渡って試みられてきた。特に、冷却体回転をそのままに、追随する溶融金属の旋回流速を低減することで相対回転周速を向上させ、精製効率を向上させる技術については多く提案されてきた(特許文献3、特許文献4)。例えば、特許文献3では、るつぼ内表面に邪魔板を配置することで溶融金属の旋回を抑制する方法については、高い精製効率が得られている。ただし、邪魔板のメンテナンスを一定頻度で必要とする点など、設備化の容易さの観点からは改善の余地があった。特許文献4では、他にも、溶融金属の旋回流に対して、逆方向の回転を付与することで旋回流速を低減し、精製効率向上させる技術についても提案されている。特に、外部磁場による逆方向回転の付与は、非常に高い流速低減効果を有することが知られている。しかしながら、この場合、精製装置周辺の構造部材に金属材があると渦電流損失が避けられないため、レイアウト設計に一定の制約がある。様々な検討が試みられたものの、簡便な方法で設備化可能な精製方法は長らく提案されてこなかった。
Against the above background, attempts have been made for many years to develop techniques that can improve purification efficiency while avoiding crystal exfoliation. In particular, many techniques have been proposed for improving refining efficiency by increasing the relative rotational peripheral speed by reducing the swirling flow velocity of the following molten metal while maintaining the cooling body rotation (
このように、従来の技術では、簡便な方法及び装置で精製効率の高い高純度金属を得ることにおいて、改善の余地があった。 As described above, in the conventional technology, there is room for improvement in obtaining high-purity metals with high purification efficiency using simple methods and equipment.
本発明は、前述した偏析精製法の問題点を解決しつつ、精製効率をさらに高めた高純度金属の製造方法及び製造装置を提供することを目的とする。 An object of the present invention is to provide a method and apparatus for producing high-purity metals that further improves purification efficiency while solving the problems of the segregation refining method described above.
上記目的を達成するために、本発明は、精製すべき金属を溶融させた溶融金属中に冷却体を浸漬し、この冷却体またはるつぼの少なくとも一方を回転させながら冷却体の表面に高純度金属を晶出させる高純度金属の製造方法において、溶融金属との接触表面積を拡張するために内表面に凹凸形状を付与したるつぼを使用することで、冷却体の相対的な回転に追随して生じる溶融金属の旋回流速を低減することで、凝固界面近傍における相対回転周速を高め、精製効率を向上させるものである。ここでの凹凸とは、縦溝、全周に形成された環状溝、スパイラル状の溝、多数の点在する窪み(ディンプル)、およびこれらの組み合わせなどのことを指す。 In order to achieve the above object, the present invention immerses a cooling body in a molten metal containing a metal to be purified, and while rotating at least one of the cooling body or a crucible, the surface of the cooling body is coated with high-purity metal. In the manufacturing method of high-purity metals that crystallizes, a crucible whose inner surface has an uneven shape is used to expand the contact surface area with the molten metal. By reducing the swirling flow velocity of the molten metal, the relative rotational circumferential velocity near the solidification interface is increased and the refining efficiency is improved. Here, the unevenness refers to vertical grooves, annular grooves formed around the entire circumference, spiral grooves, many scattered depressions (dimples), and combinations thereof.
即ち、本発明の高純度金属の製造方法及び本発明の高純度金属の製造装置は下記の構成を有する。
(1)精製すべき金属を溶融させた溶融金属をるつぼに収容し、溶融金属中に冷却体を浸漬し、この冷却体またはるつぼの少なくとも一方を回転させながら前記冷却体の表面に高純度金属を晶出させる高純度金属の製造方法において、前記るつぼは内表面に凹凸形状を有していることを特徴とする高純度金属の製造方法。
(2)前記冷却体と溶融金属の相対回転周速が1000~10000mm/s の範囲である前項1に記載の高純度金属の製造方法。
(3)前記るつぼは、前記溶融金属との接触部の少なくとも一部に前記凹凸形状を有しており、前記るつぼの内表面の表面積は、凹凸形状を有しない場合の表面積の1.05倍を超える前項1または前項2に記載の高純度金属の製造方法。
(4)前記るつぼは、前記溶融金属との接触部の少なくとも一部に前記凹凸形状を有しており、前記るつぼの内表面の表面積は、凹凸形状を有しない場合の表面積の2倍以下である前項1ないし前項3のいずれか一項に記載の高純度金属の製造方法。
(5)前記凹凸形状部分における凹凸高さは、前記るつぼの肉厚の15 %以下である前項1ないし前項4のいずれか一項に記載の高純度金属の製造方法。
(6)前記凹凸形状は溝及び/または稜によって形成されている前項1ないし前項5のいずれか一項に記載の高純度金属の製造方法。
(7)前記溝は鉛直方向の溝である前項6に記載の高純度金属の製造方法。
(8)前記凹凸形状はディンプルによって形成されている前項1ないし前項5のいずれか一項に記載の高純度金属の製造方法。
(9)前記ディンプルは、半球、球冠、角柱、角錐、角錐台の1種または2種以上の形状である前項8に記載の高純度金属の製造方法。
(10)前記金属はアルミニウムである前項1ないし前項9のいずれか一項に記載の高純度金属の製造方法
(11)精製すべき金属を溶融させた溶融金属を収容するるつぼと、前記るつぼに収容された溶融金属中に浸漬される冷却体と、前記冷却体の表面に高純度金属を晶出させるために、前記冷却体または前記るつぼの少なくとも一方を回転させる回転駆動装置と、を備えた高純度金属の製造装置において、前記るつぼは内表面に凹凸形状を有していることを特徴とする高純度金属の製造装置。
(12)前記回転駆動装置によって少なくとも一方が回転される前記冷却体と溶融金属の相対回転周速が1000~10000 mm/sの範囲である前項11に記載の高純度金属の製造装置。
(13)前記るつぼは、前記溶融金属との接触部の少なくとも一部に前記凹凸形状を有しており、前記るつぼの内表面の表面積は、凹凸形状を有しない場合の表面積の1.05倍を超える前項11または前項12に記載の高純度金属の製造装置。
(14)前記るつぼは、前記溶融金属との接触部の少なくとも一部に前記凹凸形状を有しており、前記るつぼの内表面の表面積は、凹凸形状が存在しない場合の表面積の2倍以下である前項11ないし前項13のいずれか一項に記載の高純度金属の製造装置。
(15)前記凹凸形状部分における凹凸高さは、前記るつぼの肉厚の15 %以下である前項11ないし前項14のいずれか一項に記載の高純度金属の製造装置。
(16)前記凹凸形状は溝及び/または稜によって形成されている前項11ないし前項15のいずれか一項に記載の高純度金属の製造装置。
(17)前記溝は鉛直方向の溝である前項16に記載の高純度金属の製造装置。
(18)前記凹凸形状はディンプルによって形成されている前項11ないし前項15のいずれか一項に記載の高純度金属の製造装置。
(19)前記ディンプルは、半球、球冠、角柱、角錐、角錐台の1種または2種以上の形状である前項18に記載の高純度金属の製造装置。
(20)前記金属はアルミニウムである前項11ないし前項19のいずれか一項に記載の高純度金属の製造装置。
That is, the high-purity metal manufacturing method and the high-purity metal manufacturing apparatus of the present invention have the following configurations.
(1) A molten metal obtained by melting the metal to be purified is placed in a crucible, a cooling body is immersed in the molten metal, and while at least one of the cooling body or the crucible is rotated, high-purity metal is applied to the surface of the cooling body. A method for producing a high-purity metal in which the crucible has an uneven inner surface.
(2) The method for producing high-purity metal according to
(3) The crucible has the uneven shape on at least a part of the contact portion with the molten metal, and the surface area of the inner surface of the crucible is more than 1.05 times the surface area when the crucible does not have the uneven shape. A method for producing a high purity metal according to
(4) The crucible has the uneven shape on at least a part of the contact portion with the molten metal, and the surface area of the inner surface of the crucible is not more than twice the surface area when the crucible does not have the uneven shape. A method for producing a high purity metal according to any one of the preceding
(5) The method for producing a high-purity metal according to any one of
(6) The method for producing a high-purity metal according to any one of
(7) The method for manufacturing a high-purity metal according to item 6, wherein the groove is a vertical groove.
(8) The method for manufacturing a high-purity metal according to any one of
(9) The method for producing a high-purity metal according to item 8, wherein the dimple has one or more shapes of a hemisphere, a spherical crown, a prism, a pyramid, and a truncated pyramid.
(10) The method for producing a high-purity metal according to any one of
(12) The high-purity metal manufacturing apparatus according to item 11, wherein the relative rotational circumferential speed of the cooling body and the molten metal, at least one of which is rotated by the rotary drive device, is in the range of 1000 to 10000 mm/s.
(13) The crucible has the uneven shape on at least a part of the contact portion with the molten metal, and the surface area of the inner surface of the crucible is more than 1.05 times the surface area when the crucible does not have the uneven shape. The high-purity metal manufacturing apparatus according to item 11 or 12 above.
(14) The crucible has the uneven shape on at least a part of the contact portion with the molten metal, and the surface area of the inner surface of the crucible is not more than twice the surface area when the uneven shape does not exist. The high purity metal manufacturing apparatus according to any one of the preceding clauses 11 to 13.
(15) The high-purity metal manufacturing apparatus according to any one of items 11 to 14, wherein the height of the unevenness in the uneven portion is 15% or less of the wall thickness of the crucible.
(16) The high-purity metal manufacturing apparatus according to any one of items 11 to 15, wherein the uneven shape is formed by grooves and/or edges.
(17) The high-purity metal manufacturing apparatus according to item 16, wherein the groove is a vertical groove.
(18) The high-purity metal manufacturing apparatus according to any one of items 11 to 15, wherein the uneven shape is formed by dimples.
(19) The high-purity metal manufacturing apparatus according to item 18, wherein the dimple has one or more shapes of a hemisphere, a spherical crown, a prism, a pyramid, and a truncated pyramid.
(20) The high-purity metal manufacturing apparatus according to any one of items 11 to 19 above, wherein the metal is aluminum.
前項(1)及び(11)に記載の発明によれば、次のような効果が得られる。即ち、先行技術を用いて溶融金属の旋回流速を低減しようとする場合には、前述したように、邪魔板の設置や外部磁場印加のためのコイル設置など、大掛かりな付帯装置が必要であった。これに対し本発明では、るつぼは内表面に凹凸形状を有しているから、大掛かりな付帯装置を必要とすることなく簡易な構成で十分な旋回流速低減効果が得られ、精製効率向上を達成することができる。そのため、本発明は従来技術と比べて導入コストの面で非常に有利であり、さらに設置後の管理面でもメンテンスフリーにできる。 According to the invention described in the preceding sections (1) and (11), the following effects can be obtained. That is, when attempting to reduce the swirling flow velocity of molten metal using the prior art, large-scale auxiliary equipment was required, such as installing baffles and installing coils for applying an external magnetic field, as described above. . In contrast, in the present invention, since the crucible has an uneven shape on its inner surface, a sufficient effect of reducing swirling flow velocity can be obtained with a simple configuration without the need for large-scale auxiliary equipment, and an improvement in purification efficiency can be achieved. can do. Therefore, the present invention is very advantageous in terms of introduction cost compared to the conventional technology, and can also be maintenance-free in terms of post-installation management.
前項(2)及び(12)に記載の発明によれば、溶融金属の旋回流速がより大きいほど、るつぼ内面の凹凸形状による流速低減効果が顕著に得られることから、冷却体と溶融金属の相対回転周速を、より高速である1000~10000 mm/s の範囲に設定することで、確実な流速低減効果、またそれによる精製効率向上効果を得ることができる。 According to the inventions described in the preceding sections (2) and (12), the larger the swirling flow velocity of the molten metal, the more remarkable the flow velocity reduction effect due to the uneven shape of the inner surface of the crucible. By setting the rotational circumferential speed in the higher range of 1,000 to 10,000 mm/s, it is possible to reliably reduce the flow velocity and thereby improve purification efficiency.
前項(3)及び(13)に記載の発明によれば、るつぼは、溶融金属との接触部の少なくとも一部に凹凸形状を有しており、るつぼの内表面の表面積は、凹凸形状を有しない場合の表面積の1.05倍を超えるから、るつぼが自然に有する表面粗さの効果以上に表面積を拡大でき、溶融金属の旋回流速低減効果、またそれによる精製効率向上効果を確実に得ることができる。 According to the inventions described in the preceding sections (3) and (13), the crucible has an uneven shape on at least a part of the contact portion with the molten metal, and the surface area of the inner surface of the crucible has an uneven shape. Since the surface area is more than 1.05 times the surface area when the crucible is not used, the surface area can be expanded beyond the effect of the natural surface roughness of the crucible, and the effect of reducing the swirling flow velocity of the molten metal and thereby improving the refining efficiency can be reliably obtained. .
前項(4)及び(14)に記載の発明によれば、るつぼは、溶融金属との接触部の少なくとも一部に凹凸形状を有しており、るつぼの内表面の表面積は、凹凸形状を有しない場合の表面積の2倍以下であるから、凹凸形状の形成に要するコストを抑えつつ、高い溶融金属の旋回流速低減効果、またそれによる精製効率向上効果を得ることができる。 According to the invention described in the preceding sections (4) and (14), the crucible has an uneven shape on at least a part of the contact portion with the molten metal, and the surface area of the inner surface of the crucible has an uneven shape. Since the surface area is less than twice that of the case where the surface area is not formed, it is possible to reduce the cost required for forming the uneven shape while achieving a high effect of reducing the swirling flow velocity of the molten metal and thereby improving the refining efficiency.
前項(5)及び(15)に記載の発明によれば、凹凸形状部分における凹凸高さは、るつぼの肉厚の15 %以下であることで、るつぼもしくは凹凸部自身の耐久性を損なうことなく、凹凸形状の付与による表面積拡大効果、またそれによる精製効率向上効果を確実に得ることができる。 According to the inventions described in the preceding sections (5) and (15), the height of the unevenness in the uneven portion is 15% or less of the wall thickness of the crucible, so that the durability of the crucible or the uneven portion itself is not impaired. , it is possible to reliably obtain the effect of expanding the surface area by providing the uneven shape and the effect of improving the purification efficiency thereby.
前項(6)及び(16)に記載の発明によれば、凹凸形状は溝及び/または稜によって形成されているから、簡便な方法での凹凸形状の形成が可能となり、さらに、凹凸形状による溶融金属の旋回流速低減効果、またそれによる精製効率向上効果を確実に得ることができる。 According to the inventions described in the preceding sections (6) and (16), since the uneven shape is formed by grooves and/or ridges, it is possible to form the uneven shape by a simple method, and furthermore, the uneven shape can prevent melting. It is possible to reliably obtain the effect of reducing the swirling flow velocity of metal and the effect of improving refining efficiency thereby.
前項(7)及び(17)に記載の発明によれば、溝は鉛直方向の溝であるから、凹凸形状の形成に要するコストを抑制できるとともに、凹凸形状による溶融金属の旋回流速低減効果、またそれによる精製効率向上効果を確実に得ることができる。 According to the inventions described in the preceding sections (7) and (17), since the grooves are vertical grooves, it is possible to suppress the cost required for forming the uneven shape, and the effect of reducing the swirling flow velocity of molten metal due to the uneven shape is also achieved. As a result, the effect of improving purification efficiency can be reliably obtained.
前項(8)及び(18)に記載の発明によれば、凹凸形状はディンプルによって形成されているから、表面積比が同じである溝または稜を有するるつぼに比べて、より高い溶融金属の旋回流速低減効果、またそれによる精製効率向上効果を得ることができる。 According to the inventions described in (8) and (18) above, since the uneven shape is formed by dimples, the swirling flow velocity of the molten metal is higher than that of a crucible having grooves or ridges with the same surface area ratio. It is possible to obtain a reduction effect and a purification efficiency improvement effect thereby.
前項(9)及び(19)に記載の発明によれば、ディンプルは、半球、球冠、角柱、角錐、角錐台の1種または2種以上の形状であるから、簡便な方法での凹凸形状の形成が可能となり、より高い表面積比のるつぼを容易に得ることができる。 According to the inventions described in the preceding sections (9) and (19), the dimple has one or more shapes of a hemisphere, a spherical crown, a prism, a pyramid, and a truncated pyramid, so that the uneven shape can be easily formed. This makes it possible to easily obtain a crucible with a higher surface area ratio.
前項(10)及び(20)に記載の発明によれば、金属がアルミニウムであり、一般にアルミニウム中に多く含まれる不純元素のほとんどがアルミニウムと共晶を形成するために(例えば鉄やケイ素、銅)、高い精製効率を容易に実現することができる。 According to the inventions described in the preceding sections (10) and (20), the metal is aluminum, and most of the impurity elements that are generally contained in aluminum form a eutectic with aluminum (for example, iron, silicon, copper, etc.). ), high purification efficiency can be easily achieved.
以下、本発明の一実施の形態について詳細に説明する。 Hereinafter, one embodiment of the present invention will be described in detail.
図1はこの発明の一実施形態に係る高純度金属の製造装置の縦断面図である。この製造装置はるつぼ1を有し、このるつぼ1の中空内部に溶融金属2が収容保持されている。るつぼ1は上面が開口し底面が断面円弧状に形成され、るつぼ1の中空部内には、垂直状の冷却体3がその先端部を溶融金属2に浸漬された状態で配置されている。この冷却体3は、上下左右移動自在に配置されるとともに、金属精製時には冷却体3が下方移動して、図1に示すように、るつぼ1内の溶融金属2中に浸漬されるものとなされている。また、図示は省略したが、るつぼ1の側方近傍には精製金属掻き落とし装置が設置され、るつぼ1の溶融金属2から引き上げられ移動してきた冷却体3に晶出した金属を、精製金属掻き落とし装置により掻き落として回収することができるものとなされている。さらに、るつぼ1内の溶融金属2は、一定の温度となるようるつぼ1の外側から加熱されるようになっている。
FIG. 1 is a longitudinal cross-sectional view of a high-purity metal manufacturing apparatus according to an embodiment of the present invention. This manufacturing apparatus has a
冷却体3の上端部には、回転軸31を介してモータ等の回転駆動装置4が連結され、冷却体3に回転力を付与できるようになっている。しかも、冷却体3は図示しない移動装置により、上下左右に移動できるようにもなっている。
A
さらに、冷却体3の内部には冷媒循環経路が形成され、精製中は図1に矢印Xで示すように、冷却体3の中心部を下降してきた冷媒が底部で径方向外方に流れたのち、冷却体3の表面内部を上昇して循環することで、冷却体3を回転しながら冷却するように構成されている。
Furthermore, a refrigerant circulation path was formed inside the cooling
この実施形態では、るつぼ1はその下部内側面の特に溶融金属2との接触部分に、凹凸形状100を有している。金属の精製時に溶融金属に浸漬した冷却体3を回転することで、溶融金属2には冷却体3の回転方向への旋回流が生じるが、この凹凸形状100は、溶融金属2の旋回流に対する摩擦抵抗を増強することで旋回流を抑制し、その旋回流速に対する冷却体3の相対回転周速を向上させる役割を果たす。
In this embodiment, the
凹凸形状100はるつぼ1の内面における凹部及び/又は凸部の形成により実現する。凹凸形状100を付与する位置としては、溶融金属2との接触部の少なくとも一部とするのが良い。るつぼ1の内底面でも構わないものの、より効率的に摩擦抵抗を増やす観点からは内側面のほうが望ましい。内側面と内底面のどちらにも形成しても良い。凹凸形状100の付与の方法としては、機械加工の他にも、レーザ加工やブラスト加工が挙げられる。他にも、るつぼ1の製造の最終工程ではなく鋳造工程や冷間等方加圧成型(CIP)といった予備成形工程において、るつぼ自身が軟質であるうちに凹凸形状を付与しておく方法などが挙げられる。
The
るつぼ1の内面での溶融金属2の流れ場に対する摩擦抵抗は、溶融金属2の旋回流速が高いほど強くなる。つまり、冷却体3の回転数を十分に高速にしなければ、るつぼ1の内面の凹凸形状100による旋回流速低減効果が十分に得られない恐れがある。そのため、本実施形態における冷却体3の溶融金属2に対する回転周速は1000mm/s以上であることが望ましい。一方で、冷却体3の回転周速が高速になりすぎると冷却体3からの結晶剥離リスクが高まってしまう。そのため、冷却体3の溶融金属2に対する回転周速は10000mm/sを超えないようにすることが望ましい。
The frictional resistance against the flow field of the
また、一般に、るつぼ1が有する表面粗さに起因して、るつぼ1の内面の表面積は完全平面に比べて1~2%ほどわずかに大きい。そのため、この範囲に対して、凹凸形状100の付与後のるつぼ1の内面の表面積が1.05倍を超えるるつぼを使用することで、るつぼ1の内面への凹凸形状100の付与による流速低減効果を確実に得ることができる。
Furthermore, in general, due to the surface roughness of the
るつぼ1の内面と溶融金属2の接触面積が大きいほど、溶融金属流れ場に対する摩擦抵抗を強めることが可能となり、精製効率向上効果は高くなる。そのため、るつぼ内面の凹凸形状100としては、るつぼ1の内面が有する元々の表面粗さに対して凹凸高さが十分高い必要がある。さらに、より高い精製効率向上性能を得るためには、凹部及び/又は凸部を高密度に多数配置することが好ましい。しかしながら、高密度に凹凸加工を行う場合、高い寸法精度での加工が求められるために、凹凸形状100の付与に要するコストが非常に高くなってしまう。そのため、表面積拡大比の上限としては2 倍が望ましい。
The larger the contact area between the inner surface of the
このとき、付与する凹凸形状部分の凹凸高さつまり凹部と凸部の差H に注意する必要がある。特に凹部の形成により凹凸形状100とした場合は、その分るつぼ1自身の肉厚は減少するため、るつぼ1の耐久性が低下してしまう。一方で、凸部の形成により凹凸形状100とした場合は、るつぼ1の内表面に対する突起部分が、冷却体3の表面に成長した金属結晶と干渉することによる破損劣化のリスクが避けられない。そのため、凹凸高さHはるつぼ1の肉厚の15 %以下とすることが望ましい。
At this time, it is necessary to pay attention to the height of the unevenness of the uneven portion to be applied, that is, the difference H between the depressions and the protrusions. In particular, when the
他の制約としては、形成する凹部又は凸部自身のアスペクト比H/Dを考慮することが望ましい。Dは凹部又は凸部が後述するように溝の場合は溝または稜の場合は、溝又は稜の幅、ディンプルの場合は穴径である。アスペクト比が大きすぎると、凸部の場合は強度不足が問題となることがある。凹部の場合は、溶融金属の流れ場が凹凸形状の内部まで十分に侵入しないことで、流速低減性能の低下が問題となることがある。一方で、アスペクト比が小さすぎると、凹部又は凸部凸を配置する際に高密度にできず、表面積拡大が実施しにくくなってしまうことがある。以上の理由から、凹部又は凸部自身のアスペクト比としては0.5~1.5の範囲とすることが望ましい。 As another constraint, it is desirable to consider the aspect ratio H/D of the concave portion or convex portion itself to be formed. As will be described later, D is the width of the groove or ridge when the recess or protrusion is a groove, and the diameter of the hole when it is a dimple. If the aspect ratio is too large, insufficient strength may become a problem in the case of convex portions. In the case of a recessed portion, the flow field of the molten metal may not sufficiently penetrate into the inside of the uneven shape, which may cause a problem of decreased flow velocity reduction performance. On the other hand, if the aspect ratio is too small, it may not be possible to arrange the concave portions or convex portions at a high density, making it difficult to expand the surface area. For the above reasons, it is desirable that the aspect ratio of the concave or convex portions themselves be in the range of 0.5 to 1.5.
凹凸形状100を付与するための凹部の例としては、溝やディンプル等が挙げられる。凸部の例としては稜が挙げられる。溝の場合、その断面形状は何でも構わないが、工業的に得やすいものとしては例えば図2に示すように、断面半円形の溝101(図2A)、断面三角形の溝102(図2B)、断面方形の溝103(図2C)、その他五角形以上の断面多角形の溝が挙げられる。溝を付与する方向は縦(上下方向)でも横(水平方向)でも構わないし、その配置は環状、スパイラル状、格子状など何でもよい。図1の例では、るつぼ1の内側面に、断面方形の環状溝を上下に複数段形成した場合を示している。また、図3のように、断面方形の縦溝104を周方向に間隔を置いて複数個形成して凹凸形状100としても良い。
Examples of the recesses for providing the
稜の場合も、その断面形状は何でも構わないが、工業的に得やすいものとしては例えば図4に示すように、断面半円形の稜105(図4A)、断面三角形の稜106(図4B)、断面方形の稜107(図4C)、その他五角形以上の断面多角形の稜が挙げられる。稜を付与する方向も縦(上下方向)でも横(水平方向)でも構わないし、その配置は環状、スパイラル状、格子状など何でもよい。
In the case of a ridge, the cross-sectional shape may be any shape, but as shown in FIG. 4, for example, a
一方、ディンプルの場合、その形状は例えば図5に示すように、半球ディンプル108(図5A)、球冠ディンプル109(図5B)、角錐ディンプル110(図5C)、角錐台ディンプル111(図5D)、角柱ディンプル等何でもよい。図6に、多数の半球ディンプル108を環状に及び上下方向に形成して凹凸形状100としたるつぼ1を例示する。
On the other hand, in the case of dimples, their shapes are, for example, as shown in FIG. 5: hemispherical dimples 108 (FIG. 5A), spherical dimples 109 (FIG. 5B), pyramidal dimples 110 (FIG. 5C), and truncated pyramidal dimples 111 (FIG. 5D). , prismatic dimples, etc. can be used. FIG. 6 shows an example of a
また、ディンプル108~111により凹凸形状100を付与する場合は、溶融金属2の流れ場内に微小な渦運動を誘起することで、るつぼ1の内面の表面積拡大による流速低減効果に加えて、理論的には、渦粘性増加による流速低減効果も同時に得られる。そのため、後述する実施例に示すように、ディンプル付与による精製効率向上性能のほうが、同じ表面積拡大率の溝(または稜)を付与した場合に比べて高くなる。付与する凹部や凸部としては他にも、溝(または稜)とディンプルの組み合わせであっても構わない。しかし、組み合わせの場合は、それぞれの凹部と凸部を別々の工程で付与する必要があるために経済的には不利であり、コスト高となってしまう。そのため、基本的には、るつぼ1の1 基に対して単一形状の凹部又は凸部を付与することで、凹凸形状100を備えさせても良い。
In addition, when providing the
次に、図1に示した高純度金属の製造装置を使用して、高純度金属を製造する方法について説明する。 Next, a method for manufacturing high-purity metal using the high-purity metal manufacturing apparatus shown in FIG. 1 will be described.
図1に示すように、冷却体3をるつぼ1内の溶融金属2に浸漬するとともに、冷却体3をその内部に冷媒を供給しつつ回転させ、冷却体1の周面に精製金属5をゆっくり晶出させる。この順序は特に限定するものではなく、冷却体3を回転させながら溶融金属2に浸漬させても問題はない。共晶不純物は液相中に排出されて凝固界面近傍の液相中に共晶不純物の不純物濃化層が出来るが、冷却体3と溶融金属2との相対速度によって不純物濃化層中の不純物が液相全体に分散させられる。
As shown in FIG. 1, the cooling
また、冷却体3のるつぼ1に対する回転によって、溶融金属2には冷却体3の回転方向と同じ方向への旋回流が生じるが、るつぼ1の内面には溶融金属2との接触部の少なくとも一部に、凹凸形状100を有しているから、溶融金属2には凹凸形状100の凹凸効果による摩擦力が作用して旋回流が抑止され、冷却体3に対する流速低減効果が発揮される。つまり、冷却体3の溶融金属2に対する周速が増大し、不純物の除去を効率的に行うことができ、精製効率向上効果を確実に得ることができる。
Further, due to the rotation of the
この状態で凝固を進行させると、冷却体3の周面には元の溶融金属2よりはるかに高純度の精製金属5が得られる。
If solidification is allowed to proceed in this state,
なお、この実施形態では、冷却体3を回転させるものとしたが、るつぼ1を回転させても良いし、冷却体3とるつぼ1を共に回転させても良く、要は冷却体3がるつぼ1に対して相対的に回転していればよい。
In this embodiment, the cooling
冷却体3は黒鉛、セラミックス製等が望ましいが、これに限るものではない。高温の溶融金属2と接触するために冷却体3も高温となるので、この高温で溶融せず、極端な強度低下をしないものであれば良く、金属製であっても構わない。
The cooling
冷却体3を冷却するための冷媒も特に限定はされず、窒索ガス、二酸化炭素ガス、アルゴンガス、圧縮エアー等を使用できるが、コストの面で圧縮エアーが推奨される。
The refrigerant for cooling the
精製される金属は、共晶不純物を含むアルミニウム、ケイ素、マグネシウム、鉛、亜鉛等の金属を挙げうる。特にアルミニウムを精製する際、一般にアルミニウム中に多く含まれる不純元素のほとんどがアルミニウムと共晶を形成するために(例えば鉄やケイ素、銅)、高い精製効率を容易に実現することができる。 The metals to be refined may include metals such as aluminum, silicon, magnesium, lead, zinc, etc. that contain eutectic impurities. In particular, when refining aluminum, most of the impurity elements that are commonly contained in aluminum form eutectics with aluminum (for example, iron, silicon, and copper), so high refining efficiency can be easily achieved.
この冷却体3の周面に晶出した精製金属5は、ある一定時間経過後に溶融金属2から冷却体3と共に引き上げられ、冷却体3から掻き落として回収される。こののち冷却体3は再度るつぼ1内の溶融金属2に浸潰され、金属精製に供される。この工程は繰り返し実施され連統的に金属精製が行われる。
The
上記により精製された金属は、各種の加工や用途に用いることで優れた特性や機能を発揮させることができる。一例を挙げると、精製金属を鋳造に用いて鋳造品を製作しても良いし、この鋳造品を圧延して各種の金属板や金属箔として用いても良い。また、この金属箔を例えばアルミニウム電解コンデンサの電極材として用いてもよい。 The metals refined as described above can exhibit excellent properties and functions by being used in various processing and applications. For example, a refined metal may be used for casting to produce a cast product, or this cast product may be rolled and used as various metal plates and metal foils. Further, this metal foil may be used, for example, as an electrode material for an aluminum electrolytic capacitor.
アルミニウム(Al)を精製原料として本実施形態を適用した例を示す。 An example will be shown in which this embodiment is applied using aluminum (Al) as a refining raw material.
使用するるつぼ1はグラファイト製とし、その直径が300mm、高さが600mm、肉厚が55mmのものとした。このるつぼ1の内側面に対して、実施例1では、図7(A)に示すように幅D:10mm、凹凸高さ(深さ)H:5mmの断面半円形の環状溝101を上下方向に複数個付与して凹凸形状100を形成した。実施例2では、図7(B)に示すように幅D:16mm、凹凸高さ(深さ)H:8mmの断面半円形の環状溝101を上下方向に複数個付与して凹凸形状100を形成した。実施例3では、図7(C)に示すように直径D:10mm、凹凸高さ(深さ)H:5mmの球冠ディンプル109を周方向および上下方向に付与して凹凸形状100を形成した。実施例4では、図7(D)に示すように直径D:16mm、凹凸高さ(深さ)H:8mmの球冠ディンプル109を周方向および上下方向に付与して凹凸形状100を形成した。
The
さらに比較のため、比較例1として凹凸形状を有しないるつぼを用意し、合計5種類のるつぼを用意した。ここで、実施例1及び実施例2の環状溝101は旋削加工を、実施例3及び実施例4の球冠ディンプル109はYAGレーザ加工を、それぞれ凹凸形状を有しないるつぼに対して行ったものである。実施例1~実施例4のるつぼの内表面積の、凹凸形状を有しないるつぼの内表面積に対する比率、及び凹凸高さ(H)のるつぼ肉厚(T)に対する比(H/T)は、それぞれ表1に示す通りであった。
Furthermore, for comparison, a crucible having no uneven shape was prepared as Comparative Example 1, and a total of five types of crucibles were prepared. Here, the
使用するAl原料はFe: 500wt.ppm およびSi:400wt.ppm となるように成分調整を行い、それぞれ準備した。このAl原料について、溶解後の液面高さが250mmとなるように溶解量を調整しながら、上述の実施例1~4、比較例1の各るつぼに入れて加熱溶解した。得られた溶融Alを660~670℃の範囲で加熱保持し、それぞれ精製に使用した。 The Al raw materials used were adjusted to have Fe: 500wt.ppm and Si: 400wt.ppm, respectively. This Al raw material was placed in each of the crucibles of Examples 1 to 4 and Comparative Example 1 and heated and melted while adjusting the amount of melting so that the liquid level height after melting was 250 mm. The obtained molten Al was heated and maintained in the range of 660 to 670°C and used for purification.
高純度Al結晶の精製は、特公昭61-03385号公報に記載された手法に準拠して行った。すなわち、各るつぼ中の溶融Al(溶湯)に対して、グラファイト製の中空回転冷却体(直径150mm)を回転させながら浸漬させ、液面に対する浸漬深さが200mmとなる位置で保持した。浸漬と同時に、冷媒として圧縮エアーを冷却体内部へ供給し、冷却体表面でAl 結晶を成長させた。このときの圧縮エアー温度は10℃、冷媒供給時間は7 min、冷却体回転数は600 rpm(冷却体表面における回転周速:約4700mm/s)とし、冷却体半径方向の結晶成長速度が2.5~3.0 mm/minとなるよう冷媒供給条件(圧力、流量)を調整した。成長させたAl 結晶については、冷媒供給が終了すると同時に溶融金属中から引き上げられ、それぞれ発光分光分析法により化学組成の分析を行った。 The high-purity Al crystal was purified in accordance with the method described in Japanese Patent Publication No. 61-03385. That is, a hollow rotary graphite cooling body (diameter 150 mm) was immersed in the molten Al (molten metal) in each crucible while rotating, and held at a position where the immersion depth relative to the liquid level was 200 mm. At the same time as the immersion, compressed air was supplied as a refrigerant into the cooling body to grow Al crystals on the surface of the cooling body. At this time, the compressed air temperature was 10°C, the refrigerant supply time was 7 min, the cooling body rotation speed was 600 rpm (rotational speed on the cooling body surface: approximately 4700 mm/s), and the crystal growth rate in the radial direction of the cooling body was 2.5. The refrigerant supply conditions (pressure, flow rate) were adjusted to ~3.0 mm/min. The grown Al crystals were pulled out of the molten metal as soon as the coolant supply ended, and their chemical compositions were analyzed using optical emission spectroscopy.
原料Al および成長させたAl 結晶の化学組成、さらにこれらの値を用いて算出した精製効率について表2中に示す。なお、精製効率の算出方法は背景技術の欄で記載した通り、精製前の溶融Al濃度に対する精製後のAl結晶濃度の比による。 Table 2 shows the chemical compositions of the raw material Al and the grown Al crystals, as well as the purification efficiency calculated using these values. As described in the Background Art section, the method for calculating the purification efficiency is based on the ratio of the Al crystal concentration after purification to the molten Al concentration before purification.
表2の結果から理解されるように、Fe、Siいずれの元素についても、実施例4、実施例3、実施例2、実施例1、比較例1の順に化学組成が最も低い、すなわち精製効率が高い結果であった。これにより、内面に凹凸形状100を有するるつぼ1を用いることで、精製効率を向上できることを確認し得た。
As can be understood from the results in Table 2, for both Fe and Si elements, Example 4, Example 3, Example 2, Example 1, and Comparative Example 1 have the lowest chemical composition, that is, the purification efficiency. The results were high. This confirmed that purification efficiency could be improved by using the
1 るつぼ
2 溶融金属
3 冷却体
4 回転駆動及び移動装置
5 晶出金属
100 凹凸形状
101~104 溝
105~107 稜
108~111 ディンプル
1
Claims (26)
前記るつぼは、内表面の前記溶融金属との接触部の少なくとも一部に凹凸形状を有しており、
前記るつぼの内表面の表面積は、凹凸形状を有しない場合の表面積の1.05倍を超え、
前記凹凸形状部分における凹凸高さは、前記るつぼの肉厚の15%以下であることを特徴とする高純度金属の製造方法。 A molten metal obtained by melting the metal to be purified is placed in a crucible, a cooling body is immersed in the molten metal, and high-purity metal is crystallized on the surface of the cooling body while rotating at least one of the cooling body or the crucible. In the method for producing high-purity metal,
The crucible has an uneven shape on at least a part of the inner surface that contacts the molten metal,
The surface area of the inner surface of the crucible is more than 1.05 times the surface area when the crucible does not have an uneven shape,
A method for producing a high-purity metal, wherein the height of the unevenness in the uneven portion is 15% or less of the wall thickness of the crucible.
前記るつぼは、内表面の前記溶融金属との接触部の少なくとも一部に凹凸形状を有しており、
前記るつぼの内表面の表面積は、凹凸形状を有しない場合の表面積の1.05倍を超え、
前記凹凸形状は鉛直方向の溝によって形成されていることを特徴とする高純度金属の製造方法。 A molten metal obtained by melting the metal to be purified is placed in a crucible, a cooling body is immersed in the molten metal, and high-purity metal is crystallized on the surface of the cooling body while rotating at least one of the cooling body or the crucible. In the method for producing high-purity metal,
The crucible has an uneven shape on at least a part of the inner surface that contacts the molten metal,
The surface area of the inner surface of the crucible is more than 1.05 times the surface area when the crucible does not have an uneven shape,
A method for manufacturing high-purity metal, characterized in that the uneven shape is formed by vertical grooves.
前記るつぼは、内表面の前記溶融金属との接触部の少なくとも一部に凹凸形状を有しており、
前記るつぼの内表面の表面積は、凹凸形状を有しない場合の表面積の1.05倍を超え、
前記凹凸形状はディンプルによって形成されていることを特徴とする高純度金属の製造方法。 A molten metal obtained by melting the metal to be purified is placed in a crucible, a cooling body is immersed in the molten metal, and high-purity metal is crystallized on the surface of the cooling body while rotating at least one of the cooling body or the crucible. In the method for producing high-purity metal,
The crucible has an uneven shape on at least a part of the inner surface that contacts the molten metal,
The surface area of the inner surface of the crucible is more than 1.05 times the surface area when the crucible does not have an uneven shape,
A method for manufacturing a high-purity metal, characterized in that the uneven shape is formed by dimples.
前記るつぼは、内表面の前記溶融金属との接触部の少なくとも一部に、アスペクト比が0.5~1.5の溝、稜、円形の穴を有するディンプル、のうちの少なくともいずれかによる凹凸形状を有しており、
前記るつぼの内表面の表面積は、凹凸形状を有しない場合の表面積の1.05倍を超え、
前記凹凸形状部分における凹凸高さは、前記るつぼの肉厚の15%以下であることを特徴とする高純度金属の製造方法。 A molten metal obtained by melting the metal to be purified is placed in a crucible, a cooling body is immersed in the molten metal, and high-purity metal is crystallized on the surface of the cooling body while rotating at least one of the cooling body or the crucible. In the method for producing high-purity metal,
The crucible has an uneven shape formed by at least one of a groove, a ridge, and a dimple having a circular hole with an aspect ratio of 0.5 to 1.5 on at least a part of the inner surface that contacts the molten metal. and
The surface area of the inner surface of the crucible is more than 1.05 times the surface area when the crucible does not have an uneven shape ,
A method for producing a high-purity metal , wherein the height of the unevenness in the uneven portion is 15% or less of the wall thickness of the crucible .
前記るつぼは、内表面の前記溶融金属との接触部の少なくとも一部に、アスペクト比が0.5~1.5の溝及び/または円形の穴を有するディンプルによる凹凸形状を有しており、
前記るつぼの内表面の表面積は、凹凸形状を有しない場合の表面積の1.05倍を超えることを特徴とする高純度金属の製造方法。 A molten metal obtained by melting the metal to be purified is placed in a crucible, a cooling body is immersed in the molten metal, and high-purity metal is crystallized on the surface of the cooling body while rotating at least one of the cooling body or the crucible. In the method for producing high-purity metal,
The crucible has an uneven shape with dimples having grooves and/or circular holes having an aspect ratio of 0.5 to 1.5 on at least a part of the inner surface of the crucible in contact with the molten metal,
A method for producing a high-purity metal, characterized in that the surface area of the inner surface of the crucible is more than 1.05 times the surface area when the crucible does not have an uneven shape..
前記るつぼに収容された溶融金属中に浸漬される冷却体と、
前記冷却体の表面に高純度金属を晶出させるために、前記冷却体または前記るつぼの少なくとも一方を回転させる回転駆動装置と、
を備えた高純度金属の製造装置において、
前記るつぼは、内表面の前記溶融金属との接触部の少なくとも一部に凹凸形状を有しており、
前記るつぼの内表面の表面積は、凹凸形状を有しない場合の表面積の1.05倍を超え、
前記凹凸形状部分における凹凸高さは、前記るつぼの肉厚の15%以下であることを特徴とする高純度金属の製造装置。 a crucible containing molten metal containing the metal to be refined;
a cooling body immersed in the molten metal contained in the crucible;
a rotational drive device that rotates at least one of the cooling body or the crucible in order to crystallize high-purity metal on the surface of the cooling body;
In high-purity metal manufacturing equipment equipped with
The crucible has an uneven shape on at least a part of the inner surface that contacts the molten metal,
The surface area of the inner surface of the crucible is more than 1.05 times the surface area when the crucible does not have an uneven shape,
A high-purity metal manufacturing apparatus, wherein the height of the unevenness in the uneven portion is 15% or less of the wall thickness of the crucible.
前記るつぼに収容された溶融金属中に浸漬される冷却体と、
前記冷却体の表面に高純度金属を晶出させるために、前記冷却体または前記るつぼの少なくとも一方を回転させる回転駆動装置と、
を備えた高純度金属の製造装置において、
前記るつぼは、内表面の前記溶融金属との接触部の少なくとも一部に凹凸形状を有しており、
前記るつぼの内表面の表面積は、凹凸形状を有しない場合の表面積の1.05倍を超え、
前記凹凸形状は鉛直方向の溝によって形成されていることを特徴とする高純度金属の製造装置。 a crucible containing molten metal containing the metal to be refined;
a cooling body immersed in the molten metal contained in the crucible;
a rotational drive device that rotates at least one of the cooling body or the crucible in order to crystallize high-purity metal on the surface of the cooling body;
In high-purity metal manufacturing equipment equipped with
The crucible has an uneven shape on at least a part of the inner surface that contacts the molten metal,
The surface area of the inner surface of the crucible is more than 1.05 times the surface area when the crucible does not have an uneven shape,
A high-purity metal manufacturing apparatus, wherein the uneven shape is formed by vertical grooves.
前記るつぼに収容された溶融金属中に浸漬される冷却体と、
前記冷却体の表面に高純度金属を晶出させるために、前記冷却体または前記るつぼの少なくとも一方を回転させる回転駆動装置と、
を備えた高純度金属の製造装置において、
前記るつぼは、内表面の前記溶融金属との接触部の少なくとも一部に凹凸形状を有しており、
前記るつぼの内表面の表面積は、凹凸形状を有しない場合の表面積の1.05倍を超え、
前記凹凸形状はディンプルによって形成されていることを特徴とする高純度金属の製造装置。 a crucible containing molten metal containing the metal to be refined;
a cooling body immersed in the molten metal contained in the crucible;
a rotational drive device that rotates at least one of the cooling body or the crucible in order to crystallize high-purity metal on the surface of the cooling body;
In high-purity metal manufacturing equipment equipped with
The crucible has an uneven shape on at least a part of the inner surface that contacts the molten metal,
The surface area of the inner surface of the crucible is more than 1.05 times the surface area when the crucible does not have an uneven shape,
A high-purity metal manufacturing apparatus characterized in that the uneven shape is formed by dimples.
前記るつぼに収容された溶融金属中に浸漬される冷却体と、
前記冷却体の表面に高純度金属を晶出させるために、前記冷却体または前記るつぼの少なくとも一方を回転させる回転駆動装置と、
を備えた高純度金属の製造装置において、
前記るつぼは、内表面の前記溶融金属との接触部の少なくとも一部に、アスペクト比が0.5~1.5の溝、稜、円形の穴を有するディンプル、のうちの少なくともいずれかによる凹凸形状を有しており、
前記るつぼの内表面の表面積は、凹凸形状を有しない場合の表面積の1.05倍を超え、
前記凹凸形状部分における凹凸高さは、前記るつぼの肉厚の15%以下であることを特徴とする高純度金属の製造装置。 a crucible containing molten metal containing the metal to be refined;
a cooling body immersed in the molten metal contained in the crucible;
a rotational drive device that rotates at least one of the cooling body or the crucible in order to crystallize high-purity metal on the surface of the cooling body;
In high-purity metal manufacturing equipment equipped with
The crucible has an uneven shape formed by at least one of a groove, a ridge, and a dimple having a circular hole with an aspect ratio of 0.5 to 1.5 on at least a part of the inner surface that contacts the molten metal. and
The surface area of the inner surface of the crucible is more than 1.05 times the surface area when the crucible does not have an uneven shape ,
A high-purity metal manufacturing apparatus , wherein the height of the unevenness in the uneven portion is 15% or less of the wall thickness of the crucible .
前記るつぼに収容された溶融金属中に浸漬される冷却体と、
前記冷却体の表面に高純度金属を晶出させるために、前記冷却体または前記るつぼの少なくとも一方を回転させる回転駆動装置と、
を備えた高純度金属の製造装置において、
前記るつぼは、内表面の前記溶融金属との接触部の少なくとも一部に、アスペクト比が0.5~1.5の溝及び/または円形の穴を有するディンプルによる凹凸形状を有しており、
前記るつぼの内表面の表面積は、凹凸形状を有しない場合の表面積の1.05倍を超えることを特徴とする高純度金属の製造装置。 a crucible containing molten metal containing the metal to be refined;
a cooling body immersed in the molten metal contained in the crucible;
a rotational drive device that rotates at least one of the cooling body or the crucible in order to crystallize high-purity metal on the surface of the cooling body;
In high-purity metal manufacturing equipment equipped with
The crucible has an uneven shape formed by dimples having grooves and/or circular holes with an aspect ratio of 0.5 to 1.5 on at least a part of the inner surface of the contact portion with the molten metal,
A high-purity metal manufacturing apparatus characterized in that the surface area of the inner surface of the crucible is more than 1.05 times the surface area when the crucible does not have an uneven shape.
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