JPS63100142A

JPS63100142A - 脱ガス処理用回転子

Info

Publication number: JPS63100142A
Application number: JP24381486A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Matsumoto; 浩志松本; Kazuhiko Oku; 和彦奥
Original assignee: Kobe Steel Ltd
Current assignee: Kobe Steel Ltd
Priority date: 1986-10-14
Filing date: 1986-10-14
Publication date: 1988-05-02

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］本発明は脱ガス処理用回転子に関し、さらに詳しくは、
アルミニウム溶湯またはアルミニウム合金溶湯中に吸収
されている水素ガスおよび酸化物介在物を除去するため
の脱ガス処理用回転子に関す、る。

［従来技術］一般的に、アルミニウム溶湯またはアルミニウム合金溶
湯（以下アルミニウム溶湯として説明する。）内に不活
性ガス等の処理ガスを吹き込み気泡化して脱ガスを行う
際の脱ガス作用は、処理ガスとアルミニウム溶湯との気
液接触によって物理的に行なわれることから、気液接触
面積が大きい程、つまり、気泡が微細な程脱ガス効果が
高くなるものである。

そして、従来このような効果的な脱ガス処理用回転子は
、例えば、特開昭５８−０１４９３５号公報に記載され
ている第４図（ａＸｂＸｃ）に示すような脱ガス処理用
回転子がある。

この脱ガス処理用回転子は、中心部にガス吹き込み用孔
２を有する回転軸ｌに、上面か球面１３または下が広が
っている円錐状である回転体ｌＯが取り付けられており
、この回転体ＩＯの底面１１は平坦てあり、底面１１、
側面１２および上面１３には溝１４や凹部１５が設けら
れている。

この構造の脱ガス処理用回転子は、処理ガスは、−足底
面１１やＩ？４１４の面に層状をなして側面１２に達し
た後、−挙に坩堝７内の溶湯４中に吹き込まれるので放
散される気泡は比較的大きく、また、回転体１０の溝１
４や凹部１５は回転の影響を受けて、溶湯の局部的な渦
流を生じ、遠心力による外または上方への溶湯流を激し
く攪乱し、その結果、溶湯中に吹き込まれた気泡が浮上
過程において、溶湯の乱流の動きに巻き込まれて互いに
衝突し、付着しあって巨大化する。

特に、アルミニウム鋳物の製造に用いられるような３０
０〜５００ｋｇの比較的小容量の坩堝内の脱ガス処理で
は、このような流動が発生し易いので上記した問題は一
層助長される傾向にある。

［発明が解決しようとする問題点］本発明は上記に説明した従来のアルミニウム溶湯の脱ガ
ス処理の種々の問題点に鑑み、本発明者が鋭意研究の結
果、比較的小容量の坩堝でも処理することができる脱ガ
ス効果の高い脱ガス処理用回転子を開発したのである。

［問題点を解決するための手段］本発明に係る脱ガス処理用回転子の特徴とするところは
、中心部にガス吹き込み用孔を有する回転軸に対し、放
射状に複数個の翼が設けられ、かつ、複数個の翼の総体
積と複数個の翼により区画された翼空隙部の総容積の比
が１：１．４〜２．５とすることにある。

また、翼の形状が断面四角形または断面コ型（肉盗み）
とすること、さらに、回転子の一部または全部が窒化珪
素系セラミックとすることができる。

本発明に係る脱ガス処理用回転子について以下第１図〜
第３図により詳細に説明する。

脱ガス処理用回転子は、中心部にガス吹き込み用孔２を
有する回転軸ｌに、放射状に複数個の翼６が設けられて
おり、かつ、複数個の翼６の総体積と複数個の翼６によ
り区画された翼空隙部の総容積の比が１：１．４〜２．
５となっている構造である。

即ち、回転軸ｌの中心部にあるガス吹き込み用孔２は、
処理ガス、例えば、Ｎ、ガス等の不活性の処理ガス供給
管の働きをするもので、下端部は処理ガス放出孔３とし
て、坩堝７内のアルミニウム溶′ｌＩｈ４中に開口して
いる。また、回転軸１の下端は買付ロータ５に嵌着され
、さらに、図では翼６を４本有している。

そして、翼６はその断面が四角形（矩形、第２図（ａ）
）とするのか通常であるが、また、断面がコ型（第２図
（Ｃ）、肉盗み凹型形状といわれる。）として６脱ガス
処理能力には変化がなく、さらに、この脱ガス処理用回
転子の一部または全部を窒化珪素系セラミック等の材質
としてもよい。

このような、構成の本発明に係る脱ガス処理用回転子に
おいて、回転軸ｌは上方に位置する図示しない駆動装置
により回転させられ、中心部のガス吹き込み用孔２には
Ｎ、ガス等の不活性ガスの処理ガスを図示しない供給装
置から導入し、ガス放出孔３から坩堝７内のアルミニウ
ム溶湯４中に放出する。

この時、Ｎ、ガスは買付ロータ５の縁から、一旦、翼間
空隙部に放散され、翼の回転方向前面に沿って遠心力に
よる翼間空隙部内のアルミニウム溶湯４の外縁への流れ
に乗って、翼外周部まで運ばれ、さらに、アルミニウム
溶湯流の慣性により、坩堝７の内壁側へ向かって斜め上
方または少なくとも水平方向に押し出され、アルミニウ
ム溶湯４の矢印で示す対流に乗って坩堝７壁側を上方に
浮上する。また、一部は翼空隙部より上方に漏れて浮上
する気泡もあるが、直ちに坩堝壁に向かった気泡と衝突
して、気泡同志結合して巨大化することはない。

即ち、発生した微細な気泡を乱胤動を起こさず、内心部
から周縁部、そして、上方へと坩堝７の壁形状に沿った
整然とした溶湯４の対流動に乗せて微細気泡のまま気液
接触させることができる。

そのため、溶湯４の対流動の速度を支配する回転数と翼
間空隙部内積は重要であり、即ち、翼間空隙部容積分の
アルミニウム溶湯４は遠心力によって、坩堝壁側に水平
に押し出され、その後の空洞化すべき入間空隙部には、
上方より別のアルミニラム溶湯４が流入し、坩堝７の中
央部で下降、周・２）縁部で上昇するというアルミニウム溶湯４の対流動を生
じさせることになる。

例えば、５００ｋｇの坩堝を用いた場合に、３００　ｒ
ｐａ＋の比較的低回転速度を採用しているが、この回転
速度が速すぎると乱流動が激しくなり、脱ガス効果を悪
化させたり、さらに、重要なことはアルミニウム溶湯の
慣性が大きくなり過ぎ、溶湯面が上昇して溶湯飛散等の
重大事故につながるので、最高速度は５００　ｒｐｍ以
下にすることが望ましい。また、逆に遅すぎると翼間空
隙部から、直ちに上方に浮上する気泡が多くなり、充分
な気液接触時間が得られず、所望の脱ガス効果が得られ
なくなるので、回転速度は少なくとＬ２０Ｏｒｐｍを越
えることが必要である。

翼の数は、少なすぎると単位翼当たりのアルミニウム溶
湯の抵抗が大きくなり、翼に接触するアルミニウム溶湯
付近に局部的な溶湯の渦流や乱流動を生じ、気泡の合体
による巨大化を生じて脱ガス効果を減少するようになり
、逆に翼の数を多くしすぎると、必要な翼間空隙部の容
積を確保することが困難となるので、３〜５枚程度とす
るのが適当であり、最も良好な数は４本翼である。

また、翼総体積に対して、翼間空隙部容積が比較的大き
くなるような、タービンタイプの回転子では翼間空隙部
容積が大きいので適切なアルミニウム溶湯の対流速度と
するためには、例えば、翼回転数を２０　Ｏｒｐｍ以下
とする必要になり、この回転数の範囲では上記したよう
に翼間空隙部から直ちに上方に浮上する気泡が増加して
脱ガス効果が悪くなる。

従って、翼数および回転数の制限内で、安全性および脱
ガス効果を考慮すると比較的少容量の坩堝自脱ガスでは
、脱ガス効果は実験的に翼間空隙部容積は翼総体積の１
．４〜２．５倍の範囲で良好である。

また、翼の外径６′は坩堝容量が大きくなれば、それだ
け翼間空隙部容積を増加させなければならないので、大
きくする必要があるが、３００ｍｍφ以下とするのが望
ましい。

翼の断面形状は、アルミニウム溶渦流に不要な渦流や乱
流動を生じさせないために、第２図（ａ）（ｂＸｃ）に
示すように外側側壁には、上下方向の溶湯流を起こすよ
うな勾配や屈曲があってはならず、即ち、四角形（矩形
）の形状とする必要のあることを意味しており、さらに
、翼幅は内心側から外縁に向かって狭くなっていく方向
での勾配は許されるが、翼間空隙部容積確保に不利にな
るので、１００以内程度が望ましい。また、翼下面は回
転軸に直角平面でなければならないが、翼上面は外縁か
ら内心に向かって高くなるような勾配は許されるが、こ
れも乱流を生じさせないためにもできるだけ小さい方が
よい。さらに、買付ロータおよび翼の外面の角部は全て
局面としておくことが、渦流や乱流動を起こさないため
には大切である。

即ち、翼形状はてきるだけ単純化し、放射状に外縁に伸
長し、乱流や渦流を生じるような角度や曲面を避けるこ
とが大切である。

そして、脱ガス処理用回転子の翼および買付ロータ部は
摩耗か激しく、交換頻度か高くなるので、窒化珪素系セ
ラミックとして使用寿命の延長を図るが、セラミックは
高価であるのて損耗の激しい翼および買付ロータや回転
軸の一部まで、部分的に交換可能な構造にしておくこと
も経済的に有効である。

しかして、セラミック材は　一般に熱衝撃に弱いので、
薄肉、かっ、均一肉厚にすることが必要で、第２図（Ｃ
）に示す断面形状のように、翼下面に肉盗みを設ける、
即ち、コ型形状とすることし有効である。そして、脱ガ
ス効果に影響を及ぼす形状的要素は、翼外面および翼間
空隙部であって、翼内部の形状は致命的に影響すること
はない。

［実　施　例コ本発明に係る脱ガス処理用回転子の実施例を説明する。

実施例５００ｋｇ容量の坩堝を用いＮ２ガスを２５１／分の速
度で吹き込み、翼外径２５０＋：＋ｍφ、翼総体積と翼
間空隙部の比をｌ：１．４〜２，５、翼数４枚の回転子
を３０　Ｏｒｐｍで回転さＵ、２０分間処理した脱ガス
実績は第３図に示すように、水素ガス含有量で処理前０
．２０〜０．２５ｃｃ／　１００ｇＡｌ。

処理後、０．０９〜０．１１ｃｃ／１００ｇＡｌの潰れ
た脱ガス効果か得られた。

従って、アルミニウム鋳物の製造に用いるような３００
〜５００ｋｇの比較的少量の坩堝においても、効果的な
脱ガス処理か可能となった。しかし、大容量の処理槽で
も行うことができる。

［発明の効果］以上説明しｆこように、本発明に係る脱ガス処理用回転
子は上記の構成であるから、アルミニウム溶湯の処理容
器（坩堝）の大小に拘わらず効果的にアルミニウム溶湯
の脱ガスを効果的に行うことができるという侵れｌこ効
果を角゛するものである。

【図面の簡単な説明】

第１図、第２図は本発明に係る脱ガス処理用回転子の使
用状況および翼の形状を示す図、第３図は脱ガス効果を
示す図、第４図は従来の脱ガス処理用回転子の概略図で
ある。１〜回転軸、２〜ガス吹き込み孔、３〜ガス放出孔、４
〜アルミニウム溶湯、５〜翼付ロータ、６〜翼、７〜坩
堝、Ｓ〜セラミック。予１！！Ｉ号３図ミＶ姐ト￥！＝′）′皆併耐にりに予４図

Claims

【特許請求の範囲】

（１）中心部にガス吹き込み用孔を有する回転軸に対し
、放射状に複数個の翼が設けられ、かつ、複数個の翼の
総体積と複数個の翼により区画された翼空隙部の総容積
の比が１：１．４〜２．５であることを特徴とする脱ガ
ス処理用回転子。
（２）翼の形状が断面四角形または断面コ型（肉盗み）
であることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の脱
ガス処理用回転子。
（３）回転子の一部または全部が窒化珪素系セラミック
であることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の脱
ガス処理用回転子。