JPS6138912Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 産業上の利用分野 この考案は高純度アルミニウムの製造装置に関
する。

従来技術とその問題点 偏析凝固の原理を利用して、アルミニウムをよ
り高純度に精製することにより高純度アルミニウ
ムの製造する装置が知られている（特開昭57−
82437号）。この装置は、溶融アルミニウムを保持
するためのるつぼと、るつぼ内に入れられかつ溶
融アルミニウム中に浸漬される回転自在の回転冷
却体とよりなる。そして、アルミニウムを溶融し
た後、この溶融アルミニウムをるつぼ内に入れる
とともに常にその凝固温度を越えた温度に加熱保
持しておき、この加熱された溶融アルミニウム中
に冷却体を浸漬し、この冷却体の表面温度を上記
凝固温度以下に保持し、この冷却体を回転させて
凝固界面近傍に排出された不純物を分散混合させ
ることにより、液相中における凝固界面近傍の不
純物濃化層の厚さを薄くし、その結果上記不純物
濃化層での液相中の温度勾配を大きくしながら、
冷却体の表面に高純度アルミニウムを晶出させる
ことにより高純度アルミニウムを製造するように
なつている。上記において、液相中における凝固
界面近傍の不純物濃化層の厚さを薄くし、その結
果上記温度勾配を大きくして精製効率を向上する
ためには、冷却体と溶融アルミニウムとの相対速
度が大きくなることが条件の１つである。しかし
ながら、冷却体の回転に伴つて溶融アルミニウム
も冷却体の回転方向と同方向に流れて渦流が発生
するので、上記相対速度の増大には限界があり、
精製効率の向上にも限度がある。しかも冷却体の
回転数を大きくすれば遠心力が増大して冷却体の
周面に晶出した高純度アルミニウムが付着しにく
くなつて生産性が低下するという問題がある。

この考案の目的は、上記の問題を解決した高純
度アルミニウムの製造装置を提供することにあ
る。

問題点を解決するための手段 この考案による高純度アルミニウムの製造装置
は、るつぼと上下動自在の回転冷却体とよりな
り、るつぼ内に入れられた溶融アルミニウム中に
回転冷却体を浸漬し、回転冷却体を回転させなが
らその周面に高純度アルミニウムを晶出させる装
置であつて、るつぼ内に、溶融アルミニウム流速
低下用邪魔板が設けられているものである。

上記において、邪魔板はるつぼの内周面に固定
しておいてもよいし、あるいはるつぼの上端開口
を閉塞する蓋に垂下状に固定しておいてもよい。
後者の場合、邪魔板とるつぼ内周面とは密着して
いてもよいし、あるいは両者間に間隙が存在して
いてもよい。また、邪魔板は円周方向に所定間隔
をおいて３枚設けておくことが最も好ましいが、
これに限るものではない。また、邪魔板は、その
下端が溶融アルミニウム中に浸漬された回転冷却
体とほぼ同一高さ位置か、またはこれよりも下方
にあり、上端が溶融アルミニウムの湯面よりも上
方に位置しているのぱ好ましい。邪魔板の数、上
下両端の位置、形状および大きさかなどは、るつ
ぼの大きさ、回転冷却体の多きさおよび回転数な
どを考慮して適宜決められる。

実施例 第１図および第２図において、高純度アルミニ
ウムの製造装置１は、黒鉛製溶湯保持るつぼ２
と、上下動自在の回転冷却体３と、円周方向に所
定間隔をおいてるつぼ２の内周面に固定された３
つの溶融アルミニウム流速低下用邪魔板４とより
なる。

回転冷却体３は黒鉛、セラミツクス等からつく
らたものであつて、下方に向つて徐々に細くなり
かつ両端が閉塞された中空のテーパ筒状である。
また回転冷却体３は中空回転軸５の下端に取付け
られており、その内部に、中空回転軸５内に配置
された冷却流体供給管（図示略）から冷却流体が
供給されるようになつている。邪魔板４の下端は
溶融アルミニウム６中に浸漬される回転冷却体３
の下端よりも下方の高さ位置にある。また邪魔板
４の上端は、るつぼ２内に入れられる溶融アルミ
ニウム６の湯面よりも上方に位置している。

このような構成において、溶解炉（図示略）で
溶解されたFe，Si，Cu，Mgなどの共晶不純物を
含む精製すべきアルミニウム６がるつぼ２に送り
込まれる。このとき、回転冷却体３は上昇位置に
あつてるつぼ２の外にある。るつぼ２内に所定量
の溶融アルミニウムが入れられた後、回転冷却体
３が溶融アルミニウム６中に浸漬される。そし
て、回転冷却体３の内部に冷却流体を供給しつつ
回転冷却体３を回転させると、この回転冷却体３
の表面にまず平滑な凝固面を有する高純度の初晶
アルミニウムが晶出する。共晶不純物は液相中に
排出されて凝固界面近傍の液相中に共晶不純物の
不純物濃化層ができる。回転冷却体を回転する
と、固相と液相との間に相対的な運動が生じ、凝
固界面近傍に形成された不純物濃化層と他の大部
分の液相との撹拌混合が効果的に行なわれ、不純
物濃化層中の不純物が液相全体に分散せられて不
純物濃化層の厚さが薄くなり、この部分での温度
勾配も大きくなる。回転冷却体３の回転によつて
溶融アルミニウム６も回転冷却体３の回転方向と
同方向に流れるので、固相と液相との相対速度、
すなわち回転冷却体３の回転速度と溶融アルミニ
ウム６の流速との差はあまり大きくならないが、
邪魔板４によつて溶融アルミニウム６の流速が低
下させられるので、上記相対速度はかなり大きく
なる。この状態で凝固させると、元のアルミニウ
ムよりもはるかに高純度のアルミニウムが得られ
る。

上記実施例においては、１つのるつぼを備えた
装置が示されているが、これに限るものではな
く、この考案は複数のるつぼを備えており、かつ
各るつぼが連通させられた高純度アルミニウムを
連続的に製造する装置にも適用可能である。

次に第１図および第２図に示す装置を用いて行
なつて操作例について説明する。

まず、るつぼ２内に、Fe0.08wt％，Si0.06wt
％を含有する溶融アルミニウム６を入れて670℃
に加熱保持しておく。ついで最大部分の外径が
150mmであるテーパ筒状の回転冷却体３を溶融ア
ルミニウム６中に浸漬し、その内部に冷却流体を
供給しながら回転数400rpmで回転させた。この
操作を30分間行なつた後冷却体３の回転を停止さ
せ、冷却体３を上昇させた。冷却体３の周面には
５Kgのアルミニウムが晶出していた。そして、冷
却体３の周面に晶出したアルミニウム塊を除去
し、このアルミニウム塊中の平均不純物濃度を測
定したところ、Fe0.005wt％，Si0.009wt％であ
つた。

比較のために、邪魔板が設けられていない装置
を用いて上記と同じ操作を行なつた場合、得られ
たアルミニウム塊中の平均不純物濃度は
Fe0.008wt％，Si0.012wt％であつた。

これらの結果から、邪魔板の存在によつて、ア
ルミニウムの精製効率が向上することがわかる。

考案の効果 この考案の装置によれば、るつぼ内に設けられ
た邪魔板によつて回転冷却体の回転に伴つて生じ
る溶融アルミニウムの流れの速度が低下させら
れ、回転冷却体と溶融アルミニウムとの相対速度
が邪魔板の存在しない場合よりも大きくなる。し
たがつて、邪魔板が設けられていない装置に比べ
て、回転冷却体の周面にアルミニウムが晶出する
さいに凝固界面近傍にできる不純物濃化層の厚さ
が薄くなるとともに不純物濃化層での温度公配も
大きくなり、この装置を用いて製造されるアルミ
ニウムの純度は、邪魔板が設けられていない装置
を用いて製造されるアルミニウム純度よりも高く
なる。また、邪魔板によつて溶融アルミニウム中
に乱流が起こり、この乱流の撹拌効果によつても
不純物濃化層を薄くすることができるので、精製
効率は一層向上する。さらに、溶融アルミニウム
の流速を低下させることによつて冷却体と溶融ア
ルミニウムとの相対速度を大きくすることができ
るので、冷却体の回転数を、邪魔板が設けられて
いない場合のように大きくする必要はない。した
がつて、冷却体の回転により生じる遠心力はあま
り大きくならず、冷却体の周面に晶出するアルミ
ニウムが冷却体から離脱する割合が少なくなつて
生産性も向上する。

【図面の簡単な説明】

図面はこの考案の実施例を示し、第１図は垂直
断面図、第２図は第１図の−線にそう断面図
である。 １……高純度アルミニウムの製造装置、２……
るつぼ、３……回転冷却体、４……溶融アルミニ
ウム流速低下用邪魔板、６……溶融アルミニウ
ム。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. るつぼ２と上下動自在の回転冷却体３とよりな
   り、るつぼ２内に入れられた溶融アルミニウム６
   中に回転冷却体３を浸漬し、回転冷却体３を回転
   させながらその周面に高純度アルミニウムを晶出
   させる装置であつて、るつぼ２内に、溶融アルミ
   ニウム流速低下用邪魔板４が設けられている高純
   度アルミニウムの製造装置。