JP2010501820A - 溶融炉中で処理された製品の汚染を最小化するための蒸気補強された膨張する体積のガス - Google Patents
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Abstract
Description
この出願は、「EGAL」と題されて2006年8月23日に出願された米国仮特許出願第60/839,776号の優先権を主張する。この仮特許出願の開示は、全体として参照によってここに組入れられる。
分野
この発明は、処理の間の溶融金属の汚染を最小化することに関する。
金属鋳造産業において、金属(鉄または非鉄)は炉内で溶融され、次に鋳型に注がれて鋳物に固められる。鋳造所における溶融操作では、金属は一般に電気誘導炉内で溶融される。金属(その合金成分を含む)の酸化を最小化するために、空気に暴露することなく金属を溶融し、輸送することはしばしば有利であり、それは収率および回収効率を増大させるだけでなく、鋳造欠陥(介在物)を引き起して最終製品の品質を下げ得る金属酸化物の形成も減らす。さらに、溶融金属は、孔のようなガス由来の鋳造欠陥を引き起すガス(主に酸素および水素)を雰囲気(周囲空気)から吸収する傾向がある。
誘導炉、タンディッシュなどのような容器中の金属表面上に効果的なイナートブランケットを提供する装置および対応する方法がここに記載される。前記装置は、金属(例えば、高温固体(仕込み)金属または溶融金属)の容器と、2相のイナート寒剤を前記金属に向けて送給するように構成された装置とを含む。前記送給装置は、前記容器の頂部に隣接して配置されたランスを含み得る。前記ランスは、液体寒剤流と蒸気状寒剤流との両方を前記金属の表面に向けて導くフードを含む。前記液体寒剤は前記金属の表面に移動し、気化して、一の体積の膨張するガスを発生する。さらに、前記蒸気状寒剤は前記膨張するガスに向けて下向きに導かれる。前記蒸気状寒剤は膨張するガスを補強し、その膨張速度を減速させ、前記金属の表面上に前記膨張するガスを維持する。このようにして、液体および蒸気状ガスは金属の酸化を防ぐように協力して働く。
溶融金属を収容するための開放容器であって、前記容器は底壁と、側壁と、開口とを含む;
イナート寒剤の源であって、前記イナート寒剤は液体流成分と、蒸気状流成分とを含む;
前記開口に隣接して配置された送給装置であって、前記送給装置は、入口と出口とを含むランス(1)および/または前記ランスの前記出口の端に連結したフード(2)を含み、前記入口は前記イナート寒剤源に接続され、前記フードは前記イナート寒剤成分を前記溶融金属に向けて導く;
前記イナート寒剤の液体成分を、前記液体成分が前記溶融金属に接触し、膨張速度を持った膨張する体積のガスを形成するように前記容器の前記底壁に向けて導くために構成されたフード;
前記膨張する体積のガスの膨張速度を抑制するために、前記蒸気状成分を前記溶融金属に向けて導くようにさらに構成されたフード;
入口と、この出口の下流に位置する出口とを具備した湾曲したハウジングを有するフード、;
出口が前記容器の前記開口と一般的に同一の平面にあるか、または前記容器の前記開口の下にあるように配置されたフード;
前記溶融金属の表面積を基準としておよそ0.002 lb/in2ないしおよそ0.005 lb/in2の範囲にあるイナート寒剤の流量を発生させるように操作可能な送給装置;
前記蒸気状流成分から前記液体流成分を分離するように操作可能なディフューザー;および
およそ0°ないしおよそ90°の度合の曲率を有するフード。
容器内で溶融金属を形成することであって、前記溶融金属は、表面積を規定する露出表面を有する;
2相のイナート寒剤を発生させることであって、前記イナート寒剤は液体流成分と蒸気状流成分とを含む;
前記液体流成分を前記溶融金属と接触させるように導き、膨張速度を持つ膨張するガス体積を発生させること;
前記蒸気状流成分を前記容器中に導き、前記ガス体積の膨張速度を抑制すること;
前記溶融金属の露出表面と実質的に同一の広がりを持つ膨張するガス体積を発生させるために有効な流量で、2相のイナート寒剤の流を導くこと;
前記溶融金属の表面積を基準として流量を決定すること;
前記溶融金属の表面積を基準としておよそ0.002 lb/in2ないしおよそ0.005 lb/in2の範囲の流量を提供すること;
盛上がった中央部のメニスカス部分と下部の縁のメニスカス部分とを持つ一般的にメニスカス形状を有する溶融金属を提供し、前記液体流成分を前記下部のメニスカス部分に接触させるように導くこと;
前記液体流成分を前記溶融金属の露出表面の部分内に局在化させるように前記流量を維持すること;
底壁と、側壁と、開口とを含む容器を提供し、前記液体流成分が前記側壁に隣接した地点で前記溶融金属と接触するように、前記液体流成分を前記側壁に隣接して導くこと;
前記蒸気状流成分から前記液体流成分を分離するためにディフューザーを通して源から液体イナート寒剤を導くこと;
液体流が前記溶融金属の露出表面よりも小さな領域内に局在化されるように、前記イナート寒剤の流量を維持すること。
本発明は、溶融炉または移送装置(取鍋、樋など)のような容器中で、金属表面(例えば、溶融金属および/または加熱された金属仕込み)の上に蒸気で補強された膨張する体積のイナートガス (例えば、アルゴン、窒素または二酸化炭素)が展開され、かつ維持される装置および方法を提供する。前記補強された膨張する体積のイナートガスは、前記容器の内側表面の1つ以上の側面に接触して位置付けられた液体寒剤の気化する体積から発生され、かつ維持され得る。前記膨張するガスの体積は、前記炉の頂部のランス装置からの、液体寒剤の気化する体積を補充する液体寒剤の連続流によって維持され得る。
Claims (24)
- 溶融金属の酸化を減らすための方法であって、前記方法は、
(a) 容器内で溶融金属を形成すること(前記溶融金属は表面積を規定する露出表面を有する)、
(b) 液体流成分と蒸気状流成分とを含む2相のイナート寒剤を発生させること、
(c) 前記液体流成分を前記溶融金属に接触させるように導き、膨張速度を有する膨張するガス体積を発生させること、
(d) 前記蒸気状流成分を前記容器中に導き、前記ガス体積の膨張速度を抑制すること
を含む方法。 - (b)が、(b.1) 前記溶融金属の露出表面と実質的に同一の拡がりを持つ前記膨張するガス体積を発生させるのに有効な流量で2相のイナート寒剤を導くことを含む請求項1の方法。
- 前記流量が、前記溶融金属の表面積に依存する請求項2の方法。
- 前記流量が、前記溶融金属の表面積に基づいておよそ0.002 lb/in2ないしおよそ0.005 lb/in2の範囲にある請求項2の方法。
- 前記溶融金属は、盛上がった中央部のメニスカス部分と、下部の縁のメニスカス部分とを具備した一般的にメニスカス形状を持ち、(c)が、(c.1) 前記液体流成分を前記下部のメニスカス部分と接触するように導くことを含む請求項1の方法。
- (e) 前記液体流成分を前記溶融金属の露出表面の部分内に局在化させるように前記流量を維持することをさらに含む請求項1の方法。
- 前記容器が、
底壁と、
側壁と、
開口と
を含み、(c)が、前記液体流成分が前記側壁に隣接した地点で前記溶融金属と接触するように前記液体流成分を前記側壁に隣接して導くことをさらに含む請求項1の方法。 - 液体流が前記溶融金属の露出表面の総表面積よりも小さな領域内に局在化するように前記イナート寒剤の流量が維持される請求項7の方法。
- 前記流量が、前記溶融金属の表面積に基づいておよそ0.002 lb/in2ないしおよそ0.005 lb/in2の範囲にある請求項8の方法。
- 前記容器が側壁を含み、
前記溶融金属が、盛上がった中央部のメニスカス部分と、前記側壁に隣接して位置する下部の縁のメニスカス部分とを有する一般的にメニスカス形状を持ち、
前記2相のイナート寒剤を発生させる(b)が、(b.1) 前記液体流成分を前記蒸気状成分から分離するために、液体イナート寒剤をディフューザーを通して源から導くことを含み、
前記液体流成分を導く(c)が、(c.1) 前記下部のメニスカス部分に接触して前記下部の縁のメニスカス部分内に局在化された一の体積の気化する液体寒剤を形成するように、前記液体流成分を前記側壁沿いに導くことを含む
請求項1の方法。 - 前記2相のイナート寒剤を発生させる(b)が、(b.1) 前記液体流成分を前記蒸気状流成分から分離するために、液体イナート寒剤をディフューザーを通して源から導くことを含む請求項1の方法。
- 溶融金属を収容するための開放容器であって、前記容器は底壁と、側壁と、開口とを含むものと、
イナート寒剤の源であって、前記イナート寒剤が液体流成分と蒸気状流成分とを含むものと、
前記開口に隣接して配置された送給装置であって、
入口および出口を含み、前記入口が前記イナート寒剤の源と接続されているランス、および
前記ランスの前記出口に接続されたフードであって、前記フードは前記イナート寒剤の成分を前記溶融金属に向けて導くものとを含む送給装置と
を含み、前記フードは、前記液体成分が前記溶融金属と接触して膨張速度を持つ膨張する体積のガスを形成するように前記容器の前記底壁に向けて前記イナート寒剤の前記液体成分を導く、ように構成され、
前記フードが、さらに、前記膨張する体積のガスの膨張速度を抑制するために前記溶融金属に向けて前記蒸気状成分を導くように構成される加熱装置。 - 前記フードが、入口と、前記入口の下流に位置する出口とを含む湾曲したハウジングを含む請求項12の加熱装置。
- 前記フードが、およそ0°ないしおよそ90°の度合の曲率を有する請求項13の加熱装置。
- 前記フードが、前記容器の前記開口と一般的に同一平面にあるように配向された出口を含む請求項12の加熱装置。
- 前記フードが、前記容器の前記開口のわずかに下方の地点で容器内に配向された出口を含む請求項12の加熱装置。
- 前記送給装置が、前記溶融金属の表面積に基づいておよそ0.002 lb/in2ないしおよそ0.005 lb/in2の範囲にあるイナート寒剤の流量を発生させるように操作可能である請求項12の加熱装置。
- 前記フードが、前記容器の前記側壁に隣接して配向される請求項12の加熱装置。
- 前記送給装置がさらに、前記ランスの前記出口に配置され、かつ前記フード内に収容されたディフューザーを含み、前記ディフューザーは前記液体流成分を前記蒸気状流成分から分離するように操作可能である、請求項12の加熱装置。
- 前記フードは、入口と、前記入口の下流に位置する出口とを含む湾曲したハウジングを含み、
前記フードの前記出口は、前記容器の前記開口と一般的に同一平面にあるか、または前記容器の前記開口の下方に配置されるかのいずれかであり、
前記送給装置は、前記溶融金属の総表面積に基づいておよそ0.002 lb/in2ないしおよそ0.005 lb/in2の範囲にあるイナート寒剤の流量を発生させるように操作可能である
請求項12の加熱装置。 - 前記フードの前記出口が、前記容器の前記側壁に隣接して配向される、請求項20の加熱装置。
- 溶融金属を収容するための開放容器であって、前記容器は底壁と、側壁と、開口とを含むものと、
イナート寒剤の源であって、前記イナート寒剤は液体流成分と、蒸気状流成分とを含むものと、
前記開口に隣接して配置された送給装置とを含み、前記送給装置は、
入口および出口を含み、前記入口は前記イナート寒剤の源に接続されるランスと、
前記液体寒剤を前記ランスから受け、かつ前記液体成分が前記溶融金属と接触して、膨張速度を持つ膨張する体積のガスを形成するように前記容器の前記底壁に向けて前記イナート寒剤の前記液体成分を導くための手段とを含み、前記イナート寒剤を受けるための手段は、さらに、前記膨張する体積のガスの膨張速度を抑制するために前記溶融金属に向けて前記蒸気状成分を導くように構成される加熱装置。 - 前記送給装置が、前記溶融金属の表面積に基づいておよそ0.002 lb/in2ないしおよそ0.005 lb/in2の範囲にあるイナート寒剤の流量を発生させるように操作可能である、請求項22の加熱装置。
- 前記イナート寒剤を受けるための手段が、前記容器の前記側壁に隣接して配向される、請求項22の加熱装置。
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