JP2752588B2 - 溶融金属表面の被覆用媒体による被覆装置及び方法 - Google Patents
溶融金属表面の被覆用媒体による被覆装置及び方法Info
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- JP2752588B2 JP2752588B2 JP6199024A JP19902494A JP2752588B2 JP 2752588 B2 JP2752588 B2 JP 2752588B2 JP 6199024 A JP6199024 A JP 6199024A JP 19902494 A JP19902494 A JP 19902494A JP 2752588 B2 JP2752588 B2 JP 2752588B2
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- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22B—PRODUCTION AND REFINING OF METALS; PRETREATMENT OF RAW MATERIALS
- C22B9/00—General processes of refining or remelting of metals; Apparatus for electroslag or arc remelting of metals
- C22B9/006—General processes of refining or remelting of metals; Apparatus for electroslag or arc remelting of metals with use of an inert protective material including the use of an inert gas
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
- B22D27/00—Treating the metal in the mould while it is molten or ductile ; Pressure or vacuum casting
- B22D27/003—Treating the metal in the mould while it is molten or ductile ; Pressure or vacuum casting by using inert gases
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は溶解鍋又は溶解炉などに
おける溶融金属浴表面上を被覆するための不溶性被覆用
媒体（例えば極低温浴）の導入方法に関するものであ
る。
おける溶融金属浴表面上を被覆するための不溶性被覆用
媒体（例えば極低温浴）の導入方法に関するものであ
る。
【０００２】
【従来の技術】大気中で処理される金属溶湯は酸化を起
こし易く、合金付加や取り扱いの困難なスラッグの形成
や、非金属含有物を含む耐火金属層の摩耗、大気中から
の窒素や水素の吸着による溶融金属の品質低下やヒュー
ムの発生等など種々の問題を引き起こす。
こし易く、合金付加や取り扱いの困難なスラッグの形成
や、非金属含有物を含む耐火金属層の摩耗、大気中から
の窒素や水素の吸着による溶融金属の品質低下やヒュー
ムの発生等など種々の問題を引き起こす。
【０００３】従来、この問題を解決又は最小限にとどめ
るために、大気中に曝された溶融金属表面に対して種々
の保護被覆が使用されてきた。これら先行技術の例とし
ては、黒鉛又は木炭による被覆、液体溶剤塩による被
覆、保護気体による被覆、或いは真空中での金属溶解な
どの方法がある。
るために、大気中に曝された溶融金属表面に対して種々
の保護被覆が使用されてきた。これら先行技術の例とし
ては、黒鉛又は木炭による被覆、液体溶剤塩による被
覆、保護気体による被覆、或いは真空中での金属溶解な
どの方法がある。
【０００４】又、過去において極低温液化ガスも溶融金
属表面の被覆手段として用いられているが、外部空気の
過剰量の噴流や、極低温液化ガスの過剰の揮発損失を起
こすことなしに溶融金属表面の大部分に該極低温液化ガ
スを均一に分散させることができるような極低温噴射装
置の好適なデザインのものがないために、溶融金属表面
への直接的な極低温液化ガスの適用例は限られていた。
属表面の被覆手段として用いられているが、外部空気の
過剰量の噴流や、極低温液化ガスの過剰の揮発損失を起
こすことなしに溶融金属表面の大部分に該極低温液化ガ
スを均一に分散させることができるような極低温噴射装
置の好適なデザインのものがないために、溶融金属表面
への直接的な極低温液化ガスの適用例は限られていた。
【０００５】従来の技術においては、複雑で多岐な配管
を使用しなければならず、溶湯組成上液化アルゴンを使
用しなければならない場合にはコストの増大を招く問題
があった。そして又、もし凝縮され十分に分散されない
ままの極低温液化媒体が溶融金属表面のクラスト状の酸
化物層、或いはスラッグ層に捕捉された状態となったと
きには、該極低温液化媒体の爆発を招く危険性もあっ
た。このような種々の問題が存在するのにも拘らず、従
来においては適切な方法での極低温液化媒体の分散の重
要性は、この方法において十分に認識されていなかっ
た。
を使用しなければならず、溶湯組成上液化アルゴンを使
用しなければならない場合にはコストの増大を招く問題
があった。そして又、もし凝縮され十分に分散されない
ままの極低温液化媒体が溶融金属表面のクラスト状の酸
化物層、或いはスラッグ層に捕捉された状態となったと
きには、該極低温液化媒体の爆発を招く危険性もあっ
た。このような種々の問題が存在するのにも拘らず、従
来においては適切な方法での極低温液化媒体の分散の重
要性は、この方法において十分に認識されていなかっ
た。
【０００６】フォウラード（Ｆｏｕｌｒｄ）その他は、
米国特許第４，５１８，４２１号において、溶融金属表
面に極低温液体を導入するために、比較的真っ直ぐな管
を用いて、半密閉容器中において比較的真っ直ぐな管を
用いる金属溶湯の揮発−凝縮精練工程を開示している。
米国特許第４，５１８，４２１号において、溶融金属表
面に極低温液体を導入するために、比較的真っ直ぐな管
を用いて、半密閉容器中において比較的真っ直ぐな管を
用いる金属溶湯の揮発−凝縮精練工程を開示している。
【０００７】ギルバード（Ｇｉｌｂｅｒｔ）その他は、
米国特許第４，１７８，９８０号において、鋳型への金
属溶湯の鋳込みを保護するために輪状の相分離装置を使
用することを明らかにしている。
米国特許第４，１７８，９８０号において、鋳型への金
属溶湯の鋳込みを保護するために輪状の相分離装置を使
用することを明らかにしている。
【０００８】デバロイス（Ｄｅｖａｌｏｉｓ）その他
は、米国特許第４，４６０，４０９号において、極低温
液体を先の細い管と通して溶融金属表面を保護被覆する
に際して、被覆部分を制限するために、部分的に集中さ
れるような円筒状の管を使用することを開示している。
は、米国特許第４，４６０，４０９号において、極低温
液体を先の細い管と通して溶融金属表面を保護被覆する
に際して、被覆部分を制限するために、部分的に集中さ
れるような円筒状の管を使用することを開示している。
【０００９】アンダーソン（Ａｎｄｅｒｓｏｎ）その他
は、米国特許第４，９９０，１８３号において、蓋で覆
われたレードル、又は複数のレードル、又はレードル炉
において、管又は多孔質拡散分散器を使用することによ
って、溶融金属上に液体アルゴンを放出被覆する方法を
開示している。
は、米国特許第４，９９０，１８３号において、蓋で覆
われたレードル、又は複数のレードル、又はレードル炉
において、管又は多孔質拡散分散器を使用することによ
って、溶融金属上に液体アルゴンを放出被覆する方法を
開示している。
【００１０】ボラッシ（Ｂｏｒａｓｃｉ）その他は、米
国特許第４，９１５，３６２号において、比較的廉価で
はあるが完全には不活性ではない二酸化炭素を多量に供
給し得る氷雪噴射ノズルを用い、高速度の二酸化炭素を
噴射することにより周囲空気から被覆することについて
述べている。
国特許第４，９１５，３６２号において、比較的廉価で
はあるが完全には不活性ではない二酸化炭素を多量に供
給し得る氷雪噴射ノズルを用い、高速度の二酸化炭素を
噴射することにより周囲空気から被覆することについて
述べている。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】これらの先行技術は、
溶融金属表面近傍への極低温液体の供給を、該極低温液
体供給装置の周辺において、又より安価な活性極低温ガ
ス又は未発達な極低温噴射分離器の使用による妥協的な
均一被覆効率のもとで実施する場合においても、複雑で
困難な幾何学的な配置をすることにより行なわなければ
ならず、搬送空気又は搬送ガスの消費量及びコストの面
で多かれ少なかれ制約を生ずるものであった。
溶融金属表面近傍への極低温液体の供給を、該極低温液
体供給装置の周辺において、又より安価な活性極低温ガ
ス又は未発達な極低温噴射分離器の使用による妥協的な
均一被覆効率のもとで実施する場合においても、複雑で
困難な幾何学的な配置をすることにより行なわなければ
ならず、搬送空気又は搬送ガスの消費量及びコストの面
で多かれ少なかれ制約を生ずるものであった。
【００１２】本発明は、極低温液体媒体を使用して溶融
金属の被覆を行なうに際しての上記の問題点に鑑みてな
されたものであり、より簡易で効率的な溶湯被覆を行な
い得るような装置及びこれを使用した溶融金属被覆方法
を提供することを目的とするものである。
金属の被覆を行なうに際しての上記の問題点に鑑みてな
されたものであり、より簡易で効率的な溶湯被覆を行な
い得るような装置及びこれを使用した溶融金属被覆方法
を提供することを目的とするものである。
【００１３】
【課題を解決するための手段】上記した目的を達成する
ための本発明は、溶融金属の表面に被覆媒体を導入する
装置であって、媒体排出端と媒体導入端を有する中央渦
流管、該渦流管の媒体排出端より内部の渦流管の周囲に
等間隔で設置された少なくとも２個の切線方向ノズルか
らなる第１ノズルセット、該第１ノズルセットと媒体導
入端との間における渦流管の周囲に等間隔で設置された
少なくとも２個の切線方向ノズルからなる第２ノズルセ
ット、渦流管を取り巻いて液密に形成され、第１ノズル
セットと第２ノズルセットに連通する２個の独立した媒
体保持室に分別され、該第１の媒体保持室は第１ノズル
セットに連通し、該第２の媒体保持室は第２ノズルセッ
トに連通するようにしたジャケット、該第１の媒体保持
室に液体媒体を導入する手段、及び気化した媒体を該第
１の媒体保持室から該第２の媒体保持室に調節可能に移
動させる手段とからなる溶融金属表面の被覆用媒体によ
る被覆装置、及び上記の装置を使用して溶融金属表面に
被覆媒体を施す工程であって、該溶融金属表面直上に設
置した媒体保持室中に被覆用の極低温液体媒体を導入す
る工程と、該媒体保持器から気化された液体媒体を取り
出す工程と、該極低温液体媒体と該気化液体媒体とを該
溶融金属上に該液体媒体中に該気化媒体が含まれる旋回
流として放出する工程とからなる溶融金属表面の極低温
不活性媒体による被覆方法である。
ための本発明は、溶融金属の表面に被覆媒体を導入する
装置であって、媒体排出端と媒体導入端を有する中央渦
流管、該渦流管の媒体排出端より内部の渦流管の周囲に
等間隔で設置された少なくとも２個の切線方向ノズルか
らなる第１ノズルセット、該第１ノズルセットと媒体導
入端との間における渦流管の周囲に等間隔で設置された
少なくとも２個の切線方向ノズルからなる第２ノズルセ
ット、渦流管を取り巻いて液密に形成され、第１ノズル
セットと第２ノズルセットに連通する２個の独立した媒
体保持室に分別され、該第１の媒体保持室は第１ノズル
セットに連通し、該第２の媒体保持室は第２ノズルセッ
トに連通するようにしたジャケット、該第１の媒体保持
室に液体媒体を導入する手段、及び気化した媒体を該第
１の媒体保持室から該第２の媒体保持室に調節可能に移
動させる手段とからなる溶融金属表面の被覆用媒体によ
る被覆装置、及び上記の装置を使用して溶融金属表面に
被覆媒体を施す工程であって、該溶融金属表面直上に設
置した媒体保持室中に被覆用の極低温液体媒体を導入す
る工程と、該媒体保持器から気化された液体媒体を取り
出す工程と、該極低温液体媒体と該気化液体媒体とを該
溶融金属上に該液体媒体中に該気化媒体が含まれる旋回
流として放出する工程とからなる溶融金属表面の極低温
不活性媒体による被覆方法である。
【００１４】
【作用】本発明によれば、極低温液体媒体における早期
の揮発物は該液体媒体から分離されて、溶融金属表面上
の被覆液体媒体に再結合されるのでその被覆をより効率
化することができる。又、渦流管内に拡散装置を設置し
て、これより第２の被覆用極低温媒体を放出する場合に
は、該第２の極低温ガスは、円錐を形成する第１の極低
温液体媒体流に覆われることにより、更なる揮発あるい
は、次の極低温ガスの揮発を最小限化することができ
る。又本発明の装置によれば、被覆されるべき溶融金属
の表面に吸引されて接触する空気の量を最小限化するこ
とができる。これは、円錐状に形成される極低温液化ガ
ス被覆の頂点に形成された低圧ゾーンの存在により、揮
発したガスとミストを溶融金属表面から渦流中央に引き
戻し、このような閉回路の形成により溶融金属表面への
不活性な極低温媒体の滞留時間を引き伸ばす効果を生ず
るからであり、これにより被覆効果を更に完全にすると
ともに費用効果も高めることができる。
の揮発物は該液体媒体から分離されて、溶融金属表面上
の被覆液体媒体に再結合されるのでその被覆をより効率
化することができる。又、渦流管内に拡散装置を設置し
て、これより第２の被覆用極低温媒体を放出する場合に
は、該第２の極低温ガスは、円錐を形成する第１の極低
温液体媒体流に覆われることにより、更なる揮発あるい
は、次の極低温ガスの揮発を最小限化することができ
る。又本発明の装置によれば、被覆されるべき溶融金属
の表面に吸引されて接触する空気の量を最小限化するこ
とができる。これは、円錐状に形成される極低温液化ガ
ス被覆の頂点に形成された低圧ゾーンの存在により、揮
発したガスとミストを溶融金属表面から渦流中央に引き
戻し、このような閉回路の形成により溶融金属表面への
不活性な極低温媒体の滞留時間を引き伸ばす効果を生ず
るからであり、これにより被覆効果を更に完全にすると
ともに費用効果も高めることができる。
【００１５】
【実施例】以下に本発明を図面に基づいて説明する。 実施例１ 図１は、本発明による装置の正面図とこれを使用した溶
湯被覆法の概略を説明するための図面である。図２は、
図１における２−２切断図である。図３は、図２におけ
る３−３切断図である。
湯被覆法の概略を説明するための図面である。図２は、
図１における２−２切断図である。図３は、図２におけ
る３−３切断図である。
【００１６】図１〜図３、特に図２及び図３において、
本発明の装置は、第１端、即ち極低温媒体放出端１８
と、第２端、即ち媒体受容端１９を有する１６として示
される中央もしくは渦流管により構成される。少なくと
も２個の接線方向ノズルからなる第１ノズルセット２２
は、渦流管１６の第１端１８と第２端１９との凡そ中程
に配置されている。図２に示されるように、切線的方向
に配置された複数個のノズルは、渦流管１６の回りに等
間隔で配置されることが好ましい。そして、該ノズルは
長さ対直径比が３．５よりも大きいように形成されてい
ると最も効果的である。
本発明の装置は、第１端、即ち極低温媒体放出端１８
と、第２端、即ち媒体受容端１９を有する１６として示
される中央もしくは渦流管により構成される。少なくと
も２個の接線方向ノズルからなる第１ノズルセット２２
は、渦流管１６の第１端１８と第２端１９との凡そ中程
に配置されている。図２に示されるように、切線的方向
に配置された複数個のノズルは、渦流管１６の回りに等
間隔で配置されることが好ましい。そして、該ノズルは
長さ対直径比が３．５よりも大きいように形成されてい
ると最も効果的である。
【００１７】少なくとも２個以上の好ましくは第１ノズ
ルセット２２の各ノズルと同形のノズルからなる第２ノ
ズルセットが、渦流管１６の第２端１９に隣接して設け
られている。ジャケット２６は渦流管１６を取り巻くよ
うにして第１ノズルセット２２の直下から延び、渦流管
１６の第２端１９と同一平面にて終わっている。該ジャ
ケット２６は液密カバー２０により覆われており、該液
密カバー２０は渦流管１６の第２端１９を覆うように形
成されている。ジャケット２６は、該ジャケット２６を
第１ノズルセット２２を取り巻いて連通する下部媒体室
２７と第２ノズルセット２４と連通する上部媒体保持室
２９とに環状の液密隔壁２８を介して分割される。
ルセット２２の各ノズルと同形のノズルからなる第２ノ
ズルセットが、渦流管１６の第２端１９に隣接して設け
られている。ジャケット２６は渦流管１６を取り巻くよ
うにして第１ノズルセット２２の直下から延び、渦流管
１６の第２端１９と同一平面にて終わっている。該ジャ
ケット２６は液密カバー２０により覆われており、該液
密カバー２０は渦流管１６の第２端１９を覆うように形
成されている。ジャケット２６は、該ジャケット２６を
第１ノズルセット２２を取り巻いて連通する下部媒体室
２７と第２ノズルセット２４と連通する上部媒体保持室
２９とに環状の液密隔壁２８を介して分割される。
【００１８】該液密隔壁２８は、液化極低温媒体を下部
媒体保持室２７に導くための液密な第１極低温媒体導入
管３０を備えている。又該液密隔壁２８は、極低温液体
の揮発によるガスを下部媒体保持室２７から上部媒体保
持室２９に移動させ得るようにバルブ３４によって開閉
される穴３２を備えている。上部媒体保持室２９は、第
２ノズルセット２４を介して渦流管１６と連通してい
る。
媒体保持室２７に導くための液密な第１極低温媒体導入
管３０を備えている。又該液密隔壁２８は、極低温液体
の揮発によるガスを下部媒体保持室２７から上部媒体保
持室２９に移動させ得るようにバルブ３４によって開閉
される穴３２を備えている。上部媒体保持室２９は、第
２ノズルセット２４を介して渦流管１６と連通してい
る。
【００１９】随意的に、第２の極低温液体又は極低温ガ
スが、第２極低温媒体導入管３６を経て渦流管１６の中
央に導かれるように拡散装置３５を該渦流管１６の中央
に設けることができる。中央の渦流管１６の全体組立
は、ジャケット２６と第１極低温液導入溝３０と穴３６
に囲まれており、渦流管１６を更に絶縁するために耐火
物材料３８中に収納され、これにより極低温媒体（液
体）の初期的揮発が防止されるか又はその発生を最小限
にとどめることができる。
スが、第２極低温媒体導入管３６を経て渦流管１６の中
央に導かれるように拡散装置３５を該渦流管１６の中央
に設けることができる。中央の渦流管１６の全体組立
は、ジャケット２６と第１極低温液導入溝３０と穴３６
に囲まれており、渦流管１６を更に絶縁するために耐火
物材料３８中に収納され、これにより極低温媒体（液
体）の初期的揮発が防止されるか又はその発生を最小限
にとどめることができる。
【００２０】図１に見られるように、渦流管１６と周囲
の耐火物材料３８は、溶融金属１２を保持するための保
持容器１０の上に設けられる。保持容器１０はレード
ル、溶解炉、その他大気中に曝される溶融金属を入れる
ために用いられる装置又は容器類をいう。
の耐火物材料３８は、溶融金属１２を保持するための保
持容器１０の上に設けられる。保持容器１０はレード
ル、溶解炉、その他大気中に曝される溶融金属を入れる
ために用いられる装置又は容器類をいう。
【００２１】極低温液体を含む本発明の被覆用媒体の第
１の実施態様において、例えば液体窒素５０は、第１極
低温媒体液導入管３０から下部媒体保持室２７に導入さ
れ、第１ノズルセット２２を経て外側に切線方向に放出
されて渦流状態で溶融金属表面に向かって降下する。こ
の際渦流管１６内の極低温液化窒素５０は、図に見られ
るように円錐状に降下する。下部媒体保持室２７内の初
期揮発物（ガス状極低温物質）はバルブ３４を開くこと
により上部媒体保持室２９に導入され、第２ノズルセッ
ト２４を経て渦流管１６に入り、下降する液体窒素５０
と混じり合って溶融金属表面を覆う。この場合に渦流管
１６に設けられた２種の切線方向のノズルセット２２及
び２４による放出効果によって、該極低温液体状／ガス
状窒素は金属溶湯の表面の大部分を均一に被覆するよう
に放出され、これにより、液状窒素の局部的な蓄積は妨
げられ、被覆部分への外気の吸収や爆発の危険性を最小
限にとどめることができる。
１の実施態様において、例えば液体窒素５０は、第１極
低温媒体液導入管３０から下部媒体保持室２７に導入さ
れ、第１ノズルセット２２を経て外側に切線方向に放出
されて渦流状態で溶融金属表面に向かって降下する。こ
の際渦流管１６内の極低温液化窒素５０は、図に見られ
るように円錐状に降下する。下部媒体保持室２７内の初
期揮発物（ガス状極低温物質）はバルブ３４を開くこと
により上部媒体保持室２９に導入され、第２ノズルセッ
ト２４を経て渦流管１６に入り、下降する液体窒素５０
と混じり合って溶融金属表面を覆う。この場合に渦流管
１６に設けられた２種の切線方向のノズルセット２２及
び２４による放出効果によって、該極低温液体状／ガス
状窒素は金属溶湯の表面の大部分を均一に被覆するよう
に放出され、これにより、液状窒素の局部的な蓄積は妨
げられ、被覆部分への外気の吸収や爆発の危険性を最小
限にとどめることができる。
【００２２】図１乃至図３に示される随意的に設置され
る拡散措置３５は、渦流管１６の内部軸上に配設される
が、該拡散装置３５は、第２極低温媒体導入管３６を介
して極低温液体／ガス源（この極低温物質は、導入溝３
０からの極低温物質と同種のものでも異なるものであっ
てもよい）と結合される。該拡散装置３５内に存在する
極低温液体（ガス）は溶融金属表面上に導かれ、前述の
極低温液体／ガス混合物によって保護されている表面部
分に沿って分散される。この第２の拡散を行なう拡散装
置３５の使用による最も重要な点は、例えば、より高価
な液化アルゴンのような極低温媒体により溶融金属表面
を被覆するに際して、該拡散装置３５において高価なア
ルゴンを使用し、第１極低温導入管３０において窒素な
どの安価な極低温媒体を使用して溶融金属面上に放出さ
れるアルゴンを覆うことにより、高価なアルゴンの散逸
損失を防止することができることである。拡散装置３５
から放出された軸線上のアルゴン流れは、溶融金属表面
の非酸化面に広がるので、極低温液体が金属と表面スラ
グとの間に差し込まれた状態で揮発するために起こる爆
発の危険性も取り除かれる。
る拡散措置３５は、渦流管１６の内部軸上に配設される
が、該拡散装置３５は、第２極低温媒体導入管３６を介
して極低温液体／ガス源（この極低温物質は、導入溝３
０からの極低温物質と同種のものでも異なるものであっ
てもよい）と結合される。該拡散装置３５内に存在する
極低温液体（ガス）は溶融金属表面上に導かれ、前述の
極低温液体／ガス混合物によって保護されている表面部
分に沿って分散される。この第２の拡散を行なう拡散装
置３５の使用による最も重要な点は、例えば、より高価
な液化アルゴンのような極低温媒体により溶融金属表面
を被覆するに際して、該拡散装置３５において高価なア
ルゴンを使用し、第１極低温導入管３０において窒素な
どの安価な極低温媒体を使用して溶融金属面上に放出さ
れるアルゴンを覆うことにより、高価なアルゴンの散逸
損失を防止することができることである。拡散装置３５
から放出された軸線上のアルゴン流れは、溶融金属表面
の非酸化面に広がるので、極低温液体が金属と表面スラ
グとの間に差し込まれた状態で揮発するために起こる爆
発の危険性も取り除かれる。
【００２３】本発明により具体的な実施態様を示す。図
１乃至図３に示す装置において、渦流管１６の直径を２
インチとし、ジャケット２６の直径を３インチとした。
又、第１ノズルセット２２及び第２ノズルセット２４
は、それぞれの個々のノズルの直径が１／１６インチで
長さが１／４インチであるようにした。保持容器１０と
して、直径２０インチの誘導炉を用い溶鋼表面に第２の
液体寒剤を使用することなく本発明の方法に従って液化
アルゴンのみを３〜５／分の流量で流したところ、溶鋼
面における酸素濃度を、常に一定して１〜２容量％を維
持することができた。次に、１／４インチの直管及び直
径１．５インチの多孔質管を用いて、それぞれ前記と同
量の液化アルゴンを溶鋼面に流したところ、いずれの場
合においても溶綱面上の酸素濃度は２〜１６容量％で極
めて不安定であり、その結果として溶綱面に半クラスト
状／半溶融状のスラグの形成が見られた。
１乃至図３に示す装置において、渦流管１６の直径を２
インチとし、ジャケット２６の直径を３インチとした。
又、第１ノズルセット２２及び第２ノズルセット２４
は、それぞれの個々のノズルの直径が１／１６インチで
長さが１／４インチであるようにした。保持容器１０と
して、直径２０インチの誘導炉を用い溶鋼表面に第２の
液体寒剤を使用することなく本発明の方法に従って液化
アルゴンのみを３〜５／分の流量で流したところ、溶鋼
面における酸素濃度を、常に一定して１〜２容量％を維
持することができた。次に、１／４インチの直管及び直
径１．５インチの多孔質管を用いて、それぞれ前記と同
量の液化アルゴンを溶鋼面に流したところ、いずれの場
合においても溶綱面上の酸素濃度は２〜１６容量％で極
めて不安定であり、その結果として溶綱面に半クラスト
状／半溶融状のスラグの形成が見られた。
【００２４】本発明の装置及び方法を採用するに当たっ
て、利用者は被覆装置１４を最高の適用実績が得られる
ような位置範囲で溶湯表面上に設置する必要がある。こ
れには公式Ｒ／Ｈ＝タンジェントα（Ｈは、溶融金属表
面と渦流管１６の放出端１８との距離、Ｒは、溶融金属
面の半径、αは、渦流管１６の軸線と第１の極低温媒体
５０が形成する円錐面との角度、そしてαは、極低温媒
体の流量が２ポンド／分のときの３０度から１０ポンド
／分のときの４５度まで変化する）を満足するようにす
ることが好ましい。操業を行なうに際して、バルブ３４
は、極低温媒体が第１導入管３０に、又必要であれば第
２導入管３６に導入されるのと同時に開けばよい。極低
温媒体が渦流管１６内に存在するために、圧入ガス源の
圧力が１５〜７５ｐｓｉｇにおいて、およそ３０〜４５
秒の遅れを生ずる。
て、利用者は被覆装置１４を最高の適用実績が得られる
ような位置範囲で溶湯表面上に設置する必要がある。こ
れには公式Ｒ／Ｈ＝タンジェントα（Ｈは、溶融金属表
面と渦流管１６の放出端１８との距離、Ｒは、溶融金属
面の半径、αは、渦流管１６の軸線と第１の極低温媒体
５０が形成する円錐面との角度、そしてαは、極低温媒
体の流量が２ポンド／分のときの３０度から１０ポンド
／分のときの４５度まで変化する）を満足するようにす
ることが好ましい。操業を行なうに際して、バルブ３４
は、極低温媒体が第１導入管３０に、又必要であれば第
２導入管３６に導入されるのと同時に開けばよい。極低
温媒体が渦流管１６内に存在するために、圧入ガス源の
圧力が１５〜７５ｐｓｉｇにおいて、およそ３０〜４５
秒の遅れを生ずる。
【００２５】若し、攪拌装置３５によって、第２の極低
温媒体を渦流管１６に導入するとすれば、外側の第１の
極低温媒体による円錐は、第２の極低温媒体の流れを蒸
発から効果的に保護することができる。このことは、若
し液化アルゴンを被覆用媒体として用いる必要がある場
合には非常に有用である。何となれば第１の極低温媒体
に安価な液化窒素を用いればその遮蔽作用により高価な
液化アルゴンの散逸損失が妨げられ、その消費量を節減
することができるからである。
温媒体を渦流管１６に導入するとすれば、外側の第１の
極低温媒体による円錐は、第２の極低温媒体の流れを蒸
発から効果的に保護することができる。このことは、若
し液化アルゴンを被覆用媒体として用いる必要がある場
合には非常に有用である。何となれば第１の極低温媒体
に安価な液化窒素を用いればその遮蔽作用により高価な
液化アルゴンの散逸損失が妨げられ、その消費量を節減
することができるからである。
【００２６】又、本発明の装置及び方法においては、被
覆用媒体として極低温媒体のほかに、例えば溶融金属表
面に導入された後、揮発して溶融金属面を覆い、又は燃
焼するような圧縮液化炭化水素ガス又はオイルなどの広
範囲な媒体を用いることができる。該液化炭化水素ガス
は常温、常圧においてガス又は液体であることができ
る。 実施例２ 図４は、従来の抵抗加熱源６４を使用してアルミニウム
の如き金属の溶融物６２を得るための誘導炉６０につい
て示したものである。本実施態様においては、平板化さ
れた本発明の被覆装置６９が使用され、誘導炉６０の上
部開口部６６における溶融金属面６８の上方に設置され
る。該被覆装置は中央の渦流管７０の直径が大きく、又
長さが短い構造となっている。渦流管７０は、実施例１
の場合と同様にジャケット７２によって囲まれ、ジャケ
ット７２を含む全装置は耐火物材料７４の中に納められ
る。ジャケット７２は、下部媒体保持室７６と上部媒体
保持室７８を有し、下部媒体保持室７６は、第１極低温
媒体導入管８０を介して極低温液化媒体を受容し、上部
媒体保持室７８は、下部媒体保持室７６で発生したガス
状の揮発物を受け取って渦流管７０に導入するようにな
っている。極低温液化媒体は、実施例１と同様に切線方
向のノズルセット（図示せず）によって渦流管７０に導
入される。又第２の極低温液化媒体が、実施例１の場合
と同様の方法で随意的に渦流管７０内に設置された拡散
装置８２内に第２極低温媒体導入管８４を経て導入され
る。そして本装置においても、実施例１の場合と同様の
操作を行なうことにより被覆用の極低温媒体を均一且つ
効果的に溶融金属表面上に導入することができる。
覆用媒体として極低温媒体のほかに、例えば溶融金属表
面に導入された後、揮発して溶融金属面を覆い、又は燃
焼するような圧縮液化炭化水素ガス又はオイルなどの広
範囲な媒体を用いることができる。該液化炭化水素ガス
は常温、常圧においてガス又は液体であることができ
る。 実施例２ 図４は、従来の抵抗加熱源６４を使用してアルミニウム
の如き金属の溶融物６２を得るための誘導炉６０につい
て示したものである。本実施態様においては、平板化さ
れた本発明の被覆装置６９が使用され、誘導炉６０の上
部開口部６６における溶融金属面６８の上方に設置され
る。該被覆装置は中央の渦流管７０の直径が大きく、又
長さが短い構造となっている。渦流管７０は、実施例１
の場合と同様にジャケット７２によって囲まれ、ジャケ
ット７２を含む全装置は耐火物材料７４の中に納められ
る。ジャケット７２は、下部媒体保持室７６と上部媒体
保持室７８を有し、下部媒体保持室７６は、第１極低温
媒体導入管８０を介して極低温液化媒体を受容し、上部
媒体保持室７８は、下部媒体保持室７６で発生したガス
状の揮発物を受け取って渦流管７０に導入するようにな
っている。極低温液化媒体は、実施例１と同様に切線方
向のノズルセット（図示せず）によって渦流管７０に導
入される。又第２の極低温液化媒体が、実施例１の場合
と同様の方法で随意的に渦流管７０内に設置された拡散
装置８２内に第２極低温媒体導入管８４を経て導入され
る。そして本装置においても、実施例１の場合と同様の
操作を行なうことにより被覆用の極低温媒体を均一且つ
効果的に溶融金属表面上に導入することができる。
【００２７】
【発明の効果】以上述べたように本発明による溶融金属
被覆用装置及び方法によれば、極めて効果的に溶融金属
表面の極低温媒体による被覆を行なうことができるので
工業上優れた発明であるということができる。
被覆用装置及び方法によれば、極めて効果的に溶融金属
表面の極低温媒体による被覆を行なうことができるので
工業上優れた発明であるということができる。
【図１】本発明の１実施態様における装置の正面図とこ
れを使用した極低温媒体による溶融金属表面の被覆法の
概略を説明するための図面である。
れを使用した極低温媒体による溶融金属表面の被覆法の
概略を説明するための図面である。
【図２】図１における２−２切断図である。
【図３】図２における３−３切断図である。
【図４】本発明の他の実施態様における装置の正面図で
ある。
ある。
１０ 溶融金属保持容器（誘導溶解炉） １２ 溶融金属 １４ 媒体被覆用装置 １６ 渦流管 １８ 媒体放出端（第１端） ２０ 液密カバー ２２ 第１ノズルセット ２４ 第２ノズルセット ２６ ジャケット ２７ 下部媒体保持室 ２８ 液密隔壁 ２９ 上部媒体保持室 ３０ 第１極低温媒体導入管 ３４ バルブ ３５ 拡散装置 ３６ 第２極低温媒体導入管 ３８ 耐火物材料 ５０ 放出（第１）極低温媒体 ５２ 放出（第２）極低温媒体 ６０ 溶融金属保持容器（誘導溶解炉） ６２ 溶融金属 ６９ 媒体被覆用装置 ７０ 渦流管 ７２ ジャケット ７６ 下部媒体保持室 ７８ 上部媒体保持室 ８０ 第１極低温媒体導入管 ８２ 拡散装置 ８４ 第２極低温媒体導入管
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ケリー．レナード．バーガー アメリカ合衆国．18235．ペンシルバニ ア州．レハイトン．サンダー．レーン. 175 (72)発明者 ロバート．ブルース．スワン アメリカ合衆国．18235．ペンシルバニ ア州．レハイトン．ジェファーソン．ス トリート．307 (56)参考文献 特開 昭64−48663（ＪＰ，Ａ) 特開 昭57−115945（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) B22D 1/00 B22D 7/12 B22D 11/10 B22D 23/00 B22D 41/00 F17C 7/04
Claims (16)
- 【請求項１】 溶融金属の表面に被覆用媒体を導入する
装置であって、媒体排出端と媒体導入端を有する中央渦
流管、該渦流管の媒体排出端より内部の渦流管の周囲に
等間隔で設置された少なくとも２個の切線方向ノズルか
らなる第１ノズルセット、該第１ノズルセットと媒体導
入端との間における渦流管の周囲に等間隔で設置された
少なくとも２個の切線方向ノズルからなる第２ノズルセ
ット、渦流管を取り巻いて液密に形成され、第１ノズル
セットと第２ノズルセットに連通する２個の独立した媒
体保持室に分別され、該第１の媒体保持室は第１ノズル
セットに連通し、該第２の媒体保持室は第２ノズルセッ
トに連通するようにしたジャケット、該第１の媒体保持
室に液体媒体を導入する手段、及び気化した媒体を該第
１の媒体保持室から該第２の媒体保持室に調節可能に移
動させる手段とからなる溶融金属表面の被覆用媒体によ
る被覆装置。 - 【請求項２】 第１及び第２ノズルセットは、それぞれ
複数個のノズルが一列に形成される請求項１記載の溶融
金属表面の被覆用媒体による被覆装置。 - 【請求項３】 各ノズルの長さ対直径の比（Ｌ／Ｄ）は
３．５よりも大である請求項１記載の溶融金属表面の被
覆用媒体による被覆装置。 - 【請求項４】 該渦流管及びジャケットは耐火材料によ
り被覆される請求項１記載の溶融金属表面の被覆用媒体
による被覆装置。 - 【請求項５】 該渦流管内に不活性媒体を導入するため
の拡散装置を備える請求項１記載の溶融金属表面の被覆
用媒体による被覆装置。 - 【請求項６】 第１の媒体保持室から気化極低温媒体を
調節可能に移動させる手段として該第１及び第２の媒体
保持室の間にバルブを設けた請求項１記載の溶融金属表
面の被覆用媒体による被覆装置。 - 【請求項７】 該媒体は極低温液体である請求項１記載
の溶融金属表面の被覆用媒体による被覆装置。 - 【請求項８】 該極低温液体は液体窒素である請求項７
記載の溶融金属表面の被覆用媒体による被覆装置。 - 【請求項９】 該極低温液体は液体アルゴンである請求
項７記載の溶融金属表面の被覆用媒体による被覆装置。 - 【請求項１０】 該媒体は圧縮液化炭化水素ガスである
請求項１記載の溶融金属表面の被覆用媒体による被覆装
置。 - 【請求項１１】 該炭化水素は常温、常圧においてガス
又は液体である請求項１０記載の溶融金属表面の被覆用
媒体による被覆装置。 - 【請求項１２】 該拡散装置は該渦流管に窒素ガス又は
アルゴンガスを導入するために使用される請求項５記載
の溶融金属表面の被覆用媒体による被覆装置。 - 【請求項１３】 溶融金属の表面を不活性液体媒体によ
り被覆する方法であって、該溶融金属表面直上に設置し
た媒体保持室中に不活性極低温液体媒体を導入する工程
と、該媒体保持室から気化された液体媒体を取り出す工
程と、該極低温液体媒体と該気化液体媒体とを該溶融金
属上に該液体媒体中に該気化媒体が含まれる旋回流とし
て放出する工程とからなる溶融金属表面の被覆用媒体に
よる被覆方法。 - 【請求項１４】 該液体媒体の内部に第２の不活性ガス
を導入する請求項１３記載の溶融金属表面の被覆用媒体
による被覆方法。 - 【請求項１５】 該液体媒体は圧縮液化炭化水素ガスで
ある請求項１３記載の溶融金属表面の被覆用媒体による
被覆方法。 - 【請求項１６】 該液化炭化水素ガスは常温、常圧にお
いてガス又は液体である請求項１５記載の溶融金属表面
の被覆用媒体による被覆方法。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US08/100866 | 1993-08-02 | ||
| US08/100,866 US5344478A (en) | 1993-08-02 | 1993-08-02 | Vortex dispersing nozzle for liquefied cryogenic inert gases used in blanketing of molten metals exposed to ambient air and method |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07195149A JPH07195149A (ja) | 1995-08-01 |
| JP2752588B2 true JP2752588B2 (ja) | 1998-05-18 |
Family
ID=22281938
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6199024A Expired - Fee Related JP2752588B2 (ja) | 1993-08-02 | 1994-08-01 | 溶融金属表面の被覆用媒体による被覆装置及び方法 |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5344478A (ja) |
| JP (1) | JP2752588B2 (ja) |
| CA (1) | CA2128802C (ja) |
| DE (1) | DE4426596C2 (ja) |
| ZA (1) | ZA945709B (ja) |
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| DE19600682C2 (de) * | 1996-01-10 | 1998-07-02 | Air Liquide Gmbh | Verfahren und Vorrichtung zum Schutz einer Schmelze aus Blei oder einer Bleilegierung |
| US5623829A (en) * | 1996-01-17 | 1997-04-29 | Btu International | Vortex tube cooling system for solder reflow convection furnaces |
| DE19834408B4 (de) * | 1998-07-30 | 2008-12-18 | Air Liquide Deutschland Gmbh | Behälter für eine Metallschmelze |
| US6228187B1 (en) | 1998-08-19 | 2001-05-08 | Air Liquide America Corp. | Apparatus and methods for generating an artificial atmosphere for the heat treating of materials |
| US6398844B1 (en) * | 2000-02-07 | 2002-06-04 | Air Products And Chemicals, Inc. | Blanketing molten nonferrous metals and alloys with gases having reduced global warming potential |
| US6491863B2 (en) | 2000-12-12 | 2002-12-10 | L'air Liquide-Societe' Anonyme A' Directoire Et Conseil De Surveillance Pour L'etude Et L'exploitation Des Procedes George Claude | Method and apparatus for efficient utilization of a cryogen for inert cover in metals melting furnaces |
| US20060266793A1 (en) * | 2005-05-24 | 2006-11-30 | Caterpillar Inc. | Purging system having workpiece movement device |
| CN101511490B (zh) * | 2006-08-28 | 2015-09-09 | 气体产品与化学公司 | 喷射低温液体的喷射装置和与该装置相关的喷射方法 |
| CA2696239A1 (en) * | 2007-08-28 | 2009-03-12 | Air Products And Chemicals, Inc. | Apparatus and method for monitoring and regulating cryogenic cooling |
| EP2200762B1 (en) * | 2007-08-28 | 2014-08-06 | Air Products and Chemicals, Inc. | Method and apparatus for discharging a non-linear cryogen spray across the width of a mill stand |
| WO2009032688A1 (en) * | 2007-08-28 | 2009-03-12 | Air Products And Chemicals, Inc. | Apparatus and method for providing condensation-and frost-free surfaces on cryogenic components |
| CN101855495B (zh) * | 2007-08-28 | 2013-02-06 | 气体产品与化学公司 | 用于控制致冷剂温度的设备和方法 |
| US8474273B2 (en) * | 2009-10-29 | 2013-07-02 | Air Products And Chemicals, Inc. | Apparatus and method for providing a temperature-controlled gas |
| US9101743B2 (en) * | 2012-05-02 | 2015-08-11 | Elwha, Llc | Fluid spraying apparatuses, and related systems and methods |
| US9022999B2 (en) | 2012-05-02 | 2015-05-05 | Elwha, Llc | Fluid spraying apparatuses, and related systems and methods |
| US20160158900A1 (en) * | 2014-12-03 | 2016-06-09 | Universal Vortex Inc. | Vortex Tube |
| JP7010158B2 (ja) * | 2018-06-28 | 2022-01-26 | 日本製鉄株式会社 | 薄肉鋳片の製造装置、及び、薄肉鋳片の製造方法 |
| US11493239B2 (en) | 2018-09-28 | 2022-11-08 | Universal Vortex, Inc. | Method for reducing the energy necessary for cooling natural gas into liquid natural gas using a non-freezing vortex tube as a precooling device |
| CN110976791A (zh) * | 2019-12-28 | 2020-04-10 | 西南铝业（集团）有限责任公司 | 一种自旋分流袋及铝合金铸造方法 |
Family Cites Families (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| FR2403852A1 (fr) * | 1977-09-22 | 1979-04-20 | Air Liquide | Procede et dispositif de protection d'un jet de coulee verticale de metal fondu au moyen d'un gaz inerte liquefie |
| DE3109066A1 (de) * | 1981-03-10 | 1982-09-30 | Linde Ag, 6200 Wiesbaden | "verfahren zum schuetzen der badoberflaeche einer magnesiumschmelze" |
| FR2523007A1 (fr) * | 1982-03-15 | 1983-09-16 | Air Liquide | Procede et installation de protection d'un jet de coulee de metal liquide |
| FR2545393B1 (fr) * | 1983-05-04 | 1985-09-06 | Air Liquide | Procede de production de particules solides metalliques a partir d'un bain metallique |
| FR2579495B1 (fr) * | 1985-04-01 | 1987-09-11 | Air Liquide | Procede de protection d'un jet de coulee de metal |
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-
1994
- 1994-07-26 CA CA002128802A patent/CA2128802C/en not_active Expired - Lifetime
- 1994-07-28 DE DE4426596A patent/DE4426596C2/de not_active Expired - Fee Related
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