(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属溶湯を攪拌体により回転攪拌して脱ガスをする脱ガス室を備えた脱ガス装置において、金属溶湯を流し出す脱ガス室の開口部を側壁に設け、該開口部を囲う囲い板を、攪拌体の回転軸と該開口部との間の金属溶湯の流れの下手側を開放させて配し、該囲い板の金属溶湯の流れを受ける面を前記側壁に対して傾斜面とした脱ガス装置。
【請求項２】
囲い板の高さ方向の幅を、前記開口部の高さ方向の幅よりも広くした請求項１に記載の脱ガス装置。
【請求項３】
前記脱ガス室を、上面視略矩形状に形成した請求項１又は２に記載の脱ガス装置。
【請求項４】
前記開口部を、前記側壁の端部側に設けた請求項３に記載の脱ガス装置。
【請求項５】
前記開口部と入湯口とを、上面視において、最遠方に配した請求項１〜４のいずれかに記載の脱ガス装置。
【請求項６】
前記傾斜面の角度を、前記側壁に対して３０°〜６０°とした請求項１〜５のいずれかに記載の脱ガス装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アルミニウム合金などの金属溶湯の脱ガス処理を行なう脱ガス装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
アルミニウム合金などの鋳造では、鋳造前に金属溶湯中のＨ２ガスや酸化物等の介在物などを除去するため、脱ガス処理を行なう。この脱ガス処理を行なう脱ガス装置（脱ガス炉ともいう。）としては、例えば、金属溶湯を脱ガス室で脱ガス用攪拌体より回転攪拌してＨ２ガスや介在物などを除去し、この脱ガスした金属溶湯を、脱ガス室の底付近に設けた開口部より曲管を経由して流し出し、鋳型に出湯するものがある（下記特許文献１，２参照）。
【０００３】
また、金属溶湯を脱ガス処理槽でガス放出手段により回転攪拌してＨ２ガスや介在物などを除去し、この脱ガスした金属溶湯を、仕切板の下方に設けた開口から流し出し、鋳型に出湯するものがある（下記特許文献３参照）。
【０００４】
【特許文献１】特開平５−６５５２７号公報
【特許文献２】特開平５−６５５５４号公報
【特許文献３】特開２００３−２４０４４９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、上記特許文献１〜３に記載の脱ガス装置では、金属溶湯中のＨ２ガスや介在物などが十分に除去できないことがあった。
本発明者は、これらの原因を究明したところ、脱ガス室（又は脱ガス処理槽）の底付近に金属溶湯を流し出す開口（又は曲管）が設けてあると、十分に攪拌されず、不活性ガスで処理されずに流れ出る金属溶湯があり、Ｈ２ガス（又は吹き込んだ不活性ガス）が金属溶湯中に残留してしまうためであることが解かった。
また、曲管が底付近に配してあると、乱流を起こし、介在物が金属溶湯中に混入しやすいことが解かった。
【０００６】
そこで、本発明の目的は、金属溶湯中のＨ２ガスや介在物などの除去を十分に行なうことができる脱ガス装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の脱ガス装置は、金属溶湯を攪拌体により回転攪拌して脱ガスをする脱ガス室を備えた脱ガス装置において、脱ガス室から金属溶湯を流し出す開口部を側壁に設け、該開口部を囲う囲い板を、回流する金属溶湯の下流側を開放させて配し、該囲い板の金属溶湯の流れを受ける面を前記側壁に対して傾斜面としたことを特徴とするものである。
【０００８】
このようにすることにより、開口部の周囲に囲い板を設けたため、金属溶湯は、脱ガス室で脱ガス用攪拌体より送出した処理ガス（ＡｒやＮ２などの不活性ガス）の微細な気泡と一緒に十分に回転攪拌され、脱ガスを十分に行なうことができる。また、囲い板の金属溶湯の流れを受ける面を傾斜面としたことにより、金属溶湯の流れを乱すことがなく、介在物が金属溶湯中に混入しにくくなる。
【０００９】
前記囲い板の高さ方向の幅は、前記開口部の高さ方向の幅よりも広くするのが好ましく、これにより、金属溶湯が、不活性ガスで処理されずに流れ出ることを防止できる。
【００１０】
前記脱ガス装置は、上面視略矩形状に形成することが好ましく、特に略正方形状に形成するのが好ましい。このようにした場合、前記開口部を、前記側壁の端部側に設けるのが好ましい。
このように脱ガス室を上面視略矩形状に形成することにより、金属溶湯が回流しやすくなるため、乱流を防ぐことができ、介在物が金属溶湯中に混入することを防ぐことができる。開口部を、側壁の端部側に設けることにより、不活性ガスで処理されずに流出する金属溶湯が少なくなり、より一層脱ガスを十分に行なうことができる。
【００１１】
前記開口部と入湯口とは、上面視において、最遠方に配するのが好ましい。例えば、脱ガス室を上面視した場合の攪拌体の回転中心を基準として点対称となるように、入湯口と開口部とを設けるのがよい。脱ガス室が略正方形状のときには、一側壁の端部に入湯口を設けた場合、該端部から対角線上に存在する端部を開口部とするのがよい。また、平面方向だけでなく、高さ方向でも最遠方とするのがよく、例えば、入湯口を脱ガス室の上方に設けた場合、開口部を下方に設けるのがよい。
このように入湯口と開口部とを最遠方に設けることにより、金属溶湯の滞留時間が長くなり、金属溶湯の脱ガスを十分に行なうことができる。
【００１２】
前記傾斜面の角度は、前記側壁に対して３０°〜６０°とするのが好ましく、このような角度が、最も乱流を防ぐことができ、介在物が金属溶湯中に混入することを防ぐことができる。
【００１３】
なお、本発明において、「回流する金属溶湯の下流側」とは、攪拌体の回転軸と開口部との間の金属溶湯の流れの下手側の意である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明の一実施形態を、図面を用いて説明する。
図１は本発明の一実施形態の脱ガス装置の斜視図、図２は図１の装置の上面図である。
【００１５】
本発明の一実施形態の脱ガス装置１は、図１又は２に示すように、周囲に側壁を設けた略立方体状の槽であり、一側壁１ａに入湯口２を設け、この側壁１ａに対向する側壁１ｂに開口部３を設けてあり、槽内に、攪拌体５を配して脱ガス室４としてある。
【００１６】
脱ガス室４は、入湯口２から入湯されたアルミニウム合金などの金属溶湯を、貯留し、室内に配してある攪拌体５で回転攪拌させ、不活性ガスを送り込んで脱ガスし、側壁１ｂの下方に設けた開口部３から流し出す箇所である。
本実施形態では、脱ガス室４を、略立方体状に形成してあり、このようにすれば、金属溶湯の滞留時間が均等なものとなり、不活性ガスを均質に分散させることができる。もちろん、脱ガス室４の形状はこれに限定するものではなく、例えば、脱ガス室４を、上面視略矩形状や上面略視円形状に形成することもできる。
【００１７】
入湯口２は、側壁１ａの上方の一端部側（図２では下側）から外方に突出するように形成してあり、この上面２ａには溝２ｂを形成し、金属溶湯を脱ガス室４内に入湯できるようにしてある。
【００１８】
攪拌体５は、円盤形状としてあり、この略中心に、上方に伸びた軸部５ａを設け、これを回転軸として回転し、金属溶湯を攪拌するようにしてある。軸部５ａは、円筒状に形成してあり、この内部をガス通路５ｂとし、不活性ガスが通り、軸部５ａの先端から不活性ガスを金属溶湯中に放出させるようにしてある。
攪拌体５は、脱ガス室４の略中央に配するのが好ましい。
【００１９】
開口部３は、脱ガス室４から金属溶湯を流し出せるようにした略矩形状の孔であり、側壁１ｂの下方の他端部側（図２では上側）、つまり入湯口２とは反対の端部側に設け、入湯口２と対角線上に位置するように設けてある。このように、開口部３を、入湯口２と対角線上に設けることにより、金属溶湯の攪拌時間が長くなり、脱ガスを十分に行なうことができる。
本実施形態のように脱ガス室を略矩形状にした場合は、開口部を、一側壁とそれに連結する他の側壁との連結部付近に設けるのが好ましく、さらに、側壁内側の幅を三等分したうちの一端部側に位置させるのが好ましい。
また、開口部を、脱ガス室の内接円（図２の二点破線）よりも外側に形成するのが好ましい。
【００２０】
側壁１ｂには、開口部３の側方から脱ガス室４側に突出させた上面視略三角形状の囲い板６を形成してある。囲い板６は、金属溶湯が回流せずに流れ出ることを防止するため、回流する金属溶湯の上流側を閉塞し、下流側を開放するように配してある。つまり、図２に示すように、攪拌体５が、矢印Ａの方向に回転している場合は、攪拌体５の軸部５ａと側壁１ｂとの間の金属溶湯の流れは、図２の下側から上側への流れ（図２のＸ方向）になるため、囲い板６は、図２の右側が開放するように配する。
【００２１】
開口部３の上限は、脱ガス室４の底面４ａから攪拌体５の下面までの間に位置していることが好ましい。開口部３の下限は、脱ガス室４の底面４ａと略同じ高さや脱ガス室４の底面４ａから５〜１０ｍｍ程度の高さなどとすることが好ましい。底面４ａと略同じ高さにすると、脱ガス室４の金属溶湯の掃除がしやすくなり、底面４ａから５〜１０ｍｍ程度の高さにすると、沈んだ介在物が金属溶湯中に混入しにくくなる。
また、囲い板６の高さ方向の幅は、開口部３の高さ方向の幅よりも広く形成するのが好ましく、例えば、開口部３の高さ方向の幅よりも１０〜２０ｍｍ幅広とするのが好ましい。
【００２２】
囲い板６の金属溶湯の流れを受ける面は、傾斜面６ａとしてあり、好ましくは、側壁１ｂに対して２０°〜７０°（金属溶湯の流れの方向（図２のＸ方向）に対しては１１０°〜１６０°）の角度にし、より好ましくは、側壁１ｂに対して２５°〜６５°（金属溶湯の流れの方向（図２のＸ方向）に対しては１１５°〜１５５°）の角度にし、特に好ましくは、側壁１ｂに対して３０°〜６０°（金属溶湯の流れの方向（図２のＸ方向）に対しては１２０°〜１５０°）の角度にする。
さらに、囲い板６を、脱ガス室４の内接円（図２の二点破線）よりも外方に位置させることが好ましい。
本実施形態では、囲い板６は、傾斜面６ａを金属溶湯の流れの方向（図２のＸ方向）に対して、４５°とし、傾斜面６ａの裏側面６ｂと開口部３の側面３ａとが略同一平面となるように形成してある。
裏側面６ｂの幅は、側壁１ｂの幅に対して１０〜５０％にするのが好ましい。これより短すぎると囲い板６の効果が少なくなり、長すぎても効果の向上はなく、メンテナンスがしにくくなる。また、裏側面６ｂの幅は、開口部３の幅に対しては５０〜１００％とするのが好ましい。
【００２３】
上記形態では、囲い板６を、上面視略三角形状としてあるが、図３に示すように、矩形状板の囲い板６１とし、側壁１ｂに対して斜めに配して傾斜面６１ａを形成することもできる。
【００２４】
また、本発明でいう傾斜面は、湾曲面又は屈曲面も含むものであり、図４に示すように、湾曲状に凹ました湾曲面６２ａを有する囲い板６２や、図５に示すように、内側に屈曲、つまり上面視くの字状に形成した屈曲面６３ａを有する囲い板６３としても、同様の効果を得ることができる。
なお、湾曲面６２ａとする場合は、湾曲面６２ａの始点（図４のＳ点）と終点（図４のＦ点）とを結ぶ線は、好ましくは、側壁１ｂに対して２０°〜７０°（金属溶湯の流れの方向（図４のＸ方向）に対しては１１０°〜１６０°）の角度にし、より好ましくは、側壁１ｂに対して２５°〜６５°（金属溶湯の流れの方向（図４のＸ方向）に対しては１１５°〜１５５°）の角度にし、特に好ましくは、側壁１ｂに対して３０°〜６０°（金属溶湯の流れの方向（図４のＸ方向）に対しては１２０°〜１５０°）の角度にする。
屈曲面６３ａとする場合も上記と同様に、屈曲面６３ａの始点（図５のＳ点）と終点（図５のＦ点）とを結ぶ線は、好ましくは、側壁１ｂに対して２０°〜７０°（金属溶湯の流れの方向（図５のＸ方向）に対しては１１０°〜１６０°）の角度にし、より好ましくは、側壁１ｂに対して２５°〜６５°（金属溶湯の流れの方向（図５のＸ方向）に対しては１１５°〜１５５°）の角度にし、特に好ましくは、側壁１ｂに対して３０°〜６０°（金属溶湯の流れの方向（図５のＸ方向）に対しては１２０°〜１５０°）の角度にする。
【００２５】
強度的な観点からは、囲い板は、図１又は２に示したように、上面視略三角形状にすることが好ましい。側壁の下方に開口部を設けた場合、上面視略三角形状の方が、脱ガス室底面との接する面積を広く取ることができるからである。
乱流防止、製造コスト、脱ガス室の清掃の観点からは、囲い板の傾斜面は、平面或いは湾曲面とするのが好ましい。
【００２６】
なお、図２〜５に示す、符号７は、そうじ口であり、凹部７ａに浮遊した介在物などを集め、除去することができる。
【００２７】
上記装置１は、入湯口２から金属溶湯を脱ガス室４に流し込み、貯留し、攪拌体５により金属溶湯を回転攪拌させ、不活性ガスを微細ガスにして送り込み脱ガスする。この際、開口部３の周囲には囲い板６を設けてあるため、金属溶湯が不活性ガスで処理されずに流れ出ることがなく、金属溶湯の脱ガスを十分に行なうことができる。また、傾斜面６ａを形成したため、金属溶湯の乱流を防ぐことができるため、金属溶湯に介在物が混入しにくくなる。
本発明の脱ガス装置は、単独で用いることもできるが、複数並べて用いることもできる。例えば、２つの脱ガス装置を並べて上流側を第一脱ガス装置とし、下流側を第二脱ガス装置とし、第一脱ガス装置の下方端部に第一入湯口を設け、それと対角線上の上方端部に第一開口部を設け、第二脱ガス装置の上方端部に第二入湯口を設け、それと対角線上の下方端部に第二開口部を設けた構成とすることができる。この場合、第一開口部及び第二開口部の両方に囲い板を設けてもよく、第一開口部、第二開口部のどちらかに囲い板を設けてもよい。どちらかに設ける場合は、第二開口部に設けるのが好ましい。
【００２８】
なお、図１〜５に示した装置は、本発明の特徴を理解しやすくするため、蓋材を省略して記載してあり、本来では、上方を蓋材で覆い使用するものである。
【００２９】
上記実施形態の構成態様は、本発明を限定するものとして挙げたものではなく、技術目的を共通にするかぎり変更は可能であり、本発明はそのような変更を含むものである。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明の脱ガス装置の一実施形態を示した斜視図である。
【図２】図１に示した脱ガス装置の上面図である。
【図３】図１に示した脱ガス装置の一変形例を示した上面図である。
【図４】図１に示した脱ガス装置の他の変形例を示した上面図である。
【図５】図１に示した脱ガス装置の他の変形例を示した上面図である。
【符号の説明】
【００３１】
１脱ガス装置
１ａ側壁
１ｂ側壁
２入湯口
２ａ上面
２ｂ溝
３開口部
４脱ガス室
４ａ底面
５攪拌体
５ａ回転軸
５ｂガス通路
６，６１，６２，６３囲い板
６ａ，６１ａ，６２ａ，６３ａ傾斜面
６ｂ裏側面
７そうじ口
７ａ凹部
【要約】
【課題】金属溶湯中のＨ２ガスや介在物などの除去を十分に行なうことができる脱ガス装置を提供する。
【解決手段】本発明の脱ガス装置１は、金属溶湯を攪拌体５により回転攪拌して脱ガスをする脱ガス室４を備え、脱ガス室４から金属溶湯を流し出す開口部３を側壁１ｂに設け、該開口部３を囲う囲い板６を、回流する金属溶湯の下流側を開放させて配し、該囲い板６の金属溶湯の流れを受ける面を側壁１ｂに対して傾斜面６ａとしたことを特徴とする。
【選択図】図２【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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