JPS62205235A - 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、さ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溶融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
る装置に関する。

この明細１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す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
に開口を有する溶融金属処理槽と、溶融金属処理槽内に
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よりなるものが用
いられていた。ぞして、垂直回転軸の処理ガス通路に不
活性ガス、Ｊｕ累ガス等の処理ガスを送り込みながら垂
直回転軸を回転さば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ざ
Ｕることによって溶融金属の処理を行なっていた。

上）ホしｔζような従来の処理装置を用いた処理におい
て、処理効率を高めるためには、吹込まれた処理ＪＪス
のｍＲ１化、お上びα埋（告全体への分散性を向上させ
ることが考えられる。処理ガスの微細化おにび槽全体へ
の均一な分散を図るｌこめには回転体の回転速度を人さ
くづる必要がある。ところが、従来の装置において、回
転体の回転速度を大さくすると、溶融金属の表面に著し
い渦流や波ひらが発生し、人気との）＆触反応による酸
化物の生成および溶融金属への氷水の侵入（たとえば、
２Ａ／＋３日２０→Ａ／２０、＋６ｌ−１）が促進され
、かつ渦流に溶融金属表面のドロスの巻込みが生じる。

また、著しい渦流のため気泡状処理ガスが渦流の中心、
すなわら回転体の回転軸の近傍に集まり、処理ガスの気
泡が処理槽全体へ分散されなくなる。したがって、溶融
金属の処理効率はかえって低下する。

そこで、上記従来装置において、溶融金属処理槽の周壁
内面に、流動抑制部材が内方突出状設けられた装置が考
えられた（特開昭５７−１５８７５７号公報参照）。し
かしながら、該装置では、使用すべき各溶融金底処１１
１！槽の周壁内面に流動抑制部材を設（）る必要があり
、その作業が面倒になるという問題があった。また、処
Ｉ１１！槽内に流動抑制部材が設けられているので、処
理＋ｅ内の清掃作業性が悪くなるという問題があった。

さらに、酸化消耗等により流動抑制部材が損ｆ口した場
合に、流動抑制部材の交換または補修作業が面倒である
という問題があった。特に、処理槽内に溶融金属が入っ
ている場合や、ｎ温の場合には、槽内の温度が低くなる
まで交換または補修作業を行なうことができない。

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。

問題点を解決するだめの手段 この発明による溶Ｆ！Ａ金属の処理装置は、溶融金属中
に処理ガスを微細化された気泡状態ひ放出し、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Ｊる装置であって、上端にｌｔ
ｕ口を有する溶融金属処理槽と、処理槽の上方に配置さ
れかつ上下動自在であるとともに水平面内で移動自在で
ある支持体と、支持体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、かつ底面に回転軸の処理
ガス通路に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、支持体に垂下状に設けられ、かつ垂直回転
軸に対して接近・離隔自在である渦流および波立ち防止
用邪魔板とよりなるなるものである。

上記において、渦流および波立ち防止用邪魔板の形状、
寸法および設けるべき数は、溶融金属処理槽の内径、槽
内に入れられた溶融金属の深さ、回転体の直径等に応じ
て適性条件を予備実験で求めるのがよいが、該条件は概
ね次式によって求める・ことができる。

Ｉｏａ　Ｗ　−ｔｏ（Ｉ　Ｏ＋１／１．２　ｔｏｏ　（
０，３５／Ｎ　）式中Ｗ：邪魔板の幅 Ｄ：溶融金属処理槽の内径 Ｎ：邪魔板の数 また、邪魔板を複数設ける場合には、垂直回転軸のまわ
りに円周方向に所定間隔をおいて設けておくのがよい。

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け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。

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）上に軸線のまわりに
回転しつるとともに任意の位置で固定しうるように設Ｇ
ノられている。支柱（２）の高さの中間部にリング（１
３）が嵌め被せられて所定高さ位置に固定されていると
ともに、上端にはブラケット（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
って上下動させる機構は、リング（１３）とブラケット
（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（１
４）上に取付けられ、歯車（ｉ６）（１７）を介してね
じ軸（１５）を回転させるモータ（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（１
６）（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）とともに支社（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）には垂直回転軸（４）の回転駆動機構が設
けられている。この回転駆動機構は、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）の原すノ軸に取付けられ
たプーリ（２３）と、回転駆動軸（２２）に取付【ノら
れたプーリ（２４）と、両プーリ（２３）（２４）に１
卦けられたベルト（２５）とよりなる。そして、回転駆
動＠（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Ｉ−（２５）および回転駆動軸（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）に連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（２
１）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洪給管（２
９）が１＆統されている。

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）の局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
ぞれ左右方向に暦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、任意の位置でねしく３３）ににリアー
ム（３１）に固定される。邪魔板（８）は、品持部材（
３２）にねしく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）よりも若
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）を上界させておいて処理槽（１）内に溶
融金属を入れておく。また、支柱（２）を回転さ往て垂
直回転軸（４）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ｕ′でおくとと６
に邪魔板（８）が開口（１０）から槽（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）ににり歯車（１６）（１７
）を介してねじ軸（１：ｊ）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、
垂直回転＠（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）から処理ガス供給管
（２９）、回転駆動軸（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＠（４）を回転ざ
ぼる。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（７）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、底面の放射状の渦および垂直溝（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Ｊ：りねじ軸（１５）を回転さ
せ、支持体（３）をＬ昇さばて回転軸（４）をおよび邪
魔板（８）処理槽（１）の外に出１ｊとともに支柱（２
）を回転さＶで両者が槽（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も、まず支持体（３）を上昇させて
処理槽（１）の外に出した優、回転柱（１２）により支
持体（３）を回転さＶ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。

この処理装置を使用して、複数の溶融金属処理槽（１）
内に入れられた溶融金属に連続的に処理を施すことがで
きる。この場合、たとえば第２図に示びょうに、支柱（
２）のまわりに複数の槽（１）を配置しておき、１つの
槽（１）内の溶融金属に処理を施した後、支持体（３）
を上昇さＶるとともに支柱（２）を回転させて、回転軸
（４）および邪魔板（８）を隣りの槽（１）の真上に移
動さＶ、支持体（３）を下降させて該槽（１）内の溶融
金属に処理を痛す。このようにして、６槽（１）内の溶
融金属に順々に処理を施していく。

上記実施例においては、支持体（３）を支柱（２）の軸
線を中心として回転ざＵることにより、支持体（３）を
水平面内で移動自在としているが、これに限るものでは
ない。たとえば、床（Ｆ）にレールを設けておき、支柱
（２）をレールに沿って直線的に移動ざ往ることにより
、支持体（３）を水平面内で移動自在としておいてもに
い。この場合にも複数の溶融金属処理槽（１）内に入れ
られた溶融金属に連続的に処理を／ｌ！ｉ寸ことができ
る。この場合、床（Ｈに設けられたレールと平行になる
ように複数の槽（１）を１直線上に並べておき、１つの
槽内の溶融金属に処理を施した後、支持体を上界させる
とともに支柱をレールに沿って移動させて、回転軸およ
び邪魔板を隣りの槽の真上に移動ざｕ１支持体を下降さ
せて該槽内の溶融金属に処理を施す。このようにして、
各槽内の溶融金属に順々に処理を施していく。

また、上記実施例においては、支持体は床に立設された
支柱に取付【ノられているがこれに限定されるものでは
ない。

さらに、上記実施例においては、この発明の処３！ｌ！
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図に示す装置の操作例について述べる。

処理槽（１）内にＡ６０６３合金の溶湯５００ＫＯ入れ
ておき、これを７００〜７３０℃に加熱保持し、回転体
（６）を１１００Ｏｒｐで回転さＶながら処理ガスとし
てＡｒガスを２０　／　／ｍｉｎで供給した。そして、
処理開始後所定時間経過した毎に溶湯中の水素ガス最を
テレガス分析装置で測定した。その結果を第３図に示す
。さらに、処理開始後所定時間経過した毎に脱介在物の
評価を行なった。脱介在物の評価は、深さ４０ｎｖ、直
径１００１１ｍの銅鋳型にサンプリング鋳造した鋳塊に
、旋盤−Ｃの面削加工、アルマイ１〜処理および染色処
理をこの順序で施し、介在物欠陥数（０，１１１１１１
１以上の大きさの欠陥数）をルーペを用いて４測するこ
とによって行なった。

その結果を下表に示す。比較のために、邪魔板が設けら
れていない装置で行なった場合の結果も第３図Ｊ５よび
下表に示す。

（以下余白） 第３図および上表から明らかなように、この発明の装置
を用いて処理を行なった場合には、邪ＩＩ！仮が設けら
れていない装置を用いて処理を行なった場合よりも脱ガ
ス効率および脱介在物効率が寸ぐれている。

発明の効果 この発明による溶融金病の処理装置は上述のように構成
されているので、支持体を上下動さＵることにより下端
に回転体を有する処理ガス吹込用垂直回転軸および邪魔
板を処理槽に出入れすることができる。したがって回転
軸および邪魔板は、溶融金属に水素ガスや非金属介在物
の除去処理を施している間だけ溶融金属中に浸漬される
ことになり、その消耗が軽減される。

また、回転軸おＪ：び邪魔板を交換、補修するさいには
、支持体を上界させて回転軸および邪魔板を処理槽から
出し、さらに支持体を水平面内で移動さ往て行なうこと
ができるので、その作業が容易になるとともにその安全
性が向上する。

しかし、処Ｂｌ！槽内に溶融金属が入っている場合や、
高温の場合にも上記作業を行なうことができる。また処
理槽の保守点検作業および清掃作業を行なう場合にも、
上記と同様に支持体を上Ｒさしかつ水平面内で移動させ
てお（プば、回転軸および邪魔板が作業の邪魔になるこ
ともない。

また、処理槽として既存の処理槽も利用できるので、既
存の設備の有効利用が可能となる。さらに、処理槽の回
転軸との間隔を調整することができる。

また、この発明の溶融金属の処１１１！装冒によれば、
支持体に渦流おＪ：び波立ち防止用邪魔板が垂下状に設
置Ｊられているので、回転体の回転により生じる茗しい
渦流や波立ちを抑制御゛ることができる。したがって、
溶融金属表面のドロスの巻込みおよび水素ガスの侵入を
防止でることができ、脱ガス効率および脱介在物効率等
の処理効率が向上し高品質の金属が得られる。しかし１
回転体の高速回転が可能となり、処理ガスの気泡微細化
および均一な分散が一層促進される。また、邪魔板が処
理槽の周壁から離れているので、邪魔板の背面（溶融金
属の流れが当たる面と反対の而）側により多くの小さな
乱流が生じ、この乱流に乗って処理ガスのｆＩ！１ｌｌ
ｌ気泡が分散される。したがって、溶融金属と処理ガス
との接触が一層促進され、脱ガスおよび脱介在物が効率
良く行なわれる。邪魔板を処理槽の周壁に密着した場合
には、上記乱流の発生が少なくなるとともに、処理ガス
の気泡が行き渡らないデッドゾーンが形成されるので、
気泡の分散がうまくいかず、上記効果が達成されない。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の装置の実施例を示す垂直断面図、第
２図はこの発明の装置を用いて複数の処理槽内に入れら
れた溶融金属を順々に処理していく状態を示す概略平面
図、第３図は第１図に示した装置で溶融金属を処理した
場合の処理時間と溶融金属中の水素ガス量との関係を示
すグラフである。 （１）・・・処理槽、（３）・・・支持体、（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）・・・渦流および波立ら防止用邪魔板。 以　　上 特許出願人　　昭和アルミニウム株式会社処理晴間（力
） 第３図 手続補正書　〒コ 昭和６１年５　月　フ１１ 特許庁長官　宇　賃　道　部　　殿心さ１、事件の表・
ｂ　　昭和６１甲持ゴ゛「間第４９１４６　ＩＦ５、光
明り）名称　　　溶融金属の処理装置３、補正をする者 ！Ｊ丁件との関係　　　　持−゛ｌ出願人住　　所　　
堺市海山町６丁２２４番地氏名３名称　　昭和アルミニ
ウム株式会社４　　代　　　理　　　人 外　　４　　名 ５６　　補正命令の日付　　　昭和　　年　　月　　　
日持５″ｒ請求の範囲 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仝休に分散ざぜて溶融金属中
から溶存ガスや非金属介在物を除去する装置であって、
上端に開口（１０）を有する溶融金属処理槽（１）と、
処理ＷＩ（１）の上方に配置されかつ上下動自在である
とともに水平面内で移動自在である支持体（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９ｆｉ　１１１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、支持体（３）に垂下状に設けられム渦流および波立
ち防止用邪魔板（８）とＪ：りなる溶融金属の処理装置
。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 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、
   上端に開口（１０）を有する溶融金属処理槽（１）と、
   処理槽（１）の上方に配置されかつ上下動自在であると
   ともに水平面内で移動自在である支持体（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、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・離隔自在である渦流および波立ち防止用邪魔板
   （８）とよりなる溶融金属の処理装置。