(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも一部分がアルミニウムを含む溶融材料をそれがトラフを通って流れる時に精錬するためのフラックス注入器アセンブリであって、
中空本体と、フラックスが、前記中空本体を通って進み、かつ前記溶融材料が関連のトラフを通って流れる時にリムを通して前記溶融材料の中に注入
されることを可能にするように構成された前記リムとを有する細長ロッドと、
前記関連のトラフ内に位置決めされて溶融材料がバッフル板の下縁の下を流れることを可能にするように構成された前記下縁を有する前記バッフル板と、を含み、
前記細長ロッドが、前記バッフル板に対して下流位置に位置決めされ、前記リム及び前記下縁が、前記溶融材料内に置かれ、前記溶融材料が前記細長ロッドの前記リムを通って前記フラックスを前記溶融材料内で混合する時に、前記バッフル板が前記細長ロッドの上流位置に設けられていない場合と比較して、前記溶融材料の流量が増加し、
前記細長ロッドの前記リムは、該リムに沿って内向きに位置決めされた少なくとも１つの切り込みを含み、前記フラックスの前記溶融材料との混合を補助する、
ことを特徴とするフラックス注入器アセンブリ。
【請求項２】
前記リムは、前記バッフル板の前記下縁と位置合わせして溶融アルミニウム合金内に位置決めされることを特徴とする請求項１に記載のフラックス注入器アセンブリ。
【請求項３】
回転子、シャフト、及びモータ組合せを更に含み、
前記回転子は、前記細長ロッドに隣接して配置される、
ことを特徴とする請求項１に記載のフラックス注入器アセンブリ。
【請求項４】
少なくとも一部分がアルミニウムを含む溶融材料の流れ内でフラックスを混合する方法であって、
非回転式に構成され、中空内部とリムとを有する細長ロッドを与える段階と、
前記細長ロッドの前記リムを溶融材料の流れ内でバッフル板に隣接してかつそこから下流に位置決めする段階と、
フラックスを前記細長ロッドに導入して前記リムを通して出す段階と、
前記溶融材料が前記バッフル板を通過して流れる時に前記溶融材料の流れを前記バッフル板によって変化させる段階と、
前記バッフル板によって変化された後の前記溶融材料の流れの中に前記フラックスを分配して、前記フラックスが前記溶融材料の流れ内で混合する時に、前記バッフル板によって変化されていない前記溶融材料の流れの中に前記フラックスを分配する場合と比較して、前記フラックスの分布面積を増加させる段階と、
を含むことを特徴とする方法。
【請求項５】
カバーを与える段階を更に含み、
前記バッフル板及び前記細長ロッドは、前記カバーから前記溶融材料の流れの中に延びる、
ことを特徴とする請求項４に記載のフラックスを混合する方法。
【請求項６】
前記バッフル板は、前記溶融材料が前記バッフル板を通過する時に前記溶融材料の流れを変化させるための少なくとも１つの開口を含むことを特徴とする請求項４に記載のフラックスを混合する方法。
【請求項７】
渦形成回転子が、前記細長ロッドに隣接して位置決めされることを特徴とする請求項４に記載のフラックスを混合する方法。
【請求項８】
少なくとも一部分がアルミニウムを含む溶融材料をそれがトラフを通って流れる時に精錬するためのフラックス注入器アセンブリであって、
中空本体と、フラックスが、前記中空本体を通って進み、かつ前記溶融材料が関連のトラフを通って流れる時にリムを通して前記溶融材料の中に注入されることを可能にするように構成された前記リムとを有する細長ロッド、
を含み、
前記細長ロッドは、脱気アセンブリに対する上流位置に位置決めされ、前記溶融材料が前記細長ロッドの前記リムを通る時に前記フラックスが前記溶融材料の流れの中に注入されて前記溶融材料内で前記フラックスを混合し、
前記細長ロッドの前記リムは、該リムに沿って内向きに位置決めされた少なくとも１つの切り込みを含み、前記フラックスの前記溶融材料との混合を補助する、
ことを特徴とするフラックス注入器アセンブリ。
【請求項９】
前記リムは、前記トラフの底部よりも前記溶融材料の面に近い位置で前記溶融材料内の浅い位置に位置付けられることを特徴とする請求項８に記載のフラックス注入器アセンブリ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本出願は、本明細書にその開示が引用によって組み込まれる２０１４年８月４日出願の米国仮特許出願第６２／０３２，８５３号の利益を主張するものである。
【背景技術】
【０００２】
本発明の開示は、溶融アルミニウム合金を精錬するための装置及び方法に関する。それは、溶融アルミニウム合金にそれがトラフを通って流れる時にフラックスを導入するように構成されたフラックス注入アセンブリに関連して特定の用途を見出し、かつ特にそれを参照して以下に説明する。しかし、本発明の例示的実施形態は、他の同様の用途にも適切であることは認められるものとする。
【０００３】
アルミニウム及びアルミニウム合金のような溶融金属は、精錬中に除去することが望ましい微量の不純物を含む。公知の精錬工程では、アルミニウムは、加熱炉内で溶融され、次に、金属形成のために鋳造機に移送される。アルミニウムは、典型的には、加熱炉からトラフを通って鋳造機に移送される。溶融アルミニウムは、実質的に連続的な方式で入口でトラフに流入し、トラフを通って出口で出る。多くの事例では、トラフは、溶融アルミニウム内の不純物の少なくとも一部分を除去するように意図する脱気処理アセンブリ及び／又はフィルタを含む。不純物の一部は、溶解水素ガスと、酸化物、炭化物、ホウ化物、アルミナ、マグネシアのような微粒子と、溶解アルカリ金属（ナトリウム（Ｎａ）、リチウム（Ｌｉ）、及びカルシウム（Ｃａ））のような様々な他の元素とを含む。これらの不純物は、鋳造工程において及び最終生成物の特性に望ましくない効果を引き起こす場合がある。
【０００４】
処理工程は、一般的に、溶融アルミニウム内にフラックスを導入するように構成されたフラックス注入機構を利用したものである。一般的に、フラックスは、塩素ガス、又は組み合わせた時に溶融アルミニウムからの不純物の除去を補助することが公知であるアルゴンのような不活性ガスとの塩素ガスの混合気を含む。フラックスの１つのそのような例は、スポーケン、ワシントン所在のＰｙｒｏｔｅｋ，ＩｎｃによりＰＲＯＭＡＧ（登録商標）として市販されている。塩素ガス及び塩素塩は、アルカリ金属を不活性ガスの支援で溶融材料と合体してその面に表出する塩に変換するのに有効であることが公知である。特に、水素ガスは、不活性ガス気泡の中に拡散し、かつ微粒子が気泡の周りに合体して溶融アルミニウム合金の上部に表出する時に除去される。フラックス及び不純物は、定期的にすくい取られるか又は下流フィルタに捕捉される浮きかす又は不用副産物を形成する。一般的に、塩素及び／又は塩素塩は、浮きかすと共に除去される。しかし、環境被害及び取り扱いの負担のために、これらのような用途での塩素ガスの使用を排除する圧力が存在している。
【０００５】
直列フラックス注入機構は、塩素及び／又は塩素塩を利用し、アルミニウムを精錬する公知の工程を開示する米国特許第３，７６７，３８２号明細書に開示されている。これに加えて、直列アルミニウム処理のための装置及び工程は、本明細書に引用によって組み込まれている米国特許第８，０２５，７１２号明細書に開示されている。これらの機構は、羽根車に取りつけられた細長回転シャフトを有する少なくとも１つの分注器を含む様々なチャンバを利用する溶融アルミニウム及び溶融アルミニウム合金を精錬するための工程を開示している。羽根車は、フラックスが回転シャフトを通して又はそこで放出されてチャンバ内で羽根車によって分配される時に溶融アルミニウム内で回転するようになっている。羽根車及び回転シャフトは、最小量の塩素ガス又は塩を利用しながら、溶融合金内でそこにある高い割合の不純物と化学的に相互作用するのに十分なフラックスの広範な分布を提供する方式で溶融合金内にフラックスを分配するのに特に利用される。不純物は、次に、溶融アルミニウム合金の面に表出し、かつ除去することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】米国特許第３，７６７，３８２号明細書
【特許文献２】米国特許第８，０２５，７１２号明細書
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の開示の一態様に従って、材料の少なくとも一部分がアルミニウムである溶融材料をそれがトラフを通って流れる時に精錬するためのフラックス注入器アセンブリを提供する。フラックス注入器アセンブリは、中空本体と、フラックス及び／又は不活性ガスが、中空本体を通って進み、かつ溶融材料がトラフを通って流れる時に分注リムを通して溶融材料の中に注入されることを可能にするように構成された分注リムとを有する細長分注ロッドを含む。下縁を有するバッフル板は、関連のトラフにおいて溶融材料内に位置決めされて溶融材料がバッフル板の下縁の下を流れることを可能にするように構成される。細長分注ロッドは、バッフル板に対して下流位置に位置決めされる。分注リム及び下縁は、溶融材料内に置かれ、溶融材料の流量は、溶融材料内にフラックスを注入して混合する細長分注ロッドの分注リムをそれが通る時に増加する。
【０００８】
一実施形態において、細長分注ロッドの分注リムは、分注リムに沿って内向きに位置決めされた少なくとも１つの切り込みを含む。この構成は、分注リムを通るより低いガス流量又はガス圧力を可能にし、それによって分注リムから分配される気泡のサイズを縮小し、それによって溶融材料の面に沿った乱流の量を低減する。この構成は、溶融材料とのフラックスの混合を補助する。
【０００９】
別の実施形態において、分注ロッドは、トラフと流体連通するバッフル板又はチャンバの上流に置かれる。分注リムは、溶融材料内に位置決めされ、フラックスは、バッフル板の上流の位置に分配される。フラックスは、それがバッフル板を通過して流れる時に溶融材料と混合される。
【００１０】
別の実施形態において、溶融材料の流れ内にフラックスを混合する方法を提供する。中空内部と分注リムとを有する細長分注ロッドは、溶融材料の流れ内に設けられる。分注ロッドの分注リムは、溶融材料の流れ内でバッフル板に隣接してかつそこから下流に位置決めされる。フラックスは、分注ロッドに導入され、溶融材料の流れが、それがバッフル板を通過して流れる時に操作される時に、分注リムを通って出る。フラックスは、フラックスの分配区域を増加させ、それによってそれが溶融材料の流れ内に混合する時にフラックス混合を改善するようにバッフル板によって操作された溶融材料の流れの中に分配される。
【００１１】
別の実施形態において、細長分注ロッドの分注リムは、溶融材料の流れ内へのフラックスの分配を補助するために分注リムに沿って内向きに位置決めされた少なくとも１つの切り込みを含む。
【００１２】
更に別の実施形態において、フラックス注入器アセンブリは、細長分注ロッドに関連して渦生成回転子を含む。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】従来技術によるバッフル及び回転分注器を有する直列金属処理システムの斜視図である。
【図２】溶融アルミニウム合金をそれが本発明の開示によるトラフを通って流れる時に精錬するためのフラックス注入器アセンブリの断面図である。
【図３】本発明の開示によるフラックス注入器アセンブリの一実施形態の断面平面図である。
【図４】本発明の開示によるフラックス注入器アセンブリの別の実施形態の断面平面図である。
【図５】本発明の開示によるフラックス注入器アセンブリの更に別の実施形態の断面平面図である。
【図６】本発明の開示によるフラックス注入器アセンブリの別の実施形態の断面平面図である。
【図７】本発明の開示により溶融アルミニウム合金にフラックスを混合する方法の流れ図である。
【図８】本発明の開示によるフラックス注入器ハウジングの平面図である。
【図９Ａ】本発明の開示の図６によるフラックス注入器アセンブリの別の実施形態の断面側面図である。
【図９Ｂ】本発明の開示の図９Ａによるフラックス注入器アセンブリの断面底面図である。
【図１０Ａ】回転子が追加されたフラックス注入アセンブリの別の実施形態の断面平面図である。
【図１０Ｂ】例示的回転子の上面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
ここで添付図面にその例が示されている本発明の開示の実施形態を以下で詳細に参照する。可能な限り、同様の参照番号を以下で使用して同様の構成要素又は部品を指す。この説明の目的に対して、本明細書に説明する様々な実施形態の間での同様の態様は、同様の参照番号によって指すことになる。同様の特徴は、明瞭化のためにアポストロフィー（’）又はダブルアポストロフィー（’’）を有する参照番号を利用して説明される場合があり、この説明は、説明するような特徴の組合せに関しては制限されない。しかし、認められるように、様々な態様の構造は、様々な実施形態の間で異なる可能性がある。
【００１５】
本発明の開示の目的に対して、用語「溶融材料」は、アルミニウム又はアルミニウムを含む合金の混合物、溶融形態に溶融されて本明細書に含まれる様々な元素に関して限定されない他の金属元素又は合金を説明するのに以下で使用される。本明細書に使用される時の用語溶融材料は、アルミニウムの少なくとも一部分を含む。
【００１６】
図１を参照すると、米国特許第８，０２５，７１２号明細書によって開示するような溶融材料を精錬するフラックスを導入するための装置９１０を含む従来技術の実施形態を示している。装置９１０は、トラフ９５０及び少なくとも１つがバッフル板９７４の下流にある一連の回転可能分注器９６０を含む。トラフは、上流入口９５４及び下流出口９５６を含む溶融金属移送桶である。トラフ９５０は、溶融材料が入口から出口に流れることを可能にするようになっている。一般的に、トラフは、アルミニウム材料を溶融して溶融金属合金にするように構成された加熱炉から溶融材料を望ましい形状に形成する鋳造機構まで溶融材料を移送する。
【００１７】
各回転可能分注器９６０は、溶融材料の流れ内に浸した羽根車に回転運動を取り込むための電気モータのような駆動機構を必要とする。必要に応じて、回転可能分注器９６０は、回転羽根車の内部通路を通って溶融材料と混合するように各分注器９６０の回転シャフト９６１を通過する供給ガスに接続される。バッフル板９７２、９７４、及び９７６は、一連の回転可能分注器９６０の上流及び／又は下流の様々な位置に位置決めされ、材料がその下及び周囲を流れ、かつ材料の面での浮遊不用副産物（浮きかすと呼ばれる）の閉じ込めを補助することを可能にする。バッフル板は、浮きかすが下流に流れて出口に取りつけられたフィルタを汚染するか又は凝固した最終生成物を汚染するのを防止するので、浮きかすは、定期的に除去することができる。特に、回転可能分注器９６０は、トラフがバッフル板９７２及び９７６によって定められたチャンバの入口及び出口から延びる時にバッフル板９７２、９７４、及び９７６によって分離される様々なチャンバ内に位置付けられる。
【００１８】
図２〜３を参照して、本発明の開示に従って溶融材料１０５をそれがトラフ１１０を通って流れる時に精錬するためのフラックス注入器アセンブリ１００を提供する。トラフ１１０は、入口１１５を通して加熱炉（図示せず）又は他の供給源から溶融材料１０５を受け入れ、溶融材料を移送して出口１２０で出るように構成される。
【００１９】
フラックス注入ハウジング１２５は、トラフ１１０内で溶融材料１０５の中に注入すべき少なくとも１つの細長分注ロッド１３０へのフラックス材料を格納、測定、及び分配するように構成される。ハウジング１２５は、分注ロッド１３０に直接に結合された当業技術で公知の加圧タイプ又は重力給送タイプのフラックス注入機構とすることができる。一例示的フラックス注入ハウジング１２５は、図８によって示されている。フラックス注入ハウジング１２５は、フラックス単独で又は不活性ガスと組み合わせたフラックスを細長分注ロッド１３０の中に導入するように構成することができる。
【００２０】
分注ロッド１３０は、第１の端部１３５でハウジング１２５に結合された細長中空本体を含み、溶融材料１０５の流れ内に置くように構成された対向する第２の端部１４０を有する。分注ロッド１３０は、セラミック材料、耐熱材料、シームレス合金鋼管から作ることができ、又はグラファイト材料からも作ることができるであろう。ロッド１３０は、エナメルコーティングで被覆され、かつ溶融材料、フラックス、又は他のガスとの結合に抵抗する平滑面を有することができる。
【００２１】
分注ロッド１３０は、フラックス１３２が中空本体を通って進み、溶融材料がトラフ１１０を通って流れる時に分注リム１４５を通って溶融材料１０５の中に注入されることを可能にする。分注リム１４５は、分注ロッド１３０の第２の端部にあり、かつ溶融材料の流れに干渉してそこのフラックス１３２の分布を改善する様々な幾何学形状実施形態に構成することができる。
【００２２】
アセンブリ１００は、トラフ１１０内に位置決めされて溶融材料１０５の流れ内に浸すように構成されたバッフル板１５０を含む。バッフル板１５０は、溶融材料の流れをそれがトラフ１１０を通って流れてバッフル板１５０を通る時に操作するように構成される。細長分注ロッド１３０は、バッフル板１５０に対して下流位置に位置決めされる。バッフル板は、溶融材料１０５の流れを操作することを補助する様々な向きを有することができる。
【００２３】
一実施形態において、分注ロッド１３０は、バッフル板１５０から第１の距離Ｄ１だけ離間している。第１の寸法Ｄ１は、１０インチ未満及び特に８インチ未満とすることができる。一実施形態において、第１の寸法は、３インチ〜５インチである。しかし、この寸法は、トラフ内の材料の流れの高さ及び材料の質量流量又は速度と共にトラフ及びバッフル板１５０の構成に応じて変化する可能性がある。
【００２４】
一実施形態において、バッフル板１５０は、溶融材料の流れ内に浸された下縁１５５を有するほぼ平面の向きを含む。この構成では、下縁１５５は、溶融材料の流れが、それがバッフル板１５０を通る時に操作されるように、トラフ１１０の底部１１２からの第２の寸法Ｄ２である。第２の寸法Ｄ２は、５インチ未満及び特に３インチ未満とすることができる。一実施形態において、第２の寸法は０．５インチ〜３インチである。しかし、この寸法は、トラフ１１０の寸法及び構成、並びにバッフル板１５０に対する分注リム１４５の位置に応じて変更することができる。特定の実施形態において、Ｄ１は、Ｄ２の２倍未満であり、又はＤ１は、Ｄ２の１．５倍未満であり、又はＤ１は、実質的にＤ２に等しい。
【００２５】
別の実施形態において、バッフル板１５０は、トラフ１１０の幅を延びることができる。この構成は、溶融材料の流れがバッフル板１５０及び分注リム１４５の位置に少なくとも隣接してほぼ乱流になることを可能にする。ほぼ乱流のこの特定の中心は、バッフル板１５０の上流（入口１１５から）の溶融材料のほぼ層流に相対的である。溶融材料の操作された流れは、分注ロッド１３０の分注リム１４５を通り、かつ材料の流れ内にフラックス１３２のより大きい分布を提供する。
【００２６】
分注リム１４５は、分注リム１４５がバッフル板１５０の下縁１５５とほぼ位置合わせされるように、トラフ１１０の底部１１２から第２の距離Ｄ２に置かれる。この構成では、分注リム１４５及び下縁１５５は、溶融材料内に置かれ、溶融材料の流量は、増加し、及び／又はそれが細長分注ロッド１３０の分注リム１４５を通る時に操作される。この構成は、溶融材料内のフラックスの分布をそれが分注ロッド１３０を通して注入される時に増加させる。
【００２７】
図４の実施形態において、図示されているのは、本発明の開示によるフラックス注入器アセンブリ１００’の別の実施形態である。この実施形態において、バッフル板１５０’は、トラフ１１０内に延びて少なくとも１つの開口１６５を含むように構成することができる。バッフル板１５０’は、溶融材料の流れが少なくとも１つの開口１６５を少なくとも部分的に通過するように、トラフ１１０の底部１１２と当接するか又はそことの当接に近づくことができる。この構成において、溶融材料の流れは、それが開口１６５を通過する時に、操作された流れが分注ロッド１３０の分注リム１４５を通るように操作される。複数の開口１６５又は単一の開口１６５が存在することができ、開口１６５は、溶融材料の流れが、それが少なくとも１つの開口１６５を通過する時に操作されるように、スリット、十字形、円形、弓形の形状又はいずれかの多角形のようなパターンを定め、又は様々な幾何学構成を有することができる。この構成は、操作された溶融材料が分注リム１３２をフラックス１３２がそこに注入される時に通り、溶融材料の流れ内のフラックスの分布をそれがトラフ１１０を通って流れる時に増加させる。
【００２８】
一実施形態において、細長分注ロッド１３０及びバッフル板１５０は、カバー１７０から延びる。カバー１７０は、ロッド１３０及びバッフル板１５０を支持し、かつ下縁１５５又は開口１６５に対するリム１４５の特定の向きを維持することを保証する。ハウジング１２５はまた、分注ロッド１３０を通してフラックス１３２をハウジング１２５から重力給送することができるように、カバー１７０上に支持される。これに加えて、カバー１６５は、トラフ１１０の上に位置決めされ、バッフル板１５０のリム１４５及び下縁１５５が、流れが本明細書に開示するように操作されることを保証する望ましい位置で溶融材料の流れ内に浸されることを可能にする。
【００２９】
別の実施形態において、細長分注ロッド１３０は、バッフル板１５０に対してほぼ垂直に位置合わせすることができる。しかし、分注ロッド１３０及びバッフル板１５０の両方は、これに代えて、溶融材料の流れが、それがトラフ１１０内の分注リム１４５を通る時に操作される限り、上流又は下流方向に傾斜することができる。
【００３０】
これに加えて、分注リム１４５は、溶融材料の流れ内にフラックス１３２を分配することを補助する様々な形状を含むことができる。一実施形態において、分注リム１４５は、ロッド１３０に沿って内向きに延びる切り込み１６０を含む。これに代えて、分注リム１４５は、各々がロッド１３０に沿って内向きに延びる複数の切り込み１６０を含むことができる。この構成は、分注リムを通るより低いガス流量又はガス圧力を可能にし、それによってそれらが分注リムから分配される時にフラックス１３２又は気泡のサイズを縮小し、それによって溶融材料１０５の面１１４に沿って乱流の量を低減する。この構成は、バッフル板１５０によって操作された後で溶融材料とフラックス１３２を混合することを補助する。少なくとも１つの切り込み１６０は、半円形、三角形、長円形、又は多角形のような様々な形状を有することができる。
【００３１】
分注リム１４５の様々な他の形状及び構成が本発明の開示によって考えられている。特に、分注リム１４５は、リム１４５の断面がロッド１３０の中心軸に対して全体的に傾斜した傾斜した向きを含むことができると考えられる。これに加えて、リム１４５はまた、広がったリップ、放射状フランジ、又は様々な形状のフィンのような様々な突出部を含むことができると考えられる。任意的に、リムはまた、スリットの形状に平坦化された断面開口部を含むことができる。本発明の開示によって考えているようなリム１４５の様々な形状及び向きは、面に沿って流れの乱流を低減し、かつ溶融材料の流れ内にそれがバッフル板１５０によって操作される時にフラックス及び／又はガスのより均一に分配された混合物を提供する方式でフラックスを注入することを補助する。従って、ロッド１３０は回転可能である必要はない。
【００３２】
図５は、本発明の開示によるフラックス注入器アセンブリ１００’’の別の実施形態を示している。この実施形態において、分注ロッド１３０’’は、バッフル板（図示せず）の上流に置かれる。この実施形態において、分注ロッド１３０’’は、溶融材料の流れの面の下かつ出口１２０に向けてトラフ１１０と流体連通する追加の精錬フィルタ又は脱気アセンブリ又は回転可能分注器（図示せず）から上流の位置で溶融材料１０５の流れ内に置かれた分注リム１４５’’を含む。分注リム１４５’’は、トラフ１１０の底部１１２よりも溶融材料１０５の面１１４に近い位置で溶融材料１０５内に位置付けられ、フラックス１３２は、そこで分配される。この実施形態において、分注リム１４５’’は、あらゆる他のアセンブリ又はバッフル板の上流の位置にある。フラックス１３２は、溶融材料１０５とそれが分注リム１４５’’を通って流れ、他の脱気アセンブリに入るか又はバッフル板を通過する時に混合された状態になる。
【００３３】
図６は、アセンブリ１００’’’の別の実施形態を示している。分注ロッド１３０’’’は、バッフル板１８０の下流に置かれる。この実施形態において、分注ロッド１３０’’’は、溶融材料の流れの面１１４の下かつ出口１２０に向けてトラフ１１０と流体連通するあらゆる追加の精錬フィルタ、脱気アセンブリ、又は回転可能分注器（図示せず）から上流の位置で溶融材料１０５の流れ内に置かれた分注リム１４５’’’を含む。分注リム１４５’’’は、トラフ１１０の底部１１２よりも溶融材料１０５の面１１４に近い位置で溶融材料１０５内の浅い位置に位置付けられ、フラックス１３２はそこで分配される。フラックス１３２は、溶融材料１０５とそれが分注リム１４５’’’を通って流れ、あらゆる他の脱気アセンブリ、回転可能分注器、続いてチャンバ又は追加の下流バッフル板に向けて流れる時に混合された状態になる。
【００３４】
これに加えて、図９Ａ及び９Ｂによって図示の実施形態において、分注ロッド１３０’’’及び分注リム１４５’’’は、精錬システムアセンブリ３００の第１のチャンバ３１０内であると考えることができる位置にある。そのような精錬システムアセンブリの一例は、米国ワシントン州のスポーケン所在のＰｙｒｏｔｅｋ、Ｉｎｃから入手可能なＳＮＩＦ（登録商標）精錬システムアセンブリである。しかし、本発明の開示は、他のシステム又はアセンブリを本発明の開示によるアセンブリ１００’’’の特徴と組み合わせることができるので限定されない。特に、トラフ１１０は、精錬システムアセンブリ３００と流体連通状態にあり、溶融材料１０５は、バッフル板１５０を通って流れ、精錬システムアセンブリ３００の第１のチャンバ３１０に入る。溶融材料は、分注ロッド１３０’’’及び分注リム１４５’’’をフラックス１３２がそこに導入される時に通る。溶融材料及びフラックスは、第１のチャンバ３１０内の第１の回転可能な分配羽根車３３０を通って流れ、第２の回転可能な羽根車３４０によって第２のチャンバ３２０に移送される。フラックス１３２は、第１及び第２の回転羽根車３３０、３４０の上流の分注ロッド１４５’’’から注入される。これに加えて、この実施形態において、第１のチャンバ３１０の底部３５０は、トラフ１１０の底部１１２よりも低く、それによって溶融材料は、下向きにかつ第１及び第２のチャンバ３１０、３２０の間の開口部３６０を通って流れる。この配置は、溶融材料の流れを更に操作し、かつそこでのフラックスの追加の混合を提供する。
【００３５】
これらのアセンブリ１００、１００’、１００’’、１００’’’は、当業技術で公知の様々な他の脱気アセンブリと組み合わせることができる。特に、アセンブリは、溶融材料の流れ内にフラックス又は不活性ガス３０４を与えるように構成された羽根車を含む少なくとも１つのバッフル板又は回転可能分注器の上流に位置決めすることができる。これに加えて、複数の分注ロッド１３０をアセンブリ１００内に設けることができる。複数の分注ロッド１３０は、ハウジング１２５に取りつけられるか、又はそこでフラックス又は不活性ガスを計量及び提供するための追加のハウジング１２５を有することができる。これに加えて、アセンブリ１００は、様々な方法で溶融材料の流れを遮断する様々なセクション及び幾何学形状を含むトラフ１１０内に使用することができる。更に、アセンブリ１００は、様々なタイプの溶融材料フィルタからの上流位置に設けることができる。特に、アセンブリ１００’’の分注ロッド１３０’’は、米国ワシントン州のスポーケン所在のＰｙｒｏｔｅｋ，Ｉｎｃから入手可能なＳＮＩＦ（登録商標）精錬システムアセンブリのような一般的に当業技術で公知の追加の精錬システムアセンブリの上流に置くことができる。
【００３６】
図７は、溶融アルミニウム合金の流れ内でフラックスを混合する方法を開示する流れ図である。段階２００では、細長分注ロッドが、トラフ１１０内に設けられる。ロッド１３０は、分注リムが溶融材料の流れ内に浸された中空内部を有する。段階２１０では、分注ロッド１３０の分注リム１４５は、溶融材料の流れ内でバッフル板１５０に隣接し、かつそこから下流に位置決めされる。段階２２０では、フラックスは、分注ロッド１３０に導入されて分注リム１４５を通って出る。
【００３７】
設計パラメータは、溶融材料のそれがトラフ１１０を通して移動する時の速度及び容積に関する何らかの考察に基づくことができる。特に、溶融材料の流れは、バッフル板１５０の上流位置でほぼ層流である。段階２３０では、溶融材料の流れは、それがバッフル板１５０を通って流れ、トラフ１１０内のバッフル板１５０を通った後でほぼ乱流になる時に操作される。このほぼ乱流は、特に分注リム１４５の近くに位置付けられる。分注リム１４５の位置は、ほぼ乱流が分注リム１４５の下を通るようにバッフル板１５０の下流及び下縁１５５の近くに位置決めされる。段階２４０では、フラックスは、バッフル板１５５によって操作された後で溶融材料の流れの中に分配され、フラックスのそれが溶融材料の流れ内で混合する時の分布面積を増加させる。
【００３８】
細長分注ロッドの分注リム１４５は、分注リムに沿って内向きに位置決めされた少なくとも１つの切り込み１６０を含み、溶融アルミニウム合金の流れ内へのフラックスの分配を補助する。
【００３９】
図１０Ａ及び１０Ｂを参照して、本発明の開示は、細長分注ロッド１３０に隣接する回転子４００の追加を更に考えている。特に、回転子４００は、シャフト４０２を通じて溶融材料１０５内に懸架することができる。シャフト４０２は、当業技術で慣例のあらゆる方式でモータ４０４に嵌合される。有利なことに、フラックス／不活性ガスは、シャフト４０２を通じて導入する必要はなく、細長ロッド１３０によってその機能は実施されるので、モータ４０４とシャフト４０２の間の機械的嵌合は、複雑ではなく高価でもなく、より堅牢にすることができる。モータ４０４の作動は、シャフト４０２と回転子４００の同時回転をもたらす。回転子４００は、細長ロッド１３０を通して導入されているフラックス材料の分散に役に立つことができると予想される。特に、回転子４００は、フラックスが溶融材料に入る領域内で渦４０６の形成を促進する位置で細長ロッド１３０に隣接して位置付けることができる。本明細書に使用される場合に、用語渦は、トラフ内の残りの溶融材料の流れの運動とは明確に異なる向きを有する溶融材料の回転を反映するように意図している。回転子は、渦が溶融材料の流れの中にそれが分注リム１４５を過ぎて進む時に延びるように細長ロッドの上流に位置決めすることができる。これに代えて、ある一定の実施形態において、回転子及び関連の渦は、細長ロッドから下流に位置決めされることが望ましい場合がある。更に考慮中の代替案として、シャフト及び羽根車アセンブリは、細長ロッドを通過するように構成することができると考えられるようにも実行可能である。
【００４０】
回転子は、渦の生成に適切なあらゆる形状のものとすることができる。有利なことに、従来の脱気装置の複合回転子設計は、必要でない場合がある。例えば、図１０Ｂのプロペラ様式は、グラファイト又は耐火セラミックで容易に構成して機械加工又は鋳造によって形成することができる。
【００４１】
本発明の開示の様々な実施形態を説明した。明らかに、修正物及び代替物は、上述の詳細説明を読んで理解すると他の者に想起されるであろう。実施形態は、全てのそのような修正物及び代替物をそれらが添付の特許請求の範囲又はその均等物の範囲に入る限り含むと解釈されるように意図している。
【符号の説明】
【００４２】
１００：フラックス注入器アセンブリ
１０５：溶融材料
１３２：フラックス
１４５：分注リム
１５０：バッフル板
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９Ａ】
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【図９Ｂ】
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【図１０Ａ】
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【図１０Ｂ】
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