JPS5844730B2 - ガスチユウニユウホウホウオヨビソウチ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 熔融した金属、特にアルミニウムの精製法において、水
素のような溶解したガス、又は主としてマグネシウムの
ような溶解した金属を除去することが屡々望ましい。

溶解したガスの除去は「脱ガス」と云われ、一方マグネ
シウムの除去は「脱マグネシウム」として知られている
。

アルミニウムの脱マグネシウムに関する詳細は「ダイ・
キャスティング・エンジニア（Ｄｉｅ Ｃａｓｔｉｎｇ
Ｅｎｇｉ−ｎｅｅｒ）Ｊ誌１９７４年１〜２月号、エ
ム・シー・マンガリツク（Ｍ、 ＣｏＭａｎｇｌ １ｃ
ｋ）の「アルミニウムの脱マグネシウム」という論文に
記載されている。

アルミニウムの脱マグネシウムに対しては、通常塩素ガ
スを用いる。

というのは塩化マグネシウムは塩化アルミニウムに比べ
生成の自由エネルギーが負であり、塩素は三塩化アルミ
ニウムをつくるよりも選択的にマグネシウムと反応する
からである。

種々の従来法における速度論的諸因子は塩化マグネシウ
ムの最終的生成を許さない。

従って従来法においては三塩化アルミニウムと遊離塩素
が大気中に放出される。

これらの化合物の両方共空気汚染物質である。

従来法においては吸引を生ずる水処理工場に連結された
閉じた被いの中に汚染物質を捕捉する方法が含まれる。

１ ｋｇのマグネシウムは約２．９５ｋｇの塩素と反応
してＭｇＣｌ２をつくるから、「脱マグネシウム効率」
は１ｋｇのマグネシウムを除去するに用いられる塩素の
実際の量で２．９５を割ったものとして定義される。

この方法の塩素除去効率は７５％より小さく、マグネシ
ウム低含量の最悪の場合にはＯにもなる。

他のアルミニウム精製法はダーハム（Ｄｅｒｈａｍ）の
米国特許第３，６５０，７３０号に記載されており、こ
の場合塩素の複塩、例えばクリオライトを含むフラック
スを塩素化剤として用い、マグネシウム又は他の不純物
を除去する。

ダーハムの特許の装置では他の可変要因と共に特にフラ
ックスの組成と厚さとの保持及びその連続的監視を必要
とするＯ 熔融アルミニウムを精製する他の型の装置はエム・ジエ
ー・ブルーノ（Ｍ、Ｊ 、Ｂｒｕｎｏ）らの米国特許第
３，７６７．３８２号に記載されている。

この装置に従えば廻転する中空のシャフト及びインペラ
装置を通してガスを導入するが、これは廻転シャフトの
接合部の洩れがないようにする問題を生じる。

従って本発明の目的は導入したガスの使用効率を犬にし
、導入されたガスが大気中に放出されるのを良好に制御
できるアルミニウムの如き熔融金属中にガスを導入する
新規にして改善された方法及び装置を提供することであ
る。

本発明に従えば、（１）第一の金属浴室、（２）第二の
金属浴室、 （３）第一の金属浴室に少くとも部分的に浸漬された金
属移送導管を通じ第一の金属浴室から第二の金属浴室へ
と金属を流動させる装置、 （４）第一の金属浴室の内部に浸漬された一端を有する
２個の端をもったガス注入用導管、該ガス注入用導管の
浸漬された端は金属移送用導管に連結され、該ガス注入
用導管は第一の金属浴室の金属がその浸漬された端を通
って流れるように構成配置され、該ガス注入用導管はそ
の浸漬された端とは反対側に浸漬されていない端を有し
ている、及び （５）ガス注入用導管の浸漬されていない端へガスを供
給して該ガスを前記の浸漬さイまた端を経て溶融金属中
へ導入する装置、 から戒ることを特徴とする、熔融金属中にカスを導入す
るためのカス注入装置が提供される。

また本発明に従えば（１）第一の金属浴室から金属移送
導管を通じて第二の金属浴室へ熔融した金属を流し、 （２）熔融金属中・＼と注入すべきガスを、一端が第一
の金属浴室内に浸漬され第−及び第二の金属浴室の間の
金属移送導管に連結されているところの、２個の端をも
ったガス注入用導管へと導入する工程から戒ることを特
徴とする、熔融金属中にガスを導入する方法が提供され
る。

添付図面を参照すれば、本発明のガス注入装置の垂直断
面図が示されている。

この装置は一般に第一の金属浴室１１及び第二の金属浴
室１２から放っている。

また第一の金属浴室１１から金属移送導管１５を通して
金属１４を流す一般に１３で示される装置が示され、該
金属移送導管１５は第一の金属浴室１１の中に少くとも
部分的に浸漬されている。

また第一の金属浴室１１の内部に浸漬された一端を有す
る２個の端をもったガス注入導管１６が備えられ、ガス
注入導管１６の浸漬端１７は金属移送導管１５に連結さ
れ、ガス注入導管１６は第一の金属浴室１１の金属１４
がガス注入導管１６の浸漬端１７を通って流動し得るよ
うに構成配列され、ガス注入導管はその浸漬端１７と反
対側に浸漬されない端１８を有している。

また一般的に１９に示されるように熔融金属へ導入され
るガスを、ガス注入導管１６の浸漬されない端１８へと
注入する装置が備えられている。

金属浴室１１及び１２の間に金属１４を流す装置１３は
熔融金属ポンプから威ることか好ましく、その詳細につ
いてはヴイー・ディー・スウイーニイ（Ｖ 、Ｄ 、Ｓ
ｗｅｅｎｅｙ）らの米国特許第２，９４８，５２４号に
記載されている。

或種の用途に対しては、ガス注入導管１６にはその浸漬
端１７の内部に耐薬品性でガス透過性、金属不透過性の
プラグ２０が備えられることが好ましいが、これは必ず
しも必要なことではない。

もしこれを使用する場合には、プラグ２０σこ対する好
適な材料はガラスで接合したアルミナ、例えばアロキサ
イド（Ａｌｏｘｉｔｅ）の商品名でカーポランダム社か
ら市販されているものである。

本発明の主な用途はアルミニウムから溶解したガス又は
マグネシウムを除去することである。

遠戚される除去の程度に従い、ガスを選択する。

例えばマグネシウムを除去したいと思う場合には、弗素
又は好ましくは塩素のような反応性ガスを使用する。

他方アルミニウムの脱ガスをしようと思う場合には、窒
素又はアルゴンのような不活性ガスを用いることができ
る。

第一の場合には、塩素又はマグネシウム不純物と反応し
てマグネシウムハライドを生じる。

第二の場合にも、水素は窒素、アルゴン、塩素又は塩化
アルミニウムガスの気泡に溶解し、これは単にアルミニ
ウム中を通り、アルミニウムの上面から出て前に溶解し
た水素又は他の不純物のガスを運び出す。

塩素を用いてアルミニウムからマグネシウムを除去する
場合には、融点７１２℃の塩化マグネシウムが生じ、そ
の密度が低いために（アルミニウムの２．７ＣＢ？／Ｃ
Ｃに比べ２．３２５９／ｃｃ ）、熔融物の表面に上昇
し、そこからこれを除去することができる。

他方塩化アルミニウムは１７８℃で昇華する。

従っである操作条件下においては、塩素（又は弗素）及
び可能なら三塩化アルミニウムは、金属アルミニウム合
金と反応してマグネシウムハライドが生じる前に、第二
の金属浴室１２のアルミニウムから逃げ出すことができ
る。

この可能性を防止するために、ある場合には、フラック
ス材料２１で第二の金属浴室１２を被覆することが好ま
しい。

このフラックス材料は金属塩か又はその混合物であるこ
とが好適である。

好適な特定の塩は塩化ナトリウム、塩化カリウム、クリ
オライト及びそれらの混合物である。

例えばフラックス材料は塩化ナトリウム、塩化カリウム
、又は塩化ナトリウムと塩化カリウムとの混合物である
ことができる。

後で用いられるフラッフ材料の１例は４７．５重量％の
塩化ナトＩＪウム、４７．５重量％の塩化カリウム、及
び５％のクリオライトで、普通オープン・ハース・フラ
ックス（ｏｐｅｎ ｈｅａｒｔｈｆｌｕｘ）と云われて
いるものである。

もし本発明のガス注入装置を、熔融金属中の不純物と反
応性ガスとを反応させるのに用いる場合には、金属移送
導管を通る熔融金属の流速と、ガスのガス注入導管への
導入速度をコントロールするバルブ２２及びコントロー
ル装置２３のような装置を含ませることが望ましい。

これらの流速をコントロールすることが望ましい理由は
アルミニウム中のマグネシウムと反応する以上の過剰の
塩素が金属浴室１１及び１２に入ることを防ぎ、特にフ
ラックス材料２１を用いなかった場合には、塩素が大気
中に逃げないようにすることである。

操作する場合には、本発明のガス注入装置は第一の金属
浴室１１から金属移送導管１５を通して第二の金属浴室
１２へと熔融金属を流し、熔融金属中へ注入すべき塩素
、弗素、窒素又はアルゴンのようなガスを２個の端をも
つガス注入導管１６へと導入することにより、ガスを熔
融金属へと導入する。

この場合ガス注入導管の一端１７は第一の金属浴室１１
の中に浸漬し、第−及び第二の金属浴室１１及び１２の
間で金属移送導管１５に連結されている。

金属移送導管１５及びガス注入導管１６、並びに金属を
流す装置１３に対する好適な材料はグラファイトである
。

恐らく本発明を最も普通に使う場合は約１〜約４重量％
のマグネシウムを含むアルミニウムの脱マグネシウムで
あろつ０ これを行なう場合、マグネシウム含量は例えば０．１重
量％位までかなり低下する。

前述の如くバルブ２２及びコントロール装置２３はアル
ミニウム中のマグネシウムの量に比例して熔融金属及び
ガ２ニー＝、ｉ仝ｅをコントロールするのに有用である
導入速度は金属移送導管１５を通るアルミ
ニウムから除去されるマグネシウム１ ｋｇ当り２．９
５ｋｇの塩素に保ち、塩素が完全に反応し、大気中に塩
素が逃げ出さないようにしなければならない。

塩素の流速は例えばアルミニウムの流速約１８１４．３
６ｋｇ１分の時に約９．０７〜１１３．４ｋｇ／時であ
る。

本発明の装置は勿論熔融金属から溶解したガスを除去す
る場合、並びにマグネシウムのような溶解した不純物と
反応させる反応原料を与える場合にも等しく応用するこ
とができる。

このような場合、金属移送用導管を流れる金属は例えば
溶解したガスを含むアルミニウムであることもできる。

除去すべき最も普通のガスは水素であり、このような溶
解ガスを本発明方法で除去するために熔融金属へ導入す
る有利なガスはアルゴン又は窒素である。

このような目的に対してはガス注入用導管へのガス導入
速度は約２．２７〜２２．６８、好ましくは約９．０７
に９／時である。

図１に示す装置と組合わせて、金属浴室１１及び１２の
内部で金属を融解する装置を用いることが必要である。

図においてこれをバーナー２４として模式的に示す。

実際にはこの目的のために反射炉を用いることが好まし
い。

必要に応じ金属浴室１１中の金属よりも不純物含量が低
い金属浴室１２からの金属を金属浴室１１を通して無限
に、又は精製操作を通して繰返して循環させ不純物含量
を順次減少させることができる。

次に実施例により本発明を例示する。

図に示す注入装置に４９８９４．９ｋｇの容量をもつ反
射炉を取付けて用い、アルミニウム中のマグネシウム含
量を減少させた。

実験１〜３の夫々において、表１に示すようにマグネシ
ウムの初期含量は０．１３〜０．２の間で変化させた。

塩素の導入＊本速度は５４．４３〜９０．７ｋｇ／時で
変化し、熔融アルミニウムが金属移送導管１５を毎分的
１８１４．３６ｋｇ／分の割合で与えられるようにポン
プを操作した。

熔融物の温度は７９３．３３〜８１０℃に保ち、正確な
温度は表１に示す。

例示した種々の実験における反応条件は塩素の全量が消
費されるような条件である。

第二の金属浴室から取出された精製アルミニウムのマグ
ネシウム含量を表１に示す。

塩素注入速度が５４．４３ｋｇ１時（０，９１ｋｇ／分
）の場合、０．９１／２．９５、即ち０．３１ｋｇ／分
のマグネシウムがアルミニウムから除去される。

圧入速度が１８１４．３６ｋｇ／分の場合、Ｍｇ含量の
低下は約０．０１７％でなければならず、実際もそうで
あった。

必要に応じ操作条件も変えることができる。

例えば金属の深さが小さい場合、金属の流速はポンプを
高速で操作することにより犬にして、塩素又は他のガス
を、金属移送導管１５の入口から金属浴室１２へと水平
方向にもつと遠くまで押しやることができる。

同様にもしＭｇ含量が低い場合には、塩素注入速度は塩
素が１００％使用され塩素ガスが逃出して汚染しないよ
うに低くしなければならない。

従来法に対して本発明が優る他の利点は炉の装入と融解
と同時にガスを注入できることである。

ガスを除去しまた溶解した不純金属材料を除去する他に
、本発明のガス注入装置は例えば金属浴１２への入口の
点において、金属移送導管に取付けられた適当なフィル
ター機構によって含有物（固体粒子）を除去するように
容易に適合させることができる。

勿論マグネシウムの他に、他の不純物、例えば溶解した
ナトリウム等を、注入ガスを適当に選択することにより
除去することができる。

なお本発明の主な実施態様を示せば次のとおりである。

１、 （１） （２） （３） 第一の金属浴室、 第二の金属浴室、 第一の金属浴室に少くとも部分的に浸漬された金属移送
導管を通し第一の金属浴室から第二の金属浴室へと金属
を流動させる装置、（４）第一の金属浴室の内部に浸漬
された一端を有する２個の端をもったガス注入用導管、
及び （５）熔融金属中へ導入するガスをガス注入導管の浸漬
されていない端へ導入する装置から成り、 ガス注入導管の浸漬された端は金属移送用導管に連結さ
れ、ガス注入導管は第一の金属浴室の金属がガス注入導
管の浸漬された端を通って流れるように構成配置され、
ガス注入導管はガス注入導管の浸漬された端と反対側に
浸漬されていない端を有することを特徴とする、熔融金
属中にガスを導入するためのガス注入装置。

２、ガス注入用導管はその浸漬端の内部に耐化学薬品性
でガス透過性ではあるが金属を透過しないプラグを備え
ている上記１．記載のガス注入装置。

３、プラグはガラス接合アルミナである上記２．記載の
ガス注入装置。

４、熔融金属がアルミニウムである上記１．記載のガス
注入装置。

５、ガスが塩素、弗素、窒素及びアルゴンから戒る群か
ら選ばれる上記１．記載のガス注入装置。

６、ガスが塩素である上記ｌ、記載の装置。

７、第二の金属浴室がフラックス材料で被覆されている
上記１．記載のガス注入装置。

８、フラックス材料は金属の塩又はその混合物である上
記７．記載のカス注入装置。

９、フラックス材料は塩化ナトリウム、塩化カリウム、
クリオライト、及びそれらの混合物である上記８．記載
のガス注入装置。

１０、フラックス材料が塩化ナトリウムである上記８、
記載のガス注入装置。

１１、フラックス材料が塩化カリウムである上記８゜記
載のガス注入装置。

１２、フラックス材料が塩化ナトリウムと塩化カリウム
との混合物である上記８．記載のガス注入装置。

１３、フラックス材料は４７．５重量％の塩化ナトリウ
ム、４７．５重量％の塩化カリウム、及び５重量％のク
リオライトである上記８．記載のガス注入装置。

１４、金属移送用導管を通る金属流の流速、及びガス注
入導管へのガス速度をコントロールする装置がさらに備
えられている上記１．記載のガス注入装置。

１５、金属移送用導管及びガス注入導管がグラファイト
である上記１．記載のガス注入装置。

１６、 （１） 第一の金属浴室から金属移送用導管
を通じて第二の金属浴室へ熔融した金属を流し、（２）
熔融金属中へと注入すべきガスを、第一の金属浴室内に
浸漬され第−及び第二の金属浴室の間の金属移送導管に
連結されている２個の端をもったガス注入用導管へと導
入する工程から戒ることを特徴とする熔融金属中にガス
を導入する方法。

１７、金属移送用導管を通して流す金属が約１〜約４重
量％のマグネシウムを含むアルミニウムである上記１６
．記載の方法。

１８、ガスが塩素である上記１７．記載の方法。

１９、ガスが弗素である上記１７．記載の方法。

２０、ガスが窒素である上記１６．記載の方法。

２１、ガスがアルゴンである上記１６．記載の方法。

２２、熔融金属及びガスの相対流速を、アルミニウム中
のマグネシウムの量に比例してコントロールする上記１
８．記載の方法。

２３、金属移送導管を流れるアルミニウムから除去され
るマグネシウム１ｋｇ当り２．９５ｋｇの塩素を導入す
る上記１８．記載の方法。

２４、塩素の導入速度は約９．０７〜約１１３．４ ｋ
ｇ７時である上記１８．記載の方法。

２５、アルミニウムの流速は約１ ｓ １４．３６ｋｇ
１分である上記１８．記載の方法。

２６、金属移送用導管を流れる金属が溶解ガスを含むア
ルミニウムである上記１６．記載の方法。

２７、注入ガスが塩素、アルゴン、窒素、又はそれらの
混合物である上記２６．記載の方法。

２８、ガス注入導管へのガス導入速度は約２．２７〜約
２２．６ ｓｋｇ／時である上記２７．記載の方法。

２９、ガスを約９．０７に９／時の割合でガス注入導管
へ導入する上記２８．記載の方法。

【図面の簡単な説明】

添付図面は本発明のガス注入装置の断面図である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １（１）第一の金属浴室から金属移送用導管を通じて第
   二の金属浴室へ熔融した金属を流し、（２）熔融金属中
   へと注入すべきガスを、一端が第一の金属浴室内に浸漬
   され第−及び第二の金属浴室の間の金属移送導管に連結
   されているところの、２個の端をもったガス注入用導管
   へと導入する工程から成ることを特徴とする熔融金属中
   にガスを導入する方法。 ２（１）第一の金属浴室、 （２）第二の金属浴室、 （３）第一の金属浴室に少くとも部分的に浸漬された金
   属移送導管を通し第一の金属浴室から第二の金属浴室へ
   と金属を流動させる装置、 （４）第一の金属浴室の内部に浸漬された一端を有する
   ２個の端をもったガス注入用導管、該ガス注入用導管の
   浸漬された端は金属移送用導管に連結され、該ガス注入
   用導管は第一の金属浴室の金属がその浸漬された端を通
   って流れるように構成配置され、該カス注入用導管はそ
   の浸漬された端とは反対側に浸漬されていない端を有し
   ている、及び （５）ガス注入用導管の浸漬されていない端へガスを供
   給して該ガスを前記の浸漬された端を経て溶融金属中へ
   導入する装置、 から成ることを特徴とする、熔融金属中にガスを導入す
   るためのガス注入装置。