JPH01502168A - 冶金容器のための出口および流れ制御装置、および、鋳造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、冶金容器の底に配置された鋳造出口と、容器の内部に突き出ている垂 直方向に動くことができる棒の下端部に配置され、前記鋳造出口に組合わされる ストッパとを備え、融けている金属を入れる冶金容器のための出口および流れ制 御装置に関するものである。

本発明は鋳造方法にも関するものである。

容器からの融けた金属の放出および流れを制御するために数多くの装置を既に利 用できる。

鋼等を鋳造するための非常に初期の装置の場合には、容器の底の出口穴を、容器 の内部において棒の下端部に固定されているストッパにより閉じるようにされて いるストッパ機構が用いられる。外部から作動させられるレバー機構により、ス トッパを注入のために上昇させ、出口を閉じるために下降させることができる。

この装置の欠点は、流れ制御および遮断の安全性が、たとえばストッパへの付着 物の形成またはストッパの摩耗の結果として不満足である。

部品と静止部品の間の困難な球面状継手を非常に正確に機械加工および研削する ことを必要とする。更に、融けている金属は入口穴の内部で凝固する傾向がある 。

また、融けている金属を含む容器の底の上に組立てられたｆ＃シ蓋も知られてい る。その蓋は予め加えられている荷重の下に互いに重なシ合って滑シ、かつ、ｖ ＩＪ！ｌｒＪできる部品の動きが融けている金属の高い温度で必ず行われるから 、かなフ摩耗が生ずる。別の欠点は、取得価格と維持費用が高いことである。

耐火材料で製作されているスライダの機械加工も、確実なシールを行うために、 非常に高い確度を要求される。

融けている金属の鋳造中に起る別の問題は、スラグ、オよびその他の非金属含有 物が一緒に運ばれることを阻止する必要がある。この問題を解決するために多く の試みが行われている。たとえば、融けている金属中の非金属含有物の分離を促 進するために隔壁状の変位要素をタンディツシュ内に使用することが知られてい る。その間に、放出領域内で吸入により非金属含有物を運ぶことは阻止できない 。これは別にしても、各鋳造サイクルの後でダムおよびせきを組立てることは非 常に費用と時間がかかる。

不活性ガスを注入することによシスラグを出口から除去することも提案されてい るが、これＫは比較的大きい技術的な努力を要し、しかも結果は疑問である。ま た、電磁気を基にしたセンサを放出ダクトと同軸状に配置することも知られてい る。これにより、融けている金属とスラグの測定値の違いを評価することが可能 となるから、スラグが検出されると鋳造作業は中断される。それらのセンサを出 口ダクト中の摩耗領域内に導入することはとくに困難である。更に、スラグが検 出できる前にある量のスラグがダクトを必ず通る。

また、融けている金属が空気に接触しないように、融けている金属をできるだけ 離さなければならないという要求もある。

別の問題は、１つの入口といくつかの出口を有するタンディツシュの場合には、 異なる出口における融けている金属の温度が異るが、それは望ましくない。

ただ１つの出口がある場合にも、融けている金属のいくらかが入口から出口へ直 接流れるから、死領域（ｄｅａｄ　ａｒｅａ）内をある時間かかつて循環する金 属よシ前記直接流れる金属の温度が高い。

非金属含有物の分離にも、冶金容器内に滞留する時間が短かすぎたり、金属が非 常に乱れて流れると、それらの含有物は、融解物の表面を上昇させるためにある 時間を要するから、問題が起る。

本発明は、構成が簡単で、安価であり、融けた金属がシールを破って出ることを 阻止するために確実に頼ることができ、融けている金属の流れを定常的かつ正確 に制御でき、鋳造中に渦が生ずることを大幅に阻止し、金属が放出されるのとと もにスラグが運ばれることをも阻止する出口および流れ制御装置と、鋳造方法と を得ることである。

この目的を達成できる本発明の装置は、ストッパは、それの閉じられている位置 において、少くとも１つのほぼ円筒形の栓を備え、その栓は、それの周縁部に、 少くとも、１つの半径方向絞り穴を含み、その絞シ穴は長手方向の穴としだいに 一緒になシ、栓の底で開き、ストッパは、拡大されたヘッドと、ストッパを下げ ることにより閉じられるようにされている第１のシールとを備え、ヘッドと鋳造 バイブの縁部の間に形成され、栓は、それの絞シ穴と、それの上に配置されてい る第１のシールの間に、環状部を備え、この環状部は、穴の隣接する部分と一緒 に、第２のシールを形成する。

本発明のこの種の出口および制御装置は製作が比較的簡単でろシ、連続して作動 する２つのシールが摩耗処対して良い抵抗を行う。満足な流れ特性は鋳造も容易 にし、鋳造作業中に単位時間当シの金属の流れを正確に測定できるようにする。

また、渦流はほとんどない。

本発明の鋳造方法は、優勢に水平方向の流れが、少くとも出口に近い領域におい て、融けている金属へ伝えられ、少くともほぼ水平出口穴の回転位置を、金属が 注がれている間に、連続して変えることができる。

冶金容器内の流れに作用して、滑らかにすることによシスラグは一緒に運ばれる ことが阻止され、融けている金属の再酸化が防止され、流れを滑らかにすること によシ非金属含有物の分離が促進される。

出口の近くで冶金容器から主として水平方向の流れにすることによシ、渦が生ぜ ず、したがってスラグを早期に運ぶことがない滑らかな流れが生ずる。

鋳造中に水平方向の鋳造出口を回転させることができるから、流れ条件を、関連 する容器の形と、浴中の種々のレベルと、融解温度と、その他のパラメータとＫ 、容器と容器の間で連続的に適合させることが可能である。注入分配器を通る滑 らかな注入流れの結果として、融けている金属が底からはねかえって生ずる波は なく、そのために、スラグの浮いている層のあぶれが避けられて、再酸化が阻止 される。

滑らかな流れによシ、非金属含有物が融けている金属の表面へ上昇することが容 易になされ、かつ加速もされる。

図は本発明の実施例を示すものである。

第１図は融解容器と装置の横断面図、 第２図は閉じられている位置において鋳造穴の中に突出しているストッパの部分 断面図、第３図は開かれている位置におけるストッパの断面図、 第４図は第５図の矢印■−■の向きの変更例の横断面図、 第５図は複数の絞シ穴を有する第４図に示す変更例の縦断面図、 第６図は出てゆく融けた金属にねじれを生ずるジグザグの絞シ穴を有する別の変 更例の横断面図、第７′図は注入分配器と複数のストッパを有する中間受は容器 の形の容器の縦断面図、 第８図は横断面図で表されている栓中の鋳造穴の種々の回転位置を示す、第７図 に示す中間受けの平面図、 第９図はよシ鋭い下向横断面テーパーを有する第７図に示す中間受は横断面図で ある。

を有する出口穴が、融けている容器を入れるために容器１の底２に設けられる。

耐火材料製のストッパ６が出口バイブ３０穴７の中に突出す。そのストッパによ シ融けている金属の流れを調節できる。

ストッパ棒５がストッパのネック１０の中に突出る。その棒はストッパが垂直方 向に動けるようにするとともに、その軸線を中心として回転できるようにする。

容器１の外部に設けられている機１１１１７によシ駆動が行われる。垂直方向の 駆動は機械的な、モータによる駆動されるスピンドル８、または油圧もしくは空 気圧による上昇シリンダで構成できる。

容器の縁部の上方で、水平アーム２３が垂直案内要素９へ連結される。ストッパ 棒５の上端部とアーム２３の間の連結と、ストッパ棒の下端部とストッパのクシ 鐘形ヘッド２４０間の連結とは球継手の態様である。ネック１０内に保持されて いるストッパ棒は半径方向に遊びを有する。ストッパ６をそれの垂直軸線を中心 として回転させるために用いられる回転駆動機ｍ１７は駆動モータ、図示せず、 へ連結される。とのモータとしてはサーボモータまたはステッピングモータを使 用でき、そのモータによシストツバ６の種々の回転位置をプログラムすること、 および再現することができる。ストッパの回転位置は空気駆動装置または油圧駆 動装置で行うこともできる。

ストッパ６は出口ダクト４０穴７の中に入る円筒形の栓１３を備え、その栓には 水平な半径方向の絞シ穴１４が設けられる。その絞シ穴は通路部分１２に向って 開き、出口ダクト４と一緒になる。栓１３は一方の側のみ半径方向に開いている から、第１図に線Ｓにより示すように、所定の流れの向きが出てゆく融けている 金属へ伝えられる。鋳造穴の前方の領域において、栓１３の直径より大きい直径 のりり鐘形ストッパヘッド２４とともに、融けている金属の渦流と、上からのス ラグの吸込みとを阻止するために、可能な最も水平の流れがめられる。流れの向 きは、鋳造中にストッパをそれの垂直軸を中心として回すことによシ、段階的ま たは連続的に変えることができる。ストッパを下げると絞シ穴の横断面が小さく なシ、または絞り穴の横断面が完全に閉じられる。

固定装置によってストッパリンク機構２３をストッパ棒５の上側球継手１１へ自 動的に固定できる。

このことは、遊びをもって動くストッパ棒と、ストッパ６とを組立前に正確に位 置合わせする必要がないことを意味する。ストッパ棒５を囲んでいるネック１０ が融けている金属か、らの保護を行う。制御力がリンク機構２３を介してストッ パのヘッドへ直接加わるから、ストッパのヘッドは位置の狂いによシたわみ力を 受けることから防がれる。ストッパ６を整列させるために必要な通常の操作は解 消され、高温の冶金容器内でもストッパを自動的に装着できる。

この結果として容器の定期補修時間が短くなシ、シたがって保守時間が短くなる 。

ストッパ６が開いている位置と、閉じている場合のストッパの変更例の構造を、 次に第２図と第３図を参照して説明する。ストツノζは円筒形または僅かに円錐 形の栓を有する。この栓は鋳造ノくイブ３０穴７の中に突出す。第１図に示す構 造とは対照的に、橙１３の内部には、栓の周縁部に一様に分布されたいくつかの 半径方向絞シ穴１４が設けられる。それらの穴の上側領域と下側領域はくさび形 でらシ、中央領域は平行な側壁１８を有する。前記絞り穴の長手軸が垂直に；す なわち、ストッパの動く向きに延びる。このために、円形の絞シ穴と比較して一 層有利な制御特性が得られる。絞り穴１４は栓１３の中心下側開放長手方向穴に 開いている。それらの穴の上方で、栓１３は円錐台形拡張部１６と一緒になる。

その拡張部は中心角が７５度と１０５度の間である円錐台形遮断表面を形成する 。穴７の上級部におけるのと同じ角度の円錐台形端ぐシ１８とともに、これは第 １の環状シール２０を形成する。絞り穴１４の最も上側の縁部と、栓１３の上の 円錐台形の遮断面の間に幅がＶ（第３図）の閉じた円筒形環状部１９が設けられ る。ストッパ６が閉じられる、すなわち、下げられると、この環状部１９は、直 径が同じである隣接する円筒形穴７とともに第２のシール２１を形成する。栓１ ３の最も下側の部分も、ケーシングが閉じられる環状部２２の形をしている。し たがって、橙１３は、絞シ穴１４が完全に開かれている場合にも、穴７の中で案 内されたままである。

ストッパ６が第２図に示されている閉じられた位置にある時は、絞り穴１４は融 けている金属に接触しないから、この領域内で融けている金属が凝固する危険は ない。円錐台形の拡張部１６の上方においては、ストッパヘッド２４はつシ鐘形 に拡張させられる。このために、容器１の内部における放出渦が無くされるか、 大幅に減少し、それにょシスラグ含有物が一緒に運°ばれることを阻止する。ス トッパ６が閉じられると、拡張されたストッパヘッド２４のほぼ水平な下側縁部 ２６が鋳造パイプ３の水平面２８から比較的遠くに離れるから、比較的広い環状 間隙３０が第１のシール２０の前方に融けている金属のために設けられる。穴７ を囲んでいる融けている金属の比較的大きい質量がそれの冷却を遅らせ、詰シ構 造によシ、第３図に矢印Ａで示すように、はぼ水平の流れが入来する融けている 金属へ伝えられる。

これによシ、容器内の融けている金属のレベルが低いとしても、融けている金属 中に垂直の渦が形成されることが阻止される。したがって、スラグは放出中に早 期に吸出されることはない。更に、この環状空間３０内にアルゴン等で一杯にさ せることができる。それらのアルゴン等は細い供給管３３によシストツバ６へ供 給できる。その供給管は制御信号の発生に使用することもできる。出力端が融け ている金属から出ると、供給管内の気体の圧力が直ちに低下する。これにより、 スラグが融けている金属の流れに含まれる前にその流れを停止することが可能と なる。

連続して作用する２つのシールが設けられているから、これによシ、第１のシー ル２００表面または端ぐシ１８が摩耗によシ損われたとしても、融けている金属 が洩れる危険は減少する。

通路３４を通じて気体を注入することにより、入来する融けている金属から第２ のシール２１を離しておくこともできる。

第４図と第５図は、ストッパ６の絞り穴が、周縁部の周囲に、複数の比較的小さ い半径方向の穴１４゛が、軸線方向の列で互いに重なシ合って配置されているも のよシ構成されている変更例を示す。これによシ、融けている金属がＦ遇される 。上側の穴１４′がふさがれると、新しい、依然として開いている穴が流れおよ び濾過のために露出されるようにストッパ６が上昇させられる。

第６図に示す変形例においては、栓１３０両側に２つの絞シ穴１４″が、長手方 向放出開口部１５に対してほぼ接線方向に延びるように、中心線に対してジグザ グに配置される。これにより、矢印に示すように、出てゆく融けた金属にねじれ が伝えられる。

そのために、より軽い含有物が渦の中心部に残るから、出口に付着物が形成され ることが阻止される。

第７図、第８図、第９図は、注入分配器３０と、互いに独立して回転するように されたいくつかのストッパを有する中間受けの形の容器１の変形例を示す。複数 の鋳造出口を有するそのような分配容器または中間受けの場合には、問題は、融 けた金属が動く経路の長さの違いによシその融けている金属の温度が異ることに なる。これは望ましくないことである。注入分配器３０を融けている金属の内部 と、回転できるように向けられて、はとんど水平である浴のレベル以下である入 口穴３２とに浸されると、融けている金属はほぼ水平に出されて、第７図、第８ 図および第９図においてほぼ経路Ｔの方向に滑らかな流れを生ずる。この流れは 注入分配器３０の入来角度βと、ストッパ６の出口流自速αとに依存する。

入口と出口の流れベクトルが融けている金属中にトルクを生じ、その結果として 、融けている金属の個々の要素が表面近くの高温の層から、底の近くのよシ低温 の層までらせん状に下降する。らせん流の目的は、温度差をさけるために、全て の絞り穴１４の経路を同じ長さにすることである。第７図、第８図、第９図に示 されている流れ経路Ｔは実際には実用に維持されず、部分流が金属中で粗く混合 されるから、温度分布は満足され、丸帯はさけられる。第７図と第８図はそのよ うな中間受けの半分だけを示す。

容器１中の融けている金属の滞留時間は角度αとβの選択によシ決定できる。滑 らかな流れによシ非金属含有物は自己の浮力で表面まで、およびその表面の上に 浮いているスラグの中まで迅速に上昇する機会が与えられるから、それらの含有 物は乱流によシ出ロダクトまで一緒に運ばれることはない。このことはスラグに もあてはまる。冶金容器の鋳造領域に含まれているほぼ水平な流れは渦をなくシ 、スラグと一緒の早期に運ばれることをなくし、これによシ最終製品の質を高め 、スクラップを減少し、生産量を増す。

第９図は中間受けの横断面を示す。これから、壁の勾配が急で、好適な流れ経路 が生ずることがわかる。

第７〜９図に示す個々のストッパ６は第１図に示すストッパに対応するから、第 １図を参照して説明したように、上昇、下降および回転ができる。個々の、また は連結した制御を、温度、生産量および分析のような鋳造パラメータの関数とし て所定のプログラム〈より行うことができる。この目的のためにデータ処理装置 を使用できる。注入分配器３０をそのようなプログラムされる制御器に含ませる ことができる。すなわち、角度βとそれの高さの少くとも一方を変えることがで きる。ストッパ６の絞シ横断面を、上昇または下降によシ個々に調節することも できる。

２、発明の名称 冶金容器および鋳造方法のための出口および流れ制御装置３、補正をする者 事件との関係　特　許　出願人 名称（氏名）　アルグア・アーゲー ＋１−−Ｊ−，。

６、補正の対象 明細書・請求の範囲の翻訳文の浄書（内容に変更なし）２、発明の名称 冶金容器および鋳造方法のための出口および流れ制御装置３、補正をする者 事件との関係　特　許　出願人 名称（氏名）　アルグア・アーゲー ５、補１”６の日付　平成１年　４　月４　日÷→を町鋺壬賠 ＋−一 ６、補正の対象 一一］η 補正書の写しく翻訳文）提出書（特許法第１８４条の７第１項）１、特許出願の 表示 第ＰＣＴ／ＣＨ８７１００１６１号 ３、特許出願人 住所　スイス国ツエーハー８８０３リュシュリコン・バー７ホフシユトラーセ・ ３８ 名　称　アルグア・アーゲー 代表者　ファーターラウス、アーサー 国　籍　スイス国 香料溜池ビル・８階 山川国際特許事務所内 １９８８年５月３０日 浄書（内容に変更なし） 補正請求の範囲 １、　冶金容器の底に配置された鋳造パイプを有する鋳造出口と、この鋳造出口 に組合わされるストッパとを備え、前記ストッパ（６）は、それの閉じられてい る位置において、少くともほぼ円筒形の栓（１３）を備え、この栓は前記鋳造出 口の穴（７）の中に突出し、かつ前記栓は、それの周縁部に、少くとも１つの半 径方向絞シ穴（１４）を含み、その絞り穴は長手方向の穴（１５）としだいに− 緒になシ、前記長手方向の穴（１５）は前記栓（１３）の底において開き、融け ている金属を入れる冶金容器のための出口および流れ制御装置において、前記ス トッパ（６）は、容器の内部に突き出ている垂直方向に動くことができる棒の下 端部に配置され、前記栓（１３）は前記絞シ穴（１４）と、それの上方に配置さ れている第１のシール部（１６）の間に閉じられている環状部（１９）を備え、 その環状部は、穴（７）の隣接する部分とともに、第２のシール（２１）を備え ることを特徴とする融けている金属を入れる冶金容器のための出口および流れ制 御装置。

２、　請求の範囲第１項記載の出口および流れ制御装置において、環状部（１９ ）の上方において、ヘッド（２４）が円錐台形の遮断面（１６）を備え、穴（７ ）の上縁部が鋳造パイプ（３）中に端ぐシを備え、その端ぐりは前記遮断面とと もに第１のシール（２０）を構成することを特徴とする出口および流れ制御装置 。

特表平１−５０２Ｈｉ８　（８） 国際調査報告 一一−−ムー６ｋＰＣＴ／ＣＭ　ε７１００１６１国際調査報告

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．冶金容器の底に配置された鋳造パイプを有する鋳造出口と、容器の内部に突 き出ている垂直方向に動くことがてきる棒の下端部に配置され、前記鋳造出口に 組合わされるストツパとを備え、融けている金属を入れる冶金容器のための出口 および流ね制御装置において、前記ストッパ（６）は、それの閉じられている位 置において、少くともほぼ円筒形の栓（１３）を備え、この栓は前記鋳造出口の 穴（７）の中に突出し、かつ前記栓は、それの周縁部に、少くとも１つの半径方 向絞り穴（１４）を含み、その絞り穴は長手方向の穴（１５）としだいに一緒に なり、前記絞り穴の上方に配置されている前記鋳造パイプ（３）と前記ストッパ の間で、前記栓（１３）の底において前記長手方向の穴は開き、ストッパ（６） を下げることにより閉じられるようになつている少くとも１つのシール（１６， １７；７，１９）が配置されることを特徴とする融けている金属を入れる冶金容 器のための出口および流れ制御装置。 ２．請求の範囲第１項記載の出口および流れ制御装置において、ヘッド（２４） が円錐台形の遮断面（１６）を備え、穴（７）の上線部が鋳造パイプ（３）中に 端ぐりを備え、その端ぐりは前記円錐台形遮断面とともに第１のシール（２０） を構成し、前記栓（１３）は、それの紋り穴（１４）と、その絞り穴の上方に配 置されている第１のシール（２０）の間に環状部（１９）を形成し、この環状部 は穴（７）の隣接する部分と一緒に第２のシール（２１）を形成することを特徴 とする出口および流れ制御装置。 ３．請求の範囲第１項または第２項記載の装置において、栓（１３）は１つの、 ほぼ水平な、半径方向に配置された絞り穴（１４）だけを含むことを特徴とする 装置。 ４．請求の範囲第１項または第２項記載り装置において、栓（１３）は、周縁部 の周囲に半径方向に分布された複数のほぼ水平な絞り穴（１４）を含むことを特 徴とする装置。 ５．請求の範囲第１項または第２項記載の装置において、半径方向の絞り穴（１ ４）の少くとも上縁部はくさび形をしており、この隣接する穴領域と平行な側面 （１８）を有することを特徴とする装置。 ６．請求の範囲第１項または第２項記載の装置において、ストッパ（６）は、遮 断面（１６）の上方に、ストッパヘッド（２４）を傭え、このストッパヘッドの 直径は貫く、ほぼつり鐘形すなわちマッシュルーム形であることを特徴とする装 置。 ７．請求の範囲第１項または第２項記載の装置において、栓（１３）はそれの周 縁部に沿つて複数の穴あき環を備え、それらの穴あき環は、ストッパ（６）の増 大する上方運動とともに露出されることを特徴とする装置。 ８．請求の範囲第１項または第２項記載の装置において、長手方向穴（１５）内 に接線方向に開いている１つまたは複数の絞り穴（１４）が設けられることを特 徴とする装置。 ９．請求の範囲第１項または第２項の一方に記載の装置において、鋳造パイプ（ ３）の上方に通路（３４）が設けられ、シール（２）を形成するためにその通路 を通つて気体が噴射されることを特徴とする装置。 １０．請求の範囲第１項記載の装置において、栓（１３）は１つの、ほぼ水平な 、半径方向に配置された絞り穴（１４）だけを含み、ストッパ（６）を回転させ るために調節手段（１７）が設けられることを特徴とする装置。 １１．請求の範囲第１０項記載の装置において、容器（１）は中間受け容器であ り、その中間受け容器の中に、ほぼ水平な入口穴（３２）を有する注入分配器（ ３０）が突出し、前記分配器には垂直方向に調節する駆動手段（２５）と、前記 分配器をそれの長手軸を中心として回転させる駆動手段（２６）の少くとも一方 が設けられることを特徴とする装置。 １２．請求の範囲第１項または第２項記載の装置において、気体または粉末を噴 射するための少くとも１本の通路（３３）が栓（１３）の上方でストッパ（１６ ）内に開いていることを特徴とする装置。 １３．少くとも１つの出口（４）を含む冶金容器（１）から融けている金属を鋳 造する方法において、少くとも前記出口の近くの領域において、融けている金属 に水平方向の流れを優勢的に伝える過程と、金属が注入される間に前記流れのた めの出口穴（１４）の位置を回転できるようにして変化させる過程と、 を含むことを特徴とする少くとも１つの出口（４）を含む冶金容器（１）から融 けている金属を鋳造する方法。 １４．請求の範囲第１３項記載の鋳造方法において、容器（１）内への融けてい る金属の流入も優勢的に水平であることを特徴とする鋳造方法。 １５．請求の範囲第１４項記載の鋳造方法において、鋳造作業中に、流入の高さ と、容器（１）に対する角度（β）が連続可変であることを特徴とする鋳造方法 。 １６．請求の範囲第１３項記載の鋳造方法において、出口穴（１４）の回転角度 （α）と流入の角度（β）の少くとも一方が、少くとも１つの所定の公称大きさ または所定のプログラムの関数として連続して、自動的に変えられることを特徴 とする鋳造方法。 １７．請求の範囲第１３項記載の鋳造方法において、金属の流れが、前記容器の 底の近くに配置されている、複数の個々に調整され、あるいは調節され、もしく は調整と調節をされた前記出口穴（１４）を通つて前記容器を出ることを特徴と する鋳造方法。