JPS5948940B2 - 溶融金属の連続処理装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、溶融金属の精製等の処理に関するものである
。

本発明は、溶融アルミニウムから気体状及び他の種卵金
属介在物の除去に特に適合するが、本発明は溶融状態に
ある他の適当な金属の精製或いは処理にも好適に応用し
うるちのである。

そのような例として塩素ガスとの化学反応による溶融金
属からのマグネシウムの除去がある。

溶融アルミニウムの精製において、融体の表面下にパー
ジング（掃除用）ガスを導入して融体の表面まで上昇す
るガス泡を発生せしめそして溶存ガス、特に水素をガス
泡に吸収せしめることが知られている。

窒素、アルゴン、塩素或いはこれらガスの混合物のよう
な多くの適当なパージングガスが知られている。

特に、塩素と窒素或いはアルゴンとの混合物は、塩素と
溶存水素との間の反応による塩化水素の形成という効果
に鑑みて一般によく使用されている。

ずっと以前から確立されたバッチ式処理技術において、
ヘキサクロルエタン粒を融体中に導入して塩素を放出せ
しめそして融体を通して上昇泡を形成し、これを上述し
たように溶存水素と反応せしめることが行われていた。

しかし、このガスの使用は毒性の塩素及びその生成物を
回収する為特別な排煙処理設備を必要とする。

更に、バッチ式脱ガス工程は金属保持時間を延長し従っ
て表面酸化を通じての金属損失をそれだけ増大する。

もつと進んだ脱ガス法は、溶融金属が炉から鋳造ステー
ションへと流出するに際してパージングガスを溶融金属
に導入するインライン（工程ラインに組込んでの）処理
を使用している。

これら脱ガスユニットは一般にパージングガスをアルミ
ナボール、アルミナ薄片、グラファイト粒或いは幾つか
の場合には剛性の多孔質媒体フィルタのようなフィルタ
材の下側に導入する。

フラックス層が、非金属介在物を吸収しそして空気或い
は湿分が融体中に侵入するのを防止し同時に上昇ガスの
上方への逃出を許容するようユニットの上流側における
溶融金属の表面及びフィルタ材に被覆されうる。

これらインライン脱ガスユニットは一般に、フィルタ材
を収納しそしてもしフラックスが使用されるなら金属流
れに連行されてきた僅かのフラックスを後に分離する為
に邪魔板によって分画される別個の流入室及び流出室を
必要とする。

これらユニットはまた、両室内への充分な熱伝達を許容
するよう特別に構成された外部加熱手段を必要とする。

本発明の目的は、非金属介在物の分離を促進しそして同
時に溶融金属の温度が工程全体を通して充分に高い値に
維持されることを保証するインライン溶融金属処理装置
を提供することである。

本発明に従えば、未処理金属を受取るに適した入口室、
処理ずみ金属を取出す出口室、画室間に金属流路を提供
するため画室の下側に且つ画室を繋いで延在する導通路
、導通路内の溶融金属と共に電導性ループを定義する為
画室を少く共部分的に分画する電導性壁、画室及び導通
路内の金属を溶融状態に維持するに充分の電流をループ
に誘導する手段及び溶融金属の表面下にパージングガス
を導入する為の手段を包含する溶融金属の連続処理装置
が提供される。

以下、図面を参照して本発明の好ましい具体例について
説明する。

ここに図示される溶融金属処理装置は、全深さにわたっ
て延在する横断隔壁１２によって入口室１０と出口室１
１とに分画された誘導チャンネル形炉を基にするもので
ある。

出口室には更に部分的に融体中に潜る邪魔板１３が装備
されている。

炉は実質上Ｕ字形の導通路１４を含む。

導通路は溶融金属で満され、これは変成器における短絡
した単巻き二次側巻線と同態様で働く。

導通路１４は一次側巻線１６を支持する成層鉄芯１５に
交差して電気的に結合される。

一次側巻線１６は一例では４１５■交流電源に接続され
る１６８巻線から構成されうる。

一次巻線から溶融金属の導通路内に誘；導される電気エ
ネルギーは、金属を溶融状態に維持するに必要な熱エネ
ルギーを供給する。

炉が機能する為には、導通路の電気回路を完結すること
が必要である。

この導通路電気回路ループは、もし隔壁１２が完全に耐
火材料から形成されているなら、隔壁１２によって中断
されるはずのものである。

従って、グラファイト或いは他の適当な電導性材料製の
挿入体１７が、導通路内の溶融金属と協働して電導性ル
ープを定義するよう隔壁１２の下方部分内に設けられて
いる。

グラファイト挿人体は好ましくはその電気抵抗が最小で
あるよう寸法づけられる。

実際上、その抵抗は誘導ループにおけるアルミニウムの
１０％である。

使用された特定の２０ＫＷチヤンネル型誘導脱ガス炉に
おいて、ゲラフィト製挿入体は１５μΩの抵抗を有した
。

邪魔板１３もまたグラファイト製挿入体１８を組込んで
いるが、これは単に熱伝達を促進するためだけである。

炉全体を通して残りの壁１９は耐火材から構成されてい
る。

操作において、溶融アルミニウムは一次炉から脱ガス装
置へと一つ乃至それ以上の人口２０を通して供給される
。

入口２０は入口室１０と通じそしてそこから金属はルー
プ１４の上流側垂直柱部２１に流入する。

その後、溶融金属は続いてのループ１４の水平延在部２
２を横切って、更に下流側垂直柱部２３を昇って出口室
１１内に流入する。

その後、金属は邪魔板１３の下側をくぐって出口室１１
を離れそして出口２４を通して流出する。

窒素、アルゴン或いは既知のガス混合物のいずれのよう
なパージングガスが、第２或いは５図に明示されるよう
に誘導ループの垂直柱部の口の上方に或いはそれに隣り
あって或いはその下側に位置づけられる一つ以上の多孔
散気装置２５を通して溶融金属に導入される。

第５図に示される上流側での散気装置２５の例示位置は
下流側においても適用することができる。

パージングガス泡中への溶存水素ガスの吸収は溶融アル
ミニウム中に誘導される電流によってもたらされる攪拌
作用により増大されることが見出された。

従って、これら導通路内の一層高い電流密度を利用する
ために、第２図に明示されるように、２つの散気装置を
誘導ループの垂直柱部２１及び２３の各々の下側に一つ
づつ位置づけて使用することが好ましい。

操業された一つの装置において、垂直柱部は５０ｍｍ径
でありそしてループを通して流れる電流は約１０００Ｏ
Ａである。

装置から流出した金属の試験の結果、電流を通じた状態
で装置を通された金属と電流を切った状態で装置を通さ
れた金属との間で処理ずみ金属の品質において著しい差
異があることがわかった。

誘導ループにおける電磁力場は強い乱流循回流れの場を
与え、これはパージングガスと溶存水素及び非金属介在
物との間の接触表面積を大巾に増大する。

電磁力場によって生みだされる金属循回速度は金属中に
誘導される電流に比例すると考えられる。

誘導される電流密度は、誘導ループの２つの垂直柱部に
おいて一層高い。

これは、それらの断面積がループの他の部分よりはるか
に小さいからである。

斯くして、パージングガスが入口室及び出口室とそれぞ
れ連通する２つの垂直柱部を通過することが好ましい。

非金属介在物は主に、上昇するパージングガス泡によっ
て入口室及び出口室において融体の表面まで移行される
。

必要なら、装置は介在物の分離と捕取を促進する為適当
な表面フラックスと共に使用されうる。

邪魔板１３は浮遊不純物が処理ずみ金属と共に装置外へ
出ていくのを防止する。

２つの垂直柱部を通してパージングガス泡を通すことに
見出される別の利益は、導通路壁への介在物の累積が防
止され、これはチャンネル型誘導炉の通常の溶融及び保
持用途において必要とされるような定期的な棒通し掻取
り作業の必要性を排除することである。

３５ｋｇ／分のアルミニウムを処理する特定の装置にお
いて、多数の合金において一貫して良好な品質の金属が
生成された。

ひんばんなストラウベープファイフェル（ＳＴＲＡＵＢ
Ｅ−Ｐｆｅｉｆｆｅｒ）真空凝固試験が実施され、すべ
て２〜５トルにおいて泡零の状態を示した。

この装置において、アルゴンが入口室の導通路下側の散
気装置を通して３１／分でそして出口室の導通路の下側
の散気装置を通して５１／分でパージングガスとして使
用された。

入口室及び出口室での同量でないガス流れの使用は導通
路を通して前進流れを促進する。

図示されるような２つの散気装置を使用する別の利点は
、出口室内の金属の水準が入口室内の相応水準より高く
なしうることである。

一例において、装置を通しての３５ｋｇ／分のアルミニ
ウム流量の場合でさえ、５０ｍｍの高さの差が観測され
えた。

このポンピング作用は２つの散気装置におけるパージン
グガス流量を調節することにより変更されうる。

装置が出口室において増大せるヘッドを与えうろことは
、装置が幾つかの機械的フィルタ或いは粒状アルミナ或
いは他の粒状物質の床を使用する他のインライン脱ガス
ユニットに対して必要とされる相当の圧力ヘッドを必要
としない点で追加的な利益を提供する。

上述した装置のような改善された誘導炉の使用は、溶融
金属の温度を維持する比較的簡単な手段を提供すると同
時に、パージングガス或いは反応ガスの混合を促進して
非金属介在物或いは反応生成物の除去における改善を実
現する乱流を炉内に創生ずる。

本発明の精神内で多くの改変を施しうろことを銘記され
たい。

例えば、本発明は塩素パージングガスを使用しての化学
反応による溶融アルミニウムからのマグネシウムの除去
にも好適に応用しうる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に従う脱ガス装置の平面図である。 第２図は第１図の２−２線に沿う断面図である。 第３図は第１図の３−３線に沿う断面図である。 第４図は第２図の４−４線に沿う断面図である。 第５図は第２図と同様の部分断面図であるが、パージン
グガスを導入する為の幾つかの位置を示す。 １０：入口室、２０：入口、１１：出口室、２４：出口
、１２：隔壁、１３：邪魔板、１４：導通路、２１．２
３：垂直柱部、２２：水平延在部、１７：電導性壁、２
５：散気装置、１５：成層鉄芯、１６：−次巻線。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 未処理金属を受取るに適した入口室と、処理ずみ金
   属を取出す出口室と、前記入口室及び出口室間に金属流
   路を提供するべく該入口室及び出口室の下側でそれらを
   繋いで延在する導通路と、前記導通路内の溶融金属と協
   働して電導性ループを定義するべく前記入口室及び出口
   室を少く共部分的に分画する電導性壁と、前記入口室及
   び出口室並びに導通路内の金属を溶融状態に維持するに
   充分の電流を前記ループ内に誘導する為の手段と、溶融
   金属の表面下にパージングガスを導入する為の手段とを
   包含する溶融金属の連続処理装置。 ２ 導通路が一対の離間した垂直柱部を有する実質上Ｕ
   字形の形態にある特許請求の範囲第１項記載の装置。 ３ パージングガスが導通路内の少く共１つの位置にお
   いて溶融金属に導入される特許請求の範囲第２項記載の
   装置。 ４ パージングガスが垂直柱部の少く共一方の底部或い
   はそれに隣りあって導入される特許請求の範囲第３項記
   載の装置。 ５ パージングガスが垂直柱部の両方の底部或いはそれ
   に隣りあって導入される特許請求の範囲第４項記載の装
   置。 ６ 下流側柱部に供給されるパージングガスの流量が上
   流側柱部に供給される流量より多いような特許請求の範
   囲第５項記載の装置。 ７ パージングガスが導通路上方の位置に導入される特
   許請求の範囲第２項記載の装置。 ８ 出口室に導通路の下流において溶融金属表面上方か
   ら該室内に垂下する邪魔板が設けられ、それにより溶融
   金属表面上の物質が処理ずみ金属と共に出口室を出てい
   くのを防止する特許請求の範囲第１項記載の装置。 ９ 邪魔板がグラファイトから成る特許請求の範囲第８
   項記載の装置。 １０ ループに電流を誘導する為の手段が導通路と交差
   する成層鉄芯を含みそして一次巻線を装備し、そしてル
   ープが短絡二次巻線を定義するような特許請求の範囲第
   １項記載の装置。 １１ 電導性壁がグラファイト製であるような特許請求
   の範囲第１項記載の装置。 １２ ガスが装置の壁に挿設されたプラグ内に位置づけ
   られた多孔散気装置を通して導入される特許請求の範囲
   第１項記載の装置。 １３ 溶融アルミニウムの脱ガスに使用さ！・する特許
   請求の範囲第１〜１２項のうちいずれか記載の装置。 １４ パージングガスがアルゴン或いは窒素であるよう
   な特許請求の範囲第１３項記載の装置。 １５ パージングガスが塩素であるような特許請求の範
   囲第１項記載の装置。