JPS62258986A - 溶融金属との接触部材 - 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、少なくとも一部が溶融金属と接触した状態
で使用される溶融金属との接触部材に関する。

従来技術とその問題点 少なくとも一部が溶融金属と接触した状態で使用される
部材を備えた装置としては、溶融金属中に不活性ガス、
チッ素ガス、フロンガスまたこれらのｕ合ガスからなる
処理ガスを気泡状態で放出し、かつ放出された気泡を微
細化して溶融金属全体に分散させ、溶融金属中の溶存水
＾ガスや非金属介在物を除去する溶融金属の処理装置（
実開昭６０−１６１１６２号公報参照）や、高純度のア
ルミニウムを１！迄するための偏析凝固を利用したアル
ミニウムの精製方法、すなわち１１’Ｊ製づべ込゛アル
ミニウムを溶解した後、この溶融アルミニウムを常にそ
の凝固温度を越えた温度に加熱保持しておぎ、この加熱
された溶融アルミニウム中に６１４１体を浸漬し、この
６１４１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
を分散混合することにより、液相中にＪ３４ノる凝固界
面近傍の不純物濃化層のＶさを薄クシ、その結果上記不
純物濃化層での液相中の温度勾配を急にしながら、冷ｙ
ｌｊ体の表面に′ＦＡ純度アルミニウムを晶出させるこ
とを特徴とする方法（特開昭５７−８２４３７号公報参
照）の実ＩＭ５に使用する装置などがある。溶融金属の
処理装置において溶融金属との接触部材は、垂直回転軸
、回転軸の下端に設けられた回転体および渦流および波
立ら防止用邪魔扱である。アルミニウムの精製装置にお
いて溶融金属との接触部材は回転冷却体である。

従来、上記のような部材としては、耐熱性、耐熱’ｆｊ
ｉ　！？！性、熱伝導性、溶融金属とのぬれ性等がずぐ
れＣいるとの理由から黒鉛製のものが用いられていた。

しかしながら、黒鉛は約４００℃を越えた温度に曝され
ると酸化消耗が激しく、特に溶融金属を処理したり、ア
ルミニウムを精製したりするさいに避けえない温度であ
る６００〜８００℃の湿度範囲での酸化演耗が一層激し
い。しかも、溶融金属によるエロージョンのため溶損し
やすい。したがって、上記部月の寿命が短くなるため、
これらの部品を頻繁に交換する必要があり、コストが高
くなるという問題があった。

この発明の目的は、上記問題を解決した溶融金属との接
触部材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との接触部材は、少なくとも一
部が溶融金属と接触した状態で使用される部材であって
、全体が黒鉛で形成され、溶融金属と接触する部分に、
リン酸アルミニウムが含浸せしめられているものである
。

上記において、黒鉛中へのリン酸アルミニウムの含浸は
、たとえば黒鉛製部材を減圧および高圧付与可能な密閉
容器中に装入し、密ｌ容器内を減圧して真空状態にする
ことにより、部材表面および内部の空気等を吸出しでお
き、ついでリン酸アルミニウム水溶液を容器内に入れて
から高圧をかり、その後熱処理を施ｌ−ことにより行な
われるが、これに限るものではない。

また、この発明の溶融金属との接触部材は、上述したし
のだけに限らず、その他にも鋳型、ｖＩ造樋、溶融金属
の撹拌用回転軸およびその下端に取付けられた撹拌ｗ等
にも適用可能である。

実　　施　　例 以下、この発明の実施例を図面を参照しながら説明する
。

実施例１ この実施例において、溶融金属との接触部材は、溶融ア
ルミニウムの処理装置における下端に回転体を備えた垂
直回転軸、ならびに渦流および波立ら防止用邪魔根であ
る。

第１図において、溶融金属の処理装置は、床（り上に設
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４ｆｌ（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）を右する処理ガ
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。

そして、垂直回転軸（４）、回転体（６）および邪魔板
（８）が黒鉛で形成されており、垂直回転＠（４）の外
周面、回転体（６）の表面および邪魔板（８）の表面全
体にリン酸アルミニウムが含浸せしめられている。

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。

゛　支持体取付用支社（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
設けられている。支柱（２）の高さの中間部にリング（
１３）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、上端にはブラクッ１〜（１４）が設【ノられ
【いる。支（，１体（３）は、一端部にて支柱（２）に
摺動自在に嵌め彼せらむでいる。支持体（３）を支柱（
２）に沿って」−下動さ巳る機構は、リング（１３）と
ブラケット（１４）との間に回転自在に設【ノられ、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ｉＡ　（３）を貫通したねじ軸（１５）ど
、ブラウット（１４）上に取付けられ、歯車（１Ｇ）（
１７）を介してねじ軸（１５）を回転させφモータ（１
８）とよりなる。そして、モータ（１８）を駆動するこ
とにより歯車（１６）（１７）を介してねじｉｌ＊　（
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）が上界位置にあるときには回転体
（６）および邪魔板（８）が櫓（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＠（４）の回転駆動機構が設
けられている。この回転駆動ｉ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、ｌ：下動しないように支持された回転
駆′＃Ｊ軸（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ｉｆ）けられたベルト（２５）とよりなる。そして
、回転駆動軸（２２）の下端に７ランジ継手（２Ｇ）を
介して垂直回転軸（４）が固定されており、プーリ（２
３）（２４）、ベルＩ−（２５）および回転駆動軸（２
２）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（２１
）が設けられている。回転駆動！１ｌｌ（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（図丞略）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Ｄ
（７）から周縁に至る複数の満（図示略）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ＷＵｉＭ（３０）が設けられている
。回転体（６）の処理ガス吹出口（７）の周面、放射状
溝の周面および垂直溝（３０）の周面にもリン酸アルミ
ニ・クムが含浸せしめられている。渦流および波立ら防
止用邪魔板（８）Ｉよ、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
ＩＮ動自在になるように垂下状に取付りられた吊持部材
（３２）の下端に吊下げられている。吊持部Ｕ（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）によりる脱出孔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）を上品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）を回転させて垂
直回転軸（４）および邪魔板（８）が間口（１０）の真
上に来るように支持体（３）を回転させておくとともに
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）により歯車（１６）（１７）
を介してねじ軸（１５）を回転さＵ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
回転軸（４）および邪Ｖｌｌ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（図示略）から処理ガス供給管
（２９）、回転駆動軸（２２）の処理ガス通路（２７）
おにび回転軸（４）の処理ガス通路（５）を経てチッ素
ガス、不活性ガス、塩素ガス、フロンガス、またはこれ
らの混合ガス等からなる処理ガスを回転体（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）を回転させる。

すると、回転軸（４）の処理ガス通路（５）の下端間口
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還心力
、底面の放射状の満および垂直溝（３０）の作用によっ
て、微細な気泡とされ栖（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
。

次に、この装置を用いて行なった回転軸（４）および回
転体（６）の耐久テストについて述べる。

回転軸（４）および回転体（６）を減圧および高圧付与
可能な密閉容器中に入れ、この容器内を２０　ｍｍ１１
ｇまで減圧した。ついで、この書間容器内に２０〜５０
％の温良のリン酸アルミニウム水溶液を入れてから書間
容器内に１０にｙ／ｄの高圧を加えた。その後、密１１
１容器から回転軸（４）および回転体（６）を取出し、
乾燥させた後両省を７００℃まで加熱した。こうして、
回転軸（４）おにび回転体（６）の表面にリン酸アルミ
ニウムを含浸させておいた。

そして、処ＪＩＭ槽（１）内に溶融アルミニウムを入れ
、これを７００℃に加熱保持しておいた。

ついで、支持体（３）を下降させて回転軸（４）の略下
半部および回転体（６）を溶融アルミニウム中に浸漬し
、回転軸（４）を回転させた。このような操作を伺回し
繰返し回転軸（４）および回転体（６）の平均寿命を調
べたところ：４７０時間であった。また、溶融アルミニ
ウムを８００℃に加熱保持して上記と同様な操作を行な
ったところ上ｉｚ平均寿命は１１５峙間であった。

比較のために、表面にリン酸アルミニウムが含浸せしめ
られていない黒鉛製回転軸および回転体を用いて上記と
同様なテストを行なったところ、上記平均寿命は、溶融
アルミニウムの温度が７００℃の場合には５６時間、８
００℃の場合には４０時間であった。

この実施例１においては、回転軸（４）および邪魔板（
８）の液面よりも上方に存在する部分の表面にもリン酸
アルミニウムが含浸せしめられているが、これらの部分
の表面には、必ずしも・　　リン酸アルミニウムを含浸
セしめておく必要はない。しかしながら、回転軸（４）
および回転体（６）の全体のうち回転軸（４）の外周面
における液面との接触部分が７！　ｂ　Ａ粍しやすいの
で、この部分を含むようにリン酸アルミニウムが含浸せ
しめておくことが好ましい。

実施例２ この実施例において、溶融金属との接触部材は、アルミ
ニウムの精製装置における回転冷却体および流速低下用
邪魔板である。

第３図において、アルミニウムの精製装置は、溶融アル
ミニウム保持槽（４０）と、上下動自在の回転冷却体（
４１）と、円周方向に所定間隔をおいて槽（４０）の内
周面に固定された複数の溶融アルミニウム流速低下用邪
魔板（４２）とよりなる。槽（４０）内に精製Ｊべき溶
融アルミニウムが！呑）要、損、１人れられたさいに、
邪肋扱（４２）の上端番長常に液面の下方にくるように
なっている。

回転６７４１体（４１）は黒鉛から形成されたものであ
って、下方に向って徐々に細り４【りかつ両端が閉塞さ
れた中空のテーパ筒状である。そして、回転６１４１体
（４１）の上面、下面および周面リン酸アルミニウムが
含浸せしめられている。また回転冷ｆｉ体（４１）は中
空回転軸（４４）の下端に取付けられて−３つ、その内
部に、中空回転軸（４４）内に配置された冷却流体供給
管（図示路）から冷却流体が供給されるようになってい
る。

邪魔板（４２）は黒鉛から形成されたものであって、そ
の表面全体にリン酸アルミニウムが含浸せしめられてい
る。また、邪魔板（４２）の下端は溶融アルミニウム中
に浸漬される回転冷却体（４１）の下端よりも下方の高
さ位置にある。

このような構成において、溶解炉（図示路）で溶解され
たＦｅ、Ｓ　ｉ　、Ｃｕ、Ｍｇなどの共晶不純物を含む
精製すべきアルミニウムが槽（４Ｇ）に送り込まれる。

このとき、回転冷却体（４１）は上界位置にあって槽（
４０）の外にある。槽（４０）内に所定間の溶融アルミ
ニウムが入れられた後、回転冷却体（４１）が溶融アル
ミニウム中に浸漬される。そして、回転冷却体（４１）
の内部に冷却流体を供給しつつ回転６８１体（４１）を
回転ざ往ると、この回転冷却体（４１）の表面にまず平
滑な凝固面を有するｉ！’％ｉ’１１度の初晶アルミニ
ウムが問出覆る。

共晶不純物は液相中にｖ１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６１４７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ｈ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ｈ９　＜なり、この部分での温度勾
配も大きくなる。回転冷却体（４１）の〔す転によって
溶融アルミニウムも回転冷却体（４１）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、すなわら
回転冷却体（４１）の回転速度と溶融アルミニウムの流
速との差はあまり人きくならないが、邪魔板（４２）に
よって溶融アルミニウムの流速が低下さけられるので、
上記相対速度はかなり大きくなる。この状態で凝固を進
行させると、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１ｕられる。

発明の効果 この発明による溶融金属との接触部材は、全体が黒鉛で
形成され、溶融金属と接触する部分にリン酸アルミニウ
ムが含浸けしめられているので、含浸せしめられたリン
酸アルミニウムの働きにより溶融金属との接触部分の黒
鉛の消耗が抑制される。したがって、接触部材の寿命が
延びて、交換の周期が長くなり、結果的にコストが安く
なる。しかも、接触部材の耐熱性、耐衝撃性、熱伝導性
、溶湯金属とのぬれ性簀が低下することない。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明による接触部材を備えた溶融金属の処
理装置の垂直断面図、第２図はこの発明による接触部材
を婦えたアルミニウムの精製装置の垂直断面図である。 （４）・・・垂直回転軸、（６）・・・回転体、（８）
・・・渦流および波立ち防止用邪魔板、（４１）・・・
回転冷却体、（４２）・・・流速低下用邪魔板。 以　　上 特許出願人　　昭和アルミニウム株式会社同　　　昭和
軽金属株式会社 第１図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 少なくとも一部が溶融金属と接触した状態で使用される
   部材であって、全体が黒鉛で形成され、溶融金属と接触
   する部分に、リン酸アルミニウムが含浸せしめられてい
   る溶融金属との接触部材。