JPH0459009A - 金属溶湯用濾材の製法 - Google Patents

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〕 本発明は金属溶湯中から固形不純物を濾過除去するため
の金属溶湯用濾材の製造方法に関する。

〔従来の技術〕

金属の薄板や箔は金属溶湯をインゴットに鋳造し、これ
を圧延して製造される。このとき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がインゴッ
ト中に混入すると、薄板や箔等を製造する圧延過程でピ
ンホールや表面欠陥が発生することがある。これを防止
するため、金属溶湯中から固形不純物を除去することが
行れている。

この固形不純物除去のために、従来、ガラスクロス、ア
ルミナボール、セラミックフオーム等が金属溶湯用濾過
フィルターとして使用されていた。

しかし、ガラスクロスは早期に目詰まりを起こし、アル
ミナポールは一旦捕獲した不純物が再流出し易く濾過精
度が劣り、またセラミックフオームは気孔径が大きく微
細な不純物が十分に除去できない欠点があった。

そのため、最近ではアルミナ等の骨材粒子を無機質結合
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
有する多孔質セラミックを中空パイプ状に形成した金属
溶湯濾過フィルターが用いられている。

この金属溶湯濾過フィルターは、例えば特開昭４８−６
９１２号公報や特公昭５１−２２３２７号公報等に記載
されるように、一般にアルミナ等の骨材粒子と無機質結
合材原料とを混練した後、中空パイプ状に成形し、所定
温度で焼成して冷却することにより、ガラス化した無機
質結合材により骨材粒子が互いに結合させられ骨材粒子
間に無数の微細連続気孔が形成された多孔質焼成体であ
る。また、このフィルター成形は、油圧プレス等のプレ
ス成形や搗き固め成形で行い、所定の空隙率を得るため
骨材粒子の充填性を調節して行うのが通常であった。ま
た、得られる多孔質体の細孔分布や密度を均一とするた
めにも各種の提案がなされている。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら、骨材粒子と無機質結合材とを混練して成
形型に充填して成形する方法においては、混練をいかに
十分に行ったとしても、所定の孔径の細孔を均一に分散
させることは難しかった。

また、出願人は先に骨材粒子形状の濾材に及ぼず影響に
ついて検討し、所定の空隙率で均一な細孔を有する濾材
を得るため、はぼ球状の骨材粒子の使用を提案した（特
願平１−８３２４８号）が、特に上記提案の球状骨材粒
子と無機質結合材とを有機バインダー及び水とにより従
来通りに混練、成形して得た濾材ば細孔分布が不均一で
あったり、強度的にもバラツキが生じ、また過大の無機
質結合材が必要となったりした。

そこで、発明者らは、従来法の混練工程の見直しと、特
に上記提案の球状粒子骨材を用いる金属溶湯用濾材の製
造において、骨材に比し高価な結合材が少量で済み、且
つ簡便な操作で所定の空隙率で均一な細孔分布及び密度
を有する濾材を製造する方法について鋭意検討した結果
、本発明に至った。

〔課題を解決するための手段〕

本発明によれば、骨材粒子と無機質結合材とからなる金
属溶湯用濾材の製法において、無機質結合材により表面
コーティングした骨材粒子を所定形状の成形型に充填し
て得られる成形体を焼成することを特徴とする金属溶湯
用濾材の製法が提供される。

本発明は、従来から通常行われていた混純工程を経るこ
となく原料骨材粒子表面を予め無機質結合材でコーティ
ング処理して、その骨材粒子を成形型Ｇこ充填するもの
で金属溶湯用濾材の製造方法としては全く新規なもので
ある。また、高価な無機質結合材の使用が必要最低限で
よく、更に搗き固め等の加圧操作により骨材粒子の充填
性を確保して空隙率を制御する必要もなく、所定の空隙
率で均一な細孔分布が得られる工業的に極めて有用な製
造方法を提供するものである。

以下、本発明について更に詳しく説明する。

本発明で用いる骨材粒子としては、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
ラミック骨材が上記の条件を満足するため好ましい。

本発明の骨材粒子は、平均粒子径が約０．３〜３゜Ｏｍ
ｍで且つ、形状指数が１００〜１３０の範囲のほぼ球状
のものが好ましい。

なお、形状指数は下記のように定義される。即ち、第２
図に示す骨材の投影図において、その最大直径をＭ、該
最大直径Ｍに直交する径をＢ、投影面積をＡ、円周長さ
をＰとしたとき、形状指数（ＳＦ）は次式で表される。

５Ｆ−（ＳＦ＋　４３Ｆ２　＋５Ｆ３）／　３ここで、 ＳＦ、　＝（π／　４）Ｘ（Ｍ”／Ａ）Ｘ１００ＳＦＺ
　＝（１／　４π）Ｘ（Ｐ”／Ａ）Ｘ１００ＳＦ、＝（
Ｍ／　Ｂ）ｘｌＯＯ である。

因みに、真球の形状指数は１００となる。上記の形状指
数１００〜１３０の範囲の骨材を、金属溶湯フィルター
に用いた場合には均一な気孔径を有する多孔質体が得る
ことができ、金属溶湯中の不純物の捕集積度が向−Ｌす
るため好ましい。

本発明の無機質結合材としては、金属溶湯と反応しない
ものであれば、その種類は限定されず、例えはシリカ（
ＳｉＯｚ）　、アルミナ（八１゜０３）、カルシア（Ｃ
ａＯ）、マグネシア（ＭｇＯ）及び酸化ボロン（口。０
３）等の酸化物からなる組成を有するものが用いられる
。無機質結合材は、約２００μｍ以下の微粉末として用
いるのが好ましい。

本発明の製造方法は、−船釣には第１図に示した製造工
程に従って行われる。以下、第１図に沿って説明する。

第１に、コーティング工程にて、上記の骨材粒子表面を
上記無機質結合材にて被覆する。骨材粒子のコーティン
グの方法は、無機質結合材のスラリーに浸漬接触させる
方法やスプレーする方法、無機質結合材の粘性溶液で付
着させる方法等公知の方法を用いることができる。コー
ティング処理後、所定温度で乾燥させ骨材粒子表面が無
機質結合材により被覆されたコーチインク骨材粒子を得
骨月粒子表面のコーテイング量は、骨材粒子の種類、形
状等、また目的とする濾材の空隙率等により適宜選択す
ればよいが、通常、骨材１００重量部に対し、無機質結
合材が約４〜２０重量部となるようにするのが好ましい
。

コーティング工程にて得られたコーティング骨材粒子を
、次いで所定形状の成形型に充填する。

この場合、コーティング骨材粒子の充填中または後に、
適当な器具を用いて成形型を振動させてコーティング骨
材粒子の充填を全体に均一にすると共に所定の空隙率を
得るようにしてもよい。

本発明において、コーティング骨材粒子を充填する成形
型は、従来の金型を用いてもよいし、また紙製やプラス
チックス製の可燃性成形型を用いることができる。

金型にコーティング骨材粒子を充填した場合は、金型に
充填した状態で約２５０〜５００°Ｃで仮焼して強度を
付与する仮焼工程と、仮焼後板焼体を離型して得る離型
工程を経由した後、焼成工程にて仮焼体を焼成して多孔
質体の金属溶湯用濾材を得る。

一方、可燃性成形型にコーティング骨材粒子を充填した
場合は、成形型に充填のまま焼成工程にて焼成すると共
に成形型を燃焼焼却させて、多孔質体の金属溶湯用濾材
を得る。

本発明の焼成は、通常１２００〜１４５０　”Ｃて行う
が、使用する骨材粒子原料や無機質結合材組成により適
宜選択すればよい。

（実施例〕 以下、本発明を実施例により詳細に説明する。

但し、本発明は下記実施例により制限されるものでない
。

なお、以下の実施例にて製造した多孔質焼成体の金属溶
湯用濾材としての評価は、下記の方法にて行った。

（１）発泡性評価 第３図に示した発泡性テスト装置の断面概要図において
、底部にエアー吹込み口３、また中間にテスト用焼成体
を固定する支持具２を設置した容器１の水中に、各実施
例で作製した多孔質焼成体ＩＯを支持具２で固定して、
底部がら５０Ａ／分で空気を吹き込み、焼成体１ｏがら
の発泡状態を観察した。第４図に示した発泡性評価基準
に基づき、発泡状態によりＡ−Ｄのランクイ」をした。

即ち、Ａば焼成体全面から均一に絶えまなく発泡し、Ｂ
は焼成体のほぼ全面から発泡するが多少の抜けがあり、
Ｃば発泡に抜けが目立ち、Ｄは発泡がまばらである。

（２）空隙率 ＪＡ３　２２０５−７４の煮沸法による見掛は気孔率を
空隙率とした。

（３）通気量 マーセンガレ（Ｍａｓｓｅｎｇａｌ、ｅ）の通気量測定
装置に基づき作製した装置にて差圧１４ｍｍ水柱で測定
した。

（４）抗折強度 支点間距離は２５０ｍｍとして３点曲げ試験により曲げ
強度を測定した。各焼結体の２０枚につぃて測定して平
均値を求めた。

（５）通湯量 ＪＩＳ１０５０のアルミニウム溶湯を通湯させ、その学
位面積当たりの通湯量を求めた。

実施例１ 第１表に示した各形状指数を有し、平均粒子径が０．８
５のアルミナ質骨材粒子を各々コーティング用容器に導
入した。

一方、組成比Ａｌｚ０３２５重量％、８２０３１０重量
％、ＳｉＯ□４０重量％、ＣａＯ１５重景％、ＭｇＯ１
０重量％の無機質結合材を、無機結合材と水の比カ月０
：１．５重量比になるように水を加えてスラリーを調製
した。

調製したスラリーを、上記のアルミナ質骨材粒子を導入
した容器に流入し、その後排泥した。排泥後、１００°
Ｃで乾燥した。乾燥後、容器内から取り出したコーティ
ング骨材粒子をばらばらにはくした。

上記で得られたコーティング骨材粒子を、外径１００ｍ
ｍ、内径６０ｍｍ、高さ９００ｍｍの二重筒状紙製成形
型に充填し、そのまま１４００’Ｃ＃こて焼成してパイ
プ状の多孔質焼成体を得た。

得られた多孔質焼成体について、各金属溶湯用濾材とし
ての評価試験を行った。その結果を第１表に示した。

また、上記Ｎｏ、　２．５．８．１１及び１４で得られ
た空隙率約３８％の各多孔質焼成体につぃ”で、化学分
析により骨材１ｏｏ重量部に対する無機質結合材の比率
（重量部）を求めた。その結果を第１表に示した。

（以下、余白） 比較例１ 実施例１と同一の形状指数１０５．１２０．１４０．１
６５及び１８０の骨材粒子と同一の無機質結合材とを用
い、それぞれ混練機（関東ミキサー）にて混練して、焼
成体の空隙率が約３８％になるように成形型に充填し、
骨材と無機質結合材との重量比を変化させ抗折強度が実
施例１で得られた焼成体とほぼ同様となる無機質結合材
量を求めた。その結果、骨材粒子の形状指数が１０５．
１２０．１４０．１６５及び１８０に対し、抗折強度が
それぞれ１０７．９７．８６．７２及び６３　ｋｇ／ｃ
ｍ２で、骨材１００重量部に対する無機質結合材量はそ
れぞれ９．５．１１、■２．５．１５及び１６．５重量
部であった。

上記の実施例１及び比較例１から、本発明においては、
高価な無機質結合材が従来法に比し、少量で済むことが
分かる。

（以下、余白） 実施例２ 第２表に示した各形状指数を有し、平均粒子径０、９８
　＋＋＋＋ｎのアルミナ質骨材粒子に、組成比Ａ１２０
３３５重景％、Ｂｚ０量３５重量％、Ｃａ０２０重量％
、Ｍｇ０１０重量％の無機質結合材と燐酸アルミをバイ
ンダーとし、無機結合材と水の比が１０：１．５重量比
となるように水を加え調製したスラリーを用いてスプレ
ーして、その後１００°Ｃにて乾燥させ無機質結合材が
コーティングされたコーティング骨材粒子を得た。

上記のようにして得られたコーティング骨材粒子を外径
１００＋ｍｎ、内径６０ｍｍ、高さ９００ｍｍの金型に
充填し、３００°Ｃにて仮焼した。

仮焼後、仮焼体を離型し、得られた仮焼体を１３５０°
Ｃにて焼成焼成してパイプ状の多孔質焼成体を得た。

得られた多孔質焼成体について、各金属溶湯用濾材とし
ての評価試験を行った。その結果を第２表に示した。

上記実施例の結果から、本発明の方法で製造した多孔質
焼成体は、曲げ強度のバラツキも小さく、発泡性も良好
で均一な細孔分布を有することが分かる。また、金属溶
湯用濾材として十分な空隙率及び濾過性能を有する多孔
質焼成体が得られることが分かる。

〔発明の効果］ 本発明の金属溶湯用濾材の製法は、骨材粒子と無機質結
合材とを混練することなく、骨材粒子表面を予め無機質
結合材のより被覆した後、所定の成形型に充填し、充填
性もよく所定の均一な孔径で均一な細孔分布を有する多
孔質焼成体の金属溶湯用濾材を得ることができる。本発
明は混練操作が不要となると共に、無機質結合材は必要
最低限で調節でき、操作が簡便で工業上極めて有用であ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の製造工程図である。 第２図は本発明における骨材粒子の形状指数を算出する
際に用いる骨材の投影説明回である。第３図は本発明の
金属溶湯用濾材の発泡性テスト装置の断面概要図であり
、第４図は発泡性テストの発泡状態を示した発泡性評価
基準図である。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）骨材粒子と無機質結合材とからなる金属溶湯用濾
   材の製法において、無機質結合材により表面コーティン
   グした骨材粒子を所定形状の成形型に充填して得られる
   成形体を焼成することを特徴とする金属溶湯用濾材の製
   法。
2. （２）該成形型が可燃性であり、前記成形体が該成形型
   と一体となったものである請求項（１）記載の金属溶湯
   用濾材の製法。
3. （３）該成形型が不燃性であり、前記成形体が該骨材粒
   子を充填した後仮焼、離型して得たものである請求項（
   １）記載の金属溶湯用濾材の製法。
4. （４）該骨材粒子の形状指数が１００〜１３０である請
   求項（１）、（２）または（３）記載の金属溶湯用濾材
   の製法。