JPH08199254A - Rotary cooling body for aluminum refining and method thereof - Google Patents

Rotary cooling body for aluminum refining and method thereof

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JPH08199254A
JPH08199254A JP3011095A JP3011095A JPH08199254A JP H08199254 A JPH08199254 A JP H08199254A JP 3011095 A JP3011095 A JP 3011095A JP 3011095 A JP3011095 A JP 3011095A JP H08199254 A JPH08199254 A JP H08199254A
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JP
Japan
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aluminum
cooling body
bottom wall
inner pipe
molten metal
Prior art date
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Application number
JP3011095A
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Japanese (ja)
Inventor
Saburo Makino
三朗 牧野
Akira Kato
彰 加藤
Noboru Kubota
昇 久保田
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Nippon Light Metal Co Ltd
Original Assignee
Nippon Light Metal Co Ltd
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Publication date
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Abstract

PURPOSE: To recover high purity refined aluminum from aluminum molten metal in high yield. CONSTITUTION: A rotary cooling body 30, which has an inner tube 31 inserted concentrically into an outer tube 32 connected to the supply source of a cooling medium 40 and in which a cooling chamber 44 is formed between a flange 33 mounted to the lower end of inner tube 31 and a bottom wall 37, is immersed from the upper side of a refining vessel 10 in an aluminum alloy molten metal M. Plural ruggednesses are laid concentrically, helically, radially or dottedly on the bottom wall 37. After an intermetallic compound 1 is crystallized from the molten metal M, the cooling medium 40 is supplied, the α-Al crystal crystallized from molten metal M by cooling is stuck/grown on the bottom wall 37 and side wall 36. Ruggedness prevents stuck α-Al crystal from falling off, and thereby the refined aluminum is recovered in high yield.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、初晶がα−Al晶であ
る純度の良いアルミニウム溶湯やスクラップ等を溶解し
て用意されたアルミニウム合金溶湯を効率よく精製する
際に使用される回転冷却体及び精製方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION The present invention relates to a rotary cooling used for efficiently refining an aluminum alloy melt prepared by melting a high-purity aluminum melt whose primary crystal is an α-Al crystal or scrap. Body and purification method.

【0002】[0002]

【従来の技術】Fe等の不純物と金属間化合物を形成す
る元素をアルミニウム溶湯に添加し、晶出した金属間化
合物を分離することによってアルミニウムの精製を行う
方法が知られている。たとえば、特開昭57−2134
号公報ではAl−Mn系金属間化合物を添加し、特開昭
59−12731号公報ではMn又はAl−Mn及びM
g又はAl−Mgを併用添加している。何れの方法にお
いても、不純物であるFeは、Al−Fe−Mn系金属
間化合物として分離除去される。Mnの添加によって不
純物を分離除去するとき、過剰のMnを添加することか
ら、精製後のアルミニウム材料に多量のMnが不純物と
して含まれる。したがって、このMnの除去が問題とな
る。
2. Description of the Related Art There is known a method of purifying aluminum by adding impurities such as Fe and elements forming an intermetallic compound to a molten aluminum and separating the crystallized intermetallic compound. For example, JP-A-57-2134
In Japanese Patent Laid-Open No. 59-12731, Mn or Al-Mn and M are added.
g or Al-Mg is added together. In either method, Fe as an impurity is separated and removed as an Al-Fe-Mn-based intermetallic compound. When the impurities are separated and removed by adding Mn, an excessive amount of Mn is added, so that the purified aluminum material contains a large amount of Mn as impurities. Therefore, the removal of this Mn becomes a problem.

【0003】特開昭57−92148号公報では、偏析
凝固を利用して比較的純度の良いアルミニウム材料を純
化する方法が紹介されている。この方法においては、ル
ツボに収容した溶融アルミニウムを撹拌子で撹拌しなが
ら、溶融アルミニウムをルツボ底部から順次冷却凝固さ
せる。凝固界面にある高濃度不純物溶液は、撹拌子で与
えられた溶融アルミニウムの撹拌流動によって、凝固体
に巻き込まれることなく凝固界面から上部に拡散する。
そのため、高純度のアルミニウム材料がルツボの底部に
凝固体として生成する。凝固体から放出された高濃度不
純物溶液は、溶融アルミニウム全体に拡散する。そのた
め、凝固体が成長するに従って、残りの溶融アルミニウ
ムに不純物が濃縮される。この不純物濃度が高くなった
状態では、凝固体に不純物が取り込まれることを防止で
きない。したがって、特開昭57−92148号公報記
載の方法でアルミニウム材料を精製する場合、ルツボに
注入したアルミニウム材料の溶湯量のほぼ半分程度が凝
固したとき、ルツボから残りのアルミニウム溶湯を排出
せざるをえない。すなわち、ルツボに装入されたアルミ
ニウム材料の全量が凝固体として精製されるものでな
く、歩留りが悪い精製方法である。また、凝固体として
精製されないアルミニウム材料も加熱・溶融するため、
無駄に消費する熱エネルギーも大きい。
JP-A-57-92148 introduces a method of purifying an aluminum material having a relatively high purity by utilizing segregation solidification. In this method, the molten aluminum contained in the crucible is cooled and solidified from the bottom of the crucible while stirring the molten aluminum with a stirrer. The high-concentration impurity solution at the solidification interface diffuses upward from the solidification interface without being caught in the solidified body by the stirring flow of the molten aluminum given by the stirrer.
Therefore, a high-purity aluminum material is produced as a solidified body at the bottom of the crucible. The high-concentration impurity solution released from the solidified body diffuses throughout the molten aluminum. Therefore, as the solidified body grows, impurities are concentrated in the remaining molten aluminum. When the impurity concentration is high, it is impossible to prevent the impurities from being taken into the solidified body. Therefore, when purifying an aluminum material by the method described in JP-A-57-92148, when about half of the molten amount of the aluminum material injected into the crucible is solidified, the remaining aluminum molten material has to be discharged from the crucible. I can't. That is, the whole amount of the aluminum material charged in the crucible is not purified as a solidified body, and the purification method is poor. In addition, since aluminum materials that are not refined as solidified bodies also heat and melt,
The heat energy wasted in vain is also large.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】本発明者等は、このよ
うな欠点を解消した精製方法として、容器上部にセット
した冷却体の下面に精製アルミニウムを晶出させる方法
を開発し、特開平5−295465号公報で紹介した。
この方法では、アルミニウムの精製に伴って晶出した金
属間化合物が容器底部に落下し、精製効率を向上させ
る。また、金属間化合物の晶出分離に及ぼす冷却体の作
用を更に高めるべく、冷却体を回転させることにより金
属間化合物の晶出分離を一層促進させ、より高い効率で
アルミニウムを精製する方法及び装置を特願平6−23
0730号で提案した。この提案した装置では、回転冷
却体の下面にα−Al晶に晶出成長させた後、回転冷却
体を引き上げて晶出物を溶湯から分離することにより、
精製アルミニウムを得る。本発明は、先願で紹介した回
転冷却体の機能を更に向上させ、晶出したα−Al晶を
拘束する作用を回転冷却体に付与することにより、精製
アルミニウムを高い歩留まりで得ることを目的とする。
The inventors of the present invention have developed a refining method for solving the above drawbacks by crystallizing refined aluminum on the lower surface of the cooling body set in the upper part of the container. It was introduced in Japanese Patent Publication No. 295465.
In this method, the intermetallic compound crystallized along with the refining of aluminum falls to the bottom of the container to improve the refining efficiency. Further, in order to further enhance the action of the cooling body on the crystallization separation of the intermetallic compound, the cooling body is rotated to further promote the crystallization separation of the intermetallic compound, and a method and apparatus for purifying aluminum with higher efficiency. Japanese Patent Application No. 6-23
Proposed in No. 0730. In this proposed apparatus, after crystallizing and growing α-Al crystals on the lower surface of the rotary cooling body, the rotary cooling body is pulled up to separate the crystallized substance from the molten metal.
Obtain purified aluminum. The present invention aims to obtain refined aluminum with a high yield by further improving the function of the rotary cooling body introduced in the prior application and by giving the rotary cooling body a function of restraining the crystallized α-Al crystals. And

【0005】[0005]

【課題を解決するための手段】本発明のアルミニウム精
製装置用回転冷却体は、その目的を達成するため、精製
容器の上方からアルミニウム合金溶湯に浸漬され、晶出
したα−Al晶が底面に付着成長する回転冷却体であっ
て、冷却媒体の供給源に接続された外管と、該外管に同
心円状に挿通され、溶湯の冷却に使用された冷却媒体が
排出される内管と、前記外管の下端部に取り付けられた
外管側フランジと、前記内管の下端部に取り付けられ、
半径方向に広がった面に複数のオリフィスが形成された
内管側フランジと、前記外管の下端部近傍,前記内管の
下端部近傍及び前記内管側フランジを取り囲み、複数の
凹凸が形成された底壁で下端側が閉塞されたケーシング
とを備え、冷却媒体は、前記外管側フランジと前記内管
側フランジとの間に形成された分配室から、前記オリフ
ィスを経て前記内管側フランジと前記底壁との間に形成
された冷却室に送り込まれ、前記内管を介して排出され
ることを特徴とする。
In order to achieve the object, the rotary cooling body for an aluminum refining apparatus of the present invention is immersed in a molten aluminum alloy from above a refining vessel, and crystallized α-Al crystals are formed on the bottom surface. A rotary cooling body that adheres and grows, an outer tube connected to a source of a cooling medium, and an inner tube that is concentrically inserted through the outer tube and discharges the cooling medium used to cool the molten metal, An outer pipe side flange attached to the lower end of the outer pipe, and attached to the lower end of the inner pipe,
A plurality of irregularities are formed by surrounding the inner pipe side flange having a plurality of orifices formed on the radially expanded surface, the lower end portion of the outer pipe, the lower end portion of the inner pipe and the inner pipe side flange. And a casing whose lower end side is closed by a bottom wall, wherein the cooling medium is from a distribution chamber formed between the outer pipe side flange and the inner pipe side flange, and passes through the orifice to the inner pipe side flange. It is characterized in that it is fed into a cooling chamber formed between it and the bottom wall and discharged through the inner pipe.

【0006】外管側フランジの下面につける複数の凹凸
は、同心円状,螺旋状,放射状又は点状、更にはこれら
の組合せで配置することができる。更に、ケーシングを
構成する側板にも凹凸を付けても良い。金属間化合物が
初晶として晶出するアルミニウム合金溶湯を精製装置で
精製する際、晶出した金属間化合物を沈降分離した後、
アルミニウム合金溶湯に浸漬した回転冷却体に冷却媒体
を供給しながら回転させ、底壁の下面及び側板の外面に
α−Al晶を晶出成長させる。α−Al晶が所定厚みま
で成長した段階で、溶湯から回転冷却体を引上げること
によりα−Al晶の晶出物を残湯から分離し、精製アル
ミニウムを得る。底部に沈積した金属間化合物は、再溶
解された後で残湯と共に精製装置から排出される。本発
明に従って精製される溶湯は、初晶がα−Al晶である
比較的純度の良いアルミニウム溶湯や、スクラップ等を
溶解して用意されたアルミニウム合金溶湯、特に初晶と
して金属間化合物が晶出するアルミニウム合金溶湯等、
あらゆる純度のアルミニウム溶湯である。
The plurality of concavities and convexities provided on the lower surface of the outer tube side flange can be arranged in a concentric circle shape, a spiral shape, a radial shape, a dot shape, or a combination thereof. Further, the side plates forming the casing may be provided with irregularities. When refining the aluminum alloy molten metal in which the intermetallic compound crystallizes as the primary crystal, after separating the precipitated intermetallic compound by precipitation,
The rotating cooling body immersed in the molten aluminum alloy is rotated while supplying the cooling medium to crystallize and grow α-Al crystals on the lower surface of the bottom wall and the outer surface of the side plate. When the α-Al crystal grows to a predetermined thickness, the rotary cooling body is pulled up from the molten metal to separate the crystallized product of the α-Al crystal from the residual hot water to obtain purified aluminum. The intermetallic compound deposited on the bottom is redissolved and then discharged from the refining device together with the residual hot water. The molten metal refined according to the present invention is a relatively high-purity aluminum molten metal whose primary crystal is α-Al crystal, or an aluminum alloy molten metal prepared by melting scraps, etc., in particular, an intermetallic compound crystallizes as a primary crystal. Aluminum alloy melt, etc.
It is a molten aluminum of any purity.

【0007】本発明に従った精製方法は、図1に示す設
備構成の装置を使用して実施される。図1に示した装置
は、特願平6−230730号で提案した基本的な構成
を同じくするが、冷却体の内部に形成したガス流路や底
壁,側板等が異なる。精製容器10としては、黒鉛製の
ルツボ或いは黒鉛とSiCとを混合焼成したルツボが通
常使用される。ルツボ本体11を外容器12に入れ、蓋
体13を装着する。蓋体13には、温度制御用のバーナ
14を取り付けても良い。精製容器10の底部は、溶湯
Mから晶出した不純物が堆積し易いように、底部中央が
最も低く、周辺に向かって上向きに傾斜した傾斜面をも
つことが好ましいが、平坦な底部をもつ精製容器1も使
用可能である。精製容器10の外周には、加熱機構20
が外容器12を取り囲んで配置されている。加熱機構2
0は、内周側にヒータ21を取り付けた耐火れんが製の
ヒータブロック22〜24を備え、各ヒータブロック2
2〜24の熱量が独立して制御されるものが好ましい。
精製容器10の底部にも、ヒータブロック25を配置す
る。独立制御可能なヒータブロック22〜24の採用に
より、精製容器10内にある溶湯Mの垂直方向温度分布
を調整することができる。
The refining method according to the present invention is carried out by using the apparatus having the equipment structure shown in FIG. The device shown in FIG. 1 has the same basic configuration as proposed in Japanese Patent Application No. 6-230730, but the gas passages, bottom wall, side plates, etc. formed inside the cooling body are different. As the refining vessel 10, a graphite crucible or a crucible obtained by mixing and firing graphite and SiC is usually used. The crucible body 11 is put in the outer container 12, and the lid 13 is attached. A burner 14 for temperature control may be attached to the lid 13. The bottom of the refining vessel 10 preferably has the lowest center in the bottom and an inclined surface inclined upward toward the periphery so that impurities crystallized from the molten metal M are easily deposited, but refining with a flat bottom is preferred. The container 1 can also be used. A heating mechanism 20 is provided on the outer periphery of the purification container 10.
Are arranged so as to surround the outer container 12. Heating mechanism 2
No. 0 is provided with heater blocks 22 to 24 made of refractory bricks with a heater 21 attached to the inner peripheral side, and each heater block 2
It is preferable that the amount of heat of 2 to 24 is independently controlled.
The heater block 25 is also arranged at the bottom of the purification container 10. By adopting the independently controllable heater blocks 22 to 24, the vertical temperature distribution of the molten metal M in the refining vessel 10 can be adjusted.

【0008】精錬されるアルミニウムスクラップは、溶
解炉で溶解したものを精製容器10に装入しても良く、
或いは直接スクラップを精製容器10に装入した後、ヒ
ータブロック22〜25からの加熱によって溶解しても
良い。溶湯は、AlSiFeMn系金属間化合物が晶出
する温度、具体的には680〜600℃に保持される。
この高温保持によって初晶として晶出する金属間化合物
を沈降分離した後、溶湯温度が600〜570℃の範囲
で回転冷却体30に冷却媒体40を供給し、回転冷却体
30の底壁37にα−Al晶を晶出させる。回転冷却体
30は、内管31に外管32を嵌め合わせた二重管構造
になっている。内管31及び外管32の下端部には、共
に半径方向に広がった内管側フランジ33及び外管側フ
ランジ34が取り付けられている。内管側フランジ33
には、図3に示すように複数のオリフィス35がほぼ等
密度分布で形成されている。内管側フランジ33は、外
管側フランジ34との間に分配室43(図2)を形成す
る。本例では、内管31及び外管32をステンレス鋼製
としたが、所定のガス通路を形成した黒鉛ブロックを使
用することもできる。フランジ33及び34は、円形状
になっており、周縁部が閉じられた構造になっている。
The aluminum scrap to be refined may be melted in a melting furnace and charged into the refining vessel 10.
Alternatively, the scrap may be directly charged into the refining vessel 10 and then melted by heating from the heater blocks 22 to 25. The molten metal is maintained at a temperature at which the AlSiFeMn-based intermetallic compound crystallizes, specifically, 680 to 600 ° C.
After precipitating and separating the intermetallic compound that crystallizes as a primary crystal by this high temperature holding, the cooling medium 40 is supplied to the rotary cooling body 30 in the range of the molten metal temperature of 600 to 570 ° C. The α-Al crystal is crystallized. The rotary cooling body 30 has a double pipe structure in which an outer pipe 32 is fitted to an inner pipe 31. An inner pipe side flange 33 and an outer pipe side flange 34 are attached to the lower ends of the inner pipe 31 and the outer pipe 32, respectively, which are spread in the radial direction. Inner pipe side flange 33
3, a plurality of orifices 35 are formed in a substantially uniform density distribution, as shown in FIG. The inner pipe side flange 33 forms a distribution chamber 43 (FIG. 2) between the inner pipe side flange 33 and the outer pipe side flange 34. Although the inner pipe 31 and the outer pipe 32 are made of stainless steel in this example, a graphite block having a predetermined gas passage may be used. The flanges 33 and 34 have a circular shape, and have a structure in which the peripheral edges are closed.

【0009】フランジ33,34を取り囲むように、側
板36を備えたケーシングが設けられている。側板36
の底面にはフランジ33から一定の間隔を保った底壁3
7が取り付けられ、内管側フランジ33と底壁37との
間に冷却室44が形成されている。底壁37には、図2
に示すように複数の凹凸38が形成されている。凹凸3
8としては、図4に示すように同心円状に連続した突条
や条溝(a),螺旋状に連続した突条や条溝(b),放
射状に連続した突条や条溝(c),ほぼ等間隔で分散し
た点状の突起や凹部(d)等で形成される。また、凹凸
の断面は、図5に示すようにストレートな凹部又は凸部
(a),逆台形状の凹部又は台形状の凸部(b),頭部
を備えたボルト等を取り付けたもの(c)等とすること
ができる。更に、図4及び図5に示した各凹凸を組み合
わせることも可能である。たとえば、図4(a)は同心
円状の凹凸に2本の直線状の凹凸を組み合わせた例であ
り、図4(b)は放射状の凹凸に同心円状の凹凸を組み
合わせた例である。何れにしてもこれらの凹凸38によ
り、底壁37の下面が平坦でなくなり、そこに付着した
α−Al晶に対する機械的な拘束力が上昇すると共に、
冷却面積の増加によって冷却効率も向上する。また、側
板36にも凹凸39をつけるとき、側板36にも晶出す
るα−Al晶に対する機械的な拘束力が一層大きくな
る。
A casing having a side plate 36 is provided so as to surround the flanges 33 and 34. Side plate 36
The bottom wall of the bottom wall 3 has a constant distance from the flange 33.
7 is attached, and a cooling chamber 44 is formed between the inner pipe side flange 33 and the bottom wall 37. As shown in FIG.
As shown in FIG. Unevenness 3
As shown in FIG. 4, as shown in FIG. 4, concentric continuous ridges and grooves (a), spirally continuous ridges and grooves (b), and radially continuous ridges and grooves (c). , And are formed by dot-like projections or recesses (d) which are dispersed at substantially equal intervals. Moreover, as shown in FIG. 5, the cross section of the unevenness has a straight concave portion or convex portion (a), an inverted trapezoidal concave portion or trapezoidal convex portion (b), a head-equipped bolt or the like attached ( c) etc. Furthermore, it is also possible to combine the irregularities shown in FIGS. 4 and 5. For example, FIG. 4A shows an example in which two linear irregularities are combined with concentric circular irregularities, and FIG. 4B shows an example in which concentric circular irregularities are combined with radial irregularities. In any case, due to these irregularities 38, the lower surface of the bottom wall 37 is not flat, and the mechanical restraining force for the α-Al crystal attached thereto increases, and
Cooling efficiency is also improved by increasing the cooling area. Further, when the unevenness 39 is also formed on the side plate 36, the mechanical restraining force on the α-Al crystal that crystallizes on the side plate 36 is further increased.

【0010】空気,不活性ガス等の冷却媒体40は、供
給口41から外管32に送り込まれ、内管31と外管3
2との間に形成された環状通路42を経て、フランジ3
4と33との間に形成された分配室43に導入される。
次いで、冷却媒体40は、オリフィス35,35・・を
経て冷却室44に流入する。このとき、冷却媒体40
は、環状通路42から内容積の大きな分配室43に一旦
流入した後で冷却室44に送り込まれるため、半径方向
に関する流量分布が均一化される。冷却室44内の冷却
媒体40は、底壁37を介して溶湯Mを冷却する。冷却
媒体40の抜熱能が底壁37の面内で均一化されている
ので、冷却された溶湯Mから底壁37の下面に万遍なく
α−Alが晶出する。溶湯Mとの熱交換によって昇温し
た冷却媒体40は、冷却室44から内管31内の排気通
路45を経て、排気口46から系外に排出される。複数
の排気口46を設ける場合、回転冷却体30の回転軸を
中心として円周方向に等間隔で内管31の上端部に開口
させる。
A cooling medium 40 such as air or an inert gas is sent from the supply port 41 to the outer pipe 32, and the inner pipe 31 and the outer pipe 3 are connected.
2 through the annular passage 42 formed between the flange 3
It is introduced into a distribution chamber 43 formed between 4 and 33.
Then, the cooling medium 40 flows into the cooling chamber 44 via the orifices 35, 35. At this time, the cooling medium 40
After being once introduced into the cooling chamber 44 from the annular passage 42 into the distribution chamber 43 having a large internal volume, the flow rate distribution in the radial direction is made uniform. The cooling medium 40 in the cooling chamber 44 cools the molten metal M via the bottom wall 37. Since the heat removal capability of the cooling medium 40 is made uniform within the surface of the bottom wall 37, α-Al crystallizes uniformly from the cooled melt M on the lower surface of the bottom wall 37. The cooling medium 40 that has been heated by heat exchange with the molten metal M is discharged from the cooling chamber 44 to the outside of the system through the exhaust passage 45 in the inner pipe 31 and the exhaust port 46. When the plurality of exhaust ports 46 are provided, they are opened at the upper end of the inner pipe 31 at equal intervals in the circumferential direction around the rotation axis of the rotary cooling body 30.

【0011】外管32は、蓋体13を貫通して上方に延
び、カップリング51を介しモータ52の出力軸53に
接続されている。モータ52から延びたアーム54は、
モータ55で回転される送りネジ56に嵌挿されてい
る。これにより、回転冷却体30は、精製容器10の内
部で昇降自在に回転する。冷却媒体40には、空気,非
酸化性ガス,霧状の水分を含む空気等が使用される。冷
却媒体40の流動により、底壁37を介して溶湯Mが冷
却され、底壁37の下面にα−Al晶が成長する。溶湯
Mの温度及びα−Al晶の成長速度は、ヒータブロック
22〜24及び冷却媒体40の流量制御により最適に維
持される。溶湯Mの温度を680〜600℃の範囲に維
持するとき、初晶が金属間化合物の系では、たとえばA
l−Si−Fe−Mn系金属間化合物が晶出する。この
晶出物は、溶湯Mに比較して比重が大きいため、溶湯M
中を沈降し、精製容器10の底部に沈積する。
The outer tube 32 extends upward through the lid 13 and is connected to the output shaft 53 of the motor 52 via a coupling 51. The arm 54 extending from the motor 52 is
It is fitted into a feed screw 56 rotated by a motor 55. As a result, the rotary cooling body 30 rotates in the refining container 10 so as to be vertically movable. For the cooling medium 40, air, non-oxidizing gas, air containing mist-like water, or the like is used. Due to the flow of the cooling medium 40, the molten metal M is cooled via the bottom wall 37, and α-Al crystals grow on the lower surface of the bottom wall 37. The temperature of the molten metal M and the growth rate of the α-Al crystal are optimally maintained by controlling the flow rates of the heater blocks 22 to 24 and the cooling medium 40. When the temperature of the molten metal M is maintained in the range of 680 to 600 ° C., in the system where the primary crystal is an intermetallic compound, for example, A
The 1-Si-Fe-Mn-based intermetallic compound crystallizes out. Since this crystallized substance has a larger specific gravity than the molten metal M, the molten metal M
The inside is settled and deposited at the bottom of the purification container 10.

【0012】この段階では、回転冷却体30の下面に晶
出物が付着しないように、冷却媒体40を送り込まずに
回転冷却体30を非作用状態に維持する。或いは、Al
−Si−Fe−Mn系金属間化合物の晶出が進行してい
る状態では、溶湯M中に浸漬することなく、回転冷却体
30を湯面上方に保持する。Al−Si−Fe−Mn系
金属間化合物の晶出は、溶湯Mの温度によって管理する
ことができ、680〜600℃の温度範囲で溶湯Mから
Al−Si−Fe−Mn系金属間化合物が晶出分離す
る。金属間化合物の晶出に伴って、残りの溶湯Mが純化
される。そして、溶湯Mの温度が600〜570℃の範
囲で、α−Al晶の晶出が開始する。そこで、回転冷却
体30に冷却媒体40を供給し、或いは回転冷却体30
を溶湯Mに浸漬し、α−Al晶を回転冷却体30の底壁
37に晶出成長させる。このとき、α−Al晶と溶湯M
との界面に精製した濃縮液は、回転冷却体30の回転に
起因する遠心力で溶湯M中に拡散される。そのため、凝
固界面で所定の濃度勾配が維持され、α−Al晶の晶出
が促進される。
At this stage, the rotary cooling body 30 is kept inactive without feeding the cooling medium 40 so that crystallized substances do not adhere to the lower surface of the rotary cooling body 30. Or Al
While the crystallization of the —Si—Fe—Mn intermetallic compound is in progress, the rotary cooling body 30 is held above the molten metal surface without being immersed in the molten metal M. Crystallization of the Al-Si-Fe-Mn-based intermetallic compound can be controlled by the temperature of the molten metal M, and the Al-Si-Fe-Mn-based intermetallic compound is separated from the molten metal M in the temperature range of 680 to 600 ° C. Crystallize and separate. With the crystallization of the intermetallic compound, the remaining molten metal M is purified. Then, crystallization of α-Al crystals starts when the temperature of the molten metal M is in the range of 600 to 570 ° C. Therefore, the cooling medium 40 is supplied to the rotary cooling body 30, or the rotary cooling body 30 is supplied.
Is immersed in the melt M to crystallize and grow α-Al crystals on the bottom wall 37 of the rotary cooling body 30. At this time, α-Al crystal and molten metal M
The purified concentrated liquid at the interface with and is diffused into the molten metal M by the centrifugal force caused by the rotation of the rotary cooling body 30. Therefore, a predetermined concentration gradient is maintained at the solidification interface, and crystallization of α-Al crystals is promoted.

【0013】底壁37は、α−Al晶が晶出する下面に
凹凸38が形成されているため、α−Al晶に対して大
きな拘束力をもつ。そのため、回転冷却体30の回転に
よって生じる遠心力でα−Al晶の晶出物が底壁37か
ら離脱することが抑制され、精製アルミニウムが高い歩
留りで回収される。また、多量のα−Al晶を底壁37
に付着保持することができる。回転冷却体30は、α−
Al晶が凝固する際に不純物元素や晶出する金属間化合
物Iを溶湯Mに拡散させる周速で回転する。過度に大き
な回転速度では、回転冷却体30の回転によって発生す
る渦が大きくなり、歩留り低下の原因となるアルミニウ
ムの酸化が進行するばかりでなく、溶湯Mの飛散によっ
て安全上及び操業上の不都合を生じる。また、凝固した
α−Al晶が遠心力によって溶湯M中に飛散し、凝固効
率が悪化する。
The bottom wall 37 has a large concavity and convexity 38 on the lower surface from which the α-Al crystal is crystallized, and therefore has a great restraining force on the α-Al crystal. Therefore, the centrifugal force generated by the rotation of the rotary cooling body 30 prevents the crystallized product of the α-Al crystal from separating from the bottom wall 37, and the purified aluminum is recovered with a high yield. In addition, a large amount of α-Al crystals are added to the bottom wall 37.
Can be attached and held. The rotary cooling body 30 is α-
When the Al crystal is solidified, it rotates at a peripheral speed for diffusing the impurity element and the intermetallic compound I crystallized into the molten metal M. At an excessively high rotation speed, the vortex generated by the rotation of the rotary cooling body 30 becomes large, and not only the oxidation of aluminum, which causes a decrease in yield, progresses, but also the molten metal M scatters, which causes safety and operational inconvenience. Occurs. Further, the solidified α-Al crystal is scattered into the molten metal M by the centrifugal force, and the solidification efficiency is deteriorated.

【0014】回転冷却体30の回転速度は、具体的には
外周速0.2〜8m/秒とすることが好ましい。また、
溶湯Mの表面に浮遊している酸化皮膜の巻込みを防止す
る上では回転冷却体30の一方向回転が好ましいが、回
転冷却体30を周期的に交互回転させることもできる。
α−Al晶の晶出に伴って溶湯Mの純度が低下し、共晶
組成に近付く。そこで、溶湯Mの濃度を随時検出しなが
ら溶湯の濃度が所定レベルに達したとき、或いはアルミ
ニウムスクラップ等の精製原料から予測される精製終了
時点に至ったとき、冷却媒体40の供給及び回転冷却体
30の回転を止め、モータ55を回転させて回転冷却体
30をルツボ本体11から取り出す。その後、直ちに精
製容器10全体を傾動させ、残りの溶湯M及び炉底に堆
積した金属間化合物Iを排出する。次いで、回転冷却体
30の底壁37上に晶出したα−Al晶を、精製炉の側
に配置している精製メタル回収炉に移し、溶解して回収
する。
Specifically, the rotation speed of the rotary cooling body 30 is preferably set at an outer peripheral speed of 0.2 to 8 m / sec. Also,
In order to prevent the oxide film floating on the surface of the molten metal M from being entrained, it is preferable to rotate the rotary cooling body 30 in one direction, but the rotary cooling body 30 may be periodically rotated alternately.
The purity of the molten metal M decreases with the crystallization of α-Al crystals, and approaches the eutectic composition. Therefore, when the concentration of the molten metal reaches a predetermined level while constantly detecting the concentration of the molten metal M, or when the refining end time predicted from the refining raw material such as aluminum scrap is reached, the supply of the cooling medium 40 and the rotary cooling body are performed. The rotation of 30 is stopped and the motor 55 is rotated to take out the rotary cooling body 30 from the crucible body 11. Immediately thereafter, the entire refining vessel 10 is tilted, and the remaining molten metal M and the intermetallic compound I deposited on the furnace bottom are discharged. Next, the α-Al crystals crystallized on the bottom wall 37 of the rotary cooling body 30 are transferred to the refined metal recovery furnace arranged on the refinement furnace side, melted and recovered.

【0015】[0015]

【実施例】内径430mm及び高さ720mmの黒鉛製
ルツボを図1に示す精製装置に装着し、初晶が金属間化
合物である組成をもつアルミニウム原料150kgを7
60℃で溶解した。そして、610±5℃で5時間アル
ミニウム溶湯を保持することにより、溶湯Mから晶出し
た金属間化合物を精製容器10の底部に沈降分離した。
アルミニウム溶湯は、高温保持によって表1に示すよう
に濃度変化し、Si,Fe,Cu,Mn,Cr等の不純
物が減少していた。
EXAMPLE A graphite crucible having an inner diameter of 430 mm and a height of 720 mm was mounted on the refining apparatus shown in FIG. 1, and 150 kg of aluminum raw material having a composition in which the primary crystal was an intermetallic compound was used.
Melted at 60 ° C. Then, by holding the molten aluminum at 610 ± 5 ° C. for 5 hours, the intermetallic compound crystallized from the molten M was settled and separated at the bottom of the refining vessel 10.
The molten aluminum changed its concentration as shown in Table 1 by holding at a high temperature, and the impurities such as Si, Fe, Cu, Mn, and Cr were reduced.

【0016】[0016]

【表1】 [Table 1]

【0017】金属間化合物を沈降分離した後、溶湯Mが
600〜570℃の範囲にあるときα−Al晶を晶出さ
せた。回転冷却体30としては、図5(b)の断面形状
をもつ凹凸を図4(a)のように同心円状に6本、直径
方向に2本形成した直径300mmの底壁37と、周面
方向に凹凸を2本形成した高さ100mmの側壁36を
もつものを使用した。そして、アルミニウム溶湯の湯面
から20mmの深さに底壁37が位置するように回転冷
却体30を設定した。冷却媒体40として冷却空気を
3,000リットル/分の一定流量で回転冷却体30に
供給しながら、回転冷却体30を表2に示す条件下で回
転させた。溶湯Mから晶出したα−Al晶は、回転冷却
体30の底壁37に付着し、図6に示す形状で成長し
た。α−Al晶の晶出物は、表2にみられるように回転
冷却体30の回転速度が大きくなるに従って、Ti以外
の元素濃度が低下した。しかし、過度に回転速度を上昇
させると、精製重量が減少する傾向がみられた。精製重
量の減少は、晶出したα−Al晶が遠心力で飛散したこ
とが原因であると推察される。したがって、所定の目的
純度の精製を行わせ、且つ精製収率を挙げるためには、
回転数に適性範囲があることが判る。
After precipitating and separating the intermetallic compound, α-Al crystals were crystallized when the melt M was in the range of 600 to 570 ° C. As the rotary cooling body 30, as shown in FIG. 4 (a), 6 concentric circular concavo-convex and 2 diametrically-shaped bottom walls 37 having a cross-sectional shape of FIG. The one having a side wall 36 having a height of 100 mm and having two irregularities formed in the direction was used. Then, the rotary cooling body 30 was set so that the bottom wall 37 was positioned at a depth of 20 mm from the surface of the molten aluminum. While supplying cooling air as the cooling medium 40 to the rotary cooling body 30 at a constant flow rate of 3,000 liters / minute, the rotary cooling body 30 was rotated under the conditions shown in Table 2. The α-Al crystals crystallized from the molten metal M adhered to the bottom wall 37 of the rotary cooling body 30 and grew in the shape shown in FIG. As shown in Table 2, in the crystallized substance of the α-Al crystal, the concentration of elements other than Ti decreased as the rotation speed of the rotary cooling body 30 increased. However, if the rotation speed was excessively increased, the purified weight tended to decrease. It is speculated that the decrease in the purified weight is caused by the crystallized α-Al crystals being scattered by the centrifugal force. Therefore, in order to carry out purification to a predetermined target purity and increase the purification yield,
It can be seen that the rotation speed has a suitable range.

【0018】[0018]

【表2】 [Table 2]

【0019】比較のため、凹凸38をつけていない底壁
37を装着した回転冷却体30を使用して、同様な条件
下でアルミニウム溶湯を精製した。この場合には、表3
のB1〜B3にみられるように回転冷却体30に付着し
たα−Al晶が脱落することが多く、脱落しないB4,
B5でも精製重量が表2と比較して大幅に少なかった。
しかも、冷却空気供給量を3,000リットル/分とす
ることにより冷却能を大きく設定したB5では、凝固速
度が早い分だけ精製純度が低下している。この対比か
ら、底壁37に形成した凹凸38は、晶出したα−Al
晶に対する拘束力が大きく、精製中にα−Al晶の脱落
を防止する上で有効であることが判る。
For comparison, an aluminum melt was purified under the same conditions using the rotary cooling body 30 equipped with the bottom wall 37 having no unevenness 38. In this case, Table 3
As shown in B1 to B3, the α-Al crystals attached to the rotary cooling body 30 often fall off, and B4 that does not fall off
The refined weight of B5 was significantly smaller than that of Table 2.
Moreover, in the case of B5 in which the cooling capacity is set to be large by setting the cooling air supply rate to 3,000 liters / minute, the purification purity is lowered due to the faster solidification rate. From this comparison, the unevenness 38 formed on the bottom wall 37 shows that crystallized α-Al.
It can be seen that the crystal has a large restraining force and is effective in preventing the α-Al crystal from falling off during purification.

【0020】[0020]

【表3】 [Table 3]

【0021】[0021]

【発明の効果】以上に説明したように、本発明の精製装
置用回転冷却体は、底壁に凹凸を付けることによって、
冷却体下面に晶出したα−Al晶に対する機械的な拘束
力を高めると共に、冷却能力を高めている。そのため、
アルミニウム溶湯から底壁下面に晶出成長したα−Al
晶は、精製中に回転冷却体から脱落することなく、精製
後に回転冷却体を引き上げることにより精製アルミニウ
ムとして残湯から分離される。したがって、本発明の回
転冷却体を使用するとき、精製アルミニウムが高い歩留
まりで回収される。また、金属間化合物が初晶として晶
出するアルミニウム溶湯を精製する際、金属間化合物を
沈降分離させた後でα−Al晶を回転冷却体の底壁に晶
出させることにより、不純物濃度が低減した純度の高い
製製品が得られる。
As described above, the rotary cooling body for a refining device according to the present invention is provided with unevenness on the bottom wall.
The mechanical restraining force for the α-Al crystals crystallized on the lower surface of the cooling body is increased and the cooling capacity is also increased. for that reason,
Α-Al crystallized from the molten aluminum on the bottom surface of the bottom wall
The crystals are separated from the residual hot water as purified aluminum by pulling up the rotary cooling body after the purification without dropping off from the rotary cooling body during the purification. Therefore, when using the rotary cooling body of the present invention, purified aluminum is recovered with a high yield. Further, when refining an aluminum melt in which an intermetallic compound crystallizes as a primary crystal, by precipitating and separating the intermetallic compound and then crystallizing an α-Al crystal on the bottom wall of the rotary cooling body, the impurity concentration is increased. A product with reduced purity and high purity can be obtained.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】 本発明実施例で採用した精製装置FIG. 1 is a refining apparatus adopted in an embodiment of the present invention.

【図2】 回転冷却体の断面図FIG. 2 is a sectional view of a rotary cooling body.

【図3】 複数のオリフィスを形成した内管側フランジ[Fig. 3] Inner pipe side flange with multiple orifices

【図4】 複数の凹凸をつけた底壁を数例示す。FIG. 4 shows several examples of bottom walls having a plurality of irregularities.

【図5】 底壁につける凹凸の断面形状を数例示す。FIG. 5 shows several examples of the cross-sectional shape of the unevenness formed on the bottom wall.

【図6】 回転冷却体の底壁に成長しているα−Al晶FIG. 6 α-Al crystals growing on the bottom wall of the rotary cooling body

【符号の説明】[Explanation of symbols]

M:アルミニウム溶湯 I:晶出した金属間化合物 10:精製容器 20:加熱機構 30:回転冷却
体 31:内管 32:外管 33:内管側フランジ 34:外管側
フランジ 35:オリフィス 36:側板 3
7:底壁 38:底壁につけた凹凸 39:側壁に
付けた凹凸 40:冷却媒体 41:供給口 4
2:環状通路 43:分配室 44:冷却室 4
5:排気通路 46:排気口
M: Molten aluminum I: Crystallized intermetallic compound 10: Purification vessel 20: Heating mechanism 30: Rotating cooling body 31: Inner tube 32: Outer tube 33: Inner tube side flange 34: Outer tube side flange 35: Orifice 36: Side plate 3
7: Bottom wall 38: Asperity on bottom wall 39: Asperity on side wall 40: Cooling medium 41: Supply port 4
2: Annular passage 43: Distribution chamber 44: Cooling chamber 4
5: Exhaust passage 46: Exhaust port

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 精製容器の上方からアルミニウム溶湯に
浸漬され、晶出したα−Al晶が底面に付着成長する回
転冷却体であって、冷却媒体の供給源に接続された外管
と、該外管に同心円状に挿通され、溶湯の冷却に使用さ
れた冷却媒体が排出される内管と、前記外管の下端部に
取り付けられた外管側フランジと、前記内管の下端部に
取り付けられ、半径方向に広がった面に複数のオリフィ
スが形成された内管側フランジと、前記外管の下端部近
傍,前記内管の下端部近傍及び前記内管側フランジを取
り囲み、複数の凹凸が形成された底壁で下端側が閉塞さ
れたケーシングとを備え、冷却媒体は、前記外管側フラ
ンジと前記内管側フランジとの間に形成された分配室か
ら、前記オリフィスを経て前記内管側フランジと前記底
壁との間に形成された冷却室に送り込まれ、前記内管を
介して排出されるアルミニウム精製装置用回転冷却体。
1. A rotary cooling body which is immersed in a molten aluminum from above a refining vessel and crystallized α-Al crystals adhere to and grow on the bottom surface, and an outer tube connected to a supply source of a cooling medium; An inner pipe that is concentrically inserted through the outer pipe to discharge the cooling medium used to cool the molten metal, an outer pipe side flange that is attached to the lower end of the outer pipe, and an inner pipe that is attached to the lower end of the inner pipe. The inner pipe side flange having a plurality of orifices formed on the radially expanded surface, the lower end portion of the outer pipe, the lower end portion of the inner pipe, and the inner pipe side flange are surrounded, and a plurality of irregularities are formed. A casing whose lower end side is closed by a formed bottom wall, wherein the cooling medium flows from the distribution chamber formed between the outer pipe side flange and the inner pipe side flange through the orifice to the inner pipe side. Formed between the flange and the bottom wall Fed into the cooling chamber, rotating cooling body for aluminum refining system is discharged through the inner tube.
【請求項2】 請求項1記載の底壁の下面に形成された
複数の凹凸は、同心円状,螺旋状,放射状又は点状に配
置されているアルミニウム精製装置用回転冷却体。
2. The rotary cooling body for an aluminum refining device, wherein the plurality of irregularities formed on the lower surface of the bottom wall according to claim 1 are arranged in a concentric circle shape, a spiral shape, a radial shape or a dot shape.
【請求項3】 請求項1記載のケーシングを構成する側
板に、同心円状,螺旋状,放射状又は点状に配置された
凹凸が形成されているアルミニウム精製装置用回転冷却
体。
3. A rotary cooling body for an aluminum refining apparatus, wherein concavities and convexities arranged concentrically, spirally, radially or in dots are formed on a side plate constituting the casing according to claim 1.
【請求項4】 金属間化合物が初晶として晶出するアル
ミニウム合金溶湯を精製装置で精製する際、晶出した金
属間化合物を沈降分離した後、請求項1〜3の何れかに
記載の回転冷却体に冷却媒体を供給しながら回転させ、
底壁の下面及び側板の外面にα−Al晶を晶出成長させ
るアルミニウム精製方法。
4. The rotation according to claim 1, wherein when the molten aluminum alloy in which the intermetallic compound crystallizes as a primary crystal is purified by a refining device, the crystallized intermetallic compound is separated by sedimentation and then separated. Rotate while supplying the cooling medium to the cooling body,
An aluminum refining method of crystallizing and growing α-Al crystals on the lower surface of the bottom wall and the outer surface of the side plate.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2008266703A (en) * 2007-04-18 2008-11-06 Showa Denko Kk Metal refining method, metal refining apparatus, refined metal, casting, metal product and electrolytic capacitor
JP2009138267A (en) * 2007-11-16 2009-06-25 Showa Denko Kk Cooling body, metal refining device and method
CN112143912A (en) * 2020-08-13 2020-12-29 重庆万丰奥威铝轮有限公司 High-efficiency aluminum alloy refiner

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