WO2010095360A1 - 金属溶湯用攪拌体 - Google Patents

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stirring blade
stirrer
passage groove
stirring
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永留朝郎
内田富大
堤英気
打田龍彦
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三井金属鉱業株式会社
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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22B—PRODUCTION AND REFINING OF METALS; PRETREATMENT OF RAW MATERIALS
    • C22B9/00—General processes of refining or remelting of metals; Apparatus for electroslag or arc remelting of metals
    • C22B9/05—Refining by treating with gases, e.g. gas flushing also refining by means of a material generating gas in situ
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D11/00—Continuous casting of metals, i.e. casting in indefinite lengths
    • B22D11/10—Supplying or treating molten metal
    • B22D11/11—Treating the molten metal
    • B22D11/116—Refining the metal
    • B22D11/117—Refining the metal by treating with gases
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22B—PRODUCTION AND REFINING OF METALS; PRETREATMENT OF RAW MATERIALS
    • C22B21/00—Obtaining aluminium
    • C22B21/06—Obtaining aluminium refining
    • C22B21/064—Obtaining aluminium refining using inert or reactive gases
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F27—FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
    • F27D—DETAILS OR ACCESSORIES OF FURNACES, KILNS, OVENS, OR RETORTS, IN SO FAR AS THEY ARE OF KINDS OCCURRING IN MORE THAN ONE KIND OF FURNACE
    • F27D27/00—Stirring devices for molten material

Definitions

  • the present invention relates to an agitator for molten metal used for degassing a molten metal such as aluminum.
  • the degassing treatment of aluminum or aluminum alloy is performed, for example, by stirring the molten metal with an agitator for molten metal while blowing a blowing gas such as argon or nitrogen into the molten metal such as aluminum.
  • a blowing gas such as argon or nitrogen
  • harmful gases such as hydrogen and fine inclusions dissolved in the molten metal can be taken into the blown gas and removed.
  • Patent Documents 1 to 5 below disclose metal melt stirrers in which radial grooves are provided on the bottom surface of the stirring blades, and the inert gas passing through the radial grooves is subdivided by the shearing action caused by the rotation of the stirring blades. Is described.
  • Patent Documents 6 and 7 below disclose a metal melt stirrer in which protrusions are radially provided on the bottom surface of a stirring blade, and describe that bubbles are chopped and refined by the protrusions.
  • Patent Document 8 listed below discloses a metal melt stirrer in which a plurality of grooves having a triangular cross section are provided on the bottom surface of a stirring blade, which creates a vortex by the grooves, stirs the melt, and subdivides the bubbles. Has been.
  • Japanese Utility Model Publication No. 7-23098 Japanese Utility Model Publication No. 3-91161 (Fig. 2 etc.) No. 7-53804 (Fig. 2 etc.) Noto 2504800 gazette (Fig. 3 etc.)
  • Japanese Patent Laid-Open No. 7-55365 JP 2001-59122 A (Claim 1, FIG. 1, etc.) JP 2003-130557 A (FIG. 2 etc.)
  • Japanese Patent Laying-Open No. 2003-328046 (Claim 1, FIG. 2, etc.)
  • an object of the present invention is to provide an agitator for molten metal that can make the bubbles of the blown gas fine and uniform.
  • the metal melt stirrer of the present invention is the metal melt stirrer provided with a stirring blade having a radial passage groove portion through which gas is blown into the bottom surface portion at the tip of the shaft.
  • the ratio of the projected bottom area of the passage groove is 0.20 to 0.60.
  • the stirrer for molten metal of the present invention can make the bubbles of the blown gas finer and uniform by setting the ratio of the projected area of the stirring blade and the projected area of the passage groove to a predetermined range.
  • FIG. 1 It is a perspective view of the stirring body for molten metal of one Embodiment of this invention. It is a bottom view of the stirring body shown in FIG. It is sectional drawing of the stirring blade part of the stirring body shown in FIG. It is the elements on larger scale which showed the bottom face side of the stirring body shown in FIG. It is the figure which showed the projection bottom area of the stirring blade part of the stirring body shown in FIG. 1 with the oblique line. It is the figure which showed the projection bottom area of the channel groove part of the stirring body shown in FIG. 1 with the oblique line. It is a perspective view of the stirring body for molten metal of other embodiment of this invention. It is a bottom view of the stirring body shown in FIG. It is a side view of the stirring body shown in FIG.
  • FIG. 8 is a side view showing a modified example of the groove in the stirring body shown in FIG. 7.
  • FIG. 8 is a side view showing another modification of the groove in the stirring body shown in FIG. 7.
  • It is a partial expanded bottom view of the stirring body shown in FIG.
  • It is sectional drawing of the stirring body shown in FIG.
  • It is a partial expansion perspective view of the stirring body shown in FIG. It is the figure which showed the projected bottom area of the channel groove part of the stirring body shown in FIG. 7 with the oblique line.
  • the shapes of the stirring members for molten metal of Examples 15 to 23 and Comparative Examples 10 to 13 are shown, (a) is a bottom view, and (b) is an XX cross-sectional view.
  • the stirring member 1 for molten metal is integrally fixed by fastening or bonding the stirring blade 2 and the shaft 3.
  • the stirring blade 2 and the shaft 3 can be formed of silicon nitride ceramics, sialon ceramics, silicon carbide ceramics, carbon ceramics, carbon or the like. More specifically, the silicon nitride powder is sintered with a sintering aid. From sintered silicon nitride ceramics and sialon ceramics, silicon carbide sintered bodies obtained by sintering silicon carbide powder with a sintering aid, silicon nitride bonded silicon carbide sintered bodies containing 70% by weight or more of silicon carbide, etc. It can be formed from silicon carbide ceramics, carbon ceramics obtained by mixing and sintering carbon, silicon carbide, boron carbide and the like.
  • the stirring blade 2 is formed in a disk shape so that the tip portion of the shaft 3 can be fixed to a circular hole provided in the center, and blown into the bottom surface portion 2a.
  • a circular concave storage portion 21 for storing gas is formed, a radial passage groove portion 22 through which blown gas passes is formed, and cutout portions 23 are formed at appropriate intervals in the outer peripheral portion 2b.
  • the stirring blade 2 is not particularly limited, but has a diameter of 120 mm to 300 mm, preferably 170 mm to 230 mm, and a thickness of 10 mm to 35 mm, preferably 20 mm to 30 mm.
  • the storage portion 21 is a circular hollow space surrounded by the bottom surface 3 a of the shaft 3 and the inner peripheral portion 2 c of the stirring blade 2. It is formed so that gas can be stored.
  • the reservoir 21 is not particularly limited, but has a diameter of 40 mm to 80 mm, preferably 50 mm to 70 mm, and a depth of 6 mm to 15 mm, preferably 8 mm to 12 mm.
  • the inner peripheral portion 2c is preferably formed so as to be vertically or inclined so as to be constricted downward. By doing so, it is difficult for the blown gas to escape from the storage portion 21.
  • a plurality of passage groove portions 22 are formed radially on the bottom surface portion 2a of the stirring blade 2, the inner peripheral side opening end portion 22a is formed in the inner peripheral portion 2c, and the outer peripheral side opening portion is formed.
  • the end portion 22b is formed on the outer peripheral portion 2b of the stirring blade 2 so as to be connected to the storage portion 21 and the outer peripheral portion 2b, and the bubbles of the blown gas stored in the storage portion 21 are moved to the outer peripheral portion 2b side of the stirring blade 2. It can be sent out.
  • the shape of the passage groove portion 22 is not particularly limited, but can be formed in a cross-sectional square shape, a cross-sectional arc shape, a cross-sectional triangle shape, or the like.
  • the ratio of the projected bottom area (shaded area in FIG. 6) of the passage groove portion 22 to the projected bottom area (shaded area in FIG. 5) of the stirring blade 2 is 0.20 to 0.60, preferably 0.30 to 0.
  • the ratio of the length of the passage groove 22 to the radius of the stirring blade 2 can be 0.5 to 0.9, preferably 0.6 to 0.8.
  • the projected bottom area of the stirring blade 2 portion is a projected bottom area of a portion obtained by combining the bottom surface portion 2 a of the stirring blade 2 and the bottom surface 3 a of the shaft 3.
  • the width of the passage groove portion 22 can be formed in a tapered shape so as to gradually become wider or narrower toward the outer peripheral portion 2b.
  • the width of the outer peripheral opening end portion 22b with respect to the width of the inner peripheral opening end portion 22a can be 0.5 to 6.0, preferably 0.8 to 2.0.
  • the ratio of the depth of the passage groove 22 to the width of the outer peripheral opening 22b can be 0.3 to 3.0, preferably 0.5 to 1.5.
  • the notch portion 23 is disposed between the groove portions 22 of the outer peripheral portion 2b of the stirring blade 2 and is formed by notching a square shape.
  • the notch 23 is not particularly limited, but can be formed to have a width of 6 mm to 10 mm, preferably 7 mm to 9 mm, and a depth of 6 mm to 14 mm, preferably 8 mm to 12 mm.
  • the shaft 3 has a cylindrical shape having a bottom surface 3 a, and is a ventilation passage through which the blown gas flows.
  • a circular gas jet that blows the blown gas into the substantial center of the bottom surface 3 a.
  • An outlet 31 is formed.
  • the metal melt stirrer 1 formed in this way can disperse the finely sized and uniform bubbles in the metal melt, the efficiency of the degassing treatment can be increased.
  • the material of the stirrer is made of the above ceramics, it is preferable to adopt the following form in order to have excellent thermal shock resistance and wear resistance.
  • the stirring blade 5 is formed in an umbrella shape in which the central portion is raised, and the tip of the shaft portion 6 can be fixed to a circular hole provided substantially at the center.
  • a cutout portion 51 is formed on the outer peripheral portion 5 a of the stirring blade 5, and a tapered portion 52 and a passage groove portion 53 are formed on the bottom surface portion 5 b.
  • the thickness of the stirring blade 5 on the inner peripheral part 5c side is 4.0 to 9.0%, particularly 5% with respect to the diameter from the viewpoint of achieving both stirring efficiency and thermal shock resistance.
  • the stirring blade 5 has a diameter of 120 mm to 300 mm, particularly 170 mm to 230 mm, the inner peripheral portion 5c has a thickness of 7 mm to 21 mm, particularly 9 mm to 18 mm, and the outer peripheral portion 5b has a wall thickness.
  • the thickness is preferably 6 to 16 mm, particularly 8 to 12 mm.
  • the thickness said by this invention excludes the location in which the channel
  • the notch 51 is formed by cutting the outer peripheral portion 5a of the stirring blade 5 into a square shape at appropriate intervals, and both corners on the inner side (the shaft portion 6 side). 51a and 51a are formed in round corner shape.
  • the taper portion 52 is formed near the center of the bottom surface portion 5b, and in a cross section, it is formed in an inclined shape that gradually spreads outward from the front end side of the shaft portion 6. .
  • the passage groove portion 53 is a groove having a semicircular cross section, and passes from the tapered portion 52 toward the outside on the bottom surface portion 5b and passes through the notches 51 to the outer peripheral portion 5a. A plurality of radial shapes are formed. At this time, the projected bottom area of the passage groove 53 is the portion indicated by the hatched portion in FIG.
  • the passage groove 53 is formed in a half-section, the present invention is not limited to this, and the passage groove 53a having a rectangular cross section shown in FIG. 10 or a passage groove having a U-shaped cross section shown in FIG. 53b or the like can also be formed.
  • the shaft portion 6 has a cylindrical shape having a bottom portion 6 a at the tip, a circular hole is provided at the approximate center of the bottom portion 6 a, and this hole serves as a gas outlet 61. It passes through the interior and is jetted from the gas outlet 61.
  • the inner side of the bottom portion 6 a of the shaft portion 6 is formed as a curved surface 62 that is recessed in a hemispherical shape so as to be constricted toward the gas injection port 61.
  • Such a molten metal melt stirrer 4 has an agitating blade 5 having an umbrella shape, and the wall thickness of the inner peripheral portion 5c is limited to a predetermined range, so that it has excellent thermal shock resistance and is difficult to crack even when used repeatedly. In addition, since it is made of ceramics, it has excellent wear resistance.
  • Test 1 As Examples 1 to 14 and Comparative Examples 1 to 9, metal melt stirrers having the shapes and materials shown in Table 1 were formed, and the degassing performance was measured using each stirrer.
  • a stirrer is immersed in 600 kg of molten aluminum at a hot water temperature of 730 ° C., the stirrer is operated at an rpm of 600 rpm and Ar gas is operated at 30 L / min as a blowing gas, degassed, and the degassed molten metal is poured into a mold.
  • the cross-sectional state of the obtained cast product was visually observed. The state where there was no nest was evaluated as “ ⁇ ”, the state where there was almost no nest (practical problem) was evaluated as “ ⁇ ”, and the state where there was a nest (practical problem) was evaluated as “ ⁇ ”.
  • Examples 1 to 14 had no nest or almost no nest, and gave good results. In Comparative Examples 1 to 9, nests were generated in all cases, resulting in poor results. From these results, as shown in Examples 1 to 14, if the projected bottom area of the passage groove portion relative to the projected bottom area of the stirring blade portion is in the range of 0.25 to 0.55, “ ⁇ ” or “ ⁇ It becomes a stirrer having good degassing performance. Further, as shown in Comparative Examples 1 to 9, when the projected area of the passage groove portion relative to the projected bottom area of the stirring blade portion is 0.17 or less or 0.61 or more, the evaluation is “ ⁇ ”, and degassing is performed. It was confirmed that it would not be enough. From these, it is considered that when the projected bottom area of the passage groove portion relative to the projected bottom area of the stirring blade portion is in the range of 0.20 to 0.60, the stirring body has good degassing performance.

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Abstract

　本発明は、吹き込みガスの気泡を微細化及び均一化できる金属溶湯用攪拌体を提供する。　本発明の金属溶湯用攪拌体１は、円筒状シャフト３の先端に、底面部２ａに放射状の吹き込みガスの通路溝部２２を形成した攪拌羽根２を設け、攪拌羽根２部分の投影底面積に対する通路溝部２２部分の投影底面積比を０．２０～０．６０にしたことを特徴とする。　攪拌羽根２は円盤状に形成することができ、その半径に対する前記通路溝部２２の長さの比は、０．５～０．９にすることができる。

Description

金属溶湯用攪拌体
　本発明は、アルミニウムなどの金属溶湯の脱ガス処理をするために用いる金属溶湯用攪拌体に関する。
　アルミニウム又はアルミニウム合金などの脱ガス処理は、例えば、アルミニウムなどの金属溶湯中に、アルゴン、窒素などの吹き込みガスを吹き込みながら、金属溶湯用攪拌体により金属溶湯を攪拌させて行うものである。このような処理をすることにより、金属溶湯中に溶け込んでいる水素などの有害ガスや微小介在物などを吹き込みガス中に取り込ませて除去することができるものである。
　脱ガス処理の効果を向上させるためには、金属溶湯の攪拌効率を上げ、金属溶湯に吹き込む吹き込みガスを微細にかつ均一の大きさにして溶湯中の隅々まで拡散させる必要がある。
　下記特許文献１～５には、攪拌羽根の底面に放射状溝を設けた金属溶湯用攪拌体が開示され、放射状溝を通過する不活性ガスが攪拌羽根の回転によるせん断作用により細分化されることが記載されている。
　下記特許文献６，７には、攪拌羽根の底面に放射状に突起部を設けた金属溶湯用攪拌体が開示され、突起部により気泡を切り刻み微細化することが記載されている。
　下記特許文献８には、攪拌羽根の底面に断面三角形状の複数の溝を設けた金属溶湯用攪拌体が開示され、溝により渦流を作り出し、溶湯を攪拌するとともに気泡を細分化することが記載されている。
実公平７－２３０９８号公報（請求項１、第２図など） 実開平３－９１１６１号公報（第２図など） 実公平７－５３８０４号公報（第２図など） 実登２５０４８００号公報（第３図など） 特開平７－５５３６５号公報（図２など） 特開２００１－５９１２２号公報（請求項１、図１など） 特開２００３－１３０５５７号公報（図２など） 特開２００３－３２８０４６号公報（請求項１、図２など）
　上記したとおり、吹き込みガスの気泡は、金属溶湯中において、微細化及び均一化する必要がある。
　上記特許文献１～５に記載の金属溶湯用攪拌体では、放射状溝を流れる気泡が外周部に達する前に漏れ出し、大径の気泡が溶湯中に分散されてしまうことがあった。
　また、上記特許文献６，７に記載の金属溶湯用攪拌体では、突起部で気泡を切り刻むため、気泡が微細化されても大きさは不均一であり、さらに、上記特許文献８に記載の金属溶湯用攪拌体でも、渦流により気泡を微細化することができるが、大きさを均一に調整することは困難であった。
　これらは脱ガス性能の低下を招き、その結果として、金属製品の気泡残留を招き、不良品を製造することになるものである。
　そこで、本発明の目的は、吹き込みガスの気泡を微細化及び均一化できる金属溶湯用攪拌体を提供することにある。
　本発明の金属溶湯用攪拌体は、シャフトの先端に、底面部に吹き込みガスを流す放射状の通路溝部を形成した攪拌羽根を設けた金属溶湯用攪拌体において、攪拌羽根部分の投影底面積に対する前記通路溝部部分の投影底面積の比を０．２０～０．６０としたことを特徴とする。
　本発明の金属溶湯用攪拌体は、攪拌羽根の投影面積と通路溝部の投影面積との比を所定の範囲にしたことにより、吹き込みガスの気泡を微細化及び均一化できるものである。
本発明の一実施形態の金属溶湯用攪拌体の斜視図である。 図１に示した攪拌体の底面図である。 図１に示した攪拌体の攪拌羽根部分の断面図である。 図１に示した攪拌体の底面側を示した部分拡大斜視図である。 図１に示した攪拌体の攪拌羽根部分の投影底面積を斜線で示した図である。 図１に示した攪拌体の通路溝部部分の投影底面積を斜線で示した図である。 本発明の他の実施形態の金属溶湯用攪拌体の斜視図である。 図７に示した攪拌体の底面図である。 図７に示した攪拌体の側面図である。 図７に示した攪拌体において、溝部の一変形例を示した側面図である。 図７に示した攪拌体において、溝部の他の変形例を示した側面図である。 図７に示した攪拌体の部分拡大底面図である。 図７に示した攪拌体の断面図である。 図７に示した攪拌体の部分拡大斜視図である。 図７に示した攪拌体の通路溝部部分の投影底面積を斜線で示した図である。 実施例１５～２３及び比較例１０～１３の金属溶湯用攪拌体の形状を示し、（ａ）は底面図、（ｂ）はＸ－Ｘ断面図である。
　以下、本発明の一実施形態の金属溶湯用攪拌体を説明する。なお、本発明の範囲は、この実施形態に限定されるものではない。
　本発明の一実施形態の金属溶湯用攪拌体１は、図１などに示すように、攪拌羽根２とシャフト３とを締結又は接着などにより一体的に固着してある。
　攪拌羽根２及びシャフト３は、窒化珪素系セラミックス、サイアロン系セラミックス、炭化珪素系セラミックス、カーボンセラミックス、カーボンなどから形成することができ、より具体的には、窒化珪素粉末を焼結助剤で焼結させた窒化珪素系セラミックスやサイアロン系セラミックス、炭化珪素粉末を焼結助剤で焼結させた炭化珪素焼結体や炭化珪素を７０重量％以上含有する窒化珪素結合炭化珪素焼結体などからなる炭化珪素系セラミックス、カーボン・炭化珪素・炭化ホウ素等を混合して焼結体したカーボンセラミックスなどから形成することができる。
　攪拌羽根２は、図２又は３などに示すように、円盤状に形成してあり、中心に設けた円孔にシャフト３の先端部を固着できるようにしてあり、底面部２ａには、吹き込みガスを貯める円形凹状の貯留部２１が形成してあり、また、吹き込みガスが通る放射状の通路溝部２２が形成してあり、外周部２ｂには、適宜間隔で切り欠き部２３が形成してある。
　攪拌羽根２は、特に限定するものではないが、直径を、１２０ｍｍ～３００ｍｍ、好ましくは１７０ｍｍ～２３０ｍｍに形成し、厚みを、１０ｍｍ～３５ｍｍ、好ましくは２０ｍｍ～３０ｍｍに形成する。
　貯留部２１は、図１又は２などに示すように、シャフト３の底面３ａと、攪拌羽根２の内周部２ｃとで囲まれる円形状に窪んだ空間としてあり、シャフト３から噴出された吹き込みガスを貯めることができるように形成してある。
　貯留部２１は、特に限定するものではないが、直径を、４０ｍｍ～８０ｍｍ、好ましくは５０ｍｍ～７０ｍｍに形成し、深さを、６ｍｍ～１５ｍｍ、好ましくは８ｍｍ～１２ｍｍに形成する。
　内周部２ｃは、垂直或いは下方に向かい窄まるように傾斜させて形成するのが好ましく、このようにすることにより、貯留部２１から吹き込みガスが逃げ出しにくくなる。
　通路溝部２２は、図１～４などに示すように、攪拌羽根２の底面部２ａに放射状に複数形成してあり、内周側開口端部２２ａを内周部２ｃに形成し、外周側開口端部２２ｂを攪拌羽根２の外周部２ｂに形成して、貯留部２１と外周部２ｂに連なるように形成し、貯留部２１に貯めた吹き込みガスの気泡を攪拌羽根２の外周部２ｂ側に送り出すことができる
ようにしてある。
　通路溝部２２の形状は、特に限定するものではないが、断面方形状、断面円弧状、断面三角形状などに形成することができる。
　攪拌羽根２部分の投影底面積（図５の斜線部分）に対する通路溝部２２部分の投影底面積（図６の斜線部分）の比は、０．２０～０．６０、好ましくは０．３０～０．５０とし、攪拌羽根２の半径に対する通路溝部２２の長さの比は０．５～０．９、好ましくは０．６～０．８とすることができる。
　なお、攪拌羽根２部分の投影底面積とは、攪拌羽根２の底面部２ａとシャフト３の底面３ａとを合わせた部分の投影底面積である。
　通路溝部２２の幅は、外周部２ｂに向かい漸次幅広又は幅狭となるようにテーパー状に形成することができ、この場合、内周側開口端部２２ａの幅に対する外周側開口端部２２ｂの幅の比は、０．５～６．０、好ましくは０．８～２．０にすることができる。
　外周側開口端部２２ｂの幅に対する通路溝部２２の深さの比は、０．３～３．０、好ましくは０．５～１．５とすることができる。
　切り欠き部２３は、攪拌羽根２の外周部２ｂの各溝部２２間に配し、方形状に切り欠いて形成してある。
　切り欠き部２３は、特に限定するものではないが、幅を、６ｍｍ～１０ｍｍ、好ましくは７ｍｍ～９ｍｍに形成し、奥行きを、６ｍｍ～１４ｍｍ、好ましくは８ｍｍ～１２ｍｍに形成することができる。
　シャフト３は、図１又は２などに示すように、底面３ａを有する円筒状としてあり、内部を吹き込みガスが流れる通気路としてあり、底面３ａの略中心に吹き込みガスを噴出させる円状のガス噴出口３１を形成してある。
　このように形成した金属溶湯用攪拌体１は、微細化及び大きさを均一化した気泡を金属溶湯中に分散させることができるので脱ガス処理の効率を上げることができる。
　また、攪拌体の材質を上記セラミックスにした場合、耐熱衝撃性及び耐摩耗性に優れたものにするためには、下記に示す形態にするのが好ましい。
　図７～１５には、他形態のセラミックスからなる金属溶湯用攪拌体４が示されている。
　攪拌羽根５は、図７～９などに示すように、中央部が***した傘形状に形成してあり、略中心に設けた円孔にシャフト部６の先端が固着できるようにしてある。攪拌羽根５の外周部５ａには切り欠き部５１が、底面部５ｂにはテーパー部５２及び通路溝部５３が形成されている。
　攪拌羽根５の内周部５ｃ側の肉厚（図１３の寸法ｔｉ）は、攪拌効率と耐熱衝撃性を両立させる観点より、直径に対して、４．０～９．０％、特に５．０～８．０％の割合に形成することが好ましく、かつ、外周部５ａ側の肉厚（図９の寸法ｔＯ）に対して、０．９～２．０倍、特に１．１～１．６倍に形成するのが好ましい。
　具体的には、攪拌羽根５の直径は、１２０ｍｍ～３００ｍｍ、特に１７０ｍｍ～２３０ｍｍに形成し、内周部５ｃの肉厚は、７ｍｍ～２１ｍｍ、特に９ｍｍ～１８ｍｍに形成し、外周部５ｂの肉厚は、６ｍｍ～１６ｍｍ、特に８ｍｍ～１２ｍｍに形成するのが好ましい。
　なお、本発明でいう肉厚は、通路溝部５３を形成した箇所は除くものである。
　切り欠き部５１は、図８又は１２などに示すように、攪拌羽根５の外周部５ａに適宜間隔で方形状に切り欠いて形成してあり、この内側（シャフト部６側）の両隅部５１ａ，５１ａは、丸隅状に形成してある。
　テーパー部５２は、図８又は１３などに示すように、底面部５ｂ中央付近に形成してあり、断面において、シャフト部６の先端側から下方に向かい漸次外側に広がる傾斜状に形成してある。
　通路溝部５３は、図８，９又は１４などに示すように、断面半円状の溝としてあり、底面部５ｂにテーパー部５２から外側に向かい各切り欠き部５１間を通り外周部５ａに抜けるように放射状に複数形成してある。
　この際、通路溝部５３部分の投影底面積は、図１５の斜線部分に示す部分となる。
　なお、通路溝部５３は断面半面状に形成してあるが、これに限定するものではなく、図１０に示す、断面方形状の通路溝部５３ａや、図１１に示す、断面Ｕ字状の通路溝部５３ｂなどに形成することもできる。
　シャフト部６は、図１３に示すように、先端に底部６ａを有する円筒状としてあり、底部６ａの略中心に円状の孔を設け、この孔をガス噴出口６１としてあり、吹き込みガスが、内部を通り、ガス噴出口６１から噴射されるようにしてある。シャフト部６の底部６ａの内部側は、ガス噴射口６１に向け窄まるように半球状に凹ませた曲面６２として形成してある。
　このような金属溶湯溶攪拌体４は、攪拌羽根５を傘形状とするとともに、内周部５ｃの肉厚を所定の範囲に限定したため、耐熱衝撃性に優れ、繰り返し使用しても割れにくいものになり、また、セラミックスからなるため耐摩耗性にも優れているものになる。
　以下、本発明を実施例に基づいて、より具体的に説明する。ただし、本発明の範囲は、この実施例に限定されるものではない。
（試験１）
　実施例１～１４及び比較例１～９として、表１に示すような形状、材質の金属溶湯用攪拌体を形成し、各攪拌体を用いて脱ガス性能を測定した。
＜脱ガス性能＞
　湯温７３０℃、６００ｋｇのアルミニウム溶湯内に攪拌体を浸漬させ、攪拌体を回転数６００ｒｐｍ、吹き込みガスとしてＡｒガス３０Ｌ／ｍｉｎで作動させて脱ガス処理し、脱ガス処理した溶湯を鋳型に流し込み、得られた鋳造品の断面状態を目視で観察した。巣がない状態を「◎」、巣がほとんどない状態（実用上問題ない程度）を「○」、巣がある状態（実用上問題ある程度）を「△」として評価した。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
（結果）
　実施例１～１４は巣がない状態又はほとんどない状態であり、良好な結果になった。比較例１～９は全てに巣が発生してしまい、不良な結果になった。
　この結果から、実施例１～１４に示されたとおり、攪拌羽根部分の投影底面積に対する通路溝部部分の投影底面積が０．２５～０．５５の範囲であれば、「○」又は「◎」の評価であり、良好な脱ガス性能を有する攪拌体になる。
　また、比較例１～９に示されたとおり、攪拌羽根部分の投影底面積に対する通路溝部部分の投影面積が０．１７以下又は０．６１以上では、「△」の評価であり、脱ガスが十分行なわれないものになることが確認された。
　これらから、攪拌羽根部分の投影底面積に対する通路溝部部分の投影底面積が０．２０～０．６０の範囲では良好な脱ガス性能を有する攪拌体になるものと思われる。
（試験２）
　実施例１５～２３及び比較例１０～１３の攪拌体として、図１６に示す形状の攪拌体を形成した。攪拌羽根の内周部及び外周部の肉厚、直径などは表２に示すとおりに形成し、テーパー部・切り欠き部・通路溝部の形状は以下のとおりに形成した。
・テーパー部
　　長さ：直径に対して１２％
　　高さ：８ｍｍ
・切り欠き部
　　幅：直径に対して１０％
　　深さ：直径に対して１０％
　　両角Ｒ：４ｍｍ
・通路溝部
　　幅：直径に対して５％
　　深さ：外周部の肉厚に対して５０％
　　攪拌羽根部分の投影底面積に対する通路溝部部分の投影底面積：０．３４
　実施例１５～２３及び比較例１０～１３の攪拌体を用い、下記耐熱衝撃性試験を行なった。その結果を下記表２に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
（耐熱衝撃性試験）
　実施例１５～２３及び比較例１０～１３を常温（約２０℃）から一定温度に調整したアルミニウム溶湯に予熱なしに浸漬して５分間保持した。その後、アルミニウム溶湯から抜き出して大気中で冷却し、割れの有無を目視で確認し、以下の評価基準で判断した。
　◎：８００℃のアルミニウム溶湯に浸漬後、冷却しても割れなし。
　○：７５０℃のアルミニウム溶湯に浸漬後、冷却しても割れないが、８００℃だと割れあり。
　△：７００℃のアルミニウム溶湯に浸漬後、冷却しても割れないが、７５０℃だと割れあり。
　×：７００℃のアルミニウム溶湯に浸漬後、冷却して割れあり。
（結果）
　実施例１５～２３は、耐熱衝撃性試験において７５０℃以上で割れが生じなかった。比較例１０～１３は、耐熱衝撃性試験において７５０℃で全て割れが発生してしまい、比較例１３は、７００℃でも割れが生じていた。
　このように、比較例１０，１１の結果から、内周部肉厚と外周部肉厚との比（内周部肉厚／外周部肉厚）は、０．７や２．２であると耐熱衝撃性が落ちてしまうため、０．９～２．０ぐらいが適切であると思われる。
　また、比較例１２，１３の結果から、内周部肉厚と直径との比が３．０％や１０％であると耐熱衝撃性が落ちてしまうため、内周部肉厚は、直径に対して、４．０～９．０％ぐらいが適切であると思われる。

Claims (11)

  1. 　シャフトの先端に、底面部に放射状の吹き込みガスの通路溝部を形成した攪拌羽根を設けた金属溶湯用攪拌体において、攪拌羽根部分の投影底面積に対する通路溝部部分の投影底面積の比を０．２０～０．６０とした金属溶湯用攪拌体。
  2. 　攪拌羽根は、円盤状に形成してあり、その半径に対する前記通路溝部の長さの比を０．５～０．９とした請求項１に記載の金属溶湯用攪拌体。
  3. 　前記通路溝部は、内周側開口端部の幅に対する外周側開口端部の幅の比を０．５～６．０とした請求項１又は２に記載の金属溶湯用攪拌体。
  4. 　前記通路溝部は、外周側開口端部の幅に対する深さの比を０．３～３．０とした請求項１～３のいずれかに記載の金属溶湯用攪拌体。
  5. 　攪拌羽根の外周部に適宜間隔で方形状の切り欠き部を設けた請求項１～４のいずれかに記載の金属溶湯用攪拌体。
  6. 　攪拌羽根の材質を、窒化珪素系セラミックス、サイアロン系セラミックス、炭化珪素系セラミックス、カーボンセラミックス、カーボンとした請求項１～５のいずれかに記載の金属溶湯用攪拌体。
  7. 　攪拌羽根を傘形状とし、攪拌羽根の内周部肉厚を、直径に対して４．０～９．０％の厚みとし、かつ、外周部肉厚に対して０．９～２．０とした請求項６に記載の金属溶湯用攪拌体。
  8. 　攪拌羽根の底面部に、シャフト部の先端側から下方に向かい漸次拡がるテーパー部を形成した請求項７に記載の金属溶湯用攪拌体。
  9. 　攪拌羽根の外周部に適宜間隔で方形状の切り欠き部を設け、該切り欠き部の内側の両隅部を円弧状に形成した請求項７又は８に記載の金属溶湯用攪拌体。
  10. 　通路溝部を、断面半円、Ｕ字状或いは方形状に形成した請求項７～９のいずれかに記載の金属溶湯用攪拌体。
  11. 　シャフト部の底部の略中心にガス噴射口を設け、該底部の内部を半球状に凹ませた請求項７～１０のいずれかに記載の金属溶湯用攪拌体。
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