JP2002541422A - 出湯装置を備える冶金容器および前記容器から液体金属を制御しながらスラグなしに取り出すための方法 - Google Patents

出湯装置を備える冶金容器および前記容器から液体金属を制御しながらスラグなしに取り出すための方法

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Abstract

(57)【要約】 本発明は、冶金容器(1)内にある溶融金属浴(3)から溶融金属(3)をスラグなしに引き出すための出湯装置(5)を備える冶金容器(1)に関する。本発明によれば、排出チャネル(10)の第1脚(11)が耐火容器壁(15)を貫通しており、排出チャネル(10)の両方の脚(11、12)が連結している領域にあるオーバフローエッジ(14)は、排出チャネルの入口開口(17)の上縁(18)よりも高く配置される。溶融金属(3)は、好ましくは誘導加熱法によって排出チャネル(10)内で加熱することができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】 (技術分野) 本発明は、請求項1に記載するように、液体金属を制御しながらスラグなしに
取り出すための出湯装置を有する冶金容器に関する。本発明はまた、こうした出
湯装置を使用する方法にも関する。
【0002】 (現況技術) 国際公開WO86/04980は、液体サイホンの原理を用いて、溶融金属浴
を入れた受取りコンテナから、耐火内張りをした排出パイプを使って、所定量の
液体金属を移送するための装置と方法を開示している。排出パイプは、2つの下
向きの脚を備える逆U形または逆V形をしており、その1番目は液体金属用の入
口開口を、第2番目は出口開口を有し、脚はクロージャ装置によって気密封止す
ることができる。排出パイプの上部領域にはパイプ連結が設けられており、この
パイプ連結は真空装置に連結することができ、また耐火内張りを有しており、さ
らにこのパイプ連結は、第1バルブによって選択的に真空装置に連結するか、ま
たは第2バルブによって大気中に連通させることができる。溶融金属浴を入れた
容器、特に溶解炉容器から所定量の液体金属を移送するためには、第2脚をクロ
ージャ装置で気密封止した排出パイプの第1脚を、溶融金属浴に浸漬し、通気バ
ルブの働きをする第2バルブを閉じ、次いで第1バルブを開いて排出バルブを真
空装置に連通させる。真空装置の真空吸引効果によって、溶融金属は第1脚内に
持ち上げられて、2つの脚の連結領域にあるオーバフロー縁を越えて第2脚へと
流れ込む。第2脚が満たされると、第2脚のクロージャ装置が開けられて、溶融
金属は液体サイホンの原理によって受取りコンテナ、好ましくは取瓶に移される
。真空装置と連通させる第1バルブを閉じること、および通気バルブの働きをす
る第2バルブを開けることによって、排出ダクトを通過する流れを中断し、これ
によって溶融金属を制御しながらスラグなしに取り出すことが可能となる。スラ
グの層を通過して第1脚が溶融金属浴内に浸漬される時に、スラグが排出パイプ
に流入するのを防ぐために、溶融金属浴に浸漬する前に、入口開口をプレートで
密閉し、このプレートが浸漬後に溶けて入口開口が開く。クロージャ装置のクロ
ージャプレート部材を保護するために、炉容器からの出湯の前に、下方領域でさ
らに狭窄部を有する第2脚に粒状耐火材が導入される。
【0003】 ドイツ特許DE−C605701は、熱浴を空にするためのサイホンを開示し
ており、この特許では加熱ケースで囲われた吸引パイプ内に放射ノズルが実装さ
れている。放射ノズルは、吸引パイプと一緒に加熱される。この放射ノズルは減
圧圧力を生成し、これによって容器から溶湯を制御しながら取り出す工程が開始
される。
【0004】 液体サイホンの原理を用いて液体金属を取り出すための上記公知の方法および
装置では、逆U字または逆V字形をした排出パイプの脚が、溶融金属浴中に浸漬
される。排出パイプの上部の方向変換領域は、容器の縁よりも上に配置される。
したがって、出湯手順を開始するには、容器の縁と溶融金属表面の高さの差以上
に、溶融金属を持ち上げなくてはならない。溶融金属の大きな比重を考慮すると
、例えば溶鋼の比重は6.9g/cmであり、これが可能なのは、せいぜい1
.5mを超えない高さまでである。このような理由で、公知の方法と装置は、最
新の溶解炉において実用的な重要性を獲得するには至っていない。
【0005】 (本発明の記述) 本発明の目的は、請求項1に記載する出湯装置を備える冶金容器において、そ
の容器の大小に関係なく、確実に液体金属を制御しながらスラグなしに取り出す
ことを可能にすることである。本発明の狙いは、わずかな減圧により、あるいは
減圧をすることさえなく出湯工程を開始することが可能であり、したがって真空
装置の必要がなくなるような、出湯装置における様々な修正を示すことである。
最後に、本発明はまた、この種の装置を使用することによって、冶金容器から液
体金属を制御しながらスラグなしに取り出すための方法の提供についても示す。
【0006】 本発明による出湯装置を備える冶金容器は、請求項1に記載の特徴を有する。
出湯装置の有利な構成を、請求項2から28に記載してある。また本発明による
方法は、請求項29に記載の特徴を有する。その方法の有利な構成は、その他の
請求項に記載してある。
【0007】 本発明の場合には、排出ダクトはその1つの脚が容器壁中に一体化されており
、比重の大きな溶融金属についても、出湯手順を開始、遂行するのに真空装置の
わずかな減圧だけを必要とするか、あるいは出湯手順を開始するための真空装置
を不要にすることができるように、排出ダクトの2つの脚の連結領域内のオーバ
フローエッジの高さを決めてある。この点において、好ましくは通気バルブを使
うか、あるいはクロージャ装置を操作して、大気と2つの脚の連結領域との間を
等圧化することによって、出湯手順をいつでも迅速に終了することが可能であり
、したがって液体金属を取り出す時に、溶融金属上に浮遊するスラグ層からスラ
グも一緒に流入しないことを確実にできる。
【0008】 (発明の実施の形態) 冶金容器の一例として、図1は電気アーク炉の炉容器1の断面図を示している
。炉容器1は、れんが造りの炉床を形成している、溶融金属3を受け入れるため
の容器下部2と、水冷要素で形成されている容器上部4を備える。図1の視点に
おいて、炉容器の左側に出湯装置5が配置され、炉容器の右側にスラグドア6で
閉じることのできるスラグ開口7が配置されている。容器下部2の底部は、出湯
装置5に向かって下降している。底部輪郭8の最も低い位置に、従来型の底湯出
し9が配置されており、これは例えば炉の修理や内張りの交換などのために炉の
操業を終了する前に、炉容器を完全に空にする時に使用される。炉容器は、知ら
れている方法で、出湯装置5の方向に傾くように適合させることができる。しか
し本発明による出湯装置は容器を傾けることを必要とせず、したがって炉容器を
傾けるための構造装備や、スクラップ予熱シャフトの場合には、炉容器を傾ける
前にシャフトを持ち上げるための構造装備を必要としない。固定型の炉の場合に
は、出湯側の水冷要素を他方の水冷要素と同じに長さにすることによって、容器
の壁部の耐火材料についてさらなる節約をすることが可能である。
【0009】 図1および2に示す炉容器1の場合には、液体サイホンの原理に基づき設計さ
れた出湯装置5は、耐火材料で囲まれた、頂部で連結された2つの下向きの脚1
1および12を備えた逆V字形をした、排出ダクト10を備える。2つの脚の間
の連結領域13の排出ダクト10内部に、液体金属3用のオーバフローエッジ1
4が画定されている。排出ダクトの第1脚11は、容器下部2の耐火容器壁15
を貫通し、炉内部からの視点では、第1脚は傾斜して上昇している。第2脚12
は、炉容器1の外部に配置され、容器壁15と平行に、直立して下方に面してい
る。生産および保全の理由から、出湯装置5の耐火容器壁15の外側に配置され
ている領域は、排出ダクト10の耐火容器壁を貫通している部分に、フランジ1
6を使って連結されている。
【0010】 排出ダクト10の第1脚11は、その上縁18が高さh0を画定している入口
開口17を有する。
【0011】 排出ダクト10の第2脚12は、液体金属3用の出口開口20を有する。出口
開口20は、クロージャ装置19によって閉じることが可能であり、排出ダクト
10の入口開口17の上縁18よりも低く、hAで示される高さにある。クロー
ジャ装置19は、クロージャプレート部材21を使って概略図のみ示してあり、
このプレート部材は、出口開口20の端部を圧迫する閉位置から、出口開口20
を開放する開位置へ、また開位置から閉位置に駆動することによって、繰り返し
移動可能である。出湯手順を、前回の出湯手順から第2脚12内に保留された残
量、またはすでに排出ダクトのオーバフローエッジ14を越えて流入した溶融金
属3のオーバフロー分量から開始する時には、クロージャ装置で達成する封止効
果の完全性に関しては、特別な要求をする必要はない。第2脚12が空の時に、
出湯手順を開始するのに真空装置を使用する場合には、真空吸引効果を大幅に低
下させないように、クロージャ装置19は気密封止作用をもたらすように設計す
る必要がある。セラミックスライダ部材および、場合によってはシールを用いて
クロージャプレート部材を出口開口に押し付けるクロージャ装置が、この目的に
特に適している。
【0012】 排出ダクト10の第2脚12は、保護パイプ22によって下方に延長されてお
り、このパイプは、炉容器1から取瓶に出湯する時に金属の噴流を囲み、したが
って金属を大気から遮蔽する。
【0013】 排出ダクト内部の液体流中の乱流を実質的に防止するために、排出ダクトの通
過流断面は比較的大きくし、流れを制限するための縮小通過流断面部分23を、
出口開口20のすぐ上流に設ける。その部分23は、そこを通過する液体の高い
流速によって特別の負荷を受けるので、独立した交換可能な部分(図示せず)と
してある。円形断面の流れを形成するのに好ましい円形断面の縮小通過流断面部
分から離れて、図示した実施形態では、出湯手順においてあとに残る液溜りを画
定する入口開口17の上縁18ができる限り下に配置されるように、少なくとも
第1脚11の入口開口17の領域において、排出ダクトの通過流断面は、高さよ
りも幅の大きな長方形または楕円形としてある。入口開口17の内部断面の寸法
は、幅が約30cmで高さが約20cmであり、これが有利であることがわかっ
ている。
【0014】 出湯手順における妨げのない排出流に関して、排出ダクトに存在する溶融金属
を液体状態に維持するため、あるいは固まった残留溶融金属を再び流動化するた
めに、排出ダクトを囲む耐火材料または、排出ダクト内にある溶融金属を加熱装
置を使って加熱してもよい。図示した構造では、出湯装置は排出ダクト10の第
1脚11を囲む第1の誘導コイル24および排出ダクト10の第2脚12を囲む
第2の誘導コイル25を備えている。これらの誘導コイルは交流を用いて別々に
稼動させ、それぞれがかかわる要件に応じて、第1脚11の溶融金属または第2
脚12の溶融金属を加熱できるようにしてもよい。誘導コイル24および25の
巻線と、耐火物内張りをした排出ダクト10の脚11および12の間に、排出ダ
クトから冷却された誘導コイル24および25の巻線への熱流を低減するために
絶縁層26が配置されている。無電流状態では、積極的に冷却した誘導コイル2
4および25を、排出ダクトに保留されている溶融金属を冷却するのに使用する
こともできる。この場合には、絶縁層26は省かれる。
【0015】 図示した実施形態では、2つの脚11および12の間の連結領域13内に、排
出ダクト10のそれぞれの脚11および12に整列されて耐火材料で内張りされ
たパイプ連結27および28が設けられている。第1脚11と整列された第1パ
イプ連結27は、フランジ29を使って気密封止してもよい。第2脚12に整列
された第2パイプ連結28は、第2のフランジ30を介して少なくとも1つの外
部装置に連結することができる。この目的で第2フランジ30には、第1バルブ
32を経由して図2に概略図を示す真空装置39を連結するための連結パイプ3
1が設けられている。連結パイプ31からの分岐内には、バルブを開けると、大
気と連通させることができるように、通気バルブ33という名称で識別される第
2のバルブが配置されている。2つの脚11および12間の連結領域13内の自
由体積を低減するために、耐火プラグ34および35がフランジ29および30
の内側に配置されている。フランジ29および30をとり外すと、検査や保全の
ために、それぞれに対応するパイプ連結に整列されている脚11および12の内
部にアクセス可能となる。少なくとも1つのパイプ連結を使用してバーナを連結
して、誘導加熱装置の代わりとして、あるいは追加的に排出ダクトまたは排出ダ
クトに配置する溶融金属用の加熱装置とすることもできる。
【0016】 出湯装置を含む容器の部分を拡大して示している図2では、いくつかの代替構
成において出湯装置の動作モードに有利ないくつかの修正項目と追加の装備項目
を図解している。
【0017】 排出ダクト10の入口開口17の近傍には、ガス、好ましくはアルゴンなどの
不活性ガスを導入するために、加圧ガスラインを経由して加圧ガス源に連結する
ことができる多孔質洗浄れんがまたは掃気れんが36が備えられ、このれんがが
、下方から排出ダクト10内へと開口している。第1脚11内を上方に上昇し、
開放通気バルブ33を経由して抜け出ることのできるガスを導入することにより
、溶融金属が一緒に搬送され、このようにして第1脚内で液体金属がオーバフロ
ーエッジ14を越えるレベルまで上昇する。このような搬送効果は、真空装置3
9の真空吸入効果の代わり、または追加として使用することができる。
【0018】 第1脚の誘導加熱の代替、または追加として、排出ダクトの入口開口17の近
傍に、加圧ガス配管を経由して加圧ガス源に連結することができて、排出ダクト
の上側に開口しており、それによって第1脚内の液体金属の循環をもたらすこと
ができる第2の多孔質洗浄れんがまたは掃気れんが37を備えることによって、
脚内での溶融金属の凝固も防止することができる。そうすることによって、高温
金属は容器2から第1脚の低温領域へと流れ、したがってその領域での金属の硬
化を阻止することができる。排出ダクトの入口開口17の近傍に、その領域の循
環による冷却効果を打ち消すために、容器下部2底部の例えば底湯出し9に対し
て類似の位置に、多孔質洗浄れんがまたは掃気れんがを備えることも可能である
【0019】 真空装置39を使用している時、容器内の最高浴面レベルh3において、排出
ダクト10の連結領域13の浴面レベルh4が、真空装置への供給ライン中に流
入したり、またはパイプ連結27に連結されたバーナ中に流入したりする程度ま
で上昇しないことを保証するために、出湯装置は図2に参照番号40で識別した
、排出ダクト10の2つの脚11および12の連結領域13内の浴面レベルh4
を検出、制御するための装置を備えている。この装置40にはレベルセンサが備
えられており、このセンサが浴面レベルh4を検出し、その出力信号が、調節回
路を経由して、例えば真空装置39が生成する減圧圧力を調節する。次いで、一
定減圧圧力を供給する真空装置39を使用して、レベルセンサから供給される制
御信号を調節バルブ38に入力し、このバルブから追加の漏洩または2次空気を
真空装置39の取込み口領域に制御しながら送り込むという手順によって、2つ
の脚11および12の連結領域13内に作用する減圧圧力を調節し、これによっ
て基準値として設定された液面レベルh4を維持することができる。パイプ連結
27および28の長さが十分に大きくて、危険にさらされる要素が常に最大吸引
高さ、または溶融金属頂部の高さよりも上にあるような場合には、浴面レベルh
4を所定の高さに維持するための調節装置は不要である。
【0020】 出湯装置5が、各出湯手順ごとに第2脚が完全に空になるように設計、操業さ
れている場合には、先述のWO86/04980で知られているように、出湯手
順の後、かつ排出ダクト10の出口開口20がクロージャプレート部材21によ
って再び閉じられた後に、粒状耐火材を第2脚に上から導入するのが好ましい。
そのような場合には、排出ダクト10の第2脚12に整列された第2パイプ連結
28を使用して、粒状耐火材を有するコンテナを、外部装置として適当な供給導
管と計量器具を経由して連結する。こうして真空装置を連結するための連結パイ
プ31と、通気バルブ33を経由して大気と連通する可能性の両方を、排出ダク
ト10の第1脚11に整列された第1フランジ29に関連づけることができる。
【0021】 出湯工程を開始および実行することに関して、出湯装置5それぞれの設計構成
に応じて、いくつかの修正が可能であり、こうした修正の最も重要なものを以下
に示す。
【0022】 この点については、図1に示す高さパラメータh1からh7、およびhAが関
与する。これらの高さパラメータの定義は、前述の部分に記載されているが、以
下に再びまとめと補足を示す。傾動可能な容器の場合には、高さパラメータは傾
けた状態および非傾けた状態の両方に関係する(図3および5を参照)。高さの
意味は以下のとおりである。
【0023】 hA= クロージャプレート部材21によって閉じることのできる、排出ダク
ト10の出口開口20の高さ h0= 排出ダクトの入口開口17上縁18の高さ h1= 入口開口17前方の底部輪郭8の高さ h2= オーバフローエッジ14の高さ h3= 溶融金属浴3の最大許容液面レベルの高さ h4= 排出パイプ10の連結領域13内にある溶融金属の高さ h5= 溶融金属浴上に浮遊するスラグ層41の高さ h6= 2つの脚11および12の連結領域内のプラグ34および35によっ
て閉塞される高さ h7= 流入渦によってスラグが排出ダクト10に引き込まれる溶融金属浴面
レベルの高さ
【0024】 図1に示す出湯装置の場合には、オーバフローエッジ4の高さh2は、溶融金
属浴3の最大許容液面レベルh3とほぼ同じ高さである。容器1内でスラグ層4
1が溶融金属浴3に荷重負荷をかけるために、排出ダクト内の溶融金属浴3の液
面レベルの高さh4は、h3よりもいくぶん大きい。このことは、容器1の最大
浴レベル3に達する少し前に、溶融金属は第1脚11から第2脚12へと流れ込
み、排出ダクト10のその脚を充満させることを意味する。出湯手順の直前のそ
のような状態を図1に示してある。高さh6とh4の差がわずかであることによ
って、連結領域13内の自由体積は小さく保たれる。そのような条件において、
通気バルブ33の開口によって連結領域13内の自由空間に大気圧が生成されて
、その後に通気バルブが閉じられる場合には、真空装置を必要とすることなく、
クロージャプレート部材21によって出口開口20が開けられた後、第2脚12
内の溶融金属が流れ出る時に、第1脚11内にある溶融金属も引き寄せられて、
その溶融金属と共に容器1外に移送される。液体サイホンの原理に基づく排出流
は、排出ダクトの入口開口17の上縁18を経由して、溶融金属浴の液面レベル
と共に低下するスラグ層41から、スラグとそれに伴う空気が排出ダクトに引き
込まれるまで続く。容器1中の溶融金属浴3面レベルが高さh0に達した時、ス
ラグと空気が引き込まれることによって、出湯手順は自動的に終了させられる。
このような場合には、排出ダクト中と、それを用いて出湯された溶融金属中に、
少量のスラグが流入することが理解されるであろう。
【0025】 排出ダクト10の入口開口17の上縁18上方の流入渦によって、溶融金属浴
3の液面レベルが高さh0に達する前に、少量のスラグがすでに排出ダクト10
内に引き込まれている。流入渦の作用によって排出ダクト中にスラグが引き込ま
れ始める高さが、記号h7で識別されている。いかなるスラグの流入をも防止す
るのであれば、溶融金属浴3の液面レベルが高さh7に達した時に、出湯手順を
終了しなくてはならない。出湯手順の終了は、排出ダクト10の出口開口20を
適当なクロージャ装置19で閉じるか、通気バルブ33を開き、つまり2つの脚
11および12の連結領域13中へ漏洩2次空気を送り込むか、あるいは傾動可
能な容器の場合には、容器を傾け戻すことによって実行することができる。最初
に述べた状況の場合には、第2脚12は少なくとも部分的に残量溶融金属で満た
されたままとなる。他の2つの状況の場合には、第2脚12は完全に空になる。
【0026】 以上のように、第2脚12に存在する溶融金属残量は、それが流出する時に生
じる吸引効果が、溶融金属3を容器から第1脚を経由して第2脚に引き込むのに
十分である場合には、出湯工程を開始および実行するのに十分である。この点に
関して重要な留意事項は、出湯工程を開始した時の、2つの脚11および12の
連結領域13内の自由空間のサイズと、第2脚12中に存在する溶融金属体積で
ある。最後に、排出ダクト10内の流れの状況も重要な関係があり、これは出口
開口20上流の通過流断面積の縮小によって影響を受ける可能性がある。
【0027】 本発明による出湯装置を用いて、最大浴面レベルh3に達する毎に1度だけ出
湯手順を行おうとする場合には、上述したように図1に示す高さの条件で、真空
装置を使用することなく、第2脚12に存在する溶融金属のオーバフロー分また
は残留分を用いるだけで出湯工程を実行することが可能であり、この場合には、
場合によっては加熱装置24、25によって溶融金属を液体状態にすることもあ
る。
【0028】 オーバフローエッジ14の高さh2が、例えば第1脚11の傾斜角を低減する
ことにより、溶融金属浴の最高液面レベルの高さh3よりも低く配置される場合
には、容器1中の溶融金属浴の液面レベルが最大高さh3よりも低い場合でも、
より詳細には溶融金属浴の液面レベルがほぼ高さh2に達するまでは、溶融金属
3が第2脚12中にオーバフローすることが保証される。したがって、この領域
では、第2脚の体積を適切に構成することによって、この出湯装置では、やはり
第1脚から運び出される溶融金属の効果で、出湯工程を高い信頼性で開始できる
ことが常に保証されている。オーバフローエッジ14をより低く設定する場合に
は、材料を容器1内で溶解したときに、最大浴面レベルh3に達するいくぶんか
前に、第2脚12への移行はすでに起こっており、この場合には誘導加熱および
/または洗浄れんがまたは掃気れんが37もしくは36を通してガスを導入する
ことによって、溶融金属の冷却と凝固を防止することが好ましい。排出ダクトの
入口開口17の上縁18の高さh0が、オーバフローエッジ14の高さh2の最
小限度であると考えられる。しかし、高さh2が高さh7より小さくならない、
つまり次の条件が適用されるのが好ましい。h2≧h7。傾動可能な炉容器の場
合には、高さの詳細は傾動条件と関連する。
【0029】 オーバフローエッジ14の高さh2を溶融金属浴3の最大液面レベルの高さh
3よりも高く選定する場合、または出湯装置5を用いて複数の部分量を容器1か
ら連続的に抜き出し、そのような状況で各出湯手順が第2脚を空にして中断され
る場合には、出湯手順を開始するために真空装置が必要となる。図示した例では
、真空装置はバルブ32を介して連結ダクト31に連結することができる。真空
装置の大きさは、持ち上げようとする液体金属それぞれの液柱に依存する。本明
細書の最初の部分で引用したドイツ特許DE−C605701の原理に基づく噴
射ノズルを使用して、低吸引圧力を実装することもできる。多孔質洗浄れんが3
6または掃気れんが37を介してガスを導入することによって、運搬効果を利用
して、第1脚の浴面をわずかに上昇させることもできる。
【0030】 以後に図1に示す出湯装置5を用いた出湯方法について述べる。
【0031】 出湯工程の終了後、排出ダクト10の出口開口20が閉じられ、粒状耐火物材
料が第2脚12の下方部分に導入される。同時に、溶解炉1に装入材料が装入さ
れ、次回の装入物が溶解されている。このような状況において、溶解炉容器1内
の浴面レベルは上昇し、同時に排出ダクトの第1脚11内の液面レベルも上昇す
る。第1脚11内での溶融金属の冷却を防止するために、誘導コイル24に給電
するか、または洗浄れんが36もしくは掃気れんが37それぞれを通してガスを
導入するか、あるいはその両方を行う。溶解炉容器1内で最大浴面レベルh3に
達する少し前に、溶融金属は、オーバフローエッジ14を越えて第1脚11から
第2脚12へと流出し、第2脚に充満する。この場合においても、誘導コイル2
5に通電して、すなわち溶融金属の誘導加熱によって、冷却を防止する。溶解工
程中に、2つの脚11および12の連結領域13内で圧力が上昇するのを防止す
るために、通気バルブ33を開放する。
【0032】 出湯手順の前に、掃気バルブ33を再び閉めて、クロージャ装置を開くことに
よって出湯工程を開始する。第2脚12に排出されているオーバフロー分量によ
って、溶融金属は第1脚11および炉容器から、高さがh7に達するまで、引き
出される。開放されている通気バルブ33を用いて、スラグが引き込まれるのを
防止するために、漏洩2次空気を送り込むことによって、出湯手順を中断する。
浴面レベルに対応する量の液体金属は、容器内に液溜りとして残留する。クロー
ジャ装置19を再び閉じ、次いで少量流を形成できる耐火材を導入した後に、上
記の手順を繰り返す。
【0033】 一部分だけを出湯しようとする場合には、液体金属の残量が第2脚12内に保
留されるように、噴流をクロージャ装置19によって中断することができる。排
出ダクトの第1脚11内でオーバフローエッジ14よりも低いレベルまで低下し
た浴面レベルh4は、新たな出湯工程を開始するために、必要な場合には装置4
0のレベルセンサによる浴面調整を組み込んた真空装置を使用するか、または多
孔質洗浄れんがもしくは掃気れんが36を介してガスを導入するか、あるいはそ
の両方によって、オーバフローエッジ14より上に上昇させることができる。
【0034】 図3から図5に示す傾動可能な冶金容器101の部分は、図1の冶金容器に対
して修正を加えた出湯装置105を有している。ここで図1または図2の容器の
部品と対応する部品は、100を加えた参照番号で示してある。排出ダクト11
0の第1脚111は、容器下部102の耐火容器壁115を貫通し、かつ水平な
第1部分111aと垂直な第2部分111bとを有し、この第2部分は拡大され
た連結領域113を介して第2脚112に連結されている。さらに、排出ダクト
110のオーバフローエッジ114はより低く設定されており、拡大された連結
領域113の上にある気密封止の代わりに、バーナ144を備える蓋143が設
けてあり、このバーナは蓋を貫通しており、これを用いて拡大連結領域または溶
融金属を加熱することができる。蓋143を備える連結領域113のクロージャ
は、気密性のものでもよい。しかし、オーバフローエッジ114を低く設定した
ことにより、連結領域113が蓋143によって気密封止されていなくても、無
スラグ出湯手順を開始することができるので、これは必要条件ではない。
【0035】 容器下部102の底部輪郭108に隣接する第1脚の第1部分111aの水平
配置と、少なくとも第1脚111の入口開口117の領域において、長方形また
は高さよりも幅の大きな楕円形をした排出ダクト110の通過流断面を構成した
効果によって、一方では縮小された通過流断面積部分123で制限されている金
属の流速を低く保つことができ、他方では排出ダクトの入口開口117の上端部
118を、排出ダクトの入口開口117が円形断面である時よりも、さらに低く
配置することが可能である。排出ダクトの入口開口117の断面積と、通過流の
境界を定めている部分123の断面積との比は約4:1である。排出ダクト11
0の第1脚111が傾斜して立ち上がり、したがって排出ダクトの入口開口17
の上縁18が鋭角形状になっている、図1および2に示す構成と比較して、図3
から5に示す実施形態の第1部分110aの水平構成では、上縁118が直角形
状であることによって、使用寿命が増大し、その結果数百回の出湯手順の後でも
排出ダクトの入口開口117の上縁118は磨耗のためにほんのわずかに上方に
変位するだけであるという利点がある。一方これは、オーバフローエッジ114
を実質上h7のレベルまで下げることができ、それにもかかわらず比較的長期の
手順後も、上縁118領域の磨耗量が少ないために無スラグ出湯が保証されるこ
とを意味している。
【0036】 図3から5に示す冶金容器は、傾動できるように適合されている。図3は容器
の中立または作動姿勢を示し、図5は傾動姿勢を示している。傾度は約3度と5
度の間である。傾動可能な容器の場合には、オーバフローエッジ114の最小高
さを決める上で最大傾動姿勢が重要であり、言い換えると図5に示す傾けた状態
において、無スラグ出湯を保証するには、オーバフローエッジ114の高さh2
は、流入渦のために溶融金属103上に浮遊するスラグ141が排出ダクトの入
口開口117のオーバフローエッジ118を越えて排出ダクト110内に引き込
まれる高さである、h7より低くなってはならない。容器が傾けた状態にあり、
オーバフローエッジ114の高さh2が、浴表面の高さh7にほぼ等しいか、ま
たはわずかに高い場合には、溶融金属103の高さh7が容器101内に残留し
ている限り、連結領域113の上にある密封クロージャにより得られる吸引効果
の利用を必要とすることなく、無スラグ出湯手順を実行することができる。
【図面の簡単な説明】
本発明を、5つの図面を参照して3つの実施形態を用いてより詳細に記述する
【図1】 出湯装置を有する冶金容器の断面図である。
【図2】 いくつかの修正を加えた出湯装置を含む容器部分の拡大図である。
【図3】 排出ダクト形状を修正した出湯装置を含む容器部分の傾けていない状態での図
2と同じ視点の図である。
【図4】 図3のIV−IVの断面図である。
【図5】 図3に示す傾動可能な容器部分の、傾けた状態の図である。
【手続補正書】特許協力条約第34条補正の翻訳文提出書
【提出日】平成13年4月6日(2001.4.6)
【手続補正1】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0002
【補正方法】変更
【補正の内容】
【0002】 (現況技術) 国際公開WO86/04980は、液体サイホンの原理に基づいて、溶融金属
浴を入れた受取りコンテナから、耐火内張りをした排出パイプを使って、所定量
の液体金属を移送するための装置と方法を開示している。排出パイプは、2つの
下向きの脚を備える逆U形または逆V形をしており、その1番目は液体金属用の
入口開口を、第2番目は出口開口を有し、脚はクロージャ装置によって気密封止
することができる。排出パイプの上部領域にはパイプ連結が設けられており、こ
のパイプ連結は真空装置に連結することができ、また耐火内張りを有しており、
さらにこのパイプ連結は、第1バルブによって選択的に真空装置に連結するか、
または第2バルブによって大気中に連通させることができる。溶融金属浴を入れ
た容器、特に溶解炉容器から所定量の液体金属を移送するために、第2脚をクロ
ージャ装置で気密封止した排出パイプの第1脚を、水冷構成要素で形成された容
器上部の壁面内の閉塞可能な開口を介して、溶融金属浴に浸漬し、通気バルブの
働きをする第2バルブを閉じ、次いで第1バルブを開いて排出バルブを真空装置
に連通させる。真空装置の真空吸引効果によって、溶融金属は第1脚内に持ち上
げられて、2つの脚の連結領域にあるオーバフローエッジを越えて第2脚へと流
れ込む。第2脚が満たされると、第2脚のクロージャ装置が開けられて、溶融金
属は液体サイホンの原理によって受取りコンテナ、好ましくは取瓶に移される。
真空装置と連通させる第1バルブを閉じること、および通気バルブの働きをする
第2バルブを開けることによって、排出ダクトを通過する流れを中断し、これに
よって溶融金属を制御しながらスラグなしに取り出すことが可能となる。スラグ
の層を通過して第1脚が溶融金属浴内に浸漬される時に、スラグが排出パイプに
流入するのを防ぐために、溶融金属浴に浸漬する前に、入口開口をプレートで密
閉し、このプレートが浸漬後に溶けて入口開口を開く。クロージャ装置のクロー
ジャプレート部材を保護するために、炉容器からの出湯の前に、下方領域でさら
に狭窄部を有する第2脚に粒状耐火材料が導入される。
【手続補正2】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0004
【補正方法】変更
【補正の内容】
【0004】 液体サイホンの原理を用いて液体金属を取り出すための上記公知の方法および
装置においては、逆U字または逆V字形をした排出パイプの脚が、溶融金属浴中
に浸漬される。排出パイプの上部の方向変換領域は、溶融金属表面の最大高さよ
りも上に配置される。したがって、出湯作業を開始するには、前記方向変換領域
と溶融金属表面の高さの差以上に、溶融金属を持ち上げなくてはならない。この
ことから出湯工程を開始するためには真空装置が必要となる。
【手続補正3】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0007
【補正方法】変更
【補正の内容】
【0007】 本発明の場合には、排出ダクトはその1つの脚が容器壁中に一体化されており
、出湯手順を開始するための真空装置を不要にすることができるように、排出ダ
クトの2つの脚の連結領域内のオーバフローエッジの高さを決めてある。この点
において、好ましくは通気バルブを使うか、あるいはクロージャ装置を操作して
、大気と2つの脚の連結領域との間を等圧化することによって、出湯手順をいつ
でも迅速に終了することが可能であり、したがって液体金属を取り出す時に、溶
融金属上に浮遊するスラグ層からスラグも一緒に流入しないことを確実にできる
【手続補正書】特許協力条約第34条補正の翻訳文提出書
【提出日】平成13年4月26日(2001.4.26)
【手続補正1】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】請求項1
【補正方法】変更
【補正の内容】
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) F27D 3/14 F27D 3/14 A 11/08 11/08 A (81)指定国 EP(AT,BE,CH,CY, DE,DK,ES,FI,FR,GB,GR,IE,I T,LU,MC,NL,PT,SE),EA(AM,AZ ,BY,KG,KZ,MD,RU,TJ,TM),AU ,BG,BR,BY,CA,CN,CZ,DE,EE, HU,ID,IN,JP,KR,LT,LV,MN,M X,NO,NZ,PL,RO,RU,SG,SI,SK ,TR,UA,US,UZ,ZA

Claims (35)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 冶金容器(1、101)中の溶融金属浴(3、103)から
    液体金属を制御しながらスラグなしに取り出すための出湯装置(5、105)を
    備える冶金容器(1、101)であって、出湯装置(5、105)が、耐火材で
    囲まれた排出ダクト(10、110)を含み、排出ダクトは、頂部で連結された
    2つの下向きの脚(11、12、111、112)を備え、第1脚(11、11
    1)は、上縁(18)を有する入口開口(17、117)を備え、第2脚(12
    、112)は、クロージャ装置(19、119)によって閉じることのできる液
    体金属(3、103)用の下部出口開口(20、120)を備え、さらに液体金
    属用のオーバフローエッジ(14、114)が、2つの脚(11、12、111
    、112)の連結領域(13、113)の排出ダクト内に画定されており、 排出ダクト(10、110)の第1脚(11、111)が、耐火容器壁(15
    、115)を貫通しており、 冶金容器の作動位置においてオーバフローエッジ(14、114)が、排出ダ
    クトの入口開口の上縁の高さ(h0)よりも高い位置(h2)にあって、 排出ダクト(10)を囲む耐火材の少なくとも一部、または排出パイプ内の溶
    融金属(3)が、加熱装置(24、25、144)を用いて加熱可能であること
    を特徴とする冶金容器(1、101)。
  2. 【請求項2】 排出ダクト(10)の2つの脚(11、12)の連結領域(
    13)内に、耐火材で内張りされた、フランジ(29、30)を用いることによ
    って密閉、かつ/または少なくとも1つの外部装置に連結することができる、少
    なくとも1つのパイプ連結(27、28)が配置されていることを特徴とする請
    求項1に記載の冶金容器。
  3. 【請求項3】 排出ダクト(10)の2つの脚(11、12)の少なくとも
    1つが、それぞれの脚に整列されたパイプ連結(29、30)を備えることを特
    徴とする請求項2に記載の冶金容器。
  4. 【請求項4】 フランジ(30)に、真空装置(39)を第1バルブ(32
    )経由で外部装置として連結することができる連結パイプ(31)が設けられて
    いることを特徴とする請求項2または3に記載の冶金容器。
  5. 【請求項5】 フランジ(30)に、第2通気バルブ(33)経由で大気と
    連通させることができる連結パイプ(31)が設けられていることを特徴とする
    請求項2から4のいずれか一項に記載の冶金容器。
  6. 【請求項6】 排出ダクト(10)の2つの脚(11、12)の連結領域(
    13)内の浴面レベルの高さ(h4)を検出し、かつ必要であればそれを制御す
    るための装置(40)が設けられていることを特徴とする請求項1から5のいず
    れか一項に記載の冶金容器。
  7. 【請求項7】 一定圧力に設定することができる真空装置(39)に組み合
    わせて、排出ダクト(10)の2つの脚(11、12)の連結領域(13)内の
    浴面レベルの高さ(h4)を検知し、かつ連結領域(13)を大気と連通させる
    ガス導管内に配置された調整バルブ(38)に制御信号を供給する、レベルセン
    サが設けられていることを特徴とする請求項6に記載の冶金容器。
  8. 【請求項8】 容器(1)または排出パイプ(10)の内部にガスを導入す
    るために、圧力ガス管経由で加圧ガス供給源に連結できる少なくとも1つの多孔
    質洗浄れんがまたは多孔質掃気れんが(36、37)が、排出ダクトの入口開口
    (17)の近傍に開口していることを特徴とする請求項1から7のいずれか一項
    に記載の冶金容器。
  9. 【請求項9】 洗浄れんがまたは掃気れんが(36、37)が、第1脚(1
    1)の下側および/または上側で、排出ダクト(10)の通過流ダクト中に開口
    していることを特徴とする請求項8に記載の冶金容器。
  10. 【請求項10】 容器の作動位置において、パイプ連結のフランジ(29、
    30)の高さが、溶融金属浴の最大許容液面レベルによって確定される高さ(h
    3)よりも高いことを特徴とする請求項2から9のいずれか一項に記載の冶金容
    器。
  11. 【請求項11】 容器(1)の作動位置において、オーバフローエッジ(1
    4)の高さが、溶融金属(13)上に浮遊するスラグ層(41)からスラグが排
    出パイプ中に引き込まれ、このスラグが排出ダクトの入口開口(17)の上縁(
    18)より上にできる流入渦によって排出パイプ内に引き込まれる溶融金属浴面
    レベルの高さ(h7)よりも高いことを特徴とする請求項1から10のいずれか
    一項に記載の冶金容器。
  12. 【請求項12】 容器(1)の作動位置において、オーバフローエッジ(1
    4)の高さが、容器壁(15)に設けられたスラグ排出開口(7)の底面(42
    )の高さ(h5)よりも低いことを特徴とする請求項1から11のいずれか一項
    に記載の冶金容器。
  13. 【請求項13】 容器(1)の作動位置において、オーバフローエッジ(1
    4)の高さが、溶融金属浴(3)の最大許容液面レベル(h3)で画定される高
    さ(h3)とほぼ同じであることを特徴とする請求項12に記載の冶金容器。
  14. 【請求項14】 排出ダクト(10)の第1脚(11)が、耐火容器壁(1
    5)を貫通し、炉の内部からの視点で傾斜して上昇していることを特徴とする請
    求項1から13のいずれか一項に記載の冶金容器。
  15. 【請求項15】 排出ダクト(110)の第1脚(111)が、水平の第1
    部分(111a)と、連結領域(113)を経由して第2脚(112)に連結さ
    れている垂直の第2部分(111b)とを含むことを特徴とする請求項1から1
    3のいずれか一項に記載の冶金容器。
  16. 【請求項16】 排出ダクト(10)の第2脚(12)が、炉容器(1)の
    ベイ状の突出部の内部に配置されていることを特徴とする請求項1から15のい
    ずれか一項に記載の冶金容器。
  17. 【請求項17】 通過流を制限するための、縮小した通過流断面の部分(2
    3)が、排出ダクト(10)の第2脚(12)内に設けられていることを特徴と
    する請求項1から16のいずれか一項に記載の冶金容器。
  18. 【請求項18】 縮小した通過流断面の部分(23)が、排出ダクト(10
    )の出口開口(20)の直前に配置されていることを特徴とする請求項17に記
    載の冶金容器。
  19. 【請求項19】 縮小した通過流断面の部分(23)が交換可能であること
    を特徴とする請求項17または18に記載の冶金容器。
  20. 【請求項20】 排出ダクト(10)の通過流断面が、少なくとも第1脚(
    11)の入口開口(17)の領域内では、長方形または幅が高さよりも大きい楕
    円形であることを特徴とする請求項1から19のいずれか一項に記載の冶金容器
  21. 【請求項21】 排出ダクトの出口開口(17、117)の断面積と、通過
    流を制限している部分(23、123)の断面積との比が約4:1であることを
    特徴とする請求項1から20のいずれか一項に記載の冶金容器。
  22. 【請求項22】 加熱装置を、パイプ連結(27)に連結することができる
    ことを特徴とする請求項2から21のいずれか一項に記載の冶金容器。
  23. 【請求項23】 排出ダクト(10)の第2脚(12)に整列されたパイプ
    連結(28)に、粒状耐火材を有するコンテナを、計量装置を介して連結するこ
    とができることを特徴とする請求項2から22のいずれか一項に記載の冶金容器
  24. 【請求項24】 加熱装置が、排出ダクト(10)の第1脚および/または
    第2脚を囲む、少なくとも1つの誘導コイル(24、25)を備えることを特徴
    とする請求項1から23のいずれか一項に記載の冶金容器。
  25. 【請求項25】 排出ダクト(10)の出口開口(20)のクロージャ装置
    (19)が、出口開口(20)端部を圧迫する閉位置から出口開口(20)を開
    放する開位置へと、また開位置から閉位置までの駆動によって繰り返し移動可能
    な、クロージャプレート部材(21)を含むことを特徴とする請求項1から24
    のいずれか一項に記載の冶金容器。
  26. 【請求項26】 排出パイプの入口開口(17、117)が、容器底(8)
    に隣接して配置されていることを特徴とする請求項1から25のいずれか一項に
    記載の冶金容器。
  27. 【請求項27】 容器(101)が、出湯装置(110)の方向に傾動可能
    に適合されていることを特徴とする請求項1から26のいずれか一項に記載の冶
    金容器。
  28. 【請求項28】 流入渦のために溶融金属(3、103)上に浮遊している
    スラグ(41、141)が、排出ダクトの入口開口(17、117)のオーバフ
    ローエッジ(18、118)を越えて排出ダクト(10、110)中に引き込ま
    れる容器(1)において、オーバフローエッジ(14、114)の高さ(h2)
    が、容器(1)中に存在する溶融金属(3、103)ベッドの表面の高さ(h7
    )より高く、かつ好ましくはほんのわずかに高いことを特徴とする請求項1から
    27のいずれか一項に記載の冶金容器。
  29. 【請求項29】 請求項1から29のいずれか一項に記載の装置を使用し、
    液体サイホンの原理に基づいて、容器中の溶融金属浴から液体金属を制御しなが
    らスラグなしに取り出すための方法であって、 出湯手順の後に、排出ダクトの出口開口を閉じ、必要ならば容器内の溶融浴の
    液面レベルを、特に浴中に金属を溶解することによって出湯高さにまで高め、次
    いで2つの脚の連結部からの分岐内に設けられた通気バルブを閉じた後に、第2
    脚のクロージャ装置を開けて、前回の出湯手順から第2脚内に保留された残量、
    および/または2つの脚の連結領域内のオーバフローエッジを越える流れによっ
    て、あらかじめ供給された溶融金属のオーバフロー分量を抜き出すことによって
    出湯手順を開始し、これによって第1脚内および容器内にあるそれ以後の溶融金
    属も一緒に移送することを特徴とする方法。
  30. 【請求項30】 出湯手順を開始するために、通気バルブを閉じた後で、か
    つクロージャ装置を開く前に、排出ダクトの2つの脚の連結領域に真空装置を連
    結することによって、容器内部に連結する第1脚から溶融金属を吸い出し、オー
    バフローエッジを越えて第2脚内へと移送することを特徴とする請求項29に記
    載の方法。
  31. 【請求項31】 出湯手順を開始するために、通気バルブを閉じた後で、か
    つクロージャ装置を開く前に、傾けることが可能な容器を排出ダクトの方向に傾
    けることによって、容器の内部に連結された第1脚から溶融金属を吸い出し、オ
    ーバフローエッジを越えて第2脚内へと移送することを特徴とする請求項29ま
    たは30に記載の方法。
  32. 【請求項32】 出湯手順を開始する前に、排出ダクトの2つの脚のうちの
    少なくとも一方の内部、またはそれぞれの脚の中に存在する溶融金属を加熱する
    ことを特徴とする請求項29から31のいずれか一項に記載の方法。
  33. 【請求項33】 出湯手順を終了するために、通気バルブを開くことを特徴
    とする請求項29から32のいずれか一項に記載の方法。
  34. 【請求項34】 傾動可能な炉容器の場合には、出湯手順を終了するために
    、容器を排出ダクトと反対の方向に傾けることを特徴とする請求項29から33
    のいずれか一項に記載の方法。
  35. 【請求項35】 出湯手順を終了し、かつ排出ダクトの第2脚のクロージャ
    装置を閉じた後に、前記脚の下部に粒状耐火材を導入することを特徴とする請求
    項29から34のいずれか一項に記載の方法。
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