JP5546282B2

JP5546282B2 - Rotating body for molten metal stirring and molten metal degassing apparatus equipped with the same

Info

Publication number: JP5546282B2
Application number: JP2010037491A
Authority: JP
Inventors: 顕光神田
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 2010-02-23
Filing date: 2010-02-23
Publication date: 2014-07-09
Anticipated expiration: 2030-02-23
Also published as: JP2011173137A

Description

本発明は、アルミニウムやその合金の溶湯金属中に窒素ガスやアルゴンガスを放出しながら回転して溶湯金属を攪拌することにより、溶湯金属中の水素や非金属酸化物等の不純物を処理する溶湯金属攪拌用回転体およびこれを備えた溶湯金属の脱ガス処理装置に関するものである。 The present invention relates to a molten metal for treating impurities such as hydrogen and non-metal oxides in a molten metal by rotating and stirring the molten metal while releasing nitrogen gas or argon gas into the molten metal of aluminum or an alloy thereof. The present invention relates to a rotating body for stirring metal and a degassing apparatus for molten metal provided with the rotating body.

近年、地球規模の環境意識の高まりから燃費の向上やＣＯ_２排出の削減を図るため、自動車の構成部品の軽量化対策として、アルミニウムやその合金の溶融状態の溶湯を鋳型に流し込んで冷却し、所定の形状とする鋳造方法が採用されている。そして、このような構成部品の軽量化の要求は、さらなる燃費の向上やＣＯ_２排出の削減を図るため一層厳しくなっており、これら構成部品を軽量化するためには薄肉化が必要になってきている。 In recent years, in order to improve fuel economy and reduce CO ₂ emissions due to the increasing awareness of the environment on a global scale, as a measure to reduce the weight of automotive components, molten molten aluminum or its alloys are poured into molds and cooled. A casting method having a predetermined shape is employed. The demand for weight reduction of such component parts has become stricter in order to further improve fuel consumption and reduce CO ₂ emissions, and in order to reduce the weight of these component parts, it has become necessary to reduce the thickness. ing.

しかしながら、これらの構成部品の材料にアルミニウムやその合金を用いて薄肉化しただけでは機械的強度が不足するため、薄肉化するには構成部品の材料そのものの機械的強度の向上が必要となる。この構成部品の材料そのものの機械的強度の向上には、材質の変更や製造方法の変更などが考えられるが、最も簡単な方法は、構成部品に用いる材料に含まれる不純物の量を減らすことにより、機械的強度をできるだけ材料そのものの理論的強度に近づけることである。 However, since the mechanical strength is insufficient only by thinning the material of these component parts using aluminum or an alloy thereof, it is necessary to improve the mechanical strength of the material of the component parts in order to reduce the thickness. In order to improve the mechanical strength of the material of the component itself, it is conceivable to change the material or the manufacturing method. The simplest method is to reduce the amount of impurities contained in the material used for the component. The mechanical strength should be as close as possible to the theoretical strength of the material itself.

この構成部品に用いる材料に含まれる不純物の量を減らすには、不純物の少ない原材料を用いればよいが、不純物の少ない原材料を用いようとすると、原材料自体の価格が非常に高くなり、構成部品の価格もこれに伴って高くなってしまうため、原材料自体および構成部品の価格を高騰させることなく、薄肉化を図る必要があった。そのため、アルミニウムやその合金の溶湯金属中の不純物の処理に、溶湯金属攪拌用回転体を備えた脱ガス処理装置が用いられている。 In order to reduce the amount of impurities contained in the material used for this component, a raw material with few impurities may be used.However, if a raw material with few impurities is used, the price of the raw material itself becomes very high, and the component Since the price also increases with this, it was necessary to reduce the thickness without increasing the prices of the raw materials and components. Therefore, a degassing apparatus equipped with a rotating body for stirring molten metal is used for processing impurities in the molten metal of aluminum or an alloy thereof.

図５は、従来の溶湯金属攪拌用回転体を備えた脱ガス処理装置の断面図である。 FIG. 5 is a cross-sectional view of a conventional degassing apparatus equipped with a rotating body for stirring molten metal.

図５に示す従来の溶湯金属32の脱ガス処理装置30は、溶湯金属攪拌用回転体31が、連結具33を介して回転駆動機構36に接続されて、溶湯金属32の容器39内に配置されているものである。溶湯金属攪拌用回転体31は、筒状のシャフト34と、シャフト34の一方の端部に取り付けられた溶湯金属32を攪拌するローター35と、他方の端部に取り付けられたシャフト34を回転させるための回転駆動機構36に接続する連結具33とから構成されている。そして、連結具33には、図示しないガス導入口を備え、筒状のシャフト34の内部がガス供給路37となっており、ローター35側の先端がガス噴出口38となっている。 A conventional molten metal 32 degassing apparatus 30 shown in FIG. 5 is arranged in a molten metal 32 container 39 with a molten metal stirring rotator 31 connected to a rotation drive mechanism 36 via a connector 33. It is what has been. The molten metal stirring rotor 31 rotates the cylindrical shaft 34, the rotor 35 that stirs the molten metal 32 attached to one end of the shaft 34, and the shaft 34 attached to the other end. And a connecting device 33 connected to the rotation drive mechanism 36 for the purpose. The connector 33 includes a gas introduction port (not shown), the inside of the cylindrical shaft 34 is a gas supply path 37, and the tip on the rotor 35 side is a gas ejection port 38.

この溶湯金属攪拌用回転体31を備えた脱ガス処理装置30による溶湯金属32中の不純物40の処理方法は、連結具33を介して接続されている回転駆動機構36によって、容器39内の溶湯金属32に浸漬したシャフト34およびローター35を回転させながら、連結具33のガス導入口からガス供給路37を通じて処理ガスをガス噴出口38より溶湯金属32中に放出し、ローター35の回転によって生じる遠心力により処理ガスを溶湯金属32中で微細化して分散させ、溶湯金属32中の水素や非金属酸化物等の不純物40を処理ガスの気泡に取り込んだり付着させたりして、不純物40を浮上させて処理する方法である。 The degassing apparatus 30 equipped with the molten metal stirring rotator 31 treats the impurities 40 in the molten metal 32 by a rotary drive mechanism 36 connected via a connector 33. While rotating the shaft 34 and the rotor 35 immersed in the metal 32, the processing gas is discharged from the gas injection port 38 into the molten metal 32 through the gas supply path 37 from the gas inlet of the coupler 33, and is generated by the rotation of the rotor 35. The processing gas is refined and dispersed in the molten metal 32 by centrifugal force, and impurities 40 such as hydrogen and non-metal oxide in the molten metal 32 are taken in and attached to the bubbles of the processing gas, thereby floating the impurities 40. This is a method of processing.

そして、このような脱ガス処理装置30に用いられる溶湯金属攪拌用回転体31を構成するシャフト34およびローター35において、内部にガス供給路37を有するシャフト34と、溶湯
金属32との接触面積の大きなローター35との間には熱膨張差が生じることから、シャフト34およびローター35の嵌合が緩んで外れたり、溶湯金属32中で回転させたときの接合部にかかる応力によって破損したりして不純物40の処理を長時間継続することができないという問題があり、このような問題に対し、特許文献１には、セラミック製のシャフトおよびローターを焼き嵌めにより嵌合固定した溶湯（溶融）金属攪拌用回転体が提案されている。これによれば、従来のねじ接合のような切り欠き部が存在せず応力の集中を回避でき、嵌合部が破損するのを防止することができるというものである。 In the shaft 34 and the rotor 35 constituting the molten metal stirring rotor 31 used in such a degassing treatment apparatus 30, the contact area between the shaft 34 having the gas supply path 37 and the molten metal 32 is increased. Since there is a difference in thermal expansion between the large rotor 35 and the shaft 34 and the rotor 35, the fitting of the shaft 34 and the rotor 35 may be loosened or damaged due to stress applied to the joint when rotated in the molten metal 32. In order to solve such a problem, Patent Document 1 discloses a molten (molten) metal in which a ceramic shaft and a rotor are fitted and fixed by shrink fitting. A stirring rotator has been proposed. According to this, there is no notch portion as in the conventional screw joint, stress concentration can be avoided, and the fitting portion can be prevented from being damaged.

特開2006−95540号公報JP 2006-95540 A

特許文献１に記載された溶湯（溶融）金属攪拌用回転体は、焼き嵌めにより嵌合固定され、従来のねじ接合のような切り欠き部が存在しないことから、従来のねじ接合に比べて、溶湯金属中での回転時の応力の集中を回避でき、嵌合部が破損するのを防止することができるものであったが、近年の溶湯金属攪拌用回転体を備えた脱ガス処理装置による溶湯金属の中の不純物の除去においては、溶湯金属攪拌用回転体を一方向に回転させた際に生じる渦によって、処理ガスの気泡に取り込んだり付着させたりして浮上させた不純物が再度溶湯金属中に巻き込まれるという問題を解決するために、溶湯金属攪拌用回転体の回転方向を左回りから右回りへまたは右回りから左回りへ急反転させて、渦が生じないようにして不純物の除去効率をさらに高めることが行なわれている。このような運転条件において、特許文献１の溶湯（溶融）金属攪拌用回転体を長時間運転させたときには、シャフトとローターとの熱膨張差によって嵌合が緩んで外れたり、溶湯金属中で回転させたときのシャフトとローターとの接合部にかかる応力によってシャフトまたはローターが破損したりするという問題があった。 Since the rotating body for molten metal (molten) metal stirring described in Patent Document 1 is fitted and fixed by shrink fitting, and there is no notch as in conventional screw joint, compared to conventional screw joint, Although concentration of stress during rotation in the molten metal can be avoided and the fitting portion can be prevented from being damaged, the degassing apparatus equipped with a rotating body for stirring molten metal in recent years In the removal of impurities in the molten metal, the impurities that have been levitated by being taken in or attached to the bubbles of the processing gas by the vortex generated when the rotating body for stirring the molten metal is rotated in one direction are again introduced into the molten metal. In order to solve the problem of being caught in, the rotating direction of the molten metal stirring body is suddenly reversed from counterclockwise to clockwise or clockwise to counterclockwise to remove impurities so that no vortex is generated. More efficiency Mel it has been done. Under such operating conditions, when the molten metal (molten) metal stirring rotating body of Patent Document 1 is operated for a long time, the fitting loosens due to the difference in thermal expansion between the shaft and the rotor, or the molten metal rotates in the molten metal. There is a problem that the shaft or the rotor is damaged due to the stress applied to the joint portion between the shaft and the rotor when the shaft is rotated.

本発明は、上記課題を解決すべく案出されたものであり、溶湯金属中の不純物の除去効率を高めるために溶湯金属攪拌用回転体の回転方向を一方向のみならず、左周りから右周りへまたは右回りから左回りへ急反転させた場合であっても、シャフトとローターとの熱膨張差によって嵌合が緩んで外れたり、溶湯金属中で回転させたときのシャフトとローターとの接合部にかかる応力によってシャフトまたはローターが破損したりすることが少なく、不純物の処理が長時間可能な溶湯金属攪拌用回転体およびこれを備えた脱ガス処理装置を提供することを目的とする。 The present invention has been devised to solve the above problems, and in order to improve the removal efficiency of impurities in the molten metal, the rotating direction of the molten metal stirring rotor is not only one direction, but also from the left to the right. Even if it is suddenly turned around or clockwise to counterclockwise, the loosening of the fitting due to the difference in thermal expansion between the shaft and the rotor, or the shaft and the rotor when rotated in the molten metal It is an object of the present invention to provide a molten metal stirring rotor capable of treating impurities for a long time, and a degassing apparatus equipped with the same, in which the shaft or rotor is less likely to be damaged by the stress applied to the joint.

本発明の溶湯金属攪拌用回転体は、筒状のシャフトの一方の端部に溶湯金属を攪拌するローターが、他方の端部に回転駆動機構に接続する連結具が取り付けられた溶湯金属攪拌用回転体であって、前記シャフトおよび前記ローターの表面に、前記シャフトまたは前記ローターに用いられるセラミックスの使用時の熱膨張よりも大きい高さの凹凸部を設け、該凹凸部を組み合わせる形で焼成時のセラミックスの収縮により前記シャフトと前記ローターとを嵌合して接合させたことを特徴とするものである。 The molten metal stirring rotor of the present invention is for molten metal stirring in which a rotor that stirs molten metal is attached to one end of a cylindrical shaft, and a coupling tool that is connected to a rotation drive mechanism is attached to the other end. The rotating body is provided with an uneven portion having a height larger than the thermal expansion at the time of use of the ceramic used for the shaft or the rotor on the surface of the shaft and the rotor, and is fired by combining the uneven portions. The shaft and the rotor are fitted and joined by contraction of the ceramic.

また、本発明の溶湯金属攪拌用回転体は、上記構成において、前記シャフトおよび前記ローターが窒化珪素質焼結体からなることを特徴とするものである。 Moreover, the molten metal stirring rotor according to the present invention is characterized in that, in the above configuration, the shaft and the rotor are made of a silicon nitride sintered body.

また、本発明の溶湯金属攪拌用回転体は、上記いずれかの構成において、前記凹凸部の表面に無機系接着剤を塗布して前記シャフトと前記ローターとを接合させたことを特徴とするものである。 Also, the molten metal stirring rotor according to the present invention is characterized in that, in any of the above-described configurations, an inorganic adhesive is applied to the surface of the uneven portion to join the shaft and the rotor. It is.

また、本発明の溶湯金属攪拌用回転体は、上記構成において、前記無機系接着剤が、Ｙ_２Ｏ_３，Ａｌ_２Ｏ_３およびＳｉＯ_２を含むことを特徴とするものである。 Moreover, the rotating body for stirring molten metal according to the present invention is characterized in that, in the above configuration, the inorganic adhesive contains Y ₂ O ₃ , Al ₂ O ₃ and SiO ₂ .

また、本発明の溶湯金属攪拌用回転体の製造方法は、上記いずれかの構成において、セラミックス原料にバインダおよび溶媒を混合してスラリーとし、噴霧造粒法によりセラミックス２次原料を得る工程と、該セラミックス２次原料を用いて成形した後に切削加工を施して、セラミックスの使用時の熱膨張よりも大きい高さの凸部または凹部を互いに対応させて設けたシャフトとなる成形体およびローターとなる成形体を得る工程と、前記ローターとなる成形体を熱処理して前記ローターとなる仮焼体を得る工程と、前記シャフトとなる成形体を焼成して焼結体である前記シャフトを得る工程と、前記凸部または凹部を設けた前記ローターとなる仮焼体および対応する前記凸部または凹部を設けた焼結体である前記シャフトとを組み合わせる形で焼成して、前記ローターとなる仮焼体の焼成時の収縮により、前記シャフトと前記ローターとを嵌合して接合する工程とを含むことを特徴とするものである。 Moreover, the method for producing a rotating body for stirring a molten metal according to the present invention includes a step of mixing a ceramic raw material with a binder and a solvent to obtain a slurry, and obtaining a ceramic secondary raw material by spray granulation, After forming using the ceramic secondary material, cutting is performed to obtain a molded body and a rotor that become a shaft provided with convex portions or concave portions having a height higher than the thermal expansion during use of the ceramics. A step of obtaining a molded body, a step of heat treating the molded body to be the rotor to obtain a calcined body to be the rotor, and a step of obtaining the shaft that is a sintered body by firing the molded body to be the shaft. The calcined body to be the rotor provided with the convex portion or the concave portion and the shaft which is a sintered body provided with the corresponding convex portion or concave portion are combined. In baking, by shrinkage during sintering of the calcined body serving as the rotor and is characterized by comprising a step of bonding fitted and said shaft and said rotor.

また、本発明の溶湯金属の脱ガス処理装置は、上記いずれかに記載の構成において、溶湯金属攪拌用回転体が、前記連結具を介して前記回転駆動機構に接続されて、前記溶湯金属の容器内に配置されていることを特徴とするものである。 Further, in the molten metal degassing apparatus according to the present invention, in any of the configurations described above, the molten metal stirring rotator is connected to the rotation drive mechanism via the connector, It is arrange | positioned in a container, It is characterized by the above-mentioned.

本発明の溶湯金属攪拌用回転体によれば、筒状のシャフトの一方の端部に溶湯金属を攪拌するローターが、他方の端部に回転駆動機構に接続する連結具が取り付けられた溶湯金属攪拌用回転体であって、シャフトおよびローターの表面に、シャフトまたはローターの表面に、シャフトまたはローターに用いられるセラミックスの使用時の熱膨張よりも大きい高さの凹凸部を設け、凹凸部を組み合わせる形で焼成時のセラミックスの収縮によりシャフトとローターとを嵌合して接合させたことにより、シャフトとローターとの熱膨張差によって嵌合が緩んで外れたり、溶湯金属中で回転させたときのシャフトとローターとの接合部にかかる応力によってシャフトまたはローターが破損したりすることの少ない溶湯金属攪拌用回転体とすることができる。 According to the rotating body for molten metal stirring of the present invention, the molten metal in which the rotor for stirring the molten metal is attached to one end portion of the cylindrical shaft, and the coupler for connecting to the rotation drive mechanism is attached to the other end portion. This is a rotating body for agitation, and the surface of the shaft and rotor is provided with uneven portions having a height higher than the thermal expansion during use of the ceramic used for the shaft or rotor, and the uneven portions are combined. When the shaft and the rotor are fitted and joined due to the shrinkage of the ceramics during firing, the fitting loosens due to the difference in thermal expansion between the shaft and the rotor, or when it is rotated in the molten metal To make a rotating body for stirring molten metal in which the shaft or rotor is less likely to be damaged by the stress applied to the joint between the shaft and the rotor. Kill.

また、本発明の溶湯金属攪拌用回転体によれば、シャフトおよびローターが窒化珪素質焼結体からなるときには、シャフトとローターとの接合部にかかる応力に耐え得る機械的強度を有し、溶湯金属との濡れ性が低いことから、本発明の溶湯金属攪拌用回転体を溶湯金属中から取り出したときに、シャフトおよびローターへの溶湯金属の付着が極めて少なく、容易にメンテナンスを実施することができる。 Further, according to the molten metal stirring rotor of the present invention, when the shaft and the rotor are made of a silicon nitride sintered body, the molten metal has a mechanical strength capable of withstanding the stress applied to the joint portion between the shaft and the rotor, Since the wettability with metal is low, when the rotating body for stirring molten metal of the present invention is taken out of the molten metal, adhesion of the molten metal to the shaft and rotor is extremely small, and maintenance can be easily performed. it can.

また、本発明の溶湯金属攪拌用回転体によれば、凹凸部の表面に無機系接着剤を塗布して前記シャフトと前記ローターとを接合させたときには、凹凸部に存在する微少な隙間までを完全に閉塞することができるので、より接合強度を高めることができる。 In addition, according to the molten metal stirring rotator of the present invention, when an inorganic adhesive is applied to the surface of the concavo-convex portion and the shaft and the rotor are joined, the minute gap existing in the concavo-convex portion is removed. Since it can block | close completely, joining strength can be raised more.

また、本発明の溶湯金属攪拌用回転体によれば、前記無機系接着剤が、Ｙ_２Ｏ_３，Ａｌ_２Ｏ_３およびＳｉＯ_２を含むときには、接合するセラミック材料との反応性が低く、機械的特性の低下を招くことが少ない。 Further, according to the rotating body for molten metal stirring of the present invention, when the inorganic adhesive contains Y ₂ O ₃ , Al ₂ O ₃ and SiO ₂ , the reactivity with the ceramic material to be joined is low, and the mechanical adhesive It is less likely to cause deterioration of the mechanical characteristics.

また、本発明の溶湯金属攪拌用回転体の製造方法によれば、セラミックス原料にバインダおよび溶媒を混合してスラリーとし、噴霧造粒法によりセラミックス２次原料を得る工程と、該セラミックス２次原料を用いて成形した後に切削加工を施して、セラミックスの使用時の熱膨張よりも大きい高さの凸部または凹部を互いに対応させて設けたシャフトとなる成形体およびローターとなる成形体を得る工程と、前記ローターとなる成形体を熱処
理して前記ローターとなる仮焼体を得る工程と、前記シャフトとなる成形体を焼成して焼結体である前記シャフトを得る工程と、前記凸部または凹部を設けた前記ローターとなる仮焼体および対応する前記凸部または凹部を設けた焼結体である前記シャフトとを組み合わせる形で焼成して、前記ローターとなる仮焼体の焼成時の収縮により、前記シャフトと前記ローターとを嵌合して接合する工程とを含むことにより、シャフトとローターとを強固に接合することができる。 Moreover, according to the manufacturing method of the molten metal stirring rotor of the present invention, a ceramic raw material is mixed with a binder and a solvent to form a slurry, and a ceramic secondary raw material is obtained by spray granulation, and the ceramic secondary raw material A process of obtaining a molded body to be a shaft and a molded body to be a rotor provided with projections or recesses having a height higher than the thermal expansion at the time of use of ceramics by performing cutting after molding using A step of obtaining a calcined body serving as the rotor by heat-treating the molded body serving as the rotor, a step of obtaining the shaft as a sintered body by firing the molded body serving as the shaft, The calcined body to be the rotor provided with the concave portion and the shaft that is the sintered body provided with the corresponding convex portion or concave portion are fired in a combined form, The shrinkage upon sintering of the calcined body to be over, by including the step of joining fitted and said shaft and said rotor, it is possible to firmly bond the shaft and rotor.

また、本発明の溶湯金属の脱ガス処理装置によれば、本発明の溶湯金属攪拌用回転体が、前記連結具を介して前記回転駆動機構に接続されて、前記溶湯金属の容器内に配置されていることにより、除去効率の高い不純物の処理を長期間にわたって行なうことができる。 Further, according to the molten metal degassing apparatus of the present invention, the molten metal agitating rotating body of the present invention is connected to the rotation drive mechanism via the connector and disposed in the molten metal container. As a result, it is possible to treat impurities with high removal efficiency over a long period of time.

本発明の溶湯金属攪拌用回転体を備えた脱ガス処理装置の実施の形態の一例を示す縦断面図である。It is a longitudinal cross-sectional view which shows an example of embodiment of the degassing processing apparatus provided with the rotary body for molten metal stirring of this invention. 本発明の溶湯金属攪拌用回転体の実施の形態の一例を示す、（ａ）はシャフトとローターとの接合部の断面図であり、（ｂ）は（ａ）におけるシャフトのみの断面図であり、（ｃ）は（ａ）におけるローターのみの断面図である。An example of embodiment of the rotating body for molten metal stirring of this invention is shown, (a) is sectional drawing of the junction part of a shaft and a rotor, (b) is sectional drawing of only the shaft in (a). (C) is sectional drawing of only the rotor in (a). 本発明の溶湯金属攪拌用回転体１を構成するシャフトの実施の形態の他の例を示す正面図および底面図であり、（ａ）は周方向に帯状の凸部を設けたシャフトであり、（ｂ）は周方向に複数の凸部を設けたシャフトであり、（ｃ）は周方向に凹凸有する凸部を設けたシャフトであり、（ｄ）は周方向に段差を有する凸部を設けたシャフトである。They are the front view and bottom view which show the other example of embodiment of the shaft which comprises the rotary body 1 for molten metal stirring of this invention, (a) is the shaft which provided the strip | belt-shaped convex part in the circumferential direction, (B) is a shaft provided with a plurality of convex portions in the circumferential direction, (c) is a shaft provided with convex portions having irregularities in the circumferential direction, and (d) is provided with convex portions having a step in the circumferential direction. Shaft. 本発明の溶湯金属攪拌用回転体を構成するシャフトおよびローターの配置から接合までの過程を示す断面図であり、（ａ）は配置前であり、（ｂ）は配置後であり、（ｃ）は接合後である。It is sectional drawing which shows the process from arrangement | positioning of a shaft and a rotor which comprises the rotary body for molten metal stirring of this invention to joining, (a) is before arrangement | positioning, (b) is after arrangement | positioning, (c) Is after joining. 従来の溶湯金属攪拌用回転体を備えた脱ガス処理装置の断面図である。It is sectional drawing of the degassing processing apparatus provided with the rotary body for the conventional molten metal stirring.

以下、本発明の溶湯金属攪拌用回転体およびこれを備えた溶湯金属の脱ガス処理装置の実施の形態の例について説明する。 Hereinafter, the example of embodiment of the rotating body for molten metal stirring of this invention and the degassing apparatus of the molten metal provided with this is demonstrated.

図１は、本発明の溶湯金属攪拌用回転体を備えた脱ガス処理装置の実施の形態の一例を示す縦断面図である。 FIG. 1 is a longitudinal sectional view showing an example of an embodiment of a degassing apparatus equipped with a molten metal stirring rotor of the present invention.

本発明の溶湯金属２の脱ガス処理装置20は、本発明の溶湯金属攪拌用回転体１が、連結具３を介して回転駆動機構６に接続されて、溶湯金属２の容器９内に配置されているものである。本発明の溶湯金属攪拌用回転体１は、筒状のシャフト４と、シャフト４の一方の端部に取り付けられた溶湯金属２を攪拌するローター５と、他方の端部に取り付けられたシャフト４を回転させるための回転駆動機構６に接続する連結具３とから構成されている。そして、連結具33には、図示しないガス導入口を備え、筒状のシャフト４の内部がガス供給路７となっており、ローター５側の先端がガス噴出口８となっている。 In the molten metal 2 degassing apparatus 20 according to the present invention, the molten metal stirring rotary body 1 according to the present invention is connected to the rotation drive mechanism 6 via the connector 3 and is disposed in the molten metal 2 container 9. It is what has been. A rotating body 1 for stirring a molten metal according to the present invention includes a cylindrical shaft 4, a rotor 5 for stirring a molten metal 2 attached to one end of the shaft 4, and a shaft 4 attached to the other end. It is comprised from the coupling tool 3 connected to the rotation drive mechanism 6 for rotating. The connector 33 includes a gas introduction port (not shown), the inside of the cylindrical shaft 4 is a gas supply path 7, and the tip on the rotor 5 side is a gas ejection port 8.

この溶湯金属攪拌用回転体１を備えた脱ガス処理装置20による溶湯金属２中の不純物10の処理方法は、連結具３を介して接続されている回転駆動機構６によって、容器９内の溶湯金属２に浸漬したシャフト４およびローター５を回転させながら、連結具３のガス導入口からガス供給路７を通じて処理ガスをガス噴出口８より溶湯金属２中に放出し、ローター５の回転によって生じる遠心力により処理ガスを溶湯金属２中で微細化して分散させ、溶湯金属２中の水素や非金属酸化物等の不純物10を処理ガスの気泡に取り込んだり付着させたりして不純物10を浮上させて処理する方法である。 The method of treating the impurities 10 in the molten metal 2 by the degassing apparatus 20 equipped with the molten metal stirring rotator 1 is based on the molten metal in the container 9 by the rotation drive mechanism 6 connected via the connector 3. While rotating the shaft 4 and the rotor 5 immersed in the metal 2, the processing gas is discharged from the gas inlet 8 of the connector 3 through the gas supply path 7 into the molten metal 2 through the gas supply port 7, and is generated by the rotation of the rotor 5. The processing gas is refined and dispersed in the molten metal 2 by centrifugal force, and impurities 10 such as hydrogen and non-metal oxide in the molten metal 2 are taken into and attached to the bubbles of the processing gas, and the impurities 10 are levitated. It is a method of processing.

図２は、本発明の溶湯金属攪拌用回転体の実施の形態の一例を示す、（ａ）はシャフトとローターとの接合部の断面図であり、（ｂ）は（ａ）におけるシャフトのみの断面図であり、（ｃ）は（ａ）におけるローターのみの断面図である。 FIG. 2 shows an example of an embodiment of the molten metal stirring rotor of the present invention, (a) is a cross-sectional view of the joint portion between the shaft and the rotor, and (b) shows only the shaft in (a). It is sectional drawing, (c) is sectional drawing of only the rotor in (a).

ここで、本発明の溶湯金属攪拌用回転体１は、図２に示すように、シャフト４の表面にシャフト４またはローター５に用いられるセラミックスの使用時の熱膨張よりも大きい高さの凹凸部11を設け、凹凸部11を組み合わせる形で焼成時のセラミックスの収縮によりシャフト４とローター５とを嵌合して接合させたことが重要である。具体的には、シャフト４の表面に凸部11ａ、ローター５の表面に凹部11ｂが設けられており、これらの凸部11ａおよび凹部11ｂの高さが、シャフト４またはローター５に用いられるセラミックスの使用時の熱膨張よりも大きく、これらの凸部11ａおよび凹部11ｂを組み合わせる形で焼成時のセラミックスの収縮によりシャフト４とローター５とを嵌合して接合させている。なお、図２において、シャフト４に凸部11ａを、ローター５に凹部11ｂを設けた例を示したが、シャフト４に凹部を設け、ローター５にシャフト４に設けた凹部に対応する凸部を設けてよいことはいうまでもない。 Here, as shown in FIG. 2, the molten metal stirring rotator 1 of the present invention has a concavo-convex portion having a height larger than the thermal expansion during use of the ceramic used for the shaft 4 or the rotor 5 on the surface of the shaft 4. It is important that the shaft 4 and the rotor 5 are fitted and joined by shrinkage of ceramics during firing in a form in which the uneven portions 11 are provided. Specifically, convex portions 11 a are provided on the surface of the shaft 4, and concave portions 11 b are provided on the surface of the rotor 5, and the heights of the convex portions 11 a and the concave portions 11 b are made of the ceramic used for the shaft 4 or the rotor 5. It is larger than the thermal expansion during use, and the shaft 4 and the rotor 5 are fitted and joined together by shrinkage of ceramics during firing in a combination of these convex portions 11a and concave portions 11b. 2 shows an example in which the shaft 4 is provided with the convex portion 11a and the rotor 5 is provided with the concave portion 11b. However, the shaft 4 is provided with the concave portion, and the rotor 5 is provided with a convex portion corresponding to the concave portion provided in the shaft 4. Needless to say, it may be provided.

そして、以上の構成の溶湯金属攪拌用回転体１であることにより、脱ガス処理装置20の溶湯金属２の容器９内に配置して行なわれる溶湯金属２中の不純物10の処理において、処理ガスの気泡に取り込んだり付着させたりして浮かせた不純物10が、溶湯金属攪拌用回転体１を一方向に回転させたときに生じる渦によって、再度溶湯金属２中に巻き込まれるという、不純物10の処理量の低下を招かないために、溶湯金属攪拌用回転体１の回転方向を左回りから右回りへまたは右回りから左回りへ急反転させた場合であっても、シャフト４の凸部11ａとローター５の凹部11ｂとが、シャフト４またはローター５に用いられるセラミックスの使用時の熱膨張よりも大きい高さを有し、この凸部11ａおよび凹部11ｂを組み合わせる形で焼成時のセラミックスの収縮によりシャフト４とローター５とを嵌合して接合されているので、シャフト４とローター５との熱膨張差によって嵌合が緩んで外れたり、溶湯金属２中で回転させたときのシャフト４とローター５との接合部にかかる応力によってシャフト４またはローター５が破損したりすることの少ない溶湯金属攪拌用回転体１とすることができる。 In the processing of the impurities 10 in the molten metal 2 performed by being disposed in the container 9 of the molten metal 2 of the degassing treatment apparatus 20 by using the molten metal stirring rotor 1 having the above-described configuration, the processing gas Impurity 10 that is floated by being taken in or adhering to the bubbles of the metal is again entrained in the molten metal 2 by the vortex generated when the molten metal stirring rotor 1 is rotated in one direction. Even if the rotation direction of the molten metal stirring rotating body 1 is suddenly reversed from the counterclockwise direction to the clockwise direction or from the clockwise direction to the counterclockwise direction so as not to cause a decrease in the amount, The concave portion 11b of the rotor 5 has a height larger than the thermal expansion at the time of use of the ceramic used for the shaft 4 or the rotor 5, and the convex portion 11a and the concave portion 11b are combined to form ceramics during firing. Since the shaft 4 and the rotor 5 are fitted and joined by contraction, the shaft 4 and the rotor 5 are loosened due to a difference in thermal expansion between the shaft 4 and the rotor 5 or rotated in the molten metal 2. And the rotor 4 for stirring the molten metal, in which the shaft 4 or the rotor 5 is hardly damaged by the stress applied to the joint between the rotor 5 and the rotor 5.

具体的には、セラミックスの熱膨張を利用した焼き嵌めの嵌め代に対し、シャフト４またはローター５に用いられるセラミックスの使用時の熱膨張よりも大きい高さ、すなわち焼き嵌めの嵌め代よりも大きな嵌め代を有しているため、熱膨張差によって嵌合が緩んで外れることは少ない。また、シャフト４とローター５とが焼成時のセラミックスの収縮によって嵌合して強固に接合されているので、溶湯金属２中で回転させたときのシャフト４とローター５との接合部にかかる応力によってシャフト４またはローター５が破損したりすることが少ないのである。 Specifically, the shrinkage fitting allowance utilizing the thermal expansion of ceramics is higher than the thermal expansion during use of the ceramics used for the shaft 4 or the rotor 5, that is, larger than the shrinkage fitting allowance. Since it has a fitting allowance, the fitting is unlikely to loosen and come off due to a difference in thermal expansion. Further, since the shaft 4 and the rotor 5 are fitted and firmly joined by the shrinkage of ceramics during firing, the stress applied to the joint portion between the shaft 4 and the rotor 5 when rotated in the molten metal 2. As a result, the shaft 4 or the rotor 5 is hardly damaged.

また、図２に示す例の凹凸部11の嵌め合わせ高さとなる寸法Ｈ（シャフト４の凸部11ａにおいては突出高さ、ローターの凹部11ｂにおいては深さに相当する）については、少なくともそれぞれの下限値は、シャフト４またはローター５に用いられるセラミックスの材質の使用時（溶湯金属２の温度約７００℃）の熱膨張よりも大きくなるように設定し、上限値はシャフト４またはローター５に用いられるセラミックスの焼成時の収縮を考慮する必要がある。 Further, at least the dimension H (corresponding to the protrusion height in the convex portion 11a of the shaft 4 and the depth in the concave portion 11b of the rotor) which is the fitting height of the uneven portion 11 in the example shown in FIG. The lower limit value is set to be larger than the thermal expansion when the ceramic material used for the shaft 4 or the rotor 5 is used (the temperature of the molten metal 2 is about 700 ° C.), and the upper limit value is used for the shaft 4 or the rotor 5. It is necessary to consider the shrinkage at the time of firing ceramics.

図３は、本発明の溶湯金属攪拌用回転体１を構成するシャフトの実施の形態の他の例を示す正面図および底面図であり、（ａ）は周方向に帯状の凸部を設けたシャフトであり、（ｂ）は周方向に複数の凸部を設けたシャフトであり、（ｃ）は周方向に凹凸を有する凸部を設けたシャフトであり、（ｄ）は周方向に段差を有する凸部を設けたシャフトである
。 FIG. 3 is a front view and a bottom view showing another example of the embodiment of the shaft constituting the rotating member 1 for stirring molten metal of the present invention, and (a) is provided with a belt-like convex portion in the circumferential direction. (B) is a shaft provided with a plurality of convex portions in the circumferential direction, (c) is a shaft provided with convex portions having irregularities in the circumferential direction, and (d) is a step in the circumferential direction. It is the shaft which provided the convex part which has.

ここで図３（ａ）のように、周方向に帯状の凸部11ａが設けられ、この凸部11ａと対応する凹部11ｂが設けられたローター５とを組み合わせる形で焼成時のセラミックスの収縮により嵌合して接合させた場合には、凸部11ａの形状が単純な形をしており嵌合しやすく、かつ凸部11ａおよび対応する凹部11ｂの加工が容易であり、低いコストで加工することができる。 Here, as shown in FIG. 3A, a belt-like convex portion 11a is provided in the circumferential direction, and the convex portion 11a is combined with the rotor 5 provided with the corresponding concave portion 11b. When fitting and joining, the shape of the convex portion 11a is simple and easy to fit, and the convex portion 11a and the corresponding concave portion 11b are easy to process, and are processed at low cost. be able to.

また、図３（ｂ）のように、周方向に複数の凸部11ａが設けられ、この凸部11ａと対応する凹部11ｂが設けられたローター５とを組み合わせる形で焼成時のセラミックスの収縮により嵌合して接合させた場合には、シャフト４とローター５と熱膨張差によりわずかな緩みが生じたとしても、ローター５が周方向にすべりが生じるおそれを少なくすることができる。 Further, as shown in FIG. 3B, a plurality of convex portions 11a are provided in the circumferential direction, and the convex portions 11a are combined with the rotor 5 provided with the corresponding concave portions 11b. When they are fitted and joined, even if a slight looseness occurs due to a difference in thermal expansion between the shaft 4 and the rotor 5, the possibility that the rotor 5 slips in the circumferential direction can be reduced.

また、図３（ｃ）のように、周方向に凹凸を有する凸部11ａが設けられ、この凸部11ａと対応する凹部11ｂが設けられたローター５とを組み合わせる形で焼成時のセラミックスの収縮により嵌合して接合させた場合には、シャフト４の凸部11ａとローター５の凹部11ｂとの接合面積が増加するので、より強固に接合することができるとともに、シャフト４とローター５と熱膨張差によりわずかな緩みが生じたとしても、ローター５が周方向にすべりが生じるおそれを少なくすることができる。 Further, as shown in FIG. 3 (c), the projections 11a having projections and depressions in the circumferential direction are provided, and the shrinkage of ceramics during firing is performed by combining the projections 11a and the rotor 5 provided with the corresponding recesses 11b. , The joint area between the convex portion 11a of the shaft 4 and the concave portion 11b of the rotor 5 is increased, so that the joint can be more firmly joined and the shaft 4 and the rotor 5 can be heated. Even if slight looseness occurs due to the difference in expansion, the possibility that the rotor 5 slips in the circumferential direction can be reduced.

また、図３（ｄ）のように、周方向に段差を有する凸部11ａが設けられ、この凸部11ａと対応する凹部11ｂが設けられたローター５とを組み合わせる形で焼成時のセラミックスの収縮により嵌合して接合させた場合には、シャフト４の凸部11ａとローター５の凹部11ｂとの接合面積が増加するので、比較的容易な加工で強固に接合することができる。 Further, as shown in FIG. 3D, a convex portion 11a having a step in the circumferential direction is provided, and the shrinkage of ceramics during firing is performed by combining this convex portion 11a with the rotor 5 provided with the corresponding concave portion 11b. Since the joint area of the convex part 11a of the shaft 4 and the concave part 11b of the rotor 5 increases when they are fitted and joined together, it can be firmly joined by relatively easy processing.

このように、例えばシャフト４には様々な形状の凸部11ａを設けることが可能であるが、これら凸部11ａに対応するローター５の凹部11ｂとの嵌合のしやすさ、凸部11ａおよび凹部11ｂの加工コスト等を考慮すると、図３（ａ）のような単純な形状の凸部11ａとするのがより好ましい。 Thus, for example, the shaft 4 can be provided with convex portions 11a having various shapes, but the ease of fitting with the concave portions 11b of the rotor 5 corresponding to these convex portions 11a, the convex portions 11a and Considering the processing cost of the concave portion 11b, it is more preferable to use the convex portion 11a having a simple shape as shown in FIG.

また、本発明の溶湯金属攪拌用回転体１を構成するシャフト４およびローター５の材質としては、アルミナ，ジルコニア，窒化珪素，炭化珪素またはコージェライトなど種々のセラミックスを適用可能であるが、機械的強度に優れており、溶湯金属２との濡れ性が低い特性を有している点で、窒化珪素質焼結体からなることが好ましい。本発明の溶湯金属攪拌用回転体１を構成するシャフト４およびローター５が窒化珪素質焼結体からなることにより、溶湯金属攪拌用回転体１を左回りから右回りなどに急反転させた際にシャフト４とローター５との接合部にかかる応力に耐え得る機械的強度を有し、溶湯金属２との濡れ性が低いことから、本発明の溶湯金属攪拌用回転体１を溶湯金属２中から取り出したときに、シャフト４およびローター５への溶湯金属２の付着が極めて少なく、容易にメンテナンスを実施することができる。また、シャフト４とローター５との熱膨張差によって嵌め合いが緩んだり亀裂や破損が生じたりすることを少なくするためには、シャフト４およびローター５が同じ材質の窒化珪素質焼結体からなることが好ましい。 Further, as the material of the shaft 4 and the rotor 5 constituting the molten metal stirring rotor 1 of the present invention, various ceramics such as alumina, zirconia, silicon nitride, silicon carbide or cordierite can be applied. It is preferably made of a silicon nitride sintered body because it has excellent strength and low wettability with the molten metal 2. When the shaft 4 and the rotor 5 constituting the molten metal stirring rotator 1 of the present invention are made of a silicon nitride sintered body, the molten metal stirring rotator 1 is suddenly reversed from counterclockwise to clockwise. Since it has a mechanical strength capable of withstanding the stress applied to the joint between the shaft 4 and the rotor 5 and has low wettability with the molten metal 2, the molten metal stirring rotor 1 of the present invention is contained in the molten metal 2. When taken out of the metal, the adhesion of the molten metal 2 to the shaft 4 and the rotor 5 is extremely small, and maintenance can be easily performed. Further, in order to reduce the loosening of the fit or the occurrence of cracks or breakage due to the difference in thermal expansion between the shaft 4 and the rotor 5, the shaft 4 and the rotor 5 are made of the same silicon nitride sintered body. It is preferable.

また、本発明の溶湯金属攪拌用回転体１は、凹凸部11の表面に無機系接着剤を塗布してシャフト４とローター５とを接合させることが好ましい。接合前に予めシャフト４の凸部11ａの表面およびローター５の凹部11ｂの表面に無機系接着剤を塗布した後、凹凸部11を組み合わせる形で焼成時のセラミックスの収縮によりシャフト４とローター５とを嵌合して接合したときには、シャフト４の凸部11ａとローター５の凹部11ｂとに塗布した無機系接着剤によって、凹凸部11に存在する微少な隙間までを完全に閉塞することができるので
、より接合強度を高めることができる。 In the molten metal stirring rotor 1 of the present invention, it is preferable to apply an inorganic adhesive to the surface of the concavo-convex portion 11 to join the shaft 4 and the rotor 5 together. Before bonding, an inorganic adhesive is applied in advance to the surface of the convex portion 11a of the shaft 4 and the surface of the concave portion 11b of the rotor 5, and then the shaft 4 and the rotor 5 are combined by shrinkage of ceramics during firing in a form combining the concave and convex portions 11. Since the inorganic adhesive applied to the convex portion 11a of the shaft 4 and the concave portion 11b of the rotor 5 can be completely closed up to the minute gap existing in the concave and convex portion 11 when the two are fitted and joined. Thus, the bonding strength can be further increased.

また、凹凸部11のみならず、ガス噴出口８付近のシャフト４およびローター５の接合面に無機系接着剤を塗布することによって、シャフト４とローター５との隙間に溶湯金属２の浸入を抑制することができる。 In addition, by applying an inorganic adhesive to the joint surface of the shaft 4 and the rotor 5 in the vicinity of the gas outlet 8 as well as the concavo-convex portion 11, the intrusion of the molten metal 2 into the gap between the shaft 4 and the rotor 5 is suppressed. can do.

また、無機系接着剤が、Ｙ_２Ｏ_３，Ａｌ_２Ｏ_３およびＳｉＯ_２を含むものを用いることが好ましい。これは、接合するセラミック材料との反応性が低く、機械的特性の低下を招かないためである。特に、本発明の溶湯金属攪拌用回転体１を構成するシャフト４およびローター５が窒化珪素質焼結体からなるときには、Ｙ_２Ｏ_３，Ａｌ_２Ｏ_３およびＳｉＯ_２を含む無機系接着剤を用いれば、接合時の1800〜2000℃の温度において、窒化珪素質焼結体と無機系接着剤とが反応することが少なく、接合部の強度が劣化するおそれが少ないので好ましい。 Further, the inorganic _adhesive, it is preferable to use those containing _{_{_{Y 2 O 3, Al 2 O}}} 3 and SiO _2. This is because the reactivity with the ceramic material to be joined is low and the mechanical properties are not deteriorated. In particular, when the shaft 4 and the rotor 5 constituting the molten metal stirring rotor 1 of the present invention are made of a silicon nitride sintered body, an inorganic adhesive containing Y ₂ O ₃ , Al ₂ O ₃ and SiO ₂ is used. If used, it is preferable because the silicon nitride sintered body and the inorganic adhesive are less likely to react at a temperature of 1800 to 2000 ° C. during bonding and the strength of the bonded portion is less likely to deteriorate.

次に、本発明の溶湯金属攪拌用回転体１の製造方法の一例として、シャフト４およびローター５について窒化珪素質焼結体を用いた例の詳細を説明する。 Next, as an example of the manufacturing method of the molten metal stirring rotor 1 of the present invention, details of an example in which a silicon nitride sintered body is used for the shaft 4 and the rotor 5 will be described.

まず、１次原料として平均粒径が１μｍの窒化珪素粉末を用意し、所定量を秤量して溶媒とバインダとを加えてスラリーとする。次に、このスラリーをスプレードライヤーにて噴霧造粒して２次原料を得る。そして、この２次原料を所定の成形型に入れて静水圧プレス成形装置（ラバープレス装置）を用いて、シャフト４およびローター５となる所定形状の成形体を成形し、その後これらの成形体にそれぞれ切削加工を施して、凸部４ａを設けた筒状のシャフト４の成形体と、中央に孔を有し、孔の内面に凹部11ｂを設けたローター５となる成形体とを得る。 First, silicon nitride powder having an average particle diameter of 1 μm is prepared as a primary material, a predetermined amount is weighed, and a solvent and a binder are added to form a slurry. Next, this slurry is sprayed and granulated with a spray dryer to obtain a secondary raw material. Then, the secondary raw material is put into a predetermined mold, and a molded body having a predetermined shape to be the shaft 4 and the rotor 5 is molded using an isostatic press molding apparatus (rubber press apparatus). Each is cut to obtain a molded body of the cylindrical shaft 4 provided with the convex portions 4a, and a molded body serving as the rotor 5 having a hole in the center and provided with the concave portion 11b on the inner surface of the hole.

次に、凸部４ａを設けた筒状のシャフト４となる成形体を還元雰囲気炉に入れて、1800〜2000℃の温度にて焼成し、シャフト４（焼結体）を得る。また、凹部11ｂを設けたローター５となる成形体については、同じく還元雰囲気炉に入れて1000〜1500℃の温度で熱処理（仮焼）して、ローター５となる仮焼体を得る。ここで、焼成時のセラミックスの収縮によりシャフト４とローター５とを嵌合して接合する例について図４を用いて説明する。 Next, the molded body to be the cylindrical shaft 4 provided with the convex portions 4a is put in a reducing atmosphere furnace and fired at a temperature of 1800 to 2000 ° C. to obtain the shaft 4 (sintered body). Moreover, about the molded object used as the rotor 5 provided with the recessed part 11b, it puts into a reducing atmosphere furnace similarly, and heat-processes (calcination) at the temperature of 1000-1500 degreeC, and the calcined body used as the rotor 5 is obtained. Here, an example of fitting and joining the shaft 4 and the rotor 5 by shrinkage of ceramics during firing will be described with reference to FIG.

図４は、本発明の溶湯金属攪拌用回転体を構成するシャフトおよびローターの配置から接合までの過程を示す断面図であり、（ａ）は配置前であり、（ｂ）は配置後であり、（ｃ）は接合後である。 FIG. 4 is a cross-sectional view showing a process from the arrangement of the shaft and rotor constituting the rotating body for stirring molten metal of the present invention to joining, (a) is before arrangement, and (b) is after arrangement. , (C) is after bonding.

図４（ａ）に示すように、ローター５となる仮焼体22の中央の孔に、焼結体であるシャフト４を挿入し、図４（ｂ）に示すように、焼成後に凸部11ａと凹部11ｂとが組み合わせられる位置にトチ等用いて配置する。なお、接合前に予めシャフト４の凸部11ａの表面およびローター５の凹部11ｂの表面にＹ_２Ｏ_３，Ａｌ_２Ｏ_３およびＳｉＯ_２を含む無機系接着剤を塗布してもよい。そして、還元雰囲気炉内に入れて、1800〜2000℃の温度にて焼成する。このときの焼成時のローター５となる仮焼体22の収縮によって、図４（ｃ）に示すように、最終的にシャフト４の凸部11ａとローター５の凹部11ｂとが組み合わされて、シャフト４とローター５とを嵌合して接合することができる。その後、必要に応じて研削加工を施してもよい。 As shown in FIG. 4A, the shaft 4 which is a sintered body is inserted into the central hole of the calcined body 22 to be the rotor 5, and as shown in FIG. And the recess 11b are arranged using a torch or the like at a position where they are combined. Note that an inorganic adhesive containing Y ₂ O ₃ , Al ₂ O ₃ and SiO ₂ may be applied in advance to the surface of the convex portion 11a of the shaft 4 and the surface of the concave portion 11b of the rotor 5 before joining. And it puts in a reducing atmosphere furnace and bakes at the temperature of 1800-2000 degreeC. Due to the shrinkage of the calcined body 22 which becomes the rotor 5 at the time of firing at this time, as shown in FIG. 4C, the convex portion 11a of the shaft 4 and the concave portion 11b of the rotor 5 are finally combined, 4 and the rotor 5 can be fitted and joined. Then, you may grind as needed.

そして、ステンレス鋼のインゴットを用いて作製した連結具３を、シャフト４の他方の端部に取り付けることにより、本発明の溶湯金属攪拌用回転体１を得ることができる。なお、図４（ａ）〜（ｄ）に示すシャフト４やこれに対応するローター５とするには、シャフト４およびローター５となる所定形状の成形体に、それぞれが対応する所望の形状となるように切削加工を施せばよい。 And the rotating body 1 for molten metal stirring of this invention can be obtained by attaching the coupling tool 3 produced using the stainless steel ingot to the other edge part of the shaft 4. FIG. In addition, in order to use the shaft 4 and the rotor 5 corresponding thereto shown in FIGS. 4A to 4D, the molded body having a predetermined shape to be the shaft 4 and the rotor 5 has a desired shape corresponding to each. In this way, the cutting process may be performed.

このようにして得られた本発明の溶湯金属攪拌用回転体１は、筒状のシャフト４の一方の端部に溶湯金属２を攪拌するローター５が、他方の端部に回転駆動機構６に接続する連結具３が取り付けられた溶湯金属攪拌用回転体１であって、シャフト４およびローター５の表面に、シャフト４またはローター５に用いられるセラミックスの熱膨張よりも大きい高さの凹凸部11を設け、この凹凸部11を組み合わせる形で焼成時のセラミックスの収縮によりシャフト４とローター５とを嵌合して接合させていることから、シャフト４とローター５との熱膨張差によって嵌合が緩んで外れたり、溶湯金属２中で回転させたときのシャフト４とローター５との接合部にかかる応力によってシャフト４またはローター５が破損したりすることが少ない。また、このような本発明の溶湯金属攪拌用回転体１が、連結具３を介して回転駆動機構６に接続されて、溶湯金属２の容器９内に配置された脱ガス処理装置20は、除去効率の高い不純物10の処理を長期間にわたって行なうことができる。 In the thus obtained molten metal stirring rotor 1 of the present invention, the rotor 5 that stirs the molten metal 2 at one end of the cylindrical shaft 4 and the rotary drive mechanism 6 at the other end. The molten metal agitating rotating body 1 to which a connecting tool 3 to be connected is attached, has a concavo-convex portion 11 having a height larger than the thermal expansion of ceramics used for the shaft 4 or the rotor 5 on the surface of the shaft 4 and the rotor 5. The shaft 4 and the rotor 5 are fitted and joined by shrinkage of the ceramics during firing in a form in which the concavo-convex portions 11 are combined, so that the fitting is caused by the difference in thermal expansion between the shaft 4 and the rotor 5. The shaft 4 or the rotor 5 is less likely to come loose or to be damaged by the stress applied to the joint between the shaft 4 and the rotor 5 when rotated in the molten metal 2. Moreover, the degassing apparatus 20 disposed in the container 9 of the molten metal 2 in which the molten metal stirring rotator 1 of the present invention is connected to the rotation drive mechanism 6 via the connector 3 is provided as follows. The treatment of the impurity 10 with high removal efficiency can be performed over a long period of time.

本発明の溶湯金属攪拌用回転体の実施例を以下に示す。 Examples of the rotating body for stirring molten metal according to the present invention are shown below.

本発明の実施の形態の一例である、溶湯金属攪拌用回転体１を作製し、図１に概略構成を示す脱ガス処理装置20に設置し、溶湯金属２中の不純物を除去する試験を実施した。以下に詳細を示す。なお、溶湯金属攪拌用回転体１の形状としては、図１および図２に示すものである。 An example of an embodiment of the present invention, a molten metal stirring rotator 1 is manufactured and installed in a degassing apparatus 20 having a schematic configuration shown in FIG. 1 to perform a test for removing impurities in the molten metal 2. did. Details are shown below. The shape of the molten metal stirring rotor 1 is as shown in FIGS. 1 and 2.

＜ローター５となる仮焼体の作製＞
本発明の溶湯金属攪拌用回転体１のローター５の仮焼体の作製を実施した。まず、１次原料として平均粒径が１μｍの窒化珪素粉末を用意し、所定量を秤量して溶媒とバインダとを加えてスラリーとした。次に、このスラリーをスプレードライヤーにて噴霧造粒して２次原料を得た。そして、円板形状を得ることのできるゴム型に２次原料を入れて、静水圧プレス成形装置（ラバープレス装置）を用いて円板状の成形体を得た。次に、この円板状の成形体に切削加工を施して、中央にシャフト４を嵌合する孔と、孔の内面にシャフト４の凸部11ａと嵌合可能な凹部11ｂとを設けたローター５となる成形体を得た。なお、ローター５となる成形体の孔の内径および凹部11ｂの深さ等の設定については、用いる材料である窒化珪素の焼成時の収縮を考慮した寸法であり、嵌め代となる凹部11ｂの深さは、焼成後にセラミックスの使用時の熱膨張よりも大きいものである。そして、このローター５となる成形体を還元雰囲気炉に入れて1350℃で熱処理（仮焼）して、ローター５となる仮焼体を得た。 <Preparation of a calcined body to be the rotor 5>
The calcined body of the rotor 5 of the rotating metal stirring rotor 1 of the present invention was produced. First, silicon nitride powder having an average particle diameter of 1 μm was prepared as a primary material, a predetermined amount was weighed, and a solvent and a binder were added to form a slurry. Next, this slurry was sprayed and granulated with a spray dryer to obtain a secondary raw material. And the secondary raw material was put into the rubber die which can obtain a disk shape, and the disk-shaped molded object was obtained using the isostatic press molding apparatus (rubber press apparatus). Next, the disk-shaped molded body is cut to provide a rotor in which a shaft 4 is fitted in the center, and a concave portion 11b that can be fitted into the convex portion 11a of the shaft 4 on the inner surface of the hole. A molded product of 5 was obtained. The setting of the inner diameter of the hole of the molded body to be the rotor 5 and the depth of the recess 11b is a dimension that takes into account the shrinkage during firing of silicon nitride, which is the material to be used, and the depth of the recess 11b serving as a fitting allowance. This is larger than the thermal expansion when the ceramic is used after firing. Then, the compact to be the rotor 5 was put in a reducing atmosphere furnace and heat treated (calcined) at 1350 ° C. to obtain a calcined body to be the rotor 5.

＜シャフト４（焼結体）の作製＞
本発明の溶湯金属攪拌用回転体１のシャフト４（焼結体）の作製を実施した。まず、ローター５となる仮焼体の作製に用いた同様の窒化珪素の２次原料を用意し、円筒形状を得ることのできるゴム型に２次原料を入れて、静水圧プレス成形装置（ラバープレス装置）を用いて円筒形状の成形体を得た。次に、この円筒形状の成形体に切削加工を施して、表面に凸部11ａを設けたシャフト４となる成形体を得た。なお、このシャフト４となる成形体において、凸部11ａの突出高さおよび凸部11ａを除く部分の外径は、ローター５となる仮焼体を焼成した後の孔の内径および凹部11ｂの寸法と等しくなるように、用いる材料である窒化珪素の焼成時の収縮を考慮した寸法である。そして、凸部11ａを設けたシャフト４となる成形体を還元雰囲気炉に入れて1950℃の温度で焼成し、シャフト４（焼結体）を得た。 <Production of shaft 4 (sintered body)>
Production of the shaft 4 (sintered body) of the rotating metal stirring rotor 1 of the present invention was carried out. First, a similar secondary material of silicon nitride used for the preparation of the calcined body to be the rotor 5 is prepared, and the secondary material is put into a rubber mold capable of obtaining a cylindrical shape, and an isostatic press molding apparatus (rubber) A cylindrical shaped body was obtained using a pressing device. Next, the cylindrical shaped body was cut to obtain a shaped body to be the shaft 4 provided with the convex portions 11a on the surface. In the molded body to be the shaft 4, the protruding height of the convex portion 11 a and the outer diameter of the portion excluding the convex portion 11 a are the inner diameter of the hole and the dimensions of the concave portion 11 b after firing the calcined body to be the rotor 5. So that the shrinkage during firing of silicon nitride, which is the material used, is taken into account. And the molded object used as the shaft 4 which provided the convex part 11a was put into the reducing atmosphere furnace, and it baked at the temperature of 1950 degreeC, and obtained the shaft 4 (sintered body).

＜ローター５となる仮焼体とシャフト４（焼結体）の接合＞
次に、ローター５となる仮焼体の中央の孔に焼結体であるシャフト４を挿入し、トチ上に載置して焼成後に凸部11ａと凹部11ｂとが組み合わせることのできる位置に配置した。
そして、この配置状態で還元雰囲気炉内に入れて、1950℃の温度で焼成し、シャフト４とローター５との接合体を得た。その後、所望の研削加工を施した後の焼結体であるシャフト４とローター５との接合体の各寸法は、シャフト４の外径は60ｍｍ，内径は30ｍｍであり、シャフト４の一方の端部に接合されたローター５は、外径が250ｍｍ，厚みが30ｍｍ
，シャフト４を嵌合する孔の内径が60ｍｍであり、接合体の長さは1000ｍｍである。なお、凹凸部11の形状については、図２に示す形状であり、寸法Ｈが20ｍｍ，寸法Ｗが20ｍｍである。 <Joining of the calcined body to be the rotor 5 and the shaft 4 (sintered body)>
Next, the shaft 4 as a sintered body is inserted into the central hole of the calcined body to be the rotor 5, placed on the torch, and disposed at a position where the convex portion 11a and the concave portion 11b can be combined after firing. did.
And it put into the reducing atmosphere furnace in this arrangement | positioning state, and baked at the temperature of 1950 degreeC, and the joined body of the shaft 4 and the rotor 5 was obtained. After that, the dimensions of the joined body of the shaft 4 and the rotor 5 which are the sintered bodies after the desired grinding process are as follows. The outer diameter of the shaft 4 is 60 mm and the inner diameter is 30 mm. The rotor 5 joined to the part has an outer diameter of 250 mm and a thickness of 30 mm.
The inner diameter of the hole for fitting the shaft 4 is 60 mm, and the length of the joined body is 1000 mm. In addition, about the shape of the uneven | corrugated | grooved part 11, it is a shape shown in FIG. 2, The dimension H is 20 mm and the dimension W is 20 mm.

＜連結部材３の作製および接合体への取付＞
ステンレス鋼のインゴットを用いて連結具３を作製した。そして、シャフト４の他方の端部に連結具３を取り付けることにより、本発明の溶湯金属攪拌用回転体１を得た。 <Preparation of connecting member 3 and attachment to joined body>
The coupler 3 was produced using a stainless steel ingot. And the rotating body 1 for molten metal stirring of this invention was obtained by attaching the connection tool 3 to the other edge part of the shaft 4. FIG.

＜不純物除去試験＞
図１に示す脱ガス処理装置20に、本発明の溶湯金属攪拌用回転体１を設置し、溶湯金属２中の不純物を除去する試験を実施した。試験は、連結具３を介して接続されている回転駆動機構６によって、容器９内の溶湯金属２に浸漬したシャフト４およびローター５を回転させながら、ガス供給路７を通じて処理ガスをガス噴出口８より溶湯金属２中に放出した。なお、溶湯金属攪拌用回転体１の回転条件としては、15秒間隔で溶湯金属攪拌用回転体１の回転方向を左回りから右回りへまたは右回りから左回りへ急反転させながら絶えず回転させ、溶湯金属２中に渦を発生させない条件とし、これらの条件による運転を実施した。なお、途中５日後，10日後および20日後のそれぞれに、溶湯金属２中から溶湯金属攪拌用回転体１を引き上げて、シャフト４とローター５との嵌合に緩みが生じたことによる溶湯金属２の浸入がないか、またシャフト４またはローター５に破損がないかを確認した。 <Impurity removal test>
A test for removing impurities in the molten metal 2 was carried out by installing the molten metal stirring rotor 1 of the present invention in the degassing apparatus 20 shown in FIG. In the test, the process gas is ejected through the gas supply passage 7 while rotating the shaft 4 and the rotor 5 immersed in the molten metal 2 in the container 9 by the rotation drive mechanism 6 connected via the connector 3. 8 was discharged into the molten metal 2. The rotating condition of the molten metal stirring rotator 1 is continuously rotated at 15-second intervals while suddenly reversing the rotation direction of the molten metal stirring rotator 1 from counterclockwise to clockwise or clockwise to counterclockwise. The operation was performed under such conditions that vortices were not generated in the molten metal 2. In addition, the molten metal 2 obtained by lifting the molten metal stirring rotor 1 from the molten metal 2 and loosening the fitting between the shaft 4 and the rotor 5 after 5 days, 10 days, and 20 days, respectively. The shaft 4 or the rotor 5 was checked for breakage.

なお、比較のために、本発明の溶湯金属攪拌用回転体１と同サイズのシャフト４とローター５とを焼き嵌めにより接合した溶湯金属攪拌用回転体も製造し、これについても、同様に脱ガス処理装置に設置し、かつ同様の運転条件にて試験を実施した。 For comparison, a molten metal agitating rotator in which a shaft 4 and a rotor 5 of the same size as the molten metal agitating rotator 1 of the present invention are joined together by shrink fitting is also manufactured. The test was carried out under the same operating conditions as installed in the gas treatment device.

＜試験結果＞
まず、比較例の焼き嵌めによりシャフト４とローター５とを接合した溶湯金属攪拌用回転体については、運転から５日後の確認では異常は見受けられなかったものの、運転から10日後にシャフト４とローター５との接合に緩みを生じ、シャフト４とローター５との接合部の隙間に溶湯金属２が侵入していた。また、20日後では、緩みを生じたローター５がシャフト４と接触・摩耗し、完全に空回りしており、溶湯金属２を攪拌することができなくなっていた。 <Test results>
First, regarding the molten metal stirring rotor in which the shaft 4 and the rotor 5 were joined by shrink fitting in the comparative example, no abnormality was found in the confirmation after 5 days from the operation, but the shaft 4 and the rotor after 10 days from the operation. 5 was loosened, and the molten metal 2 had entered the gap between the joints of the shaft 4 and the rotor 5. In addition, after 20 days, the loosened rotor 5 was in contact with the shaft 4 and worn, and was completely idle, so that the molten metal 2 could not be stirred.

これに対し、本発明の溶湯金属攪拌用回転体１については、運転から20日後の確認においても、シャフト４とローター５との間に金属溶湯２の浸入は見受けられず、嵌合に緩みが生じていないことが確認できたので、不純物10の除去効率を高めるために溶湯金属攪拌用回転体１の回転方向を左周りから右周りへまたは右回りから左回りへ急反転させた場合であっても、長時間にわたって使用可能であることが確認された。 On the other hand, in the molten metal stirring rotor 1 of the present invention, the metal melt 2 does not enter between the shaft 4 and the rotor 5 even in the confirmation 20 days after the operation, and the fitting is loose. Since it has been confirmed that this has not occurred, the rotation direction of the molten metal stirring rotor 1 is suddenly reversed from left to right or from right to left in order to increase the removal efficiency of the impurities 10. However, it was confirmed that it can be used for a long time.

次に、凹凸部11に無機系接着剤を塗布して接合させたこと以外は実施例１と同様の作製方法により、本発明の溶湯金属攪拌用回転体１を作製した。そして、実施例１と同様に図１に概略構成を示す脱ガス処理装置20に設置し、溶湯金属２中の不純物を除去する試験を実施した。 Next, the molten metal stirring rotator 1 of the present invention was produced by the same production method as in Example 1 except that the uneven portion 11 was coated with an inorganic adhesive and joined. And it installed in the degassing apparatus 20 which shows a schematic structure in FIG. 1 similarly to Example 1, and the test which removes the impurity in the molten metal 2 was implemented.

以下に、無機系接着剤の作製方法および塗布工程の詳細を示す。市販のイットリア粉末
（純度が98％，平均粒径が１μｍ），アルミ長時間にわたって使用可能とするには、ナ粉末（純度が95％，平均粒径が１μｍ），酸化珪素粉末（純度が99％，平均粒径が0.5μｍ
）を準備し、各粉末をそれぞれ40，20，40質量％の割合で合計100質量％となるように混
合した。そして、溶媒（イソパラフィン）およびバインダを適量加えてスラリーとし、このスラリーをアルミナボールとともにプラスチック容器内で24時間攪拌し、粘度１Ｐａ・ｓの無機系接着剤を作製した。なお、無機系接着剤の粘度については、市販のＥ型粘度計にて測定した。 Below, the preparation methods of an inorganic adhesive and the detail of an application | coating process are shown. Commercial yttria powder (purity 98%, average particle size 1 μm), aluminum powder (95% purity, average particle size 1 μm), silicon oxide powder (purity 99 %, Average particle size is 0.5μm
) Were prepared, and each powder was mixed in a proportion of 40, 20, and 40% by mass to a total of 100% by mass. Then, an appropriate amount of a solvent (isoparaffin) and a binder were added to form a slurry, and this slurry was stirred with an alumina ball in a plastic container for 24 hours to produce an inorganic adhesive having a viscosity of 1 Pa · s. The viscosity of the inorganic adhesive was measured with a commercially available E-type viscometer.

次に、無機系接着剤をローター５となる仮焼体の凹部11ｂの表面と、シャフト４（焼結体）の凸部11ａの表面とに、刷毛などを用いて１ｍｍ以下の厚さで塗布し、実施例１と同様の方法にて配置して焼成することによりローター５となる仮焼体とシャフト４（焼結体）とを嵌合して接合させた本発明の溶湯金属攪拌用回転体１を得た。 Next, an inorganic adhesive is applied to the surface of the concave portion 11b of the calcined body to be the rotor 5 and the surface of the convex portion 11a of the shaft 4 (sintered body) with a thickness of 1 mm or less using a brush or the like. Then, the molten metal stirring rotation of the present invention in which the calcined body that becomes the rotor 5 and the shaft 4 (sintered body) are fitted and joined by arranging and firing in the same manner as in Example 1 Body 1 was obtained.

次に、無機系接着剤を塗布して接合した本発明の溶湯金属攪拌用回転体１について、実施例１と同様に図１に示す脱ガス処理装置20に設置し、同様の運転条件にて溶湯の不純物除去試験を実施したところ、運転から20日後の確認においても、シャフト４とローター５との間に金属溶湯２の浸入は見受けられず、嵌合に緩みが生じていないことが確認できた。 Next, the molten metal stirring rotator 1 of the present invention bonded and bonded with an inorganic adhesive is installed in the degassing apparatus 20 shown in FIG. 1 in the same manner as in Example 1 and under the same operating conditions. As a result of the molten metal impurity removal test, even after 20 days from the start of operation, it was confirmed that the molten metal 2 did not enter between the shaft 4 and the rotor 5 and that there was no looseness in the fitting. It was.

また、無機系接着剤を塗布して接合した溶湯金属攪拌用回転体１と、無機系接着剤を用いずに接合した実施例１の溶湯金属攪拌用回転体１を、それぞれ図１の脱ガス処理装置20に設置して、連続して不純物の除去試験を実施した。そして、運転から120日後に溶湯金
属２中から溶湯金属攪拌用回転体１を引き上げて、シャフト４とローター５との接合部の断面を観察可能なように研削加工したところ、無機系接着剤を用いてずに接合した実施例１の溶湯金属攪拌用回転体１の接合部の断面には、ところどころに溶湯金属２の侵入が観察された。これに対し、無機系接着剤を塗布して接合した溶湯金属攪拌用回転体１の接合部の断面には溶湯金属２の侵入が見受けられず嵌合に緩みが生じていないことが確認され、無機系接着剤を塗布して接合することにより、さらに長時間にわたって使用可能となることが確認された。 Further, the molten metal stirring rotator 1 applied with an inorganic adhesive and joined thereto, and the molten metal stirring rotator 1 of Example 1 joined without using an inorganic adhesive, were respectively degassed in FIG. It was installed in the processing apparatus 20 and an impurity removal test was continuously performed. Then, 120 days after the operation, the molten metal stirring rotor 1 was pulled up from the molten metal 2 and ground so that the cross section of the joint between the shaft 4 and the rotor 5 could be observed. Intrusion of the molten metal 2 was observed in various places in the cross section of the bonded portion of the rotating body 1 for stirring molten metal of Example 1 which was joined without being used. On the other hand, it is confirmed that no intrusion of the molten metal 2 is seen in the cross section of the joint portion of the molten metal stirring rotor 1 that is bonded by applying the inorganic adhesive, and the fitting is not loosened. It was confirmed that it can be used for a longer time by applying and bonding an inorganic adhesive.

１：溶湯金属攪拌用回転体
２：溶湯金属
３：連結具
４：シャフト
５：ローター
６：回転駆動機構
７：ガス供給路
８：ガス噴出口
９：容器
10：不純物
11：凹凸部
11ａ：凸部
11ｂ：凹部 1: Rotating body for molten metal stirring 2: Molten metal 3: Connecting tool 4: Shaft 5: Rotor 6: Rotation drive mechanism 7: Gas supply path 8: Gas outlet 9: Container
10: Impurities
11: Concavity and convexity
11a: convex part
11b: recess

Claims

A rotor for stirring molten metal at one end of a cylindrical shaft is a rotating body for stirring molten metal with a connecting member connected to a rotation driving mechanism attached to the other end, the shaft and the rotor An uneven portion having a height larger than the thermal expansion during use of the ceramic used for the shaft or the rotor is provided on the surface of the shaft, and the shaft and the rotor are formed by shrinking the ceramic during firing by combining the uneven portion. Rotating body for molten metal stirring characterized by fitting and joining.

The molten metal stirring rotor according to claim 1, wherein the shaft and the rotor are made of a silicon nitride-based sintered body.

The molten metal stirring rotor according to claim 1 or 2, wherein an inorganic adhesive is applied to a surface of the uneven portion to join the shaft and the rotor.

The molten metal stirring rotator according to claim 3, wherein the inorganic adhesive contains Y ₂ O ₃ , Al ₂ O _3, and SiO ₂ .

4. A method for producing a rotating body for stirring molten metal according to any one of claims 1 to 3, wherein a ceramic raw material is mixed with a binder and a solvent to obtain a slurry, and a ceramic secondary raw material is obtained by spray granulation. Process,
After forming using the ceramic secondary material, cutting is performed to obtain a molded body and a rotor that become a shaft provided with convex portions or concave portions having a height higher than the thermal expansion during use of the ceramics. Obtaining a molded body; and
Heat-treating the molded body to be the rotor to obtain a calcined body to be the rotor;
Firing the molded body to be the shaft to obtain the shaft that is a sintered body;
The calcined body to be the rotor provided with the convex portions or the concave portions and the shaft that is the sintered body provided with the corresponding convex portions or concave portions are fired in a combined form, A method for producing a rotating body for stirring molten metal, comprising the step of fitting and joining the shaft and the rotor by shrinkage during firing.

The molten metal agitating rotating body according to any one of claims 1 to 3 is connected to the rotation drive mechanism via the connector and disposed in the molten metal container. Degassing equipment for molten metal.