JPH0230437Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 （技術分野） 本考案は溶融金属の処理装置に係り、特に溶融
金属（金属溶湯）、なかでもアルミニウム又はそ
の合金溶湯からの溶存ガス、非金属介在物粒子等
の除去効率を効率的に高め得る装置に関するもの
である。

（従来技術とその問題点） 鋳造前の金属溶湯には、多くの溶存ガス及び介
在物が含まれており、このため鋳造物、更にはそ
れから圧延、鍛造、押出等の加工によつて製作さ
れる製品の品質を低下せしめないように、かかる
金属溶湯から溶存ガスや介在物等を除いてやる必
要がある。このような溶存ガスや介在物として
は、例えばアルミニウム溶湯にあつては、水素の
如き溶存ガスや、アルミニウム、マグネシウム等
の酸化物、耐火質物粒子等の懸濁非金属粒子等が
あつて、これら溶存ガスや介在物等を可及的に除
去することが、鋳造溶湯処理工程の最量点管理項
目とされている。

このため、本願出願人は、先に、実公昭56−
45875号公報等において、処理槽（炉体）内の金
属溶湯中に撹拌機構としての回転体を挿入して、
該回転体の回転によつて溶湯を撹拌しつつ、その
回転軸となるパイプを通じて所定のフラキシング
ガス（処理ガス）を供給し、そして該回転体の下
端に取り付けたポーラスプラグから金属溶湯中に
気泡状にて導入することにより、かかるフラキシ
ングガスと金属溶湯との接触を図つて、目的とす
る処理を行なう装置を用いる技術を明らかにし
た。このような装置にあつては、金属溶湯がその
内部に分散せしめられる気泡状のガスにてフラキ
シングガス処理されることとなるところから、こ
れまでの単に直管黒鉛パイプによる処理ガスの吹
込み手法に比して、金属溶湯の処理効率（浄化効
率）を著しく高め得るのである。

ところで、このような金属溶湯の脱ガス処理に
おいては、金属溶湯内に吹き込まれる気泡が細か
く、そしてそれが金属溶湯中に広く分散するほ
ど、気泡と金属溶湯との接触面積が大きく、また
長く接触することとなり、その結果処理効率、換
言すれば脱ガス効率等の除去効率はアツプするこ
ととなるが、従来から採用されているフラキシン
グガスの吹込み構造は、回転体の回転軸（パイ
プ）の中空部を通じて導かれるフラキシングガス
が該回転体の下端に取り付けられたポーラスプラ
グの下面から下方に向かつて吹き込まれるように
した構造であるために、かかるポーラスプラグの
吹み面（下面）において吹き込まれたフラキシン
グガス気泡が滞留し、気泡のガスの合体が生じて
大きくなつてしまい、その処理効率をより一層高
めることが出来ず、一定の限度が存在しているの
であり、そのため今日における高品質の鋳造品を
与える金属溶湯と為すためには、更なる対策を取
ることが要請されているのである。

（考案の構成） ここにおいて、本考案は、かかる事情を背景に
して為されたものであつて、その目的とするとこ
ろは、金属溶湯、特にアルミニウムまたはその合
金溶湯から溶存ガス、非金属介在物粒子等を極め
て効果的に且つ効率良く除去せしめ、高品質の溶
湯として所定の鋳造装置等に供給し得る、インラ
イン処理装置として好適な金属溶湯の処理装置を
提供することにある。

そして、かかる目的を達成するために、本考案
にあつては、(a)金属溶湯中に導入せしめられるフ
ラキシングガスの通路となる中空部を備えた、所
定の駆動手段にて軸心回りに回転作動せしめられ
るガス導入パイプと、(b)該ガス導入パイプの下端
に取り付けられて、該ガス導入パイプと共に回転
せしめられる回転体を有し、該回転体の内部に設
けられたガス通路の一端側を該ガス導入パイプの
中空部に連通せしめる一方、該ガス通路の他端側
を該回転体の上面に開口せしめて、その開口部に
ポーラスプラグを配してなるガス吹込手段と、(c)
該ガス吹込手段のポーラスプラグの上方に配置さ
れて、該ポーラスプラグを通じて溶融金属中に導
入されるフラキシングガスを溶融金属と共に撹拌
せしめ、かかるフラキシングガスを微細気泡状態
にて溶融金属中に分散せしめるための撹拌手段と
を含むように装置を構成し、それによつて、フラ
キシングガスをより微細な気泡状にて金属溶湯中
に有効に発生せしめて、またそのような微細な気
泡状のガスを金属溶湯中に広く分散せしめて、浮
上させ得るようにしたのである。

（実施例） 以下、本考案を更に具体的に明らかにするため
に、本考案に係る処理装置の幾つかの例を、図面
に基づいて詳細に説明することとする。

まず、第１図において、２は、略水平方向に導
かれる金属溶湯４の流路上に設けられた、例えば
図示しない溶解炉若しくは保持炉と鋳造装置との
間の流路に設けられたボツクス形状を処理槽とし
ての炉体であり、この炉体２の一方の側には溶湯
入口部６が設けられている一方、かかる炉体２の
他方の側には処理（浄化）溶湯出口部８が設けら
れて、金属溶湯４が溶湯入口部６を通じて、炉体
２内に連続的に導入され、そして溶湯出口部８を
通じて浄化された金属溶湯４が連続的に取り出さ
れるようになつている。そして、この炉体２の天
井部を貫通する回転軸（パイプ１４）を有する本
考案に従う吹込装置１０が、かかる炉体２内にお
いて、金属溶湯４中に浸漬、配置せしめられるよ
うになつている。

この本考案に従う吹込装置１０は、第２図およ
び第３図に示されるように、金属溶湯４中に導入
せしめられるフラキシングガスの通路となる中空
部１２を有するパイプ１４を備えており、このパ
イプ１４は、上述の如く、炉体２の天井部を貫通
して外部上方に突出せしめられ、図示しない回転
駆動手段にてその軸心まわりに回転作動せしめら
れるようになつている。また、このパイプ１４の
中空部１２には、外部のフラキシングガス供給源
から、所定のフラキシングガスが供給され得るよ
うになつている。そして、このパイプ１４の下端
部には、平面形態において略同じ大きさの撹拌羽
根１６と回転ヘツド（ロータ）１８とが所定の間
隔を保つて上下に位置するように螺着せしめられ
て、該パイプ１４と共に回転せしめられるように
なつている。

そして、撹拌羽根１６は、第４図および第５図
に示されているように、中心部に取付用の雌ネジ
孔２０を有するボス部２２と、該ボス部２２の周
囲に略90゜の位相差をもつて放射状に形成された
４枚の撹拌羽根部分２４とを備えている。各々の
羽根部分２４は、その立面方向において、垂直方
向、即ちボス部２１に対して同じ向きに所定角
度：θだけ傾斜した平面上に形成されている。そ
して、この羽根部分２４は、パイプ１４への取り
付け状態において、その立面方向の上部よりも下
部の方がかかる回転に対して前方となるように、
傾斜させられている。

一方、回転ヘツド１８は、第６図に示されてい
るように、中心部に取付用の雌ネジ部２６を有す
るボス部２８と、該ボス部２８の周囲に略90゜の
位相差をもつて放射状に形成された４つの翼部３
０を備えている。また、それぞれの翼部３０の内
部には、ボス部２８の中心から外方に放射状に延
びる分岐ガス通路３２が設けられており、回転ヘ
ツド１８がパイプ１４の下端部に螺着された時
に、その中心側端部において、パイプ１４の中空
部１２に連通せしめられるガス通路３４にそれぞ
れ接続されるようになつている。一方、その他端
部側は、翼部３０の上面３８において、外部に開
口せしめられており、その開口部に直線状の連続
気孔を有するセラミツク製のポーラスプラグ（イ
ソライト社製：MP−70，MP−40等）３６がそ
れぞれ嵌め込まれている。

従つて、このような撹拌羽根１６および回転ヘ
ツド１８のパイプ１４への螺着状態においては、
第２図から明らかなように、パイプ１４の内部に
設けられた中空部１２から、ガス通路３４および
分岐ガス通路３２を経て、ポーラスプラグ３６を
介して外部に至る連通路が形成されると共に、回
転ヘツド１８の上方において、所定距離を隔てて
撹拌羽根１６が位置せしめられることとなる。

なお、高温の金属溶湯４中に浸漬されることと
なる上記部材、即ちパイプ１４、撹拌羽根１６、
及び回転ヘツド１８等は熱に侵されず、また剛性
強度も高いことが要求されるが、本実施例におい
ては、人造黒鉛を素材としたものが用いられてお
り、そのため耐熱性、耐久性に優れることは勿
論、熱による変形も殆んど生じないように配慮さ
れている。

従つて、このような構造の吹込機構１０が、炉
体２内の金属溶湯４中に浸漬されて、外部の所定
の駆動装置にて回転作動せしめられる一方、その
パイプ１４の中空部１２を通じて、フラキシング
ガスが供給されると、かかるフラキングガスは、
パイプ１４の下端部に取り付けられた回転ヘツド
１８のガス通路３４を経てそれぞれの分岐ガス通
路３２に導かれ、そして回転ヘツド１８の上面３
８に開口する開口部に配設されたポーラスプラグ
３６から、細かい気泡状にて金属溶湯４中に吹き
込まれ放出されることとなるが、その際、かかる
放出される気泡状ガスはフラキシングガスの上方
吹込みによつて、第７図に示される如く、ポーラ
スプラグ３６の上面に滞留することなく、プラグ
面から直ちに分離して、浮上するようになるとこ
ろから、ガス気泡の合体を生ずることがなく、そ
れ故に金属溶湯４中に効果的に分散せしめられる
こととなるのである。

そして、かかるポーラスプラグ３６から吹き込
まれた気泡状のガスは、溶湯４中を浮上する際、
ポーラスプラグ３６の上方に位置せしめられた撹
拌羽根１６によつてその直上、換言すれば垂直的
な浮上が阻止されて、該撹拌羽根１６の回転によ
る撹拌作用並びにカツト作用によつて、かかる気
泡が凝集しないように、且つ溶湯の熱により粗大
化しないようにされつつ、溶湯４とともに撹拌さ
れ、それにより微細気泡状のガスは溶湯４中を広
範囲にわたつて分散せしめられて、水平方向に拡
散されるようになる。そして、この分散された微
細気泡状ガスは、金属溶湯４中を浮上しながら、
該溶湯４中に溶存する水素ガスや介在物等を吸着
乃至は吸収して効果的に除去せしめ、以て溶湯４
の品質を向上させることとなるのである。

なお、従来の如きポーラスプラグの下面からの
フラキシングガスの吹込み、換言すれば下方吹込
込みにあつては、第８図に示される如く、ポーラ
スプラグ４０の微孔から細かい気泡状にて溶湯中
に放出されるガスは、かかるポーラスプラグ４０
の下面にてその浮上が阻止されるところから、ポ
ーラスプラグ４０の下面に止まり（滞留）、それ
によつて微細な気泡状ガスの合体が惹起されるこ
とにより、吹き込まれたフラキシングガスと金属
溶湯４との間の有効な接触を行なうことが困難と
なつて、処理効果の向上を図ることは困難があつ
たのである。

因みに、かかる本考案に従うフラキシングガス
の上方吹込み構造のものと、従来の下方吹込み構
造のものとの差異を確認するために、１トンのア
ルミニウム溶湯を収容するルツボ型保温炉におい
て、次のような脱ガス実験を行なつた。すなわ
ち、パイプ１４の回転数を300rpmとし、またフ
ラキシングガスはArを用いて、10／分の割合
で吹込み、その吹込時間と溶湯中の水素ガス量と
の関係を調査した。

その結果、従来の下方吹込み構造のポーラスプ
ラグ４０を用いた場合にあつては、初期水素量：
0.34c.c.／100ｇのものが、30秒後には0.28c.c.／100
ｇとなり、そして120秒後には0.22c.c.／100ｇ、更
に300秒後には0.15c.c.／100ｇ、そして500秒後に
は0.11c.c.／100ｇとなつた。

これに対して、本考案の如き上方吹込み構造の
ポーラスプラグ３６を用いた場合にあつては、初
期水素量：0.35c.c.／100ｇのものが、60秒後に
0.25c.c.／100ｇとなり、そして120秒後には0.18
c.c.／100ｇ、また300秒後には0.12c.c.／100ｇ、更
に500秒後には0.10c.c.／100ｇとなつた。

この結果から、本考案に従う上方吹込み構造の
ポーラスプラグを用いた吹込構造10の方が脱ガス
時間が短縮され、また脱ガス効果においても、優
れていることは明らかである。また、フラキシン
グガスに塩素ガスを少量（１〜５容量％程度）混
合すると、脱ガス反応率が向上するため、吹込機
構１０を用いた本考案に従う処理装置の採用は、
従来装置に比べて更に顕著な差が現れることが認
められるのである。

なお、上述の実施例において、フラキシングガ
スの上方吹込みのために、ポーラスプラグ３６が
配置される回転ヘツド１８の上面３８は水平方向
の平坦面とされているが、このような構造のみに
限られるものでは決してなく、フラキシングガス
が上向きにポーラスプラグを通じて放出されるよ
うな構造であれば、如何なる構造をも採用するこ
とが出来るものであり、例えば第９図に示される
如く、回転ヘツド１８の上面３８が円錐面とされ
ていても何等差し支えない。

また、前例にあつては、回転ヘツド１８は放射
状の翼部３０を備えた形状とされていたが、かか
る回転ヘツドの形状としても、種々なる形状のも
のが採用され得るものであつて、例えば、第１０
図に示される如き円盤状の回転ヘツド１８であつ
ても何等差し支えなく、そして、このような構造
にあつては、その中心部から放射状に分岐ガス通
路が設けられて、その中心部側端部がパイプ１４
の中空部１２に連通せしめられる中心部のガス通
路３４にそれぞれ接続される一方、その他端部側
が円盤状回転ヘツド１８の上面に開口せしめられ
て、その開口部に所定のポーラスプラグ３６が装
着せしめられることとなる。

さらに、ポーラスプラグ３６を通じて吹き込ま
れたフラキシングガスをじさい気泡状態にて金属
溶湯４中に分散せしめる撹拌手段として、上例で
は、そのより有効な微細化、分散のために、傾斜
した羽根部分を有する撹拌羽根が設けられてお
り、かかる撹拌羽根の回転に際して、その羽根の
立面方向の上部よりも下部の方が前方となるよう
に設定されていたが、それとは逆に、羽根の立面
方向の上部の方が回転方向の前方となるように設
定することも可能であり、更には、その羽根部分
を傾斜せしめることなく、回転軸を含む平面と平
行に立設するようにしてもよく、そのような形状
のものであつても充分なる撹拌効果を奏し得るも
のである。

また、そのような撹拌羽根として、本願出願人
の先の出願である実公昭56−45875号公報に開示
の如き、その上部に円板状の定盤を有する撹拌羽
根を採用することも可能であり、また撹拌羽根の
上部において、該撹拌羽根とは別体の定盤を設け
ることも可能である。そして、このような定盤を
備えることによつて、本考案に従つて、上方吹込
構造により微細気泡状にて放出されたフラキシン
グガスがより効果的に金属溶湯４中に分散、拡散
せしめられると共に、撹拌羽根によつて激しい撹
拌が行なわれた場合にあつても、かかる溶湯の表
面上における波立ちが抑制され得ることとなり、
本考案の効果が一層高められることとなるのであ
る。なお、そのような定盤や上記の撹拌羽根１６
の大きさとしては、回転ヘツド１８に配置された
ポーラスプラグの最外側のものの回転外周に略一
致するか、或いそれよりも大きいことが望ましい
が、該回転外周よりもやや小さな大きさのもので
あつても何等差支えない。

更にまた、そのような溶湯４を撹拌する撹拌羽
根は、回転体である回転ヘツド１８に一体に設け
られていても何等差支えない。

その他、詳しい記述、例示は避けることとする
が、本考案は、上記の例示の具体例にのみ限定さ
れて解釈されるものでは決してなく、本考案の趣
旨を逸脱しない限りにおいて、当業者の知識に基
づいて種々なる変更、修正、改善等を加えた形態
において実施され得るものであり、そのような実
施形態のものが、本考案の範疇に属するものであ
ることが理解されるべきである。

（考案の効果） 以上の説明から明らかなように、本考案は、処
理されるべき金属溶湯中に、所定のフラキシング
ガスを上方吹込み構造にてポーラスプラグから細
かい気泡状にて放出、分散せしめるようにしたも
のであつて、これによつて金属溶湯は細かい気泡
状ガスにて効果的に接触処理せしめられることと
なり、また細かい気泡状ガスが、撹拌手段によつ
て、微細気泡状態にて金属溶湯中に広く分散せし
められるようになるために、かかる金属溶湯の脱
ガス等の処理効果が著しく高められ得たのであ
る。また、本考案にあつては、金属溶湯中に気泡
状のフラキシングガスが細かく且つ広く分散する
こととなるため、溶湯表面の波立ちが少なく、し
かも溶湯表面の雰囲気による溶湯の酸化が効果的
に抑制され、従つて溶解ロスが少なくなる等の効
果も享受し得るのである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の一実施例に係る装置の縦断面
説明図であり、第２図及び第３図はそれぞれその
ような装置に用いられた吹込機構の主要部を示す
縦断面図及び斜視図であり、第４図及び第５図は
それぞれ第２図に示されている吹込機構において
用いられる撹拌羽根の平面図および側面図であ
り、第６図は第２図に示されている吹込装置にお
いて用いられる回転ヘツドの平面図であり、第７
図及び第８図はそれぞれ本考案装置及び従来装置
におけるポーラスプラグからのフラキシングガス
の吹込み形態を示す経時的な説明図であり、第９
図は本考案の異なる実施例に係る吹込機構の主要
部を示す第２図に相当する断面図であり、第１０
図は本考案の異なる回転ヘツドの例を示す斜視図
である。 １０……吹込機構、１２……中空部、１４……
パイプ、１６……撹拌羽根、１８……回転ヘツ
ド、３０……翼部、３４……ガス通路、３６……
ポーラスプラグ、３８……上面。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 (1) 溶融金属中に導入せしめられるフラキシング
   ガスの通路となる中空部を備えた、所定の駆動
   手段にて軸心回りに回転作動せしめられるガス
   導入パイプと、 該ガス導入パイプの下端に取り付けられて、
   該ガス導入パイプと共に回転せしめられる回転
   体を有し、該回転体の内部に設けられたガス通
   路の一端側を該ガス導入パイプの中空部に連通
   せしめる一方、該ガス通路の他端側を該回転体
   の上面に開口せしめて、その開口部にポーラス
   プラグを配してなるガス吹込手段と、 該ガス吹込手段のポーラスプラグの上方に配
   置されて、該ポーラスプラグを通じて溶融金属
   中に導入されるフラキシングガスを溶融金属と
   共に撹拌せしめ、かかるフラキシングガスを微
   細気泡状態にて溶融金属中に分散せしめるため
   の撹拌手段とを、 含むことを特徴とする溶融金属の処理装置。 (2) 前記ポーラスプラグが前記回転体の上面の複
   数箇所に配置されて、それぞれのポーラスプラ
   グに対して、該回転体の内部に設けられた前記
   ガス通路がそれぞれ連通せしめられている実用
   新案登録請求の範囲第１項記載の溶融金属の処
   理装置。