JPS644832Y2

JPS644832Y2 -

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Publication number: JPS644832Y2
Application number: JP1983044135U
Authority: JP
Priority date: 1983-03-26
Filing date: 1983-03-26
Publication date: 1989-02-07
Also published as: JPS59149966U

Description

【考案の詳細な説明】（技術分野）本考案は、アルミニウム若しくはその合金溶湯
のインライン処理装置に係り、特にアルミニウム
若しくはその合金溶湯（以下、Al溶湯と略称す
る）であつて、Al−Ti−Ｂ組成の結晶粒微細化
剤を含むものから、溶存ガス、非金属介在物粒子
等を極めて効果的に且つ効率よく除去せしめて、
健全な溶湯と為して所定の鋳造装置に供給し得る
システムに関するものである。

（背景技術）鋳造前のAl溶湯には多くの溶存ガス及び介在
物が含まれており、このため鋳造物、更にはそれ
から圧延、鍜造、押出等の加工によつて製作され
る製品の品質を低下せしめないように、かかる
Al溶湯から溶存ガスや介在物等を除いてやる必
要がある。このような溶存ガスや介在物として
は、水素の如き溶存ガスや、アルミニウム、マグ
ネシウム等の酸化物、耐火質物質粒子などの懸濁
非金属粒子等があつて、これら溶存ガスや介在物
等を可及的に除去することが、鋳造溶湯処理工程
の最重点管理項目とされている。

一方、従来より健全な鋳塊あるいは鋳造品を得
るために、溶湯処理の一つとして、鋳造組織にお
ける結晶粒を微細化せしめる結晶粒微細化剤（結
晶微粒化剤）を、所定のAl溶湯に添加すること
が行われている。そして、この鋳造組織の結晶粒
微細化によつて、偏析及び機械的性質の改善、熱
処理効果の向上等に、顕著な影響がもたらされて
いることが認められている。また、かかる結晶粒
微細化剤のAl溶湯への従来の添加方式は、鋳込
装置に供給するために該溶湯を保持する保持炉へ
母合金を添加せしめる方式が主流とされ、また近
年、これに代わる方法として、予めロツド状に成
形した結晶粒微細化剤をインラインにおいて鋳込
装置に導かれるAl溶湯中に連続的に装入し、以
て該溶湯の熱によつて該ロツド状物を漸次溶解せ
しめて、溶湯中に分散するようにした添加方式も
検討されている。

しかしながら、このようにしてAl溶湯中に添
加される結晶粒微細化剤には、アルミニウムの酸
化物等の異物が含まれており、それが粗大介在物
としてAl溶湯の品質を低下せしめる問題があり、
また結晶粒微細化剤の成分が凝集し易い場合に
は、その凝集物による製品欠陥が惹起される問題
があつたのである。例えば、Al−５％Ti−１％
Ｂ，Al−５％Ti−0.2％Ｂを代表するアルミニウ
ムまたはその合金溶湯の結晶粒微細化剤にあつて
はTiB₂の沈降やTiB₂粒子の凝集が生じ易く、こ
れが製品品質に悪影響をもたらしているのであ
る。

このように、所定の鋳造装置に導かれるAl溶
湯には、かかる溶湯に本来的に含まれる溶存ガス
や介在物、例えば本来から溶湯中に浮遊している
ものや、出湯中の乱流により酸化したもの等が含
まれる他、Al−Ti−Ｂ組成の結晶粒微細化剤に
起因する介在物も存在し、鋳塊品質に種々なる影
響をもたらしているが、そのような溶存ガスや介
在物を、インラインにおいて如何に効果的に除去
するか、また結晶粒微細化剤を、如何に添加歩留
り高く導入し得るかについては、未だ有効なシス
テムが開発されていないのが現状である。

（解決課題）ここにおいて、本考案は、かかる事情を背景に
して為されたものであつて、その目的とするとこ
ろは、アルミニウムまたはその合金溶湯から溶存
ガス、非金属介在物粒子等を極めて効果的に且つ
効率よく除去せしめる一方、Al−Ti−Ｂ組成の
結晶粒微細化剤の添加により混入する介在物をも
効果的に除去せしめ、且つその添加歩留りも高め
て、高品質の溶湯として、目的とする鋳造装置に
供給し得るようにしたインライン処理装置を提供
することにある。

（解決手段）そして、かかる目的を達成するために、本考案
にあつては、所定の鋳造装置に導かれるアルミニ
ウム若しくはその合金溶湯の供給流路に、該溶湯
中に所定の処理ガスを微細な気泡状にて導入する
と共に、回転体の回転によつて該溶湯を撹拌、流
動せしめて、該処理ガスにて該溶湯を処理するよ
うにした溶湯処理手段を設け、更にかかる溶湯処
理手段にて処理されたアルミニウム若しくはその
合金溶湯を濾過して、該溶湯中に介在する懸濁粒
子を分離せしめるチユーブ状フイルタを設ける一
方、該チユーブ状フイルタを通過したアルミニウ
ム若しくはその合金溶湯に対して、ロツド形態に
あるAl−Ti−Ｂ組成の結晶粒微細化剤を添加せ
しめる微細化剤添加手段を設け、更にかかる微細
化剤添加手段の下流側に、断面１インチ（2.54
cm）長さ当たりの孔の数が10〜60個である多孔性
のプレート状フイルタを設けて、かかる結晶粒微
細化剤を含む該溶湯中に存在する介在物を該プレ
ート状フイルタにて濾過せしめた後、前記鋳造装
置に導くようにしたのである。

（実施例）以下、本考案を更に具体的に明らかにするため
に、本考案の一実施例に係るインライン処理装置
を図面に基づいて詳細に説明することとするが、
本考案はこの例示の装置に何等限定されるもので
ないことは言うまでもないところである。

まず、第１図において、２は保持炉であり、該
保持炉２内のAl溶湯（アルミニウムまたはその
合金溶湯）４が樋６を通じて鋳造用鋳型（ここで
は連鋳装置）７に供給され、所定の鋳塊８が形成
されるようになつている。

そして、保持炉２に近接して、樋６には、所定
の処理槽１０が設けられているのである。この処
理槽１０は、第２図に示されるように耐火材料か
らなる密閉構造とされ、そしてその槽内が仕切り
壁１２によつて入湯口側のフラキシング処理室１
４と出湯口側の濾過室１６とに仕切られている。
なお、仕切り壁１２の下部には、溶湯通過孔１８
が設けられており、該溶湯通過孔１８を通じて、
フラキシング処理室１４内でフラキシング処理さ
れたAl溶湯４が濾過室１６側に導かれるように
なつているのである。

ところで、フラキシング処理室１４内には、処
理槽１０の天井部に設けられた挿入孔を通じて、
回転体として公知の撹拌装置２０，２０がそれぞ
れ挿入せしめられ、Al溶湯４中に所定深さまで
浸漬せしめられるようになつている。なお、撹拌
装置２０は、ここでは軸心方向の中空部が処理ガ
ス通路２２とされた黒鉛パイプ２４と、該黒鉛パ
イプ２４の下端部に螺着された水平方向の円板状
部分２６と垂直方向の４枚の撹拌羽根部分２８と
からなる黒鉛羽根３０と、該黒鉛パイプ２４の最
下端に螺着されたポーラスプラグ３２とにより、
組み立てられており、図示はしないが、該黒鉛パ
イプ２４の上部で所定のガス供給機構及び回転駆
動機構に接続されるようになつている。また、フ
ラキシング処理室１４の下部には、処理槽１０の
側壁から突出する、仕切り板３４並びに、撹拌装
置２０によつて惹起される溶湯４の流動に対して
それを妨げるように設けられた流動抑制板３６が
設けられている。更に、処理槽１０のフラキシン
グ処理室１４側の天井部には、排気手段としての
煙突３７が設けられている。

一方、仕切り壁１２によつて形成された出湯口
側の濾過室１６内には、複数本のチユーブフイル
タ３８が水平方向に配置され、該仕切り壁１２下
部の溶湯通過孔１８を通じて濾過室１６内に導か
れた溶湯４が該チユーブフイルタ３８の管壁を外
側から内側に通過せしめられることによつて、濾
過作用を受け、そして該チユーブフイルタ３８の
内孔を通り溶湯誘導路から出湯口に導かれるよう
になつている。なお、チユーブフイルタ３８は、
コランダム質等の骨材をある種のガラス質の結合
材で結合せしめたり、焼結せしめたりした公知の
多孔質の管状体であり、該チユーブフイルタ３８
の所定本数が２枚の側板４０，４０によつて保持
され、且つ側板４０がクサビ４２によつて溶湯誘
導路出口部分に押圧されて該出口部分をシールす
るようにすることによつて、該チユーブフイルタ
３８にて濾過されたAl溶湯４のみが溶湯誘導路
より出湯口に導かれるようになつている。また、
かかる濾過室１６の上方の処理槽１０の天井部に
は、長炎燃焼並びにフラツト燃焼可能な公知のバ
リアブルフレーム・ガスバーナ４４が設けられて
おり、該ガスバーナ４４にて発生せしめられる高
温の燃焼炎乃至は燃焼排ガスによつて、Al溶湯
４の加熱を行い得るようになつている。更に、濾
過室１６の位置する処理槽１０の底部には、多孔
質耐火物（レンガ）からなる吹込みノズル４６が
設けられ、供給管４８によつて供給される所定の
ガスを該ノズル４６を通じて微細気泡状にAl溶
湯４中に吹き込み得るようになつている。

また、かかる処理槽１０にて処理されて、チユ
ーブフイルタ３８から樋６に導かれるAl溶湯４
に対して、Al−Ti−Ｂ組成の結晶粒微細化剤を
添加せしめるための手段５０が、第１図に示され
るように、処理槽１０の下流側に設けられてい
る。この微細化剤添加手段５０においては、公知
のAl−Ti−Ｂ組成の、ロツド状に形成された結
晶粒微細化剤（ロツド）５２が、そのコイル５４
から取り出されて給送ロール５６にて所定の送り
速度で給送されるようになつている。そして、か
かる給送されるロツド５２は、その溶湯４への導
入直前において加熱装置５８にて加熱せしめら
れ、かかるAl溶湯４に対する溶解性が高められ
た状態において、Al溶湯４内に供給されるよう
になつている。

また、かかる微細化剤添加手段５０によつて添
加せしめられたAl−Ti−Ｂ組成の結晶粒微細化
剤を含むAl溶湯４に対して、所定の濾過処理を
施すために、該微細化剤添加手段５０よりも下流
側にプレートフイルタ６０が設けられている。よ
り具体的には、樋６の底部が凹所６２とされ、か
かる凹所６２に入り込むように上方から垂下する
仕切り壁６４が設けられており、かかる仕切り壁
６４の下部と凹所６２の肩部との間に所定のプレ
ートフイルタ６０が略水平方向に配設されている
のである。なお、このプレートフイルタ６０はプ
レート（平板）状のセラミツクフオームフイルタ
の如き板状のフイルタであつて、本考案では、断
面１インチ（2.54cm）長さ当たりの孔の数が10〜
60個、特に望ましくは30〜50個である多孔性のも
のが用いられ、Al溶湯４を上方向に流通せしめ
ることによつて、結晶粒微細化剤の添加などによ
つてAl溶湯４中に混入した粗大介在物や出湯中
の乱流によりAl溶湯が酸化されて生じた介在物
等を分離せしめ、鋳型７に供給するようになつて
いる。

したがつて、かかる構成のインライン処理装置
にあつては、Al溶湯４が保持炉２から樋６に導
かれると、まず、処理槽１０に流入せしめられ、
そして該処理槽１０のフラキシング処理室１４内
に導かれて、回転せしめられる撹拌装置２０によ
つて所定のフラキシング処理が行われることとな
るのである。すなわち、各撹拌装置２０の黒鉛パ
イプ２４の通路２２を通じて、所定のガス供給機
構（図示せず）から、公知の処理ガス（例えば、
窒素、アルゴン等の不活性ガスやそれらに塩素を
混合せしめた混合ガス等）が導入され、そして下
端のポーラスプラグ３２からAl溶湯４中に微細
な独立した気泡状に吹き込まれる一方、駆動機構
による該黒鉛パイプ２４の回転によつて黒鉛羽根
３０も同時に回転させられることにより、かかる
吹き込まれた微細気泡状の処理ガスの浮遊乃至は
浮上する作用に従つてAl溶湯の撹拌流動が行わ
れるのであり、以てこれにより、該Al溶湯４と
処理ガスとの有効な接触が図られるのである。そ
して、Al溶湯４と微細気泡状ガスとの間の有効
な接触によつて、より効果的な脱ガス、脱Na等
と等にAl溶湯４中に浮遊する酸化物やその他の
非金属介在物のより有効な吸着浮上分離が進行す
るのである。

次いで、かかるフラキシング処理されたAl溶
湯４は、仕切り壁１２下部の溶湯通過孔１８から
濾過室１６内に導き入れられ、そこでチユーブフ
イルタ３８によつて濾過されることにより、該
Al溶湯４中に介在する懸濁粒子が略完全に除去
せしめられ、以て溶存ガス、非金属介在物粒子等
を殆ど含まない高品質のAl溶湯４として出湯口
より鋳型側の樋６に出湯せしめられた後、更に、
これに微細化剤添加手段５０によつて所定の結晶
粒微細化剤が添加されるのである。

そして、このように添加されたAl−Ti−Ｂ組
成の結晶粒微細化剤を含むAl溶湯４は、その添
加位置よりも下流側に位置するプレートフイルタ
６０を通過せしめられることによつて、その中に
含まれる結晶粒微細化剤の添加によつて混入した
介在物や、処理槽１０からの出湯に際しての乱流
によつて発生した介在物等の粒子が効果的に除去
され、以て健全な高品質な溶湯として、鋳型７に
供給せしめられ得ることとなつたのである。加え
て、このように、鋳型７直前の樋６内のAl溶湯
４に対して、結晶粒微細化剤がロツド５２状にて
添加されるものであるところから、結晶粒微細化
剤の凝集も殆どなく、それ故結晶粒微細化剤の添
加歩留りが著しく向上され得ることとなつたので
ある。しかるに、従来の如く結晶粒微細化剤を保
持炉２に添加せしめたり、或いは処理槽１０より
も上流側で添加せしめたりするような場合にあつ
ては、微細化剤自体の沈降や凝集の問題に加え
て、チユーブフイルタ３８による微細化剤の捕
捉、分離による歩留り低下の問題が生ずるのに対
して、上例のシステムにあつては、このような結
晶粒微細化剤の添加歩留りの低下の問題は全く無
視し得ることとなつたのである。

因みに、本考案者等の検討によれば、本実施例
の装置を用いてアルミニウム溶湯（3000番合金）
を処理して鋳型７に供給した場合において、製品
（0.5mm厚×1000mm角の製品板あたり）におけるス
トリンガー（介在物欠陥）個数が、０乃至0.0001
ケ／m²（発生率；０乃至0.5ppm）である結果を
得た。これは、プレートフイルタ60を用いること
なく、単にフラキシング処理及びチユーブフイル
タ３８を用いた処理のみを施した場合における
0.01乃至0.03ケ／m²（発生率；100乃至300ppm）
に比較して、著しく改善されたものである。

以上、本考案の好ましい一実施例について説明
してきたが、本考案には、その趣旨を逸脱しない
限りにおいて、当業者に知識に基づいて種々なる
変更、修正等を加え得るものである。例えば、微
細化剤添加手段５０による結晶粒微細化剤の添加
位置よりも下流側に配置せしめられるプレートフ
イルタ６０は、第３図及び第４図の如く、仕切り
壁６４の下部空間を通過したAl溶湯４が下から
上に向かつてフイルタ１６を通過するように構成
してもよく、また単に仕切り壁６４が樋６底部ま
で延びた如き状態で垂直方向に配置せしめること
もでき、更に他の濾過構造を採用することも可能
である。

また、処理槽１０内に形成されたフラキシング
処理室１４に設けられる溶湯処理手段としての撹
拌装置２０は、上例では２基配備されるようにな
つているが、これに代えて１つの撹拌装置が配備
される構造や３つ以上の撹拌装置が配備される構
造を採ることも可能であり、更に該撹拌装置とし
ても、例示のもののほか、公知の各種の構造のも
の、例えば特公昭54−42337号公報、特公昭55−
10652号公報、特開昭54−142104号公報、特開昭
58−1025号公報等に開示されたものを使用するこ
とが可能である。

（考案の効果）以上の説明から明らかなように、本考案に従う
インライン処理装置によれば、所定の溶湯処理手
段とチユーブ状フイルタの組合せによつて、Al
溶湯から溶存ガス、非金属介在物粒子等を極めて
効果的に且つ効率よく除去せしめ得るのであり、
また鋳型に導かれる直前の該Al溶湯に対して、
結晶粒微細化剤がロツド状にて添加されるもので
あるところから、結晶粒微細化剤の凝集も殆どな
く、それ故結晶粒微細化剤の添加歩留りが著しく
向上され得ることとなつたのであり、加えてAl
−Ti−Ｂ組成の結晶粒微細化剤を含むAl溶湯が、
その添加位置よりも下流側に位置する特定のプレ
ート状フイルタを通過せしめられることによつ
て、その中に含まれる結晶粒微細化剤の添加によ
つて混入した介在物（oxide）や、処理槽からの
出湯に際しての乱流によつて発生した介在物等の
粒子が効果的に除去され、以て健全な高品質な溶
湯として、鋳型に供給せしめられ得ることなつた
のである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案に係る装置の一例を示す断面説
明図であり、第２図はその処理槽の詳細を示す縦
断面図であり、第３図及び第４図はそれぞれプレ
ート状フイルタの設置構造の他の例を示す断面図
である。４：Al溶湯、６：樋、７：鋳造用鋳型、１
０：処理槽、１２：仕切り壁、１４：フラキシン
グ処理室、１６：濾過室、２０：撹拌装置、２
２：処理ガス通路、２４：黒鉛パイプ、３０：黒
鉛羽根、３２：ポーラスプラグ、３８：チユーブ
フイルタ、４４：バリアブルフレーム・ガスバー
ナ、４６：吹込みノズル、５０：微細化剤添加手
段、５２：ロツド、５４：コイル、５６：給送ロ
ール、５８：加熱装置、６０：プレートフイル
タ、６２：凹所、６４：仕切り壁。

Claims

【実用新案登録請求の範囲】

所定の鋳造装置に導かれるアルミニウム若しく
はその合金溶湯の供給流路に、該溶湯中に所定の
処理ガスを微細な気泡状にて導入すると共に、回
転体の回転によつて該溶湯を撹拌、流動せしめ
て、該処理ガスにて該溶湯を処理するようにした
溶湯処理手段を設け、更にかかる溶湯処理手段に
て処理されたアルミニウム若しくはその合金溶湯
を濾過して、該溶湯中に介在する懸濁粒子を分離
せしめるチユーブ状フイルタを設ける一方、該チ
ユーブ状フイルタを通過したアルミニウム若しく
はその合金溶湯に対して、ロツド形態にあるAl
−Ti−Ｂ組成の結晶粒微細化剤を添加せしめる
微細化剤添加手段を設け、更にかかる微細化剤添
加手段の下流側に、断面１インチ（2.54cm）長さ
当たりの孔の数が10〜60個である多孔性のプレー
ト状フイルタを設けて、かかる結晶粒微細化剤を
含む該溶湯中に存在する介在物を該プレート状フ
イルタにて濾過せしめた後、前記鋳造装置に導く
ようにしたことを特徴とするアルミニウム若しく
はその合金溶湯のインライン処理装置。