JPS60121234A - 溶融金属の濾過方法及び濾過器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 本発明は、溶融した金属を濾過する方法及びこの方法に
直接使用される濾過器に関する。

〈従来の技術〉 溶融金属、特に、溶融アルミニウムは、実際上、一般的
に最終鋳造金属製品に有害な同伴固形物を含んでいる。

これらの同伴固形物は、溶融金属が凝固した後の最終鋳
造金属製品の含有物になると思われ、最終鋳造金属製品
の延展性を減じるか又は仕上り特性及び陽極処理特性の
優秀さを減する原因となる。上記含有物は、幾つかの源
から生じることがある。例えば、これらの含有物は破壊
される表面酸化皮膜から生じることがあり、溶融金属中
に侵入する。また、含有物は、例えば、炭化物、ホウ化
物及びその他の物又は腐食した、炉及び湯道の耐火物の
ような不溶不純物として生ずることがある。

多孔質発泡セラミック材料は、溶融金属を濾過するのに
特に有用である、として知られている。

これは、マイケル・ジエー・グライヤー及びトーツス・
ジェー・グレイによる発明「溶融金属用濾過器」に対し
て１９７５年７月８日に発行された米国特許証第３．８
９３．９１７号、同じくマイケル・ジェー・プライヤー
及びトーツス・ジェー・グレイによる発明「発泡セラミ
ック性濾過器」に対して１９７６年３月３０日に発行さ
れた米国特許証第３，９４η３６３号、ジョー７・シー
・ヤーウッド、ジェイムス・イー・ドープ及びロバート
・ケイ・ブルーノによる発明「溶融金属の濾過方法」に
対して１９７８年３月２８日に発行された米国特許証第
４．０８１．３７１号、及びジョー７・シー・ヤーウッ
ド、ジェイムス・イー・ドープ及びロバート・ケイ・ブ
ルーノに対して１９７７年５月１７日に発行された米国
特許証第４．０２４．０５６号に記載されている。

〈発明が解決しようとする問題点〉 上記多孔質発泡セラミック材料は、優秀な濾過効率、低
コスト、使い易さ及び使い捨て可能なベースの上で使用
できることなどの多様な理由によって、特に、溶融金属
の濾過に有用である。上記多孔質発泡セラミック性濾過
器が作るのに便利、安価でおり、このため使い捨て可能
なベース上で使用してもよいという事実によって、多孔
質の溶融金属用濾過器を簡便に組立てるとともに濾過ユ
ニットから簡便に除去する一方、高効率の濾過装置を与
える手段の開発が必要となる。濾過器は、使い捨て物品
として設計されるから、組立、分解及び清掃が容易なホ
ルダの適当な位置に封着する効果的な手段を供給するこ
とが必要である。ホルダ又は濾過器自体は、通常、湯道
、取鍋又は湯溜りなどの一部であり、したがって、標準
湯道の中で使用されるものと同様の耐爵融金属性耐火材
料によって描成されるべきである。濾過板の外縁を取巻
く、弾性シール又はガスケット型シールを利用して、こ
の濾過板を適当な位置に封着することは、極めて望まし
ｈ０濾過板を効果的に封着するために、先行技術は、ガ
スケット型シールが載置される濾過板に面取りされた外
縁面を形成することを教えている。これによれば、濾過
板は、対応する位置に面取りされた外縁面を有する、濾
過室内の濾過板に垂直方向下向きの圧力を加えることに
よって、適当な位置に封着される。ａ過室内での組立て
時に濾過板にカが加えられる結果として、この濾過板に
は金属漏れ及び／又は不十分な金属濾過を引起す處れの
ある構造上の損傷が生じることがある。したがって、余
分なカを必要とせずに濾過室内に封着し得る濾過器を供
給することが極めて望ましい。また、細片、ひび及びそ
の他のもののために周面が凸凹であるかも知れない濾過
室内に効果的なシールを供給することが極めて望ましい
。

従来、発泡セラミック性濾過器は、有恨結合剤を有する
低密度セラミック繊維で作られ、予じめ切断された細帯
によって封着されていた。予じめ切断された直線状細帯
は、上記発泡セラミック性濾過器が仮焼及び本焼された
後、とのｆＩＪ過器の面取りされた外縁部に単にテープ
で固着されていたに過ぎない。上述したグロセヌの結果
として、数多くの不利益が生じていた。まず、ガスケッ
トは、単に、テープによって濾過器に固着されているに
過ぎないので、適会が比較的緩やかであり、このため・
ガスケットは、濾過器の取扱い中に簡単に損傷される危
険がある。ついで、予じめ切断された細帯は、直線状で
あり、封着されるべき濾過器の外縁は、面取りされてい
るので、不適合は、ガスケットから濾過板へ溶融金属が
流れる原因となる場合がある。最後に、ガスケプト材は
、濾過器が焼成されるまでは、この濾過器にテープで固
着されないので、濾過器は、整形されなければならない
。す力わち、濾過器の外縁が後続の工程において、直接
、手で触れられることのないように、その外縁は、セラ
ミックスラリ−によって被覆されなければならない。

シェリー−ダブリュー崇ブロヴクメーヤーによる発明「
発泡セラミ−Ｉり性濾過器の表面にガスケ・ソトシール
を接着する方法」に対して１９８２年５月２５日に発行
され、本発明の譲受人に譲渡された米国特許証第４．３
３１．６２１号には、溶融金属の濾過に使用される発泡
セラミック性濾過器の外縁面にガスケットシールを一体
的に接着する、改良された方法が開示されている。

この開示された方法によれば、溶融金属の濾過に使用さ
れるとき、濾過室内に挿入されるべき濾過器の所期の仕
上げ寸法に対応する大きさを有する成型枠が備えられて
いる。液状スラリーが浸透した発泡材料は、成型枠の中
央に置かれ、それによって、成型枠と、スラリーが浸透
した発泡材料との間にはギャップが形成される。しかし
て、このギャップは、セラミヴク繊維、有機及び／又は
無機結合剤及び適当な媒体（通常、水）から成るセラミ
ック繊維スラリーによって充填される。粘稠で、さらさ
らしてないスラリーが使用される場合には、乾燥工程の
前に成型枠を取外すことができる。しかし、より薄いス
ラリーが使用される場合には、乾燥するまで、この組成
成分の周りに保持される多孔質成型枠を取外さないこと
が必要である。しかして、上記組成成分は、上記米国特
許証第３．８９３．９１７号、第３．９４７．３６３号
及び第４．０８１．３７１号に開示された作業方法を使
用することｖｃ　、１：り焼成される。また、ガスフッ
トは、上記の通り要約したのと同一の態様で乾燥され、
焼成されたセラミック性組成成分に貼り付けることもで
きる。しかし、この場合には、セラミック体に、一体的
にガスフットを接着するために、新たに乾燥工程が必要
となる。上記米国特許証第４゜３３１、６２１号に開示
された方法は、予じめ切断された細帯をテープで固着す
る方法との関係で上述された不利益の幾つかを克服する
けれども、他方、濾過案内の濾過板の完全封着がなされ
ていないので、濾過板の周囲での金属漏れ及び／又は濾
過板の浮動の問題が、依然、残る。

したがって、本発明の第１番目の目的は、濾過板と濾過
室の壁との間が完全封着される溶融金属濾過工程に使用
される、改良された濾過器及び方法を提供することでめ
る。

本発明の他の目的は、濾過室の壁に係合する、濾過板の
外周面に熱膨張性、かつ、弾性のシールを設けることで
ある。

本発明の他の目的は、濾過容器の簡単な設計を可能とす
るとともに濾過容器内の構造上の凹凸を補償する、改良
された濾過板を提供することである。

本発明の他の目的は、濾過され、及び／又は選択的に予
熱する溶融金属の熱によって膨張する熱膨張性、かつ、
弾性のシールを提供し、それによって、完全封着を提供
することである。

く問題を解決するための手段〉 本発明の方法は、金属用入口及び出口を有し、濾過板に
よって仕切られるように形成されたｉｒ＆退室を供給す
る工程と、外周面に熱膨張性、がっ、弾性のシールを具
備した濾過板を供給する工程と、濾過板及びシールを濾
過室の側壁に対して係合させ、それによって濾過室ｔ−
２個以上の室に仕切る工程と、その後、全域用入口から
供給された溶融金属をして濾過板を透過させ金属用出口
から流出せしめる工程とから成る、。

また、本発明の濾過器は、濾過板とこの濾過板の外周面
に装着された熱膨張性、かつ、弾性のシールとから成る
。

〈作用〉 本発明にかかる溶融金属の濾過方法においては、取外し
自在の濾過板は、その外周面が濾過室の壁面と係合する
ように、濾過室内に配置される。濾過板の外周面は、熱
膨張性、かつ、弾性のシールを具備しており、これによ
って、濾過される溶融金属の発する熱がシールを膨張さ
せ、それによって、濾過板の周りでの金属漏れ及び／又
は濾過板の浮動を生じさせガいようにこの濾過板を完全
封着する。

溶融金属が濾過板に供給される前に、シールを予熱する
ことによって濾過板の完全封着を達成し又は助けるよう
にしてもよい、。

〈実施例〉 第１図及び第２図は、典型的な濾過室を示しており、こ
の濾過室は、例えば、浴融金属移動システム、取鍋、注
入樋、移動樋、金属処理主室、又はその他の物の中に設
けられている。濾過装置２け、例えば、その周縁に設け
られたフランジ（図示せず）のような適宜の手段によっ
てボルト締めされる２個の部分から構成されてもよい。

第１図及び第２図に示された濾過装置は、その中央に濾
過室６を有する移動樋であって、金属用人口４を介して
金属が供給され、この金属は、金属用出口５を介して濾
過室６から流出する。溶融金属は、例えば、注入芽のよ
うな適宜の手段によって金属用入口４に注入してもよい
３、濾過室６は、その断面が正方形に形成された室であ
る。濾過室６の底面は、金属用人口４の底面よりも下方
に位置している。このため、濾過室６に流入する溶融金
属は、この濾過室３に位置決めされた濾過板１６を透過
して下方へ移動することができる。したがって、濾過室
６は、この濾過室６の上部を完全に包囲する室枠７によ
って特徴づけられる。第１図に示されているように、室
枠７は、金属用人口４に連絡する側部を除く、濾過室６
の全ての側部を包囲している。室枠７は、側壁８を有す
る。この側壁８は室床９に接続し、室床９は、内縁突起
１１を有する内縁壁面１０１に有する。内縁突起１１は
、正方角枠状のフィルタシート１２の周壁外面１６に形
成された外周溝１４と嵌合する。フィルタシート１２は
、その周壁内面部位に、下方に向って狭くなるように形
成された内壁テーバ座面１５を有スル。フィルタシート
１２は、公知の適宜の手段によって室床９の内縁壁面１
０に固定されている。

濾過板１６は、その外周面部位に、外周テーパ面１７を
有する。本発明によれば、濾過板１６の外周テーパ面１
７には、耐宕融金属性の熱膨張性、かつ、弾性のシール
１８が設けられている。しかしてミ濾過板１６とシール
１８とは、一体としてフィルタシート１２に係合するよ
うに、濾過室６内に装入される。

造され、ＩＮＴＥＲＡＭ（登謄商標）の名称で市販され
ている。シート材料は、所望程度の濡れ強さを与える有
機及び／又は無機結合剤を使用して、膨張しないバーミ
キュライト、ハイドロバイオタイト、又は水膨張性テト
ラケイ酸フッ化雲母から製造される。シート材料は、製
紙技術によって０．１ないし約２５隨の所望の厚さに製
造され得る。この製造方法は、後述する。

適当な無機結合剤としては、非交換形態で水膨張するナ
ト２ケイ酸ンッ化雲母、又は、例えばアスペクトのよう
な繊維質の材料と同じように、二価カチオン又は多価カ
チオンを有する交換塩として綿状沈澱した後のテトラケ
イ酸フヅ化雲母が使用され得る。有機結合剤としては、
少量の種々のポリマー及びニジストマーが使用され得る
。しかして、有機結合剤は、例えば、天然又は合成のゴ
ム乳液のような乳液状で加えられることが多い。

上記シート材料は、例えば、陶紙に関する米国特許証第
３．４５８．３２９号に記載された標準的製紙技術によ
って成形される。３０重量％ないし８５考ん 重量％ｉ張材料、特に、膨張しない、選鉱されたバーミ
キュライト鉱の細片、ハイドロバイオタイト、又は水膨
張する合成テトラケイ酸フ・ソ化系雲母が単独で又は３
個の材料のいずれかの組合せでシートの中に、混入され
る。例えば、蛇紋石アスベスト又は角閃石アヌベヌト、
載断Ｅガラスという商品で市販されている軟質カラスフ
ァイバー、米国特許証第３．７０９．７０６号に記載さ
れた、ジルコニア−シリカファイバーを含有する耐火フ
ィラメント、結晶アルミナウィスカー及びアルミナケイ
酸ファイバー（ファイバー７ラブクス及びカオウウール
の商品名で市販されている）、又扛金属フィラメントの
ような補強剤（６０重量−以下、望ましくは５重量％な
いし６０重量％）が最終熱膨張シート材料及び剥脱した
シートと同様な状態の中間処理状態のシート材料に一体
性を与えるために均一混入される。１０重ｆ！：％ない
し７０重徽−の無機結合剤が、例えば、水膨張する合成
雲母微細片（米国特許証第３．００１．５７１号参照）
。

アスベスト、モンモリロン石（ベントナイト、ヘクトラ
イト、又はサボナイト）又はカオリナイト（粘土ボー／
Ｉ／）のようなシート材料を調製するのに使用される。

他の特性を発揮するための成分として混入ぢれる合成雲
母及びアスベストは、これらが付随的に無機結合剤とし
ても礪能し得るように、存在する他の粒子と一体化し又
ｉｊ：調和する能力を有する。

合成雲母が結合剤として使用される場合には、溶体は、
非交換の合成ナト２ケイ酸フッ化雲母から調製される。

または、交換される合成雲母の浮濁液が使用されてもよ
い。濃度は、２０％以下又はそれより高い広い範囲で変
化してもよい。合成テトラクイ酸フッ化雲母は、２つの
形態のうち他方の形態の一つのものにおいて、結合剤と
して使用され得る。非交換の雲母が使用される（すなわ
ち、通常、ナトリウム塩又はリチウム塩の形態で）場合
、綿状沈澱は、例えば、Ｂａ（Ｎ　Ｏｓ　）　ｖ　＋　
Ｂ　ａ　ＣＺ２　。

Ａ４（ＳＯ４）ｓ又はＡｔ（ＮＯｓｙ）ｓ　（７）水溶
液（７）ｊうな２価又は３価のカチオンを有する塩を加
えることによって開始される。しかし、交換性雲母（例
えば、Ｂａ”、Ｋ＋　、Ｃａ”、Ｍｇ”、Ｓｒ”、Ｐｂ
”。

Ａｔ　及びその他）が使用される場合には、綿状沈澱は
、例えば、ポリエチレンイミン又はセパランＮＰＩＯの
ようなポリアクリルアミド類のような非イオン性高分子
電解質を用いれば、最もよく達成される。湿態シート材
料に追加的湿態強度を与えるために、少量の有機又は無
機繊維質材料を追加してもよい。熱膨張材料、一種以上
の補強剤、及び結合剤を均一混合し、その後綿状沈澱剤
が加えられる。熱膨張材料の分散性を改良するために、
少ｉの表面活性剤又は起泡剤を使用してもよい。

これによっても、本発明の範囲を逸脱するものではない
。アスベストに関連する健康障害を理由として製紙工程
においてアスベストの使用を避けるために、ガラスファ
イバー材料又は耐火性フィラメント若しくはウィスカー
を代替品として使用しても、シート材料の品質を害する
ことがない。一般的に、アスベストファイバーは、他の
ファイバ−よりも安価である。上記シートは、標準的な
製紙技術によって又はフォードライナーヌクリーフによ
る手漉機による適宜の手段によって成形される。しかし
、その他の手段について後述する。成形された湿態シー
トは、約９０℃で乾燥され、手で取扱え、可撓性１弾性
及び熱膨張性を具備するシート材料を構成する。２．５
ｃ１ｎの幅と約１．５卵ないし２．、Ｏｙｎｍの厚さと
を有する乾燥シートの細帯は４．０ｋｇ強以下のぶら下
り負荷を支持することができる。

上記熱膨張シート材料の弾性は、２５ｍ、の正方形試験
片についてＡＳＴＭ　Ｆ−３６−６６の変形試験法によ
って測定された。この変形試験法においては、貫入試験
器の代りに、５．　ｌ　ｃｍ　（２インチ）正方形のア
ノビルが使用され、主負荷は、１１３ｋｇからＩ　Ｓｌ
！、　５　ｋｇ　まで軽減される。湿度調節は、全くな
されない。試験μ、まず試験片なしくｔｏ）の目盛表示
を記録するために行われる。試験片が挿入され、表面の
凹凸は、５秒間、トレーに２．２６ｋｇの重量をかける
ことによって除去される。目盛表示（ｔ、）が、位置決
めされたグージアノビルとトレーとのみについて記録さ
れる（合計は、約２．３６、ｋｇ）。しかして、上記の
主負荷が加えられ、６０秒後に目盛表示（ｔ、）が記録
され、主負荷が除去され、目盛表示（ｔ、）がさらに６
０秒後に再び記録される。

チ圧縮性−１″−１′×ｌθ０ １ｏ−１゜ ３−１２ チ回復力＝　−Ｘ　１００ １、−１゜ 乾燥し、膨張しなかったシートについて、１０〜３５チ
の圧縮と約４０チに達する回復が認められた。熱膨張性
シートは、約２０　ｏ０〜６００　℃の温度で剥脱した
。膨張したシートは、その一体性を維持し、幅’１．５
ｏｎ及び厚さ１．５〜２．０朋の細帯は、２．５ｋｇ強
の吊り下は負荷を支持し、１２００℃までその一体性を
維持した。約１５５　ｇｌａｄの定荷重を受ける熱膨張
性シート材料の膨張によって、シートの厚さが約３〜１
００％強大きくなる。この−値は、内部結合カ、加熱速
度及び組成によって異なる。一般的に、シート中の熱膨
張性材料の濃度が高い程又は荷重が／ｊＸはい程、膨張
が大きくなる７、 本発明によれば、熱膨張性材料は、利用上の要求により
シートとして又はペースト状で使用され得る。耐火ファ
イバー及び有機結合剤は、シールに混入された熱膨張性
材料の量が変えられるのと同様に、利用上の特定の要求
に従って変え得る。

シートとして使用される場合には、シールは、濾過板１
６の外周面に単にのり付けするだけでよい。

第１図及び第２図に示されているように、濾過板１６ｉ
ｉ、樋の中においてほぼ水平に配置され。

例えば、濾過室６０室床９のような、その下方に床下部
１９を有する部分に配置されている。溶融金属は、濾過
Ｎ６の金属用人口４ｔ−介して濾過板１６に供給される
。溶融金属は、濾過板１６の下方に位置する床下部１９
内へ濾過板１６を経て流入する。濾過板１６は、濾過さ
れる溶融金属によって生ずる熱の結果として膨張するシ
ール１８によって位置決め、封瑠される。従って、濾過
室６内の濾過板１６は完全封着され、この濾過板１６の
周りにおける金属漏れ及び／又は濾過板１６の浮動が防
止される。上述したところに加えて、完全封着は、溶融
金属が濾過板１６を透過する前にシール１８を予熱する
ことによって達成されてもよい。この予熱工程を追加す
ることにより、濾過システムの設計に若干の柔軟性が加
わる。上述したように、シールは、自己シール性を有す
る。何らかの金属漏れが始まるとすれば、周りのシール
は、熱くなり、熱膨張するから、それＦＣよって漏れが
止まる。フィルタシート１２上に細片又はその他の凹凸
が存在するとしても、シール１８が熱膨張し・空隙ｔ−
埋めるから、漏れは、防止される。

上述したところに加えて、第３図によれば、シール１８
の膨張能力は、濾過室の設計をより簡単なものとする。

上述したように、フィルタシート１２′は、第２図に示
されたような、内壁テーノ（座面１５を有するフィルタ
シート１２ではなく、フィルタシート１２′の軸方向に
平行な内壁平行座面１５を有する。同様に、濾過板１６
′の外周面は、テーパ面である必要はないから、その分
製造コストが低くなる。

第４図によれば、シール１８は、濾過装置２内における
濾過板１６“の垂直方向の位置決めを容易にする。しか
し、金属漏れが始まるとすれば、シール１８は熱くなり
、膨張するから、それによって漏れが止まる。

〈発明の効果〉 このように、本発明の方法によれば、熱膨張性、かつ、
弾性のシールを溶融金属用濾過板の外周面に具備させて
いるので、これら濾過板とシールドが一体化した濾過器
及び濾過室のサイジングの許容幅が大きくなり、濾過室
への装入にも、濾過器を損傷するような力を必要としな
い。

また、シールは、溶融金属の熱によって膨張するので、
係合した濾過室の壁面の凹凸を良好に補償して金属漏れ
及び濾過器の浮動を完全に防止する。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明にかかる濾過室の平面図であって、濾
過板が濾過案内にほぼ水平に配置された状態を示し、第
２図は、第１図における２−２線断面図、第３図は、本
発明にかかる原理を採用した濾過容器の一部の概略断面
図、第４図は、本発明にかかる原理を採用し、垂直に配
置された濾過板の一部の断面図でちる。 ６・・・濾過室、４・・・金属用入口、５・・・金属用
出口、１０・・・内縁壁面、１２・・・フィルタシート
、１６゜１６′及び１６″・・・濾過板、１８・・・シ
ール。 ＦｉＧ−３

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）取外し自在の濾過板を使用する溶融金属の濾過方
   法であって、 金属用入口及び金属用出口を有するとともに、濾過板が
   壁面に装着されることによって仕切られる濾過室全供給
   する工程と、 濾過室の上記壁面に係合する外周面を有し、この外周面
   に熱膨張性、かつ、弾性のシールを有する濾過板を供給
   する工程と、 濾過板及びシールを濾過室に装入し、濾過室の上記壁面
   に保合きせる工程と、 その後、溶融金属をして濾過板を透過させ金属用出口か
   ら排出する工程とから成り、この排出工程において、溶
   融金属の発する熱がシールヲ膨張させ、それによって、
   濾過板の周りの金属漏れ及び／又は濾過板の浮動が防止
   されるように濾過板が完全封着される溶融金属の濾過方
   法。 （２、特許請求の範囲第１項に記載の溶融金属の濾過方
   法であって、濾過板及びシールが濾過室に装入された後
   であって、かつ、溶融金属が濾過板を透過する前に、シ
   ールが予熱される溶融金属の濾過方法。 （３）金属用入口及び金属用出口を有するとともに、濾
   過板が壁に装着されることによって仕切られる濾過室内
   で溶融金属を濾過するのに使用される溶融金属用濾過器
   であって、濾過板の外周面に接合された熱膨張性、かつ
   、弾性のシールを有すること全特徴とする溶融金属用濾
   過器。 （４）特許請求の範囲第３項記載の溶融金属用濾過器で
   あって、上記シールが溶融金属の発する熱によって膨張
   し、それによって、濾過板の周りの金属漏れ及び／又は
   濾過板の浮動が生じないように濾過板を濾過室の壁面に
   完全封着することを特徴とする溶融金属用濾過器。