JPH0790400A - 金属溶湯用濾材及び金属溶湯の処理方法 - Google Patents

金属溶湯用濾材及び金属溶湯の処理方法

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JPH0790400A
JPH0790400A JP5229100A JP22910093A JPH0790400A JP H0790400 A JPH0790400 A JP H0790400A JP 5229100 A JP5229100 A JP 5229100A JP 22910093 A JP22910093 A JP 22910093A JP H0790400 A JPH0790400 A JP H0790400A
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Abstract

(57)【要約】 【構成】 セラミック製充填体の表面に針状結晶を析出
させてなる金属溶湯用濾材。表面に針状結晶を析出させ
てなるセラミック製充填体を充填し、このセラミック製
充填体に金属溶湯を接触させることからなる金属溶湯の
処理方法。 【効果】 金属溶湯の濾過性能が向上する。

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等の金属溶
湯中から固形不純物を濾過するための金属溶湯用濾材及
び金属溶湯の処理方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】例えば、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、そのため従来から、種々の溶湯処理法が
開発されて来たが、そのなかで、図１〜２に示すような
アルミナボールを用いた溶湯処理法が知られている。
【０００３】図１は、アルミナボールを用いた溶湯処理
法の一例を示す装置で、溶湯処理室を２室設けてなる２
段階処理装置を示している。アルミニウム溶湯Ａは、入
口１から第一処理室３内に導入され、第一処理室３内に
充填されているアルミナボール４と接触して、アルミニ
ウム溶湯Ａ中の固形不純物（介在物）が捕集される。こ
こで、第一処理室３は、導入されたアルミニウム溶湯Ａ
が最初に接触処理される前処理室３ａと、排出時に接触
される後処理室３ｂとに、仕切板２にて仕切られてい
る。そして前処理室３ａの底部からはアルゴンガスＢ、
窒素ガスＣが吹込みノズル５より送入されており、アル
ミニウム溶湯Ａ中に含まれているガス分などが除去され
る。このようにして、第一処理室３を経たアルミニウム
溶湯Ａは、次いで第二処理室６に導入される。第二処理
室６は、第一処理室３と同様の構成を有しており、第一
処理室３での処理と略同一の処理がなされるが、第二処
理室６の前処理室６ａにはアルミナボール４の上部にフ
レーク状アルミナ７が充填されており、アルミニウム溶
湯Ａ中に含まれているＮａ分などが効果的に除去されて
いる。なお、８はアルミニウム溶湯の出口である。
【０００４】図２は、アルミナボールを用いた溶湯処理
法の他の例を示す装置で、図１と異なり、溶湯処理室を
１室有する１段処理装置である。また、フレーク状アル
ミナではなく、フラックスコーティングしたアルミナボ
ール１０を溶湯処理室１１の前処理室１１ａにアルミナ
ボール１２の上部に収容している点が相違するが、その
ほかは図１の装置とほぼ同様の処理装置である。また、
１３は仕切板、１４は窒素ガス注入管である。
【０００５】図１および図２に示す溶湯処理装置は、と
もに濾材としてアルミナボールを用いており、アルミニ
ウム溶湯中の介在物捕集性能はチューブ状フィルターに
比較して劣っているものの、上記したように、脱ガス、
脱Ｎａ効果が得られるという利点がある。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、充填さ
れるアルミナボールは固定されたものではないため、溶
湯の流速の変化および装置への外部からの衝撃などによ
り、一旦捕集した介在物がアルミナボールから脱離、流
出し易いという問題がある。
【０００７】そこで、本発明者は上記した問題を解決す
るため種々検討を行ったところ、アルミナボールの表面
に針状結晶を析出させることにより、アルミナボール濾
材の濾過性能が向上することを見出し、本発明を完成し
たものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】すなわち、本発明によれ
ば、セラミック製充填体の表面に針状結晶を析出させて
なることを特徴とする金属溶湯用濾材が提供される。な
お、針状結晶の材質としては９Ａｌ2 Ｏ3 ・２Ｂ2 Ｏ3
または３Ａｌ2 Ｏ3・２ＳｉＯ2 であることが好まし
い。
【０００９】又、本発明によれば、表面に針状結晶を析
出させてなるセラミック製充填体を充填し、このセラミ
ック製充填体に金属溶湯を接触させることを特徴とする
金属溶湯の処理方法が提供される。
【００１０】
【作用】本発明の金属溶湯用濾材は、アルミナボールな
どのセラミック製充填体の表面に、針状結晶を析出させ
たものである。このように、セラミック製充填体の表面
に針状結晶を析出・被覆させたので、アルミニウム溶湯
と接触する比表面積が著しく増加し、アルミニウム溶湯
中に含まれる固形不純物などの介在物の捕集性能が向上
し、しかも一旦捕集した介在物の流出が防止される。
【００１１】セラミック製充填体の表面に析出させる針
状結晶の組成としては、９Ａｌ2 Ｏ3 ・２Ｂ2 Ｏ3 また
は３Ａｌ2 Ｏ3 ・２ＳｉＯ2 等を使用することができる
が、金属溶湯としてアルミニウム溶湯を用いた場合のＳ
ｉＯ2 との反応性に鑑みると９Ａｌ2 Ｏ3 ・２Ｂ2 Ｏ3
が特に好ましい。また、結晶の長さはあまり長過ぎる
と、セラミック製充填体を装置内に充填する際に結晶が
脱落し、金属溶湯が汚染されるため、結晶長さは５０μ
ｍ以下が好ましい。なお、セラミック製充填体の形状と
しては、１０〜２０ｍｍφ程度のボール形状が充填性、
取扱性の点で望ましいが、円筒形、直方体等任意の形状
の充填体を用いることができる。また、寸法について
も、処理室の大きさや捕集性を考慮し変化させてもよ
い。またセラミック製充填体の材質としては、セラミッ
ク質であれば特に限定されないが、アルミニウム溶湯の
処理の場合には、純度の高いアルミナ質が好ましい。
【００１２】更に、セラミック製充填体を用いた溶湯処
理法において、介在物捕集性能を高める手段として、 充填するセラミック製充填体の粒径を小さくする、 充填するセラミック製充填体の粒度分布を広くする、 セラミック製充填体の充填層を厚くする、 セラミック製充填体の粒径を変えた２層以上の層で構
成する、などが考えられる。
【００１３】次に、本発明の金属溶湯用濾材の製造方法
の一例を説明する。まず、アルミナボールなどのセラミ
ック製充填体を所定組成のスラリー溶液中に浸漬する。
浸漬後、セラミック製充填体を引き出して乾燥し、次い
で焼成することにより、セラミック製充填体の表面に針
状結晶が析出したセラミック製充填体を基材とする金属
溶湯用濾材が製造される。
【００１４】ここで、セラミック製充填体表面に析出さ
せる結晶としては、９Ａｌ2 Ｏ3 ・２Ｂ2 Ｏ3 が好まし
いが、その場合には、セラミック製充填体を浸漬するス
ラリー溶液は、所定の組成のものとする必要がある。す
なわち、Ｂ2 Ｏ3１５〜８０重量％、Ａｌ2 Ｏ3 ２〜
６０重量％、、ＣａＯ ０〜３０重量％、ＭｇＯ ５〜
５０重量％、ＳｉＯ2 ０〜３０重量％の組成を有する
原料に水、有機バインダーを添加してセラミックスラリ
ー溶液を作製する。なお、上記組成の原料は生原料でも
よいが、フリット化（ガラス化）したものの方が焼成時
にセラミック製充填体表面において均一な溶融状態が得
られて結晶化が促進されることからより好ましい。
【００１５】スラリー溶液の組成としてＢ2 Ｏ3 を１５
〜８０重量％、Ａｌ2 Ｏ3 を２〜６０重量％含むため、
焼成・結晶析出温度を１４００℃以下とすることができ
る。Ｂ2 Ｏ3 はアルミニウム溶湯等の金属溶湯に対する
耐食性を向上させる観点から１５重量％以上含まれるこ
とが好ましく、また８０重量％を超えると焼成・結晶析
出時に粘性が低下し好ましくない。ＣａＯとＭｇＯは主
として結晶析出原料の溶融温度および粘性を適切な範囲
とするためである。
【００１６】また、上記スラリー溶液はＳｉＯ2 を０〜
３０重量％含む。ＳｉＯ2 を含むことにより、アルミニ
ウム溶湯等の金属溶湯との濡れ性がよくなり、金属溶湯
の通湯量を増加させることができる。ＳｉＯ2 が３０重
量％を超えると金属溶湯中に遊離シリコンが溶出する恐
れがあり好ましくない。
【００１７】上記したスラリー溶液中に、セラミック製
充填体を浸漬した後、これを引き上げて乾燥し、１００
０℃以上の温度で焼成する。焼成温度は１０００〜１４
００℃の範囲が好ましい。焼成温度が１０００℃以下で
は結晶の析出が不完全となり、１４００℃を超えるとＢ
2 Ｏ3 の飛散量が多くなり好ましくない。また、焼成の
際、その冷却速度を３０〜７０℃／Ｈｒとすることが好
ましい。冷却速度が７０℃／Ｈｒを超える場合には９Ａ
ｌ2 Ｏ3 ・２Ｂ2 Ｏ3 の結晶化が十分に行われず、一方
冷却速度が３０℃／Ｈｒ未満の場合には結晶が５０μｍ
を越えて長くなり過ぎるほか、冷却に長時間を要し生産
性で問題が生ずる可能性がある。
【００１８】
【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。
【００１９】（実施例１）仮焼アルミナをマルメライザ
ーにて造粒して直径約１５ｍｍの球状に形成した後、１
７００℃で焼結させ、アルミナボールを製造した。一
方、表１に示す各種組成のスラリー溶液を調製した。次
いで、アルミナボールをスラリー溶液に常温、常圧で１
５分間浸漬した後、引き上げて余剰のスラリーを除去
し、７０℃で乾燥した。乾燥後、表１に示す温度で５時
間焼成を行い、次いで表１の冷却速度で冷却し、アルミ
ナボール表面に９Ａｌ2 Ｏ3 ・２Ｂ2 Ｏ3 の針状結晶を
析出した金属溶湯用濾材No. １〜No. １２を作製した。
なお、濾材No. １３は結晶を析出させていないアルミナ
ボールである。
【００２０】得られた濾材について、結晶化度をＸ線回
折にて９Ａｌ2 Ｏ3 ・２Ｂ2 Ｏ3 のピークとα−Ａｌ2
Ｏ3 のピークの比により求め、また結晶長さは走査型電
子顕微鏡（ＳＥＭ）で測定した。その結果を表１に示
す。次に、得られた濾材を、図１の第一処理室に類似し
た、外壁がＳｉ3 Ｎ4 結合ＳｉＣで作製された容器内に
厚さ１５０ｍｍに充填し、予めＴｉＢ2 を添加したＪＩ
Ｓ １０５０のアルミニウム溶湯を通湯して濾材前後の
アルミニウムのＢ（ホウ素）を分析し、Ｂ除去率を求め
た。その結果を表１に示す。
【００２１】
【表１】
【００２２】なお、濾材No. ６では、処理後のアルミニ
ウム溶湯から結晶の存在が確認されたが、これは最初の
処理済溶湯を処分すれば十分適用は可能である。又、濾
材No. ９では、アルミナボール表面に析出した結晶は９
Ａｌ2 Ｏ3 ・２Ｂ2 Ｏ3 ではなく、別の結晶（ＭｇＯ・
Ａｌ2 Ｏ3 ）であった。
【００２３】（実施例２）実施例１の球状アルミナの乾
燥体表面に、焼結アルミナ４０重量％、アンダリュサイ
ト５０重量％、粘土１０％からなる組成物のスプレーコ
ートを施し、１６５０℃で５時間焼成した。得られた焼
成物を評価したところ、球状アルミナ焼成物の表面には
約１０μｍ長さの結晶が無数に確認できた。またこの結
晶はＸ線回折によりムライトであることが判明した。こ
の球状アルミナ焼成物を用いて、実施例１と同様にして
Ｂ除去率を測定したところ、３７％であった。
【００２４】上記実施例から明らかなように、本発明の
濾材によれば、アルミニウム溶湯を濾過した場合におい
て、溶湯中の介在物除去性能が優れていることが分か
る。
【００２５】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
セラミック製充填体の表面に針状結晶を析出・被覆させ
たので、例えば、金属溶湯としてアルミニウム溶湯を用
いた場合において、セラミック製充填体の濾過性能が向
上するという優れた効果を奏する金属溶湯用濾材および
金属溶湯の処理方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】アルミナボールを用いた溶湯処理法の一例を示
す装置である。
【図２】アルミナボールを用いた溶湯処理法の他の例を
示す装置である。
【符合の説明】
１ アルミニウム溶湯入口、２ 仕切板、３ 第一処理
室、３ａ 前処理室、３ｂ 後処理室、４ アルミナボ
ール、６ 第二処理室、６ａ 前処理室、６ｂ後処理
室、７ フレーク状アルミナ、８ アルミニウム溶湯出
口、１０ フラックスコーティングしたアルミナボー
ル、１１ 溶湯処理室、１１ａ 前処理室、１１ｂ 後
処理室、１２ アルミナボール。

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 セラミック製充填体の表面に針状結晶を
    析出させてなることを特徴とする金属溶湯用濾材。
  2. 【請求項２】 針状結晶が９Ａｌ2 Ｏ3 ・２Ｂ2 Ｏ3 ま
    たは３Ａｌ2 Ｏ3 ・２ＳｉＯ2 である請求項１記載の金
    属溶湯用濾材。
  3. 【請求項３】 表面に針状結晶を析出させてなるセラミ
    ック製充填体を充填し、このセラミック製充填体に金属
    溶湯を接触させることを特徴とする金属溶湯の処理方
    法。
  4. 【請求項４】 針状結晶が９Ａｌ2 Ｏ3 ・２Ｂ2 Ｏ3 ま
    たは３Ａｌ2 Ｏ3 ・２ＳｉＯ2 である請求項３記載の金
    属溶湯の処理方法。
JP5229100A 1993-09-14 1993-09-14 金属溶湯用濾材及び金属溶湯の処理方法 Pending JPH0790400A (ja)

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