JPH0549148U

JPH0549148U - 金属溶湯脱ガス装置のガス噴射器

Info

Publication number: JPH0549148U
Application number: JP10346591U
Authority: JP
Inventors: 一幸阿部; 修五十場; 孝夫米沢; 敏紹松田
Original assignee: Japan Metals and Chemical Co Ltd
Current assignee: Japan Metals and Chemical Co Ltd
Priority date: 1991-12-16
Filing date: 1991-12-16
Publication date: 1993-06-29
Anticipated expiration: 2006-12-16
Also published as: JP2571364Y2

Abstract

(57)【要約】【目的】溶湯中に渦を発生することなく、脱ガス効率
の優れた低価格の脱ガス装置のガス噴射器を提案するこ
と。【構成】上端が駆動装置のローター部に対し着脱可能
に取付けられるセラミックパイプ製回転シャフト１；お
よびこの回転シャフト１の下端に取付けられ、このシャ
フトを通じて供給されるガスを、処理容器７の溶湯10中
に吐出させるための、セラミックパイプ製継手部４およ
びこの継手部４の延在位置にあるセラミックパイプ製ガ
ス噴出部５とからなる，Ｌ形，Ｔ形，放射状形のパイプ
状ガス吐出体３、からなる金属溶湯脱ガス装置の噴射器
であり、より好ましい形態は、このガス噴射器を処理容
器７の大きさに合わせて、処理容器７の内径Ｘとガス吐
出体３の旋回径の大きさＹとの比を、１：0.2 〜１：0.
35の範囲とし、かつ、このガス吐出体３の旋回径の大き
さＹとガス噴出部５のパイプ厚みＺとの比を、１：0.02
〜１：0.2 の範囲の大きさとしたものである。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

この考案は、金属溶湯脱ガス装置のガス噴射器に関し、とくに、アルミニウム溶湯の脱ガス装置に適用して好適なものであって、なかでも、前記噴射器の構成部材をセラミックスのパイプで構成することにより、溶湯に対する抵抗を低減すると同時に、脱ガス効率を上げることのできる装置についての提案である。

【０００２】

【従来の技術】

近年、アルミニウムおよびその合金材料の使途は、電子機器および自動車部品など先端技術分野へ拡がっており、そうした分野への進出によって、これらの材料に要求される品質については、ますます厳しくなっているのが実情である。

【０００３】こうした要請に応えるべく、アルミニウム板，その形材，あるいは鋳物製品の品質を向上させる努力が払われているが、そのためには素材となるアルミニウム溶湯の品質を高めなければならず、効果的な溶湯処理を行なう必要がある。

【０００４】アルミニウム溶湯の処理目的を分類すると、脱ガス（水素）と非金属介在物除去の２つに分類される。まず、第１の脱ガスを目的とした処理方法としては、塩素ガス処理法，窒素・塩素混合ガス処理法，フラックス処理法および真空を利用したバキューム法がある。一方、第２の非金属介在物の除去を目的とした処理方法としては、セラミックスフォームフィルターや同チューブフィルター，グラスクロスフィルターを使う方法およびフラックス処理法などがある。

【０００５】これらの処理法はそれぞれ一長一短があり、塩素ガス処理法やバキューム法では、イニシャルコストが高いという問題があり、フィルターを使う方法では介在物はよく取れるものの、脱ガスには全く効果を発揮せず、しかも、フィルター交換を頻繁にやらなければならないという問題があった。また、フラックス処理法では、作業環境の面で問題があった。

【０００６】上述したアルミニウム溶湯処理に関する各慣用技術が抱える問題点を克服する技術として、窒素あるいはアルゴンなどの不活性ガスを溶湯中に小さな気泡にしてまんべんなく均一に分散させることにより、脱酸化物と脱ガス効果を同時に実現させるという新しい方法が、フォセコ社のＧＢＦプロセスとして、ユニオンカーバイト社のＳＮＩＦプロセスとして、あるいはベネシー社のＡＬＰＵＲプロセスとして開発されている。

【０００７】なかでも、フォセコ社が開発した上記ＧＢＦプロセスは、図４に示すような装置を使い、高速回転する回転子８の底に設けた複数の溝９の働きで、微細なアルゴンガスの気泡を分散噴出させて、溶湯10を撹拌することにより、水素や非金属介在物を効率よくアルゴンガスの気泡に吸着させ、ドロスとして浮上除去する方式であり、脱ガス効果に優れている。

【０００８】

【考案が解決しようとする課題】

ところが、前述の例えば、図４に示すようなＧＢＦ処理装置の場合、円盤状の回転子８の回転によって溶湯中に渦が発生し、脱ガス効率が低下し、溶湯の酸化が進むという欠点があった。

【０００９】この欠点を是正する方法として、図５に示すように、じゃま板（バッフルプレート等）11を溶湯に浸漬することで渦流を防止し、脱ガス効率を上げる方法がある。しかしながら、この方法では、回転シャフト１や回転子８などの部材をカーボンで構成すると、酸化および磨耗による部材の消耗が激しく、ランニングコストが高くなるという問題があり、一方、上記部材をセラミックスで構成すると、イニシャルコストが高いという経済上の問題があった。

【００１０】この考案の目的は、上記従来技術が抱える問題点を克服できる装置、とくに、溶湯中に渦を発生することなく、しかも溶湯自身の酸化磨耗を防止でき、脱ガス効率の優れた低価格の脱ガス装置のガス噴射器を提案するところにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】

上述した解決を必要とする課題を解決するために、この考案では、ガス噴射器の基本的な構成を、溶湯に対する抵抗が少ないセラミックス製の単純なパイプ構造とした。このような構成とすることにより、溶湯中に渦を発生させることなく、効率の良い脱ガスができ、どのような取鍋（手元炉）に対しても適用が可能な装置を得ることができる。しかも、構成部材をセラミックス製の単純なパイプ構造としているので、酸化や磨耗による部材の消耗を防止することができ、ランニングコストを低下させることができる。

【００１２】すなわち、この考案は、上端が駆動装置のローター部に対し着脱可能に取付けられるセラミックパイプ製回転シャフト；およびこの回転シャフトの下端に取付けられ、このシャフトを通じて供給されるガスを、処理容器の溶湯中に吐出させるための、セラミックパイプ製継手部およびこの継手部の延在位置にあるセラミックパイプ製ガス噴出部とからなる，Ｌ形，Ｔ形，放射状形のパイプ状ガス吐出体、からなる金属溶湯脱ガス装置の噴射器であり、より好ましい形態は、このガス噴射器を処理容器の大きさに合わせて、処理容器の内径とガス吐出体の旋回径の大きさとの比を、１：0.2 〜１：0.35の範囲とし、かつ、このガス吐出体の旋回径の大きさとガス噴出部のパイプ厚みとの比を、１：0.02〜１：0.2 の範囲の大きさとしたものである。

【００１３】

【作用】

この考案のガス噴射器の特徴は、この構成体である回転シャフトおよびガス吐出体とをいずれも単純なパイプ材にて構成したところにあり、図１に示す如き構成のものである。

【００１４】図１において、図示の符号１は、脱ガス用の不活性ガスを送給するためのセラミックパイプ製の回転シャフトであり、この回転シャフト１の上端には図示しない駆動装置につながるコネクタ−２が接続してある。符号３は、前記回転シャフト１の下端に取付けられ、このシャフト１を通じて供給されるガスを、処理容器の半径方向あるいは下方向に吐出させるためのパイプ状のガス吐出体であり、セラミックパイプ製の継手部４および同じくセラミックパイプ製のガス噴出部５とからなるものである。

【００１５】ここで、上記コネクタ−２は、特開平２−85522 号公報に開示されているようなコネクターであって、大径部材に形成した雌ねじ部と、この雌ねじ部に螺合する小径部材の外周に設けられた雄ねじ部とを具える大径部材と小径部材とを連結するためのコネクターである。

【００１６】また、上記ガス吐出体３は、図２に示すような、Ｌ形，Ｔ形，放射状形のいずれか１つの構成とし、前記回転シャフト１に取付けられて用いられる継手部４と、この継手部４の延在位置に設けるガス噴出部５とからなるものである。これは、一体にもしくは別体に構成することができるが、別体とした場合には、前記ガス噴出部５を継手部４に対して着脱可能な構造とすることが望ましい。

【００１７】なお、上記ガス噴出部５は、その先端部周辺に１〜複数個の半径方向あるいは底部を指向する方向に吐出するためのガス噴出口６を有し、もしこれが、前記継手部４に対して着脱可能に取付けられる場合には、長さ調整できるようにすることが望ましい。

【００１８】このように構成してなる本考案ガス噴射器は、使用に際し、図３に示すように、処理容器７の大きさに合わせて、処理容器７の内径Ｘとガス吐出体３の旋回径の大きさＹとの比を、１：0.2 〜１：0.35の範囲とし、かつ、このガス吐出体３の旋回径の大きさＹとガス噴出部５のパイプ厚みＺとの比を、１：0.02〜１：0. 2 の範囲の大きさとすることが好ましい。

【００１９】このような寸法にする理由は、Ｘが１に対してＹが0.2 より小さい場合、あるいはＹが１に対してＺが0.1 より小さい場合は、噴出される不活性ガス気泡の分散が不十分となり、脱ガス効率が悪くなるからであり、一方、Ｘが１に対してＹが0.35より大きい場合、あるいはＹが１に対してＺが0.2 より大きい場合は、溶湯に対する抵抗が大きくなり、処理の際に溶湯中に渦が発生し、その結果脱ガス効率が悪くなるからである。

【００２０】なお、この考案のガス噴射器で用いられるセラミックスとしては、Si₃N₄やサイアロン，Si₃N₄基複合セラミックス（例えば、BN＋Si₃N₄や SiC＋Si₃N₄等）などが好適である。

【００２１】以上説明したように、この考案にかかる上述の如き構成のガス噴射器によれば、抵抗が少ないため、図４に示すような渦を発生させることなく、また処理容器内のアルミニウム溶湯をまんべんなく効率的に撹拌することができ、ひいては、脱ガスおよび非金属介在物の除去により、いわゆる清浄なアルミニウム溶湯を製造することができる。

【００２２】なお、この考案のガス噴射器は、駆動装置によってその回転方向を周期的に変更させることにより、脱ガス効率をさらに向上させることもできる。

【００２３】

【実施例】

（実施例）下端のガス吐出体を、取鍋（内径750 mmφ, 深さ800mm ）底部から約100mm 離れた位置にセットしたSi₃N₄ 製のこの考案にかかるガス噴射器を使い、この取鍋に収容した 500kgのアルミニウム溶湯を、５分間，300rpmの回転数, 0.1 〜１kg /cm²の噴射圧力，５〜20 l/min.(０℃，１気圧換算）で回転バブリングしたところ、水素や非金属介在物を効果的に除去することができ、とくにH₂ガスは 0.38 cc／100g-Al から0.10cc／100g-Al まで減少させることができた。

【００２４】（比較例）第４図に示すような処理装置を使用し、他は実施例と同様にして脱ガス処理を行ったところ、H₂ガスは 0.38 cc／100g-Al から0.25cc／100g-Al までしか除去できず、さらに、15分間処理することで、0.20cc／100g-Al まで低下し、脱ガス効率が悪いことがわかる。

【００２５】

【考案の効果】

以上説明したようにこの考案は、溶湯に対する抵抗が小さいセラミックス製のパイプだけからなる単純な装置構成としたことにより、溶湯中に渦を発生させることなく効率の良い脱ガス処理をすることができる。

【００２６】さらに、この考案の装置は、専用の処理容器を必要とせず、如何なる容器（手元炉）にも適用できる他、溶湯に浸漬される部分がセラミック製のパイプだけであるから、いわゆる寿命の点で従来装置をはるかにしのぐものである。そして、この装置は価格の面において、製作，維持の両方に有利である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案ガス噴射器の例、(a) ガス噴出口が半径
方向にある場合, (b) ガス噴出口が底部を指向する方向
にある場合, を示す正面図でる。

【図２】本考案ガス噴射器の継手部形状の例、(a) Ｌ
形，(b)Ｔ形，(c) 放射状形，を示す斜視図である。

【図３】本考案ガス噴射器の使用状態を示す図である。

【図４】従来装置の一使用状態を示す図である。

【図５】従来装置の他の使用状態を示す図である。

【符号】

１回転シャフト２コネクター３ガス吐出体４継手部５ガス噴出部６ガス噴出口７処理容器８回転子９溝 10 溶湯 11 じゃま板

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁵ 識別記号庁内整理番号ＦＩ技術表示箇所Ｃ２２Ｂ 9/05 (72)考案者松田敏紹山形県酒田市大浜１−４−63 日本重化学工業株式会社セラミックス開発センター内

Claims

【実用新案登録請求の範囲】

【請求項１】上端が駆動装置のローター部に対し着脱
可能に取付けられるセラミックパイプ製回転シャフト；
およびこの回転シャフトの下端に取付けられ、このシャ
フトを通じて供給されるガスを、処理容器の溶湯中に吐
出させるための、セラミックパイプ製継手部およびこの
継手部の延在位置にあるセラミックパイプ製ガス噴出部
とからなる，Ｌ形，Ｔ形および放射状形のパイプ状ガス
吐出体、からなる金属溶湯脱ガス装置の噴射器。
【請求項２】処理容器の内径とガス吐出体の旋回径の
大きさとの比を、１：0.2 〜１：0.35の範囲とし、か
つ、このガス吐出体の旋回径の大きさとガス噴出部のパ
イプ厚みとの比を、１：0.02〜１：0.2 の範囲の大きさ
としたことを特徴とする請求項１に記載の金属溶湯脱ガ
ス装置の噴射器。