JPH01127168A - 金属溶湯用濾材の製造方法 - 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】 ［発明の目的］ （産業−にの利用分野） 本発明は金属溶湯中から固形不純物を濾過するための金
属溶湯用濾材の製造方法に関する。

（従来の技術） 金属の薄板や箔は金属溶湯をインゴットに鋳造し、これ
を圧延して製造される。ところが、金属溶湯に含まれる
金属酸化物や耐火物の微小破片等の固形不純物がそのま
まインゴット中に混入すると゛、これを圧延して薄板や
箔等を製造する過程でピンホールや表面欠陥が発生する
ことがある。これを防ぐには、溶湯中から固形不純物を
除去する必要があり、そのために、従来、多孔質セラミ
ックによりバイブ状に成形した濾過バイブを例えば炭化
珪素製の鏡板間に段数本固定してカートリッジ化し、こ
れを金属溶湯内に配置する構成の濾過装置が使用されて
いる。そして、このための金属溶湯用濾材は、従来、例
えば炭化珪素、窒化珪素或はアルミナ等の骨材粒子を無
機質結合材原料と混練して中空バイブ状に成形し、その
後所定温度にまで加熱して冷却することにより製造され
ていた。この製造方法によれば、ガラス化した無機質結
合材により骨材粒子が互いに結合させられ、骨材粒子間
に無数の微細連続気孔を有する構成となる。

（発１″す１が解決しようとする問題点）しかしながら
上述の製造方法により製造した濾過パイプでは、常温か
ら使用温度まで昇温させたときの濾過パイプの伸び率が
０．５％以上と比較的大きいため大゛きな熱応力が発生
し、ときには濾過パイプや鏡板が破損したり、クラック
が発生したりするという問題があった。このようなりラ
ックが発生すれば、そのクラックに固形不純物を含んだ
金属溶湯が集中的に通過するため濾過不良を生じ、また
濾過パイプや鏡板の破損が生じたときにはカートリッジ
の交換及び金属溶湯の再濾過のために多大な損失が生ず
る。

斯かる不具合を解決せんとする試みとして、例えば実開
昭５９−６８６６３号公報或は実開昭５９−６９９５９
号公報に示されているように、濾過パイプと鏡板との間
に耐熱性のパツキンを介装する構成も考えられているが
、これではパツキンを通して金属溶湯の漏れが発生し易
い上、濾過パイプの固定の安定性に欠けてカートリッジ
の輸送・取扱い時に濾過パイプが外れて破損し易い等の
欠点がある。

また、濾過パイプ即ち濾材の熱膨脹を極力抑えるために
、その骨材粒子をアルミナよりも熱膨張率が小さな炭化
珪素や窒化珪素とすることも試みられているが、これら
の材料はアルミナに比べて金属溶湯との濡れ性が悪く、
このため濾過効率が大きく低ドするという問題を生じて
しまう。

本発明はＬ記事情に鑑みてなされたもので、従ってその
目的は、金属溶湯の濾過効率を十分に確保しながら、熱
膨脹を小さくでき、もって鏡板間に配置した状態でも熱
応力による破損やクラックの発生を未然に防市し得、し
かも金属溶湯の漏れを確実に防１１−できる等の効果を
奏する金属溶湯用濾材の製造方法を提供するにある。

［発明の構成］ （問題点を解決するための手段） 本発明に係る金属溶湯用濾材の製造方法は、骨祠拉子を
アルミナとすると共に、その１００ｆｆｉＱ部に対して
８〜２０重量部の無機質結合材を配し、且つ無機質結合
材の原料組成を　Ｂ２０３１５〜８０％、Ａｌ２０３２
〜６０％、Ｃａ　ＯＯ〜３０％及び！１１ｙ０５〜５０
％とし、骨材粒子と無機質結合材原料とを混合して成形
・乾燥した後１２００℃〜１４００℃まで加熱して無機
質結合材原料を溶融させ、その後、８００℃までを１時
間当り３０℃〜７０℃の冷却速度にて徐冷することによ
り無機質結合材を結晶化させるところに特徴を有するも
のである。

（作用） 」−記手段により製造された金属溶湯用濾材によれば、
骨祠拉子が金属溶湯に対し濡れ性に優れるアルミナであ
るから、金属溶湯が骨材粒子間の気孔を通過し易く、濾
過効率に優れる。また、骨材粒子を互いに結合させてい
る無機質結合材は結晶化しているから、金属溶湯に対す
る濡れ性に優れてはいるものの熱膨張率が比較的大きい
という問題があるアルミナを骨材粒子としていても、無
機質結合材がガラス質である従来の金属溶湯用濾材に比
べて使用時における全体の熱膨脹を小さくすることがで
きる。更に、無機質結合材はＡ１□ｏ３・　Ｂ２０３　
　・Ｃａ０−ｋＯ系であるから、金属溶湯に対する耐蝕
性にも優れる。

ここで、骨材粒子と無機質結合材原料とを混合して成形
・乾燥した後、１２００℃〜１４００℃まで加熱して無
機質結合材原料を溶融させ、その後、８００℃までを１
時間当り３０℃〜７０℃の冷却速度にて徐冷することか
、無機質結合材を結晶化させるに最も重要な条件である
。尚、８００℃までで結晶化はほとんど完了するから、
その温度以下における冷却条件は問わない。

また、無機質結合材の原料組成を　Ｂ２Ｏ，１５〜８０
％、Ａｌ２Ｏ，２〜６０％、Ｃａ　ＯＯ〜３０　％及び
附０５〜５０％とするのは、この範囲の組成とすると無
機質結合材原料が１２００℃〜１４００℃の温度で溶融
可能となってその後の結晶化が適切に行われるからであ
る。即ち、　Ｂ２０３　　は金属溶融、特にアルミニウ
ム溶湯に対する耐蝕性を向上させる観点から１５％以上
含まれることが必要で、溶融温度を適切な程度にまで高
める観点から８０％以下であることが必要である。また
、Ａｌ２Ｏ３を２〜６０％、ＣａＯを０〜３０％及び附
０を５〜５０％とする意味は主として溶融温度を適切な
範囲内に納めるためで、特に各々の上限を越えるときに
は溶融温度を過剰に高めなくてはならず、　Ｂ２　ｏ３
　　の飛散という問題を生ずる。

更に、骨材粒子１００重量部に対し無機質結合材を８〜
２０重量部とするのは、それが８重量部未満では骨材粒
子の相対量が増大するため、アルミナの熱膨張が寄与し
て全体の熱膨張が大きくなってしまい、２０重量部を越
えると骨材粒子間の空隙を無機質結合材が埋める傾向と
なって濾過効率が低ドするからである。尚、無機質結合
材の最適な添加量は上述の範囲内で骨材粒径に応じて異
なる。また、骨材粒子は電融アルミナ又は焼結アルミナ
のいずれも使用することができる。

（実施例） 以下、本発明をいくつかの実施例及び比較例を参照して
具体的に述べる。

全ての実施例及び比較例において骨材粒子は１４〜２８
メツシユのアルミナを使用している。無機質結合材原料
は次の６表に示す組成となるように配合し、骨材粒子、
有機バインダー及び水と共に混練し、この後、所定形状
に成形して乾燥し、６表に示す最高温度まで加熱した後
、各冷却速度で冷却した。焼成後、常温から８００℃に
まで昇温させたときの伸び率と通気量とを測定し、総合
評価を与えた。

（１）８００℃までの冷却速度について第１表乃至？５
４表は適切な冷却速度の範囲を示唆する。同一の表内の
各実施例及び比較例は、無機質結合材組成及びその添加
量並びに焼成最高温度は同一であるが、８００℃までの
冷却速度が１時間当り２０．３０，５０，７０．８０℃
の５種類に異なる。

冷却速度を１時間当り２０℃或は８０℃とした比較例１
〜８では、伸び率が０．４０％以上と比較的大き〈従来
例に近いが、冷却速度を１時間当り３０℃〜７０℃とし
た実施例１〜１２では伸び率を０．４５％以下に抑える
ことができた。従って、伸び率を０．４５％以下に抑え
るために適切な冷却速度の範囲は１時間当り３０℃〜７
０℃の範囲にあると考えられる。

（２）無機質結合材組成及びその添加量について第５表
は無機質結合材の適切な組成及びその添加はを示唆して
いる。比較例９〜１１は無機質結合材の原料組成にいず
れも八２０３を含まない。

このような配合の場合、最高焼成温度や冷却速度を異な
らせても、伸び率が前記実施例１〜１２に比べて著しく
大きくなる。その理由は、このような配合では無機質結
合材原料を一旦溶融させて徐冷しても、適当な鉱物相を
生成せずに結晶化が行われないためと考えられる。また
、実験結果を掲げてはいないが、無機質結合材の原料組
成がＢ２Ｏ２１５〜８０％、Ａｌｔ０３２〜６０％、Ｃ
ａＯ０〜３０％及びＭ９０５〜５０％の範囲を逸脱する
と、比較例９〜１１と同様に伸び率が著しく大きくなる
結果が得られた。従って、適切な結晶化が可能になる無
機質結合材の原料組成は、上述の範囲にあると考えられ
る。

））ｓ比較例１２．１３は、無機質結合材の組成及び焼
成条件については第２表に示した実施例５と同様である
が、その添加量を骨材粒子１００重凱二定対し６重工部
及び２２重二部としたものである。比較例１２では伸び
率が０．５２％と従来例よりも大きくなる。これは熱膨
張率が比較的大きいアルミナ骨材粒子の相対量が増大す
るため、無機質結合材が結晶化してその部分の熱膨張は
小さくなっても、アルミナの熱膨張の寄与により全体と
しての伸び率が大きくなっているものと考えられる。ま
た、比較例１３では通気量が低ドする。

これは、無機質結合材の割合いが過剰であるため、骨材
粒子間の隙間が無機質結合Ｈにより埋められて１１詰ま
り状態となるからと考えられる。従って、これらの比較
例１２．１３及び掲載を省略した他の実験結果から、骨
材粒子１００弔礒部に対し無機質結合材の適切な添加量
は伸び率を極力抑える観点から８ｉ″ｒ＋′瓜部以上で
あって、通気量を確保する観点から２０重二部以下が望
ましいと判明した。

第　　１　　表 第　　２　　表 第　　３　　表 第　　４　　表 第　　５　　表 さて、第１図は本発明方法により製造した金属溶湯用濾
材の使用例を示している。ここで、１は一対の鏡板であ
って、Ｓｉ　Ｏ２結合の炭化珪素製である。２は鏡板１
，１間に挟まれた濾過パイプで、一端を閉塞した中空円
筒状をなし、両端部が各鏡板１に形成した四部１ａ内に
嵌め込まれている。

濾過パイプ２の各端部と凹部１ａの底との間にはそれぞ
れ約７順の余裕があり、ここに耐熱性モルタル３が埋め
込まれて濾過パイプ１が鏡板２に固定されている。この
）濾過パイプ２は本発明ノブ法により製造され、具体的
には次の通りである。即ち、無機質結合材の原料組成は
八２０３４０％、Ｂ２Ｏ３２５％、Ｃａ０２０％、ＭＳ
Ｆ０１５％とし、これをアルミナ骨材粒子１００ｆｆｉ
、Ｈ部に対し１４゜３重量部添加して有機バインダー及
び水と共にミキサーで混練し、所定形状に成形する。そ
して、乾燥後、最高温度１３５０℃まで加熱し、１時間
当り５０℃の冷却速度で冷却した。

斯かる構成の濾過装置はアルミニウム溶湯が供給される
濾過槽内に配置され、濾過パイプ２の無数の連続気孔内
をアルミニウム溶湯が通過することにより、濾過パイプ
２内から固形不純物が除去されたアルミニウム溶湯が流
出するようになる。

この場合、鏡板１や濾過パイプ２の温度は約７００℃〜
８００℃となるが、上記濾過パイプ２が常温から８００
℃に加熱されたときの伸び率は０゜４３％に１１−まる
から、濾過パイプ２は使用状態では常温よりも４　ｎ＋
＋ａ弱伸びることになる。しかし、濾過槽自体の膨脹及
びモルタルの収縮を考慮すると実際には４　ｍｎ＋以下
の膨脹には十分耐えることができるから、熱応力により
濾過パイプ２や鏡板１にクラックが発生したり、破損し
たりすることは確実に防止することができる。また、こ
のように熱膨張によるクラックの発生や破損を考慮する
必・冴かないから、パツキンを用いることなく濾過パイ
プ２を鏡板１にモルタル３により確実に同定して輸送時
や取扱い時の安全を図ることもｎＪ能になる。史に、骨
４４粒子をアルミナとしているから、濾過パイプ２内の
連続気孔に金属溶湯が通り易く、濾過効率に優れるもの
であった。尚、第２図に本発明に係る濾過パイプ２、従
来の濾過パイプ、鏡板１及びアルミナの常温から昇温さ
れたときの伸び率を夫々示した。同図からも明らかなよ
うに、従来の濾過パイプにあっては８００℃における伸
び串が０．５７％程度あり、本発明に斯かる濾過パイプ
２に比べて大であることが明らかである。

［発明の効果〕 以１、述べたように、本発明の製造方法によれば、骨）
４粒子がアルミナであるから金属溶湯との濡れ性に優れ
て濾過効率が良く、しかもそれでいながら骨材粉子を結
合せる無機質結合材が結晶化して熱膨張が小さくなるた
め、熱応力によるクラックの発生や破損を防雨できると
いう優れた金属溶湯用（点材を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る金属溶湯用濾材の使用例を示す濾
過装置の縦断面図、第２図は本発明に係る濾過パイプ′
、りのＷ？ｍ時の伸び率を示すグラフである。 図面中、１は鏡板、２は濾過パイプ、３は耐熱性モルタ
ルである。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、骨材粒子を無機質結合材により結合させた金属溶湯
   用濾材を製造する濾材の製造方法であって、前記骨材粒
   子をアルミナとすると共に、その１００重量部に対して
   ８〜２０重量部の無機質結合材を配し、且つ前記無機質
   結合材の原料組成をＢ＿２Ｏ＿３１５〜８０％、Ａｌ＿
   ２Ｏ＿３２〜６０％、ＣａＯ０〜３０％及びＭｇＯ５〜
   ５０％とし、前記骨材粒子と前記無機質結合材原料とを
   混合して成形・乾燥した後１２００℃〜１４００℃まで
   加熱して無機質結合材原料を溶融させ、その後、８００
   ℃までを１時間当り３０℃〜７０℃の冷却速度にて徐冷
   することにより前記無機質結合材を結晶化させることを
   特徴とする金属溶湯用濾材の製造方法。