JPH0426725A

JPH0426725A - 金属溶湯用濾材

Info

Publication number: JPH0426725A
Application number: JP2128273A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Shirakawa; 浩白川; Osamu Yamakawa; 治山川
Original assignee: N G K ADRECH KK; NGK Insulators Ltd; NGK Adrec Co Ltd
Current assignee: N G K ADRECH KK; NGK Insulators Ltd; NGK Adrec Co Ltd
Priority date: 1990-05-18
Filing date: 1990-05-18
Publication date: 1992-01-29

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】［産業上の利用分野］本発明は金属溶湯、特にアルミニウム溶湯中に含まれる
不純物（介在物）を濾過するための金属溶湯用濾材に関
する。

［従来の技術］金属の薄板や箔は金属溶湯なインゴットに鋳造し、これ
゛を圧延することにより製造される。ところか、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
純物か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
が発生することかある。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オーム等
を溶湯濾過用のフィルターとして使用していた。

ところが、ガラスクロスは安価であるが早期に目詰まり
し易く、またアルミナボールは一旦捕獲した不純物か流
出し易いため濾過精度に劣り、更にセラミックフオーム
は気孔径か大きいため微細な不純物を十分に濾過てきな
いという欠点かある。

そこて、例えば特公昭５２−２２３２７号公報に示され
るように、炭化珪素やアルミナ等の骨材粒子をＳｉＯ２
系の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濾材か使用
されつつある。この濾材によれば、」−記した他のフィ
ルターに比較して濾過性能か優れており、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濃過が可能に
なるという利点がある。

［発明が解決しようとする課題］しかしながら、金属溶湯かアルミニウムの場合、アルミ
ニウム溶湯の還元力か大きく、濾材中のＳｉＯ２をアル
ミニウム溶湯が還元して遊離シリコンを生成せしめるた
め、これがアルミニウム溶湯中に混入し、アルミニウム
溶湯が汚染される、また濾材の耐蝕性か低下し寿命か短
くなるという問題かあった。

一方結合材中に５ｉｎ２を含まないＡｎ。０３Ｂ　２０
３　　Ｍ　ｇ　ＯＣａ　Ｏ系の結合相を用イテ濾材を構
成する場合、得られる焼成体の強度が低く、輸送時や取
り扱い作業時、あるいは濾過装置にセ・ン卜する際のク
サビ打込み時などに濾材か破損する０ｆ能性があった。

［課題を解決するための手段］そこで、本発明者は上記従来の問題を解決するため種々
検討を行なったところ、５ｉｎ２を含まないＡ　Ｊｌ　
２０３　　Ｂ　２０　：ｌ　　Ｍ　ｇ　ＯＣａ　Ｏ系の
結合材を用い、平均気孔径と通気量を特定の範囲とする
ように濾材を構成することにより、強度を大きく、しか
も濾過性能を向上させることかできることを見出し、本
発明に到達した。

即ち、本発明によれば、セラミック骨材粒子１００重量
部に対して４〜２０重量部の無機質結合材を添加混合し
て形成した多孔質の濾材であって、該無機質結合材組成
をＡｌ２Ｏ３２〜６０重量％、８２０３１５〜８０重量
％、Ｃａ００〜３０玉駁χ、Ｍｇ０５〜５０重量％とし
、その平均気孔径か１００〜３００１Ｌ層で、単位面積
（ｃｍ２）当りの通気量（差圧１４ｍ■Ａｑ）が０．４
５文／１ｎ以−しであるとともに、室温での曲げ強度が
５０ｋｇ／Ｃ１１２以」−であることを特徴とする金属
溶湯用濾材、か提供される。

なお本発明においては、セラミック骨材粒子として形状
指数かｌＯＯ〜１３０のものを用いると、より濾過性能
が向」ニジ強度アップすることができ、好ましい。

［作用］本発明においては、Ａ又２０：ｌ　　Ｂ２０３−Ｍｇｏ
−ＣａＯ系の結合材を用い、平均気孔径と通気ｈ１を特
定の範囲とするように濾材を構成することに特徴を有す
る。

このような濾材は強度が大きく、しかも極めて性能の良
い金属溶湯の濾過を達成することができる。

本発明で用いる骨材としては、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ものであれば、特に
その種類を限定するものではないが、例えばアルミナ質
、炭化珪素質、窒化珪素質及びジルコニア質等のセラミ
ック骨材か上記の条件を満足するため好ましい。また、
骨材粒子の平均粒子径は通常的０．３〜３．０１のもの
が用いられる。

また、骨材粒子としては下記で定義される形状指数が１
００〜１３０の範囲のものを用いることが好ましい。

即ち、第１図に示す骨材の投影図において、その最大直
径なＭ、該最大直径Ｍに直交する径をＢ、投影面積なＡ
、円周長さをＰとしたとき、形状指数（ＳＦ）は次の式
で表される。

Ｓ　Ｆ　＝　（Ｓ　Ｆ　、＋　Ｓ　Ｆ　２　＋　Ｓ　Ｆ
　３　）　／　３ここで、５Ｆｌ＝（π／４）Ｘ　　（Ｍ２／Ａ）Ｘ　１００Ｓ　
Ｆ　２　　＝　　（１／　４　π）　　×（Ｐ　２／　
Ａ　）　　Ｘ　１００ＳＦ３　　＝　　（Ｍ／Ｂ）ｘｌ
ｏｏである。

因みに、真珠の形状指数は１００となる。

このような形状指数の骨材粒子を用いた場合、均一な気
孔径を有する多孔質体が得られるため、濾材の不純物の
捕集精度および強度が向上し、好ましい。

無機質結合材としては、Ａ１２０ｚか２〜６０重量％、
Ｂ２０：ｌか１５〜８０重量％、ＣａＯが０〜３０重量
％、ＭｇＯが５〜５０重量％の組成を有するものを用い
る。このような組成の結合材は、金属溶湯と反応せず、
しかも１２００〜１４００°Ｃの温度て溶融可能となり
その後の結晶化が適切に行なわれ好ましい。結合材が結
晶化すると、表面積が著しく大きくなりかつ表面状態が
複雑な凹凸状となるため、多峨の微小不純物が捕獲され
易くなって微小不純物の除去率を高めることができる。

また本発明においては、セラミック骨材粒子１００重量
部に対し無機質結合材を４〜２０重量部配合することが
好ましい。無機質結合材が４重量部未満の場合は得られ
る濾材の強度が不足し、無機質結合材が２０重量部を超
えると、濾材の気孔が減り早期に目詰まりし易い。

」二足のように作製される濾材は、その平均気孔径か１
００〜３００ＪＬｍで、単位面積（Ｃ１１２）当りの通
気量（差圧１４＋＊ｍＡｑ）か０．４５Ｊ１／＋ｗｉｎ
以りであることが必要である。濾材の平均気孔径が１１
００１Ｌより小さいと、早期に目詰まりを起すほか、初
期において金属溶湯が濾材に含浸し難く、一方平均気孔
径が３００１１．ｍを超えると微細な介在物を捕捉でき
ないという問題がある。また通気量が０．４５見／ｗｉ
ｎ未満では早期に目詰まりを起す。

また、この濾材は、室温において５０　ｋｇ／ｃｍ”以
１−の曲げ強度を有することが必要である。室温の曲げ
強度が５０　ｋｇ／ｃｍ２未満の場合、輸送時や取り扱
い作業時などに濾材の破損の危険性がある。

なお、濾材の形状はチューブ状に限られず板状であって
もよい。また、濾材の厚さは通常１５〜３５ｍ■程度あ
ればよい。

次に、上記の如き特性を有する濾材の製造方法の例を説
明する。

アルミナ質、炭化珪素質、窒化珪素質などのセラミック
骨材粒子１００重量部に対し、所定の組成を有する無機
質結合材を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、混線を行なった後所定形状で多孔質の成形体に成形
する。次いで、得られた成形体を乾燥後、通常１１００
℃以上の温度、好ましくは１２００〜１４００°Ｃの温
度にて焼成を行なうことにより、多孔質の濾材を得るこ
とができる。

［実施例］以下、本発明を実施例に基づいて更に詳細に説明するが
、本発明はそれらの実施例に限られるものではない。

（実施例１）骨材粒子の粒度及び形状、無機質結合材の組成および添
加量を、表１のように変化させ、有機バインダー、適量
の水とともに混練した。

次に得られた混合物を用い、外径１００５ｍφ、内径６
０ｍｍφ、長さ９００■のチューブを成形圧（充填性）
を変化させながら成形し、１０５°Ｃて乾燥後１２００
〜１４００℃にて焼成を行ない。

チューブ状の濾材を作製した。

得られた濾材の物性（平均気孔径、通気量、曲げ強度）
を測定するとともに、この濾材にアルミニウム溶湯を通
過させ、その通湯量とホウ素（Ｂ）除去率を求めた。そ
の結果を表１に示す。

（以下、余白） ■ （実施例２）実施例１にて作製したチューブ状濾材を１４本カートリ
ッジに組立てた後、パレット上に配置して５０ｃ＋ｏ高
さより落下させる衝撃テス１〜を行ない、濾材の割れを
確認した。

チューブ状濾材の曲げ強度と割れの結果を表２に示す。

表実施例１〜２（表１〜２）から明らかなように、ＡＭ２
０３　　Ｂ２０３−ＭｇＯ−ＣａＯ系の結合材を所定量
添加し、平均気孔径と通気量を特定の範囲とするように
濾材を構成することにより、濾過性能を向上させること
かでき、また、濾材の］１１０ず強度を所定以上とする
と、衝撃に対して抵抗力があり濾材の破損が起こり難い
ことがわかる。

［発明の効果］以−に説明したように、本発明の濾材は、通湯性や介在
物の捕集性に優れ、しかも輸送時や取り扱い時などの衝
撃に対して抵抗力があり、破損が生しにくいという優れ
た性能を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図は骨材の形状指数を算出する際に用いる骨材の投
影説明図である。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）セラミック骨材粒子１００重量部に対して４〜２
０重量部の無機質結合材を添加混合して形成した多孔質
の濾材であって、該無機質結合材組成をＡｌ＿２Ｏ＿３
２〜６０重量％、Ｂ＿２Ｏ＿３１５〜８０重量％、Ｃａ
Ｏ０〜３０重量％、ＭｇＯ５〜５０重量％とし、その平
均気孔径が１００〜３００μｍで、単位面積（ｃｍ＾２
）当りの通気量（差圧１４ｍｍＡｑ）が０．４５ｌ／ｍ
ｉｎ以上であるとともに、室温での曲げ強度が５０ｋｇ
／ｃｍ＾２以上であることを特徴とする金属溶湯用濾材
。
（２）セラミック骨材粒子の形状指数が１００〜１３０
である請求項１記載の金属溶湯用濾材。