JP2008531855A - ガイドチューブエンド‐ピース、アセンブリおよび方法 - Google Patents

Abstract

添加物ガイドチューブのためのエンド-ピースを開示する。かかるエンド-ピースは、耐久性スリーブと脱離可能なスリーブを有してよい。脱離可能なスリーブは、チャネル−これを通して添加物が配達され得る−を有してよく、また、脱離可能なスリーブは、耐久性スリーブの貫通孔に存在し得、耐久性スリーブへ固定され得る。溶融金属が脱離可能なスリーブに接触すると、脱離可能なスリーブが燃えるかまたは溶融し、そして抜け落ち、これにより、溶融金属とスラグがエンド-ピースに固着することが防止され、これによりまた、金属およびスラグの形成が防止される。

Description

関連出願の引用
本願は、2005年3月4日に出願された米国仮特許出願第60/658,660号に対する優先権の利益を主張する。
発明の分野
本発明は、溶融金属に添加物を注入することに関連する装置および方法に関するものである。

溶融金属浴への添加物の注入には、しばしば、かかる添加物を金属ジャケットまたは鞘に封入して「有芯ワイヤー(cored wire)」を形成し、次いでこの有芯ワイヤーを溶融金属浴に添加し、ワイヤーの金属ジャケットまたは鞘コンポーネントを溶融させ、前記添加物を放出せしめることにより行われる。例えば、スチールに添加され得る添加物はカルシウムである。カルシウムは、紙やスチール製付加的ジャケット/鞘で隔離されたワイヤーの形態で提供され得る。

有芯ワイヤーを金属浴に添加するために、フィーダー（しばしば「インジェクター」と呼ばれる）が用いられる。フィーダーは有芯ワイヤーをリールまたはケージから引っ張り、ワイヤーを延ばし、延ばしたワイヤーを金属ガイドチューブを通して押し出す。ガイドチューブは概して、装着条件により25ミリメートル〜150ミリメートルの直径を有するスチールのチューブである。リカバリは、ガイドチューブの直径が例えば25ミリメートル〜50ミリメートルといった範囲の最低限度にある場合に最良である場合が多い。金属ガイドチューブは有芯ワイヤーを、ある軌道上で、当該有芯ワイヤーが溶融金属浴に入るように差し向けて、有芯ワイヤーを溶融金属中に溶解するのを容易にする。

例えば、カルシウムは非常に反応性があり、溶融スチールに比して低い密度を有し、溶融スチールの表面近傍で溶解する場合には、溶融スチールの温度で蒸気を形成する。ワイヤーを溶融浴に深く差し向け、かつ、そうすることにより溶融スチール浴の表面近傍での溶解から保護するために、溶融スチール近傍に位置づけられ得るガイドチューブであって、当該カルシウム有芯ワイヤーが溶融スチールに添加されている間、溶融スチールおよびスラグの飛散に耐え得るものが用いられ得る。通常、有芯ワイヤーは、溶融スチールに3〜4分間添加される。

ガイドチューブを溶融金属の表面に接近して位置づける場合、添加物のより多くが溶融金属中に至ることが示されている。「リカバリ(recovery)」は、溶融金属中に注入された添加物の量で除した、溶融金属中で測定された添加物の量である。添加物のリカバリは、いくつかのファクターにより決定される。殆ど全ての場合に、より大きなリカバリが所望される。リカバリに影響するファクターには、有芯ワイヤーが金属浴に入る角度、有芯ワイヤーが金属浴に入る速度、およびガイドチューブの先端と溶融金属の表面の間の距離が含まれる。

リカバリは、通常、ガイドチューブの末端が溶融金属に接近して配置される場合に改善される。しかし、当該ガイドチューブが溶融または酸化されることによりガイドチューブの末端が除去され、または、当該ガイドチューブを金属浴に非常に近づけた場合にはガイドチューブが詰まることが、実験により示されている。溶融、酸化および/またはプラギングは、ガイドチューブと金属浴の間の距離が1メートルより小さい場合に観察されている。かかる状態を回避するために、大きな、高密度セラミック製のエンド-ピースを、溶融金属の最も近傍の末端に用いることができる。しかし、そのようなエンド-ピースは、当該セラミックエンドにおける金属およびスラグの形成(build-up)を被り易い。さらに、エンド-ピースの重量により取扱いが困難になる。加えて、チューブが金属浴の近傍に低く位置づけられた場合、かかる形成がガイドチューブを遮断してしまう。

従って、温度、およびスラグや金属の飛散に耐え得、かつ、形成(buildup)を減じ、同時に、溶融金属浴に添加されるワイヤーからの機械的摩減および衝撃エネルギーに耐え得る新規な装置が必要とされている。

発明の概要
本発明は、添加物ガイドチューブのためのエンド-ピースとして具体化されてよい。そのようなエンド-ピースは、耐久性スリーブと脱離可能なスリーブを有してよい。耐久性スリーブは第一末端と第二末端を有してよく、そして、内部表面は、第一末端から第二末端まで伸長する貫通孔を規定する。脱離可能なスリーブはチャネル−これを通して添加物を配達し得る−を有してよく、また、脱離可能なスリーブは、耐久性スリーブの貫通孔内に存在し得、かつ、耐久性スリーブに固定され得る。

本発明は、ガイドチューブアセンブリとして具体化されてよい。かかるガイドチューブアセンブリはガイドチューブとエンド-ピースを含み得る。
本発明は方法として具体化されてよい。一つのかかる方法において、ガイドチューブアセンブリが提供される。ガイドチューブアセンブリは(a)受容末端および排出末端を有する耐久性スリーブであって、当該受容末端から当該排出末端まで伸長する貫通孔を規定する内部表面を有するもの、(b)添加物を配達し得るチャネルを有する脱離可能なスリーブであって、耐久性スリーブの貫通孔内に存在し、かつ耐久性スリーブに固定されるもの、および(c)脱離可能なスリーブのチャネル内に存在し、かつ、脱離可能なスリーブに固定される添加物ガイドチューブを有してよい。耐久性スリーブは溶融金属に接近して位置づけられ得、添加物は溶融金属に、前記受容末端から前記排出末端へ前記スリーブを通して当該添加物を供給することにより提供され得る。

発明の詳細な説明
本発明は、添加物ガイドチューブ４６のためのエンド-ピース１０として具体化され得る。図１〜４は一つのそのようなエンド-ピース１０を示す。エンド-ピース１０には、耐久性スリーブ１３と脱離可能なスリーブ１６が含まれ得る。本発明の一態様では、耐久性スリーブ１３は、約１０ミリメートルから１５ミリメートルの壁厚、約８０ミリメートルから９０ミリメートルの直径Ｄを有し、脱離可能なスリーブ１６は約７ミリメートルから１１ミリメートルの壁厚を有する。

耐久性スリーブ１３は、例えばアルミナまたはアルミナ-グラファイト等のセラミック材であってよい。耐久性スリーブ１３は第一末端１９と第二末端２２を有し得る。耐久性スリーブ１３は、第一末端１９から第二末端２２まで伸長する貫通孔２８を規定する内部表面２５を有し得る。

脱離可能なスリーブ１６は、ボール紙等の紙のボードであってよい。これとは別に、脱離可能なスリーブ１６は、織製ないし不織製のセラミックブランケットであってよい。セラミックブランケットの例は、ジョージア州、オーガスタのサーマル・セラミックス(Thermal Ceramics)により製造されるBTU-Blockである。脱離可能なスリーブ１６は、添加物３４が配達され得るチャネル３１を規定し得る。かかる脱離可能なスリーブ１６と溶融金属またはスラグが接触すると、材料如何で、脱離可能なスリーブ１６の一部が燃えるかまたは溶融し得る。脱離可能なスリーブ１６が焼けるかまたは溶融すると、溶融金属またはスラグは溶融金属浴３７に落ち、これにより、溶融金属やスラグがエンド-ピース１０に固着することが防止され、これによりまた、金属やスラグの形成が防止される。

脱離可能なスリーブ１６は、耐久性スリーブ１３の貫通孔２８内に存在し得、かつ、耐久性スリーブ１３に付着され得る。脱離可能なスリーブ１６を耐久性スリーブ１３に固定するために、セラミック-モルタル等の接着剤４０が、脱離可能なスリーブ１６と耐久性スリーブ１３の間に存在してよい。適当な一セラミック-モルタルは、Vesuvius USA Corpから入手可能な商品名「スーパーG3000」下に販売されている。

接着剤４０の代わりに、またはこれに加えて、第一ファスナー４３を用いて、脱離可能なスリーブ１６を耐久性スリーブ１３に固定してよい。例えば、第一ファスナー４３は、第一ファスナー４３が脱離可能なスリーブ１６を耐久性スリーブ１３へ固定するように、耐久性スリーブ１３から脱離可能なスリーブ１６まで伸長する止金であってよい。第一ファスナー４３は耐久性ファスナー１３を貫通してもよい。図５は、耐久性スリーブ１３を貫通して脱離可能なスリーブ１６へ伸長する第一ファスナー４３を示す。図５では、ファスナー４３は脱離可能なスリーブ１６を完全には貫通していない。

図６は、第一ファスナー４３がチャネル３１へ伸長する他の態様を示す。ガイドチューブ４６が脱離可能なスリーブ１６に挿入されると、脱離可能なスリーブ１６を経て突出するファスナー４３の末端４９が、ガイドチューブ４６によりねじ曲げられる。かかる配置では、ファスナー４３の末端４９が、ガイドチューブ４６を脱離可能なスリーブ１６に固定するのに役立ち得る。

第二ファスナー５２は、脱離可能なスリーブ１６を貫通し得るが、耐久性スリーブ１３は貫通しない。図７は、かかる配置の一例を示す。図７では、第一ファスナー４３が耐久性スリーブ１３を脱離可能なスリーブ１６へ固定し、ガイドチューブ４６を脱離可能なスリーブ１６に固定するために、第二ファスナー５２の末端４９がチャネル３１へ伸長していることが示される。

本発明によるエンド-ピース１０を、添加物ガイドチューブ４６と共に用いて、アセンブリ５５を形成してよい。ガイドチューブ４６は金属から作成されてよい。ガイドチューブ４６はチャネル３１内に存在するように位置づけられ得、脱離可能なスリーブ１６からチャネル３１へ伸長する第一ファスナー４３および/または第二ファスナー５２により、脱離可能なスリーブ１６に固定され得る。これとは別に、またはこれに加えて、ガイドチューブ４６は、チャネル３１を、ガイドチューブ４６との摩擦嵌合(friction fit)または締め嵌合(interference fit)を得るサイズに形成することにより、脱離可能なスリーブ１６に固定されてよい。締め嵌合を得る場合、脱離可能なスリーブ１６は、ガイドチューブ４６と耐久性スリーブ１３の間で締め付けられ得る。この方法で、ガイドチューブ４６は、耐久性スリーブ１３を破砕する虞のある力を耐久性スリーブ１３に用いずに、エンド-ピース１０に対して固定され得る。さらに、脱離可能なスリーブ１６は、有芯ワイヤー添加物３４から等の衝撃から耐久性スリーブ１３を保護し得、それゆえ、耐久性スリーブ１３の破砕を防ぐことができる。

この配置では、耐久性スリーブ１３の第一末端１９を受容末端とみなし得、耐久性スリーブ１３の第二末端２２を排出末端とみなし得る。ガイドチューブ４６は受容末端１９で受容され得、添加物３４は、排出末端２２を経て排出され得る。耐久性スリーブ１３の排出末端２２は、ガイドチューブ４６の排出末端５８を超えて伸長し得る。この方法で、耐久性スリーブ１３は、ガイドチューブ４６を、ガイドチューブ４６の近傍で飛散する虞のある溶融金属やスラグから保護するのに役立ち得る。溶融金属浴３７の近傍で使用される場合、耐久性スリーブ１３およびガイドチューブ４６は、耐久性スリーブ１３の排出末端２２が、ガイドチューブ４６の排出末端５８よりも溶融金属浴３７により接近するように、互いに位置づけられ得る。本発明の態様の耐久性スリーブ１３およびガイドチューブ４６の相対位置は、図３に最もよく認められる。

図１は、溶融金属浴３７の近傍で使用される本発明の一態様を示す。エンド-ピース１０は、ガイドチューブ４６が溶融金属浴３７に接近して配置されることを可能とし得、これにて、ワイヤーフィーディング法により溶融金属中に注入される合金を含む、添加物３４のリカバリを高めることができる。ガイドチューブ４６の末端５８を超えて伸長する脱離可能なスリーブ１６の部分は、溶融金属と衝突してよい。溶融金属が脱離可能なスリーブ１６と接触すると、脱離可能なスリーブ１６は焼けるかまたは溶融し、そして抜け落ち、これにより、溶融金属がエンド-ピース１０に固着することが防止され、これにて金属およびスラグの形成が防止される。

本発明は、添加物をディスペンスする方法として具体化されてよい。図８は、ガイドチューブアセンブリを提供する一つのかかる方法１００を示す。ガイドチューブアセンブリは、前記のような耐久性スリーブ、脱離可能なスリーブおよび添加物ガイドチューブを有し得る。耐久性スリーブおよび脱離可能なスリーブは、耐久性スリーブおよび脱離可能なスリーブの排出末端が、ガイドチューブの排出末端を超えて伸長するように、ガイドチューブに対して配置され得、この方法で、耐久性スリーブおよび脱離可能なスリーブの排出末端は、ガイドチューブの排出末端よりも、溶融金属浴により接近して位置づけられ得る。耐久性スリーブおよび脱離可能なスリーブは、溶融金属に近接して位置づけられ得（１０３）、添加物は溶融金属に、受容末端から排出末端へスリーブを通して、そして最終的には溶融金属へ添加物を供給することにより、提供され得る（１０６）。

米国仮特許出願第60/658,660号は、本発明についてのさらなる詳細および本発明の更なる具体例を開示する。この特許出願の開示内容を引用により組み込む。
本発明は一またはそれ以上の特定の具体例に関して記載したが、本発明の他の態様が、本発明の精神および範囲から離れることなく為され得ることが理解されよい。つまり、本発明は、添付の請求項およびその妥当な解釈によってのみ制限されると考えられる。
本発明の本質および対象のより完全な理解のために、添付の図面および下記の記載を参照されたい。

図１は、有芯ワイヤーを溶融金属に供給するための、ガイドチューブにおいて用いられる本発明によるガイドチューブアセンブリの部分断面斜視図である。 図２は、本発明によるエンド-ピースの側面図である。 図３は、本発明によるエンド-ピースの側断面図である。 図４は、図３に示すエンド-ピースの末端を示す図である。 図５は、本発明によるエンド-ピースの側断面図である。 図６は、本発明によるエンド-ピースの側断面図である。 図７は、本発明によるエンド-ピースの側断面図である。 図８は、本発明による方法を示すフローチャートである。

Claims (32)

1. 第一末端と第二末端を有する耐久性スリーブであって、当該第一末端から当該第二末端まで伸長する貫通孔を規定する内部表面を有するもの；
   添加物を配達し得るチャネルを有する脱離可能なスリーブであって、前記耐久性スリーブの前記貫通孔内に存在し、かつ前記耐久性スリーブに固定されるもの
   を含む、添加物ガイドチューブエンド-ピース。
2. 前記脱離可能なスリーブと前記耐久性スリーブの間にセラミック-モルタルをさらに含み、当該セラミック-モルタルが、前記脱離可能なスリーブを前記耐久性スリーブに固定するのに役立つものであることを特徴とする請求項１に記載のエンド-ピース。
3. 前記耐久性スリーブから前記脱離可能なスリーブまで伸長する第一ファスナーであって、前記脱離可能なスリーブを前記耐久性スリーブに固定するのに役立つものをさらに含むことを特徴とする請求項１に記載のエンド-ピース。
4. 前記第一ファスナーが止金である請求項３に記載のエンド-ピース。
5. 前記第一ファスナーが前記耐久性スリーブを貫通していることを特徴とする請求項３に記載のエンド-ピース。
6. 前記第一ファスナーが前記脱離可能なスリーブへ伸長していることを特徴とする請求項３に記載のエンド-ピース。
7. 前記第一ファスナーが前記チャネルへ伸長していることを特徴とする請求項６に記載のエンド-ピース。
8. 前記脱離可能なスリーブを貫通する第二ファスナーをさらに含むことを特徴とする請求項６に記載のエンド-ピース。
9. 前記第二ファスナーが前記チャネルへ伸長していることを特徴とする請求項８に記載のエンド-ピース。
10. 前記脱離可能なスリーブがボール紙を含むことを特徴とする請求項１に記載のエンド-ピース。
11. 前記脱離可能なスリーブがセラミックブランケットを含むことを特徴とする請求項１に記載のエンド-ピース。
12. 前記セラミックブランケットが織製のものであることを特徴とする請求項１に記載のエンド-ピース。
13. 前記セラミックブランケットが不織製のものであることを特徴とする請求項１に記載のエンド-ピース。
14. 前記耐久性スリーブがセラミックを含むことを特徴とする請求項１に記載のエンド-ピース。
15. 受容末端と排出末端を有する耐久性スリーブであって、当該受容末端から当該排出末端まで伸長する貫通孔を規定する内部表面を有するもの；
    添加物を配達し得るチャネルを有する脱離可能なスリーブであって、前記耐久性スリーブの前記貫通孔内に存在し、かつ、前記耐久性スリーブに固定されるもの；
    前記脱離可能なスリーブの前記チャネル内に存在し、かつ、前記脱離可能なスリーブに固定される添加物ガイドチューブ
    を含む添加物ガイドチューブアセンブリ。
16. 前記ガイドチューブが前記脱離可能なスリーブに摩擦嵌合により固定されることを特徴とする請求項１５に記載のガイドチューブアセンブリ。
17. 前記ガイドチューブが前記脱離可能なスリーブに締め嵌合により固定されることを特徴とする請求項１５に記載のガイドチューブアセンブリ。
18. 前記耐久性スリーブが前記ガイドチューブの排出末端を超えて伸長するものであることを特徴とする請求項１５に記載のガイドチューブアセンブリ。
19. 前記脱離可能なスリーブと前記耐久性スリーブの間にセラミック-モルタルをさらに含み、当該セラミック-モルタルが、前記脱離可能なスリーブを前記耐久性スリーブに固定するのに役立つものであることを特徴とする請求項１５に記載のガイドチューブアセンブリ。
20. 前記耐久性スリーブから前記脱離可能なスリーブまで伸長する第一ファスナーであって、前記脱離可能なスリーブを前記耐久性スリーブに固定するのに役立つものをさらに含むことを特徴とする請求項１５に記載のガイドチューブアセンブリ。
21. 前記第一ファスナーが止金であることを特徴とする請求項２０に記載のガイドチューブアセンブリ。
22. 前記第一ファスナーが前記耐久性スリーブを貫通していることを特徴とする請求項２０に記載のガイドチューブアセンブリ。
23. 前記第一ファスナーが前記脱離可能なスリーブへ伸長していることを特徴とする請求項２０に記載のガイドチューブアセンブリ。
24. 前記第一ファスナーが前記チャネルへ伸長していることを特徴とする請求項２３に記載のガイドチューブアセンブリ。
25. 前記脱離可能なスリーブを貫通する第二ファスナーをさらに含むことを特徴とする請求項２０に記載のガイドチューブアセンブリ。
26. 前記第二ファスナーが前記チャネルへ伸長していることを特徴とする請求項２５に記載のガイドチューブアセンブリ。
27. 前記脱離可能なスリーブがボール紙を含むことを特徴とする請求項１５に記載のガイドチューブアセンブリ。
28. 前記脱離可能なスリーブがセラミックブランケットを含むことを特徴とする請求項１５に記載のガイドチューブアセンブリ。
29. 前記セラミックブランケットが織製のものであることを特徴とする請求項２８に記載のガイドチューブアセンブリ。
30. 前記セラミックブランケットが不織製のものであることを特徴とする請求項２８に記載のガイドチューブアセンブリ。
31. 前記耐久性スリーブがセラミックを含むことを特徴とする請求項１５に記載のガイドチューブアセンブリ。
32. (a)受容末端と排出末端を有する耐久性スリーブであって、当該受容末端から当該排出末端まで伸長する貫通孔を規定する内部表面を有するもの、
    (b)添加物を配達し得るチャネルを有する脱離可能なスリーブであって、前記耐久性スリーブの前記貫通孔内に存在し、かつ、前記耐久性スリーブに固定されるもの、
    (c)前記脱離可能なスリーブの前記チャネル内に存在し、かつ、前記脱離可能なスリーブに固定される添加物ガイドチューブ、
    を有するガイド-チューブアセンブリを提供すること；
    前記耐久性スリーブを溶融金属に近接して位置づけること；
    添加物を前記溶融金属に、前記受容末端から前記排出末端へ前記スリーブを通して当該添加物を供給することにより、提供すること、
    を含む、添加物をディスペンスする方法。

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