JPH0365415B2

JPH0365415B2 -

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Publication number: JPH0365415B2
Application number: JP59045931A
Authority: JP
Priority date: 1984-03-09
Filing date: 1984-03-09
Publication date: 1991-10-11
Also published as: JPS60190531A

Description

【発明の詳細な説明】産業上の利用分野この発明は高純度アルミニウムの製造装置用回
転冷却装置に関する。

従来技術とその問題点高純度アルミニウムを製造するための偏折凝固
を利用したアルミニウムの精製方法はすでに知ら
れている。この精製方法は、精製すべきアルミニ
ウムを溶解した後、この溶融アルミニウムを常に
その凝固温度を越えた温度に加熱保持しておき、
この加熱された溶融アルミニウム中に回転冷却装
置の回転冷却体を浸漬し、この冷却体の表面温度
を上記凝固温度以下に保持し、この冷却体を回転
させて凝固界面近傍に排出された不純物を分散混
合することにより、液相中における凝固界面近傍
の不純物濃化層の厚さを薄くし、その結果上記不
純物濃化層での液相中の温度勾配を急にしなが
ら、冷却体の表面に高純度アルミニウムを晶出さ
せることを特徴とするものである。上記回転冷却
装置には、従来、第３図に示すように、中空回転
軸２０と、回転軸２０の下端に取付けられかつ下
面が断熱材２２で覆われた中空のテーパ筒状回転
冷却体２１と、回転軸２０の内部に配置され下部
が回転冷却体２１内まで入り込んで下端が回転冷
却体の底壁に当接し、かつ回転冷却体２１の内部
に存在する部分の周壁に多数の冷却流体吹出口２
４が形成された冷却流体供給管２３とよりなるも
のがある（特開昭59−9136号公報参照）。上記に
おいて、回転冷却体２１の下面が断熱材２２で覆
われている理由は次の通りである。上記回転冷却
体２１においては、その材料の熱伝導率が悪い
と、高純度アルミニウムの製造作業中に、冷却流
体供給管２３の冷却流体吹出口２４から吹出され
冷却流体によつて回転冷却体２１の外周面を凝固
温度以下に保持することができなくなる。したが
つて、回転冷却体２１の材料は所定の熱伝導率を
有するものでなければならない。ところが、上記
装置においては、回転冷却体２１の周壁の肉厚と
底壁の肉厚とは同一であり、しかも冷却流体供給
管２３の下端が底壁に当接しているので、高純度
アルミニウムの製造作業中に底壁を通つての熱伝
導率が多くなり、底壁外面にもアルミニウムが凝
固する。底壁外面にアルミニウムが凝固すると、
次のような問題が生じる。すなわち、中空回転冷
却体２１の底壁外面においては回転冷却体２１の
回転による効果をあまり期待できず、回転冷却体
２１の底壁外面に晶出するアルミニウムの純度が
周面に晶出するアルミニウムの純度よりも低くな
つて、作業終了後、冷却体２１表面からアルミニ
ウムを回収するさいに周面に晶出したアルミニウ
ムと混じり合つて全体としての精製効果が低下す
る。このような欠点を解消するために、上記従来
装置においては、回転冷却体２１の下面が断熱材
２２で覆われているのである。しかしながら、従
来の回転冷却装置には、回転冷却体２１の下面に
断熱材２２を取付けるのが面倒であるという問題
があつた。また、回転冷却体２１の下面と断熱材
２２との間の〓間を完全になくすことは不可能で
あるので、高純度アルミニウム製造のさいに、回
転冷却体２１の周面に晶出した高純度アルミニウ
ム塊に連なつて上記〓間内においてもアルミニウ
ムが凝固する。したがつて、〓間内で凝固したア
ルミニウムが根のような働きをし、高純度アルミ
ニウム塊を回転冷却体２１の周面から掻き落し等
により除去する作業が困難であるという問題があ
つた。

この発明の目的は、上記問題を全て解消しうる
回転冷却装置を提供することにある。

問題点を解決するための手段この発明による高純度アルミニウムの製造装置
用回転冷却装置は、中空回転軸の下端に取付けら
れた筒状の中空回転冷却体と、中空回転軸内に配
置された冷却流体供給管と、中空回転冷却体内
に、回転冷却体の底壁との間に所定の間隔をおい
て配置されかつ冷却流体供給管に連通せしめられ
た中空筒状冷却流体吹出部材とよりなり、中空回
転冷却体の底壁の肉厚が周壁の肉厚よりも厚くさ
れて底壁を通つての内外の伝熱量が少なくなるよ
うになされ、冷却流体吹出部材の頂壁、底壁およ
び周壁のうち周壁だけに多数の冷却流体吹出口が
均一に分布するよに形成されているものである。

上記において、中空回転冷却体としては、たと
えば黒鉛、セラミツクスなどの非金属耐熱材料か
らなるものを用いるのが良い。このような材料は
アルミニウムと反応せず、アルミニウムを汚染す
るおそれがないからである。また、中空回転冷却
体の底壁の肉厚が周壁の肉厚よりも厚くされて底
壁を通つての内外の伝熱量が少なくなるようにな
されているのは、底壁外面へのアルミニウムの晶
出を防止するためである。すなわち、中空回転冷
却体の底壁外面においては回転冷却体の回転によ
る効果をあまり期待できず、回転冷却体の底壁外
面に晶出するアルミニウムの純度が周面に晶出す
るアルミニウムの純度よりも低くなつて、作業終
了後、冷却体表面からアルミニウムを回収するさ
いに周面に晶出したアルミニウムと混じり合つて
全体としての精製効率が低下する。

また、上記において、冷却流体吹出部材の頂
壁、底壁および周壁のうち、周壁だけに多数の冷
却体吹出口が均一に分布するように形成されてい
るのは、吹出口から吹出される冷却流体が回転冷
却体の周壁内面だけに直接当たるようにし、この
部分を効率良く冷却するためである。回転冷却体
の周壁内面に直接当たつた冷却流体は、この部分
を冷却し、自身は加熱されるので、その後吹出部
材と回転冷却体の底壁との間に流れ込んだとして
も、冷却体の底壁はあまり冷やされない。

実施例この発明を、以下図面に示す実施例について説
明する。

第１図には高純度アルミニウムの連続製造装置
の全体が示されている。連続製造装置は、アルミ
ニウムを溶解する溶解炉１の右側に、５つの溶湯
保持るつぼ２Ａ〜２Ｅが並んで配置され、各るつ
ぼ２Ａ〜２Ｅが上端部間に配置された樋３により
連結されたものである。そして、溶解炉１で溶解
されたアルミニウムが左端のるつぼ２Ａに送り込
まれるようになつている。該るつぼ２Ａに送り込
まれた溶湯は、樋３を通つて右側のるつぼ２Ｂ〜
２Ｅ内に順々に流れ込んでいき、右端るつぼ２Ｅ
から排出樋４を通つて外部に排出されるようにな
つている。左端のるつぼ２Ａ内には撹拌機５が配
置されている。そして、他の４つのるつぼ２Ｂ〜
２Ｅ内に高純度アルミニウムを晶出させるための
上下動自在の回転冷却装置が１つずる配置されて
いる。

回転冷却装置は、中空回転軸６の下端に取付け
られた筒状の中空回転冷却体７と、中空回転軸６
内に配置された冷却流体供給管８と、中空回転冷
却体７内に配置されかつ冷却流体供給管８に連通
せしめられた冷却流体吹出部材９とよりなる。中
空回転冷却体７は、第２図に示すように、有底筒
状の黒鉛製本体１０と、本体１０の上端開口を塞
ぐステンレス鋼製の蓋１１とよりなる。本体１０
は下方に向つて徐々に細くなつたテーパ筒状であ
り、その底壁１０ａの肉厚は周壁１０ｂの肉圧の
略３倍となされている。本体１０内周面に上端部
には雌ねじが形成されている。蓋１１は、本体１
０の上端の外径と等しい径を有する円板状であ
り、その下面に本体１０の上端開口内に嵌め入れ
られる筒状嵌入部１１ａが設けられ、筒状嵌入部
１１ａの外周面に雄ねじが形成されている。そし
て、筒状嵌入部１１ａが本体１０の上端開口にね
じ嵌められ、蓋１１の中心部に中空回転軸６の下
端が連通状に接続されている。冷却流体供給管８
の下端内周面には雌ねじが形成されている。吹出
部材９は、上下両端が閉塞された円筒状で、回転
冷却体７の本体１０の底壁１０ａとの間に所定の
間隔をおいてその上方に配置されている。そし
て、吹出部材９の頂壁９ａ、底壁９ｂおよび周壁
９ｃのうち周壁９ｃだけに多数の冷却流体吹出口
１２が均一に分布するように形成されている。吹
出口１２は、上下に複数個並んで１列となされた
ものが円周方向に所定間隔おきに複数列形成され
ている。吹出部材９の頂壁９ａ中心には吹出部材
９内部と冷却流体供給管８との連通させる連通管
１３が固定されている。連通管１３の上端外周面
には雄ねが形成されており、冷却流体供給管８内
にねじ嵌められている。

このような構成の高純度アルミニウムの連続製
造装置において、溶解炉１内で溶融された精製す
べきアルミニウムは、各るつぼ２Ａ〜２Ｅに送り
込まれる。この溶融アルミニウムに、Fe、Si、
Cu、Mg等の共晶不純物の他にTi、Ｖ、Zrなどの
アルミニウムと包晶を生成する不純物（以下包晶
不純物という）が含まれている場合、左端のるつ
ぼ２Ａにおいて、溶湯中にホウ素を添加して撹拌
機５で撹拌すると、ホウ素がTi、Ｖ、Zr等の包
晶不純物と反応してTiB₂、VB₂、ZrB₂等の不溶
性金属ホウ化物が生成する。

各るつぼ２Ａ〜２Ｅにおける溶湯量が所定量に
達したときに、冷却体７を下降させて溶湯中に浸
漬し、その内部に冷却流体供給管８の下端に取付
けられた吹出部材９の吹出口１２から冷却を吹出
しつつこれを回転させる。

すると、回転冷却体７の周面にだけ高純度アル
ミニウムＡが晶出する。高純度アルミニウムＡ
は、冷却体７の全周面にわたつてほぼ均一に晶出
する。共晶不純物および左端るつぼ２Ａで添加し
た余剰のホウ素は、液相中に排出され、冷却体７
の回転により生じる遠心力によつて冷却体７から
遠ざけられる。また、溶融アルミニウム中に含ま
れていた金属ホウ化物も、回転冷却体７の回転に
より生じる遠心力により回転冷却体７から遠ざけ
られるので、回転冷却体７の周面に晶出したアル
ミニウムに金属ホウ化物が含まれることはなくな
る。こうして溶解炉１から供給される元の精製す
べきアルミニウムよりも高純度のアルミニウムが
得られる。

上記実施例においては、この発明の回転冷却装
置が複数のるつぼを備えた高純度アルミニウムの
連続製造装置に用いられているが、これに限るも
のではなく、１つのるつぼを備えた製造装置も用
いることができる。

発明の効果この発明の回転冷却装置によれば、中空回転冷
却体内に、冷却流体吹出部材が、回転冷却体の底
壁との間に所定の間隔をおいて配置されるととも
に、冷却流体吹出部材の頂壁、底壁および周壁の
うち周壁だけに多数の冷却流体吹出口が均一に分
布するように形成されているので、冷却流体吹出
口から吹出された冷却流体は中空回転冷却体の周
壁だけに直接当たつてこの部分を冷やし、冷却体
の底壁はあまり冷やされない。しかも、中空回転
冷却体の底壁の肉厚が周壁の肉厚よりも厚くされ
て底壁を通つて内外の伝熱量が周壁を通つてのも
のより小さくなつているので、冷却体の底壁外面
の温度はあまり低くならない。したがつて、高純
度アルミニウムの製造作業のさいには、中空回転
冷却体の低壁外面にアルミニウムが晶出すること
はなく、高純度のアルミニウムだけを得ることが
できる。しかも、従来のように中空回転冷却体の
下面に断熱材を取付ける必要はなく、その作業を
省ける。さらに断熱材を取付けることに起因する
〓間が存在しないで、中空回転冷却体の周面に晶
出した高純度アルミニウムを掻き落し等の方法で
簡単に除去できる。また、この発明の回転冷却装
置によれば、冷却流体吹出部材の周壁に均一に分
布するように形成された冷却流体吹出口から吹出
される冷却流体によつて、中空回転冷却体の周壁
は均一に冷却され、周壁外面の温度分布も均一に
なる。したがつて、アルミニウムの凝固速度も各
部でほぼ等しくなり、周面に凝固したアルミニウ
ム中の不純物濃度も等しくなつて所望の純度のア
ルミニウムを得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図はこの発明の実施例を示
し、第１図は回転冷却装置を用いた高純度アルミ
ニウムの連続製造装置の垂直縦断面図、第２図は
回転冷却装置の垂直縦断面図、第３図は従来例を
示す垂直縦断面図である。６……中空回転軸、７……筒状の中空回転冷却
体、８……冷却流体供給管、９……冷却流体吹出
部材、９ａ……頂壁、９ｂ……底壁、９ｃ……周
壁、１０ａ……底壁、１０ｂ……周壁、１２……
冷却流体吹出口。

Claims

【特許請求の範囲】

１中空回転軸６の下端に取付けられた筒状の中
空回転冷却体７と、中空回転軸６内に配置された
冷却流体供給管８と、中空回転冷却体７内に、回
転冷却体７の底壁１０ａとの間に所定の間隔をお
いて配置されかつ冷却流体供給管８に連通せしめ
られた中空筒状冷却流体吹出部材９とよりなり、
中空回転冷却体７の底壁１０ａの肉厚が周壁１０
ｂの肉厚よりも厚くされて底壁１０ａを通つての
内外の伝熱量が少なくなるようになされ、冷却流
体吹出部材９の頂壁９ａ、底壁９ｂおよび周壁９
ｃのうち周壁９ｃだけに多数の冷却流体吹出口１
２が均一に分布するように形成されている、高純
度アルミニウムの製造装置用回転冷却装置。