JPS63176439A

JPS63176439A - 金属の精製装置用回転冷却体

Info

Publication number: JPS63176439A
Application number: JP723687A
Authority: JP
Inventors: Yoshitatsu Otsuka; 良達大塚; Shigemi Tanimoto; 谷本　繁美; Kazuo Toyoda; 一雄豊田
Original assignee: Showa Aluminum Corp
Current assignee: Altemira Co Ltd
Priority date: 1987-01-14
Filing date: 1987-01-14
Publication date: 1988-07-20
Also published as: JPH039171B2

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、共晶系不純物を含むアルミニウム、ケイ素
、マグネシウム、鉛、亜鉛等の各種金属を精製してより
高純度の金属を製造する装置に用いられる回転冷却体に
関する。

従来技術とその問題点たとえば、アルミニウムと共晶を生成する不純物を含む
精製すべきアルミニウムを、偏析凝固の原理を利用して
、より高純度に精製する方法が知られている。そして、
このような方法の実施に使用する装置としては、第７図
に示すように、溶融アルミニウム（Ａ）を保持するため
のるつぼ（１）と、中空回転軸（２）の下端に取付けら
れかつるつぼ（１）内に入れられて溶融アルミニウム（
Ａ）中に浸漬される回転自在の回転冷却体（３０）とよ
りなり、回転冷却体く３０）が上端から下方に向って徐
々に細くなったテーパ状となされたものが用いられてい
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（Ａ）をるつぼ（１）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（Ａ）中に冷却体（３０）を
浸漬し、この冷却体（３０）の表面ｌ！ｉＡ度を上記凝
固温度以下に保持し、この冷却体（３０）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（３０）の周面によ
り純度の高いアルミニウムを晶出させることによりアル
ミニウムを精製する方法が公知となっている（特開昭５
７−８２４３７号公報参照）。そして、冷却体（３０）
の周面に晶出した高純度アルミニウムの冷却体（３０）
からの除去は、特公昭６１−４７８８９号公報に記載さ
れた装置を用いて行なうのが最も効率的である。この装
置は、上枠部材に垂直に取り付けられた上下動自在のロ
ッドと、ロッドの左右両側に配置されかつ前後方向にの
びる左右１対の回転軸、両回転軸の前端にそれぞれ先端
が相互に反対側の回転軸を向くように固定され、かつ非
作動時は先端が回転軸よりも上方に位置している金属凝
固塊掻落し爪、および両回転軸の後端にそれぞれ固定さ
れた軸回転レバーよりなり、ロッドが下降したときにレ
バーが回転させられて、回転軸を介して金属凝固塊掻落
し爪の先端が下方に回転するようになされている金属凝
固塊掻落し装置と、金属凝固塊掻落し装置の下方におい
て後部上端を中心として揺動自在に取付けられるととも
に前端に冷却体支持台が設けられ、ロッドが下降したと
きに前端が上方に回転させられる冷却体支持装置とを備
えており、ロッドが所定距離下降したときに支持台がほ
ぼ水平状態となり、さらにロッドが下降すると、支持台
が水平状態を保ったままで金属塊掻落し爪の先端が回転
軸よりも下方まで回転するようになったものである。

ところで、上記精製方法において、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（３０）と溶融アルミニウム（Ａ）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（３０）の回転に伴って溶融アルミニウム（Ａ）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度があり、精製効率の向上
にも限度がある。しかも冷却体（３゛０）の回転数を大
きくすれば遠心力が増大して冷却体（３０）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って生産性
が低下するという問題がある。そこで、この問題を解決
するために、るつぼ（１）の内周面に、溶融アルミニウ
ム流速低下用邪魔板（４）が円周方向に所定間隔をおい
て複数設けられている装置が公知となっている（実公昭
６１−３８９１２号公報参照）。

この装置では、精製効率の一層の向上、が図れるが、次
のような問題が生じる。すなわち、邪魔板（４）が存在
すると、上記流速が部分的に異なり、その結果、第７図
に矢印（Ｙ）で示すような冷却体（３０）の周面に沿う
溶融アルミニウム（Ａ）の上昇流が発生して液面が激し
く波立ち、溶融アルミニウム（Ａ）中に空気が巻込まれ
、この空気とアルミニウムとが反応してＡ／２０３から
なる滓が大量に発生する。したがって、除滓作業が必要
となるとともに、上記滓が飛散してるつぼ（１）の内面
に付着し、作業に支障をきたす。

さらに、大量の滓が発生する結果、精製効率を低下させ
るおそれがある。

そこで、精製効率の低下を防ぐ目的で、本出願人は、先
に、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金属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より純度の高い
金属を晶出させる金属の精製装置に用いられる回転冷却
体であって、溶融金属面よりも下方に位置する部分の上
部が溶融金属流下方案内部となされ、溶融金属流下方案
内部が下底がり形状である金属の精製装置用回転冷却体
を提案した。この回転冷却体を使用すれば、金属の精製
時に回転冷却体を回転させると、この回転冷却体の近傍
においては、液面付近に、溶融金属流下方案内部に沿う
下降流が生じる。したがって、液面における波立ち、溶
融金属の飛散等の発生が防止され、その結果空気中の酸
素とアルミニウムとの反応の結果生じるＡｌ２Ｏ３から
なる滓の量が少なくなり、滓が大量に発生する結果起き
る問題が未然に防止される。

しかしながら、この回転冷却体を用いて処理を行なった
場合、溶融金属流下方案内部の外周面にも高純度金属が
晶出することがある。そして、溶融金属流下方案内部の
外周面に高純度金属が晶出した場合には、上述した公知
の装置を用いて高純度金属を回転冷却体の周面から除去
することはできず、高純度金属の回転冷却体からの除去
が困難になるという問題が生じる。

この発明は上記実情に鑑みてなされたものであって、精
製処理のさいに溶融金属の液面からの飛散および液面に
おける波立ちを防止しうるとともに、得られた高純度金
属塊の除去、回収を公知の装置を用いて容易に行ないう
る金属の精製装置用回転冷却体を提供することを目的と
するものである。

問題点を解決するための手段この発明による金属の精製装置用回転冷却体は、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
れられた溶融金属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より純度の高い金属を晶出
させる金属の精製装置に用いられる回転冷却体であって
、溶融金属面よりも下方に位置する部分の上部が下底が
り形状の溶融金属流下方案内部となされ、溶融金属流下
方案内部の外周面を加熱するヒータが内蔵せしめられて
いるものである。

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。以下の実施例は、この発明の回転冷却体を高純度ア
ルミニウムの製造装置に適用したものである。

第１図および第２図において、高純度アルミニウムの製
造装置は、黒鉛製溶湯保持るつぼ（１）と、上下動自在
の中空回転軸（２）と、中空回転軸（２）の下端に取付
けられた中空回転体（３）と、円周方向に所定間隔をお
いてるつぼ（１）の内周面に着脱自在に固定された複数
の溶融アルミニウム流速低下用邪魔板（４）とよりなる
。

回転冷却体（３）は、第２図に詳しく示すように、黒鉛
、セラミックス等からつくられかつ上端から下方に向っ
て徐々に太くなりかつ長さの中間部から下端に向って徐
々に細くなっている有底筒状本体（５）と、本体（５）
の上端開口を塞ぐ鋼製蓋（６）とよりなる。本体（５）
における上端から下方に向って徐々に太くなった部分が
溶融アルミニウム流下方案内部（７）となされている。

また、本体（５）の内部には、その高さの中間部でかつ
最大径部分よりも若干下方の高さ位置において内部を上
下に仕切る隔壁（８）が一体的に設けられている。隔壁
（８）には後述する冷却流体吹出部材（Ｉ４）が通りう
る雌ねじ孔（９）が形成されている。蓋（６）には貫通
孔（１１）が形成されており、中空回転軸（２）がこの
貫通孔（１１）を通って本体（５）内の高さの中間部ま
で伸びている。回転軸（２）の下端部外周面には雄ねじ
（１２）が形成されており、この雄ねじ（１２）が雌ね
じ孔（９）にねじ嵌められている。中空回転軸（２）の
内部には冷却流体供給管（１３）が配置されている冷却
流体供給管（１３）の下端には、これと連通するように
冷却流体吹出部材（１４）が取付けられている。吹出部
材（１４）は、上下両端が閉鎖されるとともに、周壁に
多数の冷却流体吹出口（１６）が均一に分布するように
形成された円筒状体（１５）と、円筒状体（１５）の上
部閉鎖壁に上方突出状に一体的に設けられ、かつ円周状
体（１５）の内外を連通させる連通管（１７）とよりな
る。そして、連通管（１７）の上端が冷却流体供給管（
１３）の下端に接続されている。隔壁（８）よりも上方
の部分において、本体（５）内周面と冷却流体供給管（
１３）との間には、２重構造の円筒状体よりなるヒータ
収納部材（１８）が配置されている。ヒータ収納部材（
１８）は、内外側周壁（１８ａ）　（１８ｂ）および内
外側周壁（１８ａ）（１８ｂ）間の空間の上下両端開口
を塞ぐ上下両閉塞壁（１８ｃ）よりなる。そして、内外
側周壁（１８ａ）　（１８ｂ）間において、本体（５）
の内周面を全周にわたって覆うように電気ヒータ（１９
）が巻回されている。また、ヒータ収納部材（１８）の
上部閉塞壁（１８ｃ）には蓋（６〉を貫通して上方に伸
びた２本のヒータ線引出管（２ｏ）が接続されており、
電気ヒータ（１９）の両端が引出管（２０）　＝を通っ
て外部に伸びている。

このような構成において、溶解炉（図示略）で溶解され
たＦｅｓ　Ｓ　ｉ、Ｃｕ、Ｍｇなどの共晶不純物を含む
精製すべき溶融アルミニウム（Ａ）がるつぼ（１）に送
り込まれる。るつぼ（１）内に入れられる溶融アルミニ
ウム（Ａ）のｍは一定である。このとき、回転冷却体（
３）は上昇位置にあってるつぼ（１）の外にある。るっ
ぽ（１）内に所定量の溶融アルミニウム（Ａ）が入れら
れた後、回転冷却体（３）がその上端と最大径部分との
間に液面が来るように溶融アルミニウム（Ａ）中に浸漬
される。そして、回転冷却体（３）の内部に、供給管（
１３）の下端に取付けられた吹出部材（１４）の吹出口
（１Ｇ）から冷却流体を供給しつつ回転冷却体（３）を
回転させる。また、電気ヒータ線（１９）に通電して、
溶融アルミニウム流下方案内部（７）の外周面を加熱す
る。すると、回転冷却体（３）の外周面における最大径
部分よりも下方における、下方に向って細くなったテー
パ状部分（３ａ）だけに、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（３）の回転によって
溶融アルミニウム（Ａ）も回転冷却体（３）の回転方向
と同方向に流れるが、邪魔板（４）によって溶融アルミ
ニウム（Ａ）の流速が低下させられるので、回転冷却体
（３）と液相との相対速度、すなわち回転冷却体（３）
の周速と溶融アルミニウム（Ａ）の流速との差はかなり
大きくなる。したがって、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攪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。しかも、邪魔板（４）により溶融アル
ミニウム（Ａ）の乱流も発生し、これによっても不純物
濃化層は薄くされる。この状態で凝固を進行させると、
冷却体（３）の上記テーパ状部分（３ａ）の外周面だけ
に元のアルミニウムよりもはるかに高純度のアルミニウ
ム塊（りが得られる。

このとき、冷却体（３）の近傍においては、最大径部分
よりも下方のテーパ状部分（３ａ）に沿って溶融アルミ
ニウム（＾）の上昇流が生じるが、最大径部分よりも上
方、すなわち溶融アルミニウム流下方案内部（７）に沿
って第１図に矢印（Ｘ）で示すような下降流が生じる。

したがって、液面に激しい波立ちが起きるのが防止され
、空気中の酸素とアルミニウムとの反応の結果生じるＡ
ｌ２Ｏ３よりなる滓の量が少なくなる。

上記実施例においては、この発明の回転冷却体がアルミ
ニウムの精製装置に使用された場合が示されているが、
他の金属の精製装置にも使用可能である。また、上記実
施例においては、るつぼ（１）の内周面に邪魔板（４）
が設けられているが、邪魔板（４）は必ずしも必要とし
ない。

発明の効果この発明の高純度金属の製造装置用回転冷却体によれば
、溶融金属面よりも下方に位置する部分の上部が下広が
り形状の溶融金属流下方案内部となされたものであるか
ら、この回転冷却体の近傍においては、液面付近に、溶
融金属流下方案内部に沿う下降流が生じる。したがって
、液面における波立ち、溶融金属の飛散等の発生が防止
され、その結果空気中の酸素とアルミニウムとの反応の
結果生じるＡｌ２Ｏ３からなる滓の量が少なくなり、滓
が大量に発生する結果起きる問題が未然に防止される。

また、溶融金属流下方案内部の外周面を加熱するヒータ
が内蔵せしめられているから、この回転冷却体を使用し
て金属の精製を行なうさいに、−下広がり形状の溶融金
属流下方案内部の外周面に高純度金属塊が付着凝固する
のを防止することができる。

したがって、回転冷却体からの高純度金属塊の除去、自
我を、公知の装置を用いて簡単に行なうことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明による回転冷却体を使用したアルミニ
ウムの精製装置の垂直断面図、第２図は回転冷却体の拡
大垂直断面図、第３図は従来の回転冷却体を使用したア
ルミニウムの精製装置を示す垂直断面図である。（１）・・・るつぼ、（３）・・・回転冷却体、（７）
・・・溶融金属流下方案内部、（１９）・・・電気ヒー
タ。以　　上特許出願人　　昭和アルミニウム株式会社代　理　人　
　岸本　瑛之助　（外４名）第１図Ａ第３図

Claims

【特許請求の範囲】

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金属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より純度の高い金属
を晶出させる金属の精製装置に用いられる回転冷却体で
あって、溶融金属面よりも下方に位置する部分の上部が
下広がり形状の溶融金属流下方案内部となされ、溶融金
属流下方案内部の外周面を加熱するヒータが内蔵せしめ
られている金属の精製装置用回転冷却体。