(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
非金属介在物を含有する金属を溶解して金属中の非金属介在物を除去する金属の清浄化法において、非金属介在物を含有する金属を、有底の円筒状に形成されその底部に溶湯を出す流出口、および円筒状部に放射状に略等間隔で設けられた縦長のスリットを有する良導電金属製のるつぼ、および該るつぼの外径側に誘導コイルを巻回してなる浮揚溶解炉で溶解し、出湯前に浮揚力を弱めて前記溶湯と、前記るつぼとを接触させて該接触部の溶湯表面を凝固させて、残部を前記流出口から出湯するようにしたことを特徴とする金属の清浄化法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、非金属介在物を含有する金属の中から非金属介在物を除去する金属の清浄化法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図５は従来の金属の清浄化法に適用する溶解炉の構成図を示す。この図５において、１は例えばアルミナ、シリカ、マグネシヤなどの耐火物で構成されたるつぼ、２は前記るつぼ１内に投入された金属を誘導溶解して溶湯３にする誘導コイル、４は前記金属内に含有する非金属介在物を示す。この図５において、非金属介在物４を含有する金属は耐火物で構成されたるつぼ１内に投入されて、誘導コイル２により誘導溶解されて溶湯３になる。
【０００３】
上記の構成において、金属から非金属介在物４を除去する金属の清浄化法は、先ず、金属は誘導コイル２からの電磁力により炉の中央に向かって押しやられ、非金属介在物４は前記電磁力が働かないので炉壁の近辺に残るものと、前記金属につられて炉の中央に押しやられるものとに別れるが、これを金属との比重差により溶湯表面に浮上させて（金属と、非金属介在物との比重差が少ない、例えばアルミに非金属介在物のアルミナが含有されている場合は、湯運動を弱めて静かにアルミナの浮上を待つ鎮静化作業が必要になる。）、これにスラグ捕捉剤を絡ませて、スラグとなった非金属介在物４を飴状に凝集させる。次に、飴状に凝集したスラグをスラグ掻き棒に絡めてるつぼ１外に取出し、スラグ掻き棒から外して凝固させる。このスラグ掻き作業を、スラグが溶湯３の表面から無くなるまで繰り返して行う。その後、溶湯３を出湯して鋳込めば殆ど非金属介在物を含まない金属が得られる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで従来の方法では、溶湯中の非金属介在物を除去するのにスラグ捕捉剤を散布して、スラグを飴状にしてから掻き取っているので、散布や掻き取り作業に手間がかかり、また、掻き取り棒に付着したスラグを除去する手間がかかり、さらに、充分に捕捉するためには繰り返しスラグ捕捉剤の散布およびスラグ掻き取りを要するのでその時間と労力がかかる問題がある。
【０００５】
この発明は上記課題を解決するためになされたもので、その目的とするところは、非金属介在物を含む金属から容易に非金属介在物を除去する金属の清浄化法を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために請求項１記載の発明は、非金属介在物を含有する金属を溶解して金属中の非金属介在物を除去する金属の清浄化法において、非金属介在物を含有する金属を、有底の円筒状に形成されその底部に溶湯を出す流出口、および円筒状部に放射状に略等間隔で設けられた縦長のスリットを有する良導電金属製のるつぼ、および該るつぼの外径側に誘導コイルを巻回してなる浮揚溶解炉で溶解し、出湯前に浮揚力を弱めて前記溶湯と、前記るつぼとを接触させて該接触部の溶湯表面を凝固させて、残部を前記流出口から出湯するようにしたことを特徴とする。
【０００７】
非金属介在物を含有する金属を浮揚溶解炉で溶解すると、るつぼ壁面近辺の金属は電磁反発力を受けてるつぼの中央に押し込まれるが非金属介在物は金属とは異なりるつぼからの電磁反発力を受けないのでるつぼ壁面近辺での金属溶湯中の非金属介在物の濃度が高くなる。それらは、電磁反発力を受けてるつぼの中央に押し込まれる金属の動きにつられてるつぼ中央へ移動し金属溶湯との比重差により浮上して溶湯表面に浮遊するものと、前記るつぼ壁面近辺に残留するものとに別れるが、内部の溶湯中には非金属介在物は殆ど混入しなくなる。実験の結果では非金属介在物（アルミナの微粒子）を含む鉄を浮揚溶解炉により溶解してるつぼ内で冷却して凝固させてるつぼから取出して、縦に切断して、その断面を観察すると、溶湯時の上表面の外周近くに相当する部分と、るつぼ壁面に接触していた部分とにアルミナが集中しているのが見えることが確認できた。また、１質量％のアルミナを混入した鉄を浮揚溶解炉により溶解して、出湯前に浮揚力を弱めて溶湯とるつぼとを接触させて溶湯の側表面を凝固させてから出湯した金属中のアルミナの質量％は０．００４％で、るつぼ側壁に付着した金属中のアルミナの質量％は７％であった。従って、上記方法により、非金属介在物を含有する金属を浮揚溶解炉で溶解した後、溶湯をるつぼと接触させて表面を凝固させてから中央部の溶湯を出湯することにより非金属介在物を含有する金属を清浄化することが可能になる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
図１はこの発明の実施の形態の主要部の構成図を示す。この図１において、従来例と同一符号を付けた部材はおおよそ同一機能を有するのでその説明は省略する。この図１において、３は非金属介在物４を含有する金属を溶解した溶湯、５は電気的に絶縁された２つ以上のセグメントを周方向に絶縁物を介して並べて構成し、底部に流出口５ａを形成したるつぼである。このるつぼ５の内部はくり貫かれており、この部分に被溶解金属が入れられる。該るつぼ５の外周側には上誘導コイル６、および下誘導コイル７とが巻回されており、それぞれ交流電源８、９から高周波電流を供給される。１１は溶湯３を鋳込む鋳型であり、１２は鋳型１１に鋳込まれた金属、１３は溶湯３がるつぼ５の壁面に接触して凝固した凝固層である。
【０００９】
この図１において、るつぼ５内には非金属介在物４を含有する金属が入れられており、図２の浮揚溶解炉の原理図に示すように、誘導コイル８、９で発生する磁束は、電気的に絶縁されたそれぞれのセグメントに鎖交して渦電流を誘導するとともに、スリットの隙間からるつぼ５内に進入して非金属介在物４を含有する金属の溶湯３とも鎖交して前記溶湯３に渦電流を誘導する。このるつぼ５と前記溶湯３とに流れる渦電流の方向は対向する表面部分では互いに逆方向を向いているので磁気的に反発力となり、るつぼ５は固定されているので溶湯３には浮揚力が働きこの浮揚力が溶湯３の重量より大きければ溶湯３はるつぼ５から離れて浮揚する。ここで非金属介在物４を含有する金属の溶湯３は、るつぼ５への接触を防ぐために、るつぼ５の中央部分に安定して位置することが望ましい。このるつぼ５内で安定して浮揚させるために、るつぼ底部側になるほど被溶解材料の重量に対抗するるつぼ５からの電磁反発力を大きくする必要がある。
【００１０】
この電磁反発力をるつぼ底部で大きくするために、るつぼ５の外径側に巻かれた下誘導コイル７には上誘導コイル６に比べて大きい浮揚力が得られるように低い周波数（上誘導コイル６の数十ＫＨｚに対して下誘導コイルは７数ＫＨｚ）の交流電源９から電流を供給し、上誘導コイル６には被溶解材料を溶解する高周波電流が別の交流電源８から供給されることが行われている。
【００１１】
上記溶湯３中に含まれる非金属介在物４は電気的に絶縁物であるので金属とは異なり磁気的な反発力を受けないのでるつぼ５の壁面近辺に残留する。それらは、磁気的な反発力を受けてるつぼの中央に押し込まれる金属の動きにつられてるつぼ中央へ移動し金属溶湯との比重差により浮上して溶湯表面に浮遊するものと、前記るつぼ５の壁面近辺に残留するものとに別れるが（図３参照）、内部の溶湯中には非金属介在物４は殆ど混入しなくなる。
【００１２】
溶湯３は抵抗損により熱を発生して加熱し続づける。また、るつぼ５に誘導した渦電流はるつぼ５をも加熱するので、るつぼ５は溶けないように水冷されている。
金属の清浄化法は、次のように実施される。まず上述のように非金属介在物４を含有する金属を浮揚溶解装置により溶解して、非金属介在物４が溶湯３上とるつぼ５の壁面近辺とに集中するようにして、次に下誘導コイル７の電流を制御して溶湯３への磁気的な反発力を弱めて溶湯３をるつぼ５の壁面と接触させ、その部分の溶湯を凝固付着させて、残りの溶湯３を流出口５ａから出湯して、鋳型１１に鋳込み、鋳型１１から高清浄金属１２を取出すことでその目的を達成する。
【００１３】
次に、溶湯が全て流出し終わると、図４に示すようにるつぼ５内に凝固層１３が残るので、るつぼ５の壁面に凝固付着した凝固層１３を除去して次の溶解に備える。
なお、るつぼは銅製の水冷るつぼであり、溶湯が接触しても溶けないので凝固した金属と、るつぼとは溶着していないので、前記金属はるつぼから容易に取り外しできる。
【００１４】
【発明の効果】
この発明によれば、非金属介在物を含有する金属を浮揚溶解装置により溶解して非金属介在物をるつぼ壁面に付着させて除去するので、スラグ捕捉剤を散布してスラグを凝集してかき出す方法に比べて非金属介在物を除去する作業が容易になり、非金属介在物の除去率を高める効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施の形態の主要部分の構成図
【図２】浮揚溶解炉の原理図
【図３】浮揚溶解炉の出湯直前の状態図
【図４】炉壁に非金属介在物が付着した浮揚溶解炉の状態図
【図５】従来の金属の清浄化法に適用する溶解炉の構成図
【符号の説明】
３      溶湯
４      非金属介在物
５        るつぼ
５ａ      流出口
６        上誘導コイル
７        下誘導コイル
８、９    交流電源
１１        鋳型
１２        金属
１３        凝固層
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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