JPS61133332A - 溶融金属処理用回転機構、装置及び方法 - 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】 この発明は、溶融金属中にガスを分散させて、溶融金属
を精錬するための回転機構、装置及び方法に関するもの
である。この機構、装置及び方法は、アルミニウム及び
その合金、マグネシウム及びその合金、銅及びその合金
、並びに鉄系金属の精錬に有効なものである。この機構
、装置及び方法は、水素及び固体不純物を除去するため
に、溶融されたアルミニウム及びその合金をｍｓするの
に、とくに有効である。

アルミニウム及びその合金を鋳物及び展伸製品として製
造する際に、水素ガスボＵシティに関連する欠陥が伴う
ために、著しい困難が生ずることはよく知られている。

例としては、アルミニウム合金の板、シート及び細片の
製品中に膨れの発生を挙げることができる。この膨れは
、圧延後の焼戻処理又は溶体化処理中にシートに現われ
るものであり、金属中の空洞及び不連続部（例えばオキ
サイドインクルージヨン）への水素ガスの拡散、及び膨
張による焼戻温度での金属の変形によって起るのが普通
である。他の欠陥は、鋳物中のポロシティのような水素
ガスの存在に関連している。

塩素、アルゴン又は窒素又はそれら混合ガスの注入によ
って水素及び固体不純物を除去するために、溶融したア
ルミニウム及びその合金を処理することが普通に行われ
ている。

この発明によると、溶融金属中にガスを分散させるため
の回転機構は、中空シャフトと、そのシャフトに固定的
に付設された中空回転子とから成り、その回転子は、 １）　複数個の羽根を備え、各羽根は何れもシャフト又
はシャフトに近い場所から、回転子のＩｉ＃Ｉ囲に向か
って延び、回転子の中空内部が複数個の隔室に分割され
ており、 ２）　シャフトに近い回転子の上面又は下面に少なくと
も１個の開孔部と、回転子の周囲表面に少なくとも１個
の開孔部を備え、回転子が回転するとき、溶融金属が上
面又は下面にある開孔部を通って各隔室に入ることがで
き、周囲表面にある開孔部を通って外へ流出することが
でき、 ３）　ガス通過用の少なくとも１個の導管を備え、その
導管はシャフトの中空内部から各隔室へ延びている、 ことを特徴とするものである。

この発明の別の特徴によると、溶融金属処理用装置は、
容器と、その容器内に入れられている溶融金ｋＡ中゛に
ガスを分散させるための回転機構とから成り、その回転
機構は中空シャフトと、そのシャフトに固定的に付設さ
れた中空回転子とから成り、 １）　複数個の羽根を備え、各羽根は、何れもシャフト
又はシャフトに近い場所から回転子の周囲に向かって延
び、回転子の内部は複数個の隔室に分割されており、 ２）　回転子のシャフトに近い上面又は下面に少なくと
も１個の開孔部と、回転子の周囲°　表面に少なくとも
１個の開孔部とを備え、回転子が回転する時、溶融金属
が上面又は下面にある開孔部を通って各隔室に入ること
ができ、周囲表面にある開孔部を通って外へ流出するこ
とができ、 ３）　ガス通過のための少なくとも１個の導管を備え、
その導管はシャフトの中空内部から各隔室へ延びている
、 ことを特徴とするものである。

この発明のさらに別の特徴によると、上に述べた回転機
構によって容器内に入れられている溶融金属中にガスを
分散させることを特徴とする特許融金属の精錬方法が提
供される。

回転機構における回転子は、シャフトとは別に作られて
シャフトに固定されていてもよく、或いはシャフトと一
体に作られていてもよい。

回転子は、それが回転する時に抗力を少なくするために
、また回転子の全重量をできるだけ小さくするために、
横方向の断面が円形であることが望ましい。

回転子は、２個又は２個以上の羽根と、従って２個又は
２個以上の隔室とを備えている。少なくとも８個の羽根
と８個の隔室とが好ましく、４個が実際に好適な数であ
ることが見出されている。

羽根はシャフトに放射状に、又は接面状に延びていても
よい。回転子は、シャフトに近い上面又は下面の周りに
延びている複数個の開孔部を持っていてもよいが、唯１
個の円形開孔部を用いるのが好都合である。

シャフトに近い開孔部は、回転子の下面にあるよりは上
面にあることが望ましい。回転子は、その上面と下面と
の両方に開孔部を備えていてもよい。

回転子の周囲表面は、各隔室に対応して１個以上の開孔
部を備えていてもよいが、１つの羽根の一端から他の羽
根の一端まで延びる隔室ごとに、１個の長い開孔部を備
えることが望ましい。羽根が回転子の周囲表面まで充分
に延びていない時は、周囲表面は周囲の周りに延びる唯
１個の開孔部を備えすいてもよい。

必要ならば、中空シャフトからシャフトの壁を貫いて各
隔室まで延びる１個以上のガス導管があってもよいが、
実際には隔室ごとに１個の導管が満足であることが見出
されている。

使用の際には、シャフトは駆動シャフトを介して、又は
シャフトの上部で直接に、又はシャフトの下端で回転子
の底を介して駆動装置に接続され、従ってこの機構はガ
スを分散させようとする溶融金にの含まれている容器内
に浸漬される。この機構が回転すると、溶融金属は回転
子の上面又は下面の開孔部を通って贋室内へ吸い込まれ
、周囲表面の開孔部を通って隔室から流出し、こうして
回転子内を循環される。シャフトの中空内部はガス源に
接続されて、ガスはシャフトを通り、次いで導管を経由
して隔室内へ入る。ガス流が導管から出るときに、隔室
へ入る溶融金属はガス流を多くの小さな気泡に細分する
。気泡は溶融金属とよく混合され、溶融金属は周囲表面
の開孔部を通って回転子を離れ、その結果、ガスは容器
内に入れられている溶融金属全体に分散される。

回転子から溶融金属本体内へ流出する溶融金属とガスの
流動様式は、回転子の内部の形状寸法によって決定され
る。実際には、この機構をできるだけ容器の底の近くに
置き、溶融金＆とガスとを回転子から実質的に水平方向
に出させることが望ましい。これは、例えば、回転子の
下面の上がわ面の縁又は全体を水平にし、場合によって
は回転子の上面の下がわの縁を水平にすることによって
達成することができる。

この発明の回転機構は、溶融金属中に非常に小さな泡と
してガスの流れを分散させ、また大量の溶融金属中にこ
の分散を与えるに有効な手段を与える。この機構は、成
る回転機構で用いられている固定子の必要を無くするも
のであるという点で、とくに有利である。この機構では
比較的大成の溶融金属が回転子牛を通過し、中空回転子
内でガスと接触し、溶融金属とガスとが回転子を出る前
に連続的に混合されるから、この機構は池の機構に比べ
ると、溶融金属中へのガスの分散を改良している。

回転機構は、黒鉛、シリコンカーバイド、又ハ溶融金属
と反応しないセラミック材料で作ることができる。

この発明に係る袋口及び方法において用いられる容器は
、バッチ方法により溶融金属の処理に用いられる取鍋で
あっても良く、又その容器は溶融金属が連続方法によっ
て処理される特殊構造のものであってもよい。

容器は、その中に入れられている金属と大気との間の接
触を避けるために、カバー又は蓋を備えていることが好
ましく、また容器は円形断面のものが好ましい。

’ＡＮを溶融金属の連続処理に用いようとする時は、容
器は入口流路、処理室及び出口流路から成るものであっ
ても良く、処理室は仕切板を備えていても良く、仕切板
は、溶融金属が出口流路に達するまでに、溶融金属がそ
の下を通って行くものである。処理室は、連続方法を止
めることが墾まれる場合、例えば１つの合金から他の合
金へ変わる場合に、処理室が空になるように、タップ孔
又は傾斜機構を備えていてもよい。その代わりに、金属
はポンプによって取出されても良い。これらの方法は、
操作全体を通して洗浄の必要を無くしている。

装置は、金属が処理方法の実施中、適当な温度に保たれ
るように、溶融金属を加熱するための手段を備えている
ことが望ましい。浸漬ヒーターが好ましく、このヒータ
ーは、回転機構が溶融金属中で回転されている場合に、
渦の発生を防ぐための防止具として働らくことができる
ように、容器壁近くに設けられることが望ましい。

とくに、装置が連続使用のために設計されている場合に
は、金属が容器から出て行く時に、金属が通過するフィ
ルターを含んでいることが望ましい。こうして、金属が
ガスで処理される時に除かれない外来の粒子を、フィル
ターによって取除く。

回転機構は、それを溶融金属から引き上げて回転子を修
理することができるように、フレーム上に付設されても
よく、また回転子駆動配置のため　　　　　　　　　　
　、の付設は、保守の目的で容器の蓋を取除くために用
いられる片持式のホイスト組立用の支持部材として用い
ることができる。

この発明は、添付の図面を参照して実施例によって具体
的に説明されるが、図面中、 第１図は、この発明に係る回転機構の側方からの立面図
である。

＠２図は、第１図に示した回転機構の平面図の一部であ
る。

第８図は、第２図のＹＹ−ＹＹｉ！断面図である。

第４図は、第３図のｘｘ−ｘＸ線断面図である。

第５図は、溶融アルミニウムの連続処理に用いられ、第
１図の回°転機構を加えた本発明の装置の縮小垂直断面
図である。

第６図は、蓋を取除いた第５図の装置の平面図である。

第７及び第８図は、この発明に係る回転機構の別の実施
態様における回転子の、第８図に示したものと同様な図
面である。

図面を参照すると、溶融アルミニウム中にガスを分散さ
せるための回転機構は、中空シャフト１と、シャフト１
の一端に一体に作られた中空回転子２とから成るもので
ある。シャフト１に対して接面であり、シャフト１と一
体に作られた４個の羽根４が、回転子２の中空内部を４
個の同形の隔室６に分割するように、シャフト１から回
転子２の円形周囲５に向かって外方に延びている。回転
子２の上面７はシャフト１の近くに円形開孔部８を備え
、回転子２の周囲表面９は４個の長い開孔部１０を備え
、各開孔部は１つの羽根４の端１１から他の羽根４の端
１１へ延びている。シャフト１は、ガス通過のために４
個の導管１２を備え、各導管１２はシャフト１の壁を貫
通し、シャフト１の中空内部１３と１つの隔室６とを連
通している。

シャフト１は中空駆動シャフト１４の下端に接続され、
駆動シャフト１４の上端は（図示していない）電動機の
ような駆動機構に接続され、シャフトの中空内部１０、
は中空駆動シャフト１４を経て（図示されていない）ガ
ス源へ接続される。

回転機構は、入口流路１６、処理室１７、出口流路１８
及び蓋１９を備えた耐火物内張り容５１５の内側に位置
している。室１７は、室１７の壁２１の近くに中心対称
に設けられた３個の浸漬ヒーター２０を備え、仕切板２
２は室１りの底２８に向かって延び、出口流路１８の近
くに設けられる。

出口流路１８は多孔性のセラミックフィルター２４を含
んでいる。

使用の際には、溶融金属が入口流路１６から連続的に容
！１５へ入り、処理室１７を通過し、出゛口流路１８を
経て出て行く。

回転機構は、処理室１フの中に入れられている溶融アル
ミニウム中で回転され、ガスがシャフトｌを通って入れ
られ、導管１ｚから中空回転子２内の隔室６の中を通過
する。回転機構が回転するにつれて、アルミニウムは円
形開孔部８を通って隔室６内へ導入され、回転機構が開
孔部８のところで導管１２を出て行くガス流を細分して
非常に小さい気泡にし、気泡がアルミニウムとよく混合
され、気泡がアルミニウムとともに回転子の＊ｇ表面９
にある開孔部１０を通って、回転子から流れ出て、気泡
がアルミニウム全体中に分散される。

こうして、処理室ｌフに入っているアルミニーラムは、
ガスとよく接触し、水素を抽出除去し、介在物が除かれ
ることになる。

処理後に、アルミニウムは仕切板２２の下を通り、処理
室１７から出て出口流路１８へ進む。出口流路１８中を
進行する間に、なお溶融金属中に存在する非金属介在物
は、多孔性セラミックフィルター２４によって取除かれ
る。

浸漬と一ター２０は、処理室１７内のア・ルミニウムを
必要な温度に維持するのに役立つばかりでなく、また、
回転機構がアルミニウム中に渦を生ずる傾向を抑制する
防止物として働らく。ヒーターはアルミニウム中に連続
して浸漬されているので、熱衝撃による失敗の割合は少
ない。

次の実施例は、この発明を具体的に説明するためのもの
である。

図面に示すような装置に似た４個の黒鉛製回転機構の各
々を、パッチ方法によりアルゴンガスを用いて、１５０
℃で７５０Ｋｇの溶融アルミニウムを処理するのに用い
た。各場合に、アルミニウム中の水素含有量を処理前及
び処理後に測定した。

回転子及び方法条件のデータ、及び結果を下記の

【図面の簡単な説明】

第１図は、この発明の回転機構の側面図である。 第２図は、第１図に示した回転機構の一部平面図である
。第８図は、第２図のＹＹ−ＹＹ線断面図である。第４
図は、第８図のｘｘ−ｘＸ線断面図である。第５図は、
第１図の回転機構を備えた本発明袋Ｅの縮小垂直断面図
である。第６図は、蓋を取除いた第５図の装置の平面図
である。第７図及び＠８図は、この発明に係る他の回転
櫻構の第３図と同様な断面図である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、溶融金属中にガスを分散させる回転機構として、中
   空シャフト１とそのシャフトに固定的に付設された中空
   回転子２とから成り、回転子２は中空で １）複数個の羽根４を備え、各羽根は何れもシャフト１
   又はシャフトに近い場所から回 転子２の周囲５に向かつて延び、回転子２ の中空内部は複数個の隔室６に分割されて おり、 ２）シャフト１に近い回転子２の上面７又は下面に少な
   くとも１個の開孔部８と、回転 子２の周囲表面９に少なくとも１個の開孔 部１０を備え、回転子２が回転する時、溶 融金属が上面７又は下面にある開孔部８を 通つて各隔室６内に入ることができ、周囲 表面９にある開孔部１０を通つて外へ流出 することができ、 ３）ガス通過用の少なくとも１個の導管１２を備え、そ
   の導管はシャフト１の中空内部 １３から各隔室６へ延びている、 ことを特徴とする、回転機構。 ２、回転子２がシャフト１と別個に形成されていて、シ
   ャフト１に固定されていることを特徴とする、特許請求
   の範囲第１項に記載する回転機構。 ３、回転子２がシャフト１と一体に作られていることを
   特徴とする、特許請求の範囲第１項に記載する回転機構
   。 ４、回転子２が水平断面において円形であることを特徴
   とする、特許請求の範囲第１−３項の何れかの項に記載
   する回転機構。 ５、羽根４がシャフト１に接続され、又はシャフト１と
   一体に作られていることを特徴とする、特許請求の範囲
   第１−４項の何れかの項に記載する回転機構。 ６、羽根４が回転子２の周囲５まで延びていることを特
   徴とする、特許請求の範囲第１−５項の何れかの項に記
   載する回転機構。 ７、羽根４が放射状に延びていることを特徴とする、特
   許請求の範囲第１−６項の何れかの項に記載する回転機
   構。 ８、羽根４がシャフト１に対して接面となつていること
   を特徴とする、特許請求の範囲第１−６項の何れかの項
   に記載する回転機構。 ９、回転子２が、シャフト１に近い上面７又は下面内に
   唯１個の円形開孔部８を備えていることを特徴とする、
   特許請求の範囲第１−８項の何れかの項に記載する回転
   機構。 １０、回転子２が、その上面７と下面とその双方に１個
   又は２個以上の開孔部８を備えていることを特徴とする
   、特許請求の範囲第１−９項の何れかの項に記載する回
   転機構。 １１、回転子２の周囲表面９が、１つの羽根４の一端１
   １から他の羽根４の一端１１重で延びている１つの隔室
   ごとに、１個の長い開孔部１０を備えていることを特徴
   とする、特許請求の範囲第１−１０項の何れかの項に記
   載する回転機構。 １２、回転子２の周囲表面９が、周囲をめぐつて延びて
   いる唯１個の開孔部１０を備えていることを特徴とする
   、特許請求の範囲第１−１０項の何れかの項に記載する
   回転機構。 １３、容器１５と、その容器内に入れられている溶融金
   属中にガスを分散させるための回転機構とから成り、そ
   の回転機構は、中空シャフト１とそのシャフト１に固定
   的に付設された回転子２とから成り、回転子２は中空で
   あつて、且つ１）複数個の羽根４を備え、各羽根は何れ
   もシャフト１又は、シャフト１に近い場所か ら回転子２の周囲５に向かつて延び、回転 子２の内部は複数個の隔室６に分割されて おり、 ２）回転子２のシャフト１に近い上面７又は下面に少な
   くとも１個の一孔部８と、回転 子２の周囲表面９に少なくとも１個の開孔 部１０とを備え、回転子２が回転する時、 溶融金属が上面又は下面にある開孔部８を 通つて各隔室６に入ることができ、周囲表 面９にある開孔部１０を通つて外へ流出す ることができ、 ３）ガス通過のための少なくとも１個の導管１２を備え
   、導管はシャフト１の中空内部 ３から各隔室６へ延びている、 ことを特徴とする、溶融金属処理用装置。 １４、容器１５が取鍋であることを特徴とする、特許請
   求の範囲第１３項に記載する装置。 １５、容器が入口通路１６、処理室１７、及び出口通路
   １８から成ることを特徴とする、特許請求の範囲第１３
   項に記載する装置。 １６、処理室１７が仕切板２２を備えていることを特徴
   とする、特許請求の範囲第１５項に記載する装置。 １７、容器１５が１個又は２個以上の浸漬ヒーター２０
   を含んでいることを特徴とする、特許請求の範囲第１３
   −１６項の何れかの項に記載する装置。 １８、浸漬ヒーター２０が容器１５の壁２１近くに設け
   られていることを特徴とする、特許請求の範囲第１７項
   に記載する装置。 １９、出口通路１８がフィルター２４を含んでいること
   を特徴とする、特許請求の範囲第１５項に記載する装置
   。 ２０、特許請求の範囲第１−１２項の何れかに記載する
   回転機構によつて、容器内に入れられている溶融金属中
   にガスを分散させることを特徴とする、溶融金属の処理
   方法。 ２１、ガスがアルゴンであることを特徴とする、特許請
   求の範囲第２０項に記載する方法。