JPS592728B2

JPS592728B2 - アルミニウムの精製方法

Info

Publication number: JPS592728B2
Application number: JP4825980A
Authority: JP
Inventors: 秀夫新宮; 浩三新井; 良達大塚
Original assignee: Showa Aluminum Corp
Current assignee: Altemira Co Ltd
Priority date: 1980-04-11
Filing date: 1980-04-11
Publication date: 1984-01-20
Also published as: JPS56146838A

Description

【発明の詳細な説明】この発明は、アルミニウムの精製方法に関する。

アルミニウム中に不純物、とくにアルミニウムと共晶を
生成するＦｅ、Ｓｉ、Ｃｕ２Ｍｇなどの不純物が含まれ
ている場合、このアルミニウムを溶解し、これを冷却し
て一方向から凝固させると、まず凝固を開始する側の端
部において、瞬時に平滑な凝固面を有する高純度アルミ
ニウムが晶出するが、不純物は固液界面において液相中
に排出されて濃縮され、固液界面上に不純物の屈折が生
じるので、その後の凝固は、固液界面に発生する樹枝状
晶の発達により進行する。

そして、固液界面から排出された不純物は、そのままの
状態で、あるいは数ミクロン程度の共晶を生成して樹枝
状晶どうしの間あるいは樹枝状晶の枝の間に晶出する。

したがって、上記のような不純物を含んだアルミニウム
の純度を高めるためには、不純物を含有した溶融アルミ
ニウムから初晶のアルミニウムだけを選択的に取り出す
ことが効果的であることも良く知られている。

そして、この原理を利用したアルミニウムの精製方法は
種々提案されている。

しかしながら、たきえばＦｅの共晶温度はアルミニウム
の融点（６６０℃）よりも約５℃低いだけであり、初晶
アルミニウムだけを液体中に形成させることは温度制御
上の問題から非常に困難であり、また初晶アルミニウム
と不純物を多く含む残液との分離も容易ではない。

そこで、冷却体を溶融アルミニウム中に浸漬し、溶融ア
ルミニウムを入れている容器を回転させながら冷却体で
溶融アルミニウムを冷却して冷却体の周面に精製アルミ
ニウムを晶出する方法が考えられた。

ところが、この方法では、精製アルミニウムは冷却体の
周面に晶出するのであるから、所定の形状、大きさのイ
ンゴットとして直接得ることはできず、冷却体の周面に
晶出した精製アルミニウムを再溶融し、所定の鋳型に鋳
込まなければインゴットを得ることができなかった。

したがって、その作業が面倒になるとともに多くの時間
を必要とするという問題があった。

この発明は上記実情に鑑みてなされたものであって、元
の溶融アルミニウムよりも純度が高くかつ所定の形状、
大きさのアルミニウムのインゴットを簡単に得ることの
できるアルミニウムの精製方法を提供することを目的と
する。

この発明によるアルミニウムの精製方法は、不純物を含
む精製すべきアルミニウムを溶解した後、この溶融アル
ミニウムを冷却して一方向から凝固させるさいに、プロ
ペラを固液界面に接触させつつ回転させることにより、
上記固液界面から液相中に伸びている樹枝状晶を破壊し
てこの樹枝状晶の間に捕捉されている不純物を液相中に
解き放すとともに、上記固液界面近傍の液相を攪拌して
液相中に解き放された不純物を固液界面から遠ざけるこ
とを特徴とする。

上記において、プロペラによって樹枝状晶を破壊して不
純物を液相中に解き放すとともに、この不純物を固液界
面から遠ざけながら溶融アルミニウムを凝固させると、
凝固界面から樹枝状晶が発生するのを抑制することがで
き、平滑な固液界面を保ったままで凝固が進む。

ところが、凝固の進行につれて、樹枝状晶が再び固液界
面に発生するこきがあり、その場合不純物が樹枝状晶ど
うしの間および樹枝状晶の枝の間に捕捉される。

そこで、また樹枝状晶を破壊して不純物を液相中に解き
放し、この不純物を液相全体へ分散させると、再び平滑
な固液界面を保ったままで凝固が進む。

前述のような動作を繰り返すと、凝固は、常に平滑な固
液界面を保ったままで進むので、高純度のアルミニウム
が得られる。

プロペラは、凝固界面に接触する部分が同一面上にある
ことが好ましい。

この発明によれば、元の溶融アルミニウムよりも純度が
高くかつ所定の形状、大きさのアルミニウムのインゴッ
トを簡単に得ることができる。

次にこの発明を図面を参照して説明する。

第１図はこの発明の方法に用いる装置の一例を示すもの
である。

第１図において、１は両端が開口した垂直筒状の電気炉
、２は電気炉１の下方に配置されたチル、３はチル２に
接続された冷却水導入管、４は同じく冷却水排出管で、
導入管３から導入された冷却水がチル２内を循環して排
出管４から排出されるようになされている。

５はチル２の上に載せられ、はぼ全体が電気炉１内にく
るようされた円筒状黒鉛るつぼ、６は黒鉛るつぼ５内に
入れられて、アルミニウムと共晶を生成する不純物を含
んだ溶融アルミニウム、７は回転軸８の下端に取付けら
れて、黒鉛るつぼ５内に配されたプロペラで、このプロ
ペラ７の各プロペラ羽根の下縁は同一水平面上にある。

このような装置において、溶融アルミニウムはチル２に
より下方から冷却されて、下側から凝固しはじめる。

そこで、固液界面９に、プロペラ７の下縁を上方から任
意の荷重をかけて接触させつつ、プロペラＴを回転させ
る。

すると、固液界面９から液相中に伸びた樹枝状晶は破壊
され、樹枝状晶に捕捉されていた不純物および不純物の
共晶が上方に送られて固液界面９から遠ざけられる。

凝固が進むとプロペラＴは上方に押し上げられる。

そして、所定量のアルミニウムの凝固が完了したらプロ
ペラ７を引き上げて操作を終了する。

第２図は、この発明の方法に用いる装置の他の例を示す
ものである。

第２図において、１１はとりべ、１２はとりべの底壁に
設けられた開口、１３はこの開口１２に連なって設けら
れた鋳型で、内部から水冷されるようになされている。

１４はきりべ１１の周壁に設けられた入湯口、１５は入
湯口４のやや下方の高さ位置において、周壁に設けられ
た残液排出口で、凝固した高純度アルミニウムを取出し
た後の不純物濃度の高い溶融不純アルミニウムを排出す
るためのものである。

１６はとりべ１１の中に入れられて、アルミニウムと共
晶を生成する不純物を含んだ溶融アルミニウム、１７は
回転軸１８の下端に取付けられて、鋳型１３中に配され
たプロペラで、このプロペラ１７の各プロペラ羽根の下
縁は同一水平面上にある。

このような装置において、溶融アルミニウム１６は、開
口１２から鋳型１３に連続的に供給され、鋳型１３で冷
却されて部分的に凝固しつつ下方に引き抜かれる。

そこで、固液界面１９に、プロペラ１７の下縁を上方か
ら任意の荷重をかけて接触させつつ、プロペラ１７を回
転させる。

すると、第１図に示した場合と同様に不純物および不純
物の共晶が固液界面１９から遠ざけられつつ凝固が進む
。

そして、所定量のアルミニウムの凝固が完了したら操作
を終了する。

次にこの発明の実施例を示す。

実施例１この実施例は第１図に示す装置を用いて行なったもので
ある。

黒鉛るつぼ５に、ｆ；’ ｅ０．０８ｗｔ％。Ｓｉ
０．０６ｗｔ％を含む溶融アルミニウム６を入れて
おき、チル２により底部の方から凝固速度２７１ｍ／―
で凝固させるとともに、その固液界面にプロペラ７を接
触させつつ、プロペラ７を３００ｒｌ）ｉｔの速度で回
転させた。

このようにして、全溶湯の約７０％が凝固したときにプ
ロペラ７を引き上げて操作を終了した。

その後、得られた鋳塊の下から約７０％の部分を切断分
離してその部分の平均不純物濃度を測定したところ、Ｆ
ｅＯ，０３ｗｔ％、Ｓｉ０．０３ｗｔ％であった
。

また、鋳塊の残った部分の平均不純物濃度を測定したと
ころ、ＦｅＯ，２ｗｔ％、Ｓｉ０．１４ｗｔ％であった
。

実施例２上記実施例１と同様にして、ＦｅＯ，０３ｗｔ％、
ＳｉＯ，０３ｗｔ％を含む溶融アルミニウム６から
鋳塊を得た。

その後、この鋳塊の下から約７０％の部分を切断分離し
て、その部分の平均不純物濃度を測定したところ、Ｆｅ
Ｏ，００５ｗｔ％、５１０−００６ｗｔ％であった
。

実施例３この実施例は第２図に示す装置を用いて行なったもので
ある。

とりべ１１内にＦｅ０．０８ｗｔ％、ＳｉＯ
，０６ｗｔ％を含む溶融アルミニウム１６を入れておき
、鋳型１３で冷却しながら下方に５刷Δｉの速度で引き
抜くさいに、固液界面にプロペラ１７を接触させつつ５
００ｒｌ）１１の速度で回転させた。

このようにして得られた鋳塊の平均不純物濃度を測定し
たところ、ＦｅＯ，０４ｗｔ％、Ｓｉ０．０４ｗｔ
％であった。

以上の結果から明らかなように、溶融アルミニウムを冷
却して凝固させるさいに、固液界面にプロペラを接触さ
せつつこのプロペラを回転させると、不純物濃度の低い
、換言すれば高純度のアルミニウムを得ることができる
。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の方法に用いる装置の一例を示す縦断
面図、第２図はこの発明の方法に用いる装置の他の例を
示す縦断面図である。６．１６・・・・・・溶融アルミニウム、Ｔ、１７・・
・・・・プロペラ、９，１９・・・・・・固液界面。

Claims

【特許請求の範囲】

１不純物を含む精製すべきアルミニウムを溶解した後
、この溶融アルミニウムを冷却して一方向から凝固させ
るさいに、プロペラを固液界面に接触させつつ回転させ
ることにより、上記固液界面から液相中に伸びている樹
枝状晶を破壊してこの樹枝状晶の間に捕捉されている不
純物を液相中に解き放すとともに、上記固液界面近傍の
液相を攪拌して液相中に解き放された不純物を固液界面
から遠ざけることを特徴とするアルミニウムの精製方法
。