JPS5941498B2 - アルミニウムの精製方法 - Google Patents
アルミニウムの精製方法Info
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- JPS5941498B2 JPS5941498B2 JP13050579A JP13050579A JPS5941498B2 JP S5941498 B2 JPS5941498 B2 JP S5941498B2 JP 13050579 A JP13050579 A JP 13050579A JP 13050579 A JP13050579 A JP 13050579A JP S5941498 B2 JPS5941498 B2 JP S5941498B2
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- solid
- dendrites
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- B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
- B22D1/00—Treatment of fused masses in the ladle or the supply runners before casting
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
- B22D11/00—Continuous casting of metals, i.e. casting in indefinite lengths
- B22D11/04—Continuous casting of metals, i.e. casting in indefinite lengths into open-ended moulds
- B22D11/041—Continuous casting of metals, i.e. casting in indefinite lengths into open-ended moulds for vertical casting
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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- B22D11/00—Continuous casting of metals, i.e. casting in indefinite lengths
- B22D11/10—Supplying or treating molten metal
- B22D11/11—Treating the molten metal
- B22D11/114—Treating the molten metal by using agitating or vibrating means
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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- B22D11/00—Continuous casting of metals, i.e. casting in indefinite lengths
- B22D11/10—Supplying or treating molten metal
- B22D11/11—Treating the molten metal
- B22D11/116—Refining the metal
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Manufacture And Refinement Of Metals (AREA)
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ＦｅＸＳｉ、Ｃｕ、Ｍｇ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偏析が生
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。
生成するＦｅＸＳｉ、Ｃｕ、Ｍｇ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偏析が生
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。
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。
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。
々提案されている。
しかしながら、たとえばＦｅＯ共晶温度はアルミニウム
の融点（６６０°Ｃ）よりも約５°Ｃ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かっ
た。
の融点（６６０°Ｃ）よりも約５°Ｃ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かっ
た。
また、上記のような凝枝状晶間に補促された不純物を液
相中に解放しつつ凝固を進行させれば、高純度のアルミ
ニウムを得ることができると考えられ、アルミニウムを
溶解した後、冷却するさいに固液界面近傍の液相を機械
的に攪拌して、上記樹枝状晶の間から不純物および共晶
を解き放す方法が考えられた。
相中に解放しつつ凝固を進行させれば、高純度のアルミ
ニウムを得ることができると考えられ、アルミニウムを
溶解した後、冷却するさいに固液界面近傍の液相を機械
的に攪拌して、上記樹枝状晶の間から不純物および共晶
を解き放す方法が考えられた。
しかしながら、いわゆる流動境界層が形成されるために
機械的に撹拌することによる不純物の除去には限界があ
る。
機械的に撹拌することによる不純物の除去には限界があ
る。
また、次のような方法も従来から行なわれていた。
この方法は、冷却体を溶融アルミニウム中に浸漬し、こ
の冷却体および溶融金属を入れている容器のうちいずれ
か一方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させるも
のである。
の冷却体および溶融金属を入れている容器のうちいずれ
か一方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させるも
のである。
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
込まなけれはインゴットを得ることができなかった。
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
込まなけれはインゴットを得ることができなかった。
したかって、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。
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、従
来の方法に比べて精製効果が大きく、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。
来の方法に比べて精製効果が大きく、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、固液界
面から液相中に伸びた樹枝状晶の間に補捉されている不
純物を液相中に解き放すために上記樹枝状晶を超音波振
動により破壊すること、および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ものであ
る。
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、固液界
面から液相中に伸びた樹枝状晶の間に補捉されている不
純物を液相中に解き放すために上記樹枝状晶を超音波振
動により破壊すること、および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ものであ
る。
上記において、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凝固させるさいに、固液
界面から液相中に伸びた樹枝状晶を破壊すると、破壊さ
れた樹枝状晶は再溶融し、樹枝状晶どうしの間、または
樹枝状晶の枝の間１だ捕捉されていた不純物および不純
物とアルミニウムとの共晶は、液相中に解き放される。
の溶融アルミニウムを冷却して凝固させるさいに、固液
界面から液相中に伸びた樹枝状晶を破壊すると、破壊さ
れた樹枝状晶は再溶融し、樹枝状晶どうしの間、または
樹枝状晶の枝の間１だ捕捉されていた不純物および不純
物とアルミニウムとの共晶は、液相中に解き放される。
モして液相中に解き放された不純物および共晶を固液界
面から遠ざけて、これらを液相全体に分散混合させなが
ら溶融アルミニウムを凝固させると、固液界面から樹枝
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。
面から遠ざけて、これらを液相全体に分散混合させなが
ら溶融アルミニウムを凝固させると、固液界面から樹枝
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
面に発生することがあり、その場合不純物が樹枝状晶ど
うしの間あるいは樹枝状晶の枝の間に補捉される。
面に発生することがあり、その場合不純物が樹枝状晶ど
うしの間あるいは樹枝状晶の枝の間に補捉される。
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。
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。
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。
固液界面から液相中に伸びた樹枝状晶の破壊は、液相に
超音波振動を付与することにより、微小気泡による振動
を樹枝状晶に与える方法がある。
超音波振動を付与することにより、微小気泡による振動
を樹枝状晶に与える方法がある。
超音波振動は連続的に与えでも良いし、または間歇的に
与えても良い。
与えても良い。
連続的に超音波振動を与えた場合には、樹枝状晶の破壊
によって液相中に解き放された不純物が、固液界面に押
しあてられることもあり、この場合不純物を完全に固液
界面から遠ざけることができなくなることも考えられる
。
によって液相中に解き放された不純物が、固液界面に押
しあてられることもあり、この場合不純物を完全に固液
界面から遠ざけることができなくなることも考えられる
。
間歇的に超音波振動を与えた場合には、樹枝状晶から解
き放された不純物が固液界面に押しあてられることもな
い。
き放された不純物が固液界面に押しあてられることもな
い。
したがって、超音波振動は間歇的に与えた方が好ましい
。
。
液相中に解き放された不純物を固液界面から遠さける方
法としては、たとえば固液界面近傍の液相を機械的に撹
拌する方法がある。
法としては、たとえば固液界面近傍の液相を機械的に撹
拌する方法がある。
この攪拌は、攪拌装置の攪拌翼を液相中に浸漬させてこ
れを回転させること、または電磁攪拌することにより行
なわれる。
れを回転させること、または電磁攪拌することにより行
なわれる。
また、凝固が進行するにしたがって残液の平均の不純物
濃度は上昇するが、この残液を連続的あるいは間歇的に
、新しい溶融アルミニウムと入れ替えることにより、初
期の不純物濃度とほぼ等しい不純物濃度を有する母液を
供給し、連続的に高純度アルミニウムを得ることができ
る。
濃度は上昇するが、この残液を連続的あるいは間歇的に
、新しい溶融アルミニウムと入れ替えることにより、初
期の不純物濃度とほぼ等しい不純物濃度を有する母液を
供給し、連続的に高純度アルミニウムを得ることができ
る。
この発明によれば、不純物を含む精製すべきアルミニウ
ムを溶融した後これを冷却して一方向から凝固させるさ
いに、固液界面から液相中に伸びた樹枝状晶の間に補捉
されている不純物を液相中に解き放すために上記樹枝状
晶を超音波振動により破壊するとともに、液相中に解き
放された不純物を固液界面から遠ざけるから、平滑また
は平滑に近い凝固界面を保ったまま凝固が進行し、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。
ムを溶融した後これを冷却して一方向から凝固させるさ
いに、固液界面から液相中に伸びた樹枝状晶の間に補捉
されている不純物を液相中に解き放すために上記樹枝状
晶を超音波振動により破壊するとともに、液相中に解き
放された不純物を固液界面から遠ざけるから、平滑また
は平滑に近い凝固界面を保ったまま凝固が進行し、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。
つぎに、この発明の実施例および比較例について説明す
る。
る。
実施例 １
この実施例は縦型鋳造装置を使用して、凝固した高純度
アルミニウムをとりべの底部から連続的に引き抜く方法
である。
アルミニウムをとりべの底部から連続的に引き抜く方法
である。
この実施例に用いる装置が第１図に示されている。
同図において、１はとりべ、２はとりべ１の底壁に設け
られた開口、３はこの開口２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。
られた開口、３はこの開口２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。
４はとりべ１の周壁に設けられた入湯口、５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。
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。
６はとりへ１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精製すべき溶融アルミニウム、
γは下端部が溶融アルミニウム６の中に入れられた超音
波振動子、８は撹拌棒、９は撹拌棒８の下端部に取付け
られた攪拌翼である。
生成する不純物を含んだ精製すべき溶融アルミニウム、
γは下端部が溶融アルミニウム６の中に入れられた超音
波振動子、８は撹拌棒、９は撹拌棒８の下端部に取付け
られた攪拌翼である。
この装置において、とりべ１内にＦｅＯ，１２ｗｔ％、
Ｓ ｉ Ｏ，０４ｗｔ％を含有する溶融アルミニウム６
を入れておき、これを開口２から直下の鋳型３に連続的
に供給する。
Ｓ ｉ Ｏ，０４ｗｔ％を含有する溶融アルミニウム６
を入れておき、これを開口２から直下の鋳型３に連続的
に供給する。
そして、この鋳型３で冷却して部分的に凝固しつつ下方
に３ ｍｍ／ ｍｉｎの速度で引き抜くさいに、固液界
面近傍の液相を、攪拌翼９で攪拌すると同時に、この液
相に超音波振動子γで連続的に３０ＫＨｚの超音波振動
を与えた。
に３ ｍｍ／ ｍｉｎの速度で引き抜くさいに、固液界
面近傍の液相を、攪拌翼９で攪拌すると同時に、この液
相に超音波振動子γで連続的に３０ＫＨｚの超音波振動
を与えた。
このときのＦｅおよびＳｌの除去率は、４０％および３
０％であった。
０％であった。
さらに、上記と同様の方法において、連続的な超音波振
動を与える代わりに、間歇的に３０ＫＨｚの超音波振動
を与えた。
動を与える代わりに、間歇的に３０ＫＨｚの超音波振動
を与えた。
このときのＦｅおよびＳｉの除去率は９２％および７０
％であった。
％であった。
実施例 ２
この実施例は横型鋳造装置を使用して、凝固したアルミ
ニウムをとりべの周壁から引き抜く方法である。
ニウムをとりべの周壁から引き抜く方法である。
この実施例に用いる装置が第２図に示されている。
同図において、１１はとりべ、１２はとりべ１１の周壁
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
。
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はとりべ１の中に入れられ、アルミニウムと共晶を
生成する不純物を含んだ精製すべき溶融アルミニウム、
１５は下端部が溶融アルミニウム１４の中に入れられた
超音波振動子、１６は撹拌棒、１Ｔは撹拌棒の下端部に
取付けられた攪拌翼である。
生成する不純物を含んだ精製すべき溶融アルミニウム、
１５は下端部が溶融アルミニウム１４の中に入れられた
超音波振動子、１６は撹拌棒、１Ｔは撹拌棒の下端部に
取付けられた攪拌翼である。
またとりべ１１には、凝固した高純度アルミニウムを取
出した後、不純物濃度が高くなった溶融不純アルミニウ
ムの残液を排出するための残液排出口（図示路）が設け
られている。
出した後、不純物濃度が高くなった溶融不純アルミニウ
ムの残液を排出するための残液排出口（図示路）が設け
られている。
この装置において、とりべ１１内にＦｅ Ｏ，１２ｗｔ
％、Ｓ ｉ ０．０４ ｗｔ％を含有する溶融アルミニ
ウム１４を入れておき、これを開口１２から鋳型１３に
連続的に供給して部分的に凝固しつつ側方に３ ｍｍ／
ｍ ｉ ｒの速度で引き抜くさいに、固液界面近傍の
液相を、攪拌翼１１で攪拌すると同時に、この液相に超
音波振動子１５で間歇的に１００ ＫＨｚの超音波振動
を与えた。
％、Ｓ ｉ ０．０４ ｗｔ％を含有する溶融アルミニ
ウム１４を入れておき、これを開口１２から鋳型１３に
連続的に供給して部分的に凝固しつつ側方に３ ｍｍ／
ｍ ｉ ｒの速度で引き抜くさいに、固液界面近傍の
液相を、攪拌翼１１で攪拌すると同時に、この液相に超
音波振動子１５で間歇的に１００ ＫＨｚの超音波振動
を与えた。
このときのＦｅおよびＳｉの除去率は８５％および６０
％であった。
％であった。
比較例 １
実施例１と同様の溶融アルミニウムおよび装置を用いて
、攪拌および超音波振動に関してつぎの３つの条件でそ
れぞれ凝固アルミニウムを連続的に得た。
、攪拌および超音波振動に関してつぎの３つの条件でそ
れぞれ凝固アルミニウムを連続的に得た。
他の条件は実施例１と同様である。（ａ） アルミニ
ウムを凝固しつつ引き抜くさいに固液界面近傍の液相を
機械的に攪拌せず、かつこの液相に超音波振動も与えな
い。
ウムを凝固しつつ引き抜くさいに固液界面近傍の液相を
機械的に攪拌せず、かつこの液相に超音波振動も与えな
い。
（ｂ） アルミニウムを凝固しつつ引き抜くさいに固
液界面近傍の液相を機械的に撹拌する。
液界面近傍の液相を機械的に撹拌する。
（Ｃ） アルミニウムを凝固しつ′つ引き抜くさいに
連続的に３０ＫＨｚで超音波振動のみ与える。
連続的に３０ＫＨｚで超音波振動のみ与える。
上記のそれぞれの場合におけるＦｅおよびＳｌの除去率
は（ａ）・・・−・・ともに０％、（ｂ）・・・・・・
１７％および１０％、（ｃ）・・・・・・１０％および
５％であった。
は（ａ）・・・−・・ともに０％、（ｂ）・・・・・・
１７％および１０％、（ｃ）・・・・・・１０％および
５％であった。
比較例 ２
実施例２と同様の溶融アルミニウムおよび装置を用いて
、アルミニウムを凝固しつつ引き抜くさいに、固液界面
近傍の液相を機械的に攪拌しながら凝固アルミニウムを
得た。
、アルミニウムを凝固しつつ引き抜くさいに、固液界面
近傍の液相を機械的に攪拌しながら凝固アルミニウムを
得た。
他の条件は実施例２と同様である。
このときＦｅおよびＳｉの除去率は６０％および３８％
であった。
であった。
以上の実施例１，２および比較例１，２におけるＦｅお
よびＳｌの除去率を下表にまとめる。
よびＳｌの除去率を下表にまとめる。
上記の表から明らかなように、アルミニウム中のＦｅお
よびＳｉの除去率は、溶融アルミニウムを凝固させるさ
いに、固液界面近傍の液相を機械的に撹拌すると同時に
この液相に超音波振動を与えた場合には、攪拌せず、か
つ超音波振動を与えない場合、ならびに、いずれか一方
だけの場合に、比較してかなり大きくなる。
よびＳｉの除去率は、溶融アルミニウムを凝固させるさ
いに、固液界面近傍の液相を機械的に撹拌すると同時に
この液相に超音波振動を与えた場合には、攪拌せず、か
つ超音波振動を与えない場合、ならびに、いずれか一方
だけの場合に、比較してかなり大きくなる。
第１図はこの発明の方法に用いる装置の縦断面図、第２
図はこの発明の方法に用いる他の装置の縦断面図である
。
図はこの発明の方法に用いる他の装置の縦断面図である
。
Claims (1)
- 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、固液界面から液相中に伸びた樹枝状晶の間に
補促されている不純物を液相中に解き放すために上記樹
枝状晶を超音波振動により破壊すること、および液相中
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。
Priority Applications (6)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13050579A JPS5941498B2 (ja) | 1979-10-09 | 1979-10-09 | アルミニウムの精製方法 |
| NO802978A NO158107C (no) | 1979-10-09 | 1980-10-07 | Fremgangsmaate ved smelting av aluminium. |
| DE8080303530T DE3064957D1 (en) | 1979-10-09 | 1980-10-08 | Process for purifying aluminum |
| CA000361832A CA1153895A (en) | 1979-10-09 | 1980-10-08 | Process for purifying aluminum |
| US06/195,125 US4373950A (en) | 1979-10-09 | 1980-10-08 | Process of preparing aluminum of high purity |
| EP80303530A EP0027052B1 (en) | 1979-10-09 | 1980-10-08 | Process for purifying aluminum |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13050579A JPS5941498B2 (ja) | 1979-10-09 | 1979-10-09 | アルミニウムの精製方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5655530A JPS5655530A (en) | 1981-05-16 |
| JPS5941498B2 true JPS5941498B2 (ja) | 1984-10-08 |
Family
ID=15035875
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP13050579A Expired - Lifetime JPS5941498B2 (ja) | 1979-10-09 | 1979-10-09 | アルミニウムの精製方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5941498B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2971793B1 (fr) * | 2011-02-18 | 2017-12-22 | Alcan Rhenalu | Demi-produit en alliage d'aluminium a microporosite amelioree et procede de fabrication |
-
1979
- 1979-10-09 JP JP13050579A patent/JPS5941498B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5655530A (en) | 1981-05-16 |
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