JPH05138339A

JPH05138339A - アルミニウム溶湯用濾材

Info

Publication number: JPH05138339A
Application number: JP3300188A
Authority: JP
Inventors: Tsuneo Komiyama; 常夫古宮山; Osamu Yamakawa; 治山川
Original assignee: NGK Insulators Ltd; NGK Adrec Co Ltd
Current assignee: NGK Insulators Ltd; NGK Adrec Co Ltd
Priority date: 1991-11-15
Filing date: 1991-11-15
Publication date: 1993-06-01
Anticipated expiration: 2013-07-30
Also published as: JP2781482B2

Abstract

(57)【要約】【構成】骨材粒子を無機質結合材により結合させたア
ルミニウム溶湯用濾材で、骨材粒子１００重量部に対し
て４〜２０重量部の無機質結合材にて結合してなり、無
機質結合材の組成が、B₂O₃１５〜４０重量％、Al₂O₃ ２
０〜４５重量％、SiO₂ １５〜２５重量％、残部はMgO
、CaO 及びSrO の１種以上よりなるアルミニウム溶湯
用濾材である。【効果】濾材とアルミニウム溶湯との濡れ性が良く、
アルミニウム溶湯の通湯性を安定化することができると
ともに、アルミニウム溶湯が遊離シリコンに汚染される
ことがない。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はアルミニウム溶湯中から
固形不純物を濾過するためのアルミニウム溶湯用濾材に
関する。

【０００２】

【従来の技術】アルミニウムの薄板や箔はアルミニウム
溶湯をインゴットに鋳造し、これを圧延して製造され
る。ところが、アルミニウム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や表面欠陥が発生することがある。
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、特公昭５２−２２３２７号では、
骨材粒子を結合するために使用する無機質結合材の原料
組成が、SiO₂１０〜５０重量％、 B₂O₃ ５〜２０重量％
を含んだものが提案されている。また、本出願人が先に
出願した特開平１−１２７１６８号では、無機質結合材
の原料組成として、 B₂O₃ １５〜８０重量％、Al₂O₃ ２
〜６０重量％、CaO ０〜３０重量％、MgO ５〜５０重量
％を含んだものが記載されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記し
た特公昭５２−２２３２７号のアルミニウム溶湯用濾材
においては、無機質結合材中の SiO₂を含むため、濾材
とアルミニウム溶湯との濡れ性が良好でアルミニウム溶
湯の濾材への含浸性は高いものの、無機質結合材中の S
iO₂ がアルミニウム溶湯と反応して遊離シリコンを生成
し、これが溶湯内に混入してアルミニウム溶湯の汚染を
生じさせ、アルミニウム製品の性能低下の原因となって
いた。また、このことは無機質結合材をアルミニウム溶
湯が浸食することを意味するから、長期間にわたって使
用するうちに濾材が強度低下を来して濾材が崩れ、大ト
ラブルとなる危険性があった。

【０００４】また、特開平１−１２７１６８号のアルミ
ニウム溶湯用濾材では、無機質結合材中に SiO₂ を含ま
ないため、アルミニウム溶湯を汚染する恐れはない。し
かも結合材表面に9Al₂O₃・2B₂O₃ という結晶を析出させ
るため、耐食性に富み、又その結晶が針状であるため、
非金属介在物などの異物を捕獲し易いという長所があっ
た。しかしながら、結合材中に SiO₂ を含まないために
アルミニウム溶湯と濡れ難く、又、その針状結晶の比表
面積が大きいため、通湯性のバラツキが発生することも
しばしば見られた。

【０００５】

【課題を解決するための手段】そこで、本発明者は、上
記した従来の問題を解決するため種々検討を行なったと
ころ、無機質結合材の原料組成を、特開平１−１２７１
６８号を基礎とし、かつ SiO₂ を所定量含有させること
により、アルミニウム溶湯との濡れ性を改善し、またア
ルミニウム溶湯の汚染を防止でき、且つ耐食性に優れた
アルミニウム溶湯用濾材が得られることを見出し、本発
明を完成したものである。即ち、本発明によれば、焼結
アルミナ、電融アルミナ、炭化珪素および窒化珪素の１
種以上よりなる骨材粒子を無機質結合材により結合させ
たアルミニウム溶湯用濾材であって、骨材粒子１００重
量部に対して４〜２０重量部の無機質結合材にて結合し
てなり、該無機質結合材の原料組成が、B₂O₃１５〜４０
重量％、Al₂O₃ ２０〜４５重量％、SiO₂１５〜２５重量
％、残部は MgO、CaO、SrO の１種以上よりなることを
特徴とするアルミニウム溶湯用濾材が提供される。ま
た、本発明では、濾材中の無機質結合材中に生成する 9
Al₂O₃ ・2B₂O₃ の針状結晶の長さが１０μｍ以下である
ことが好ましい。

【０００６】

【作用】本発明のアルミニウム溶湯用濾材において、骨
材粒子１００重量部に対して無機質結合材を４〜２０重
量部使用することにより、強度が高く、且つ早期に目詰
りを起こすことのない濾材を得ることができる。無機質
結合材が４重量部未満では結合部の厚さが薄くなって濾
材の強度が不足し、一方２０重量部を超えると骨材粒子
間の空隙を無機質結合材が埋める傾向となって濾過効率
が低下するので好ましくない。なお、無機質結合材の最
適な添加量は上述の範囲内で骨材粒径に応じて異なり、
また骨材粒子としては電融アルミナ、焼結アルミナ等の
アルミナ質粒子のほか、炭化珪素、窒化珪素等のいずれ
も使用することができ、又、それらの組合せも使用する
ことができる。

【０００７】また、本発明では、無機質結合材の原料組
成は B₂O₃を１５〜４０重量％、Al₂O₃ を２０〜４５重
量％含むので、濾材の焼成時には１４００℃程度で十分
に溶融することができる。 B₂O₃ はアルミニウム溶湯に
対する耐食性を向上させる観点から１５重量％以上含ま
れることが必要で、又 B₂O₃ ４０重量％以上では結合材
の溶融状態での粘性が低下し、焼成時に濾材より流出し
てしまうため、４０重量％未満であることが必要であ
る。また、MgO 、CaO 及びSrO の１種以上を添加した理
由は、主として溶融温度を適切な範囲内に納めるためで
あり、この溶融温度が過剰に高くなる場合には B₂O₃ の
飛散という問題を生ずる。

【０００８】また、本発明では、無機質結合材中に SiO
₂ を１５〜２５重量％含む。このことによってアルミニ
ウム溶湯との濡れ性がよくなり、アルミニウム溶湯の通
湯量を増加させることができる。 SiO₂ が１５重量％未
満では濡れ性が低く、２５重量％を超えるとアルミニウ
ム溶湯中に遊離シリコンが溶出する恐れがあるので好ま
しくない。なお、この無機質結合材の添加形態は、いわ
ゆる生原料でもフリット化した原料でもよいが、後者の
方が加熱時に均一な溶融状態が得られて結晶化が促進さ
れる点でより好ましい。さらに、本発明の濾材を製造す
るに当り、濾材焼成時の冷却速度を７０℃／Hrより速く
することによって、濾材の無機質結合材中に生成する 9
Al₂O₃ ・2B₂O₃の針状結晶の長さを１０μｍ以下とする
ことができる。これによってアルミニウム溶湯の通湯性
がよくなり、また、アルミニウム溶湯に対する耐食性も
向上し、６８０〜７５０℃の使用温度でも軟化すること
がなく、一方アルミニウム溶湯用濾材として使用上安全
な８００℃（アルミニウム溶湯収容槽を予め８００℃ま
で加熱するため）における抗折強度５０kg/cm²以上を得
ることができる。

【０００９】

【実施例】以下、本発明を実施例に基づき更に詳細に説
明するが、本発明はこれらの実施例に限られるものでは
ない。（実施例１〜１０）骨材原料として電融アルミナ＃２０
を使用し、これを結合させる無機質結合材は、その組成
と骨材原料１００重量部に対する添加量を変化させ、さ
らに、その形態を生原料の場合と、ガラス化（フリット
化）して粉砕した場合の２種類について行なった。

【００１０】上記の骨材原料と無機質結合材原料にデキ
ストリンと適量の水を添加して混練し、外径１００mm
φ、内径６０mmφ、長さ９００mmのパイプ状成形体を作
製した。この成形体を乾燥後１４００℃まで昇温し、５
時間保持した後、自然冷却する方法で焼成を行ない、ア
ルミニウム溶湯用濾材の試験体を作製した。上記によっ
て得られた試験体について後述のような評価試験を行な
った。その結果を表１に示す。表１の結果より、無機質
結合材の組成および骨材粒子１００重量部に対する無機
質結合材の添加量が本発明の範囲内にあるものについて
は、各種の濾材特性が良好であることが分かった。な
お、実施例４及び５については9Al₂O₃ ・2B₂O₃ の結晶
の長さが１０μｍを超えるため、総合評価は多少低下す
る。

【００１１】（比較例１〜５）骨材原料として電融アル
ミナ＃２０を使用し、これを結合させる無機質結合材の
組成および骨材粒子１００重量部に対する結合材の添加
量を表１に示すようにし、これにデキストリンと適量の
水を添加して乾燥し、実施例１〜１０と同様のパイプ状
成形体を作製し、実施例１〜１０と同様の条件で焼成し
てアルミニウム溶湯用濾材の試験体を作製した。上記に
よって得られた試験体について実施例１〜１０と同様に
評価試験を行なった。その結果を表１に示す。表１の結
果より、無機質結合材の組成および骨材粒子１００重量
部に対する結合材の添加量が本発明の範囲外であるもの
については濾材特性が良くないことが分かった。

【００１２】

【表１】

【００１３】上記の実施例および比較例について行なっ
た評価項目と評価方法について説明する。１）結晶長さパイプ状試験体の無機質結合材中に
生成する9Al₂O₃・2B₂O₃の結晶の長さ。１５００倍の顕
微鏡写真（ＳＥＭ）で測定。２）抗折強度(kg/cm²) 常温強度パイプ状試験体のままアムスラー試験機に
よる３点曲げ試験を行なう。熱間強度パイプ状試験体から１３０mm×２０mm×１
５mmのピース状試験片を切り出し、温度８００℃、スパ
ン１００mmで３点曲げ試験を行なう。

【００１４】３）空隙率試験体の見掛気孔率を
測定して空隙率とした。４）成分溶出量ＪＩＳ５０５６合金１０重量部に
対して、試験体サンプル１重量部の割合で８００℃のア
ルミニウム溶湯中に浸漬し、２４時間後にアルミニウム
をサンプリングして化学分析を行ない、処理前のアルミ
ニウム成分との差を溶出量とした。５）アルミニウム含浸性深さ３５０mmのパイプの底部に試験体を固定し、７００
℃のアルミニウム溶湯を入れて保持する。一定時間後に
試験体を取り出してアルミニウムの含浸を確認する。こ
の試験はアルミニウムを含浸するまでの時間で評価す
る。６）介在物捕集性（Ｂ除去率）試験体の１cm² 単位当り１kgのアルミニウム溶湯を通過
させ、通湯前後のアルミニウム溶湯中のＢの含有量を分
析し、Ｂの減少率をＢの除去率とした。

【００１５】（実施例１１）骨材原料として１４〜２８
メッシュの焼結アルミナを使用し、この焼結アルミナ１
００重量部に対し、無機質結合材として、 B₂O₃ ２５重
量％、Al₂O₃ ３０重量％、 SiO₂ ２０重量％、MgO １５
重量％、CaO １０重量％の組成のものをフリット化して
１０重量部添加し、さらに、実施例１〜１０と同様に、
デキストリンと適量の水を添加して混練し、外径１００
mmφ、内径６０mmφ、長さ９００mmのパイプ状成形体を
作製した。この成形体を乾燥後１３００℃まで昇温し、
８時間保持した後、８０℃／Hrで冷却した。上記の方法
で得られた１４本の試験体を組合わせてカートリッジに
し、これにＪＩＳ１０００系のアルミニウム溶湯を通
湯した。１０セット評価を行なった結果、最大通湯量と
最小通湯量とのバラツキは、従前品の４５０ton に対し
て１５０ton であった。また、この試験体の無機質結合
材中に生成した 9Al₂O₃・2B₂O₃ の針状結晶の長さは１
０μｍ以下であった。なお、上記の従前品としては、特
開平１−１２７１６８号に示す濾材であって、無機質結
合材の原料組成が、 B₂O₃３５重量％、Al₂O₃ ３０重量
％、CaO ２０重量％、MgO １５重量％からなるものを用
いた。

【００１６】

【発明の効果】以上説明したように、本発明のアルミニ
ウム溶湯用濾材によれば、骨材粒子を相互に結合させる
無機質結合材中に SiO₂ を１５〜２５重量％の範囲含む
ので、濾材とアルミニウム溶湯との濡れ性がよく、9Al₂
O₃・2B₂O₃ の結晶長さを１０μｍ以下に抑えることによ
り、アルミニウム溶湯の通湯性を安定化することができ
るとともに、アルミニウム溶湯を遊離シリコンにより汚
染することがない。さらに、骨材粒子１００重量部に対
して無機質結合材を４〜２０重量部使用することによ
り、強度が高く、且つ早期に目詰りを起こすことのない
濾材を得ることができる。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】焼結アルミナ、電融アルミナ、炭化珪素
および窒化珪素の１種以上よりなる骨材粒子を無機質結
合材により結合させたアルミニウム溶湯用濾材であっ
て、骨材粒子１００重量部に対して４〜２０重量部の無
機質結合材にて結合してなり、該無機質結合材の原料組
成が、 B₂O₃ １５〜４０重量％、Al₂O₃２０〜４５重量
％、SiO₂１５〜２５重量％、残部は MgO、CaO 及びSrO
の１種以上よりなることを特徴とするアルミニウム溶湯
用濾材。
【請求項２】無機質結合材中に生成する 9Al₂O₃ ・2B
₂O₃ の針状結晶の長さが１０μｍ以下である請求項１記
載のアルミニウム溶湯用濾材。