JP3613686B1 - 溶湯運搬用取鍋及び溶湯出湯方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 確実に加圧用ガスを導入することができる加圧出湯型の溶湯運搬用取鍋及び溶湯出湯方法を提供すること。
【解決手段】 溶湯を収容する取鍋本体と、取鍋本体の上端開口部を覆う上蓋と、上蓋の一部に形成された開口部を開閉可能に覆う作業用蓋と、取鍋本体の下端部から取鍋本体より上方まで延びる出湯部とを備える加圧出湯型の溶湯運搬用取鍋であって、作業用蓋1が、上蓋の開口部を上方から覆う上凸形の蓋本体13a,13bと、蓋本体13a,13bの天面に設けられたガス導入部11と、蓋本体13a,13bの内部に設けられた耐熱層とを備え、耐熱層が通気性耐火材層12で構成され、取鍋本体内を加圧するガスが、ガス導入部11から通気性耐火材層12を介して、取鍋本体内に導入されるように構成されている。通気性耐火材層12とガス導入部11との間に、通気性断熱材層又はガス通流部を有する断熱材層を含んでいてもよい。
【選択図】図１

Description

本発明は、溶湯の鋳造場所に設置されている溶湯保持炉に、溶融したアルミニウムなどの溶湯を運搬し、供給するのに用いられる加圧出湯型の溶湯運搬用取鍋及び溶湯出湯方法に関する。

ダイキャスト法によって、アルミニウムやアルミニウム合金の鋳造品を製造する場合には、生産性を高くするために、通常多数のダイキャストマシーンを備えた工場で鋳造作業が行われる。ダイキャストマシーンへの溶湯の給湯は、溶湯保持炉から注湯鍋に溶湯を移し、注湯鍋から溶湯を供給する方法によって行われている。一方、溶湯保持炉には、常に所定の量の溶湯が保持されている必要があるため、工場内に設けられている溶解炉で溶解された溶湯や工場外から運び込まれる溶湯が、所定量が維持されるように絶えず供給されるようになっている。

図１４は、従来の加圧出湯型の溶湯運搬用取鍋の１例を示す断面図である。なお、図１４（ａ）は溶湯運搬用取鍋全体を示す図、（ｂ）は作業用蓋を開けた状態を示す図である。図１４に示した溶湯運搬用取鍋は、溶湯を収容する取鍋本体１０１と、取鍋本体を覆う上蓋１０２と、上蓋１０２に開閉可能に設けられた作業用蓋１０３と、作業用蓋１０３に設けられた取鍋内の溶湯表面（湯面）を加圧するためのガス導入部１０４と、取鍋本体１０１に設けられた出湯部１０５とを備えている。

なお、作業用蓋１０３は、取鍋本体１０１への溶湯の注入、湯面のスカム（アルミニウムの酸化物など）の除去、溶湯の温度測定などの作業に利用される開口部１１１を塞ぐものである。また、取鍋本体１０１、上蓋１０２、作業用蓋１０３の外表面は、通常鉄皮１０７、１０８、１０９によって構成されている。また、取鍋本体１０１、上蓋１０２、作業用蓋１０３などの内側は、耐火性材料１１０で内張りされている。さらに、断熱性を高めるために、耐火性材料１１０と鉄皮１０７、１０８、１０９との間に、断熱性材料などが内張りされることもある。また、出湯速度を調節したり、加圧を中止するために、導入したガスを排出するガス排出部１１３が設けられている。

溶湯を出湯する際には、ガス導入部１０４から貫通孔１１２を介して空気などのガスを導入し、湯面を加圧することにより、出湯口１０６から溶湯保持炉へ溶湯を供給するようになっている。このように、湯面を加圧することによって溶湯を出湯するのは、取鍋を傾斜させて、出湯速度を調節しながら保持炉へ注入する以前の注入方法は、高度な熟練技術を必要とし、かつ数カ所の保持炉で同様な作業を行うのは作業負荷が大きく、そのような作業をなくしたいためである。

前述のように、溶湯が工場外の溶解工場から鋳造を行う工場の溶湯保持炉に供給されることがあり、その場合には、溶湯が収容された溶湯運搬用取鍋が、トラックなどの搬送手段によって搬送される。トラックなどが公道を走行すると、路面の凹凸や曲がり角でのカーブによって湯面が大きく揺れ、そのはずみで溶湯がスプラッシュとなって、上蓋１０２や作業用蓋１０３の内面に付着することがある。

図１４に示した溶湯運搬用取鍋は、ガス導入部１０４が作業用蓋１０３に設けられているタイプである（例えば、特許文献１）。ガス導入部１０４が作業用蓋１０３に設けられる以前は、ガス導入部は主として上蓋１０２に設けられていた。図１４に示した溶湯運搬用取鍋の場合には、ガス導入部１０４の孔１１２が、湯面から距離をとることができる作業用蓋１０３に設けられているので、ガス導入部１０４を上蓋１０２に設ける場合に比べて、貫通孔１１２が、溶湯やそのスプラッシュによって、孔詰まりを起こすことが少なくなったとされている。
特許第３３２３４８９号公報

ガス導入部１０４を作業用蓋１０３に設けることによって、ガス導入部の孔が溶湯の飛散によって詰まることがある程度改善された。しかし、路面の状態やトラックなどの搬送手段の条件、溶湯の量などによっては、貫通孔１１２の孔詰まりを完全に解消することができるとは言えない。貫通孔１１２が孔詰まりすると、出湯作業に支障をきたし、著しい場合には出湯が困難となる。

本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであって、確実に加圧用ガスを導入することができる加圧出湯型の溶湯運搬用取鍋及び溶湯出湯方法を提供することを目的としている。

上記の課題を解決するための本発明に係る加圧出湯型の溶湯運搬用取鍋（１）は、溶湯を収容する取鍋本体と、該取鍋本体の上端開口部を覆う上蓋と、該上蓋の一部に形成された開口部を開閉可能に覆う作業用蓋と、前記取鍋本体の下端部から前記上蓋より上方まで延びる出湯部とを備える加圧出湯型の溶湯運搬用取鍋であって、前記作業用蓋が、前記上蓋の開口部を上方から覆う蓋本体と、該蓋本体の天面に設けられたガス導入部と、前記蓋本体の内側に設けられた耐熱層とを備え、該耐熱層が、通気性耐火材層で構成され、前記取鍋本体内を加圧するガスが、前記ガス導入部から、前記通気性耐火材層を介して前記取鍋本体内に導入されるように構成されていることを特徴としている。

また、本発明に係る溶湯運搬用取鍋（２）は、上記溶湯運搬用取鍋（１）において、前記耐熱層が、前記通気性耐火材層の前記ガス導入部側に、通気性断熱材層を備えていることを特徴としている。

また、本発明に係る溶湯運搬用取鍋（３）は、上記溶湯運搬用取鍋（１）において、前記耐熱層が、前記通気性耐火材層の前記ガス導入部側に、ガス通流部を有する断熱材層を備えていることを特徴としている。

また、本発明に係る溶湯運搬用取鍋（４）は、上記溶湯運搬用取鍋（１）〜（３）のいずれかにおいて、前記作業用蓋が、前記ガス導入部と前記通気性耐火材層との間に、ガス溜め部として機能する空間部を備えていることを特徴としている。

また、本発明に係る溶湯運搬用取鍋（５）は、上記溶湯運搬用取鍋（１）〜（４）のいずれかにおいて、前記作業用蓋が、前記通気性耐火材層の前記取鍋本体側の面に、前記通気性耐火材層を支持するとともに通気性を有する金属製支持体を備えていることを特徴としている。

また、本発明に係る溶湯運搬用取鍋（６）は、上記溶湯運搬用取鍋（５）において、前記作業用蓋が、前記金属製支持体の前記取鍋本体側に、前記金属製支持体を覆う通気性耐火材カバーを備えていることを特徴としている。

また、本発明に係る溶湯運搬用取鍋（７）は、上記溶湯運搬用取鍋（１）〜（４）のいずれかにおいて、前記作業用蓋が、前記通気性耐火材層の前記取鍋本体側の面に、前記通気性耐火材層を支持するとともに通気用開口部を有する金属製支持体を備え、該金属製支持体が、前記通気用開口部の下方に間隔をあけて、通気用開口部保護プレートを備えていることを特徴としている。

また、本発明に係る溶湯運搬用取鍋（８）は、上記溶湯運搬用取鍋（７）において、前記通気用開口部保護プレートが、中心部から外周部にかけて下方に傾いていることを特徴としている。

また、本発明に係る溶湯運搬用取鍋（９）は、上記溶湯運搬用取鍋（１）〜（８）のいずれかにおいて、前記作業用蓋が、前記取鍋本体内のガスを排出するガス排出部を備えていることを特徴としている。

本発明に係る溶湯出湯方法は、前記溶湯運搬用取鍋（１）〜（９）のいずれかの前記取鍋本体に溶湯を注入した後、前記上蓋及び前記作業用蓋により前記取鍋本体を実質的に密封し、前記ガス導入部から、前記通気性耐火材層を介して加圧用のガスを導入することにより前記溶湯の湯面を加圧し、前記出湯部から溶湯を出湯させることを特徴としている。

前述の溶湯運搬用取鍋（１）によれば、作業用蓋の耐熱層である通気性耐火材層が取鍋本体に面する面積、すなわち、ガスが通流する部分の面積が広いので、たとえ通気性耐火材層の一部が目詰まりしたとしても、その他の部分でガスの通流が起こる。したがって、溶湯運搬用取鍋内への加圧用ガスの供給に支障を来すことがなく、溶湯の出湯が困難となる事態が生じることがほとんどない。また、ガス導入部が、ガスの導入とともに溶湯運搬用取鍋内のガスの排出機能を備えている場合には、ガスの排出に支障を来す事態が起こることもほとんどない。

また、前述の溶湯運搬用取鍋（２）又は（３）によれば、作業用蓋に断熱材層が設けられているので、作業用蓋部から放散する熱を少なくすることができる。したがって、溶湯運搬用取鍋内の溶湯の温度低下を低く抑えることができる。

また、前述の溶湯運搬用取鍋（４）によれば、通気性耐火材層のガス導入部側に、ガス溜め用の空間部が設けられているので、通気性が低い通気性耐火材層が設けられている場合でも、空間部に面する部分に対応する領域を通気性層として使用することができる。そのため、空間部を設けない場合に比べ、ガスの通過有効面積を大きくすることが可能で、通気性耐火材層に部分的な目詰まりが生じても、必要量のガスを供給し、又は排出することができる。

また、前述の溶湯運搬用取鍋（５）によれば、作業用蓋の通気性耐火材層の取鍋本体側の面に、通気性耐火材層を支持するとともに通気性を有する金属製支持体を備えているので、通気性耐火材層の脱落を防止したり、球状の耐火材で構成された通気性耐火材層が用いられる場合にそれを支持することができる。

また、前述の溶湯運搬用取鍋（６）によれば、上記の金属製支持体を覆う通気性耐火材カバーを備えているので、金属製支持体が、付着した溶湯（アルミニウムやアルミニウム合金など）との反応によって脆弱化し、損傷することを防止することができる。

また、前述の溶湯運搬用取鍋（７）によれば、作業用蓋が、通気性耐火材層の取鍋本体側の面に、通気性耐火材層を支持するとともに通気用開口部を有する金属製支持体を備え、金属製支持体が、通気用開口部の下方に間隔をあけて、通気用開口部保護プレートを備えているので、溶湯が通気性耐火材層に直接付着することを防止することができる。溶湯運搬用取鍋は、運搬中又は出湯のための準備作業中に大きく揺れることがあり、そのような場合には、通気性耐火材層に溶湯が付着しやすい。付着した溶湯は固まり、通気性耐火材層の一部とともに剥離して溶湯中に落下することがある。また、通気性耐火材層から加圧用ガスが取鍋本体内に流れにくくなることがある。溶湯運搬用取鍋（７）の場合には、金属製支持体が、通気用開口部の下方に保護プレートを備えているので、溶湯が直接通気用開口部に露出した通気性耐火材層に接触することを防止できる。また、溶湯は、金属製支持体に付着しにくいので、操業に支障をきたすことがなく、ほとんど損傷を受けることもない。したがって、長期間安定して使用することができる。

また、前述の溶湯運搬用取鍋（８）によれば、溶湯運搬用取鍋（７）における保護プレートが、中心部から外周部にかけて下方に傾いているので、保護プレートの上に溶湯が乗った場合にも、溶湯が流れ落ちやすい。したがって、保護プレートに溶湯が固化して残ることがほとんどなく、溶湯運搬用取鍋が大きく揺動するような使い方の場合にも、長期間支障をきたすことなく使用することができる。

また、前述の溶湯運搬用取鍋（９）によれば、作業用蓋に取鍋本体内のガスを排出するガス排出部が設けられているので、ガスの排出操作が容易である。特に緊急にガス排出を行う必要がある場合には、操作が単純であるので誤操作を防止することができる。

また、前述の溶湯出湯方法によれば、上記溶湯運搬用取鍋（１）〜（９）のいずれかを用いて、溶湯を収容・搬送し、出湯操作が行われるので、加圧用ガスの取鍋本体への供給が困難になることがなく、確実に出湯作業を行うことができる。

以下、図面を参照し、本発明の実施の形態に係る溶湯運搬用取鍋を具体的に説明する。なお、各図面においては、同一又は同種の部分に同じ符号を付し、重複する説明を省略することがある。

本発明が対象としている溶湯運搬用取鍋は加圧出湯型の溶湯運搬用取鍋であり、主要部の構成は図１４に１例を示した従来の加圧出湯型の溶湯運搬用取鍋とほぼ同様である。特に相違する点は作業用蓋の構成であるので、主として作業用蓋を詳細に説明する。

なお、加圧出湯型の溶湯運搬用取鍋における主要部の構成とは、図１４に示したように、溶湯を収容する取鍋本体１０１と、取鍋本体の上端開口部を覆う上蓋１０２と、上蓋１０２の一部に形成された開口部を開閉可能に覆う作業用蓋１０３とを備え、作業用蓋１０３が、上蓋１０２の開口部を上方から覆う蓋本体１０９と、蓋本体１０９の天面に設けられた取鍋内の湯面を加圧するためのガス導入部１０４と、蓋本体１０９の内側に設けられた耐熱層とを備え、さらに、取鍋本体１０１の下端部から取鍋本体１０１より上方まで延びる出湯部１０５とを備えていることである。また、取鍋本体１０１、上蓋１０２の外表面は、鉄皮１０７、１０８によって構成されており、取鍋本体１０１、上蓋１０２などの鉄皮１０７、１０８の内側には、耐火性材料又は耐火性材料と断熱性材料とで構成された内張り１１０が設けられている。

溶湯運搬用取鍋に収納される溶湯の量は、１０００ｋｇｆ前後の場合が多い。その場合、溶湯運搬用取鍋の大きさは、取鍋本体１０１の底から作業用蓋１０３までの高さが約７００〜１２００ｍｍ程度、外径が上蓋１０２の部分で１０００〜１４００ｍｍ程度、取鍋本体１０１の内径（内張１１０の内側）が７００〜１０００ｍｍ程度、深さが７００〜１０００ｍｍ程度である。また、作業用蓋１０３は、外径が５００ｍｍ程度、厚さが約１００〜約１５０ｍｍ程度で、鉄皮１０９の内側には、厚さが約２５〜約１００ｍｍの耐火材などが内張りされている。

また、取鍋本体１０１と上蓋１０２との間、上蓋１０２と作業用蓋１０３との間は、耐熱性（例えば、カーボン系）のシール材などを使用して、実質的に密封されるように構成されている。この密封の程度は、溶湯出湯時に取鍋内がゲージ圧で最高約６×１０⁴Ｐａ（約０．６ｋｇｆ／ｃｍ²）まで加圧されるので、それに耐え得る密封度であり、取鍋内の圧力調整上支障がない程度の洩れは許される程度を意味する。また、出湯部１０５は、図１４に示した出湯部のタイプに限定されるものではなく、加圧出湯型の溶湯運搬用取鍋に適用されるものであればその他のタイプでもよい。

図１は、本発明の実施の形態（１）に係る溶湯運搬用取鍋に用いられる作業用蓋の構成を示す断面図である。図１に示した作業用蓋１は、ガス導入部１１と耐熱層である通気性耐火材層１２とを備えている。なお、作業用蓋１の上面及び側壁部はそれぞれ鉄皮１３ａ、１３ｂで構成され、側壁部の鉄皮１３ｂの下端部には、リング状のシール用部材１４が接合されている。

なお、ガス導入部１１とガス供給装置（図示省略）との間には、溶湯運搬用取鍋内の圧力を調節する圧力調節手段（図示省略）が設けられている。さらに、圧力調節手段には、必要に応じて、ガスの導入と排出を切り替える切替弁を設けることにより、ガス導入部１１を介して、溶湯運搬用取鍋内のガスを放出する機能を持たせるようにしてもよい。また、加圧用のガスには、空気が用いられることが多いが、窒素ガス、アルゴンガスなどの不活性ガスであってもよい。

図２は、通気性耐火材層１２の具体的な構成例を示す断面図である。図２（ａ）は、通気性耐火材層１２全体が、通気性を有する多孔質の耐火性材料の層１２ａ、例えば、径が１ｍｍ以下程度の細かい孔を有するアルミナ系、ムライト（シリカ−アルミナ）系、シリカ系、珪酸カルシウム系などの多孔質焼結体などによって構成された例である。この多孔質焼結体は、比較的通気性が低い材料である。

図２（ｂ）は、交絡する骨格や紐状体の隙間をガスが流れるタイプである。例えば、通気性耐火材層１２全体が、空孔率が著しく高く、連続気孔を有する三次元骨格構造の多孔体（例えば、商品名：セラミックフォーム）層１２ｂで構成された層である。三次元骨格構造の多孔体は、通常アルミニウムやアルミニウム合金の溶湯中に存在する酸化物などの不純物をろ過するフィルタとしても用いられているものであり、空孔率が８０〜９０％であるため、通気性が極めて大きい。また、アルミナ−コージェライト系、アルミナ系、ムライト系などの耐火性材料で構成されているので耐火性にも優れている。したがって、通気性耐火材層１２ｂ用として好適である。

上記の紐状体の隙間をガスが流れるタイプの一つに、紐状の耐火性材料がパックされ焼結された態様をした通気性紐状焼結体があり、この紐状焼結体も通気性耐火材層１２ｂ用として好適である。さらに、耐火性ファイバがボード状に成形された通気性ファイバ成形体もあり、通気性が高い通気性耐火材層１２ｂ用として適している。

図２（ｃ）は、通気性耐火材層１２が多孔質の耐火性材層１２ａ部と非通気性の耐火材層部１５とで構成された例、同図（ｄ）は、通気性耐火材層１２が三次元骨格構造の多孔体層１２ｂ部とキャスタブル、耐火煉瓦などの非通気性の耐火材層部１５とで構成された例である。図２（ｃ）、（ｄ）に示したように、通気性耐火材層１２は、必ずしも全面が通気性を有する耐火材層で構成されている必要はない。通気性耐火材層１２全体として通気性を備えていればよい。ただし、溶湯のスプラッシュ等により一部目詰まりが生じた場合でも通気性を確保することができるように、非通気性の耐火材層部１５の面積割合を設定することが望ましい。

なお、図２（ｃ）、（ｄ）に示したように、通気性耐火材層１２が全面に存在しない場合には、通気性耐火材層１２と、ガス導入部１１との間に、後に説明するように、ガス溜め用のヘッダとして機能する空間部を備えることが好ましい。

図２（ｅ）は、通気性耐火材層１２が、アルミナ系、ムライト（シリカ−アルミナ）系、珪酸カルシウム系などの耐火材で製造された球で構成された耐火材層１２ｃの例である。この耐火材層１２ｃは、耐火材の球の層を所定の厚さに保持するための通気性を有する２枚の保持部材１６ａと、２枚の保持部材１６ａを所定の間隔を隔てて保持する側壁部材１６ｂとを備えている。

保持部材１６ａは通気性を有するもので、網状又は多数の孔が設けられた板状の金属材料で構成されている。保持部材１６ａ、側壁部材１６ｂには、耐熱性、耐酸化性を有する金属材料、例えば、Ｃｒ−Ｍｏ系、ステンレス鋼系などの鋼材が適している。また、網の目開きや孔の径は、耐火材の球が洩れないように設定されている。また、耐火材の球の大きさは、適度の通気性を確保するために、直径約５〜約２０ｍｍの範囲であることが好ましい。

なお、耐火材の球は、直接保持部材１６ａで保持するのではなく、通気性を有するシート状の耐火材で包み、シート状の耐火材を介して保持部材１６ａで保持するようにしてもよい。その場合には、保持部材の目開きや孔の径を、耐火材の球の径より大きくすることができる。また、上記の説明では、耐火材の球としたが、球形に限定されるものではなく、形状は角形、不定形の形など、粒同士の間で隙間が形成さるものであれば、球形以外の形状でもよい。

図２（ａ）〜（ｅ）に示した通気性耐火材層１２の厚さは、前述のように、約２５〜約１００ｍｍである。

図３は、本発明の実施の形態（２）に係る溶湯運搬用取鍋に用いられる作業用蓋２の構成を示す断面図である。なお、図３に示した耐熱層は、前述の図１、図２を用いて説明した作業用蓋２における通気性耐火材層１２を含むもので、通気性耐火材層１２は厚さ以外は同様のものであるので、その詳しい説明を省略する。

図３に示した作業用蓋２は、ガス導入部１１と通気性耐火材層１２との間に、通気性断熱材層２１を備えている。通気性断熱材層２１は、約８００℃までの耐熱性と通気性と断熱性とを備えている材料であれば利用可能である。例えば、板状又はブロック状に成形された多孔質成形体、ファイバ（短繊維）が、ボード状又はシート状に成形されたファイバ成形体（例えば、商品名：カオウールなど）を利用することができる。

通気性耐火材層１２と通気性断熱材層２１との厚さの関係は、層全体の断熱性能、通気性耐火材層１２と通気性断熱材層２１の熱伝導率、それぞれの材料の強度などによって設計上変わるものであるので、それらの条件に応じて適宜選択することが好ましい。ただし、ある程度の断熱効果を得るためには、通気性断熱材層２１の厚さを少なくとも３０ｍｍ程度とすることが好ましい。

図４は、本発明の実施の形態（３）に係る溶湯運搬用取鍋に用いられる作業用蓋３の構成を示す断面図である。なお、図４に示した耐熱層は、前述の作業用蓋１における通気性耐火材層１２を含むもので、通気性耐火材層１２は、厚さ以外は同様のものであるので、その詳しい説明を省略する。

図４に示した作業用蓋３は、ガス導入部１１と通気性耐火材層１２との間に、ガス通流部３２を有する断熱材層３１を備えている。ガス通流部３２は、溶湯運搬用取鍋内への加圧用ガスの導入、溶湯運搬用取鍋内からのガス排出用に断熱材層３１に設けられた孔である。ガス通流部３２と溶湯運搬用取鍋内との間は、ガスはむろん通気性耐火材層１２部を流れる。

断熱材層３１は、通気性を有する必要はなく、約８００℃までの耐熱性と断熱性とを備えている材料であれば使用可能である。断熱材層３１には、例えば、断熱キャスタブル、多孔質の成形体などを利用することができる。また、前述の通気性のあるファイバ成形体（例えば、商品名：カオウールなど）を利用することもできる。

通気性耐火材層１２と断熱材層３１との厚さの関係は、層全体の断熱性能、通気性耐火材層１２と断熱材層３１の熱伝導率、それぞれの材料の強度などによって設計上変わるものであるので、それらの条件に応じて適宜選択することが好ましい。ただし、ある程度の断熱効果を得るためには、断熱材層３１の厚さを少なくとも３０ｍｍ程度とすることが好ましい。

図５は、本発明の実施の形態（４）に係る溶湯運搬用取鍋に用いられる作業用蓋の構成を示す断面図である。図５に示した作業用蓋４ａ（図５（ａ））、４ｂ（同図（ｂ））、４ｃ（同図（ｃ））は、それぞれ図１に示した作業用蓋１、図３に示した作業用蓋２、図４に示した作業用蓋３に対応している。ただし、通気性耐火材層１２又は通気性断熱材層２１のガス導入部１１側に、導入ガス溜部として機能する空間部４１ａ、４１ｂを備えている点が相違する。なお、図５（ｃ）に示した作業用蓋４ｃの場合には、断熱材層３１が非通気性であるため、空間部４１ｂが、通気性耐火材層１２と断熱材層３１との間に設けられている。

空間部４１ａ、４１ｂの広さは、通気性耐火材層１２や通気性断熱材層２１の全面に対応する広さとする必要はない。ただし、通気性耐火材層１２や通気性断熱材層２１の通気性が低い場合には広い方がよく、多孔質焼結体（例えば、図２（ａ）参照）のように通気性が低い層が用いられる場合には、通気性耐火材層１２や通気性断熱材層２１の面積に対する広さを、通気性に応じて設定することが好ましい。また、空間部４１ａ、４１ｂの高さ（厚さ）は、約５〜約２０ｍｍとすることが好ましい。

この空間部４１ａ、４１ｂは、通気性耐火材層１２又は通気性断熱材層２１及び通気性耐火材層１２の通気性が低い場合に特に効果的である。すなわち、空間部４１ａ、４１ｂに面する通気性耐火材層１２又は通気性断熱材層２１の面積を広くすることによって、溶湯運搬用取鍋に導入するガス又は溶湯運搬用取鍋内から放出するガスの流量を多くすることができる。

図６は、本発明の実施の形態（５）に係る溶湯運搬用取鍋に用いられる作業用蓋の構成を示す断面図である。図６に示した作業用蓋５は、通気性耐火材層１２下面に金属製支持体５１を備えている。この金属製支持体５１は、通気性耐火材層１２の脱落を防止したり、図２（ｅ）に示した球状の耐火材で構成された通気性耐火材層１２ｃを支持するのに効果を発揮するものである。また、金属製支持体５１は、上蓋１０２と作業用蓋１〜３，４ａ〜４ｃとの間の密封に支障を来さないように、シール用部材１４の内側に取り付けることが好ましい。

上記の金属製支持体５１には、通気性耐火材層１２と取鍋本体１０１との間のガスの流れの妨げにならないように、金網、格子状の棒鋼、多数の孔が設けられた金属板などが適している。また、金属製支持体５１に用いる金属材料には、耐熱性、耐酸化性を有するＣｒ−Ｍｏ系、ステンレス鋼系などの鋼材が適している。

図７は、本発明の実施の形態（６）に係る溶湯運搬用取鍋に用いられる作業用蓋の構成を示す断面図である。図７に示した作業用蓋６は、上記の実施の形態（５）に係る作業用蓋５における金属製支持体５１の下面（取鍋本体１０１側）に、通気性耐火材カバー６１を備えている。この通気性耐火材カバー６１は、金属製支持体５１が溶湯のアルミニウムやアルミニウム合金の付着によって損傷することを防止する働きをするものである。通常アルミニウムと鉄との間では、両者の合金化により脆い金属間化合物が生成しやすい。そのため、金属製支持体５１に直接アルミニウムなどの溶湯が付着しないようにすることにより、金属製支持体５１の耐久性を伸ばすことができる。

通気性耐火材カバー６１には、ガラス繊維などの材料で形成された不織布状シートが適している。工業的に使用されているものには、断熱用クロスなどがあり、いずれも通気性耐火材カバー６１として利用することができる。なお、通気性耐火材カバー６１は、必ずしも作業用蓋６に取り付けられている必要はなく、不織布状シートを上蓋１０２と作業用蓋との間に挟んで保持するようにしてもよい。また、通気性耐火材カバー６２を特に必要とするのは、溶湯を収容して溶湯運搬用取鍋を搬送する時であるので、その間にのみ使用するようにしてもよい。

図８は、本発明の実施の形態（７）に係る溶湯運搬用取鍋に用いられる作業用蓋の構成を示す図であり、（ａ）は断面図、（ｂ）は下側から見た平面図である。図８に示した作業用蓋７は、上記の実施の形態（４）に係る作業用蓋４ｃにおける通気性耐火材層１２の下面に、金属製支持体７０ａが取り付けられている。この金属製支持体７０ａは、本体部７１、通気用開口部保護プレート（以下、保護プレートと略記する）７２及び保護プレート７２を本体部７１に固定する固定部材７３で構成されている。なお、図８には、実施の形態（４）に係る作業用蓋４ｃに金属製支持体７０ａを取り付ける例を示したが、金属製支持体７０ａを取り付ける作業用蓋は、実施の形態（１）〜（４）に示したいずれの作業用蓋でもよい。

図９は、金属製支持体７０ａを示す斜視図、図１０は、金属製支持体７０ａのうちの一部を示す部分拡大断面図であり、（ａ）は本体部７１の縁部７１ｃ、（ｂ）は固定部材７３の固定部を示す図である。

図９に示したように、本体部７１は、底板７１ａ及び縁部７１ｃを備え、底板７１ａには複数の通気用開口部７１ｂが設けられている。また、保護プレート７２は、複数の通気用開口部７１ｂの下方に間隔をあけて設けられており、その大きさが、通気用開口部７１ｂが位置する領域に対応している。

通気用開口部７１ｂは、通気性耐火材層１２を通過したガスを取鍋内に流すための開口部であり、底板７１ａの中心部近傍に設けられている。通気用開口部７１ｂは、複数であることが好ましいが、必ずしも複数である必要はなく、１つでもよい。通気用開口部７１ｂの１つの大きさは、取鍋本体の溶湯上部の空間部容積、加圧用ガスの流量、通気用開口部７１ｂの個数などに応じて、適切な値を選択するのがよい。

保護プレート７２は、中心部から外周部にかけて下方に傾いていることが好ましく、ほぼ陣笠形の形状がよい。ただし、下方への傾きは直線形である必要はなく、丸味を帯びた形状等その他の形状であってもよい。上記のように、中心部から外周部にかけて下向きに傾斜しているのは、溶湯が飛散し保護プレート７２の上に乗った際に、流れ落ちやすくするためである。また、保護プレート７２の大きさ（径）の上限は、作業用蓋７が取鍋に被せられた際に、取鍋の開口部１１１（図１４参照）との間に、少なくとも２０ｍｍ程度の隙間が設けられるようにすることが好ましい。

本体部７１と保護プレート７２との間は、固定部材７３によって両者を結合すればよい。図１０（ｂ）に、固定部材７３による固定方法の１例を示した。図１０（ｂ）に示したように、底板７１ａと保護プレート７２に孔をあけ、それらの孔に棒状の固定部材７３を挿入し、溶接等により接合する方法が好ましい。

図１０（ａ）に示したように、本体部７１の縁部７１ｃには、突起部７１ｅが設けられていることが好ましい。この突起部７１ｅは、本体部７１を作業用蓋７に取り付ける際に、正確に位置決めするために利用される。すなわち、図８に示した作業用蓋７を組み立てる１つの方法として、鉄皮１３ａの取り付け、断熱材層３１、通気性耐火材層１２などの埋め込みに先だって、リング状のシール用部材１４に支持部材７０ａを嵌め込む方法がある。この場合、シール用部材１４の上方から、支持部材７０ａの縁部７１ｃの外周面が、シール用部材１４の内周面に接するようにして押し込む。突起部７１ｅがシール用部材１４の上端面に当たるまで押し込むことによって、シール用部材１４の下端面に対して、支持部材７０ａ底板７１ａの位置を正確に設定することができる。

図１１は、支持部材に係る別の実施の形態を示す斜視図である。図１１に示した支持部材７０ｂは、図９に示した支持部材７０ａのうち、縁部７１ｃが異なる例である。支持部材７０ｂの場合には、周方向の幅が狭い複数の縁部７６ｃが部分的に設けられている。このように、縁部は、図９に示したように、必ずしもリング状である必要はない。

図１２は、支持部材に係るさらに別の実施の形態を示す斜視図である。図１２に示した支持部材７０ｃは、図９に示した支持部材７０ａ、図１１に示した支持部材７０ｂに対して、縁部７１ｃ又は７６ｃを備えていない例である。縁部７１ｃ又は７６ｃは必ずしも必要ではない。縁部がない支持部材７０ｃの場合には、底板７１ａの外周部７７ｃを、シール部材１４に対して溶接等の手段により接合すればよい。

図８〜図１２に示した支持部材７０ａ、７０ｂ、７０ｃの底板７１ａ、保護プレート７２は、取鍋本体に収容される溶湯の熱に耐えるように、例えば、クロム系のステンレス鋼、クロム−モリブデン系の鋼等、耐熱性に優れた金属材料で構成することが好ましい。また、高温強度、支持部材としての強度等の観点から、例えば、底板７１ａの厚さは約４ｍｍ以上、保護プレート７２の厚さは約３ｍｍ以上とすることが好ましい。

なお、支持部材７０ａ、７０ｂ及び７０ｃに設けられる保護プレート７２の形状は、中心部から外周部に向けて下方に傾斜している場合を示したが、溶湯の飛散がそれほど激しくない使い方の場合には、保護プレートはほぼ平板状であってもよい。

図１３は、本発明の実施の形態（７）に係る溶湯運搬用取鍋に用いられる作業用蓋の構成を示す断面図であり、（ａ）は通気性耐火材層１２のみで構成された作業用蓋８ａにガス排出部８１ａが設けられた例、（ｂ）は通気性耐火材層１２と断熱材層３１とで構成された作業用蓋８ｂにガス排出部８１ｂが設けられた例である。

図１３（ａ）に示したガス排出部８１ａは、作業用蓋８ａが、通気性耐火材層１２のみで構成されているので、ガス排出部８１ａの開口部が通気性耐火材層１２の上面に位置している。また、図１３（ｂ）に示したガス排出部８１ｂは、作業用蓋８ｂが、通気性耐火材層１２と断熱材層３１とで構成されているので、ガス排出部８１ｂの開口部が通気性耐火材層１２の上面、断熱材層３１の下面部に位置している。

すでに説明したように、溶湯運搬用取鍋内のガスの排出には、ガス導入部１１を利用することができる。ただし、ガスの導入と排出を別の系統とする場合には、図１３（ａ）、（ｂ）に示したような位置にガス排出部８１ａ、８１ｂを設けることが好ましい。

本発明の実施の形態（１）に係る溶湯運搬用取鍋に用いられる作業用蓋の構成を示す断面図である。 通気性耐火材層の具体的な構成例を示す断面図である。 本発明の実施の形態（２）に係る溶湯運搬用取鍋に用いられる作業用蓋の構成を示す断面図である。 本発明の実施の形態（３）に係る溶湯運搬用取鍋に用いられる作業用蓋の構成を示す断面図である。 本発明の実施の形態（４）に係る溶湯運搬用取鍋に用いられる作業用蓋の構成を示す断面図である。 本発明の実施の形態（５）に係る溶湯運搬用取鍋に用いられる作業用蓋の構成を示す図であり、（ａ）は断面図、（ｂ）は平面図である。 本発明の実施の形態（６）に係る溶湯運搬用取鍋に用いられる作業用蓋の構成を示す図であり、（ａ）は断面図、（ｂ）は平面図である。 本発明の実施の形態（７）に係る溶湯運搬用取鍋に用いられる作業用蓋の構成を示す図であり、（ａ）は断面図、（ｂ）は平面図である。 本発明の実施の形態（７）に係る溶湯運搬用取鍋に用いられる作業用蓋の構成部材である金属製支持体を示す斜視図である。 本発明の実施の形態（７）に係る溶湯運搬用取鍋に用いられる作業用蓋の構成部材である金属製支持体の一部を示す部分拡大断面図であり、（ａ）は縁部の構造、（ｂ）は保護プレートの取り付け部を示す図である。 本発明の実施の形態（７）に係る溶湯運搬用取鍋に用いられる作業用蓋の構成部材である金属製支持体の別の態様を示す斜視図である。 本発明の実施の形態（７）に係る溶湯運搬用取鍋に用いられる作業用蓋の構成部材である金属製支持体のさらに別の態様を示す斜視図である。 本発明の実施の形態（８）に係る溶湯運搬用取鍋に用いられる作業用蓋の構成を示す断面図であり、（ａ）は通気性耐火材層のみで構成された作業用蓋にガス排出部が設けられた例、（ｂ）は通気性耐火材層と断熱材層で構成された作業用蓋にガス排出部が設けられた例である。 従来の加圧出湯型の溶湯運搬用取鍋の１例を示す断面図である。

符号の説明

１、２、３、４ａ、４ｂ、４ｃ、５、６、７、８ａ、８ｂ、１０３ 作業用蓋
１１、１０４ ガス導入部
１２ 通気性耐火材層
１３ａ、１３ｂ 鉄皮
１４ シール用部材
１５ 非通気性耐火材層
２１ 通気性断熱材層
３１ 断熱材層
４１ａ、４１ｂ 空間部
５１、７０ａ、７０ｂ、７０ｃ 金属製支持体
６１ 通気性耐火材カバー
７１、７６、７７ 金属製支持体の本体部
７２ 保護プレート
７３ 固定部材
８１ａ、８１ｂ ガス排出部
１０１ 取鍋本体
１０２ 上蓋
１０５ 出湯部
１０７，１０８、１０９ 鉄皮
１１０ 耐火性材料

Claims (10)

1. 溶湯を収容する取鍋本体と、該取鍋本体の上端開口部を覆う上蓋と、該上蓋の一部に形成された開口部を開閉可能に覆う作業用蓋と、前記取鍋本体の下端部から前記取鍋本体より上方まで延びる出湯部とを備える加圧出湯型の溶湯運搬用取鍋であって、
   前記作業用蓋が、前記上蓋の開口部を上方から覆う蓋本体と、該蓋本体の天面に設けられたガス導入部と、前記蓋本体の内側に設けられた耐熱層とを備え、
   該耐熱層が、通気性耐火材層で構成され、
   前記取鍋本体内を加圧するガスが、前記ガス導入部から、前記通気性耐火材層を介して前記取鍋本体内に導入されるように構成されていることを特徴とする溶湯運搬用取鍋。
2. 前記耐熱層が、前記通気性耐火材層の前記ガス導入部側に通気性断熱材層を備えていることを特徴とする請求項１に記載の溶湯運搬用取鍋。
3. 前記耐熱層が、前記通気性耐火材層の前記ガス導入部側に、ガス通流部を有する断熱材層を備えていることを特徴とする請求項１に記載の溶湯運搬用取鍋。
4. 前記作業用蓋が、前記ガス導入部と前記通気性耐火材層との間に、ガス溜め部として機能する空間部を備えていることを特徴とする請求項１〜３のいずれかの項に記載の溶湯運搬用取鍋。
5. 前記作業用蓋が、前記通気性耐火材層の前記取鍋本体側の面に、前記通気性耐火材層を支持するとともに通気性を有する金属製支持体を備えていることを特徴とする請求項１〜４のいずれかの項に記載の溶湯運搬用取鍋。
6. 前記作業用蓋が、前記金属製支持体の前記取鍋本体側に、前記金属製支持体を覆う通気性耐火材カバーを備えていることを特徴とする請求項５に記載の溶湯運搬用取鍋。
7. 前記作業用蓋が、前記通気性耐火材層の前記取鍋本体側の面に、前記通気性耐火材層を支持するとともに通気用開口部を有する金属製支持体を備え、該金属製支持体が、前記通気用開口部の下方に間隔をあけて、通気用開口部保護プレートを備えていることを特徴とする請求項１〜４のいずれかの項に記載の溶湯運搬用取鍋。
8. 前記通気用開口部保護プレートが、中心部から外周部にかけて下方に傾いていることを特徴とする請求項７に記載の溶湯運搬用取鍋。
9. 前記作業用蓋が、前記取鍋本体内のガスを排出するガス排出部を備えていることを特徴とする請求項１〜８のいずれかの項に記載の溶湯運搬用取鍋。
10. 前記請求項１〜９のいずれかの項に記載の溶湯運搬用取鍋における前記取鍋本体に溶湯を注入した後、前記上蓋及び前記作業用蓋により前記取鍋本体を実質的に密封し、前記ガス導入部から、前記通気性耐火材層を介して加圧用のガスを導入することにより前記溶湯の湯面を加圧し、前記出湯部から溶湯を出湯させることを特徴とする溶湯出湯方法。

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