JPS62205234A - 溶融金属の処理装置 - 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 この発明は、アルミニウムやマグネシウム等の溶融金属
の処理装置に関し、ざらに詳しくいえば溶融金属中に処
理ガスを微細化された気泡状態で放出し、かつこの気泡
を溶融金属全体に分散させてｍｍ金属中から水素ガス等
の溶存有害ガスや非金属介在物を除去する処理に使用す
る装置にｊｉｌする。

この明細書において、「アルミニウム」および「マグネ
シウム」という語には純アルミニウムおよび純マグネシ
ウムのほかにアルミニウム合金およびマグネシウム合金
も含む意味で用いられる。また、「不活性ガス」という
詔は、周期表のアルゴンガス、ヘリウムガス、クリプト
ンガス、キセノンガスの他に溶融ずべき金属に対して不
活性なガス、例えばアルミニウムに対して不活性なチッ
素ガス等も含む意味で用いられる。

従来技術とその問題点 上記のような溶融金属の処理装置としては、従来上端に
間口を有する溶融金属処理槽と、溶融金属処理構内に配
置され、かつ内部に長手方向に伸びる処理ガス通路を有
する垂直回転軸と、垂直回転軸の下端に設けられ、かつ
底面に垂直回転軸の処理ガス通路と連なる処理ガス吹出
口を有する気泡放出分散用回転体と、処理槽内に配置さ
れる渦流Ｊ３よび波立ら防止用邪魔板とよりなるものが
用いられていた。そして、垂直回転軸の処理ガス通路に
不活性ガス、塩素ガス等の処理ガスを送り込みながら垂
直回転軸を回転させて処理ガスを微細化された気泡状態
で溶融金属中に放出するとともに溶融金属全体に分散さ
ぼることににって溶融金属の処理を行なっていた。上述
した従来の処理装置において、垂直回転軸、回転体およ
び邪魔板は一般に黒鉛製でった。黒鉛は耐熱性、耐熱衝
撃性、溶融金属とのぬれ性などがすぐれているが、溶融
金属によるエロージョンや加熱高温雰囲気中での酸化な
どによる消耗が激しいという欠点がある。したがってこ
れらの部材を頻繁に交換り′る必要があり、コス１〜が
高くなるという問題があった。また、垂直回転軸、回転
体および邪魔板をアルミナ等のレラミックスでつくるこ
ともζえられるが、この場合耐熱衝撃性が悪く、高温の
溶融金属中から急激に引上げた場合、熱衝撃により破ｎ
するという問題がある。さらに、Ｉ右回転軸、回転体お
よび邪魔板を金属でつくることも考えられるが、この場
合、その表面から次第に溶け、処理すべき溶融金属の組
成が変化するという問題がある。

この発明の目的は、上記問題を解決した溶融金属の処理
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 この発明による溶融金属の処理装置は、処理槽内に入れ
られた溶融金属中に処理ガスを微細化された気泡状態で
放出し、かつこの気泡を溶融金属全体に分散さけて溶融
金属中から溶存ガスや非金属介在物を除去する装置であ
って、内部に処理ガス通路を有しており、かつ処理時に
溶融金属に浸漬される垂直回転軸と、垂直回転軸の下端
に設けられ、かつ底面に回転軸の処理ガス通路に連なる
処理ガス吹出口を有づる気泡放出分散用回転体と、処理
時に溶融金属に浸漬される溶融金属の渦流および波立ら
防止用邪魔板とを備えており、垂直回転軸、回転体およ
び邪魔板のうちの少なくとも１つが炭１−ｔ−ラミック
ス複合材で形成されているしのである。

この発明の処理装置において、垂直回転軸と回転体とが
一体的につくられる場合と、両名を別個につくっておい
て適当な手段で両省を固定しておく場合がある。また、
この発明の処理装置においては、垂直回転軸、回転体お
よび邪魔板のすべてが炭素−セラミックス複合材で形成
される場合、上記３つの部材のうちいずれか２つの部材
が炭素−ヒラミックス複合材で形成される場合、ならび
に上記３つの部材のうらいずれか１つの部材が炭素−セ
ラミックス複合材で形成される場合がある。なお、垂直
回転軸と、回転体とが一体的につくられている場合には
、垂直回転軸および回転体と、邪魔板とのうちの少なく
ともいずれか一方が炭素−セラミックス複合材で形成さ
れる。

炭素−セラミックス複合材としては、コークス粉末にビ
ラミックス粉末１０〜５０容遣％を配合し、焼結して得
られた曲げ強度２００にｇ／ｄ以上を有するものを用い
るのがよい。炭素材のコークスは、複合材に優れた耐熱
衝撃性、化学的安定性、高温強度を付与し、かつ複合材
を軽量化し、一方セラミックスは、優れた耐酸化性、耐
摩耗性、機械的強度を付与する。セラミックス粉末とし
ては、炭化ホウ素のみ、または炭化ホウ素とその他の炭
化物、ホウ化物、酸化物を混合したしのを用いることか
できるが、特に炭化物、ホウ化物としてはＩＶ、Ｖ、■
族に属する金属の炭化物およびホウ化物が、また、酸化
物としては酸化アルミニウムが好適である。

この炭化ホウ素以外のセラミックスは１種のみ混合して
も、２種以上混合してもよく、その配合■は、炭化ホウ
素を含めたセラミックス坦がコークスに対して１０〜５
０容量％の範囲内となねようにする。このセラミックス
は配合匿が、１０容蚤％未満の場合には、曲げ強度が小
さく、′ｔＡ酸化性が低いなどの問題が生じ、５０容量
％を越える場合には、耐熱衝７性の低下や、機械加工性
の低下などが生じる。また、炭素−セラミックス複合材
は、コークスにセラミックス材料を、上記の範囲になる
ように配合し、加圧焼結または常圧焼結することによっ
て得られる。

この場合、焼結温度は、通常１０００〜２３００℃の範
囲である。

実　　施　　例 この発明を以下図面を参照しながら説明する。

第１図において、溶融金属の処理装置は、床（Ｆ）上に
設置された溶融金属処理槽（１）と、・処理槽（１）の
外部において床（Ｆ）に立設された支持体取付用支柱（
２）と、処理槽（１）の上方において支持体取付用支柱
（２）に上下動自在に取付ｔフられたアーム状回転軸支
持体（３）と、支持体（３）に垂下状に設けられかつ内
部に長手方向に伸びる処理ガス通路（５）を有する処理
ガス吹込用垂直回転軸（４）と、回転軸（４）の下端に
一体的に設けられ、かつ底面に回転軸（４）の処理ガス
通路（５）に連なった処理ガス吹出口（７）を有する気
泡放出分散用回転体（６）と、支持体（３）に垂下状に
設けられ、かつ垂直回転軸（４）に対して接近・離隔自
在である２枚の渦流および波立ち防止用邪魔板（８）と
よりなる。

そして、垂直回転軸（４）、気泡放出分散用回転体（６
）および渦流および波立ち防止用邪魔板（８）のすべて
が炭素−セラミックス複合材で形成されている。

処理槽（１）の上端には着脱自在の頂壁（９）が設けら
れ、頂壁（９）に回転軸（４）および邪魔板（８）を挿
入しつる開口（１０）が形成されている。

支持体取付用支柱（２）は、処理槽（１）が置かれた床
（「）上に固定された台座（１１）Ｊ−に軸線のまわり
に回転しつるととらに任意の位δで固定しつるように設
けられている。支柱（２）の高さの中間部にリング（１
３）が嵌め被往られて所定高さ位置に固定されていると
ともに、上端にはブラケラ１〜（１４）が設けられてい
る。支持体（３）は、一端部にて支柱（２）に１習動自
在に嵌め被せられている。支持体（３）を支柱（２）に
沿って上下動させるは横は、リング（１３）とブラケッ
ｈ（１４）との間に回転自在に設けられ、かつ支持体（
３）に形成された雌ねじ孔（３ａ）にねじ嵌められて支
持体（３）を貫通したねじ軸（１５）と、ブラケット（
１４）上に取付けられ、歯車（１ｆ３）（１７）を介し
てねじ軸（１５）を回転さぜるモータ（１８）とよりな
る。そして、モータ（１８）を駆動することにより歯車
（１Ｇ）（１７）を介してねじ軸（１５）が回転し、支
持体（３）が上下動するようになっている。支持体（３
）が上昇位置にあるときには回転体（６）および邪魔板
（８）が槽（１）外に出るようになっている。

また支持体（３）は、支柱（２）とともに支柱（２）の
軸線を中心として回転するようになっている。

支持体（３）に１１垂直回転軸（４）の回転駆動機構が
設けられている。この回転駆動１袖は、支持体（３）に
取付けられたモータ（２０）と、支持体（３）の先端に
取付けられた垂直筒状の軸受（２１）と、軸受（２１）
に回転自在でかつ上下動しないように支持された回転駆
動＠　（２２）と、モータ（２０）の原動軸に取付けら
れたプーリ（２３）と、回転駆動軸（２２）に取付ｔノ
られたプーリ（２４）と、両プーリ（２３）（２４）に
１１トけられたベル１−（２５）とよりなる。そして、
回転駆動軸（２２）の下端にフランジ継手（２６）を介
して垂直回転軸（４）が固定されており、プーリ（２３
）（２４）、ベルト（２５）および回転駆動１袖（２２
）を介してモータ（２０）により回転軸（４）が回転さ
せられる。回転駆動軸（２２）の内部には回転軸（４）
の処理ガス通路（５）に運なった処理ガス通路（２７）
が設けられている。回転駆動軸（２２）の処理ガス通路
（２７）の上端にはロータリー・シール（２８）を介し
て処理ガス供給源（図示路）から伸びた処理ガス供給管
（２９）が接続されている。

気泡放出分散用回転体（６）の底面には処理ガス吹出口
（７）から周縁に至る複数の溝（図示路）が放射状に設
けられている。回転体（６）の周面における放射状溝の
開口の間に複数の垂直溝（３０）が設けられている。渦
流および波立ち防止用邪魔板（８）は、軸受（２１）に
左右に突出して設けられた２つのアーム（３１）にそれ
ぞれ左右方向に１習動自在になるように垂下状に取付け
られた吊持部材（３２）の下端に吊下げられている。吊
持部材（３２）は、任意の位置でねじ（３３）によりア
ーム（３１）に固定される。邪魔板（８）は、吊持部材
（３２）にねじ（３４）により着脱自在に取付けられて
いる。そして、邪魔板（８）下端が回転体（６）よりち
若干下方に来るようになされている。

このような処理装置で溶融金属の処理を行なうには、ま
ず支持体（３）を上昇ざＵておいて処理槽（１）内に溶
融金属を入れておく。また、支柱（２）を回転させて垂
直回転軸（４）がおよび邪魔板（８）が開口（１０）の
真上に来るように支持体（３）を回転させておくととち
に邪魔板（８）が間口（１０）からｍ（１）内に入るよ
うに邪魔板（８）と回転軸（４）との距離を調整してお
く。つぎに、モータ（１８）により歯車（１６０１７）
を介してねじ軸（１５）を回転させて支持体（３）を支
柱（２）およびねじ軸（１５）に沿って下降させ、垂直
回’ｆｂ　＠　（４）および邪魔板（８）を開口（１０
）から処理槽（１）内に挿入し溶融金属中に浸漬する。

この状態で、処理ガス供給源（図示路）から！ａ１！ｌ
！ガス供給管（２９）、回転駆動＠　（２２）の処理ガ
ス通路（２７）および回転軸（４）の処理ガス通路（５
）を経て処理ガスを回転体（６）に供給するとともに、
モータ（２０）により回転駆動軸（２２）および回転軸
（４）を回転さＶる。すると、回転軸（４）の処理ガス
通路（５）の下端開口から回転体（６）の吹出口（１）
を経て底面に放出された処理ガスは、回転体（６）の回
転により生じる遠心力、底面の放射状の満および垂直溝
（３０）の作用によって、微細な気泡とされ槽（１）全
体に行き渡るように分散させられて放出される。そして
、この処理ガスによって、溶融金属中の水素ガスや非金
属介在物が除去される。

溶融金属中の水素ガスや非金属介在物を除去した後や、
回転軸（４）および邪魔板（８）を交換、補修する場合
には、モータ（１８）によりねじ軸（１５）を回転さｕ
１支持体（３）を上昇させて回転軸（４）をおよび邪魔
板（８）処１！Ｉ！槽（１）の外に出すとともに支柱（
２）を回転させて両者が槽（１）の真上から外れた位置
に移動させ、この位置で交換、補修作業を行なう。また
、水素ガスや非金属介在物の除去処理後溶融金属表面に
浮いたドロスを除去したり、処理槽（１）内の保守点検
作業等を行なう場合にら、まず支持体（３）を上昇させ
て処理槽（１）の外に出した後、回転柱（１２）により
支持体（３）を回転させて槽（１）の真上から外れた位
置に移動させておく。こうしておけば、回転軸（４）お
よび邪魔板（８）がドロスの除去作業や処理槽（１）内
の保守点検作業のさいに邪魔になることがなく、かつ作
業性および安全性が向上する。

上記実施例においては、この発明の処］！Ｉ！装置は、
処理すべき溶融金属が処理槽内に入れられここで処理さ
れた復信の工程に送られるようになっているバッチ式処
理装置に適用されているが、溶湯の流路上に処理槽を設
けておき、処理槽内を連続的に流通１させながら溶融金
属を処理するインライン処理装置に適用してもよい。

次に第１図に示ず装置を用いて行なった垂直回転軸（４
）および回転体（６）の耐久テストについて述べる。

処Ｉ！Ｉ！Ｉｆｆ（１）内に溶融アルミニウムを入れ、
これを７００〜７５０’Ｃに加熱保持しておいた。

そして、支持体（３）を下降させて回転軸（４）、回転
体（６）および邪魔板（８）を溶融アルミニウム中に浸
漬し、回転軸（４）および回転体（６）を１１０００ｒ
ｐで回転させた。回転軸（４）および回転体（６）の寿
命は６０日であった。

比較のために、回転軸と回転体とが黒鉛で一体的に形成
されたものを用いて上記と同様なテストを行なったとこ
ろ、その寿命は３日であった。

発明の効果 この発明の溶融金属処理装置によれば、垂直回転軸、回
転体および邪魔板のうち少なくとも１つが炭素−セラミ
ックス複合材で形成されているので次の効果を奏する。

すなわち、炭素−セラミックス複合材は、低密度かつ高
強度であり、優れた耐酸化性および耐熱衝撃性を有して
おり、その上、高温になるほど曲げ強度は増加する傾向
にある。したがって、この素材を用いて形成された部材
の耐久性は飛躍的に向上し、垂百回転軸、回転体および
邪魔板のすべてが黒鉛、セラミックスまたは金属で形成
された場合よりも部材の交換の周期が長くなり、コスト
が安くなる。

【図面の簡単な説明】

図面はこの発明の装置の実施例を示す垂直断面図である
。 （１）・・・処理槽、（４）・・・垂直回転軸、（５）
・・・処理ガス通路、（６）・・・気泡放出分散用回転
体、（７）・・・処理ガス吹出口、（８）・・・渦流お
よび波立ち防止用邪魔板。 以　　上 外４名 昭和６１年５月７１１ 特許庁長官　　宇　賀　道　部　　殿 、、、：ｉ、。 １、事件の　ｋ小　　　　昭和６１年持許に７（第　４
９１４７　６２、発明Ｖ）名称　　　溶融金属の処理装
置３　補正をする汁 づイ１７トとの関係　　　　持、：′Ｉ出願人１ｖ、す
ｉ　　堺市海山町６丁２２４番地氏名３名作　　昭和ア
ルミニウム株式会社１　　代　　　理　　　人 外　　４　　名 ５、浦ｉ命令の日付　　　昭和　　≦１．　　　月　　
口６−　　ｉ＋１ｉ１１により増＋ｆｉ＋する発明の敗
８、ｈ０正の内ｆダ る」４削１１６・　　　　　　　　　　　　以　」。 特許請求の範囲 処理槽内に入れられた溶融金属中に処理ガスを微細化さ
れた気泡状態で放出し、かつこの気泡を溶融金属全体に
分散させて溶融金属中から溶存がス冑非金属介在物を除
去する装置であって、内部に処理ガス通路（５）を有ユ
る垂直回転＃Ａ（４）と、垂直回転＠（４）の下端に設
けられ、かつ底面に回転軸（４）の処理ガス通路（５）
に連なる処理ガス吹出口（７）を有する気泡放出分散用
回転体ｆＧ）と。 済融金属の渦流および波立ち防止用邪魔板（８）とを備
えており、垂直回転軸（４）、回転体（６）Ｊ３よび邪
魔板（８）のうちの少なくとも１つが炭素−セラミック
ス複合材で形成されている溶融金属の処理装；ｎ０

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 処理槽内に入れられた溶融金属中に処理ガスを微細化さ
   れた気泡状態で放出し、かつこの気泡を溶融金属全体に
   分散させて溶融金属中から溶存ガスや非金属介在物を除
   去する装置であって、内部に処理ガス通路（５）を有し
   ており、かつ処理時に溶融金属に浸漬される垂直回転軸
   （４）と、垂直回転軸（４）の下端に設けられ、かつ底
   面に回転軸（４）の処理ガス通路（５）に連なる処理ガ
   ス吹出口（７）を有する気泡放出分散用回転体（６）と
   、処理時に溶融金属に浸漬される溶融金属の渦流および
   波立ち防止用邪魔板（８）とを備えており、垂直回転軸
   （４）、回転体（６）および邪魔板（８）のうちの少な
   くとも１つが炭素−セラミックス複合材で形成されてい
   る溶融金属の処理装置。