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JPS6360102B2 - - Google Patents
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JPS6360102B2 - - Google Patents

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JPS6360102B2
JPS6360102B2 JP56054107A JP5410781A JPS6360102B2 JP S6360102 B2 JPS6360102 B2 JP S6360102B2 JP 56054107 A JP56054107 A JP 56054107A JP 5410781 A JP5410781 A JP 5410781A JP S6360102 B2 JPS6360102 B2 JP S6360102B2
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JP
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metal
tube
cooling
cooling tube
outer tube
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JP56054107A
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Description

【発明の詳細な説明】
本発明は金属の純化用冷却管に関するものであ
り、詳しくは溶融金属、特に溶融アルミニウム、
から分別結晶法により高純度の金属を取得するた
めの冷却管に関するものである。 容器内に収容された溶融金属に冷却管を挿入
し、冷却管の内部に冷却媒体を流通させて冷却管
表面に金属晶出物を成長させることにより金属を
純化することは公知である。例えば特公昭50−
20536には、溶融アルミニウム中に黒鉛管を挿入
し、その表面にアルミニウムの結晶を析出させる
ことが記載されている。 このような分別結晶法による金属の純化におい
ては、冷却管には下記のような性能が要求され
る。 純化されるべき金属を汚染しないこと。 熱伝導が良好なこと。 機械的強度が大きいこと。 多数回の反復使用に耐えること。 上記の特公昭50−20536で用いられている黒鉛
製の冷却管は、上述の諸条件のうちおよびの
要件に欠ける。すなわち黒鉛は機械的強さ、特に
靭性に欠けるので、特公昭50−20536の如く冷却
管を溶融金属中に固定的に配置して表面に生成す
る結晶をたえず剥離させる場合はともかく、特開
昭57−152435号に記載の如く、冷却管を回転させ
ながらその表面に金属晶出物を成長させ、次いで
多量の金属晶出物の付着した冷却管を溶融金属か
ら取出して処理する場合には、冷却管が外力で破
損する恐れがある。また黒鉛は高温の酸化性雰囲
気において酸化消耗しやすいので、冷却媒体とし
て空気を用いることが困難である。 金属製の冷却管は一般に大きな熱伝導率および
機械的強度が期待できるが、純化されるべき溶融
金属を汚染する。この汚染は、冷却管を純化され
るべき溶融金属と同質の金属で製作すると回避で
きる。しかし、このような冷却管では、純化され
るべき金属が冷却管からエピタキシヤルに成長す
るので、冷却管を繰り返し使用できない。さら
に、このような冷却管では、その外面が溶融点近
傍の温度となるため機械的強度が低下し、また変
形して反復使用に耐え難い。 本発明者らは、このような欠点のない冷却管と
して、金属管に黒鉛で代表される炭素質材料製の
外套をかぶせて両者を一体化してなる複合冷却管
を考案した(実開昭57−162368号参照)。この複
合冷却管は溶融金属を汚染せず、機械的強度が大
きく、かつ多数回の反復使用に耐える点で優れて
いるが、熱伝導が必ずしも良好ではない。これは
金属管と外套との間隙に存在する空気層が外套か
ら金属管への熱伝導を妨害するからである。 本発明者らはこの複合冷却管の熱伝導を改善す
る方法についてさらに検討した結果、金属管と外
套との間隙に純化すべき溶融金属の晶出温度で液
体で存在する金属を充填することによりその目的
を達成し得ることを知得し、本発明を完成した。 すなわち本発明の要旨は、内部に冷却媒体を流
通させた金属製の内管と、この内管に嵌合しかつ
これと一体に結合された炭素質材料製の外管とを
有し、内外管の間隙に純化すべき溶融金属の晶出
温度で液体で存在する金属を充填してなる金属純
化用冷却管に存する。 本発明について更に詳細に説明すると、本発明
は種々の金属の純化に適用できるが、特にアルミ
ニウムの純化に好適である。アルミナの電解によ
り製造される一次電解アルミニウムは、たかだか
スリーナイン、すなわち99.9%の純度を有するに
すぎないが、市場においては更に高純度のアルミ
ニウムに対する強い需要がある。従来、この需要
は三層電解法による二次電解アルミニウムにより
満されていた。しかし、二次電解アルミニウムは
高価なので、一次電解アルミニウムをより安価に
純化する方法が求められている。本発明はこのよ
うな要求にこたえるものであり、本発明によれば
99.8%以上、特に99.9%以上の純度の一次電解ア
ルミニウムを原料として、二次電解アルミニウム
に匹敵する高純度のアルミニウムを容器に取得す
ることができる。 本発明の冷却管は、金属製の内管に炭素質材料
製の外管をかぶせて両者が一体化するように結合
し、さらに両者の間隙に操作温度で液体である金
属を充填したものである。金属製の内管として
は、純化の対象となる溶融金属の温度において大
きな機械的強度を有するものが用いられる。例え
ばアルミニウムの純化の場合には、純化操作は約
660℃で行なわれるので、内管は耐熱鋼、ステン
レス鋼、鋳鉄、ベリリウム銅、チタン合金等で製
作される。内管の形状は円筒状のものが普通であ
り、内部に冷却媒体を流通させ易いように冷却媒
体の導入管を挿入し得るようにするのが好まし
い。また、内管の頭部には冷却管を支持体に取付
けるための取付け機構を設ける。冷却管を回転さ
せながら金属の純化を行なう場合には、内管の頭
部に冷却管を支持しかつ回転させるための回転軸
への取付け機構を設ける。外管は炭素質材料で製
作する。最も好ましいのは熱伝導率の高い黒鉛製
の外管であるが、未だ黒鉛化していない炭素質材
料製の外管も使用することができる。外管の形状
も通常は円筒状である。外管と内管とは、ねじ止
めその他適宜の手段で結合して一体化する。好ま
しくは内管と外管との結合は、その底部において
行なう。すなわち、外管の底部を他の部分よりも
十分に肉厚とし、この肉厚の底部と内管の底部と
をねじ等で一体に結合するようにする。このよう
にすれば、冷却管を回転させながら金属の純化を
行なう場合、外管の表面に生成した純化金属の重
量は、この厚肉の底部に圧縮力としてのみ作用す
る。これに反し、若し冷却管の上部の方で両管を
一体に結合すると、純化金属の重量は炭素質外管
に対して張力として作用する。また、内外管の長
さ方向の熱膨張の差も同じく張力として作用す
る。従つて、外管、とくに結合部はこれらの力に
耐えるように肉厚に製作しなければならないが、
このような外管は高価である。また、外管の上部
に部分的に肉厚部分を設けると、外管上の温度分
布が変化して、純化金属の外管上での生長を不均
一にする。なお、両管を底部でのみ一体に結合す
ることに加えて、冷却管の上部の方で両管を長さ
方向の相互移動は可能であるが、横方向には移動
しないように係合することは差支えない。このよ
うにすると、冷却管の回転に伴うねじれの力が底
部の結合部にかかるのを緩和することができる。
外管と内管との間隙は一般に数mm以下であるが、
この間隙には純化操作の温度で液体で存在する金
属を充填する。液体金属は空気よりも著るしく熱
伝導性が良いので、これにより両者間の熱伝導が
改善され、両者を密に嵌合した場合よりも高い熱
伝導性を示す。充填する金属としては、内管およ
び外管との濡れ性が良く、かつ内管および外管を
侵さないものを用いる。これにより、冷却管の熱
膨張により内外管の間隙が減少しても、その間隙
に液体金属層の存在を確保できる。好ましくは内
管を構成する金属を適当量、すなわち操作温度で
内管金属と充填金属とが状態図的に平衡する量以
上含有する合金が用いられる。通常は錫、鉛、ビ
スマス等の低融点金属ないしこれらを主体とする
合金が用いられる。 本発明の冷却管による溶融金属の純化は、溶融
金属中に上記の構成を有する冷却管を挿入し、冷
却管の内部に冷却媒体を流通させることにより行
なわれる。これにより、冷却管の表面を通して熱
が抽出されるので、溶融金属から純化された金属
の結晶が冷却管の表面に析出する。例えば特公昭
50−20536の方法に従い、溶融金属中に冷却管を
固定的に配置し、冷却管の表面に析出した金属の
結晶を強制的に剥離させて容器底に突き固める方
法を採用することができる。しかし、好ましく
は、冷却管を回転させながらその表面に純化され
た金属の結晶を析出させ、次いで金属晶出物の付
着した冷却管を溶融金属から引き上げる方法が採
用される(この方法の詳細は、特開昭57−152435
号に記載されている)。この方法では、一般に回
転速度が大きいほど金属晶出物の純度が向上する
ので、通常は周速度が5m/分以上、好ましくは
10m/分以上となるように冷却管を回転させる。
また、他の分別結晶法と同じく、晶出速度が大き
いほど一般に晶出物の純度が低下する。従つて晶
出物に要求される純度に応じて、回転速度および
晶出速度を調節する。本発明の冷却管は金属製内
管と炭素質外管とが一体に結合されていて内管で
外力を支えるようになつてるので、この方法で要
求される多量の晶出物が付着した状態での高速回
転および運搬等に耐えることができる。なお、こ
の方法で冷却管から付着している金属晶出物を分
離するには、加熱して晶出物を溶解させればよ
い。また、一般に炭素質外管よりも金属晶出物の
方が熱膨張率が大きいので、金属晶出物を加熱す
ると両者の熱膨張率の差により両者間に間隙が生
ずるので金属晶出物を固体状態で冷却管から取り
外すこともできる。 以上、詳細に説明したように、本発明の冷却管
は外面が炭素質材料で構成されているので、純化
の対象とする溶融金属を汚染しない。また冷却管
の内部を流通する冷却媒体は炭素質外管と接触し
ないので、冷却媒体として空気を使用することが
できる。 以下に実施例により本発明をさらに具体的に説
明するが、本発明はその要旨をこえない限り、以
下の実施例に限定されるものではない。 実施例 外径70mm、長さ900mmの底の閉じたステンレス
管に、厚さ20mm、長さ400mm、底部の厚さ70mmの
黒鉛製外管(中空帽体)をかぶせ、両者を底部で
ボルトで一体に固定した(第1図参照)。内外管
の間隙に鉄3%を含む錫合金を溶融状態で注入し
て冷却管を製作した。るつぼに収容した50Kgの溶
融アルミニウム(純度99.9%)を約662〜663℃に
保ち、この中に上記の冷却管を垂直に挿入し、
200rpmで回転させながら内部に室温の空気を20
m3/Hrで2時間導入した。2時間後に冷却管を
引上げ、付着した晶出物の重量を測定した。結果
を第1表に示す。
【表】 第1表から、本発明の冷却管が熱伝導性に優れ
ていることが明らかである。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の冷却管の1例の縦断面略図で
ある。 1…金属製内管、2…炭素質材料製外管、3…
充填金属、4…ボルト、5…ナツト、6…黒鉛製
の栓。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 内部に冷却媒体を流通させた金属製の内管
    と、この内管に嵌合しかつこれと一体に結合され
    た炭素質材料製の外管とを有し、内外管の間隙に
    純化すべき溶融金属の晶出温度で液体で存在する
    金属を充填してなる金属純化用冷却管。 2 炭素質材料が黒鉛であることを特徴とする特
    許請求の範囲第1項記載の金属純化用冷却管。
JP5410781A 1981-04-10 1981-04-10 Purifying method for metal Granted JPS57169026A (en)

Priority Applications (1)

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JP5410781A JPS57169026A (en) 1981-04-10 1981-04-10 Purifying method for metal

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JP5410781A JPS57169026A (en) 1981-04-10 1981-04-10 Purifying method for metal

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Publication Number Publication Date
JPS57169026A JPS57169026A (en) 1982-10-18
JPS6360102B2 true JPS6360102B2 (ja) 1988-11-22

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE29818006U1 (de) * 1998-10-08 1999-03-11 Carbon Industrie-Produkte GmbH, 53567 Buchholz Gaseinleitungssystem für Schmelzbäder

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS54128361A (en) * 1978-03-28 1979-10-04 Sumitomo Metal Ind Optical measuring device

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JPS57169026A (en) 1982-10-18

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