JPS6267128A - アルミニウムの精製法およびその装置 - Google Patents

アルミニウムの精製法およびその装置

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JPS6267128A
JPS6267128A JP20656885A JP20656885A JPS6267128A JP S6267128 A JPS6267128 A JP S6267128A JP 20656885 A JP20656885 A JP 20656885A JP 20656885 A JP20656885 A JP 20656885A JP S6267128 A JPS6267128 A JP S6267128A
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Tomoo Dobashi
土橋 倫男
Masaharu Sugiyama
杉山 雅春
Terumi Kanamori
照己 金森
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Nippon Light Metal Co Ltd
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Nippon Light Metal Co Ltd
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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 本発明はアルミニウムのgl製法およびその装置に関し
、詳しくは偏析法を用いたアルミニウムの精製法および
装置の改良に関するものである。
従来の技術 偏析法により高純度のアルミニウムを得るためには凝固
速度および凝固界面の拡散層の厚みを小とすればよいが
、凝固速度を小さくすることは生産量が減少するので好
ましくなく、従って通常は拡散層の厚みを小さくするた
めの工夫が種々なされている。一般的には回転子を溶融
金属中に入れ特開昭58−104132では、結晶成長
界面と撹拌機の間隔を一定に維持し、特公昭59−27
28ではプロペラを固液界面に接触回転させ樹枝状晶を
破壊し、また特公昭−41498では−、樹枝状晶を回
転子および超音波振動の併用により破壊し、樹枝状晶間
に捕捉されていた不純溶湯を界面から遠ざけるものであ
る。
発明が解決しようとする問題点 しかしながら、最初の方法では、樹枝状晶の枝の中に不
純物を多く含んだ液体金属が樹枝状晶と共に凝固界面に
残り、また後者の方法では、樹枝状晶を破壊しても母液
中に分散させてしまうので経済的でなく、また完全に破
壊するのが非常に困難であり、更に超音波振動装置も高
価であるという欠点がある。
また、何れの方法も、凝固界面の位置を正確に検出する
ことが困難なため、凝固速度を制御し難く、高純度で均
一な製品を得ることが困難である。
問題点を解決するだめの手段および作用本発明者らは、
樹枝状晶を破壊し、これに捕捉されている不純物を含む
金属溶湯を界面から確実に除去すること、および凝固界
面の位置を検知しこれに基ず含凝固速度を制御する方法
を研究し、本発明を完成するに至った。
本発明は、るつぼ内に溶解アルミニウムを保持し、冷却
されたるつぼの底部から精製アルミニウムを凝固成長さ
せる方法において、溶湯内で複数の穴を有する板状体を
上下方向に動かしめ、かつその板状体を凝固成長したア
ルミニウムの上部界面に押圧して、表面の結晶アルミニ
ウムを破壊し該アルミニウム結晶間に存在する溶解アル
ミニウムを溶湯中に押出すことを特徴とするものであっ
て、かかる方法は、るつぼ内に溶解アルミニウムを保持
し、冷却されたるつぼの底部から精製アルミニウムを凝
固成長させるアルミニウム精製装置において、底部に冷
却部を設け、上下動し凝固アルミニウム上部界面を押圧
し得る板状体をるつぼ内部に設けたことを特徴とするア
ルミニウム精製装置により具体化される。
本発明方法を、その具体化した装置に基いて説明すると
、第1図は本装置の概略構凸を産す縦断面図で、アルミ
ニ・ラム溶湯6を保持するるつば5の側壁を囲み側壁ヒ
ータ3が設けられ、るつぼ5の底面部には冷却器8が設
けられ、該冷却器の上部に、底部ヒータ4を取付けても
よい。これらの外側を保温材9で囲み熱エネルギーの散
逸を防止している。るつぼ内には、上下可動に板状体2
が軸1に取付けられる。この軸1は、適宜の機械的機構
、例えば軸1をモータ11により回転するボールねじ1
0とを連結部材12でリンクして、切換装置等によりボ
ールねじの正回転または逆回転により軸下端に結合され
た板状体2が、るつぼ内を上下動し、f111!llア
ルミニウム7の凝固界面を押圧し、一定圧力以上となっ
たときはモータが空転し板状体が凝固界面を、それ以上
押圧しないようになっている。
また、板状体2 t、t、るつぼの平面形状に応じた形
状で、一般には円板状であるが、必ずしも円板である必
要はなく、円板の場合には、円板の直径はるつば内径よ
り05〜10mm小さい範囲が好ましく510mm以上
では上下動により縦方向への十分な移動速度が得られず
、同じく05mm以下では溶湯の粘性抵抗により、板状
体とるつぼ内壁間からの流出量が少なくなるために樹枝
状晶間に存在する溶湯中での不純物の拡散が小さくなる
板状体の径が大きな場合には、第2図に示すように中心
から放射駄に溶湯金属の移動孔15を設けることが好ま
しく、移動孔の縦断面は角形9台形、逆台形等の形状を
採ることができる。板状体2はアルミニウム溶湯に侵さ
れない素材、一般には黒鉛、窒化ケイ素等のセラミック
スで作られ、軸1も板状体と同一の素材又は他の素材か
ら作られる。また板状体のアルミニウム凝固界面押圧位
置は、例えば電気的方法等により板状体に接触させ、そ
の位置を位置検知器13で検知させ、その検知位置は公
知の手段で湛度制御装W114に伝達され、この温度制
御装置14により、予め凝固工程全般を通じてほぼ同一
の精製アルミニウムの純度を保持するようにアルミニウ
ム凝固界面に応じて適切な凝固速度となるように設定さ
れたプログラムにより、冷却器の空気量、側壁又は/及
び底部の加熱ヒータの発熱量を増減するように調節され
る。なお、凝固精製アルミニウムの平均純度が目標値内
であればよい場合は、析出速度を一定に制御する方式で
操業してもよい。
本装置において、板状体を液体金属6が入ったるつぼ内
に挿入する。その後、板状体、軸1に析出した金属が再
溶解してから板状体の上下動をさせ、浴湯を撹拌する。
このとき、軸1を回転しながら上下動してもよい。板状
体の上下方向の移動速度は速い程、撹拌効果は大きいが
、あまり移動速度が太きいと、溶湯表面に浮遊する金属
の酸化物等を溶湯中に巻き込むので好ましくない。又、
移動速度が小さ過ぎると溶湯の撹拌が不充分となる。
上下方向の移動は一定の周期を以って行なうのが良い。
又、このときの移動速度は常に一定である必要はなく、
上向きと下向きで互いに速度が異なっても良い。上下方
向の移動速度は500〜2000mm/分で行なえばよ
く、好ましくは、800〜1600mm/分である。
この板状体の上下動による液体の撹拌は次のようになる
。すなわち板状体が上方に移動するときには板状体と容
器の隙間、及び板状体に溶湯の移動孔が設けられている
場合には、その移動孔も通じて下方向の流れとなり、凝
固界面に激しくぶつかり高純度金属が析出する際に排出
された不純物濃度の高い拡散層を凝固界面から洗い出し
母液も置換してしまう。又、板状体が下方に移動すると
きには、液体金属は逆に上方向の流れとなり母液より不
純物濃度が少し大きくなった液体を上方に持上げ、結晶
成長面における不純物濃度を低下させる。
次に、板状体が下方に移動するときに、その都度、又は
間欠的に板状体底面を凝固界面に0.1〜2kg/cm
2の圧力で押圧する。この押圧により、凝固界面に成長
しつつある樹枝状晶を破壊すると同時に、破壊した樹枝
状晶を凝固界面内に押込み樹枝状晶中に存在する不純物
濃度が高くなった溶湯を確実に上部溶湯中に押出す。こ
れにより、凝固アルミニウムの純化が大幅に促進される
。上記押圧力としては、α1kg/cm”以下では、樹
枝状晶を破壊し、破壊された樹枝状晶を凝固界面内に押
込む力が不足し、また2 kg 7cm 2以上では、
精製装置の負荷が大となり、故障のおそれがあるから′
C″ある。
又、前記したように、板状体を凝固界面に押圧したとき
、同時にその付属が検出され、この検出位置は温度制御
装置に伝達され、この温度制御装置からの指令により炉
底の冷却器の冷却空気量の変更、側壁又は/並びに底部
の加熱部の発熱量を増減し、凝固速度が制衡され、これ
によって設定した純度の組織の均一な金属を得ることが
できる。
なお、側壁部の加熱帯は好ましくは高さ方向で2〜5個
の独立した発熱部とし、各々が発熱量を制御できるよう
にするのがよく、これにより、凝固界面の各高さにおい
て、より精密な温度制御が可能となり、正確な凝固速度
の制御が可能となる。
発明の効果 本発明によれば、凝固時に生成した樹枝状晶間に含まれ
る不純物の高い母液が溶湯中に押圧により押出され、さ
らに板状体の上下動により溶湯中に分散し、界面の溶湯
は更新されるので、純度の高い精製アルミニウムを経済
的に得ることができろ− さらに、凝固段階全般を通じて予め設定された精製純度
に従い、各凝固界面位置に即した凝固速度に制御される
ので、目標とする純度の組織の均一な金属が得られる。
実施例 以下に実施例により、本発明を具体的に説明する。
実施例 1 第1図に示したアルミニウム精製装置を用いてアルミニ
ウムの精製を行なった。側壁の加熱部は4区画に分画さ
れており、底部の冷却は冷却管内に冷却用空気を流通さ
せて行なった。るつぼは、内径200 mm、高さ50
0mmの黒鉛製で、板状体及び軸も黒鉛製で、板状体は
円板状で直径が198mm、溶湯移動用孔として5mm
径の孔を放射状に56個設け、上下動のストロークは8
0mm、凝固界面への押圧力はα4 kg 7cm”で
あった。
上記6ツハ内i:Fe 19 ppm、 Si 20 
ppm、Cu2 ppmのアルミニウム溶ll1530
kgを入れ、平均凝固速度20mm/分で所定時間操業
を行ない、精製されたアルミニウム16 kgを得た。
得られたアルミニウムの組成は均一で、不純物は、Fe
2 ppm、 Si 2 +)pml Cu 11)I
)mであった。
実施例 2 実施例1と同一の装置で、同一のアルミニウムi@1r
IjAを30 kg加え、平均凝固速度を30mm/分
に変えて操業し、16kgのM製アルミニウムを得た。
コノアルミニウムは、Fe 4 ppm、 Si 3 
ppm、 Ou l ppmであった。
実施例 3 実施例1と同一の装置で、Fe 600 ppm、 S
i340 ppm 、 Ou 57 ppmのアルミニ
ウム浴湯30kgを使用し、20 m m 7分の凝固
速度で所定時間操業し、14kgのアルミニウムを回収
した。
このアルミニウム中のFeは120ppm、SSi39
pf1+ Ou 18 ppmt’、6ツだ。
【図面の簡単な説明】
第1図は、本発明方法を具体化したアルミニウムN11
1装置の概略構造を示す縦断面図で、第2図(A)、(
Bl はそれぞれ板状体例の縦断面図および平面図であ
る。 1・・・・軸、2・・・・板状体、3・・・・側壁ヒー
タ。 4・・・・底部ヒータ、5・・・・るつぼ、6・・・・
溶湯金属、7・・・・精製金属、8・・・・冷却器、1
3・・・・位置検知器、14・・・・温度制御装置、1
5・・・・済湯移動用孔。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、るつぼ内に溶解アルミニウムを保持し、冷却された
    るつぼの底部から精製アルミニウムを凝固成長させる方
    法において、溶湯内で板状体を上下方向に動かしめ、か
    つ、その板状体を凝固成長したアルミニウムの上部界面
    に押圧して、表面の結晶アルミニウムを破壊し、該アル
    ミニウム結晶間に存在する溶解アルミニウムを溶湯中に
    押出すことを特徴とするアルミニウムの精製法。 2、前記アルミニウムの凝固成長速度が凝固界面の位置
    に基ずき制御されることを特徴とする特許請求の範囲第
    1項記載のアルミニウムの精製法。 3、るつぼ内に溶解アルミニウムを保持し、冷却された
    るつぼの底部から精製アルミニウムを凝固成長させるア
    ルミニウム精製装置において、るつぼの側壁部に入熱量
    可変の加熱帯を設け、底部に冷却部を設け、上下動し凝
    固アルミニウム上部界面を押圧し得る板状体をるつぼ内
    部に設けたことを特徴とするアルミニウムの精製装置。
JP20656885A 1985-09-20 1985-09-20 アルミニウムの精製法およびその装置 Granted JPS6267128A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6342336A (ja) * 1986-08-07 1988-02-23 Nippon Light Metal Co Ltd アルミニウムの連続精製法およびその装置
JP2009541585A (ja) * 2006-06-23 2009-11-26 アルカン レナリュ 航空機産業に由来するアルミニウム合金製のスクラップのリサイクル方法

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