JPH01503152A - ガスを高温液体、例えば溶融金属内へ注入するための器具及び装置 - 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】 ガスを高温液体、例えば溶融金属内 へ注入するための器具及び装置 １血豆上 本発明は、ガスを高温液体、例えば溶融金属（メルト）内へ注入するための器具 及び装置に関する。

１監！Ｊ ガスを容器内の溶融金属内へ導入することが必要とされることは多々ある。ガス は、いろいろな目的のために例えば容器の底部へ導入される。ガス導入の目的と しては、すすぎ洗いすること、容器が底部に出口を有している場合底部出口の近 傍から固化生成物を除去するのを助成するために比較的低温の底部領域から固化 生成物を浄化すること、合金添加物をメルト内に均一に分散させるために攪拌す ること等がある６通常、例えばアルゴンのような不活性ガスが用いられる。メル トに脱酸のような何らかの特定の化学的処理を施す必要がある場合は、不活性ガ スではなく、反応性ガスが用いられることがある。

従来のガス注入装置の提案の１つとしては、容器の壁又は底部に中実のガス透過 性即ち通気性多孔質（ガスをしみ通らせる多孔質）のプラグ又は煉瓦を設けるこ とが提案されている。多孔質プラグを特徴とする装置は簡単であるが、いろいろ な欠点を有している。

例えば、ガス注入装置の構成部品に寸法の変化が生じると、ガスの漏損につなが ることがあり、その結果として、多孔質プラグに到達するガスの量が不十分にな り、あるいは、漏損分を補償するために過剰量のガスを供給しなければならない ことになる。

又、例えば、容器のライニングは、容器への液体の充填と排出の間に容器壁から 「浮いてしまう」　（剥離してしまう）ことがあることは周知である。そのよう なライニングの「浮き」　（剥離）は、ライニングと容器の殻体との熱膨張の差 異によって惹起されることは明らかである。剥離の結果として、殻体とそれに隣 接する耐火材（ライニング）との間に間隙が生じる。そのような間隙は、例えば １５ｍｍ程度である。剥離は、ドロマイト製ライニングに特に随伴する問題であ るが、ドロマイト製ライニングに限定されるものではない、剥離の結果としてガ スの漏失が生じることがある。従って、多孔質プラグを通して容器の内容物に到 達することができるガスの量が不十分になることがあり、あるいは、失われたガ スを補償するために余分のガスを使用しなければならない、剥離は、又、ライニ ング内におけるプラグの座着を乱すこともあり、その結果容器からメルトが漏出 する危険性がある。

更に、多孔質プラグは、特に、溶融金属を容器に導入する場合熱衝撃によって亀 裂を生じるので、危険性を有する。プラグが破損すれば、極めて危険な事態が生 じることは言うまでもない。

ニ」Ｌ例」Ｌ示 本発明は、従来のガス注入装置に随伴する欠点を克服すること、ガスの注入に使 用するための安全で費用効果の高い装置を提供すること、及び漏出によるガスの 損失を最少限にするか、もしくは防止することを目的とする。

本発明は、特に、ガスをガス注入プラグへ確実に搬送するための改良されたガス 搬送手段を有する実質的にガス密のガス注入装置を提供することを目的とする。

ガス搬送手段は、寸法変化を補償するために調節自在とすることが望ましい。

本発明は、その別の側面においては、ライニングの剥離の発生に対処することが でき、しかも、ガスをガス注入プラグ手段へ確実に搬送することができるガス搬 送手段を提供することである。

本発明は、又、プラグ自体の破損又は容器の壁内におけるプラグの座着の乱れに よって惹起されるメルトの漏れを抑止することができるガス注入装置を提供する ことを目的とする。

本発明においては、ガスは、噴出端を閉鎖されているか、あるいはプラグから成 る閉鎖部材を有するノズル通路を備えた耐火性ノズルブロックを通して溶融金属 へ搬送される。プラグ又は閉鎖部材は、ガスを金属内へ分配するように、多孔質 （ガス透過性）又は有孔部材とす′るか、あるいは毛管通路を有するものとする 。漏れによるガスの損失を最少限にするか、防止するために、ガスダクトを上記 ノズル通路内へ挿入し、閉鎖部材又はプラグに直接通ずるようにする。このダク トは、ある種の実施例においては、ガス注入装置の構成部品の寸法変動を吸収す るために例えば長さを調節自在とする。更に、ノズルブロックは容器の壁内にお ける座着部において剥離する傾向があるので、本発明のある種の実施例において は膨張自在のガスダクトを設け、剥離が発生した場合、ガスが直接閉鎖部材又は プラグへ確実に供給されるように構成する。

プラグ又は閉鎖部材を通してのメルトの漏れを防止するために、本発明は、ノズ ル内に粒状又は繊維質の耐火部材を設ける。この部材は、プラグ又は閉鎖部材に 通じるガスダクトを囲包する例えば環状のカートリッジの形とすることができる ０本発明を具現する特に有利なカートリッジ部材は、粒状の充填材を有し、砕解 自在のカートリッジ壁を有する。砕解自在の壁は、容器に内容物が満たされた後 融解又は焼失によって崩壊するようになされており、それによってカートリッジ 内の粒状充填材を解放する０次いで、粒状充填材はノズルの通路内で沈降し、通 路の全横断面が粒状物によって塞がれる。かくして、沈降した粒状材は、通路内 へ進入してくるメルトを阻止するための閉止材として機能し、メルトが通路から 逃出するのを防止する。

本発明は、又、端部が開放した繊維質耐火材の環状体又はスリーブと、該環状体 又はスリーブ内に繊維質耐火材の圧縮自在のワット（詰綿）とワットの間に保持 された粒状耐火材充填物とから成るガス注入用カートリッジを提供する。この粒 状材及び繊維質ワットは、ガス流に対しては透過性とし、液体流に対しては不透 過性とする。使用において、溶融金属のような液体がノズルの閉鎖部材又はプラ グを通ることがあった場合、上記カートリッジが該液体のノズル通路からの大量 の漏出を阻止することができる。

本発明のガス注入装置には、ガスをノズルへ搬送するための、容器の外部に位置 するダクトを設けることができる。そのようなダクトは、２つの互いに衝接する 金属製又は耐火材製オリフィス付部材を含み、一方のオリフィス付部材は、他方 のオリフィス付部材に対して移動自在であり、溶融金属がノズルに進入してきた 場合溶融金属が容器からノズル及びダクトを通して逃出するのを防止するために ダクトを閉鎖するように両オリフィス部材のオリフィスを不整合状態にすること ができる。

本発明は、又、前節に記載した注入装置と、やはり容器の壁に設けられた注出装 置を用いて金属を抽出する方法を提供する。この方法においては、金属を容器か ら注出装置を通して抽出させるのと併行してガスをガス注入手段を通して容器内 の溶融金属内へ注入する。ガス注入手段は、容器の底部に近接して容器の側壁に 配設することができるが、通常、容器の底壁内に配設する。注出装置も同様に容 器の底壁内に配設する。

注出操作を制御するための制御手段は、摺動ゲート弁であることが好ましいが、 ロッド状閉塞柱であってもよい。

以下に添付図を参照して本発明の詳細な説明する。

図面の簡単な説明 第１〜９図及び１１図は、本発明の特徴を組入れたガス注入器の１０通りの実施 例の縦断面図である。

第１０図は、本発明による装置に使用することができるガス搬送ダクトの部分断 面図である。

、第１２図は、本発明の特徴を組入れた更に別のガス注入器の１０通りの実施例 の縦断面図である。

第１３図は、第１２図の紙面に対して９０°の角度から見た、第１２図の注入器 の一部分の図である。

Ｋ立１ 添付図に示された本発明の各実施例は、本出願の国際出［ＰＣＴ／ＧＢ８８１０ ００９１（７）第５〜７図に示されたガス注入装置に組入れることができる。こ のガス注入装置は、溶融金属（メルト）へのガスの注入と併行して取瓶又はタン ディツシュのような容器から溶融金属を抽出することができる場合は、上記出願 の第４図に示された摺動ゲート弁のような注出制御装置と連携して用いることが できる。

第１〜９図は、本発明によるガス注入器の縦断面図を示す、各図の同様の部品は 、便宜上同じ参照番号で示されている。各注入器は、壁１ｏ、例えば溶融金属容 器１２の底壁に装着することができる。簡略化のために取瓶又はタンディツシュ 型容器１２の壁１２は、第１２図にのみ概略的に示されている。壁１ｏは、金属 製殻体１４と、耐火ライニング１６とから成る。耐火ライニング１６は、先に述 べたように、殻体１４から剥離する傾向を有する。

殻体とライニングとは、ガス注入ノズルブロックを座着させるための互いに整合 した開口１８を有する。ブロックは、通常、例えば該ブロックの内端、即ち第１ ２図でみて上端に塗布されたセメントによって開口１８内にセメント接着される 。

第１〜９図に示された注入器の各実施例３０１〜３０９は、いずれも、例えば注 型可能なコンクリートのような耐火材で製造されたガス注入ノズルブロック３１ ０を有する。各ノズルブロック３１０は、内部に中央通路３１１を有し、使用に おいては上述したように例えばセメントにより容器の断熱ライニング内に固着さ れる。ブロック３１０のガス噴出端は、ガス透過性多孔質又は有孔端部部分３１ ２によってへイされており、ガスは、端部分３１２を通して容器内の溶融金属に 送給される。端部分３１２は、ノズルブロック３１０の一体部分として′もよい が、図示の各側のように別個のプラグによって構成することが好ましい、プラグ ３１２は、毛管孔３１３を穿設した耐火部材であり、容器内の方に向って内方ヘ テーパし、ブロックの通路３１１も、同様に少なくともその下流部分においては テーパしている。プラグ３１２は、所定位置にセメント接着される。

プラグは、容器の内部の方に向って必ずしも内方ヘテーパさせる必要はなく、第 １２図は、反対方向にテーパさせた実施例を示す。

プラグ３１２又はブロックと一体の閉鎖手段は、ガスを通すが、通路３１１内へ 進入してきた溶融金属の通過を阻止し、容器から漏出するのを防止するようにな されている。

第１〜７図に示されるように、各ノズルブロックの上流端は、通路３１１の一部 を画定する差込み耐火挿入体リング３１４を有する。挿入体リング３１４は、ノ ズルブロック３１０内にセメント接着され、該端面に囲繞リブ３１４′を有する 。リブ３１４′は、この注入器の、ガスをノズルブロックへ送給するための他の 構成部品をリング３１４と適正に整合させることができるようにする。他だし、 リング３１４は、第８．９図にみられるように省除することもできる。第８．９ 図においては、上記他の構成部品と整合させるための囲繞リブ３１４′は、ノズ ルブロック３１０の外端面に設けられている。

上記他の構成部品は、供給源（図示せず）からのガスを溶融金属内へ注入するた めのノズルブロックへ搬送するだめのガス送給手段の一部を構成する。

該ガス送給手段は、容器の壁の外部に設けられた外部部分３１５と、大部分がノ ズルブロック３１０内に配置された内部部分３１６とから成る。

ガス送給手段の外部部分３１５は、耐火材、又は鋼、又は上面に配設され、オリ フィスの一部を画定する耐火挿入体を有する鋼で形成されたプレート３１８と、 金属製ホルダー３１９と、供給ブロック３２０とから成る。

これらの部材３１８，３１９，３２０は、上から順次に配列され、互いに密封接 触関係に配置されている。プレート３１８は、ホルダー３１９に設けられた凹部 内に配置され、ホルダー３１９は、容器の壁に適当な手段により固定される。供 給ブロック３２０は、以下に述べる目的のためにホルダー３１９に対して横方向 に変位自在である。供給ブロック３２０は、図示しない手段によってガス供給源 に接続することができるガス通路３２１を有する。ガスの注入を可能にするため に、ブロック３２０は、通路３２１をプレート３１８及びホルダー３１９の同心 オリフィスに整列し、ガス送給手段の内部部分３１６に整列するように位置づけ される。

供給ブロック３２０とホルダー３１９は、互いに対面する平坦な表面を有し、ブ ロック３２０は、例えばばね（図示せず）によってホルダーに圧接するように付 勢されている。加圧ガスは、通路３２１へ供給されると、ホルダー３１９のオリ フィス内に差込まれた同心の挿入体ブツシュ３２２に流入し、ブロック３２０と ホルダー３１９の間の界面に沿ってほとんど漏出することがないように構成され ている。

ガスは、挿入体ブツシュ３２２からガス送給手段の内部部分３１に流入する。第 １〜７図に示された内部部分は、プレート３１８のオリフィス内に配置されたユ ニオン継手３２４と、ユニオン継手からノズルブロック内の閉鎖プラグ３１２に まで延長したガスバイブ３２５を有する。

ガスがブロック３２０とホルダー３１９の凹部の間の界面に沿って漏出するのを 防止するために、界面に密封材又はガスケット３２６が設けられている。第１〜 ９図に示されたガス注入器具の構成は、プレート３１８とノズルブロック３２０ 又は挿入体リング３１４との間の結合部を通してのガス漏れが実際上不可能であ るようになされているが、所望ならば、該結合部にマスチック又はセメント質密 封材を設けることができる。

第１〜７図に示されたガスバイブ３２５は、各々、閉鎖プラグ３１２をその下流 端部分を除いて密に囲包した金属ジャケット又は缶３２８に溶接又はろつづけ又 は螺着される。ガスは、バイブから各缶の底部に設けられた孔を通って対応する プラグ３１２の上流端に形成された充気室３３０内へ直接流入することができる ６毛管通路３１３は、充気室３２０からガスを受取るように充気室に開口してい る。ガスバイブは、その下端においてユニオン継手３２４に螺着（第１〜４図） 、又はユニオン継手内に入れ予成に挿入（第５〜７図）されている、ユニオン継 手３２４とバイブ３２５の間に適当な密封材又はガスケットを組入れることがで き、第５〜７図の場合は、ガスケットスリーブ３３３がバイブとユニオン継手の 間に挟設され、後者の端ぐり内に配設されている。

第１〜４図の各ユニオン継手３２４は、いずれも実質的に同一であり、ねじ付バ イブ３２５を螺着するためにスパナによって回すことができるようになされたフ ランジ３３２を有する。このフランジはプレート３１８の凹部内に座着される。

必要ならば、あるいは所望ならば、ユニオン継手とプレート３１８の間にガスを 密封するための密封材又はガスケットを介設することができる。

第１〜４図の実施例ではバイブ３２５とユニオン継手３２４とがねじ結合されて いるので、ガス送給手段の内部部分３１６の長さを、ガス注入装置の各構成部品 、特に耐火部品の寸法変動及び、又は位置変動に順応するように調節することが できる０例えば、実際の使用においては、ノズルプラグ又は閉鎖部材３１２の底 部と、プレート３１８の下面との間の距離が、装置毎にばらつきが存在すること が多い。

第５〜７図に示された変型例では、ユニオン継手は、バイブと結合するために回 す必要がなく、この実施例ではユニオン継手のフランジがホルダー３１９の凹部 内′に座着される。プレート３１８が金属製である場合は、ユニオン継手は該プ レートに螺着させるようにすることができる。

第５〜７図の実施例ではパイプ３２５とユニオン継手３２４とが入れ予成に嵌合 されているので、ガス送給手段の内部部分３１６の長さは固定ではなく、上述し たような各構成部品の寸法変動及び、又は位置変動に順応するように調節するこ とができる。更に、これらの実施例は、ライニングの剥離が起こりつるような用 例に特に適合する。

上述の説明から明らかなように、ガス送給手段は、通路３２１から充気室３３０ まで実質的にガス密である。

使用においては、プラグ３１２が破損するか、あるい゛　はプラグとノズルブロ ック３２０との間の結合部が破損することが考えられ、その結果、溶融金属が缶 ３２８を通して流出した後、通路３１１に進入することがありうる。そのような 異常事態に備えるための安全手段として、通路３１１は、第１及び５図に例とし て示されるように、通常、空のままに残されない、即ち、通路３１１のない壁と パイプ３２５の外周面との間の空間に金属の危険な流出を阻止するパツキン部材 を充填する。

第２．３及び６図に示されたパツキン部材３４０は、内側円筒壁３４１及び外側 円筒壁３４２を有する環状カートリッジである。壁３４１と３４２の間に粒状耐 火パツキン３４４例えば耐火砂が充填され、例えばモルガナイト・セラミック・ ファイバー・リミテッド社製のカオウール（登録商標）のような圧縮自在材料の 耐火ワット（詰綿）３４５によって保持される。ワット３４５は、最初はパツキ ン部材３４０の端部において壁３４１．３４２から離れており、注入装置が組立 てられ注入のための準備体勢が整えられたとき圧縮されるようになされている。

第４及び第７図に示されたパツキン部材は、例えばファイバーフラックス（登録 商標）のような耐火繊維質材の肉厚スリーブである。これは、コランダム・リミ テッド社から販売されている鉱物綿である。その他の使用可能な材料としては、 英国のケミカル・アンド・インシュレイチング・カンパニー製のレフラシル（登 録商標）バットＢＡ−ＩＭがある。

所望ならば、ガス送給手段の内部部分３１６に、メルトに対しては不透過性であ るが、ガスに対しては透過性のパツキンを充填してもよい、第３．４．６及び７ 図においては、このパツキンは、例えばカオウール（登録商標）のような圧縮自 在材料の耐火ワット（詰綿）３４８．３４８′によって保持された粒状耐火材、 例えば耐火砂から成る。これらの図では、ワット３４８は、例として、充気室３ ３３を充填するものとして示されているが、好ましいならば、パイプ３２５内に 充填閉込めてもよい。

パツキン部材３４０及びバイブ３２５内のパツキン（パイプ内に充填された場合 ）は、容器からのメルトの流出を阻止し、パツキンに侵入したメルトはパツキン 内で凍結し、従って危険な噴出が防止されると予測される。

ガス注入の終了時、又は、閉鎖プラグが破損したのではないかと思われるときは 、ガス供給ブロック３２０の通路３２１をプレート３１８及びホルダー３１９の オリフィスとの整合から離脱させるためにガス供給ブロック３２０を手操作で、 又は機械的にあるいは油圧機構により変位させることができる。そのように変位 させれば、メルトが、例えばパイプ３２５に沿って流出した後通路３２１内に流 入する危険性が排除される。ガス供給ブロック３２０には、随意選択として、挿 入体ディスク３５０を挿入しておき、ブロック３２０を変位させたとき、ディス ク３５０が挿入体ブツシュ３２２を横切る位置に位置づけされるようにすること ができる。ディスクが高い熱伝導性を有するものである場合は、それに接触した メルトは急速に凍結し、それによってメルトの流出が防止される。

本発明の別の実施例３０８が第８図に示されている。

この実施例では、プラグは底部のない金属スリーブ３２８′によって囲包されて おり、パイプ３２５′は、カートリッジ部材３５２の一部である。カートリッジ 部材３５２は、倒立金属カップとして例示されており、例えばカオウールのよう な耐火繊維質材のワット３５４によって保持された粒状耐火材パツキン３５３、 例えば耐火砂を充填することができる。ガスパイプ３２５′は、螺旋又は蛇行形 状を有し、それが溶接されているカートリッジ缶３５２の頂部からねじ封入口端 ３５５にまで延長している。入口端３５５は、プレート３１８のオリフィス内に 突入し、該入口端には、プレート３１８とホルダー３１９の互いに対向した面に 形成された凹部内に収容されたクランプナツト３５６が螺着される。確実なガス 密を設定するために、ナツト３５６と耐火プレート３１８との間にガスケット又 は密封材３５８を挟設することができる。

パイプ３２５′によって画定される内部ダクト部分３１６の長さは、パイプを螺 旋又は蛇行形状としたことにより、寸法変動に順応するように可変である。更に 、この構成においては、パイプは、ライニングの剥離が生じた場合、屈撓又は伸 長することができ、それによって、外部ダクト部分３１５から充気室３３０にま で直接のガス流路を維持する。

メルトがカートリッジ部材３５２内へ侵入したとすると、粒状パツキン３５３が 安全にメルトを封じ込め、メルトはパツキン内で凍結すると考えられる。

第９図に示された装置３０９は、本発明の更に別の実施例である。このガス送給 手段の内部ダクト部分は、耐火複合カートリッジ３６０と、プレート３１８上に 設けられたスピゴット（差し口）３６１と、プラグ３１２゛から垂下した供給管 ３６２とから成る。カートリッジ３６０は、ノズルブロックの通路内に密に嵌合 した環状の耐火繊維質部材３６４、例えばファイバーフラックスと、環状部材３ ６４の内側に配設された、ガス透過性であるが、メルトに対しては不透過性のパ ツキン３６５とから成る。パツキン３６５は、例えばカオウールのような耐火繊 維質材のワット３６６と３６６の間に配設された粒状耐火材例えば耐火砂から成 る。このパツキンは、スピゴット３６１と供給管３６２の間に圧縮される。供給 管３６２は、プラグ３１２の端ぐり内にセメント接着される。

第９図の実施例に用いられた複合カートリッジ３６０は、長手方向に圧縮自在で ある。従って、このカートリッジも、やはり、寸法変動を許容し、それに順応す ることができる。

第１〜７図の実施例においては、供給バイブ３２５は、ユニオン継手３２４に螺 着又は入れ子式に結合されている。別の実施例が第１Ｑ図に示されている。この 実施例では、バイブとユニオン継手の両方に雄ねじが切られており、両者を雌ね じ付継手スリーブ３７０によって結合している。スリーブ３７０をバイブ３２５ 上に完全に螺着させ、次いでユニオン継手を継手スリーブ３７０内に螺入させる ことができる。所望ならば、ねじ出音封材を用いることができる０図にみられる ように、ユニオン継手３２４のフランジとプレート３１８の間にガスケットリン グ３７２が圧縮されている。このようなガスケットリングは、第１〜８図の実施 例にも用いることができる。

第１１図に示された注入装置３１１′は、上述した装置３０１〜３０９と大部分 の点で類似している。ノズルブロック３１０の通路３１１内に第２．３．６図に 関連して述べたのと同様の環状カートリッジ型のパツキン部材３４０が配設され ている。ガス送給手段の内部部分３１６は、先に述べた各実施例とは異なる。

即ち、この装置では、内部部分３１６は、入口部材３８０と、出口部材３８１と 、可撓性コルゲートベローズ型バイブ３８２とから成る。入口部材３８０は、ユ ニオン継手３２４内に入れ子式に受容され、中空ボルト３８４によってユニオン 継手に固定されている。ガス送給手段の外部部分３１５からのガスは、ボルト３ ８４内を通って上昇して入口部材内へ入り、そこからバイブ３８２内へ入る。ユ ニオン継手と入口部材の互いに対向した端面と肩面との間に金属製シール３８５ が締着されている。出口部材３８１は、バイブ３８２から充気室３３０内へガス を搬送するように、缶３２８の肉厚の底部３８６に穿設された中央開口に螺入さ れている。出口部材３８１と底部３８６の間に金属製シール３８８が締着されて いる。コルゲートバイブ３８２は、その両端においてそれぞれ部材３８０と３８ １に溶接、ろう付は又はその他の手段によって固定される。バイブ３８２の内部 及び部材３８０，３８１の内部には、繊維質耐火材３４８．３４８′のワットに よって保持された粒状耐火材３４６が充填されており、出口部材３８１内の繊維 質耐火材３４８の上に孔あきプラグ３８９が配設され、該出口部材の端部に螺入 されている。

装置３１１′も、先に述べた実施例３０５．３０６．３０７及び３０８と同様に 、寸法変動を吸収し、使用中ノズルブロック３１０がライニングと共に「浮上が る」傾向に対処することができる。

第１１図は、又、ガス注入装置を容器の殻体３９０に嵌合させる代表的な態様を 示す、即ち、容器の殻体にアダプタープレート３９２が固定され、アダプタープ レートに例えばボルト（図示せず）によって取付プレート３９３が固定されてい る。取付プレート３９３は、座着リング３９４を固定するオリフィスを有する。

座着リングは、ノズルブロック３１０又は挿入体リング３１４上に位置づけする ためのものである。ホルダー３１９は、ねじ３９５（第１１図には１つだけが示 されている）によって取付プレート３９３にねじ止めされる。

更なる安全手段として、貫通毛管ガス通路を有する耐火プラグを随意選択として ユニオン継手３２４内に嵌合することができる。

以上の説明から分るように、本発明は、ガス注入器具のガス導入口からガス透過 性多孔質噴出部材又はプラグにまでガス密連結部材と、溶融金属の漏れを防止す るためのカートリッジ部材を提供する。

ガス注入が停止されたとき、毛管通路３１３が溶融金属によって閉塞される場合 がある。その場合、溶融金属への次のガス注入を行うには、その前にこれらの通 路を有する部品を交換しなければならないことにもなる。このために、そしてコ スト上の理由から、通路３１３はノズルブロックの一体の閉鎖部材内に−ではな く、着脱自在のプラグ３１２内に設けることが好ましい、テーパ付プラグ３１２ の抜取りは、該プラグに十分な抜取り力を及ぼすのに使用することができるバイ ブ３２５又は３８２によって助成される。プラグは交換しなければならないので 、かつ、プラグプラグへはガス密供給を行うことが望ましいので、このガス送給 手段は、その他の点では同様なガス注入装置に不可避の寸法変動に適応すること ができなければならない、このガス送給手段は、場合によっては、ライニングが 浮き即ち剥離を起こしたときにもガス密を維持するように十分な伸縮性を有する ものとすべきである。

ライニングの浮きが生じ易い用例に適する更に別の実施例が第１２．１３図に示 されている。この実施例では、内部ダクト部分３１６は、一端においてプラグ３ １２の缶３２８の底部に溶接され、他端においてユニオン継手又は入口部材３２ ４に螺着又は溶接される。ユニオン継手は、第８図の実施例におけるようになと ３５６によってプレート部材３１８に締着される。内部ダクト部分３１６は、金 属製のコイルバイブである。このコイルは、１巻き又は数巻き（図示の例では２ 巻き）から成る。このコイルの軸線は、ノズルの通路に対して横断方向であり、 コイルバイブの両端を缶３２８の底部及び入口部材３２４にまで軸線方向に延長 させることができるように第１３図にみられるように多少傾斜させである。

バイブをコイル状としたことと、その固有の弾性とにより、ダクト３１６は寸法 変動に順応するように、又、ライニングの「浮き」に、入口部材３２４を充気室 ３３０との間のガス密を失うことなく適応するように屈撓することができ、又、 ことができる。

この実施例では、ダクト３１６を貫通させるノズル通路３１１は、囲い壁３４２ と底部４００を有するカートリッジ３４０を収容する。カートリッジは、例えば 砂のような粒状耐火パツキンを有する。

先の各実施例におけるのと同様に、入口部材３２４とプレート部材３１８との間 、プレート部材３１８とリング部材３１４との間、及びリング部材３１４とホル ダー３１９との間に適当なシール部材を介設することができる。外部ダクト部分 ３１５は、先の各実施例のものと実質的に同様とすることができる。

第１２図に示された実施例は、本発明の実施に当って組入れることができる他の 特徴を示す、即ち、ノズル３１０は、容器の内部の方に向って拡開下通路３１１ を有する。プラグ３１２もそれに対応したテーバを付されている。ノズルブロッ ク３１０は、ブロック本体と、ノズル通路３１１の外部部分を画定する挿入体リ ング３１４と、該通路の内部部分を画定するライナ４１０とから成る複合構造体 である。ライナ４１０は、高い耐火性を有する部材であり、プラグ３１２をセメ ント接着する拡開通路部分を画定する。

第１２図から分るように、プラグ３１２の底端は、缶３２８の底部から離隔され て充気室を画定し、該充気室内へコイルパイプ３１６がガスを供給するようにな されている。この充気室には、随意選択として、第１３図に示されるように繊維 質耐火材を充填することができる。

第１２．１３図の実施例においては、プラグ３１２、バイブ３１６及びカートリ ッジ３４０は、通常、１ユニツトとして顧客に供給される。カートリッジの囲い 壁３４２は、缶３２８の下端部分に締り嵌めしてもよく、あるいは、他の任意の 好適な態様で固定することができる。カートリッジの底部４００は、バイブ３１ ６を挿通するための孔を有する金属又はプラスチック製のディスク即ち蓋の形と することができる。

第８図の実施例においてもそのプラグ３１２、ノズル通路とほぼ同軸の軸線の回 りにコイル状に巻回されたバイブ３２５’、及びカートリッジ３５２を第１２． １３図に実施例の場合と同様に迅速嵌合可能なユニットとして予備組立体してお くことができる。

上述した各カートリッジ部材は、１つの安全手段を提供する。それらは、メルト がプラグを通り抜けてノズル通路内に侵入するような場合に備えて設けられる。

そのような事態は、例えば、プラグ、又はプラグとノズル本体との間の結合部が 崩壊し、欠陥を生じた場合に起こる。カートリッジ部材は、そのような通路侵入 メルトを閉じ込め、危険な噴出を防止するためのものである。カートリッジ内に 侵入したメルトは、カートリッジ内で凍結することになるので、装置の外部に出 ることはできない、　カートリッジには、第２．３．６．８．１１．１２．１３ 図に例示されるように、粒状耐火材を充填することが好ましい。

これらのカートリッジは、円筒形又は環状であり、外側壁を有し、環状である場 合は内側壁も有する。カートリッジの内部には、特に砂、又は、砂とグラファイ ト材のような粒状耐火材を充填する。この粒状充填材は、カートリッジの端部に 設けられた閉鎖部材によってカートリッジ内に保持される。そのような閉鎖部材 は、繊維質耐火材のワットから成るパツキンで構成する（第２．３．６及び１１ 図参照）、ただし、第８図の実施例では、閉鎖部材は、（ａ）そのような繊維質 パツキンと、（ｂ）プラグ部材３１２の一部を囲包する金属製缶３２８′の底部 とで構成する。第１２．１３図では、閉鎖部材は、（ａ）カートリッジの底部４ ００と、（ｂ）缶３２８の底部とで構成する。

これらのカートリッジの場合、少なくともその外側壁をノズル通路内の継続使用 温度（通常、６００〜６５０℃程度）で崩壊するような材料で形成することが有 利である。環状カートリッジの場合は、その外側壁も、内側壁も、そのような崩 壊可能な材料で形成することが好ましい１本発明のカートリッジは、そのような 熱的に崩壊可能な壁を有することによって、壁が崩壊したとき粒状充填材を放出 する。それによって、粒状充填材は、ノズル通路内に沈降し、該通路の横断面全 体を粒状材で閉塞する。このように、粒状材が放出される結果として、最初に組 立てられたときに、ノズル通路の壁とカートリッジとの間、及び、又はカートリ ッジとバイブ３１６との間に残されていた間隙又は遊隙を埋める。従って、これ らのカートリッジは、メルトがプラグを通り抜けてノズル通路に侵入するような ことがあった場合、通路に侵入したメルトな捕捉するために該通路を完全に閉塞 するように「崩壊コすることができるので、そのようなメルトな封じ込める上で 極めて効果的である。

カートリッジの壁材は、それがノズル通路内で露呈される温度で融解、又は焼は 焦げ、又は完全に燃焼することによって崩壊するようなものとすることができる 。そのような壁材は、例えばアルミニウム又は鉛のような薄い低融点金属であっ てよく、あるいはプラスチック材であってもよい、しかしながら、現在のところ 好ましい壁材は、紙、板紙又は紙糸材料である。そのような材料は、廉価であり 、耐久性のあるカートリッジを容易に゛製造するのに好適であり、確実に焼は焦 げ又は燃失して粒状充填材を放出する。

添付図に示され、以上に説明された構造は、例として開示されたものであり、こ こに開示された本発明の範囲から逸脱することなく当業者にはいろいろな改変を なしうることを理解されたい。

産　応　１ ここに開示されたガス注入装置は、取瓶のような容器内に入れられた溶融金属内 へガスを導入するのに適用することができ、それに関連した安全手段に適用する ことができる。溶融金属（メルト）は、例えば鉄金属又は非鉄金属であり、注入 ガスは、メルトを取瓶から抽出する前に該メルトの熱的及び、又は組成的均一性 を達成するために、あるいはメルトの化学的組成を変更するために用いることが できる。

国際調査報告 Ｓ＾　２１５３ｇ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．容器内に入れられた液体内へガスを導入するのに使用するために容器の壁に 設置するための注入ノズルであって、ノズル噴出端にガス透過性多孔質の又は有 孔の通路閉鎖手段（３１２）を有する貫通通路３１１を備えた本体（３１０）と 、該通路閉鎖手段へガスを供給するために該閉鎖手段にガス密に取付けられたガ ス送給手段から成り、該ガス送給手段は、前記閉鎖手段（３１２）と前記本体の 入口端との間で前記通路に沿って延長したタクト構造体（３１６：３２５、３２ ５′、３６０、３８２）を含み、該ダクト構造体は、外部のガス送給手段から前 記閉鎖手段（３１２）にまで実質的に密封ガス供給路を構成するようになされ、 長さ調節自在又は伸縮自在であることを特徴とする注入ノズル。 ２．前記ダクト構造体は、ガスを前記通路閉鎖手段（３１２）へ通す粒状の、ガ ス透過性多孔質充填材（３４６）と、随意選択として該充填材に連関したガス透 過性繊維質ワッドを含むことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載のノズル。 ３．前記通路内の、前記ダクト構造体を囲繞する間隙内に粒状耐火材及び繊維質 耐火材（３４４、３４５、３５３、３５４）から選択された充填材が充填されて いることを特徴とする特許請求の範囲第１項又は２項記載のノズル。 ４．前記耐火充填材は、例えば環状のカートリッジ部材（２４０、３５２）から 成ることを特徴とする特許請求の範囲第３項記載のノズル。 ５．前記カートリッジ部材（３４０、３５２）は、カートリッジ壁（３４１及び 、又は３４２）によって封じ込められた粒状充填材（３４４、３５３）を有し、 該カートリッジ壁は、熱的に崩壊可能なものであり、崩壊したとき充填材を放出 するようになされていることを特徴とする特許請求の範囲第４項記載のノズル。 ６．前記通路閉鎖手段（３１２）へのガス導入口を形成するために該閉鎖手段に ガス不透過性孔あき部材（３２８：３２８′：３８１）がガス密状態に連関され ており、前記ダクト構造体（３１６）は、該孔あき部材にガス密状態に連結され ていることを特徴とする特許請求の範囲第１〜５項のいずれかに記載のノズル。 ７．前記ダクト構造体（３１６）は、ユニオン継手又は入口部材（３２４：３５ ６：３８０、３８４）と、金属製パイプ部材（３２５：３２５′：３８２）とか ら成り、該金属製パイプは、一端において前記通路閉鎖手段にガス密状態に締着 され、他端において外部のガス送給手段からガスを受取るために前記ユニオン継 手又は入口部材に調節自在に連結されていることを特徴とする特許請求の範囲第 １〜６項記載のノズル。 ８．前記パイプ部材とユニオン継手又は入口部材とからなる前記タクト構造体の 長さを調節自在とするために該パイプ部材とユニオン継手又は入口部材とが螺着 により又は入れ子式に相互に連結されていることを特徴とする特許請求の範囲第 ７項記載のノズル。 ９．前記ダクト構造体は、その形状により伸縮自在とされる蛇行状又はコイル状 のパイプ部材（例えば３２５′）を含むことを特徴とする特許請求の範囲第１〜 ８項のいずれかに記載のノズル。 １０．前記ダクト構造体は、その形状により伸縮自在とされるコルゲート状のパ イプ部材（例えば３８２）を含むことを特徴とする特許請求の範囲第１〜８項の いずれかに記載のノズル。 １１．前記ダクト構造体（３１６）は、環状の耐火繊維質スリーブ（３６４）と 、第１及び第２管状部材（３６２、３６１）によって画定され、該第１管状部材 （３６２）は、前記通路閉鎖手段（３１２）にガス密状態に連結され、第２管状 部材（３６１）は、該ダクト構造体への入口として機能し、第１管状部材と第２ 管状部材は、前記スリーブ（３６４）によって画定された通路の両端内にそれぞ れ入れ子式に受容されており、該通路には、圧縮自在の繊維質耐火材のワッド（ ３６６）によって保持された粒状充填材（３６５）が充填されており、該スリー ブと、第１及び第２管状部材とから成るダクト構造体の長さは、該ワッドの圧縮 性により可変とされていることを特徴とする特許請求の範囲第１〜６項のいずれ かに記載のノズル。 １２．前記スリーブ（３６４）と、その充填材（３６５）と、前記圧縮自在のワ ッド（３６６）とは、消耗自在の通路充填カートリッジ（３４０）を構成するこ とを特徴とする特許請求の範囲第１１項記載のノズル。 １３．前記通路閉鎖手段は、ガスを前記液体へ搬送するための少なくとも１つの 毛管通路（３１３）を有し、該毛管通路（３１３）は、該閉鎖手段の噴出端から 該閉鎖手段の反対端に設けられた充気室（３３０）にまで延長していることを特 徴とする特許請求の範囲第１〜１２項のいずれかに記載のノズル。 １４．容器内に入れられた液体内へガスを導入するのに使用するために容器の壁 に設置するための注入ノズルであって、通路（３１１）と、ノズル噴出端におい て該通路を閉鎖するガス透過性多孔質の又は有孔の通路閉鎖手段（３１２）とを 備えた耐火ノズル本体（３１０）と、該通路閉鎖手段からガス供給源に接続する ための入口端にまで前記通路に沿って延長したガス供給ダクト構造体（３１６） と、粒状耐火材の充填物（３４４、３５３）を収容し、前記ダクト構造体を囲繞 して前記通路（３１１）内に密に嵌められたカートリッジ（３４３、３５２）と から成り、該カートリッジは、熱的に崩壊可能な充填物保持壁（例えば３４１、 ３４２）を有し、使用において該壁が崩壊したとき該粒状充填物が放出されて前 記通路（３１１）内に沈降し、該通路を完全に閉塞して該通路に侵入してくる液 体の漏出を防止するようにしたことを特徴とするガス注入ノズル。 １５．特許請求の範囲第１〜１４項のいずれかに記載のノズルを含むガス注入装 置であって、ガス供給源から前記ダクト構造体（３１６）へガスを搬送するため に該タクト構造体に対してガス密状態に並置された外部ガス送給手段（３１５） を備え、該外部ガス送給手段（３１５）は、静止本体（３１８）と、可動本体（ ３２０）と、該可動本体を該静止本体にガス密摺動接触状態に押圧するための手 段を含み、該両本体（３１８、３２０）は、オリフィスを有し、該両オリフィス は、可動本体が第１位置に置かれたときはガスを前記ダクト構造体（３１６）及 び閉鎖手段（３１２）へ供給するように互いに整合し、可動本体が第２位置に置 かれたときはガスの供給を遮断するように不整合状態とされ、該可動本体（３２ ０）は、好ましくは、その前記オリフィスを画定する挿入体スリーブ（３２２） と、該可動本体がその第２位置へ移動されたとき前記静止本体（３１８）のオリ フィスと整合するように位置づけされた無孔挿入体（３５０）を有し、該無孔挿 入体は、高い熱伝導性材料で形成されていることを特徴とするガス注入装置。 １６．溶融金属のような液体を収容するための容器であって、特許請求の範囲第 １〜１４項のいずれかに記載の注入ノズル、又は特許請求の範囲第１５項記載の 注入装置を備えたことを特徴とする容器。 １７．溶融金属のような液体を収容するための容器の壁に設置される注入ノズル のためのガス注入器であって、（ｉ）該ノズルの通路の噴出端を閉鎖するのに使 用するためのガス透過性多孔質の又は有孔の耐火ブロック（３１２）と、（ｉｉ ）使用においてガスを液体内へ注入するべく前記耐火ブロック（３１２）へ導入 するために該ブロックに実質的にガス密状態に取付けられるガス送給手段とから 成り、該ガス送給手段は、長さを変えるために伸縮自在であり、かつ、前記ブロ ック（３１２）への実質的にガス密のガス送給路を設定することができる細長ダ クト構造体（３１６：３２５、３２５′、３６０、３８２）を含むことを特徴と するガス注入器。 １８．前記ダクト構造体は、ガスを前記ブロック（３１２）へ通す粒状の、ガス 透過性多孔質充填材（３４６）と、随意選択として該充填材をダクト構造体内に 保持するために該充填材に連関したガス透過性繊維質ワッド（３４８′）を含む ことを特徴とする特許請求の範囲第１７項記載のガス注入器。 １９．前記ブロック（３１２）へのガス導入口を形成するために該ブロックにガ ス不透過性孔あき部材（３２８、３２８′、３８１）がガス密状態に連関されて おり、前記ダクト構造体（３１６）は、該孔あき部材にガス密状態に連結されて いることを特徴とする特許請求の範囲第１７項又は１８項記載のガス注入器。 ２０．前記孔あき部材は、前記ブロックの全長の少なくとも一部を囲包するカッ プ形金属缶（３２８）の底部であることを特徴とする特許請求の範囲第１９項記 載のガス注入器。 ２１．前記孔あき部材は、前記ブロックの全長の少なくとも一部を囲包するカッ プ形金属缶（３２８）の底部にガス密状態に取付けられた総体的に管状の継手（ ３８１）であることを特徴とする特許請求の範囲第１９項記載の部ス注入器。 ２２．前記ダクト構造体は、ガス導入のためのユニオン継手又は入口部材（３２ ４：３５６：３８０、３８４）と、該ダクト構造体の全体の長さを変更するため に前記ブロック（３１２）から遠い側の端部においてユニオン継手又は入口部材 に調節自在に連結された金属製パイプ部材（３２５：３２５′：３８２）とから 成ることを特徴とする特許請求の範囲第１７〜２０項のいずれかに記載のガス注 入器。 ２３．前記調節自在の連結は、前記パイプ部材とユニオン継手又は入口部材との 間の螺着又は入れ子式結合によつで設定されていることを特徴とする特許請求の 範囲第項２２記載のガス注入器。 ２４．前記ダクト構造体は、その形状により伸縮自在とされる蛇行状又はコイル 状のパイプ部材（例えば３２５′）を含むことを特徴とする特許請求の範囲第１ ７〜２３項のいずれかに記載のガス注入器。 ２５．前記ダクト構造体は、その形状により伸縮自在とされるコルゲート状のパ イプ部材（３８２）を含むことを特徴とする特許請求の範囲第１７〜２４項のい ずれかに記載のガス注入器。 ２６．前記ダクト構造体（３１６）は、環状の耐火繊維質スリーブ（３６４）と 、第１及び第２管状部材（３６２、３６１）によって画定され、該第１管状部材 （３６２）は、前記閉鎖手段（３１２）にガス密状態に連結され、第２管状部材 （３６１）は、該ダクト構造体への入口として機能し、第１管状部材と第２管状 部材は、前記スリーブ（３６４）によって画定された通路の両端内にそれぞれ入 れ子式に受容されており、該通路には、圧縮自在の繊維質耐火材のワッド（３６ ６）によって保持された粒状充填材（３６５）が充填されており、該スリーブと 、第１及び第２管状部材とから成るダクト構造体の長さは、該ワッドの圧縮性に より可変とされていることを特徴とする特許請求の範囲第１７〜１９項のいずれ かに記載のガス注入器。 ２７．前記閉鎖手段（３１２）は、ガスを前記液体へ搬送するための少なくとも １つの毛管通路（３１３）を有し、該毛管通路（３１３）は、該閉鎖手段の噴出 端から該閉鎖手段の反対端近くに設けられた充気室（３３０）にまで延長してい ることを特徴とする特許請求の範囲第１７〜２６項のいずれかに記載のガス注入 器。 ２８．前記ダクト構造体（３１６：３２５、３２５′、３６０、３８２）は、環 状カートリッジ（３４０、３５２）内に収容されており、該カートリッジ内に粒 状耐火材及び繊維質耐火材（３４４、３４５、３５３、３５４）から選択された 充填材が充填されていることを特徴とする特許請求の範囲第１７〜２６項のいず れかに記載のガス注入器。 ２９．前記ダクト構造体（３１６：３２５、３２５′、３６０、３８２）は、前 記ブロック（３１２）に固定された管状画室（３５２：３４２、４００）を貫通 して延長しており、該画室内に粒状耐火材（３５３）の充填物が充填されている ことを特徴とする特許請求の範囲第１７〜２６項のいずれかに記載のガス注入器 。 ３０．前記カートリッジ又は画室は、崩壊したとき該カートリッジ又は画室内に 充填された粒状耐火材を放出するための熱的に崩壊可能な壁を有することを特徴 とする特許請求の範囲第２８項又は２９項記載のガス注入器。 ３１．前記ダクト構造体（３１６）は、その形状により伸縮自在とされるコイル 状の金属製パイプ部材を含み、該パイプは、一端において前記耐火ブロック（３ １２）にガス密状態に連結された囲包体（３４０）内に収容された粒状耐火材（ ３４４）内に埋設されており、該パイプは、ガスを前記ブロック（３１２）へ噴 出するために前記一端において前記囲包体に密封状態に取付けられたおり、該パ イプの他端は、外部ガス送給手段に接続するためのユニオン継手にガス密状態に 取付けられており、前記囲包体（３４０）は、前記粒状耐火材（３４４）を放出 するための高い温度下で熱的に崩壊可能な周壁を有することを特徴とする特許請 求の範囲第１７項記載のガス注入器。 ３２．ガス注入ノズルの通路内への溶融金属の漏出を防止するために該通路内に 使用するためのカートリッジであって、内側壁と外側壁（３４１、３４２）を有 する環状本体から成り、該内側壁と外側壁の間の間隙内に粒状耐火材（３４４） のパッキンが充填されており、該粒状耐火材は、繊維質耐火材のワッドとワッド （３４５）の間に該間隙内に保持されていることを特徴とするカートリッジ。 ３３．前記内側壁と外側壁（３４１、３４２）の一方又は両方が、前記粒状パッ キンを放出するための高い温度下で熱的に崩壊可能であることを特徴とする特許 請求の範囲第３２項記載のカートリッジ。 ３４．ガス注入ノズルの通路内への溶融金属の漏出を防止するために該通路内に 使用するためのカートリッジであって、繊維質耐火材で形成され、内側長手方向 通路を画定する環状殻体（３６４）から成り、該内側通路には、粒状耐火材（３ ６５）のガス透過製多孔質パッキンが充填されており、該パッキンは、繊維質耐 火材のワッドとワッド（３６６）の間に該通路内に保持されていることを特徴と するカートリッジ。 ３５．ガス注入ノズルの通路内への溶融金属の漏出を防止するために該通路内に 使用するためのカートリッジであって、総体的にカップ形のハウジングと、該ハ ウジング内に両端をハウジングから突出させるようにして配設された弾性の、伸 縮自在の金属製コイル状ダクト（３１６）とから成り、該ダクトは、該ハウジン グを実質的に完全に充填する粒状耐火材のパッキン内に埋設されていることを特 徴とするカートリッジ。