(57)【要約】【課題】溶融金属を貯留する槽は大気下にあることを前提として、低コストでありながら、ドロスに起因する溶融金属の品質低下を抑制できる溶融金属移送装置および移送方法を提供することである。【解決手段】溶融金属を貯留する第１の槽と、次工程に溶融金属を供給するために、溶融金属を貯留する第２の槽と、第１の槽から第２の槽に溶融金属を移送するために用いられる中空の移送管と、溶融金属を第１の槽から第２の槽に向けて送り出す移送機構と、不活性ガスを供給するガス供給手段と、を備え、移送管の第２の槽側の排出口１２ａが、第２の槽に貯留される溶融金属５０の液面よりも下に配置され、ガス供給手段５が、不活性ガス６０を第２の槽に貯留される溶融金属５０の液面に到達するように供給する手段である溶融金属移送装置である。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
溶融金属を貯留する第１の槽と、
次工程に前記溶融金属を供給するために、前記溶融金属を貯留する第２の槽と、
前記第１の槽から前記第２の槽に前記溶融金属を移送するために用いられる中空の移送管と、
前記溶融金属を前記第１の槽から前記第２の槽に向けて送り出す移送機構と、
不活性ガスを供給するガス供給手段と、を備え、
前記移送管の第２の槽側の排出口が、前記第２の槽に貯留される溶融金属の液面よりも下に配置され、
前記ガス供給手段が、前記不活性ガスを前記第２の槽に貯留される溶融金属の液面に到達するように供給する手段であることを特徴とする溶融金属移送装置。
【請求項２】
大気との接触によりドロスを生じる金属に用いることを特徴とする請求項１に記載の溶融金属移送装置。
【請求項３】
前記ガス供給手段は、前記移送管の内部に前記不活性ガスを供給することを特徴とする請求項１または２に記載の溶融金属移送装置。
【請求項４】
前記ガス供給手段が、前記不活性ガスの供給量を可変とする機構を有することを特徴とする請求項３に記載の溶融金属移送装置。
【請求項５】
前記ガス供給手段が前記移送管の上部から前記不活性ガスを供給することを特徴とする請求項３または４に記載の溶融金属移送装置。
【請求項６】
前記不活性ガスを供給する方向が、前記溶融金属の移送方向に対し鋭角であることを特徴とする請求項３〜５のいずれかに記載の溶融金属移送装置。
【請求項７】
溶融金属を貯留する第１の槽から、次工程に前記溶融金属を供給するために前記溶融金属を貯留する第２の槽に向けて、前記溶融金属を移送する工程を有し、
前記第１の槽から前記第２の槽に向けて前記溶融金属を移送するために用いられる中空の移送管の第２の槽側の排出口が、前記第２の槽に貯留される溶融金属の液面よりも下に配置され、
不活性ガスが溶融金属内に導入された後、少なくとも前記移送管の前記排出口近傍において、前記第２の槽に貯留される溶融金属の液面に到達するように、前記不活性ガスを供給することを特徴とする溶融金属の移送方法。
【請求項８】
前記溶融金属が大気との接触によりドロスを生じる金属であることを特徴とする請求項７に記載の溶融金属の移送方法。
【請求項９】
前記溶融金属の移送開始前に、前記不活性ガスを供給することを特徴とする請求項７または８に記載の溶融金属の移送方法。
【請求項１０】
前記不活性ガスの供給量が０．２〜１０Ｌ／ｍｉｎであることを特徴とする請求項７〜９のいずれかに記載の溶融金属の移送方法。
【請求項１１】
溶融金属を貯留する第１の槽から、次工程に前記溶融金属を供給するために前記溶融金属を貯留する第２の槽に向けて、前記溶融金属を移送する工程を有し、
前記第１の槽から前記第２の槽に向けて前記溶融金属を移送するために用いられる中空の移送管の第２の槽側の排出口が、前記第２の槽に貯留される溶融金属の液面よりも下に配置され、
前記溶融金属の移送開始前に、前記移送管内への不活性ガスの供給を開始し、
前記不活性ガスが溶融金属内に導入された後、少なくとも前記移送管の前記排出口近傍において、前記第２の槽に貯留される溶融金属の液面に到達するように、前記不活性ガスを供給し、
前記溶融金属の移送を停止するときには前記不活性ガスの供給量を増やすことを特徴とする溶融金属の移送方法。
【請求項１２】
前記溶融金属の移送を停止するときの前記不活性ガスの供給量を、溶融金属の移送時の前記不活性ガスの供給量の２倍以上とすることを特徴とする請求項１１に記載の溶融金属の移送方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、溶融金属移送装置および溶融金属の移送方法に関し、詳しくは、溶融金属の移送時にドロスの発生を抑制できる溶融金属移送装置および溶融金属の移送方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
金属の製錬は、鉱石を還元することにより、所望の金属を得る操作であり、必要に応じて、より純度を高めるために精錬がさらに行われる。金属の製錬後あるいは精錬後（以降、「製錬等の後」とも言う）には、たとえば、所望の金属を液体の状態、すなわち、溶融金属として得ることができる。
【０００３】
得られる溶融金属は、たとえば鋳造工程に送られ、所望の形状に加工される。その前に、溶融金属は、製錬等の後の溶融金属を貯留する槽から、鋳造工程に送るまで溶融金属を貯留する保温槽に移送される。このような設備は、大規模な設備であることが多く、設備の少なくとも一部は大気に開放されている。図４に、溶融金属を移送する装置１００を示す。この装置では、製錬等の後の溶融金属が貯留される槽２０からポンプ４０を用いて樋７０に送り出すことで、溶融金属５０が鋳造工程前に貯留される槽（保温槽）３０に移送される。
【０００４】
一方、溶融金属が、溶融状態において大気（主に酸素）と反応しやすい場合には、貯留されている槽において、該溶融金属と酸素等との化合物が生じることがある。このような化合物はドロスと呼ばれ、溶融金属にとっては不純物である。特に、図４において、溶融金属が移送される際に用いられる樋７０から、保温槽３０に向けて溶融金属が落下すると、既に貯留されている溶融金属５０の液面に衝突し、周囲の大気を巻き込むことで多量のドロスが生成されてしまう。このようなドロスが発生すると、ドロスの回収と回収後の処理に手間と費用がかかる。
【０００５】
このようなドロスの発生を除去するため、たとえば特許文献１には、溶融金属としての亜鉛のドロスを消去する方法が開示されている。この方法によれば、樋から落下する溶融亜鉛の落下場所の近傍に塩化アンモニウムを連続的に投入することで、亜鉛のドロスが分解され消去される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平１１−２２２６３４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献１に記載の方法では、溶融亜鉛の移送時には常に塩化アンモニウムを投入することとなり、高コストであるという問題があった。また、亜鉛ドロスと塩化アンモニウムとの反応により生じる物質が、溶融亜鉛中に不純物として混入するため、溶融亜鉛の品質が低下するという問題があった。さらに、亜鉛ドロスと塩化アンモニウムとの反応後には、アンモニアも発生するため、環境負荷が高くなるという問題もあった。
【０００８】
大気との接触により生じるドロスの生成を防止するには、溶融金属が移送される槽全体を大気から遮断することが考えられる。しかしながら、金属の製錬のような大規模な設備では、溶融金属が移送される槽も大規模であり、さらに設備は高温環境下にあるため、設備およびコストの観点から、槽全体を大気から遮断することは極めて困難である。
【０００９】
ところで、貯留されている溶融金属の液面では、大気との接触（たとえば自然酸化）によりドロスを生じる。しかしながら、このドロスは比重等の関係により、溶融金属中にはほとんど沈まず、図４に示すように、溶融金属の液面を覆う薄い膜５２として存在する。その結果、該膜が一旦形成されると、該膜が溶融金属の液面と大気との接触を妨げ、ドロスの生成の進行を抑制している。また、液面のドロスには溶融金属の液温低下を抑制する保温効果もある。したがって、溶融金属が移送される槽が大気開放下にあっても、たとえば、槽の下部から溶融金属を取り出すことで、ドロス等の不純物が少ない溶融金属を次工程に送ることができる。
【００１０】
本発明は、上記の制約、すなわち、溶融金属を貯留する槽は大気下にあることを前提として、従来技術を鑑みてなされ、低コストでありながら、ドロスに起因する溶融金属の品質低下を抑制できる移送装置および溶融金属の移送方法を提供することを目的とする。
【００１１】
本発明者らは、特許文献１に記載の方法のような生成したドロスを消去するという思想ではなく、回収が必要となる過分なドロスの生成を抑制するという思想に基づき、上記の課題を解決すべく鋭意検討を行った。本発明者らは、移送される溶融金属が樋から落下して槽に投入される場所の近傍において、ドロスが最も生成することに着目した。本発明者らは、該場所の近傍では、溶融金属の落下時に周囲の大気を巻き込みドロスが生成することに加え、溶融金属が槽に投入される際の衝撃、圧力等により、溶融金属の液面が振動（上下動）し、これに連動して、溶融金属の液面を覆うドロスの薄い膜にも振動が生じ、この振動により該膜が所々で破れてしまうことを見出した。その結果、破れた箇所の直下にある溶融金属の液面が大気に接触することで、自然酸化によるドロスとは異なる新たなドロスが生成することを本発明者らは初めて見出した。
【００１２】
上記の知見から、本発明者らは、溶融金属の液面を覆うドロスの膜を、液面の酸化進行防止膜および保温膜として最大限に利用しつつ、上記の２つの要因によるドロスの生成を抑制することで、上記の課題が解決できることを見出し、本発明を完成させるに至った。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
すなわち、本発明の態様は、
溶融金属を貯留する第１の槽と、
次工程に前記溶融金属を供給するために、前記溶融金属を貯留する第２の槽と、
前記第１の槽から前記第２の槽に前記溶融金属を移送するために用いられる中空の移送管と、
前記溶融金属を前記第１の槽から前記第２の槽に向けて送り出す移送機構と、
不活性ガスを供給するガス供給手段と、を備え、
前記移送管の第２の槽側の排出口が、前記第２の槽に貯留される溶融金属の液面よりも下に配置され、
前記ガス供給手段が、少なくとも前記移送管の前記排出口近傍において、前記第２の槽に貯留される溶融金属の液面に到達するように、前記不活性ガスを供給する手段であることを特徴とする溶融金属移送装置である。
【００１４】
上記の態様では、溶融金属を移送する経路を中空の管で構成している。しかも、移送管の排出口が溶融金属の液面よりも下となっている。したがって、溶融金属は移送管内を大気と接触せずに通過し、さらに移送管から第２の槽に投入された場合であっても、大気を巻き込むことはない。したがって、大気の巻き込みに起因するドロスの生成を抑制できる。
【００１５】
さらに、ガス供給手段は、少なくとも移送管の排出口付近において、溶融金属の液面に不活性ガスが到達するように、不活性ガスを供給している。そして、溶融金属の液面を覆うドロスの膜が所々破れた場合、この不活性ガスの存在により溶融金属と大気中に含まれる酸素との接触を抑制することができる。その結果、ドロスの膜の破れに起因する新たなドロスの生成を抑制することができる。
【００１６】
上記の態様において、好ましくは、大気との接触によりドロスを生じる金属に用いる。
【００１７】
上記の態様において、前記ガス供給手段は、前記移送管の内部に前記不活性ガスを供給することが好ましい。
【００１８】
上記の態様において、前記ガス供給手段が、前記不活性ガスの供給量を可変とする機構を有することが好ましい。
【００１９】
上記の態様において、前記ガス供給手段が前記移送管の上部から前記不活性ガスを供給することが好ましい。
【００２０】
上記の態様において、前記不活性ガスを供給する方向が、前記溶融金属の移送方向に対し鋭角であることが好ましい。
【００２１】
本発明の別の態様は、
溶融金属を貯留する第１の槽から、次工程に前記溶融金属を供給するために前記溶融金属を貯留する第２の槽に向けて、前記溶融金属を移送する工程を有し、
前記第１の槽から前記第２の槽に向けて前記溶融金属を移送するために用いられる中空の移送管の第２の槽側の排出口が、前記第２の槽に貯留される溶融金属の液面よりも下に配置され、
前記不活性ガスが溶融金属内に導入された後、少なくとも前記移送管の前記排出口近傍において、前記第２の槽に貯留される溶融金属の液面に到達するように、前記不活性ガスを供給することを特徴とする溶融金属の移送方法である。
【００２２】
上記の別の態様において、前記溶融金属が大気との接触によりドロスを生じる金属であることが好ましい。
【００２３】
上記の別の態様において、前記溶融金属の移送開始前に、前記不活性ガスを供給することが好ましい。
【００２４】
上記の別の態様において、前記不活性ガスの供給量が０．２〜１０Ｌ／ｍｉｎであることが好ましい。
【００２５】
ところで、上記のように、溶融金属の移送経路を中空の管で構成した場合、該構成特有の問題が発生する。すなわち、次工程前に溶融金属が貯留される槽は、次工程に溶融金属を送り出すため、比較的高い位置に設置されることが多い。そのため、次工程前に貯留される槽の溶融金属の液面が、製錬等の後に貯留される槽の溶融金属の液面よりも高く、かつ移送管を介して、第１の槽に貯留される溶融金属と第２の槽に貯留される溶融金属とが繋がっている場合、移送を停止すると、サイフォンの原理により、槽の高低差によって、第２の槽から第１の槽へ溶融金属が逆流してしまうという問題がある。
【００２６】
しかしながら、このような場合であっても、移送管の内部に不活性ガスを供給する上記の機構を利用することにより、この問題は解決される。
【００２７】
すなわち、本発明の別の態様は、
溶融金属を貯留する第１の槽から、次工程に前記溶融金属を供給するために前記溶融金属を貯留する第２の槽に向けて、前記溶融金属を移送する工程を有し、
前記第１の槽から前記第２の槽に向けて前記溶融金属を移送するために用いられる中空の移送管の第２の槽側の排出口が、前記第２の槽に貯留される溶融金属の液面よりも下に配置され、
前記溶融金属の移送開始前に、前記移送管内への前記不活性ガスの供給を開始し、
前記不活性ガスが溶融金属内に導入された後、少なくとも前記移送管の前記排出口近傍において、前記第２の槽に貯留される溶融金属の液面に到達するように、前記不活性ガスを供給し、
前記溶融金属の移送を停止するときに前記不活性ガスの供給量を増やすことを特徴とする溶融金属の移送方法である。
【００２８】
上記では、移送の停止時に不活性ガスの供給量を増やすことで、移送管内の溶融金属の流れが分断されるため、第２の槽から、第１の槽への逆流を防止することができる。
【００２９】
上記の別の態様において、前記溶融金属の移送を停止するときの前記不活性ガスの供給量を、溶融金属の移送時の前記不活性ガスの供給量の２倍以上とすることが好ましい。
【発明の効果】
【００３０】
本発明によれば、低コストでありながら、移送後の溶融金属の品質を低下させることなく、ドロスの発生を抑制することができる。その結果、次工程において製造される製品の品質低下を抑制できる。また、ドロスの発生を抑制する手段を利用することで、移送の停止時に溶融金属の逆流を防止することもできる。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】図１は、本発明の一実施形態に係る溶融金属移送装置の概略図である。
【図２】図２は、図１に示す溶融金属移送装置におけるII部分の拡大図であり、移送管の排出口近傍における不活性ガスの存在状態を示している。
【図３】図３は、本発明の実施例および比較例について、窒素ガスの供給量と、ドロスの発生量と、の関係を示すグラフである。
【図４】図４は、従来技術に係る溶融金属移送装置の概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００３２】
以下、本発明を、図面に示す実施形態に基づき、以下の順序で詳細に説明する。
１．溶融金属移送装置の構成等
２．溶融金属の移送方法
３．本実施形態の効果
４．変形例
【００３３】
（１．溶融金属移送装置の構成等）
本実施形態に係る溶融金属移送装置１は、図１に示すように、第１の槽２と、第２の槽３と、第１の槽２から第２の槽３へ（図１では左から右へ）溶融金属を移送するための中空の移送管１０と、移送管１０に溶融金属を送り込むためのポンプ４と、を有している。また、移送管１０にはガス供給部５が接続されている。以下、各構成要素について説明する。
【００３４】
（第１の槽）
第１の槽２は、図示しない製錬装置等を用いて得られる製錬等の後の溶融金属５０を貯留している。本実施形態では、第１の槽２は大気開放下にあり、貯留されている溶融金属の液面には、溶融金属と大気との接触によりドロスの膜５２が生成している。しかしながら、ポンプ４により、第１の槽２の下部にあるドロスをほとんど含まない溶融金属５０が第２の槽３へ移送されるため、溶融金属５０の品質は保たれている。また、第１の槽２は、金属の溶融状態を保つための加熱機構を有していてもよい。
【００３５】
（第２の槽）
第２の槽３は、第１の槽２から移送管１０を介して移送された溶融金属５０を貯留している。第２の槽３も大気開放下にあり、貯留されている溶融金属５０の液面には、大気との接触によりドロスの膜５２が生成している。また、第２の槽３は、溶融金属５０を次工程に送るまで金属を溶融状態に保つための加熱機構を有しており、保温槽として用いられている。さらに、第２の槽３には、次工程に溶融金属を送るための溶融金属５０の取り出し口が設けられていてもよいし、第２の槽３が、次工程で用いられる槽（鋳造炉等）を兼ねてもよい。
【００３６】
また、本実施形態では、第２の槽３に貯留されている溶融金属の液面が、第１の槽２に貯留されている溶融金属５０の液面よりも高くなるように、第１の槽２および第２の槽３が配置されている。
【００３７】
（ポンプ）
ポンプ４は、溶融金属５０を第１の槽２から移送管１０に送り出す移送機構の一例である。本実施形態では、ポンプ４を用いて溶融金属５０を移送管１０へ連続的に送り込むことにより、第１の槽２から第２の槽３に溶融金属５０が移送される。図１に示すように、このポンプ４は第１の槽２内に設置されるため、その少なくとも一部は溶融金属５０と接触する。したがって、ポンプ４の耐久性および溶融金属５０への不純物混入防止の観点から、該ポンプ４は、カーボン製のメタルポンプであることが好ましい。
【００３８】
（移送管）
移送管１０は、第１の槽２から第２の槽３へ溶融金属５０を移送する経路として用いられる。移送管１０は、中空形状であれば、１本のパイプで構成されていてもよいし、継ぎ手等を利用して複数のパイプから構成されていてもよい。本実施形態では、図１に示すように、移送管１０の両端部分は、継ぎ手を介して略直角に折り曲げられており、移送管の全体形状は逆Ｕ字形状である。移送管の折り曲げられた一端部分（第１端部分１１）は、第１の槽２内に設置されたポンプ４に接続されている。一方、折り曲げられた他端部分（第２端部分１２）は、第２の槽３内にあり、かつ第２端（排出口１２ａ）が、第２の槽３に貯留されている溶融金属５０の液面よりも下になるように配置されている。すなわち、移送された溶融金属５０が第２の槽３に排出される排出口１２ａは大気と接触しないように配置されている。
【００３９】
また、移送管１０の材質は、溶融金属を保持可能な材質であって、溶融金属の品質に影響を与えない材質であれば、特に制限されない。本実施形態では、移送管１０は、溶融金属と接触する部分はセラミックスあるいはカーボンで構成され、接触しない部分はステンレスで構成されている。すなわち、移送管１０の第１端部分１１および中央部分１３は、ステンレス製のパイプの内側をセラミックスによりライニングしたパイプを用いている。移送管の第２端部分１２は、内側だけでなく、その外側も溶融金属と接触するため、カーボン製のパイプを用い、これを継ぎ手を介して該ステンレス製のパイプに接続している。
【００４０】
（ガス供給部）
ガス供給部５はガス供給手段の一例である。本実施形態では、該ガス供給部５は、移送管１０の内部に不活性ガスを供給する。また、図１に示すように、ガス供給部５は、移送管１０内部の溶融金属５０の移送方向に対して、不活性ガスの供給方向が好ましくは鋭角、より好ましくは２０〜８０°となるように移送管１０の上部に設けられている。また、ガス供給部５は、ガス流量を調整する機構を有していることが好ましい。
【００４１】
供給される不活性ガスとしては、希ガスに限定されず、溶融金属と化学反応を生じないあるいは生じにくいガスであればよい。具体的には、窒素ガス、アルゴンガスなどが例示され、取り扱いの容易さおよびコストの観点から、窒素ガスが好ましい。
【００４２】
（その他）
また、溶融金属移送装置１は、オーバーフロー用の移送管８を有していてもよい。このオーバーフロー用の移送管８は、第２の槽３に貯留される溶融金属５０の液面の高さが所定値を超えた場合に、溶融金属５０を第２の槽３から第１の槽２に移送するために用いられる。
【００４３】
（溶融金属）
本実施形態では、溶融金属５０として移送される金属は、溶融状態において、大気（主に酸素）との接触によりドロスと呼ばれる不純物を生じる金属である。このような金属としては、亜鉛、銅、鉛、カドミウム等が挙げられる。
【００４４】
また、溶融金属５０としては、製錬後の溶融金属であっても、精錬後の溶融金属であってもよい。また、溶融金属５０には、品質に影響を与えない程度の不純物が含まれていてもよい。
【００４５】
（２．溶融金属の移送方法）
本実施形態に係る溶融金属の移送方法は、第１の槽２に貯留された溶融金属５０を、移送管１０を介して第２の槽３へ移送する方法である。本実施形態では、移送管の第２端（排出口１２ａ）が、第２の槽３に貯留されている溶融金属５０の液面よりも下にあり、少なくとも該第２端近傍において、不活性ガスを溶融金属５０の液面に到達させることを特徴としている。本実施形態に係る移送方法は、上記の本実施形態に係る溶融金属移送装置１を用いることで好ましく行われる。以下、上記の溶融金属移送装置１を用いて行う溶融金属の移送方法について、詳細に説明する。
【００４６】
上述したように、第１の槽２には、製錬等の後の溶融金属５０が貯留されている。この溶融金属５０を第１の槽２内に設置されているポンプ４を用いて汲み上げ、ポンプ４に接続されている移送管１０の第１端に向けて溶融金属５０を送り出す。送り出された溶融金属は、ポンプの送出圧力により移送管１０の内部を通過し、移送管１０の第２端１２ａから第２の槽３に投入される。したがって、ポンプ４を連続的に稼働させることで、第１の槽２から第２の槽３に溶融金属５０を移送することができる。その後、第２の槽３から、次工程（たとえば鋳造工程）のために溶融金属５０を送り出せばよい。
【００４７】
本実施形態では、移送管１０の第２端である排出口１２ａを、第２の槽３に貯留されている溶融金属５０の液面よりも下としている。このようにすることで、移送管１０から溶融金属５０が液面に落下する際に生じる衝撃による大気の巻き込みを抑制することができる。その結果、大気の巻き込みに起因するドロスの生成を抑制することができる。しかしながら、単に、移送管１０の第２端を液面より下に配置するだけでは、ドロスの膜の破れに起因するドロスの生成を十分に抑制することができない。
【００４８】
本実施形態では、ドロスの膜の破れに起因する新たなドロスの生成を抑制するために、移送管１０に備えられたガス供給部５から移送管１０の内部に不活性ガスを供給する。移送管１０の内部に供給された不活性ガスは、移送管１０内の溶融金属５０とともに、移送管１０の排出口１２ａから第２の槽３内に導入される。この不活性ガスは、溶融金属５０中を上昇して、排出口１２ａの近傍において、溶融金属５０の液面に到達することとなる。上述したように、溶融金属５０の液面はドロスの薄い膜５２で覆われているため、この不活性ガスは溶融金属５０の液面から大気中に放出されずに、溶融金属５０の液面と膜５２との間に滞留すると考えられる。なお、移送管の内部は、移送される溶融金属のみで占められていることが好ましいが、ポンプの性能等に起因して、移送管の内部に空間が存在していてもよい。この場合には、移送管内部の気体を不活性ガスでパージすることが好ましい。
【００４９】
一方、排出口１２ａから投入される溶融金属５０の流れは、移送管１０の排出口１２ａ付近の液面に乱れを引き起こしてしまう。具体的には、移送された溶融金属５０の投入時の衝撃または圧力により、第２の槽３の溶融金属５０の液面が振動（上下動）する。この液面の上下動に連動して、該液面の直上にあるドロスの膜５２も振動（上下動）する。その結果、この振動により、ドロスの膜５２が部分的に破れてしまう場合がある。これは、特に、排出口１２ａ近傍の液面で生じやすい。このようなドロスの膜１２の破れが生じ、その直下にある溶融金属５０の液面と大気との接触が起こると、新たなドロスが生成してしまう。
【００５０】
ところが、本実施形態では、ドロスの膜５２の破れが生じても、図２に示すように、溶融金属５０の液面とドロスの膜５２との間に滞留している不活性ガス６０が、破れた箇所を通じて大気中に放出されるか、もしくは滞留する。そのため、この不活性ガス６０の存在により、破れたドロスの膜５２の直下にある溶融金属５０の液面は大気と接触しない。したがって、溶融金属５０の液面と大気との接触による新たなドロスの生成を抑制することができる。なお、膜５２が破れた箇所は、その後の膜５２の振動によりその箇所が塞がり、別の箇所が破れることもある。なお、ドロスの膜５２は単層でも多層でもよく、多層であっても同様の効果を得ることができる。
【００５１】
以上より、本実施形態では、生成したドロスを除去するという方法ではなく、ドロスの新たな生成を抑制するという方法を用いている。しかも、この方法では、溶融金属５０の液面を覆う自然酸化によるドロスの膜５２を除去することなく、この膜５２を液面の酸化進行抑制機能および保温機能を有する膜として利用し、移送される溶融金属５０の流入によりドロスの膜５２が破れ、酸化進行抑制機能を失った箇所には、不活性ガス６０を介在させて、酸化進行抑制機能を補うことで、溶融金属５０の液面と大気との接触を阻害している。その結果、新たなドロスの生成を抑制することができる。
【００５２】
本実施形態では、移送により溶融金属５０が第２の槽３に流入する前から、不活性ガスが排出口付近の液面に到達するように不活性ガスを供給することが好ましい。移送が開始され、溶融金属５０が第２の槽３に流入し始めた場合であっても、移送管内は不活性ガスで満たされ、また、ドロスの膜５２と溶融金属５０の液面との間には既に不活性ガス６０が存在しているため、溶融金属５０の流入開始により液面が波打ち、ドロスの膜５２が破れた場合であっても、押し出された管内の不活性ガスおよび上記のドロスの膜と液面の間に存在する不活性ガスによって、溶融金属５０の液面と大気との接触を抑制することができる。すなわち、ドロスの新たな生成を移送開始直後から抑制することができる。
【００５３】
不活性ガスの流量は、ドロスの膜５２の破れにより放出される不活性ガス量に応じて決定することが好ましい。該不活性ガス量は、種々の要因により変化する。具体的な要因としては、たとえば、溶融金属の移送量、移送管の径等が挙げられる。本実施形態では、不活性ガスの流量は、１０Ｌ／ｍｉｎ以下であることが好ましく、３Ｌ／ｍｉｎ以下であることがより好ましい。また、不活性ガスの流量は、０．２Ｌ／ｍｉｎ以上であることが好ましく、１Ｌ／ｍｉｎ以上であることがより好ましい。
【００５４】
本実施形態では、不活性ガスの流量が多すぎると、溶融金属５０の排出口１２ａ近傍において不活性ガスのバブリングが激しくなる。このバブリングはドロスの膜５２の振動（上下動）をより激しくしてしまう。その結果、ドロスの膜の破れが大きくあるいは多くなり、膜の破れから放出される不活性ガスの量が供給される量を上回り、溶融金属の液面と大気とが接触する可能性が高くなる。また、不活性ガスの流量が少なすぎると、溶融金属の液面とドロスの膜との間に滞留する不活性ガスの量が不十分となり、溶融金属の液面と大気とが接触しやすくなる。
【００５５】
また、本実施形態では、上述したように、第２の槽３に貯留されている溶融金属の液面は、第１の槽２に貯留されている溶融金属５０の液面よりも高い位置とされている。また、溶融金属５０の移送経路を管で構成しており、第１の槽の溶融金属と第２の槽の溶融金属とは移送管１０を介して繋がっている。この場合、ポンプを停止させると、溶融金属を送り出す圧力がなくなるため、第１の槽と第２の槽との間でサイフォン現象が生じることがある。すなわち、溶融金属５０が移送管１０を逆流し、第２の槽から第１の槽へ溶融金属が移動してしまう。逆流は移送に使用するエネルギーの無駄であり、さらに、逆流した溶融金属がドロスを巻き込んだ場合には、ポンプの動作に悪影響を及ぼす恐れがある。
【００５６】
これは、溶融金属を移送する経路として管を用いた場合に特有の問題である。しかしながら、この場合であっても、ポンプの停止後に、移送管１０内部に供給する不活性ガスの流量を増やすことで、上記の問題が解決される。すなわち、不活性ガスの流量を増加させることにより、移送管１０内部の不活性ガスの供給位置において、移送管内部での溶融金属５０の流れが分断され、分断された位置よりも第１の槽側にある溶融金属５０は第１の槽２に戻り、分断された位置よりも第２の槽側にある溶融金属５０は第２の槽３に戻る。したがって、溶融金属５０の逆流を防ぐことができる。なお、逆流を防止するための不活性ガスの流量は適宜決定すればよいが、例えば移送時の流量の２倍以上とすることができる。
【００５７】
（３．本実施形態の効果）
上記の実施形態では、溶融金属５０を移送する経路を移送管１０で構成している。ところが、一般的に、第２の槽３は大気開放下にあるため、移送経路を管状の構造体で構成し、移送管１０内を通過する溶融金属５０を大気から遮断しても、第２の槽３に投入された後に溶融金属は大気と接触することになる。したがって、移送経路をあえて管状の構造体で構成する動機は小さいと考えられる。
【００５８】
しかしながら、本実施形態では、上記の溶融金属移送装置１において、溶融金属を移送する経路を移送管１０で構成しているだけでなく、移送管１０の第２端（排出口１２ａ）を、第２の槽３に貯留されている溶融金属５０の液面よりも下に配置している。このようにすることで、移送時における溶融金属５０と大気との接触を遮断しつつ、第２の槽３への溶融金属５０の投入時に生じる大気の巻き込みに起因するドロスの生成を抑制することができる。
【００５９】
さらに、本実施形態では、移送管１０に取り付けられたガス供給部５から移送管１０の内部に不活性ガスを供給している。供給された不活性ガスは、移送される溶融金属５０とともに移送管１０内を移動し、上記の排出口１２ａから第２の槽３に貯留されている溶融金属５０内に導入される。その後、この不活性ガスは、排出口１２ａ近傍において、溶融金属５０中を上昇し、溶融金属５０の液面に到達し、溶融金属５０の液面と該液面の直上にあるドロスの膜５２との間に滞留する。そして、溶融金属５０が第２の槽３に投入される際の衝撃等に起因する溶融金属５０の液面の振動（上下動）により、ドロスの膜５２が破れた場合であっても、不活性ガスが最初に大気中へ放出されるか、もしくは溶融金属５０とドロスの膜５２との間に存在しているため、溶融金属５０の液面と大気との接触が起こりにくくなる。したがって、大気の巻き込みに起因するドロスの生成の抑制に加え、溶融金属５０と大気との接触に起因するドロスの新たな生成も抑制することができる。
【００６０】
すなわち、本実施形態では、第２の槽３における溶融金属５０の液面の自然酸化により生成したドロスの膜５２はそのまま存在させ、この膜を、酸化進行抑制機能および保温機能を有する膜として利用し、溶融金属５０の液面と大気との接触をできるだけ抑制している。そして、膜５２が破れて酸化進行抑制機能を失った箇所が生じても、該箇所に滞留している不活性ガスを放出させるか、もしくはそのまま滞留することで、該機能が補われ、新たなドロスの生成を抑制することができる。換言すれば、本実施形態では、ドロスの膜から見て、大気側から行われる方策（たとえば、塩化アンモニウムの投入）によりドロスの生成を抑制しているのではなく、溶融金属側から行われる方策によりドロスの生成を抑制している。
【００６１】
また、不活性ガスを、溶融金属５０の移送前から移送管１０内部に供給することで、移送開始直後から新たなドロスの生成を抑制することができる。
【００６２】
また、不活性ガスの流量を適切に決定することで、新たなドロスの生成を抑制する効果を高めることができる。なお、この不活性ガスの流量は、排出口１２ａ近傍のドロスの膜５２の破れを促進しない程度の流量とする必要がある。したがって、溶融金属の移送量等の種々の要因を考慮する必要がある。
【００６３】
また、溶融金属５０の移送方向に対して、不活性ガスの供給方向が鋭角となるようにすることで、溶融金属５０の移送が妨げられないため、移送管１０における溶融金属５０の詰まり等を防止できる。
【００６４】
また、ガス供給部５が移送管１０の上部に取り付けられていることで、不活性ガスを容易に移送管内に供給することができる。
【００６５】
さらに、移送管１０内でサイフォン現象が生じやすい状況であっても、ポンプの停止時に、不活性ガスの流量を増やすことで、移送管１０内の溶融金属５０を分断することができ、逆流を効果的に防止することができる。なお、この逆流防止を実現するために、新たな機構を設ける必要はなく、ドロスの発生を抑制する手段の１つとして備えられたガス供給手段５を利用するだけで達成される。すなわち、移送管に取り付けられたガス供給部５は、ドロスの生成を抑制する機能を有しているだけでなく、溶融金属５０の逆流防止機能も有している。
【００６６】
（４．変形例）
上記の実施形態では、ガス供給部５は移送管１０に備えられているが、供給された不活性ガスが、排出口１２ａ近傍の溶融金属５０の液面に到達するように供給できれば、ガス供給部５が移送管１０に取り付けられていなくてもよい。たとえば、移送管１０とは別個に、ガス供給管を設置し、ガス供給口を、移送管１０の排出口１２ａ近傍に配置してもよい。ガス供給口から供給された不活性ガスは、排出口１２ａから投入される溶融金属５０の流れに合流し、その後、溶融金属５０中を上昇し、排出口１２ａ近傍の液面付近に到達することができる。
【００６７】
また、複数のガス供給管を設置してもよい。たとえば、移送管１０の排出口１２ａ近傍に加え、ドロスの膜５２が破れる可能性がある場所に設置すればよい。あるいは、ドロスを抑制する機能を有するガス供給管を、移送管１０とは別個に設置し、さらに逆流防止機能を有するガス供給部を移送管に取り付けてもよい。
【００６８】
上記の実施形態では、ガス供給部５は、移送管１０が第２の槽３に向けて直角に曲げられる直前の部分に取り付けられているが、移送管１０の内部に不活性ガスを供給できる箇所であれば、取り付ける箇所は制限されない。また、移送管１０に複数のガス供給部５が取り付けられていてもよい。たとえば、複数のガス供給部５にドロス生成抑制機能および逆流防止機能の両方を持たせてもよいし、一方の機能のみを有するガス供給部をそれぞれ設置してもよい。
【００６９】
上記の実施形態では、溶融金属５０を移送管１０に送り出す機構としてポンプ４を採用しているが、溶融金属５０を移送管１０に送り出すことができる機構であれば、ポンプ４に限定されない。たとえば、移送管１０の第１端を第２端よりも高くして高低差を利用してもよい。
【００７０】
以上、本発明の実施形態について説明してきたが、本発明は、上述した実施形態に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々に改変することができる。
【実施例】
【００７１】
以下、本発明を、さらに詳細な実施例に基づき説明するが、本発明は、これら実施例に限定されない。
【００７２】
（試験１）
移送装置としては、図１に示す移送装置および図４に示す移送装置のいずれか一方を用いた。移送する溶融金属は亜鉛であり、ポンプとして、カーボン製のメタルポンプを用いた。また、不活性ガスとして窒素ガスを用いた。
【００７３】
図１に示す移送装置の移送管は、内部がセラミックスでライニングしてあるステンレス製のパイプを用いた。なお、第２の槽に貯留される亜鉛と接触する部分は、カーボン製のパイプを用いた。移送管の内径はφ３７ｍｍであった。また、図１に示すように、ガス供給部は、移送管が第２の槽に向けて直角に曲げられる直前の箇所であって、溶融亜鉛の移送方向に対して６３°の角度で取り付けた。すなわち、窒素ガスは、溶融亜鉛の移送方向に対して、６３°の角度で供給される。ガス供給部の内径はφ１６ｍｍであった。
【００７４】
図４に示す移送装置では、第１の槽から第２の槽へ亜鉛を移送するために、上部を開放し断面が凹状の樋を用いた。樋の第２の槽側の先端には、溶融亜鉛の流れる方向を下へ変えるための当て板が設置されている。また、図示しないが、窒素ガスを供給するためのガス供給管は、樋の上流側および下流側（下流側は溶融亜鉛が樋から落下して槽に投入される位置）の上部の２箇所の空間に設置する。
【００７５】
窒素ガスを設定流量で流し始めてから１０秒後にポンプを作動させ、移送条件としては、溶融亜鉛の移送量を１００ｋｇ／ｍｉｎ、ポンプの稼働時間を１５分とした。ポンプ停止後に、第２の槽において生成されたドロスを回収し、その重量を測定した。結果を図３に示す。なお、試験１では移送開始前から第２の槽の液面を覆っていたドロスの膜は液面を掻いて回収し、回収直後の見た目には液面にドロスが無い状態で移送を開始した。
【００７６】
（実施例１）
実施例１では、図１に示す移送装置を用いて、窒素ガスの流量をそれぞれ１、３、５および１０Ｌ／ｍｉｎとして、溶融亜鉛の移送を行った。
【００７７】
（比較例１）
比較例１では、図４に示す移送装置を用いて、窒素ガスを供給せずに、溶融亜鉛の移送を行った。
【００７８】
（比較例２）
比較例２では、図４に示す移送装置を用いて、窒素ガスの流量をそれぞれ１、３、５および１０Ｌ／ｍｉｎとして、溶融亜鉛の移送を行った。
【００７９】
（比較例３）
比較例３では、図１に示す移送装置を用いて、窒素ガスを供給せずに、溶融亜鉛の移送を行った。
【００８０】
図３より、比較例１の場合、すなわち、図４に示す移送装置を用いて、窒素ガスを供給しなかった場合には、第２の槽で回収されたドロス量は７．５ｋｇであった。また、比較例２の場合、すなわち、図４に示す移送装置を用いて、窒素ガスを樋の上流側と下流側（樋の落ち口）とで溶融亜鉛に向けて供給した場合には、第２の槽で回収されたドロスは６〜６．５ｋｇ程度であり、比較例１に比べて、若干のドロスの低減が見られたが、不十分であった。
【００８１】
さらに、比較例３の場合、すなわち、図１に示す移送装置を用いて、窒素ガスを溶融亜鉛に供給しなかった場合には、第２の槽で回収されたドロスは５．３ｋｇであった。すなわち、溶融金属の移送経路を樋から管状の構造体とすることで、比較例１に比べて、ドロス量を２ｋｇ以上低減することが確認できたが、ドロスの抑制効果としてはまだ十分ではなかった。なお、比較例３と比較例１との比較により低減されたドロス量は、溶融金属投入時に大気の巻き込みにより生成するドロスが低減された量と考えられる。
【００８２】
これに対し、実施例１の場合、すなわち、図１に示す移送装置を用いて、窒素ガスを供給した場合には、ドロスの量をほぼ２ｋｇ以下にできることが確認できた。すなわち、従来の移送装置を用いた場合（比較例１）に比べて、５ｋｇ以上のドロスを低減することができた。この結果は、ドロスの膜の破れに起因するドロスの生成が抑制されたことを示していると考えられる。また、図１に示す移送装置を用いて、窒素ガスを供給しなかった場合（比較例３）と比較しても、３ｋｇ以上のドロスを低減できることが確認できた。なお、実施例１と比較例３との比較により低減されたドロス量は、ドロスの膜の破れに起因して生成するドロスが低減された量と考えられる。そして、比較例１に対する比較例２の効果と比較例３に対する実施例１の効果との比較から、ドロスの膜上に供給するより、ドロスの膜と液面との間に窒素ガスを供給する方が、少ない窒素ガス流量で効率よくドロスの生成を抑制できることが示された。
【００８３】
また、実施例１において、窒素ガスの流量が１０Ｌ／ｍｉｎ以下の場合には、窒素ガスの流量が少ない方が、ドロスを低減できることが確認できた。この理由としては、上述したように、窒素ガスの流量が多い場合には、溶融亜鉛をバブリングさせてしまい、ドロスの膜の破れを促進し、逆にドロスの生成につながったと考えられる。したがって、単に不活性ガスの供給量を増やすだけでは、本発明の効果は得られず、ドロスの膜の破れからの窒素ガスの放出量を考慮して、供給量を決定する必要があることが確認できた。
【００８４】
（試験２）  
窒素ガスの流量を１Ｌ／ｍｉｎとした以外は実施例１と同様の条件で、図１に示す移送装置を１５分稼働させた。その後、移送を止めるためポンプを停止するに際して、窒素ガスの流量を変えて溶融金属の逆流が生じるか否かを検討した。
【００８５】
（実施例２）
窒素ガスの流量を５Ｌ／ｍｉｎに増やした直後にポンプを停止し、１分後に窒素ガスを流すのを停止した。
【００８６】
（比較例４）
窒素ガスを流すのを停止した直後にポンプを停止した。
【００８７】
（比較例５）
窒素ガスの流量を１Ｌ／ｍｉｎで維持したままポンプを停止し、１分後に窒素ガスを流すのを停止した。
【００８８】
試験２を行った結果、実施例２では、ポンプ停止後の移送管内の溶融亜鉛は、窒素ガスの供給位置において分断され、供給位置から第１の槽側の溶融亜鉛は、第１の槽に戻り、供給位置から第２の槽側の溶融亜鉛は第２の槽に戻ったことが確認できた。すなわち、ポンプの停止とほぼ同時に窒素ガスの流量を増やすことにより、移送は直ちに止められて、第２の槽から第１の槽への溶融亜鉛の逆流は生じなかった。
【００８９】
これに対し、ポンプ停止時に窒素ガスの流量を増やさない場合（比較例４および５）には、ポンプ停止後の移送管内の溶融亜鉛は第１の槽に戻り、第２の槽の液面の低下が観察されたことから、第２の槽から第１の槽への溶融亜鉛の逆流が生じたことが確認できた。
【符号の説明】
【００９０】
１…溶融金属移送装置
２…第１の槽
３…第２の槽
４…ポンプ
５…ガス供給部
８…オーバーフロー用移送管
１０…移送管
１１…第１端部分
１２…第２端部分
１２ａ…排出口
１３…中央部分
５０…溶融金属
５２…ドロスの膜
６０…不活性ガス
【図１】
2014069193.tif 000003
【図２】
2014069193.tif 000004
【図３】
2014069193.tif 000005
【図４】
2014069193.tif 000006