專利名稱：物質(zhì)精煉法和物質(zhì)精煉裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及金屬等物質(zhì)的精煉(提純、純化)法和裝置，更加詳細(xì)來說，涉及如下 方法和裝置利用偏析凝固法的原理，從含有共晶雜質(zhì)的物質(zhì)中精煉出共晶雜質(zhì)的含量比 原來的物質(zhì)少的高純度的物質(zhì)。
背景技術(shù)：
在鋁中含有雜質(zhì)、特別是與鋁生成共晶的Fe、Si、Cu等雜質(zhì)的情況下，為了除去 這些雜質(zhì)而得到高純度的鋁，選擇性地取出將該鋁熔融并使其冷卻凝固時(shí)的初晶鋁是有效 的，這個(gè)原理已為公眾所知。以往提出了利用上述原理的各種鋁的精煉法。例如，在專利文獻(xiàn)1中提出了如下 技術(shù)方案以冷卻體的外周部和熔融鋁的相對(duì)速度為1600mm/s 8000mm/s的方式使冷卻 體旋轉(zhuǎn)，由此使凝固界面附近的雜質(zhì)的濃縮層變薄，提高精煉鋁的純度。另外，在專利文獻(xiàn)2中提出了如下技術(shù)方案使熔融鋁以冷卻體為中心在冷卻體 的周圍以作用于熔融鋁的離心加速度為0.01m/s2以上且1500m/s2以下的方式旋轉(zhuǎn)，并且 將氣體氣泡導(dǎo)入到熔融鋁中，由于作用于熔融鋁的離心力的反作用力，使氣體氣泡移動(dòng)到 凝固界面，在上浮的同時(shí)刮擦該凝固界面及其附近，由此可以高效率地除去在凝固界面生 成的雜質(zhì)濃化層。專利文獻(xiàn)1 日本特公昭61-3385號(hào)公報(bào)專利文獻(xiàn)2 日本專利第3674322號(hào)公報(bào)

發(fā)明內(nèi)容
發(fā)明所要解決的問題但是，在這些以往的技術(shù)中，不能充分地除去所獲得的鋁中的雜質(zhì)，而且存在著生 產(chǎn)率和操作上的不良情況。S卩，在專利文獻(xiàn)1和專利文獻(xiàn)2所記載的技術(shù)中，若在將冷卻體浸漬到熔融鋁中時(shí) 該冷卻體的溫度比鋁的熔點(diǎn)低，則在使冷卻體旋轉(zhuǎn)之前，鋁就會(huì)在冷卻體的外周表面開始 結(jié)晶。其后，即便使鋁凝固生長，在靠近冷卻體的外周表面的部分結(jié)晶出的結(jié)晶的雜質(zhì)濃度 也會(huì)非常高，該部分成為了結(jié)晶出的鋁整體的雜質(zhì)濃度增大的重要原因，因此存在著不能 獲得充分的精煉效率這樣的問題。另外，若如上述那樣將周面的溫度低的冷卻體浸漬到應(yīng)精煉的熔融鋁中，則在冷 卻體附近凝固速度會(huì)變快。在這樣的凝固速度快的狀態(tài)下結(jié)晶出的鋁與冷卻體的附著性 差，非常容易由于通過旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的離心力而剝離，若在一定時(shí)間的精煉后發(fā)生了剝離，則精 練鋁的回收量會(huì)變少，另外容易由于塊的剝離時(shí)和塊的變形而引起金屬液飛濺，在操作性 上存在問題。這樣的問題不僅會(huì)在鋁中產(chǎn)生，在可以利用偏析凝固法的原理進(jìn)行精煉的其他金 屬或金屬以外的物質(zhì)中也同樣會(huì)產(chǎn)生。
3
本發(fā)明是鑒于這樣的背景而完成的，其課題是提供一種如下的物質(zhì)精煉法和精煉 裝置可以獲得高的精煉效率，并且與冷卻體的附著性也好，可以抑制通過冷卻體的旋轉(zhuǎn)產(chǎn) 生的離心力所導(dǎo)致的剝離，精煉物質(zhì)的回收量多。用于解決問題的手段上述課題通過以下技術(shù)方案來解決。(1) 一種物質(zhì)精煉法，該物質(zhì)精煉法將冷卻體浸漬到熔融物質(zhì)中并在該冷卻體的 表面上結(jié)晶、生長所述物質(zhì)的結(jié)晶，所述物質(zhì)精煉法的特征在于，一邊以所述冷卻體的圓周 速度為700mm/s以上且低于8000mm/s的方式使冷卻體旋轉(zhuǎn)，一邊將其浸漬到熔融物質(zhì)中， 并且將浸漬到熔融物質(zhì)中時(shí)的冷卻體的溫度設(shè)為所述物質(zhì)的固相線溫度X0. 7以上。(2)根據(jù)上述1中所述的物質(zhì)精煉法，其中，將冷卻體的圓周速度設(shè)為1500mm/s以 上且低于6000mm/s。(3)根據(jù)上述1或2中所述的物質(zhì)精煉法，其中，當(dāng)在所述冷卻體的表面上結(jié)晶、 生長了所述物質(zhì)的結(jié)晶之后將冷卻體從熔融物質(zhì)抽出時(shí)，一邊以結(jié)晶于冷卻體的結(jié)晶部分 的、與熔融物質(zhì)的分界面的圓周速度為700mm/s以上且低于8000mm/s的方式使冷卻體旋 轉(zhuǎn)，一邊進(jìn)行抽出。(4)根據(jù)上述3中所述的物質(zhì)精煉法，其中，以結(jié)晶于冷卻體的結(jié)晶部分的、與熔 融物質(zhì)的分界面的圓周速度為1500mm/s以上且低于7000mm/s的方式使冷卻體旋轉(zhuǎn)。(5)根據(jù)上述1 4中任一項(xiàng)所述的物質(zhì)精煉法，其中，將浸漬到熔融物質(zhì)中時(shí)的 冷卻體的溫度設(shè)為上述物質(zhì)的固相線溫度X0. 8以上。(6)根據(jù)上述1 4中任一項(xiàng)所述的物質(zhì)精煉法，其中，將浸漬到熔融物質(zhì)中時(shí)的 冷卻體的溫度設(shè)為上述物質(zhì)的固相線溫度X0. 9以上。(7)根據(jù)上述1 6中任一項(xiàng)所述的物質(zhì)精煉法，其中，冷卻體浸漬后的精煉初期 的冷卻體的最大圓周速度與精煉初期之后的平均圓周速度相比為高速。(8)根據(jù)上述7中所述的物質(zhì)精煉法，其中，冷卻體浸漬后的精煉初期的冷卻體的 最大圓周速度為精煉初期之后的平均圓周速度XI. 1以上。(9)根據(jù)上述7或8中所述的物質(zhì)精煉法，其中，精煉初期是從精煉開始起的、長度 為全部精煉時(shí)間X0. 1的期間(10秒以上且120秒以下)。(10)根據(jù)上述1 9中任一項(xiàng)所述的物質(zhì)精煉法，其中，上述物質(zhì)為金屬。(11)根據(jù)上述10中所述的物質(zhì)精煉法，其中，上述金屬為鋁。(12) 一種物質(zhì)精煉裝置，其包括容納熔融狀態(tài)的應(yīng)精煉的物質(zhì)的爐體、和浸漬到 容納在所述爐體內(nèi)的熔融物質(zhì)中的可旋轉(zhuǎn)的冷卻體，所述物質(zhì)精煉裝置的特征在于，構(gòu)成 為所述冷卻體的圓周速度被設(shè)定在700mm/s以上且低于8000mm/s，并且冷卻體以其溫度 被設(shè)定在所述物質(zhì)的固相線溫度X0. 7以上的狀態(tài)被浸漬到所述熔融物質(zhì)中。(13)根據(jù)上述12中所述的物質(zhì)精煉裝置，其中，冷卻體的溫度被設(shè)定在上述物質(zhì) 的固相線溫度X0. 8以上。(14)根據(jù)上述12中所述的物質(zhì)精煉裝置，其中，冷卻體的溫度被設(shè)定在上述物質(zhì) 的固相線溫度X0. 9以上。(15)根據(jù)上述12中所述的物質(zhì)精煉裝置，其中，具有如下控制單元控制冷卻體 的轉(zhuǎn)速，使得精煉初期的冷卻體的最大圓周速度比精煉初期之后的平均圓周速度大。
(16)根據(jù)上述15中所述的物質(zhì)精煉裝置，其中，上述控制單元控制冷卻體的轉(zhuǎn) 速，使得精煉初期的冷卻體的最大圓周速度為精煉初期之后的平均圓周速度XI. 1以上。(17)根據(jù)上述15或16中所述的物質(zhì)精煉裝置，其中，所述精煉初期是從精煉開始 起的、長度為全部精煉時(shí)間X0. 1的期間。發(fā)明的效果根據(jù)上述(1)中所述的發(fā)明，一邊使溫度為熔融物質(zhì)的固相線溫度X0. 7以上 的冷卻體以700mm/s以上的圓周速度旋轉(zhuǎn)，一邊將其逐漸浸漬到熔融物質(zhì)中，因此可以自 精煉初期的階段開始結(jié)晶出與冷卻體的附著性好的高純度的結(jié)晶，可以防止與冷卻體的剝 離，從而可以增加精煉物質(zhì)的回收量。而且，將冷卻體的圓周速度設(shè)為低于8000mm/s，因此 可以防止發(fā)生熔融物質(zhì)的飛散等操作上的問題。根據(jù)上述(2)中所述的發(fā)明，可以進(jìn)一步抑制熔融物質(zhì)的飛散等，并且可以得到 更高純度的精煉物質(zhì)。根據(jù)上述(3)中所述的發(fā)明，可以防止在結(jié)晶出的結(jié)晶部分的表面上附著雜質(zhì)濃 度更高的熔融物質(zhì)而使精煉效率變差。根據(jù)上述(4)中所述的發(fā)明，可以進(jìn)一步抑制在結(jié)晶出的結(jié)晶部分的表面上附著 雜質(zhì)濃度更高的熔融物質(zhì)。根據(jù)上述(5)中所述的發(fā)明，可以進(jìn)一步減小熔融物質(zhì)的凝固速度，可以進(jìn)一步 提高與冷卻體的附著性，從而可以防止剝離而進(jìn)一步增大精煉物質(zhì)的回收量。根據(jù)上述(6)中所述的發(fā)明，可以更進(jìn)一步減小熔融物質(zhì)的凝固速度，可以進(jìn)一 步提高與冷卻體的附著性，從而可以防止剝離而進(jìn)一步增大精煉物質(zhì)的回收量。根據(jù)上述(7)中所述的發(fā)明，將精煉初期的冷卻體的最大圓周速度設(shè)定為比精煉 初期之后的平均圓周速度高來進(jìn)行精煉，因此在將冷卻體浸漬到應(yīng)精煉的熔融物質(zhì)中時(shí)的 精煉初期，即使精煉出凝固速度快且附著性不好的結(jié)晶物，也可以積極地使其從旋轉(zhuǎn)冷卻 體剝離，并再度熔解到熔融物質(zhì)中。這樣一來，與冷卻體的附著性不好的結(jié)晶物在極為初期 就會(huì)被除去，因此可以避免在凝固速度快的狀態(tài)下結(jié)晶出的物質(zhì)在某種程度上生長了之后 從冷卻體剝離的情況，可以使積極剝離后的精煉物質(zhì)在不剝離的情況下生長，從而可以增 大精煉物質(zhì)的回收量。根據(jù)上述(8)中所述的發(fā)明，可以有效地發(fā)揮凝固速度快且與冷卻體的附著性差 的結(jié)晶物的初期的積極剝離效果。根據(jù)上述(9)中所述的發(fā)明，可以期待精煉效率的穩(wěn)定提高。根據(jù)上述(10)中所述的發(fā)明，可以使從精煉初期的階段開始就結(jié)晶出與冷卻體 的附著性好的高純度的金屬結(jié)晶，可以防止與冷卻體的剝離，從而可以增大精煉金屬的回收量。根據(jù)上述(11)中所述的發(fā)明，可以結(jié)晶出與冷卻體的附著性好的高純度的鋁，可 以防止與冷卻體的剝離，從而可以增大精煉鋁的回收量。根據(jù)上述(12)中所述的發(fā)明，可以構(gòu)成如下的精煉裝置可以使從精煉初期的階 段開始就結(jié)晶出與冷卻體的附著性好的高純度的結(jié)晶，可以防止與冷卻體的剝離，從而可 以增大精煉物質(zhì)的回收量。根據(jù)上述(13)中所述的發(fā)明，可以構(gòu)成如下的精煉裝置可以進(jìn)一步減小熔融物質(zhì)的凝固速度，可以進(jìn)一步提高與冷卻體的附著性，從而可以防止剝離而進(jìn)一步增大精煉 物質(zhì)的回收量。根據(jù)上述(14)中所述的發(fā)明，可以構(gòu)成如下的精煉裝置可以更進(jìn)一步減小熔融 物質(zhì)的凝固速度，可以進(jìn)一步提高與冷卻體的附著性，從而可以防止剝離而進(jìn)一步增大精 煉物質(zhì)的回收量。根據(jù)上述(15)中所述的發(fā)明，可以構(gòu)成如下的精煉裝置將精煉初期的冷卻體的 最大圓周速度設(shè)定為比精煉初期之后的平均圓周速度高來進(jìn)行精煉，因此可以使凝固速度 快且與冷卻體的附著性差的結(jié)晶物質(zhì)在精煉初期積極地剝離。根據(jù)上述(16)中所述的發(fā)明，可以構(gòu)成如下的精煉裝置可以有效地發(fā)揮使凝固 速度快且與冷卻體的附著性差的結(jié)晶物質(zhì)在初期積極地剝離的效果。根據(jù)上述(17)中所述的發(fā)明，可以構(gòu)成如下的精煉裝置可以期待精煉效率的穩(wěn)
定提尚。


圖1是用于說明本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式的精煉裝置的簡要結(jié)構(gòu)和使用了該裝置 的金屬精煉方法的圖。附圖標(biāo)記說明1 金屬液保持爐；2 熔融鋁(金屬液)；3 冷卻體；5 精煉鋁；6 加熱裝置。
具體實(shí)施例方式以下，對(duì)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式進(jìn)行說明。圖1是用于說明本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式的鋁精煉裝置的簡要結(jié)構(gòu)和使用了該裝 置的精煉方法的圖。在圖1中，附圖標(biāo)記1表示金屬液保持爐，在該金屬液保持爐1的內(nèi)部容納保持有 熔融鋁(也稱為金屬液)2。旋轉(zhuǎn)冷卻體3以可以由未圖示的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)裝置和移動(dòng)裝置使其 旋轉(zhuǎn)、并且能夠上下左右自由移動(dòng)的方式配置在保持爐1的上方，并且在對(duì)鋁進(jìn)行精煉時(shí)， 一邊使冷卻體3旋轉(zhuǎn)一邊使其向下方移動(dòng)，將冷卻體3浸漬到金屬液保持爐1內(nèi)的熔融鋁 2中。另外，也可以不使冷卻體3向下方移動(dòng)，而是使金屬液保持爐1向上方移動(dòng)而將冷卻 體3浸漬到熔融鋁2中。另外，向冷卻體3的內(nèi)部供應(yīng)冷卻流體，從而在鋁精煉過程中從內(nèi)部冷卻冷卻體。另外，如圖1(c)所示，以與金屬液保持爐1平行的配置方式設(shè)置有精煉金屬刮落 裝置4。另外，雖然省略了圖示，但金屬液保持爐1內(nèi)的熔融金屬2為了保持恒定的溫度而 被配置在加熱爐內(nèi)，并從保持爐1的外側(cè)被加熱。如圖1 (a)所示，若一邊使上述旋轉(zhuǎn)冷卻體3旋轉(zhuǎn)一邊將其浸漬到金屬液保持爐1 內(nèi)的熔融金屬2中，并且一面向內(nèi)部供應(yīng)冷卻流體一面使冷卻體保持旋轉(zhuǎn)，則如圖1(b)所 示，在冷卻體1的周面上會(huì)慢慢結(jié)晶出鋁的結(jié)晶、即精練鋁5。在將旋轉(zhuǎn)冷卻體3浸漬到保持爐1內(nèi)的熔融鋁2中時(shí)，若如上述那樣一邊使冷卻 體3旋轉(zhuǎn)一邊浸漬到熔融鋁中，則在冷卻體3與熔融鋁2接觸時(shí)冷卻體的外周表面與熔融
6鋁必定會(huì)產(chǎn)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)，因此在冷卻體3的外周表面會(huì)結(jié)晶出被充分精煉了的鋁。在這種情況下，將冷卻體3浸漬到熔融鋁2中時(shí)的冷卻體3的外周表面的圓周速 度必需處于700mm/s以上且低于8000mm/s的范圍，更加優(yōu)選是處于1500mm/s以上且低于 6000mm/s的范圍。在此所說的圓周速度是指冷卻體3的外周表面的移動(dòng)速度本身，是與熔 融鋁2的移動(dòng)速度沒有關(guān)系的值。另外，在此，將從冷卻體3的下端與金屬液接觸開始到將冷卻體3浸漬到最大深度 為止的時(shí)間作為“浸漬時(shí)”。即，在從冷卻體3的下端與金屬液2接觸開始到將冷卻體3浸 漬到預(yù)定深度為止的期間內(nèi)，必需將冷卻體3的外周表面的圓周速度保持在700mm/s以上 且低于8000mm/s。在圓周速度不足700mm/s的情況下，在冷卻體3的外周表面的附近結(jié)晶 出的鋁中的雜質(zhì)濃度高，結(jié)果結(jié)晶出的鋁中的雜質(zhì)濃度會(huì)變高。為了得到高純度塊，優(yōu)選的 是冷卻體3的外周表面的圓周速度盡可能地快，但若為8000mm/s以上，則圓周速度過快，在 浸漬冷卻體3時(shí)金屬液的液面會(huì)飛散，從而產(chǎn)生操作上的問題。另外，對(duì)冷卻體3的形狀沒有特別的限定，既可以形成為外徑恒定的圓柱形，也可 以形成為隨著接近下端、外徑連續(xù)地縮小的倒圓錐臺(tái)形狀(錐形)，還可以為其它形狀，但 浸漬到冷卻體3的金屬液中的所有部分的外周表面的圓周速度必須保持在700mm/s以上且 低于 8000mm/s。另外，在浸漬冷卻體3時(shí)，預(yù)先將冷卻體3的溫度設(shè)為作為鋁的固相線溫度X0. 7 的470°C以上。如果需要，只要由加熱器等加熱裝置進(jìn)行加熱即可。若冷卻體3的溫度低 于鋁的固相線溫度X0. 7，則熔融鋁的凝固速度變得過快，與冷卻體3的附著性差，由于通 過旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的離心力而非常容易剝離，精煉金屬回收量減少。浸漬到熔融鋁中時(shí)的冷卻體 3的優(yōu)選溫度為固相線溫度X0. 8以上，更加優(yōu)選的是固相線溫度X0. 9以上。通過浸漬到金屬液2中的旋轉(zhuǎn)冷卻體3的旋轉(zhuǎn)，使鋁在冷卻體3的外周表面結(jié)晶。 在結(jié)晶出預(yù)定量的鋁后，若在使冷卻體3的旋轉(zhuǎn)停止了的狀態(tài)下從熔融鋁中抽出冷卻體3， 則有可能發(fā)生如下不良情況。即，結(jié)晶于冷卻體3的鋁和金屬液的分界面的相對(duì)運(yùn)動(dòng)停止， 因此即使停止了用于冷卻體3的冷卻的冷卻介質(zhì)的供應(yīng)，在冷卻體3的旋轉(zhuǎn)停止后直到抽 出完成為止，在停止之前結(jié)晶出的精練鋁5的表面上會(huì)結(jié)晶出雜質(zhì)濃度高的鋁，而且在該 已結(jié)晶出的鋁的表面上附著有雜質(zhì)濃度更高的熔融鋁，因此精煉效率有可能變差。因此，在該實(shí)施方式中，優(yōu)選的是通過一邊使冷卻體3旋轉(zhuǎn)一邊將其從熔融鋁2 抽出，將結(jié)晶出的精練鋁5的表面和熔融鋁的分界面的相對(duì)運(yùn)動(dòng)總是保持為進(jìn)行狀態(tài)。由 此，可以降低結(jié)晶出的精練鋁5中的雜質(zhì)濃度，熔融鋁難以附著在精練鋁2的表面上，從而 可以防止精練鋁5整體的雜質(zhì)濃度變高。若從該角度出發(fā)，優(yōu)選的是將冷卻體3從熔融鋁2抽出時(shí)的冷卻體3的圓周速度 盡可能地快。具體來說，優(yōu)選的是，將附著(結(jié)晶)于冷卻體3的精練鋁5的與熔融鋁2的 分界面的圓周速度設(shè)定在700mm/s以上。在圓周速度低于700mm/s的情況下，在精練鋁5 的表面上會(huì)結(jié)晶出雜質(zhì)濃度高的鋁，結(jié)果精練鋁整體的雜質(zhì)濃度有可能變高。更加優(yōu)選的 是設(shè)定在1500mm/s以上。另一方面，若抽出冷卻體3時(shí)的、附著(結(jié)晶)于冷卻體3的精練鋁5的與熔融鋁 2的分界面的圓周速度為8000mm/s以上，則離心力過大，因此附著在精練鋁5的表面上的熔 融鋁2有可能在液面的上方飛散。優(yōu)選的是設(shè)定為低于7000mm/s。
另外，在此，將從將結(jié)晶于冷卻體3的精練鋁5的最上部自金屬液2抽出開始到精 練鋁5的最下端離開金屬液2為止的時(shí)間作為“抽出時(shí)”。即，優(yōu)選的是從將精練鋁5的 最上部自金屬液2抽出開始到精練鋁5的最下端離開金屬液為止，將精練鋁6的與金屬液 2的分界面的圓周速度保持在700mm/s以上且低于8000mm/s。而且，在該實(shí)施方式中，優(yōu)選的是通過在精煉初期有意識(shí)地增大冷卻體3的圓周 速度來增大離心力，在精煉初期的短時(shí)間內(nèi)，積極地使與旋轉(zhuǎn)冷卻體的附著性弱的塊剝離。 即，在緊接在冷卻體3的浸漬之后的精煉初期的期間內(nèi)，優(yōu)選的是將冷卻體3的最大圓周速 度設(shè)定為比經(jīng)過精煉初期之后的冷卻體3的平均圓周速度大來進(jìn)行精煉。具體來說，優(yōu)選 的是將精煉初期的冷卻體的最大圓周速度設(shè)定為經(jīng)過精煉初期之后的冷卻體3的平均圓 周速度的1. 1倍以上。若低于1. 1倍，則無法獲得足夠的離心力，有可能不能充分地使與冷 卻體3的附著性弱的精煉鋁剝離。精煉初期是指從精煉開始起的、長度為整個(gè)精煉時(shí)間的0. 1倍的時(shí)間。該時(shí)間處 于10秒以上且120秒以下的范圍。在此所說的精煉開始是指冷卻體3浸入到熔融鋁2的 深度達(dá)到了預(yù)定深度時(shí)。在經(jīng)過了整個(gè)精煉時(shí)間的0. 1倍的時(shí)間之后、或從精煉開始起超 過了 120秒之后，即使增大冷卻體3的圓周速度，精練鋁5的剝離時(shí)機(jī)#也已過遲，會(huì)引起 一定時(shí)間內(nèi)的精練鋁5的回收量減少，因此不優(yōu)選。另外，若增大冷卻體3的圓周速度的時(shí) 間為從精煉開始起不足10秒，則不能充分地剝離與冷卻體3的附著性弱的精練鋁5，因此不 優(yōu)選。從金屬液2抽出了的旋轉(zhuǎn)冷卻體3如圖1(d)那樣由刮落裝置4刮落結(jié)晶于周面 的精練鋁5。其后，移動(dòng)到保持爐1，進(jìn)行接下來的精煉。通過重復(fù)進(jìn)行這樣的旋轉(zhuǎn)冷卻體3的浸漬= >精練鋁的結(jié)晶= >將精練鋁與旋 轉(zhuǎn)冷卻體3 —起抽出= >刮落精練鋁并回收的工序，連續(xù)地進(jìn)行精煉。另外，以上說明了精煉鋁的情況，但也可以是鋁以外的硅、鎂等其他的金屬，也可 以是金屬以外的物質(zhì)，只要是可以利用偏析凝固法的原理精煉出高純度塊的物質(zhì)即可。在 精煉鋁以外的物質(zhì)的情況下，也只要將冷卻體3的向熔融物質(zhì)浸漬時(shí)的溫度設(shè)定在固相線 溫度X0. 7以上即可，與冷卻體3的圓周速度相關(guān)的條件等也只要使用在鋁的精煉中說明 了的數(shù)值即可。實(shí)施例使用主要含有Fe 490 510ppm、Si 390 410ppm作為雜質(zhì)的鋁熔液，進(jìn)行了如
下試驗(yàn)。(實(shí)施例1)將上述組成的鋁熔液放入到精煉保持爐內(nèi)，調(diào)整精煉爐加熱器，保持在665°C的 溫度。其后，一邊使旋轉(zhuǎn)冷卻體旋轉(zhuǎn)，一邊將其浸漬到熔融鋁中直至浸漬到自冷卻體的下 端部起往上170mm的位置，其中所述旋轉(zhuǎn)冷卻體的溫度被調(diào)整成了 470°C (鋁的固相線溫 度X0. 7)，是上端部的外徑為150mm、下端部的外徑為100mm、長度為200mm的錐形。浸漬時(shí) 的冷卻體的浸漬部分的最下端部的外周面的圓周速度設(shè)定在2100mm/s。一邊使冷卻體在該狀態(tài)下以2100mm/s的圓周速度旋轉(zhuǎn)，一邊在旋轉(zhuǎn)冷卻體周面 結(jié)晶出精練鋁，如此進(jìn)行7分鐘。其后，一邊使冷卻體旋轉(zhuǎn)，一邊將其從熔融鋁抽出。將抽出時(shí)的結(jié)晶于冷卻體的精
8練鋁的最下端部的表面的圓周速度設(shè)定在2100mm/s，直到冷卻體的下端部從熔融鋁完全抽 出為止，維持該旋轉(zhuǎn)速度。另外，向旋轉(zhuǎn)冷卻體內(nèi)供應(yīng)壓縮空氣，使其冷卻。(實(shí)施例2)除了停止冷卻體的旋轉(zhuǎn)來將其從熔融鋁中抽出之外，以與實(shí)施例1相同的條件進(jìn) 行了精煉。表1中示出結(jié)晶于冷卻體的鋁精練塊的重量、精煉后的Fe、Si的濃度和精煉效率。(實(shí)施例3)除了下述方面之外，以與實(shí)施例1相同的條件進(jìn)行了精煉，所述方面為將向金屬 液浸漬時(shí)的冷卻體的浸漬部分的最下端部的外周面的圓周速度設(shè)定在1000mm/S，并停止冷 卻體的旋轉(zhuǎn)來將其從熔融鋁抽出。表1中示出結(jié)晶于冷卻體的鋁精練塊的重量、精煉后的Fe、Si的濃度和精煉效率。(實(shí)施例4)除了下述方面之外，以與實(shí)施例1相同的條件進(jìn)行了精煉，所述方面為將結(jié)晶于 冷卻體的精練鋁的最下端部的與金屬液的界面的圓周速度設(shè)定在1000mm/S，從熔融鋁抽出 冷卻體。表1中示出結(jié)晶于冷卻體的鋁精練塊的重量、精煉后的Fe、Si的濃度和精煉效率。(實(shí)施例5)除了下述方面之外，以與實(shí)施例1相同的條件進(jìn)行了精煉，所述方面為將冷卻體 的向熔融鋁浸漬時(shí)的溫度設(shè)定在530°C (鋁的固相線溫度XO. 8)。表1中示出結(jié)晶于冷卻體的鋁精練塊的重量、精煉后的Fe、Si的濃度和精煉效率。(實(shí)施例6)除了下述方面之外，以與實(shí)施例1相同的條件進(jìn)行了精煉，所述方面為將冷卻體 的向熔融鋁浸漬時(shí)的溫度設(shè)定在600°C (鋁的固相線溫度XO. 9)。表1中示出結(jié)晶于冷卻體的鋁精練塊的重量、精煉后的Fe、Si的濃度和精煉效率。(比較例1)除了下述方面之外，以與實(shí)施例1相同的條件進(jìn)行了精煉，所述方面為在不使冷 卻體旋轉(zhuǎn)的情況下將其浸漬到熔融鋁中，停止旋轉(zhuǎn)而將其抽出。表1中示出結(jié)晶于冷卻體的鋁精練塊的重量、精煉后的Fe、Si的濃度和精煉效率。(比較例2)除了下述方面之外，以與比較例1相同的條件進(jìn)行了精煉，所述方面為將向金屬 液浸漬時(shí)的冷卻體的浸漬部分的最下端部的外周面的圓周速度設(shè)定在350mm/s。表1中示出結(jié)晶于冷卻體的鋁精練塊的重量、精煉后的Fe、Si的濃度和精煉效率。
(比較例3)除了下述方面之外，以與比較例1相同的條件進(jìn)行了精煉，所述方面為將結(jié)晶于 冷卻體的精練鋁的最下端部的與金屬液的界面的圓周速度設(shè)定在350mm/s，從熔融鋁抽出 冷卻體。表1中示出結(jié)晶于冷卻體的鋁精練塊的重量、精煉后的Fe、Si的濃度和精煉效率。(比較例4)除了下述方面之外，以與比較例1相同的條件進(jìn)行了精煉，所述方面為將冷卻體 的向熔融鋁浸漬時(shí)的溫度設(shè)定在300°C。表1中示出結(jié)晶于冷卻體的鋁精練塊的重量、精煉后的Fe、Si的濃度和精煉效率。對(duì)以上的實(shí)施例1 6、比較例1 4的各例，調(diào)查了在從金屬液抽出了的冷卻體 上結(jié)晶了的精練鋁(鋁精練塊)的重量、精煉后的Fe、Si的濃度和精煉效率。在表1中示 出了其結(jié)果。如表1中所示，本發(fā)明的實(shí)施例的產(chǎn)品與比較例的產(chǎn)品相比較，可知精練鋁的雜 質(zhì)濃度低，精煉效率高。(實(shí)施例7)在實(shí)施例1的條件下進(jìn)行了 5次精煉實(shí)驗(yàn)，結(jié)果精練塊重量平均為6. 08kg。另外， 對(duì)精煉中發(fā)生的剝離次數(shù)與從精煉開始起經(jīng)過的時(shí)間一起進(jìn)行了調(diào)查，其結(jié)果如表2所 示，在從精煉開始起經(jīng)過了整個(gè)精煉時(shí)間X0. 1之后，發(fā)生了兩次剝離，與實(shí)施例8、9相比 精練塊重量變低。(實(shí)施例8)在實(shí)施例1的條件下，在從精煉開始起的、長度為整個(gè)精煉時(shí)間X0. 05的期間內(nèi)， 將冷卻體的浸漬部分的最上端部的外周面的圓周速度設(shè)定在3500mm/s，將之后的圓周速度 設(shè)定在3000mm/s，進(jìn)行了 5次的精煉實(shí)驗(yàn)，結(jié)果精練塊重量平均為6. 12kg。另外，對(duì)在精煉 中發(fā)生了的剝離次數(shù)與從精煉開始經(jīng)過的時(shí)間一起進(jìn)行了調(diào)查，其結(jié)果如表3所示，基本 上都僅在從精煉開始起的、長度為整個(gè)精煉時(shí)間X0. 1的期間內(nèi)發(fā)生了剝離，但在5次試驗(yàn) 中有1次(實(shí)驗(yàn)編號(hào)4)是在從精煉開始起經(jīng)過整個(gè)精煉時(shí)間X0. 1的時(shí)刻 從精煉開始 起經(jīng)過整個(gè)精煉時(shí)間X0. 15的時(shí)刻之間的期間內(nèi)發(fā)生了剝離。(實(shí)施例9)在實(shí)施例1的條件下，在從精煉開始起的、長度為整個(gè)精煉時(shí)間X0. 1的期間內(nèi)， 將冷卻體的浸漬部分的最上端部的外周面的圓周速度設(shè)定在3500mm/s，將之后的圓周速度 設(shè)定在3000mm/s，如表4所示，進(jìn)行了 5次的精煉實(shí)驗(yàn)，結(jié)果精練塊重量平均為6. 14kg。另 外，對(duì)在精煉中發(fā)生了的剝離次數(shù)與從精煉開始經(jīng)過的時(shí)間一起進(jìn)行了調(diào)查，結(jié)果在從精 煉開始起經(jīng)過了整個(gè)精煉時(shí)間X0. 1之后沒有發(fā)生剝離，因此精練塊重量與實(shí)施例7、8的 情況相比增大了。表1
10
表 權(quán)利要求
一種物質(zhì)精煉法，該物質(zhì)精煉法將冷卻體浸漬到熔融物質(zhì)中并在該冷卻體的表面上結(jié)晶、生長所述物質(zhì)的結(jié)晶，所述物質(zhì)精煉法的特征在于，一邊以所述冷卻體的圓周速度為700mm/s以上且低于8000mm/s的方式使冷卻體旋轉(zhuǎn)，一邊將其浸漬到熔融物質(zhì)中，并且將浸漬到熔融物質(zhì)中時(shí)的冷卻體的溫度設(shè)為所述物質(zhì)的固相線溫度×0.7以上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的物質(zhì)精煉法，其中，將冷卻體的圓周速度設(shè)為1500mm/s以上 且低于6000mm/s。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的物質(zhì)精煉法，其中，當(dāng)在所述冷卻體的表面上結(jié)晶、生長 了所述物質(zhì)的結(jié)晶之后將冷卻體從熔融物質(zhì)抽出時(shí)，一邊以結(jié)晶于冷卻體的結(jié)晶部分的、 與熔融物質(zhì)的分界面的圓周速度為700mm/s以上且低于8000mm/s的方式使冷卻體旋轉(zhuǎn)，一 邊進(jìn)行抽出。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的物質(zhì)精煉法，其中，以結(jié)晶于冷卻體的結(jié)晶部分的、與熔融物 質(zhì)的分界面的圓周速度為1500mm/s以上且低于7000mm/s的方式使冷卻體旋轉(zhuǎn)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1 4中任一項(xiàng)所述的物質(zhì)精煉法，其中，將浸漬到熔融物質(zhì)中時(shí)的冷 卻體的溫度設(shè)為所述物質(zhì)的固相線溫度X0. 8以上。
6.根據(jù)權(quán)利要求1 4中任一項(xiàng)所述的物質(zhì)精煉法，其中，將浸漬到熔融物質(zhì)中時(shí)的冷 卻體的溫度設(shè)為所述物質(zhì)的固相線溫度X0. 9以上。
7.根據(jù)權(quán)利要求1 6中任一項(xiàng)所述的物質(zhì)精煉法，其中，冷卻體浸漬后的精煉初期的 冷卻體的最大圓周速度與精煉初期之后的平均圓周速度相比為高速。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的物質(zhì)精煉法，其中，冷卻體浸漬后的精煉初期的冷卻體的最 大圓周速度為精煉初期之后的平均圓周速度XI. 1以上。
9.根據(jù)權(quán)利要求7或8所述的物質(zhì)精煉法，其中，精煉初期是從精煉開始起的、長度為 全部精煉時(shí)間X0. 1的期間(10秒以上且120秒以下)。
10.根據(jù)權(quán)利要求1 9中任一項(xiàng)所述的物質(zhì)精煉法，其中，所述物質(zhì)為金屬。
11.根據(jù)權(quán)利要求10中所述的物質(zhì)精煉法，其中，所述金屬為鋁。
12.一種物質(zhì)精煉裝置，其包括容納熔融狀態(tài)的應(yīng)精煉的物質(zhì)的爐體、和浸漬到容納在 所述爐體內(nèi)的熔融物質(zhì)中的可旋轉(zhuǎn)的冷卻體，所述物質(zhì)精煉裝置的特征在于，構(gòu)成為所述 冷卻體的圓周速度被設(shè)定在700mm/s以上且低于8000mm/s，并且冷卻體以其溫度被設(shè)定在 所述物質(zhì)的固相線溫度X0. 7以上的狀態(tài)被浸漬到所述熔融物質(zhì)中。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的物質(zhì)精煉裝置，其中，冷卻體的溫度被設(shè)定在所述物質(zhì)的 固相線溫度X0. 8以上。
14.根據(jù)權(quán)利要求12所述的物質(zhì)精煉裝置，其中，冷卻體的溫度被設(shè)定在所述物質(zhì)的 固相線溫度X0. 9以上。
15.根據(jù)權(quán)利要求12所述的物質(zhì)精煉裝置，其中，具有如下控制單元控制冷卻體的轉(zhuǎn) 速，使得精煉初期的冷卻體的最大圓周速度比精煉初期之后的平均圓周速度大。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的物質(zhì)精煉裝置，其中，所述控制單元控制冷卻體的轉(zhuǎn)速，使 得精煉初期的冷卻體的最大圓周速度為精煉初期之后的平均圓周速度XI. 1以上。
17.根據(jù)權(quán)利要求15或16所述的物質(zhì)精煉裝置，其中，所述精煉初期是從精煉開始起 的、長度為全部精煉時(shí)間X0. 1的期間。
全文摘要
本發(fā)明提供如下的精煉法將冷卻體浸漬在熔融物質(zhì)中，在該冷卻體的表面上結(jié)晶、生長上述物質(zhì)的結(jié)晶。一邊以冷卻體的圓周速度為700mm/s以上且低于8000mm/s的方式使冷卻體旋轉(zhuǎn)，一邊將其逐漸浸漬到熔融物質(zhì)中，并且將浸漬到熔融物質(zhì)中時(shí)的冷卻體的溫度設(shè)為上述物質(zhì)的固相線溫度×0.7以上。
文檔編號(hào)C22B21/06GK101946012SQ20088012714
公開日2011年1月12日 申請日期2008年12月19日 優(yōu)先權(quán)日2007年12月20日
發(fā)明者吉田勝起, 宮手幸裕, 村岡亮史, 細(xì)野宇禮武, 萩原靖久 申請人:昭和電工株式會(huì)社