JP2007277653A

JP2007277653A - Molten metal treatment device and molten metal treatment method performed using the molten metal treatment device

Info

Publication number: JP2007277653A
Application number: JP2006106535A
Authority: JP
Inventors: Koichi Takahashi; 高橋功一; Yoshimasa Minagawa; 皆川吉正; Nobuhito Ishikawa; 石川宣仁; Mitsuhiro Otaki; 大瀧光弘
Original assignee: Furukawa Sky KK
Current assignee: Furukawa Sky KK
Priority date: 2006-04-07
Filing date: 2006-04-07
Publication date: 2007-10-25

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a molten metal treatment device where, upon molten metal treatment for Al and an Al alloy, inclusions sank to the furnace bottom and inclusions floating on a molten metal surface are not intruded into molten metal, and to provide a molten metal treatment method performed using the molten metal treatment device. <P>SOLUTION: At the inside of a cylindrical body 11 in a rotary rotor 8 arranged in aluminum alloy molten metal 2 stored into a treatment tank 3, the aluminum alloy molten metal 2 is stirred by the rotation of a rotor blade 10, and, treatment gas is blown, together with this, from a gas blow-off port 6 at the inside of the cylindrical body 11 to a direction crossed with the vertical direction. The aluminum alloy molten metal 2 entangled with the refined treatment gas while being entangled in the aluminum alloy molten metal 2 stirred at the inside of the cylindrical body 11 is exhausted as a concentrated discharge flow, and the molten metal going to the furnace bottom and the molten metal surface is suppressed, thus the influence of the discharge flow exerted on the furnace bottom and the molten metal surface can be relaxed. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は、ＡｌおよびＡｌ合金溶湯から少なくともアルカリ金属等の不純物、酸化物等の介在物、水素等のガス成分を除去するための溶湯処理装置及び係る溶湯処理装置を用いて行われる溶湯処理方法に関する。 The present invention relates to a molten metal processing apparatus for removing at least impurities such as alkali metals, inclusions such as oxides, and gas components such as hydrogen from molten Al and Al alloy, and a molten metal processing method performed using the molten metal processing apparatus. About.

ＡｌおよびＡｌ合金は、その軽量性、美観、熱伝導性、成形性、リサイクル性等の点で優れた特徴を有しており、飲料用缶、自動車用素材や建築用アルミサッシを始めとして様々な分野で利用されている。 Al and Al alloys have excellent characteristics in terms of lightness, aesthetics, thermal conductivity, moldability, recyclability, etc., and various such as beverage cans, automotive materials and architectural aluminum sashes It is used in various fields.

Ａｌ合金展伸材用の鋳塊あるいは鋳物等の製造工程においては、通常、溶解炉においてＡｌ原料（Ａｌ地金あるいはＡｌ合金材製品のスクラップなど）を溶解した後、成分調製を行い、Ａｌ合金溶湯の精練を行う。この精練工程においては、Ｃａ、Ｎａ、ＭｇおよびＬｉなどのアルカリ金属元素、水素ガス、および非金属介在物など製品品質や製造工程不良などに影響を及ぼす有害元素等を必要に応じ低減、除去することが望まれる。 In the production process of ingots or castings for wrought Al alloy, usually, the Al raw material (Al ingot or scrap of Al alloy material product) is melted in the melting furnace, the components are prepared, and the Al alloy is prepared. Smelt the molten metal. In this scouring process, harmful metal elements such as Ca, Na, Mg, and Li, such as alkali metal elements, hydrogen gas, and non-metallic inclusions that affect product quality and manufacturing process defects are reduced and removed as necessary. It is desirable.

Ａｌ合金溶湯の上記有害物質を除去する精練方法として、現在一般的に広く行われている方法としては、ハロゲン系元素、例えば塩素ガスやフッ素ガス等を単体或いは混合ガスとして溶湯中に吹き込む方法、或いは、塩化物系フラックスをキャリアガスである不活性ガスと共に吹き込む方法が挙げられる。 As a scouring method for removing the harmful substances of the Al alloy molten metal, a method that is generally widely used at present is a method of blowing a halogen-based element, for example, chlorine gas or fluorine gas into the molten metal as a single substance or a mixed gas, Alternatively, a method in which a chloride flux is blown together with an inert gas that is a carrier gas can be used.

特に、溶解炉や保持炉など大型の浴槽に対してこのような精錬用ガスや精錬用フラックスの吹き込みを効率良く行うためには、ランスパイプを用いた回転無しの吹き込み、ランスパイプと電磁攪拌などの攪拌装置を組み合わせた吹き込み、ロータリーガスインジェクション及びロータリーフラックスインジェクションと呼ばれる、中空シャフトとロータを組み合わせた回転吹き込み方法が用いられている。 In particular, in order to efficiently blow such refining gas and refining flux into large bathtubs such as melting furnaces and holding furnaces, blowing without rotation using a lance pipe, lance pipe and electromagnetic stirring, etc. A rotary blowing method combining a hollow shaft and a rotor, which is referred to as blowing, rotary gas injection and rotary flux injection combined with the above stirring devices, is used.

この回転吹き込み方法において精錬用ガスや精錬用フラックスを効率良く溶湯と反応させるために処理槽内の溶湯の流動を激しくさせると、炉底や湯面に乱流が発生し、沈降して堆積した介在物や湯面に浮遊した酸化物等が溶湯中に混入し、品質を低下するとともに、下流工程でのセラミックフィルタ等のろ過装置の寿命低下を引き起こすなど、操業上大きな不具合が生じる。 In this rotary blowing method, when the flow of the molten metal in the treatment tank is made intense in order to react the refining gas and refining flux with the molten metal efficiently, turbulent flow is generated at the furnace bottom and the surface of the molten metal, and sedimented and accumulated. Inclusions, oxides floating on the surface of the molten metal, etc. are mixed in the molten metal, reducing the quality, and causing a major problem in operation such as reducing the life of a filter device such as a ceramic filter in the downstream process.

係る問題に対する対策を行ったものとして特許文献１にはアルミニウム溶湯の精錬装置において、回転ガス吹き込みノズルの先端に短円筒状回転筒を設けてガスを一旦滞留させることで、気泡を均一微細に分散させて不純物を効果的に除去できる装置が示されている。しかしながら、気泡微細化の機能に特化しており、介在物巻き込み防止に対して大きな効果は期待できない。また、円筒状回転筒は鉛直下方に開放されており、吹き込まれた処理ガスに対しては全方向からの浮力が作用し、炉底に沈んだ介在物及び湯面に浮いた介在物を溶湯中に混入させないように吐出流を集中させる効果は少ない。 As a countermeasure against such a problem, Patent Document 1 discloses that in a molten aluminum refining apparatus, a short cylindrical rotating cylinder is provided at the tip of a rotating gas blowing nozzle to temporarily retain gas, thereby dispersing bubbles uniformly and finely. An apparatus that can effectively remove impurities is shown. However, it specializes in the function of miniaturizing bubbles, and a great effect cannot be expected for preventing inclusion inclusion. Further, the cylindrical rotating cylinder is opened vertically downward, and buoyancy from all directions acts on the blown processing gas, and the inclusions sinking in the furnace bottom and the inclusions floating on the molten metal surface are melted. There is little effect of concentrating the discharge flow so as not to be mixed in.

さらに特許文献２はアルミニウム等の金属溶湯処理用回転式処理ガス拡散装置として、処理ガス流出部にガス室（ガス溜り）を設け、かつガス室の外周をなす流出部にポーラス（多孔質）素材を使用し、又、攪拌力を抑えた回転羽根と細い回転軸を採用した事により、装置全体に微細気泡が微細化と均一化、並びに溶湯の表面の渦流、波立ちを防止する事を達成している。しかしながら、攪拌力が弱いため大型の槽に対しては精錬能力が期待できない。また、ポーラス素材においてのフラックス吹込みは目詰まりのため困難である。
特開昭５８−１４４４３８号公報特開平１０−３０６３３０号公報 Further, Patent Document 2 discloses a rotary processing gas diffusion device for processing a molten metal such as aluminum. A gas chamber (gas reservoir) is provided in the processing gas outflow portion, and a porous (porous) material is provided in the outflow portion forming the outer periphery of the gas chamber. In addition, by adopting a rotating blade with a reduced stirring force and a thin rotating shaft, fine bubbles are made finer and uniform in the entire device, and vortex flow and ripples on the surface of the molten metal are prevented. ing. However, since the stirring force is weak, refining ability cannot be expected for a large tank. Moreover, flux injection in a porous material is difficult due to clogging.
JP 58-144438 A JP-A-10-306330

本発明は以上の従来技術における問題に鑑みてなされたものであって、ＡｌおよびＡｌ合金の溶湯処理にあたって、十分な脱水素除去能力、アルカリ金属除去能力及び非介在物除去能力を有するとともに、炉底に沈んだ介在物及び湯面に浮いた介在物を溶湯中に混入させない溶湯処理装置及び係る溶湯処理装置を用いて行われる溶湯処理方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above problems in the prior art, and has sufficient dehydrogenation removal capability, alkali metal removal capability, and non-inclusion removal capability in molten metal treatment of Al and Al alloys, and a furnace. It aims at providing the molten metal processing method performed using the molten metal processing apparatus and the molten metal processing apparatus which do not mix the inclusion which sank in the bottom, and the inclusion which floated on the hot_water | molten_metal surface in molten metal.

この目的を達成するために、本発明者らは溶湯中へのガス吹き込み時における溶湯流動を調査し、介在物の巻き上げ、巻き込みに関して種々検討を行った結果、回転ロータの形状に依存して形成される溶湯の流動パターンが最も介在物の巻き上げ、巻き込みに影響することを知見した。
係る知見に基づく本発明の溶湯処理装置はアルミニウム合金溶湯を収容する処理槽と、精錬用ガスまたは精錬用フラックスを含むキャリアガスの混合物の吹込み用回転ロータとを備え、この吹込み用回転ロータは精錬用ガスまたは精錬用フラックスを含むキャリアガスのガス導入路とガス吹き出し口とを備える中空シャフトと、この中空シャフトに取りつけた回転ロータとよりなり、回転ロータは回転軸とこの回転軸に取り付けたロータ羽根とこのロータ羽根と前記ガス吹き出し口を覆う筒体とを有してなり、前記ガス吹き出し口からのガス吹き出し方向が鉛直方向と交差する方向となるように前記吹込み用回転ロータを配置してなることを特徴とする。 In order to achieve this object, the present inventors investigated the flow of the molten metal when the gas was blown into the molten metal, and as a result of various investigations regarding the winding and entraining of inclusions, the formation was dependent on the shape of the rotating rotor. It was found that the flow pattern of the molten metal has the most influence on the winding and entrainment of inclusions.
The molten metal treatment apparatus of the present invention based on such knowledge includes a treatment tank for housing a molten aluminum alloy, and a rotary rotor for blowing a mixture of a carrier gas containing a refining gas or a refining flux, and this blowing rotary rotor Consists of a hollow shaft provided with a gas introduction passage for carrier gas containing refining gas or refining flux and a gas outlet, and a rotating rotor attached to the hollow shaft. The rotating rotor is attached to the rotating shaft and the rotating shaft. The rotor rotor for blowing and the rotor for blowing so that the gas blowing direction from the gas blowing port intersects the vertical direction. It is characterized by being arranged.

さらに本発明の溶湯処理方法は、本発明の溶湯処理装置を用い、処理槽中に収容されたアルミニウム合金溶湯中に配置された筒体内側でロータ羽根の回転によってアルミニウム合金溶湯を攪拌し、それと共に筒体内側のガス吹き出し口から鉛直方向と交差する方向に処理ガスを吹き込むことを特徴とする。 Furthermore, the molten metal treatment method of the present invention uses the molten metal treatment apparatus of the present invention to stir the molten aluminum alloy by rotating the rotor blades inside the cylinder disposed in the molten aluminum alloy accommodated in the treatment tank. At the same time, the process gas is blown in the direction intersecting the vertical direction from the gas blowout port inside the cylinder.

以上の本発明の溶湯処理方法では、ガス吹き出し口から溶湯中に処理ガスを吹き込む方向が水平方向に対して１０〜３０度の範囲で下方に傾斜を有する様に設定しても良い。 In the molten metal processing method of the present invention described above, the direction in which the processing gas is blown into the molten metal from the gas blowing port may be set to have a downward slope in the range of 10 to 30 degrees with respect to the horizontal direction.

さらに以上の本発明の溶湯処理方法では、回転ロータのガス吹き出し口と処理槽に貯留されたアルミニウム合金溶湯の湯面との間隔と、回転ロータのガス吹き出し口と処理槽底面との間隔とのそれぞれが、吹込み用回転ロータの回転軸に取り付けたロータ羽根の回転によってアルミニウム合金溶湯に加えられる攪拌による振動エネルギーが実質的に消失するまで減衰するために必要とされる溶湯中の距離よりも大となるように設定される様にしても良い。 In the molten metal treatment method of the present invention described above, the distance between the gas outlet of the rotary rotor and the molten aluminum alloy surface stored in the treatment tank, and the distance between the gas outlet of the rotary rotor and the bottom of the treatment tank. More than the distance in the molten metal required to attenuate until the vibration energy due to stirring applied to the molten aluminum alloy substantially disappears due to the rotation of the rotor blades attached to the rotating shaft of the blowing rotor. You may make it set so that it may become large.

［作用］
従来用いられている溶湯処理装置のロータ形状では、ロータ周部より放射状に吐出流が発生するため、係る放射状の吐出流が炉底及び湯面を乱し、溶湯への介在物の混入を許容する。これに対して本発明の溶湯処理装置では、ロータ羽根外周部分に円筒を設置することによって、回転ロータによって生じる炉底や湯面に向かう放射状の流れを抑制し、円筒の開口部分前方のみの吐出流とすることができる。これにより、吐出流を炉底や湯面に向かわない方向に集中させることができ、炉底及び湯面を静かに保つことで、精錬ガスやフラックスとの反応効率を維持したまま、介在物の巻き上げ・巻き込みを低減することができる。 [Action]
In the conventional rotor shape of the molten metal processing apparatus, a discharge flow is generated radially from the rotor periphery, and the radial discharge flow disturbs the furnace bottom and the molten metal surface, allowing inclusions to be included in the molten metal. To do. On the other hand, in the molten metal processing apparatus of the present invention, by installing a cylinder on the outer peripheral part of the rotor blade, the radial flow toward the furnace bottom and the molten metal surface generated by the rotating rotor is suppressed, and the discharge is performed only in front of the opening part of the cylinder. Flow. As a result, the discharge flow can be concentrated in a direction not toward the furnace bottom or the molten metal surface, and by keeping the furnace bottom and molten metal surface quiet, the reaction efficiency of the inclusions can be maintained while maintaining the reaction efficiency with the refining gas and flux. Winding and entrainment can be reduced.

本発明の溶湯処理装置及び係る溶湯処理装置を用いて行われる溶湯処理方法によればＡｌまたはＡｌ合金の溶湯処理にあたって精錬ガスおよび精錬用フラックスを溶湯中に効率良く分散させ、精錬能力を維持したまま、炉底及び湯面からの介在物の混入を防ぎ、溶湯品質を向上でき、またフィルタ寿命を延長することができる。 According to the molten metal treatment apparatus of the present invention and the molten metal treatment method performed using the molten metal treatment apparatus, the refining gas and the refining flux are efficiently dispersed in the molten metal in the molten metal treatment of Al or Al alloy, and the refining ability is maintained. The inclusion of inclusions from the furnace bottom and the molten metal surface can be prevented, the molten metal quality can be improved, and the filter life can be extended.

以下に本発明の実施の形態の溶湯処理装置について説明する。
図１に本発明の実施の形態の溶湯処理装置を示す。図に示す様に溶湯処理装置１はアルミニウム合金溶湯２を収容する処理槽３と、精錬用ガスまたは精錬用フラックスを含むキャリアガスの混合物の吹込み用回転ロータ４とを備え、この吹込み用回転ロータ４は精錬用ガスまたは精錬用フラックスのガス導入路５とガス吹き出し口６とを備える中空シャフト７と、この中空シャフト７に取りつけた回転ロータ８とよりなる。 The molten metal processing apparatus of embodiment of this invention is demonstrated below.
FIG. 1 shows a molten metal treatment apparatus according to an embodiment of the present invention. As shown in the figure, the molten metal processing apparatus 1 includes a treatment tank 3 for containing an aluminum alloy molten metal 2 and a rotary rotor 4 for blowing a mixture of carrier gas containing a refining gas or a refining flux. The rotary rotor 4 includes a hollow shaft 7 having a gas introduction path 5 and a gas outlet 6 for a refining gas or refining flux, and a rotary rotor 8 attached to the hollow shaft 7.

図２に示す様に回転ロータ８は中空シャフト７に接合されて一体に回転する回転軸９とこの回転軸９に取り付けたロータ羽根１０とこのロータ羽根１０を覆う筒体１１とを有してなる。前記ガス吹き出し口６はこの筒体１１内側においてロータ羽根１０の前面側に開口する。
ロータ羽根１０の回転軸９に対する差し込み角度Ｂは回転軸９の軸線方向Ａに対して３０度〜７０度の角度とされる。この差し込み角度Ｂはロータ羽根１０の形状にも依存するが、好ましくは３５度〜５５度、より好ましくは４０度〜５０度である。差し込み角度Ｂが７０度を超えると開口部面積が小さくなり、後方からの溶湯の供給不足により、ロータ前方への流動が弱まる。差し込み角度Ｂが３０度未満では、ロータ前方へ押し出す力が不足し、前方への吐出流がほとんど生じない。ロータ羽根１０の形状は直線状でも曲線状でも構わないが、出側に対して凹の曲線状のものの方がロータ前方への駆動力が強く、好ましい。 As shown in FIG. 2, the rotary rotor 8 has a rotary shaft 9 that is joined to the hollow shaft 7 and rotates integrally, a rotor blade 10 attached to the rotary shaft 9, and a cylindrical body 11 that covers the rotor blade 10. Become. The gas outlet 6 is opened to the front side of the rotor blade 10 inside the cylinder 11.
The insertion angle B of the rotor blade 10 with respect to the rotating shaft 9 is 30 ° to 70 ° with respect to the axial direction A of the rotating shaft 9. The insertion angle B depends on the shape of the rotor blade 10 but is preferably 35 to 55 degrees, more preferably 40 to 50 degrees. When the insertion angle B exceeds 70 degrees, the opening area is reduced, and the flow toward the front of the rotor is weakened due to insufficient supply of molten metal from the rear. If the insertion angle B is less than 30 degrees, the force to push forward is insufficient, and the forward discharge flow hardly occurs. The shape of the rotor blade 10 may be linear or curved, but the concave curved shape with respect to the outlet side is preferable because the driving force toward the front of the rotor is strong.

回転ロータ８の径Ｄと筒体１１の長さＬの関係は、０．５≦Ｌ／Ｄ≦３．０を満たすのが好ましい。Ｌ／Ｄの値が０．５よりも小さい場合は、ロータからの吐出流が放射状の流れのままであり、介在物の巻き上げ・巻き込みが発生するため好ましくない。また、Ｌ／Ｄの値が３を超える場合は、筒体１１の先端が炉底に接近し過ぎて炉底の介在物を巻き上げるため好ましくない。 The relationship between the diameter D of the rotary rotor 8 and the length L of the cylindrical body 11 preferably satisfies 0.5 ≦ L / D ≦ 3.0. When the value of L / D is smaller than 0.5, the discharge flow from the rotor remains in a radial flow, and the inclusions are wound up and rolled up, which is not preferable. Further, when the value of L / D exceeds 3, the tip of the cylinder 11 is too close to the furnace bottom, and the inclusions in the furnace bottom are wound up, which is not preferable.

筒体１１の外形は図３（ａ）に示す様に開口部１１ａが基端部１１ｂに対して狭小にされた尻すぼみテーパー形状とすることができる。この形状の筒体１１は、回転ロータ８前方、すなわち開口部１１ａから外側への吐出流が生じる程度にまで開口部１１ａの先端の開口面積を小さく絞り込む結果として得られる。また、図３（ｂ）に示す様に開口部１１ａが基端部１１ｂに拡開された末広がりテーパー形状の筒体１１では、炉底の介在物や湯面の介在物を巻き上げ・巻き込まない程度まで筒体１１の先端の開口部１１ａの開口面積を広げて吐出流を拡散することができる。 As shown in FIG. 3A, the outer shape of the cylindrical body 11 can be a bottom recess taper shape in which the opening 11a is narrower than the base end portion 11b. The cylindrical body 11 having this shape is obtained as a result of narrowing the opening area at the tip of the opening 11a to the extent that a discharge flow is generated in front of the rotary rotor 8, that is, from the opening 11a to the outside. Further, as shown in FIG. 3 (b), in the endlessly tapered cylindrical body 11 in which the opening portion 11a is expanded to the base end portion 11b, the inclusions at the bottom of the furnace and the inclusions on the molten metal surface are not wound up or caught up. The discharge area can be diffused by expanding the opening area of the opening 11a at the tip of the cylindrical body 11.

図４に示す様に、前記処理槽３は吹込み用回転ロータ４のシャフト７を装着する装着部１２を備える。
係る装着部１２は処理槽３の水平断面が長方形である場合には、その長辺側の炉壁１３の中央に設けられる。この様に長辺側に設けられるのは装着部１２にシャフト７を装着した状態で回転ロータ８の前方に位置する対抗する炉壁１３との間隔を可及的に小さくして回転ロータ８によって生じる溶湯の流動が十分到達する間隔とする必要があるからである。回転ロータ８と対抗する炉壁１３との間隔が大きいと、回転ロータ８によって生じる溶湯の流動が対抗する炉壁１３に到達するまでに減衰してしまい、十分な攪拌作用が得られない。また、炉壁１３に対しては中空シャフト７が垂直に交差する様に取り付けられる。 As shown in FIG. 4, the treatment tank 3 includes a mounting portion 12 on which the shaft 7 of the blowing rotor 4 is mounted.
When the horizontal cross section of the processing tank 3 is rectangular, the mounting part 12 is provided at the center of the furnace wall 13 on the long side. Thus, the long side is provided with the rotating rotor 8 by reducing the distance from the opposing furnace wall 13 positioned in front of the rotating rotor 8 with the shaft 7 mounted on the mounting portion 12 as much as possible. This is because it is necessary to set an interval at which the flow of the generated molten metal reaches sufficiently. If the gap between the rotating rotor 8 and the opposing furnace wall 13 is large, the flow of the molten metal generated by the rotating rotor 8 is attenuated until it reaches the opposing furnace wall 13, and sufficient stirring action cannot be obtained. Further, the hollow shaft 7 is attached to the furnace wall 13 so as to intersect perpendicularly.

図１及び図５に示される様に回転ロータ８のガス吹き出し口６からのガス吹き出し方向が鉛直方向と交差する方向となるようにシャフト７は装着部１２に配置され、前記処理槽３に取り付けられる。 As shown in FIGS. 1 and 5, the shaft 7 is disposed in the mounting portion 12 so that the gas blowing direction from the gas blowing port 6 of the rotary rotor 8 intersects the vertical direction, and is attached to the processing tank 3. It is done.

以上の本発明の実施の形態の溶湯処理装置１を用い、本発明の溶湯処理方法では処理槽３中に収容されたアルミニウム合金溶湯２中に配置された回転ロータ８の筒体１１内側でロータ羽根１０の回転によってアルミニウム合金溶湯２を攪拌し、それと共に筒体１１内側のガス吹き出し口６から鉛直方向と交差する方向に処理ガスを吹き込む。 In the molten metal treatment method of the present invention using the molten metal treatment apparatus 1 according to the above-described embodiment of the present invention, the rotor is disposed inside the cylindrical body 11 of the rotary rotor 8 disposed in the molten aluminum alloy 2 accommodated in the treatment tank 3. The molten aluminum alloy 2 is agitated by the rotation of the blade 10, and at the same time, the processing gas is blown in the direction intersecting the vertical direction from the gas outlet 6 inside the cylinder 11.

その結果、ガス吹き出し口６から吹き込まれた処理ガスは筒体１１内側で攪拌されるアルミニウム合金溶湯２に巻き込まれながら筒体１１の開口部１１ａから外側に排出される。その過程でアルミニウム合金溶湯２の攪拌流によって処理ガスは微細化される。 As a result, the processing gas blown from the gas blowout port 6 is discharged to the outside from the opening 11a of the cylinder 11 while being caught in the molten aluminum alloy 2 stirred inside the cylinder 11. In the process, the processing gas is refined by the stirring flow of the molten aluminum alloy 2.

また微細化された処理ガスを巻き込んだアルミニウム合金溶湯２はガス吹き出し口６から筒体１１の開口部１１ａ側に向かう方向に集中化された吐出流として開口部１１ａから排出され、しかもその方向は炉底及び湯面に向かう方向、すなわち鉛直方向ではなく、鉛直方向と交差する方向である結果、炉底及び湯面に向かう溶湯流が抑制されて、吐出流が炉底及び湯面に与える影響を緩和することができる。このようにして、炉底及び湯面を静かに保つことで、精錬ガスやフラックスとアルミニウム合金溶湯２との反応効率を維持したまま、炉底及び湯面からの介在物の巻き上げ・巻き込みを低減することができる。 The molten aluminum alloy 2 entrained with the refined processing gas is discharged from the opening 11a as a discharge flow concentrated in the direction from the gas blowing port 6 toward the opening 11a of the cylindrical body 11, and the direction is The direction toward the furnace bottom and the molten metal surface, that is, the direction intersecting the vertical direction, not the vertical direction, and as a result, the molten metal flow toward the furnace bottom and the molten metal surface is suppressed, and the influence of the discharge flow on the furnace bottom and the molten metal surface Can be relaxed. In this way, the furnace bottom and the molten metal surface are kept quiet, so that the inclusion efficiency from the furnace bottom and the molten metal surface is reduced while maintaining the reaction efficiency between the refining gas and flux and the molten aluminum alloy 2. can do.

以上の本発明の溶湯処理方法では、前述した様に回転ロータ８のガス吹き出し口６からのガス吹き出し方向が鉛直方向と交差する方向となる様にアルミニウム合金溶湯２中に回転ロータ８が装入される。
この方向はより具体的にはアルミニウム合金溶湯２の湯面、すなわち水平面に対して１０〜３０度、好ましくは１０〜２５度、より好ましくは１０〜２０度だけ傾斜した方向とされる。この場合に、３０度を超えると湯面の介在物を巻き込みやすくなり、１０度未満では、回転ロータ８の重量とシャフト７の長さの積が過大になり、シャフト７の保持操作が困難になるからである。 In the molten metal treatment method of the present invention described above, the rotating rotor 8 is inserted into the molten aluminum alloy 2 so that the gas blowing direction from the gas blowing port 6 of the rotating rotor 8 intersects the vertical direction as described above. Is done.
More specifically, this direction is a direction inclined by 10 to 30 degrees, preferably 10 to 25 degrees, more preferably 10 to 20 degrees with respect to the molten metal surface of the molten aluminum alloy 2, that is, the horizontal surface. In this case, inclusions on the molten metal surface are easily caught when the angle exceeds 30 degrees, and if it is less than 10 degrees, the product of the weight of the rotary rotor 8 and the length of the shaft 7 becomes excessive, and the holding operation of the shaft 7 becomes difficult. Because it becomes.

一方、回転ロータ８の筒体１１の開口部１１ａである排出側の前方に位置する炉壁１３との距離は、可及的に近く、回転ロータ８から排出されるアルミニウム合金溶湯２の吐出流が到達する距離程度であるのが好ましい。この場合に、筒体１１と処理槽３の壁面間の間隔が過大である場合には、筒体１１から排出されるアルミニウム合金溶湯２の吐出流が壁面に到達するまでに減衰してしまい、十分な攪拌作用が得られない。 On the other hand, the distance from the furnace wall 13 located in front of the discharge side which is the opening 11a of the cylindrical body 11 of the rotary rotor 8 is as close as possible, and the discharge flow of the molten aluminum alloy 2 discharged from the rotary rotor 8 It is preferable that the distance is approximately equal to the distance reached. In this case, if the space between the wall surface of the cylinder 11 and the treatment tank 3 is excessive, the discharge flow of the molten aluminum alloy 2 discharged from the cylinder 11 is attenuated until it reaches the wall surface, Sufficient stirring action cannot be obtained.

本発明の溶湯処理方法では、回転ロータ８のガス吹き出し口６と処理槽に貯留されたアルミニウム合金溶湯２の湯面との間隔と、回転ロータ８のガス吹き出し口６と処理槽３の底面との間隔とのそれぞれが、回転ロータ８の回転軸９に取り付けたロータ羽根１０の回転によってアルミニウム合金溶湯２に加えられる攪拌による振動エネルギーが実質的に消失するまで減衰するために必要とされる溶湯中の距離よりも大となるように設定される。
具体的には、例えば回転ロータ８は処理槽３の底面及び湯面の各々から２００ｍｍ以上間隔を有する溶湯中に配置される。その配置位置が底面より２００ｍｍ未満では、溶湯中に装入した回転ロータ８から噴出するガスが炉底部の介在物を巻き込み易くなり好ましくない。また、配置位置が湯面より２００ｍｍ未満では、回転ロータ８の回転によって湯面に渦が発生し、介在物を巻き込み易くなり好ましくない。 In the molten metal treatment method of the present invention, the distance between the gas blowout port 6 of the rotary rotor 8 and the molten metal surface of the molten aluminum alloy 2 stored in the treatment bath, the gas blowout port 6 of the rotary rotor 8 and the bottom surface of the treatment bath 3 Each of the gaps of the molten metal is required to attenuate until the vibration energy due to stirring applied to the molten aluminum alloy 2 by the rotation of the rotor blades 10 attached to the rotary shaft 9 of the rotary rotor 8 substantially disappears. It is set to be larger than the middle distance.
Specifically, for example, the rotary rotor 8 is disposed in the molten metal having a distance of 200 mm or more from each of the bottom surface and the molten metal surface of the treatment tank 3. If the arrangement position is less than 200 mm from the bottom surface, the gas ejected from the rotating rotor 8 charged in the molten metal tends to entrain inclusions in the furnace bottom, which is not preferable. In addition, if the arrangement position is less than 200 mm from the molten metal surface, a vortex is generated on the molten metal surface due to the rotation of the rotary rotor 8, and inclusions are easily involved, which is not preferable.

回転ロータ８の筒体１１内側におけるロータ羽根１０の回転数は、その形状にも依存するが５０〜５００ｒｐｍ、好ましくは５０〜３００ｒｐｍ、より好ましくは５０〜１５０ｒｐｍである。５００ｒｐｍを超えると攪拌過剰となり溶湯面のあばれが顕著となる。５０ｒｐｍ未満では、ガスバブルを十分に微細にできず、フラックスを均一に添加できない。 The number of rotations of the rotor blade 10 inside the cylinder 11 of the rotary rotor 8 is 50 to 500 rpm, preferably 50 to 300 rpm, more preferably 50 to 150 rpm, although it depends on the shape. If it exceeds 500 rpm, the stirring becomes excessive and the molten metal surface becomes noticeable. If it is less than 50 rpm, gas bubbles cannot be made sufficiently fine, and flux cannot be added uniformly.

なお以上の実施の形態の溶湯処理方法で用いた溶湯処理装置１では前述した様にガス吹き出し口６は筒体１１内側においてロータ羽根１０の前面側に開口する。しかし、他の実施の形態として図６に示す様にガス吹き出し口６を備える中空シャフト７の先端部７ａをロータ羽根１０の前面側から突出させて配設しても良い。この場合も前述の実施の形態と同様に、溶湯中に吹き込まれるガスはロータ羽根１０によっては直接微細化されず、ロータ羽根１０によって攪拌されて生じた溶湯の筒体１１の外方に向かう流れ（乱流）によって、乱流せん断されて微細化される。 In the molten metal treatment apparatus 1 used in the molten metal treatment method of the above embodiment, the gas outlet 6 opens to the front side of the rotor blade 10 inside the cylinder 11 as described above. However, as another embodiment, as shown in FIG. 6, the distal end portion 7 a of the hollow shaft 7 provided with the gas outlet 6 may be disposed so as to protrude from the front side of the rotor blade 10. Also in this case, as in the above-described embodiment, the gas blown into the molten metal is not directly refined by the rotor blades 10 but flows outwardly from the molten steel cylinder 11 generated by stirring by the rotor blades 10. By (turbulent flow), it is turbulently sheared and refined.

本発明を実施例により、さらに詳細に説明する。なお、本発明はこの実施例に限定されるものではない。
アルミ溶湯の流動挙動については、水モデル実験によって確認する手法が一般的である。そこで、表１に示すように、ロータ径と筒体１１の長さの比を変化させた条件において、浮上性粒子（ポリスチレン粒子）と沈降性粒子（海砂）を用いて、介在物挙動の調査を行った。その他の条件としては、回転数：２００ｒｐｍ、差込み位置：長辺中央、ガス吹込み量：１３０Ｌ／ｍｉｎ、湯面高さ：７００ｍｍ、ロータ中心位置：炉底から３５０ｍｍ、羽根枚数は５枚、取り付け角度は水平面に対して２０°である。尚、Ｌ／Ｄが４を超える場合、筒体１１が炉底に接触するため、実験ができず、Ｌ／Ｄが４を超える場合の評価は行わなかった。 The present invention will be described in more detail with reference to examples. In addition, this invention is not limited to this Example.
The flow behavior of molten aluminum is generally confirmed by a water model experiment. Therefore, as shown in Table 1, using the floating particles (polystyrene particles) and the sedimentary particles (sea sand) under the condition that the ratio of the rotor diameter and the length of the cylinder 11 is changed, We conducted a survey. Other conditions include: rotation speed: 200 rpm, insertion position: long side center, gas blowing amount: 130 L / min, molten metal surface height: 700 mm, rotor center position: 350 mm from the bottom of the furnace, number of blades 5 The angle is 20 ° with respect to the horizontal plane. In addition, when L / D exceeded 4, since the cylinder 11 contacted the furnace bottom, the experiment could not be performed, and evaluation when L / D exceeded 4 was not performed.

比較例として表中に示した炉内介在物挙動に関する指標は、水面に浮上した介在物の巻き込み量が○：無し、△：やや有り、×：大量とした。また、炉底に沈降した介在物の巻き上げ量も同様に○：無し、△：やや有り、×：大量とした。精錬能力については、溶湯の均一混合時間を指標とし、○：筒体無しと同等、×：筒体無しに比べて劣るとした。 As an index related to the behavior of inclusions in the furnace shown in the table as a comparative example, the amount of inclusions floating on the water surface was ○: None, Δ: Slightly present, ×: Large amount. Similarly, the amount of inclusions that have settled on the bottom of the furnace was also evaluated as ◯: None, △: Slightly present, and X: Large amount. Regarding the refining ability, the uniform mixing time of the molten metal was used as an index, and ◯: equivalent to the case without the cylinder, and X: inferior to that without the cylinder.

比較例１では、筒体１１と炉底の距離が極端に短く、炉底の介在物を巻き上げる点において、好ましくない。
比較例２では、筒体１１が短か過ぎるため、ロータ前方に集中した流動を発生させることができず、放射状の流れが残り、介在物の巻き込み・巻き上げを若干引き起こす。
一方、本発明実施例では、精錬能力を維持したまま、介在物の巻き込み・巻き上げを抑えることが出来る。実施例および比較例の比較より、本発明は従来技術において達成される精錬能力を保持したまま、フィルタ寿命を延ばすことができるものである。 In the comparative example 1, the distance between the cylinder 11 and the furnace bottom is extremely short, which is not preferable in terms of winding up inclusions in the furnace bottom.
In the comparative example 2, since the cylindrical body 11 is too short, it is not possible to generate a concentrated flow in front of the rotor, and a radial flow remains, which slightly causes inclusions to be rolled up and wound up.
On the other hand, in the embodiment of the present invention, it is possible to suppress the inclusions from being rolled up and rolled up while maintaining the refining ability. From the comparison of Examples and Comparative Examples, the present invention can extend the filter life while maintaining the refining ability achieved in the prior art.

本発明の溶湯処理装置及び係る溶湯処理装置を用いて行われる溶湯処理方法は精錬ガスおよび精錬用フラックスを用いて行われるＡｌまたはＡｌ合金の溶湯処理に適用することができる。 The molten metal processing apparatus and the molten metal processing method performed using the molten metal processing apparatus of the present invention can be applied to Al or Al alloy molten metal processing performed using a refining gas and a refining flux.

本発明の一実施の形態の溶湯処理装置の全体概要図1 is an overall schematic diagram of a molten metal treatment apparatus according to an embodiment of the present invention. （ａ）図１に示す溶湯処理装置の部品構造を示す正面図（ｂ）図１に示す溶湯処理装置の部品構造を示す側面図(A) Front view showing part structure of molten metal processing apparatus shown in FIG. 1 (b) Side view showing part structure of molten metal processing apparatus shown in FIG. （ａ）本発明の他の実施の形態の溶湯処理装置の部分構成を示す側面図（ｂ）本発明のさらに他の実施の形態の溶湯処理装置の部分構成を示す側面図(A) Side view showing a partial configuration of a molten metal treatment apparatus according to another embodiment of the present invention (b) Side view showing a partial configuration of a molten metal treatment apparatus according to still another embodiment of the present invention. 図１に示す溶湯処理装置の平面図Plan view of the molten metal treatment apparatus shown in FIG. 本発明の一実施の形態の溶湯処理装置の機能を示す説明図Explanatory drawing which shows the function of the molten metal processing apparatus of one embodiment of this invention 本発明の他の実施の形態の溶湯処理装置の機能を示す説明図Explanatory drawing which shows the function of the molten metal processing apparatus of other embodiment of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

１・・・溶湯処理装置、３・・・処理槽、２・・・アルミニウム合金溶湯、８・・・回転ロータ、１１・・・筒体、１０・・・ロータ羽根、２アルミニウム合金溶湯、６・・・ガス吹き出し口。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Melt processing apparatus, 3 ... Treatment tank, 2 ... Aluminum alloy molten metal, 8 ... Rotary rotor, 11 ... Cylindrical body, 10 ... Rotor blade, 2 Aluminum alloy molten metal, 6 ... gas outlet.

Claims

アルミニウム合金溶湯を収容する処理槽と、精錬用ガスまたは精錬用フラックスを含むキャリアガスの混合物の吹込み用回転ロータとを備え、この吹込み用回転ロータは精錬用ガスまたは精錬用フラックスを含むキャリアガスのガス導入路とガス吹き出し口とを備える中空シャフトと、この中空シャフトに取りつけた回転ロータとよりなり、回転ロータは回転軸とこの回転軸に取り付けたロータ羽根とこのロータ羽根と前記ガス吹き出し口を覆う筒体とを有してなり、前記ガス吹き出し口からのガス吹き出し方向が鉛直方向と交差する方向となるように前記吹込み用回転ロータを配置してなることを特徴とする溶湯処理装置。 A treatment tank containing molten aluminum alloy and a rotary rotor for blowing a mixture of refining gas or carrier gas containing a refining flux, the blowing rotary rotor being a carrier containing a refining gas or refining flux A hollow shaft having a gas introduction path and a gas outlet for gas, and a rotating rotor attached to the hollow shaft, the rotating rotor being a rotating shaft, a rotor blade attached to the rotating shaft, the rotor blade, and the gas outlet A molten metal treatment characterized in that the blowing rotor is arranged so that a gas blowing direction from the gas blowing port is a direction intersecting a vertical direction. apparatus.

請求項１に記載した溶湯処理装置を用い、処理槽中に収容されたアルミニウム合金溶湯中に配置された筒体内側でロータ羽根の回転によってアルミニウム合金溶湯を攪拌し、それと共に筒体内側のガス吹き出し口から鉛直方向と交差する方向に処理ガスを吹き込むことを特徴とする溶湯処理方法。 Using the molten metal treatment apparatus according to claim 1, the molten aluminum alloy is stirred by rotation of the rotor blades inside the cylindrical body disposed in the molten aluminum alloy accommodated in the processing tank, and the gas inside the cylindrical body is also agitated. A molten metal treatment method, characterized in that a treatment gas is blown in a direction intersecting a vertical direction from a blowout port.

ガス吹き出し口から溶湯中に処理ガスを吹き込む方向が水平方向に対して１０〜３０度の範囲で下方に傾斜を有する様に設定される請求項２記載の溶湯処理方法。 The molten metal processing method according to claim 2, wherein the direction in which the processing gas is blown into the molten metal from the gas outlet is set to be inclined downward in a range of 10 to 30 degrees with respect to the horizontal direction.

回転ロータのガス吹き出し口と処理槽に貯留されたアルミニウム合金溶湯の湯面との間隔と、回転ロータのガス吹き出し口と処理槽底面との間隔とのそれぞれが、吹込み用回転ロータの回転軸に取り付けたロータ羽根の回転によってアルミニウム合金溶湯に加えられる攪拌による振動エネルギーが実質的に消失するまで減衰するために必要とされる溶湯中の距離よりも大となるように設定される請求項２記載の溶湯処理方法。
The distance between the gas outlet of the rotary rotor and the molten aluminum alloy surface stored in the treatment tank and the distance between the gas outlet of the rotary rotor and the bottom of the treatment tank are the rotation axis of the blowing rotor. The vibration energy generated by the stirring applied to the molten aluminum alloy by the rotation of the rotor blades attached to the aluminum alloy is set to be larger than the distance in the molten metal required to attenuate until it substantially disappears. The molten metal processing method as described.