JPH0860263A - 溶融金属からの不純物元素の除去方法および装置 - Google Patents
溶融金属からの不純物元素の除去方法および装置Info
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- JPH0860263A JPH0860263A JP6219570A JP21957094A JPH0860263A JP H0860263 A JPH0860263 A JP H0860263A JP 6219570 A JP6219570 A JP 6219570A JP 21957094 A JP21957094 A JP 21957094A JP H0860263 A JPH0860263 A JP H0860263A
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- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
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- Y02P10/20—Recycling
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- Manufacture And Refinement Of Metals (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 本発明は、溶融金属からの不純物元素の除去
方法および装置を目的とする。 【構成】 （ａ）溶融金属に対して、除去すべき不純物
と金属間化合物を形成する元素を添加して金属間化合物
を形成させ、（ｂ）前記溶融金属を所定の方向に配置し
た細管または細孔を有する細管体または細孔体内に保持
または流通させながら直流電流を通じ、（ｃ）更に、前
記直流電流とほぼ直角方向に直流磁界をかけて電磁気力
を発生させ、（ｄ）前記電磁気力により、前記金属間化
合物を前記溶融金属から分離することを特徴とする溶融
金属からの不純物元素の除去方法である。
方法および装置を目的とする。 【構成】 （ａ）溶融金属に対して、除去すべき不純物
と金属間化合物を形成する元素を添加して金属間化合物
を形成させ、（ｂ）前記溶融金属を所定の方向に配置し
た細管または細孔を有する細管体または細孔体内に保持
または流通させながら直流電流を通じ、（ｃ）更に、前
記直流電流とほぼ直角方向に直流磁界をかけて電磁気力
を発生させ、（ｄ）前記電磁気力により、前記金属間化
合物を前記溶融金属から分離することを特徴とする溶融
金属からの不純物元素の除去方法である。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、溶融金属、例えばアル
ミニュウムまたはアルミニュウム合金の溶湯（以下アル
ミニュウム溶湯という）から不純物元素を除去する方法
及び装置に関する。
ミニュウムまたはアルミニュウム合金の溶湯（以下アル
ミニュウム溶湯という）から不純物元素を除去する方法
及び装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】溶融金属、例えばアルミニュウムまたは
アルミニュウム合金は、まずこれらの原料である新塊あ
るいはスクラップを溶解し、成分調整を行った後鋳塊に
鋳造してこれを圧延し、最終製品とする。ところで、最
近アルミニウムまたはアルミニウム合金は省エネルギー
の観点から、主にアルミニウムまたはアルミニウム合金
のスクラップを溶解して、再生鋳塊を鋳造し、製品を製
造している。
アルミニュウム合金は、まずこれらの原料である新塊あ
るいはスクラップを溶解し、成分調整を行った後鋳塊に
鋳造してこれを圧延し、最終製品とする。ところで、最
近アルミニウムまたはアルミニウム合金は省エネルギー
の観点から、主にアルミニウムまたはアルミニウム合金
のスクラップを溶解して、再生鋳塊を鋳造し、製品を製
造している。
【０００３】しかし、この再生塊には特に鉄などの不純
物を含んでいるが、この鉄分は合金の機械的性質を著し
く低下させるため、これらの含有量を低下させる必要が
ある。しかしながら、これまで工業的に利用できる鉄な
どの不純物除去法は開発されておらず、従ってアルミニ
ュウムまたはアルミニュウム合金（以下アルミニュウム
等という）の再利用に際しては新しい地金を添加し、希
釈することにより不純物の量の低減を図っている。
物を含んでいるが、この鉄分は合金の機械的性質を著し
く低下させるため、これらの含有量を低下させる必要が
ある。しかしながら、これまで工業的に利用できる鉄な
どの不純物除去法は開発されておらず、従ってアルミニ
ュウムまたはアルミニュウム合金（以下アルミニュウム
等という）の再利用に際しては新しい地金を添加し、希
釈することにより不純物の量の低減を図っている。
【０００４】アルミニュウム溶湯に含有される鉄の除去
方法としては、鉄をアルミニュウム溶湯中において一旦
金属間化合物とし、この金属間化合物と溶融アルミニュ
ウムとの比重差により重力あるいは遠心力を利用する分
離方法（例えば特公昭57−2134号公報）と三層式電解精
練法が研究されてきた。
方法としては、鉄をアルミニュウム溶湯中において一旦
金属間化合物とし、この金属間化合物と溶融アルミニュ
ウムとの比重差により重力あるいは遠心力を利用する分
離方法（例えば特公昭57−2134号公報）と三層式電解精
練法が研究されてきた。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかし、重力あるいは
遠心力を利用する方法においては金属間化合物の沈降に
長時間を要し、その間アルミニュウム溶湯を保持する必
要があり大きなエネルギー損失を伴う。他方、三層式電
解精製法においては、高純度のアルミニュウムを得るこ
とができるものの精製費用が高く且つその工程は煩雑で
ある。従ってこれらの方法は共に工業的なプロセスとし
て完成されているとは言えない。
遠心力を利用する方法においては金属間化合物の沈降に
長時間を要し、その間アルミニュウム溶湯を保持する必
要があり大きなエネルギー損失を伴う。他方、三層式電
解精製法においては、高純度のアルミニュウムを得るこ
とができるものの精製費用が高く且つその工程は煩雑で
ある。従ってこれらの方法は共に工業的なプロセスとし
て完成されているとは言えない。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記の問題点
に基づき上記の問題点を解決するためになされたもの
で、溶融金属、特にアルミニュウム溶湯に溶解した鉄分
を分離除去する方法として、アルミニュウム溶湯にまず
除去すべき不純物である鉄と金属間化合物を生成するア
ルミニュウムマンガン合金またはマンガン、あるいはシ
リコンを添加し溶湯中において鉄を含む金属間化合物を
生成させ、この金属間化合物と溶湯との電気伝導度の差
を利用して、電磁気力（電磁体積力）を応用し、該金属
間化合物を除去することができるとの知見に基づき下記
の発明をするに至った。
に基づき上記の問題点を解決するためになされたもの
で、溶融金属、特にアルミニュウム溶湯に溶解した鉄分
を分離除去する方法として、アルミニュウム溶湯にまず
除去すべき不純物である鉄と金属間化合物を生成するア
ルミニュウムマンガン合金またはマンガン、あるいはシ
リコンを添加し溶湯中において鉄を含む金属間化合物を
生成させ、この金属間化合物と溶湯との電気伝導度の差
を利用して、電磁気力（電磁体積力）を応用し、該金属
間化合物を除去することができるとの知見に基づき下記
の発明をするに至った。
【０００７】（１）請求項１の発明は、下記の工程を備
えた溶融金属からの不純物元素の除去方法である。 （ａ）溶融金属に対して、除去すべき不純物と金属間化
合物を形成する元素を添加して金属間化合物を形成さ
せ、（ｂ）前記溶融金属を所定の方向に配置した細管ま
たは細孔を有する細管体または細孔体内に保持または流
通させながら直流電流を通じ、（ｃ）更に、前記直流電
流とほぼ直角方向に直流磁界をかけて電磁気力を発生さ
せ、（ｄ）前記電磁気力により、前記金属間化合物を前
記溶融金属から除去する。
えた溶融金属からの不純物元素の除去方法である。 （ａ）溶融金属に対して、除去すべき不純物と金属間化
合物を形成する元素を添加して金属間化合物を形成さ
せ、（ｂ）前記溶融金属を所定の方向に配置した細管ま
たは細孔を有する細管体または細孔体内に保持または流
通させながら直流電流を通じ、（ｃ）更に、前記直流電
流とほぼ直角方向に直流磁界をかけて電磁気力を発生さ
せ、（ｄ）前記電磁気力により、前記金属間化合物を前
記溶融金属から除去する。
【０００８】（２）請求項２の発明は、前記アルミニュ
ウムまたはアルミニュウム合金中の不純物元素が鉄であ
り、鉄と前記金属間化合物を形成する元素がマンガンお
よび／または珪素である請求項１記載の不純物元素の除
去方法である。
ウムまたはアルミニュウム合金中の不純物元素が鉄であ
り、鉄と前記金属間化合物を形成する元素がマンガンお
よび／または珪素である請求項１記載の不純物元素の除
去方法である。
【０００９】（３）請求項３の発明は、下記の部材を備
えた溶融金属からの不純物元素の除去装置である。 （ａ）溶融金属の溶解・保持炉と、（ｂ）前記溶解・保
持炉に連結して前記溶融金属を保持または通過させる細
管体または細孔体と、（ｃ）前記細管体または細孔体を
挟むように配置された少なくとも１対の磁極を有する直
流磁界発生手段と、（ｄ）前記直流磁界発生手段内に配
置された細管体または細孔体内を通過する溶融金属に直
流電流を所定の方向に通じさせる手段と、（ｅ）前記細
管体または細孔体内を通過した溶融金属の内、不純物元
素の濃化した部分と、該不純物元素の濃度が低下した部
分とを分離する手段。
えた溶融金属からの不純物元素の除去装置である。 （ａ）溶融金属の溶解・保持炉と、（ｂ）前記溶解・保
持炉に連結して前記溶融金属を保持または通過させる細
管体または細孔体と、（ｃ）前記細管体または細孔体を
挟むように配置された少なくとも１対の磁極を有する直
流磁界発生手段と、（ｄ）前記直流磁界発生手段内に配
置された細管体または細孔体内を通過する溶融金属に直
流電流を所定の方向に通じさせる手段と、（ｅ）前記細
管体または細孔体内を通過した溶融金属の内、不純物元
素の濃化した部分と、該不純物元素の濃度が低下した部
分とを分離する手段。
【００１０】
【作用】本発明においては、まず溶融金属、例えばアル
ミニュウムまたはアルミニュウム合金に対し溶湯中で電
気伝導度の異なる金属間化合物を発生させ、次にこれら
の金属間化合物を含むアルミニュウム溶湯を細管体また
は細孔体に保持し、または流通させ、電磁気力を応用し
電気伝導度の差によりこれらの金属間化合物を細管体ま
たは細孔体内の内壁に集積させる。しかる後、金属間化
合物から分離されたアルミニュウム溶湯を取り出すこと
によって不純物を除去する方法である。
ミニュウムまたはアルミニュウム合金に対し溶湯中で電
気伝導度の異なる金属間化合物を発生させ、次にこれら
の金属間化合物を含むアルミニュウム溶湯を細管体また
は細孔体に保持し、または流通させ、電磁気力を応用し
電気伝導度の差によりこれらの金属間化合物を細管体ま
たは細孔体内の内壁に集積させる。しかる後、金属間化
合物から分離されたアルミニュウム溶湯を取り出すこと
によって不純物を除去する方法である。
【００１１】上記方法を実施するための装置は、以下の
ように作用する。細管体または細孔体内に溶融金属を保
持または通過させておき、この細管体または細孔体を挟
むように配置された少くとも１対の磁極を有する直流磁
界発生手段により、磁界を発生させ、細管体または細孔
体内の溶融金属に直流電流を所定の方向に通じさせる。
そうするとフレミングの左手則により電磁気力が発生
し、この電磁気力により細管体または細孔体内を通過し
た溶融金属の内、不純物元素の濃化した部分と、該不純
物元素の濃度が低下した部分とが分離するので、両者を
分離する手段を設けておくことにより、両者を分離でき
る。
ように作用する。細管体または細孔体内に溶融金属を保
持または通過させておき、この細管体または細孔体を挟
むように配置された少くとも１対の磁極を有する直流磁
界発生手段により、磁界を発生させ、細管体または細孔
体内の溶融金属に直流電流を所定の方向に通じさせる。
そうするとフレミングの左手則により電磁気力が発生
し、この電磁気力により細管体または細孔体内を通過し
た溶融金属の内、不純物元素の濃化した部分と、該不純
物元素の濃度が低下した部分とが分離するので、両者を
分離する手段を設けておくことにより、両者を分離でき
る。
【００１２】アルミニュウムおよびアルミニュウム合金
から鉄を除去する場合においてはこれらの溶湯にマンガ
ンを例えば０．３〜２％添加する。この添加はアルミニ
ュウムマンガン合金で添加することが溶解性の点から望
ましい。この場合において発生する金属間化合物はアル
ミニュウム−マンガン−鉄系の化合物である。
から鉄を除去する場合においてはこれらの溶湯にマンガ
ンを例えば０．３〜２％添加する。この添加はアルミニ
ュウムマンガン合金で添加することが溶解性の点から望
ましい。この場合において発生する金属間化合物はアル
ミニュウム−マンガン−鉄系の化合物である。
【００１３】鉄を含む金属間化合物を析出させる他の方
法としてはアルミニュウム溶湯にシリコンを例えば１０
〜１５％添加する。この際生成する金属間化合物はアル
ミニュウム−シリコン−鉄系の金属間化合物である。こ
れらの金属間化合物はアルミニュウム溶湯中において鉄
を含む金属間化合物として析出する。マンガンと珪素を
同時に添加することも可能であり、この場合には、アル
ミニュウム−マンガン−シリコン−鉄系の金属間化合物
が析出する。
法としてはアルミニュウム溶湯にシリコンを例えば１０
〜１５％添加する。この際生成する金属間化合物はアル
ミニュウム−シリコン−鉄系の金属間化合物である。こ
れらの金属間化合物はアルミニュウム溶湯中において鉄
を含む金属間化合物として析出する。マンガンと珪素を
同時に添加することも可能であり、この場合には、アル
ミニュウム−マンガン−シリコン−鉄系の金属間化合物
が析出する。
【００１４】次にこれらの金属間化合物を分離させるた
めには、まずこれらの金属間化合物を含む溶湯を細管体
または細孔体内に溶融状態で保持またはこれらの中を一
定の流速により移動させる。ここで、細管体は少なくと
も１本の管を含む。細管の形状としては、その断面が縦
長のスリット状であれば処理量を多くできるのでより望
ましい。大量に処理する場合は複数の管を含む細管の束
である細管体が望ましい。
めには、まずこれらの金属間化合物を含む溶湯を細管体
または細孔体内に溶融状態で保持またはこれらの中を一
定の流速により移動させる。ここで、細管体は少なくと
も１本の管を含む。細管の形状としては、その断面が縦
長のスリット状であれば処理量を多くできるのでより望
ましい。大量に処理する場合は複数の管を含む細管の束
である細管体が望ましい。
【００１５】細孔体は長手方向に連結した多数の孔を備
えたブロック体であるあることが望ましい。細管体また
は細孔体の一つの直径は例えば０．５〜３０ｍｍφ程度
が望ましい。なお、形状は円、楕円その他多角形でもよ
い。これらの細管体または細孔体は溶融金属をその内部
に保持または流通させることから、例えば石英管やアル
ミナ耐火物等の耐火物製であることが望ましい。
えたブロック体であるあることが望ましい。細管体また
は細孔体の一つの直径は例えば０．５〜３０ｍｍφ程度
が望ましい。なお、形状は円、楕円その他多角形でもよ
い。これらの細管体または細孔体は溶融金属をその内部
に保持または流通させることから、例えば石英管やアル
ミナ耐火物等の耐火物製であることが望ましい。
【００１６】アルミニュウム溶湯をこのような細孔体ま
たは細孔内を流通させるのは、電磁気力をかけた際にア
ルミニュウム溶湯が全体として混合をおこし、従って金
属間化合物を含めて溶湯が混合するのを防止するためで
ある。
たは細孔内を流通させるのは、電磁気力をかけた際にア
ルミニュウム溶湯が全体として混合をおこし、従って金
属間化合物を含めて溶湯が混合するのを防止するためで
ある。
【００１７】即ち、上記細管体または細孔体において電
磁気力は専らアルミニュウム溶湯を混合するために作用
するのではなく溶湯自体は静止又は流通させておき、電
気伝導度が異なる金属間化合物に対して溶湯と異なる電
磁気力を与えて、例えば細管体または細孔体内の壁方向
に移動させ溶湯との分離を促進する。
磁気力は専らアルミニュウム溶湯を混合するために作用
するのではなく溶湯自体は静止又は流通させておき、電
気伝導度が異なる金属間化合物に対して溶湯と異なる電
磁気力を与えて、例えば細管体または細孔体内の壁方向
に移動させ溶湯との分離を促進する。
【００１８】次に電磁気力の方向であるが、この方向は
いわゆるフレミング左手則にもとづき、電磁気力の方向
を細管または細孔の壁方向に向かうように電磁気力をか
ける。前述の通りアルミニュウム溶湯中に存在している
金属間化合物は電気伝導度が溶湯よりも低いことから、
電磁気力は主に溶湯に作用し金属間化合物には少なく作
用する。その結果として溶湯は電磁気力の方向に押さ
れ、結果として金属間化合物はその反対方向に向かうこ
とになる。
いわゆるフレミング左手則にもとづき、電磁気力の方向
を細管または細孔の壁方向に向かうように電磁気力をか
ける。前述の通りアルミニュウム溶湯中に存在している
金属間化合物は電気伝導度が溶湯よりも低いことから、
電磁気力は主に溶湯に作用し金属間化合物には少なく作
用する。その結果として溶湯は電磁気力の方向に押さ
れ、結果として金属間化合物はその反対方向に向かうこ
とになる。
【００１９】本発明の方法を実施するための装置として
は、下記の部材または手段を備えている。溶融金属を所
定の温度に保持する溶解・保持炉、該溶解・保持炉から
供給される溶融金属を保持または通過させる細管体また
は細孔体が必要である。この細管体または細孔体は水平
に配置してもよく、また垂直に配置してもよい。さら
に、直流磁場を発生させる手段は、永久磁石でも、また
鉄心に巻いたコイルに直流電流を通じた電磁石でもよ
い。
は、下記の部材または手段を備えている。溶融金属を所
定の温度に保持する溶解・保持炉、該溶解・保持炉から
供給される溶融金属を保持または通過させる細管体また
は細孔体が必要である。この細管体または細孔体は水平
に配置してもよく、また垂直に配置してもよい。さら
に、直流磁場を発生させる手段は、永久磁石でも、また
鉄心に巻いたコイルに直流電流を通じた電磁石でもよ
い。
【００２０】溶融金属に直流電流を通じさせる手段は、
例えば該溶融金属に差し込んだ金属電極、黒鉛等の電導
性材料等でよい。また、細管体または細孔体内を通過し
た溶融金属の内、不純物元素の濃化した部分と、該不純
物元素の濃度が低下した部分とを分離する手段として
は、例えば細管体内に配置した仕切板等がよい。以下実
施例に基づき本発明をより具体的に説明する。
例えば該溶融金属に差し込んだ金属電極、黒鉛等の電導
性材料等でよい。また、細管体または細孔体内を通過し
た溶融金属の内、不純物元素の濃化した部分と、該不純
物元素の濃度が低下した部分とを分離する手段として
は、例えば細管体内に配置した仕切板等がよい。以下実
施例に基づき本発明をより具体的に説明する。
【００２１】
実施例１ 図１は本発明実施例１に用いた装置の概要図である。図
１において１は直流電磁石、２はアルミニュウム溶湯に
直流電流を流すための電極、３は細管体４内のアルミニ
ュウム溶湯を所定の温度に保持するための加熱炉であ
り、４はアルミニュウム溶湯を保持または流通させるた
めの石英管であり、５はアルミニュウム溶湯を注入する
ための注入口であり、６はガス排出口である。
１において１は直流電磁石、２はアルミニュウム溶湯に
直流電流を流すための電極、３は細管体４内のアルミニ
ュウム溶湯を所定の温度に保持するための加熱炉であ
り、４はアルミニュウム溶湯を保持または流通させるた
めの石英管であり、５はアルミニュウム溶湯を注入する
ための注入口であり、６はガス排出口である。
【００２２】電磁石１はワイス形の電磁石で、磁極の寸
法は１５０×１５０ｍｍの平板上の磁石であり、細管体
４を挟んで配置されている。加熱炉３の寸法は内径が３
０ｍｍ×長さ３００ｍｍであり、その中に石英管４（内
径１０ｍｍ、長さ２５０ｍｍ）を挿入してある。溶解・
保持炉（図示せず）でＳｉ：１１．５ｗｔ％、Ｆｅ：２
ｗｔ％、Ｍｎ：２ｗｔ％を含むアルミニュウムを１０７
３°Ｋで６００秒間保持した後、８５３°Ｋまで温度を
下げ、同じ温度に保持していた前述の石英管４に注入し
た。
法は１５０×１５０ｍｍの平板上の磁石であり、細管体
４を挟んで配置されている。加熱炉３の寸法は内径が３
０ｍｍ×長さ３００ｍｍであり、その中に石英管４（内
径１０ｍｍ、長さ２５０ｍｍ）を挿入してある。溶解・
保持炉（図示せず）でＳｉ：１１．５ｗｔ％、Ｆｅ：２
ｗｔ％、Ｍｎ：２ｗｔ％を含むアルミニュウムを１０７
３°Ｋで６００秒間保持した後、８５３°Ｋまで温度を
下げ、同じ温度に保持していた前述の石英管４に注入し
た。
【００２３】アルミニュウム溶湯を注入した後、電極２
を通じて直流電流を印加し、前述の直流磁石に挟まれた
部分に電磁気力を発生させた。この実施例１の結果を図
２の金属組織図において説明する。図２において１０は
金属間化合物、２０は引け巣である。図２（ａ）には電
磁気力を印加しない状態で３０秒間保持した後急冷した
場合の金属組織写真である。
を通じて直流電流を印加し、前述の直流磁石に挟まれた
部分に電磁気力を発生させた。この実施例１の結果を図
２の金属組織図において説明する。図２において１０は
金属間化合物、２０は引け巣である。図２（ａ）には電
磁気力を印加しない状態で３０秒間保持した後急冷した
場合の金属組織写真である。
【００２４】金属間化合物は若干重力方向に沈降してい
るものの、ほぼ全体に分布している。この金属間化合物
を分析したところ、Ａｌ６１ａｔ％（ａｔ％は元素％で
ある）、Ｓｉ９ａｔ％、Ｆｅ１５ａｔ％、、Ｍｎ２ａｔ
％であった。この結果から、生成した金属間化合物の比
重はアルミニュウム溶湯のそれよりも大きいが、自然沈
降させるには長時間を要すると判断できる。図２（ｂ）
に示した金属組織は、電流密度が５×１０5 Ａ／ｍ2 、
磁束密度０．１９Ｔを印加して誘発した電磁気力を１５
秒間反重力方向に印加した場合のもので、金属間化合物
は電磁気力の方向と反対方向の石英管の下部に沈降して
いる。
るものの、ほぼ全体に分布している。この金属間化合物
を分析したところ、Ａｌ６１ａｔ％（ａｔ％は元素％で
ある）、Ｓｉ９ａｔ％、Ｆｅ１５ａｔ％、、Ｍｎ２ａｔ
％であった。この結果から、生成した金属間化合物の比
重はアルミニュウム溶湯のそれよりも大きいが、自然沈
降させるには長時間を要すると判断できる。図２（ｂ）
に示した金属組織は、電流密度が５×１０5 Ａ／ｍ2 、
磁束密度０．１９Ｔを印加して誘発した電磁気力を１５
秒間反重力方向に印加した場合のもので、金属間化合物
は電磁気力の方向と反対方向の石英管の下部に沈降して
いる。
【００２５】実施例１から、生成した金属間化合物の電
気伝導度はアルミニュウム溶湯のそれよりも小さいた
め、電磁気力を反重力方向に印加することによって金属
間化合物の沈降速度を速くできることが明らかとなり、
本発明の方法を適用することにより金属間化合物を印加
電磁気力の方向と反対方向に高速移動させることが明ら
かとなった。
気伝導度はアルミニュウム溶湯のそれよりも小さいた
め、電磁気力を反重力方向に印加することによって金属
間化合物の沈降速度を速くできることが明らかとなり、
本発明の方法を適用することにより金属間化合物を印加
電磁気力の方向と反対方向に高速移動させることが明ら
かとなった。
【００２６】実施例２ 実施例１では比較的形状の大きい金属間化合物について
の実験結果ではあるが、アルミニュウム溶湯中の鉄とマ
ンガンの量を調節することにより、金属間化合物の大き
さを制御することが可能であるので、次に形状の小さい
化合物に及ぼす電磁気力の効果を検討した。図３は実施
例２に用いた装置の概要図である。図３において１は直
流電磁石、２は電極、３は加熱炉、４は石英管である。
図１と異なる点は内径１０ｍｍφ、長さ１５０ｍｍの石
英管を磁界内に垂直方向に設置した点であり、その他の
点では図１に示した装置と同一である。
の実験結果ではあるが、アルミニュウム溶湯中の鉄とマ
ンガンの量を調節することにより、金属間化合物の大き
さを制御することが可能であるので、次に形状の小さい
化合物に及ぼす電磁気力の効果を検討した。図３は実施
例２に用いた装置の概要図である。図３において１は直
流電磁石、２は電極、３は加熱炉、４は石英管である。
図１と異なる点は内径１０ｍｍφ、長さ１５０ｍｍの石
英管を磁界内に垂直方向に設置した点であり、その他の
点では図１に示した装置と同一である。
【００２７】まず、この石英管内に８１３°Ｋのシリコ
ン１１．５ｗｔ％、Ｆｅ１ｗｔ％、マンガン１ｗｔ％の
アルミニュウム合金を注入し、その温度に１８０秒間保
持した後、急冷して得た組織を図４に示す。図４におい
て１０は金属間化合物、２０は引け巣である。図４の左
側にはマクロ組織を、右側には半径方向中心部のミクロ
組織を示す。
ン１１．５ｗｔ％、Ｆｅ１ｗｔ％、マンガン１ｗｔ％の
アルミニュウム合金を注入し、その温度に１８０秒間保
持した後、急冷して得た組織を図４に示す。図４におい
て１０は金属間化合物、２０は引け巣である。図４の左
側にはマクロ組織を、右側には半径方向中心部のミクロ
組織を示す。
【００２８】図４（ａ）および（ｂ）は各々上端から８
０ｍｍ，１２０ｍｍの各位置におけるマクロ組織であ
る。細かい（約２０μｍ）金属間化合物が半径方向中心
部に偏析している。このように金属間化合物が小さくな
ると自然沈降速度は非常に遅くなり溶湯内に浮遊し、そ
れがそのまま凝固する結果、材料の機械的性質を低下さ
せるものと予想される。
０ｍｍ，１２０ｍｍの各位置におけるマクロ組織であ
る。細かい（約２０μｍ）金属間化合物が半径方向中心
部に偏析している。このように金属間化合物が小さくな
ると自然沈降速度は非常に遅くなり溶湯内に浮遊し、そ
れがそのまま凝固する結果、材料の機械的性質を低下さ
せるものと予想される。
【００２９】このように金属間化合物が微細になった場
合における電磁気力の効果を検討するために、上述の実
験と同様な条件で直流電流密度５．１×１０5 （Ａ／ｍ
2 ）、磁束密度０．１９Ｔの磁場を３０秒間水平方向に
印加する実験を行った。この実験結果を図５に示す。１
０は金属間化合物、２０は引け巣である。この顕微鏡写
真からアルミニュウム溶湯内に発生している微細な金属
間化合物が印加した電磁気力の方向と反対方向に移動し
ていることが判る。
合における電磁気力の効果を検討するために、上述の実
験と同様な条件で直流電流密度５．１×１０5 （Ａ／ｍ
2 ）、磁束密度０．１９Ｔの磁場を３０秒間水平方向に
印加する実験を行った。この実験結果を図５に示す。１
０は金属間化合物、２０は引け巣である。この顕微鏡写
真からアルミニュウム溶湯内に発生している微細な金属
間化合物が印加した電磁気力の方向と反対方向に移動し
ていることが判る。
【００３０】このように凝固中に中心に偏析している微
細な金属間化合物を電磁気力を印加することにより管の
一方の内壁に集積できることがわかり適当な手段を講ず
ることによってこれを除去することが可能であると判明
した。
細な金属間化合物を電磁気力を印加することにより管の
一方の内壁に集積できることがわかり適当な手段を講ず
ることによってこれを除去することが可能であると判明
した。
【００３１】実施例３ 図６は本発明の方法を連続的に行う装置の概要図であ
る。図６において、４０はアルミニュウム溶湯の保持容
器（内径１５０ｍｍφ×２５０ｍｍ深さ）、１０は鉄を
含む金属間化合物、３０はアルミニュウム溶湯、４２は
流入量を調節するためのノズル、例えばスライデイング
ノズルである。
る。図６において、４０はアルミニュウム溶湯の保持容
器（内径１５０ｍｍφ×２５０ｍｍ深さ）、１０は鉄を
含む金属間化合物、３０はアルミニュウム溶湯、４２は
流入量を調節するためのノズル、例えばスライデイング
ノズルである。
【００３２】また、１は直流電磁石、４は細管体、２は
直流電流を通ずるための電極、８は金属間化合物が除去
されたアルミニュウム溶湯を流出させる管、９は金属間
化合物を多量に含有するアルミニュウム溶湯を流出させ
る管、１１および１２は鋳型もしくは容器ある。
直流電流を通ずるための電極、８は金属間化合物が除去
されたアルミニュウム溶湯を流出させる管、９は金属間
化合物を多量に含有するアルミニュウム溶湯を流出させ
る管、１１および１２は鋳型もしくは容器ある。
【００３３】アルミニュウム溶湯を保持する容器４０中
のアルミニュウム溶湯３０をスライデイングノズル４２
により流量を調節しつつ、直流磁石１内の細管体４中を
通過させる。この時、金属間化合物は溶融アルミニュウ
ム溶湯より電気伝導度が小さいため電磁気力とは反対向
きの力を受け、例えば細管体の下部の壁近傍に移動す
る。
のアルミニュウム溶湯３０をスライデイングノズル４２
により流量を調節しつつ、直流磁石１内の細管体４中を
通過させる。この時、金属間化合物は溶融アルミニュウ
ム溶湯より電気伝導度が小さいため電磁気力とは反対向
きの力を受け、例えば細管体の下部の壁近傍に移動す
る。
【００３４】電流密度２．５×１０5 〜１４×１０
5 （Ａ／ｍ2 ）、磁束密度０．１９Ｔを適用し、連続的
にアルミニュウム溶湯を通過させながら、細管体の下部
を通過した溶湯を管９により排出し、金属間化合物が分
離され正常となったアルミニュウム溶湯を上部側の管８
によって分離し、それぞれ捕集する。直径約３０μｍの
金属間化合物を含有しているアルミニュウム合金溶湯を
内径１０ｍｍの細管体を通過させた直流磁場の長さは横
方向で約１２０ｍｍであった。
5 （Ａ／ｍ2 ）、磁束密度０．１９Ｔを適用し、連続的
にアルミニュウム溶湯を通過させながら、細管体の下部
を通過した溶湯を管９により排出し、金属間化合物が分
離され正常となったアルミニュウム溶湯を上部側の管８
によって分離し、それぞれ捕集する。直径約３０μｍの
金属間化合物を含有しているアルミニュウム合金溶湯を
内径１０ｍｍの細管体を通過させた直流磁場の長さは横
方向で約１２０ｍｍであった。
【００３５】上記内径１０ｍｍの細管体内に下方から約
２ｍｍの位置に図に示すように仕切りを置き、下方に集
積した金属間化合物を排出させ、上部側の部分から清浄
となったアルミニュウム合金溶湯の排出を行なった。容
器１２に排出されたアルミニュウム合金溶湯を分析した
ところ、金属間化合物は元の溶湯に対して９０％除去さ
れていた。
２ｍｍの位置に図に示すように仕切りを置き、下方に集
積した金属間化合物を排出させ、上部側の部分から清浄
となったアルミニュウム合金溶湯の排出を行なった。容
器１２に排出されたアルミニュウム合金溶湯を分析した
ところ、金属間化合物は元の溶湯に対して９０％除去さ
れていた。
【００３６】この実施例において、印加電磁気力とアル
ミニュウム溶湯の処理量との関係を図７に示した。同図
から電磁気力を大きくすることにより、処理量を多くす
ることができることが明らかとなった
ミニュウム溶湯の処理量との関係を図７に示した。同図
から電磁気力を大きくすることにより、処理量を多くす
ることができることが明らかとなった
【００３７】
【発明の効果】以上の通り、溶融金属の不純物、例えば
アルミニュウム溶湯中の不純物元素である鉄を金属間化
合物とし、この溶湯に電磁気力をかけることにより、不
純物を短時間で効率よく除去できる。そのため、省エネ
ルギーが達成できるとともに、連続的な不純物除去プロ
セスが実現可能となった。
アルミニュウム溶湯中の不純物元素である鉄を金属間化
合物とし、この溶湯に電磁気力をかけることにより、不
純物を短時間で効率よく除去できる。そのため、省エネ
ルギーが達成できるとともに、連続的な不純物除去プロ
セスが実現可能となった。
【図１】本発明の実施例１に用いた装置の概略図であ
る。
る。
【図２】本発明の実施例１における金属間化合物の移動
状況を自然沈降する場合と比較して示した金属組織図で
ある。
状況を自然沈降する場合と比較して示した金属組織図で
ある。
【図３】本発明の実施例２に用いた装置の概略図であ
る。
る。
【図４】本発明を適用しない場合における微細な金属間
化合物の分布状況を示す金属組織図である。
化合物の分布状況を示す金属組織図である。
【図５】本発明の実施例２における電磁気力による金属
間化合物の移動挙動を示す金属組織図である。
間化合物の移動挙動を示す金属組織図である。
【図６】本発明の実施例３に用いた装置の概略図であ
る。
る。
【図７】本発明の実施例３に用いた装置における印加電
磁気力と処理量との関係を示す図である。
磁気力と処理量との関係を示す図である。
１ 直流磁石 ２ 電極 ３ 加熱炉 ４ 細管体または細孔体 ８ 清浄な溶融金属の流出管 ９ 金属間化合物が濃化した溶融金属の流出管 １０ 金属間化合物 ２０ 引け巣 ３０ 溶融金属 ４０ 溶融金属の溶解・保持炉 ４２ スライデイングノズル
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成６年１２月２０日
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】図２
【補正方法】変更
【補正内容】
【図２】本発明の実施例１における金属間化合物の移動
状況を自然沈降する場合と比較して示した金属組織を示
す写真である。
状況を自然沈降する場合と比較して示した金属組織を示
す写真である。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】図４
【補正方法】変更
【補正内容】
【図４】本発明を適用しない場合における微細な金属間
化合物の分布状況を示す金属組織を示す写真である。
化合物の分布状況を示す金属組織を示す写真である。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】図５
【補正方法】変更
【補正内容】
【図５】本発明の実施例２における電磁気力による金属
間化合物の移動挙動を示す金属組織を示す写真である。
間化合物の移動挙動を示す金属組織を示す写真である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 バク ジュン ピョウ 愛知県名古屋市千種区不老町 名古屋大学 工学部内
Claims (3)
- 【請求項１】 下記の工程を備えた溶融金属からの不純
物元素の除去方法。 （ａ）溶融金属に対して、除去すべき不純物と金属間化
合物を形成する元素を添加して金属間化合物を形成さ
せ、（ｂ）前記溶融金属を所定の方向に配置した細管ま
たは細孔を有する細管体または細孔体内に保持または流
通させながら直流電流を通じ、（ｃ）更に、前記直流電
流とほぼ直角方向に直流磁界をかけて電磁気力を発生さ
せ、（ｄ）前記電磁気力により、前記金属間化合物を前
記溶融金属から分離する。 - 【請求項２】 前記溶融金属がアルミニュウムまたはア
ルミニュウム合金であり、前記不純物元素が鉄であり、
鉄と前記金属間化合物を形成する元素がマンガンおよび
／または珪素である請求項１記載の不純物元素の除去方
法。 - 【請求項３】 下記の部材を備えた溶融金属からの不純
物元素の除去装置。 （ａ）溶融金属の溶解・保持炉と、（ｂ）前記溶解・保
持炉に連結して前記溶融金属を保持または通過させる細
管体または細孔体と、（ｃ）前記細管体または細孔体を
挟むように配置された少なくとも１対の磁極を有する直
流磁界発生手段と、（ｄ）前記直流磁界発生手段内に配
置された細管体または細孔体内を通過する溶融金属に直
流電流を所定の方向に通じさせる手段と、（ｅ）前記細
管体または細孔体内を通過した溶融金属の内、不純物元
素の濃化した部分と、該不純物元素の濃度が低下した部
分とを分離する手段。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6219570A JPH0860263A (ja) | 1994-08-23 | 1994-08-23 | 溶融金属からの不純物元素の除去方法および装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6219570A JPH0860263A (ja) | 1994-08-23 | 1994-08-23 | 溶融金属からの不純物元素の除去方法および装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0860263A true JPH0860263A (ja) | 1996-03-05 |
Family
ID=16737588
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6219570A Pending JPH0860263A (ja) | 1994-08-23 | 1994-08-23 | 溶融金属からの不純物元素の除去方法および装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0860263A (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20030052424A (ko) * | 2001-12-21 | 2003-06-27 | 재단법인 포항산업과학연구원 | 전자기 진동에 의한 용융금속중의 개재물 응집 분리방법 |
| KR100975016B1 (ko) * | 2010-02-03 | 2010-08-09 | 김근열 | 알루미늄용탕 중의 고상 형태의 철 제거장치 |
| KR101275866B1 (ko) * | 2011-10-14 | 2013-06-18 | 유한회사 정우금속 | 폐 알루미늄 재생장치 및 이를 이용한 폐 알루미늄 재생방법 |
| WO2018042061A1 (es) * | 2016-09-02 | 2018-03-08 | Fundacion Cidaut | Procedimiento e instalación de eliminación de impurezas en un metal líquido contaminado |
| WO2019092962A1 (ja) * | 2017-11-08 | 2019-05-16 | 謙三 高橋 | 金属製品製造装置及び金属製品製造方法 |
| JP2019085642A (ja) * | 2017-11-08 | 2019-06-06 | 謙三 高橋 | 金属製品製造装置及び金属製品製造方法 |
-
1994
- 1994-08-23 JP JP6219570A patent/JPH0860263A/ja active Pending
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20030052424A (ko) * | 2001-12-21 | 2003-06-27 | 재단법인 포항산업과학연구원 | 전자기 진동에 의한 용융금속중의 개재물 응집 분리방법 |
| KR100975016B1 (ko) * | 2010-02-03 | 2010-08-09 | 김근열 | 알루미늄용탕 중의 고상 형태의 철 제거장치 |
| KR101275866B1 (ko) * | 2011-10-14 | 2013-06-18 | 유한회사 정우금속 | 폐 알루미늄 재생장치 및 이를 이용한 폐 알루미늄 재생방법 |
| WO2018042061A1 (es) * | 2016-09-02 | 2018-03-08 | Fundacion Cidaut | Procedimiento e instalación de eliminación de impurezas en un metal líquido contaminado |
| WO2019092962A1 (ja) * | 2017-11-08 | 2019-05-16 | 謙三 高橋 | 金属製品製造装置及び金属製品製造方法 |
| JP2019085642A (ja) * | 2017-11-08 | 2019-06-06 | 謙三 高橋 | 金属製品製造装置及び金属製品製造方法 |
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