JPH0250082A - 溶融金属撹拌装置 - 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】 （産業上の利用分野） 本発明は、溶融金属撹拌装置、特に、金属が溶融または
合金化される炉内の溶融金属、例えば、溶融アルミニウ
ムを撹拌するための改良された装置に関する。

（従来の技術および発明が解決しようとする課題） 溶融金属の浴の内容物の迅速かつ有効な撹拌が所望され
ているが、かかる目的を達成するための新規な方法およ
び装置を開発する努力がかなりなされてきた。かかる技
術は、金属を先づ溶融し、この既に溶融している溶融体
に固体金属を加えて加えた金属を溶融し、別の金属のよ
うな添加物を導入して合金化し、更に細粒化を行なう操
作を容易にするとともに、温度制御を改良して金属体を
均一な温度および組成に保持し易くするものである。更
に、かかる技術によれば、金属を溶融しかつこれを溶融
状態に保持するのに必要なエネルギを著しく節約するこ
とができるものである。

種々の金属、特に、鋳込（ｐｏｕｒｉｎｇｌ前に合金成
分と温度を均質にするために撹拌しなければならないア
ルミニウム合金の開発に伴って、有効な撹拌が一層重要
となっている。アルミニウム類において広く使用されて
いるシステムの１つに、リフトトラックに装着されるブ
ームの端部に取着された工具を使用するものがあり、撹
拌は、溶融体中において工具を前後に動かすことにより
行なわれる。このシステムは、機械的な衝撃を耐火ライ
ニングに加えるという欠点があるとともに、金属の表面
が撹拌されるので垢（ｄｒｏｓｓｌの形成が起こり、し
かも、この操作の際に撹拌工具を入れるために炉のドア
を開けなければならず、熱損失が増大するという欠点を
有している。

使用されている別の方法として、１つ以上のランスを介
して洛中にガスを加圧下で注入する方法があるが、この
方法は、垢の形成と耐火ライニングのエロージョンを増
加させるという欠点がある。アルミニウムに関して主に
使用されている炉は、幅広で、浅いことから、ランスの
作動範囲が限定されるので、機械的攪拌よりも効率が劣
り、従って、多数のランスを使用するか、ランスを浴の
周辺に沿って移動させることが必要となる。

２つの異なったタイプの電気システム、即ち、電磁撹拌
器と、機械的または電磁浸漬ポンプも、開発されている
。電磁攪拌器は、炉の下に配設され、金属中で電磁撹拌
力を発生する大きな誘導コイルを備えている。かかる撹
拌器は、任意のタイブの炉に適用することができるとと
もに、効率がよ（、しかも金属と直接接触する素子がな
いという利点を有している。しかしながら、この撹拌器
は、比較的高価であり、１９８８年においては、カナダ
国の場合、６０トン炉に装備するのに、約６００、００
０乃至８５０．０００米国ドルと見積もられている。浸
漬ポンプは、アクセス溜め（ａｃｃｅｓｓ　ｗｅｌｌｌ
において金属中に浸漬されるコンパクトな装置であり、
従って、このような溜めを有する炉に主に限定される。

このポンプは、原価は著しく低いが、金属に浸漬される
という過酷な作動条件に置かれるので、保守を常に行な
うことが必要となる。

ジェットポンプと一般に呼ばれている別の機械的システ
ムにも開発努力がなされているが、これは、炉に連結さ
れた管状の溜めを形成するチューブを備え、溶融金属の
一部は該チューブに真空吸引され、次にガス圧および／
または重力により洛中に強制的に戻される。ノズルの径
および初期金属速度のようなパラメータを適宜選択する
ことにより、金属を移動させる間欠ジェット（ｉｎｔｅ
ｒｍｉ　−ｔｔｅｎｔ　ｊｅｔ）が多数回噴射され、操
作の開始後数分以内で炉全体を撹拌することができる。

例えば、フ４　”）ツバトリック（Ｆｉｔｚｐａｔｒｉ
ｃｋ）等の発明に係り、アルカン・リサーチ・アンド・
ディベロブメント・リミテッド（Ａｌｃａｎ　Ｒｅ５ｅ
ａｒｃｈａｎｄ　Ｄｅｖｅｌｐｍｅｎｔ　Ｌｉｍ１ｔｅ
ｄｌ　に譲渡された米国特許第４．００８．８８４号に
、かかる間欠ジェット撹拌装置が開示されている。この
装置は、溶融炉の一方の側壁を介して、垂直方向に対し
約４０乃至５０度の角度で下方に延びる鋳鉄パイプまた
はチューブを備え、該パイプは、炉床に接近しかつ他方
の側壁に向けて水平長手方向に向けられているノズルで
終端している。空気式エジェクタがパイプの頂部に接続
され、規則的な間隔で作動されて、浴のレベルの上方に
くるまで溶融金属をパイプに引入れるのに必要な真空を
形成する。液レベルが上限に達すると、真空が解除され
て加圧下で空気が導入され、金属をノズルを介して洛中
に高速ジェットの形態で導き入れる。約４０乃至５０ト
ンの炉の場合、この特許では、内側断面積が約７３８平
方センチ（４５平方インチ）で、長さが３メートル（９
フイート）のチューブを使用することを提案しており、
これにより、チューブは各サイクルにおいて約９０乃至
１１５キログラム（２００乃至２５０ボンド）を受けて
放出することができ、金属は直径が３．８ｃｍ（１，５
インチ）のノズルを介して約３２　ｋｍｐｈ　（２０ｍ
ｐｈｌの速度で出る。サイクルの吸引工程では約６乃至
７秒かかり、圧カニ程では時間はわずかに約０．５乃至
１秒で、空気圧は１．４乃至２　、８　ｋｇ／ｃｍ２（
２０乃至６０ｐｓｉ）である。

横から入れて、上方へ傾斜させたチューブを使用した同
様なタイプの装置が、例えば、米国特許第３．５９９．
８３１号、同第４．２３５．６２６号、同第４．２３６
゜９１７号、同第４．３５５．７８９号および同第４．
４６３．９３５号、英国特許出願公告筒２．０３９．７
６１Ａ号および同第２、０３９．７６５Ａ号、並びに、
日本国特許出願筒１９８３−１３６９８２号および同第
１９８４−７０２００号に開示されている。

米国特許第３．４２４．１８６号には、炉の側部溜めに
配設された中空の室がらなり、室の内部を２つの部分に
分割する垂直壁を有する循環装置が開示されている。室
の頂部にある真空装置が、金属が壁の頂部を越えて流れ
るまで、炉と溜めとからそれぞれの口を介して同時に引
込む。炉に通ずる口は、溜めに通ずる口よりもはるかに
大きく、金属が一層早く流れるようになっているが、浴
がら供給される壁の側部の室の部分は著しく大きく、壁
の炉側から溜め側に金属を移送することができるように
している。金属は、溜めと炉とを接続する通常の口を介
して、溜めから炉へ流れる。

別のタイプの撹拌器が、例えば、米国特許第４、４２７
．４４号および同第４，４５２．６３４号に開示されて
おり、この撹拌器は、浴の上方に配設され、下端部が金
属中に達する、上下方向に延びるパイプを備えており、
金属は、真空によってパイプに引込まれ、重力によって
戻される。

これらの先行技術の装置は、有効に撹拌を行なうことが
できるが、作動の際に数多くの問題を生する。例えば、
使用されるチューブの下部は溶融金属と直接接触するの
で、直ちにエロージョンを生ずる。中間部分は、溶融金
属よりも上にあるが、バーナの高温（例えば、１０００
乃至１１００”Ｃ）に曝されている炉の内側に依然とし
て位置しているので、チューブの材料（例えば、鋳鉄）
が劣化し、システムが作動できないようになったり、作
動を行なわせるのに費用がかかるものとなる。更に、比
較的小径のパイプの場合には、厚い絶縁層を設けること
は困難であり、しかも、チューブに内部ヒータを、例え
ば米国特許筒４，４６３，９３５号に開示するように壁
に埋め込んで配設しない限り、垢のリングまたはっばの
形態で壁の内側に早い速度で凝固した金属および酸化物
が被着することになる９著しい場合には、温度が融点近
（まで降下すると、チューブに入った金属が凝固し、あ
るいは少なくとも著しく重粘となる可能性がある。ヒー
タを設けても、パイプ壁のエロージョンを避けることが
できずかつ溶融金属がライニングのクラックを介してし
み込む場合には、ヒータは直ちに損傷を受け、しかも平
滑面を有するバイブに交換するのは著しく困難でありか
つ多額の費用を要するものとなる。

更に、これらのシステムは、チューブ内の金属の最高お
よび最低レベルを制御するのが大変困難である６実際に
、撹拌器の内部室に含まれる酸素と素早く反応するマグ
ネシウム含量の高いアルミニウム合金の場合には特に、
「垢」リングまたはっばの形成を防止するのは不可能で
ある。米国特許筒４，４６３．９３５号には、炉からの
燃焼ガスは酸素含有量が低いので、該ガスを推進ガスと
して使用し、チューブの中での金属の酸化を極力防止す
ることが提案されているが、このガスは、Ｈ２Ｏの比率
が高（、このような温度において溶融金属を容易に酸化
することになる。

チューブの径が小さいので、極めて少量の垢のリングで
も、上部レベルの制御に使用される電極と接触して、短
絡を生ずるのに十分な大きさとなり、制御装置を作動不
能としてしまう。上部レベルを制御することができない
と、金属は直ちにチューブの上部を満たし、空気圧素子
内で凝固し、システム全体が修復不能な態様で停止する
ことになる。更に、小さなリングが素早く生ずるので、
内側を常に掃除しなければならないが、小径のチューブ
では清掃は困難であり、しかも保守費用が一層かかるこ
とになる。上部レベル制御装置が正しく作動せずあるい
は作動不能であると、下部レベル制御装置の作動は正し
く行なわれず、従って、金属レベルが下部レベルよりも
低下すると、推進ガスの幾分かが、炉とバイブとの間の
オリフィスを介して溶融金属に入ってしまうことになる
。これは、金属の放出を重力だけに頼るシステムにおい
ては避けることができるが、別の金属を速行しくｅｎｔ
ｒａｉｎｌかつ攪拌ジェットが浴の全領域に達するよう
にするのが望ましい金属の十分な高速ジェットを得るの
が困難となる。金属洛中にガスを噴射するこの現象は「
泡立ちＪ　（”ｂｕｂｂｌｉｎｇ”）として知られてお
り、著しい場合には、各作動サイクルにおいて生じて炉
内の金属表面を乱すとともに、垢とアルミニウム酸化物
の形成を促進し、金属損失を更に招くことになる。

上記したフィッツバトリック等の特許に記載の装置にお
いては、金属ジェット手段は一方の壁内に装備され、対
向壁へ向けられている。米国特許筒４，２３５．６２６
号および同第４．２３６．９１７号に開示さ。

れているような別のシステムにおいては、ジェットは炉
の底部に向けられるので、撹拌効率が低下し、耐火ライ
ニングのエロ・−ジョンが増大する。

上記した先行技術のシステムのほとんどは、パイプと炉
内部との間に、チューブの内径と略同じ寸法の開口を形
成しているので、得られる出口速度は、必然的に、より
小径のオリフィスを使用した場合に得られるものよりも
はるかに小さくなり、移動する金属の量と攪拌強度は減
少する。これを補償するため、米国特許筒４．２３５．
６２６号に開示されているシステムにおいては、作動の
際にチューブを動かして、攪拌面積を一層太き（するこ
とが提案されているが、機械的構造が複雑となり、炉の
過酷な環境と比較的大きい移動速度の中での保守が困難
となる。

従って、撹拌は、炉の浴表面を乱すことなく、かつ、装
填ドアを開けあるいは炉のバーナを停止することなく、
しかも撹拌工程を開始したときに何らの装備処理を必要
とすることなく、浴の内容物を完全かつ迅速に混合する
ことができるものでなければならないことがわかる。か
かる装置によれば、撹拌は浴表面の下で行なわれるので
、垢の形成を極力防ぐことができ、従って、浴の熱勾配
を除去することができるので、温度制御を良好に行なう
ことができるとともに、浴表面の温度の低下により生ず
る表面での酸化を少なくすることができる。更に、合金
成分の溶解を一層効率的に行なうことができるとともに
、熱移動が良好に行なわれるので、再溶解速度の増加と
エネルギ消費の低減を図ることができる。これらはいず
れも、据付は原価とその後の保守費用の双方をできるだ
け低くすることができる装置によって達成されるのが好
ましい。

従って、本発明の１的は、溶融金属を撹拌するだめの新
規な撹拌装置を提供することにある。

本発明の別の目的は、原価と保守費用に関する要求を満
たすことができるとともに、効率よ（撹拌を行なうこと
ができるシステムおよび装置を提供することにある。

（課題を解決するための手段） 本発明によれば、炉室の溶融金属を撹拌するための撹拌
装置が提供されている。この撹拌装置は、 炉室から分離した溜め室と、 炉室の内部と溜め室とを連通させて双方の間で溶融金属
を通すノズルと、 溶融金属を炉室から溜めの内部に引入れるための真空と
溜めから炉室へ撹拌ジェットの形態で溶融金属を放出す
るための正圧とを択一的に（ａｌｔｅｒｎａｔｉｖｅｌ
ｙ）かつ連続して形成するように溜め室の内部に接続さ
れた真空／圧力発生手段とを備えている。

かかる装置においては、ノズルの横断面積と溜め室内部
の水平横断面積の比は１：５０乃至１：２５０、好まし
くはｌ：６０乃至１：１５０の範囲にある。

溜め室内部の水平横断面積と前記上部レベルと下部レベ
ルとの間の垂直方向の距離との比は、約１：１０乃至１
：２０とすることができ、２５ａｍ”７ｃｍ　（１０平
方インチ／インチ）以上とすることができる。

溜め室内部の水平横断面の直径と前記上部レベルと下部
レベルとの間の垂直方向の距離との比は約１．０：１乃
至２．０：ｌとすることができる。

あるいはまたは更に、溜め室は謹呈の内部にアクセスす
ることができるように取外し自在のカバー部を備えるこ
とができ、カバー部は内部に、溜め室の内部とその中の
溶融金属とを加熱するための加熱手段を装着している。

好ましくは、溜めの内部は水平横断面が略円形であり、
前記ノズルは該ノズルを通る溶融金属な略水平にかつ前
記円形横断面に対して接線方向に放出することにより、
溜めに入る溶融金属が溜め内部において渦を形成するよ
うにしている。

好ましくは、前記取外し自在のカバー部はまた、溜めの
内部から炉の内部へ導入される加圧気体の泡立ちを検出
する検出器を備えている。

好ましくは、溶融金属が溜め内部に引入れられかつ該内
部から取出される期間が測定され、その長さを調整して
溜め内部に溶融金属の上部レベルと下部レベルの制御を
行なうことができるようになっている。

溜め室は、溜め室内の溶融金属のレベルを測定するよう
に溜め室の重量を測定することができ、および／または
、溜め内部から炉内部へ導入される加圧気体の泡立ちを
検出することができる計量装置に載置することができる
。

好ましくは、溜めは、溶融金属を、炉室内に、一端に隣
接した一側部においてまたは一側部に隣接した一端部に
おいて、前記一端の面に対して１０乃至４５度の角度で
他側部へ向けて水平方向へ放出するように配設されてい
る。

（実施例） 以下、本発明を、添付図面に示す実施例に関して説明す
るが、以下に説明する実施例は、参照番号１０で全体示
されているような、平面が矩形の浅いアルミニウム溶融
または鋳造炉とともに使用するようになっている。炉１
０は、炉床１２と、端部壁１４および１６と、側壁１８
および２０と、種々の場所に設けられている検査ドア２
２と、側壁に沿って設けられている装填ドア２４とを備
えている。撹拌装置は、参照番号２６で全体示され、側
壁２０に沿って、側壁２０と端部壁２４との接合部に接
近して配設されている。撹拌装置２６は、炉に対して溶
融金属を出入れするノズル部２８ａを備えており、溶融
金属はこのノズル部２８ａを介して炉から引込まれ、か
つ、端部壁１５の面と平行な面に対して約１０乃至４０
度の角度Ａだけ傾けて炉に戻されることにより、浴に入
る金属のジェットが他方の側壁１８に対応する角度だけ
向けられるが、他方の端部壁１６へ向かう成分も有する
ようになっている。ジェットが対向する側壁に、より小
さい角度Ａで向けられると、撹拌を良好に行なうことは
できず、しかも耐火ライニングのエロージョンを生ずる
可能性が高くなる。撹拌装置を配設するのに適した数多
くの別の場所があるが、第１図にはそのうちの２つが点
線で示されている。かかる場所は、最終的には、該装置
を配設するのに適した、炉の周囲に存在する空間の場所
によって主として選択される。

次に、第２乃至６図について説明すると、本発明の撹拌
装置の溜め室は、使用される炉とは完全に別体をなして
いるが、第１．４および６図に示すように、ノズル部は
炉壁に組込んで、炉床の上方のわずかな距離（通常は、
約１５乃至４０センチ）のところで炉内に水平に放出す
るようにするとともに、乱流が得られるようにしている
。ジェットは金属を連行することにより、金属表面を枝
豆たせることな（、かつ、金属表面に垢を形成すること
なく、溶融金属の強い撹拌が炉の大部分において行なわ
れるようにしている。

本実施例においては、溜めは、下端が閉止されかつ上端
が開放され、適宜の支持体に載置された鋼板製の円筒状
の下部ケース２８を備えている。

図示の実施例においては、ケースは、配設した場合には
、下記するように機能するロードセル（ｌｏａｄ　ｃｅ
ｌｌ）　３０に載置されている。開放上端部は、同じ水
平方向の径を有する円筒状の上部ケースからなるドーム
状カバー部材３２によって閉じられ、２つのケースには
、それぞれ整合する環状のフランジ３４と３６とが設け
られ、これらのフランジは、容易に取外し自在の回動ボ
ルト３８またはその他の同等なりランプ装置によって必
要に応じて互いにクランプされる。これらのフランジ間
には通常の気密シール（図示せず）が介在している。

カバーは、下部ケース２８に支持され、上下方向に離隔
配置されたブツシュ４４に装着された上下方向に延びる
ロッド４２に、ブラケット４０によって取着され、矢印
４６によって示すように、上下方向へ動くことができる
ようになっている。

更に、ロッド４２は、矢印４８によって示すように、長
手方向の軸線を中心に回動することができるようになっ
ている。ロッドは、必要に応じて、ジヤツキ５０により
、下端部を介して上下に可動となっており、ジヤツキは
電動機５１によって作動され、ジヤツキのかかる動作に
より、カバーは、第２図において点線で示す上部位置ま
で上方へ動かされる。あるいは、液圧ジヤツキおよびこ
れと組合される作動システムを使用することができる。

この上部位置においては、カバーから吊下しているレベ
ル検出器部材は、カバーが溜め直上の上方位置から第３
図において鎖線で示す除去位置まで回動されると、鋳込
フランジから離れるように十分高い位置に持上げられる
。この除去位置において、オペレータは、カバーの下側
部と溜めの内部に容易にアクセスすることができる。こ
の回動は、適宜の駆動体（図示せず）により、上下方向
の移動位置の頂部において自動的に行なわせることがで
きる。

図示の特定の実施例の寸法は、以下に示すようにするこ
とができるが、これらの寸法および他の寸法は、特に限
定されない限り、単なる例示として理解されるべきであ
って、本発明を何ら限定するように解釈されるべきでは
ない。本実施例においては、下部円筒状ケース２８と、
カバーを構成する外部ケースは、１０ｍｍ（０，３７５
インチ）の鋼板から形成されている。溜めが溶融金属と
の繰返しサイクルでの接触に耐えることができるように
するためのライニングは、［”ＰＬＩＶＡＦＯＲＭ”　
する商品名でプリブリコ（Ｐｌｉｂｒｉｃｏ１社から販
売されている］断熱材料からなり、肉厚が１００ｍｍ（
４インチ）の第１の外側ライニング５２と、［同社から
”ＬＷＩ−２８°°なる商品名で販売されている］耐火
材から形成され、肉厚が１２５ｍｍ（０，５インチ）の
第２の中間ライニング５４と、金属と接触される第３の
外側ライニングとから構成されている。第３の内側ライ
ニング５６は、カーボランダム（Ｃａｒｂｏｒｕｎｄｕ
ｍ１社から’ＲＥＦＲＡＸ”なる商品名で販売されてい
る材料のような炭化珪素耐火材から５０ｍｍ（２インチ
）の厚さに形成されている。これらの比較的厚い絶縁ラ
イニングは、金属が溜めの内部にあるときの熱損失を最
少にするとともに、比較的厚肉の第３の耐火層は、移動
する溶融金属により摩耗が生ずるにもかかわらず、長い
寿命の内側ライニングを提供する。炉には、通常は一層
厚肉であるが、同様な耐火材ライニングが設けられてい
る。

開口が溜めの側壁とライニングに形成され、整合する開
口が炉のライニングと側壁に形成されている。ケース２
８と炉の壁２０には、それぞれ、整合する円形のフラン
ジ５８と６０が設けられ、これらのフランジはボルト６
２によって連結され、修理、ライニングなどが必要なと
きに、溜めを炉から容易に取外すことができるようにし
ている。炭化珪素またはその他の適宜の耐火材から成形
されたブロック６４が、炉の側壁に取着され、しかも耐
火および絶縁材料によって包囲され、炉と溜めの内部と
の間で溶融金属が通る特別に形成された通路を提供して
いる。この通路の溜め側の部分６６は、溜めの側壁の開
口と同じ断面積を有しているが、中間部６８は、著しく
小さい径を有し、金属が溜めに入る方向と溜めから出る
方向の両方向へ移動するときに金属のジェットを形成す
るノズルを構成している。炉側の部分７０は、炉の内部
へ向けて外方ヘテーパが付され、金属の出ていくジェッ
トが第６図において矢印７２によって示されるように外
方へ拡がり、周囲の浴をできるだけ多く連行するととも
に、撹拌が一層有効に行なわれるようにしている。この
実施例においては、ブロック６４は、長さが約４６ｃｍ
（１８インチ）であり、第７図に示す横断面積の部分を
有するとともに、円形ノズル開口６８は直径が６．５０
ｍ（２，５インチ）で、横断面積が約３５　ｃｍ２（５
，０平方インチ）である。

ケース２８の溜めの下部の構成素子はいずれも、比較的
長い間隔での交換を通常必要とするだけの「静的」特性
（”５ｔａｔｉｃ’”ｎａｔｕｒｅｌ　を有するものと
みなすことができる。下部の側壁に配置されているサー
モスタット７４を除いて、撹拌器の［能動Ｊ　ｊａｃｔ
ｉｖｅ”）構成素子はいずれも取外し自在のカバーに担
持されている。サーモスクッ１〜７４の検出素子は、ラ
イニング５２と５４を貫通しているだけであり、内側の
ライニング５６によって金属と接触しないように遮断さ
れており、その制御回路は測定される低い方の温度を補
償するように調整される。

カバーのドーム状内部は、第４および５図に明確に示す
ように、中央の空間７６を残すように、絶縁および耐火
材７５の層でライニングが施されている。本実施例にお
いては、３つの側方へ離隔した、水平方向へ延びる炭化
珪素の、高温ロッドタイプの電気加熱素子７８からなる
加熱手段がカバーに取着され、発生する熱を内部に直接
または反射により放射するようにしている。ヒータは、
振動による損傷を最少にするように両端部がしっかりと
取着されているとともに、カバー３２を動かすことなく
それぞれを容易に取換えるためにアクセスすることがで
きるように、各端部が外部ケース８０を介して取着され
ている。各ケース８０は、取外し自在のカバー８２を有
している。必要な場合には、ヒータは、それぞれの水平
な遮蔽体８４によって、溶融金属からの跳ね掛け（ｓｐ
ｌａｓｈ）を直接受けないようにすることができる。

これらのヒータは、次のような数多くの重要な機能を発
揮する。

（１）始動または再始動に先立って溜めの内部を予熱し
、金属が入ってきたときに金属が凝固するのを防止する
ことができる。

（２）撹拌器が使用されていないときに、溜めに残って
いる金属を溶融状態に保持する。

（３）溜めの内壁を、垢の付着を最少にしかつ垢の除去
を容易にするのに十分な高温（アルミニウムの場合は約
７００℃よりも上）に保持する。

（４）壁の垢を所定の間隔で除去するのを容易にするよ
うに十分高い温度に垢を保持する。

ヒータは、これらの目的を達成するのに十分な定格出力
を有するとともに、適宜の制御システムによるサーモス
タット７４の制御の下で作動される。

カバーはまた、溜め内部の上部レベルの制御に、使用さ
れる３つの電極８６．８８および９０を取着している。

２つの電極８６と８８は、金属ロッドからなり、金属が
第４図において一点鎖線９２に示す正常上部レベル（ｎ
ｏｒｍａｌ　ｕｐｐｅｒ　１ｅｖｅｌｌに達したときに
、電気的に接続される正常上部レベル検出器を構成して
いる。対応する正常下部レベルは、２点鎖線９４によっ
て示されている。電極９０は、より短くなっており、か
つ、電極８６と協働して、金属がレベル９６に達したと
きに空気圧回路を完全に遮断するとともに、以下に詳細
に説明するように、溜めの内部を大気と接続して溜めの
内部が炉の内容物と平衡するレベル９８まで空になるよ
うに作動する緊急レベル検出器を構成する。カバーは更
に、オペレータが内部を点検することができるようにす
る観察口１００と、孔１０４を介して得られる溜め内の
圧力を以下に説明する目的のために空気圧制御システム
と連通させるパイロット圧接続体１０２と、ガスを溜め
に圧送しかつ溜めから取出す出入りパイプ１０６とを取
付けている。パイプ１０６は、下端部が閉止されている
とともに、孔１０８が放射状に設けられ、内部に入るガ
スが金属に向かわないようにすることにより、金属の跳
ね掛けと垢の形成を最少にするとともに、加熱素子を保
護するようにしている。

システムを作動させかつ制御する特定の空気圧回路につ
いて説明する。該回路は、溜めの内部と炉の内部との間
で、正および負の圧力差を連続的にかつ択一的に形成す
ることにより、金属が溜めの内部に引入れられかつ溜め
の内部から放出されるように作用する。第８Ａ図は、約
２１／２サイクルの作動の際の溜めの内部における圧力
値の経時変化の「理想的な」特性を点線で示し、実線は
得られる一層通常的な特性を示す。第８Ｂ図は、金属レ
ベルの対応する変動を示す。−船釣には、使用される高
圧力は、０．３５乃至１　、０　ｋｇ／ｃｍ”（５乃至
１４ｐｓｉ）の範囲、通常は約０．７０ｋｇ／ｃｍ”　
（１０ｐ　ｓ　ｉ　）であり、低い圧力は、−０，３５
乃至−０、７０ｋｇ／ｃｍ２（−５乃至−１０ｐｓｉ）
の範囲、通常は約−０，５０ｋｇ／ｃｍ２（−７ｐ　ｓ
　ｉ　）である。

また、−Ｍ的には、サイクルの吸引（真空）部分は１０
乃至１５秒を要し、放出（圧力）部分は１０乃至１５秒
であるので、サイクル全体で通常約２０乃至３０秒を要
することになる。溜めは寸法が大きいので、撹拌器の機
能は設計上の制限をを受けるのではなく、主として給送
される圧縮空気の量により制限を受け、該空気の量は、
圧縮空気を供給する装置のサイズによって定められる。

これらのパラメータは、サイクルの全時間、従って、金
属ジェットの流量と速度を定める。

本実施例の装置の寸法の幾つかについては上記したが、
更に関連する寸法は次のとおりである。

ケース２８の外径＝１１７ｃｍ（４６インチ）室の内径
＝６０．０ｃｍ（２４インチ）内部の横断面積＝２８３
０ｃｍ２　（４５０平方インチ） ヒータ７８の定格出力（各）＝８ｋｗ ケース２８の高さ＝１６８ｃｍ（６６インチ）カバー３
６を含む高さ＝２１８ｃｍ（８６インチ） カバーの上下移動＝４０ｃｍ（１６インチ）レベル９２
乃至９４の高さ＝１１０ｃｍ（４３インチ） 内容積＝１８００リットル（６３立方フイート） 最大容量＝６５０ｋｇ（１４３０ボンド）■サイクルの
金属の量の変化（ｍｅｔａｌ　ｍａｓｓｃｈａｎｇｅ）
　＝　５５０−６００　ｋｇ　（１２００乃至１３２０
ポンド） ノズルの横断面積＝　３５　ｃｍ”　　（５、０平方イ
ンチ） １サイクルで移動される金属は比較的多量であり、かつ
、ノズルの横断面積は比較的小さいので、比較的大きい
速度のジェットが得られ、作動条件によるが、一般には
約４乃至１２メ一トル／秒（８００乃至２４０Ｏｆｐｍ
）、より一般的には６乃至１０メ一トル／秒（１２００
乃至２００Ｏｆｐｍ）となる。２０秒のサイクル時間で
は、最大の平均全流量は、約１８００　ｋｇ／分（４０
００ボンド／分）である、炉に連行される金属の量は、
ノズルから出る量の５乃至１５倍となり、４０トン炉の
場合には、サイクルあたり炉の容積の約１５パーセント
に達するので、炉は、認められるような乱れが浴表面に
表われることなく、数分以内で完全に攪拌される。

本発明の作動のためには、溜めの内部は比較的大きな水
平横断面を有することが重要であり、実施の上からは、
横断面を方形および矩形とすることができるが通常は円
筒形であり、好ましい最小の直径を５０ｃｍ（２０イン
チ）として最小横断面積を１９６０ｃｍ”　　（３１４
平方インチ）とすることができる。最大直径は、炉の周
囲にとることができる空間のような因子により、遥かに
大きくするように選択することができるが、大きい直径
の利点は、上記したように、直径と比例して増大するも
のではなく、実際の最大直径を７５ｃｍ（３０インチ）
にして、横断面積を４，４１７ｃｍ”（７０７平方イン
チ）とすることができる。上記したように、好ましい実
施例のノズルの横断面積は３５ｃｍ”　　（５，０平方
インチ）であり、従って、これら２つの面積の比は１：
９０となることがわかる。ノズルの実際的な最小および
最大の寸法はそれぞれ、３．８ｃｍ（１，５インチ）お
よび１０．０ｃｍ（４インチ）であり、対応する横断面
積はそれぞれ約１１．３ｃｍ”　　（１，’７７７７平
方チ）および７９ｃｍ”　　（１２，５平方インチ）と
なる。２つの面積の比の実際的な範囲は、１：５０乃至
１：２５０、好ましくは１：６０乃至１：１５０である
。これらの大きい比は、先行技術の殆どの１＝１という
値、および米国特許筒４，００８゜８８４号の装置の１
：１６とは著しい対照をなすものである。

溜めをこのように大きい容積と横断面積にすることによ
り、多量の金属を大きい速度で移動させることができ、
従って、全運動量が大きくなって混合速度を高めること
ができるとともに、サイクル時間を比較的長くすること
ができるという利点が得られる。かかる特徴により、サ
イクルの各部分を開始しかる確認するのに利用すること
ができる時間を長くすることができるので、−層予測可
能な制御を行なうことができる。

本発明の特徴である比較的短くて径の大きい溜めは、溶
融金属を含む内部室の水平な内径と、正常の上部レベル
９２から正常の下部レベル９４に至る垂直方向の距離と
の間の比によっても規定することができる。この実施例
においては、直径は６０ｃｍ（２４インチ）であり、垂
直方向の距離は約９０ｃｍ（３６インチ）であるので、
比は１．５０：１である。この比の値の実際の範囲は、
約１．０：１乃至２．０：１である。

更に別の特徴は、レベル９２と９４との間の垂直方向の
距離に対する内部室の水平方向の横断面積の比であり、
これは約２５　ｃｍ”７ｃｍ　（１０平方インチ／イン
チ）以上であるのが好ましい。

流れ制限ノズルを使用することにより、上記したように
、必要な範囲の機能を行なう、金属を連行する高速ジェ
ットを形成することができるという効果が得られる。ノ
ズルのサイズ、ノズルの位置およびジェットが浴に入る
角度を適宜選択すると、得られる混合作用を浴全体に及
ぼすことができ、しかも、かかる作用は、入ってくる金
属が高速であるにも拘らず、浴の金属面の認められ得る
乱れを生ずることなく達成される。より小径のノズルを
使用すると、必要な金属の排出を行なうために、溜め内
の圧力を一層高くすることが必要となる。

流れ制限ノズルはまた、溜め内部への金属の流入に好影
響を及ぼす。特に、第６図に示すように、入ってくる金
属のジェットを溜め内部の水平円形横断面に対して接線
方向へ向けると、好影響が得られる。水平横断面におい
て見受けられるかかる流れの一般的な形状が、第６図に
おいて矢印１１０で示されている。入ってくる金属にこ
のように生ずる早い渦は、垢の形成を低減させるととも
に、内壁上部は隣接するヒータ７８により高温に保持さ
れているので、該内壁上部への付着を少なくすることが
できる。垢は、通常、円筒（ｂｏｄｙｌ形状で、第４図
において点線１１２および１１４によって示される場所
に蓄積する。方形または矩形横断面の溜めの場合には、
このような渦作用は得られず、入ってくるジェットが当
たる側部と直接対向する側部の付着物１１４は他方の側
部におけるよりも一層迅速に成長することがわかる。先
行技術の装置の比較的小径のチューブでは、円筒状の溜
め内で得られる有利な洗い流し作用（ｓｃｏｕｒｉｎｇ
　ａｃｔｉｏｎ）を十分に行なわせることはできない。

実際には、上部レベル９２のすぐ下での垢リングの形成
を避けることはできないが、本発明では、内部の径が比
較的大きいのでかかる弊害は実質上軽減される。このよ
うに、垢は３ｋｇ（６，６ボンド）７時といった高い速
度で付着するのが極めて普通であり、先行技術の細いチ
ューブでは、約５乃至７時間の間隔で攪拌を停止してリ
ングを掻き落とさなければならないことになる。細い先
行技術のチューブが流れを妨げないにしても、垢が上部
レベル制御電極と接触して短絡させることにより重大な
問題を生ずるので、リングを除去するまで有効な制御を
行なうことができないことになる。本発明の装置におい
てこのような付着が重要な問題となるまでには、約５乃
至１０日の時間を要するとともに、清浄操作自体は、わ
ずか約半時間で行なうことができる。付着が重要な問題
となるまでの時間は、カバーに安全に取着したヒータに
よってかなり長くすることができる。カバーを取外し、
容易にアクセスすることができる溜めの内部で、高温で
軟質の、容易に分離することができるリングを除去する
ことは比較的簡単に行なうことができる。

電気システムが、第９図に概略示されている。

レベル電極８６．８８および９０と（配設されている場
合には）ロードセル３０は、プログラマブル論理制御装
置（ＰＬＣ）からなるシステム制御装置１１６に接続さ
れ、該制御装置は、ヒータ７８とジヤツキ５０のモータ
５１への三相変圧器から得られる電力の供給を制御する
電力制御装置１１８を制御する。システム制御装置はま
た、攪拌操作用の空気圧システム１２２，１２４を制御
するとともに、これらの操作に間する視認指示および永
久的な記録を提供するように公知の態様で配設されてい
る。

空気圧システムは第９図においては便宜上１つのブロッ
ク１２２，１２４として示されているが、典型的な空気
圧システムが第１０図に環路的に示されている。実際に
は、システム１２２はカバーに取着され、システム１２
４は溜めに沿って取着され、この２つのシステムは、カ
バーを上記したように取外すことができるように柔軟な
高圧金属ホースによって接続されている。本実施例にお
いては、真空はエジェクタ１２６によって得られるが、
かかる構成によれば、真空は正の圧力を提供する圧縮空
気の作用により得られるので、コストの低減と構造の簡
素化をもたらすことができる。エジェクタは、カバーの
フランジ１０６に直接連結されている。圧縮空気は適宜
のコンプレッサポンプ（図示せず）からバイブ１２８を
介してインジェクタに供給され、使用される空気圧を送
るようなサイズに形成されたノズルによりインジェクタ
のスロート（ｔｈｒｏａｔ）に向けられる。空気圧は、
約１．０５乃至５．６ｋｇ／ｃｍ”　（１５乃至８゜ｐ
ｓｉ）の範囲で変えることができ、７．５ｃｍのエジェ
クタの場合には、１　、４ｋｇ／ｃｍ”　（２０ｐｓｉ
）乃至４．２ｋｇ／ｃｍ”　（６０ｐｓ　ｉ）の圧力が
首尾よく使用された。この空気は、先づ、自動排水手段
を有するコロイドフィルタに通され、ここで水分が除去
されるとともにポンプに戻らないようにされ、次にソレ
ノイド制御排出バルブ１３４と大容量のメイン圧力制御
バルブ１３８を介してノズル１３０へ達する。エジェク
タの出口は、ピストン作動のバタフライバルブ１４０に
よりシステム制御装置１１６の制御の下で開閉される。

バルブ１４０は、ソレノイド作動のアクチュエータバル
ブ１４４の制御の下でピストンアクチュエータ１４２に
よって作動される。バタフライバルブが開くと、ノズル
からの圧縮空気が出口１０６を介して真空を形成し、閉
じると、正の圧力が生ずる。エジェクタの排出の際の騒
音は、マフラ１４６によってできるだけ低減される。オ
ーバーサイズのアクチュエータバルブ１４４とともに最
小のピストンアクチュエータ１４２を使用することによ
り、バタフライバルブの開閉速度を０．０２５秒よりも
短くすることができる。このような短時間での開閉によ
り、金属の反転移動を素早くかつ安定して行なうことが
できるとともに、空気流におけるわずか１つの移動部分
だけによる高周波数循環を行なうことができる。

サイクルの正圧部分に必要な空気圧は、真空を形成する
のに必要な圧力よりも遥かに低く、必要な圧力は調整バ
ルブ１３８の作動によって必要とされるときに印加され
る。加圧モード用の低い圧力の値は調整バルブ１４８に
よって設定され、排気モード用の高い圧力値は調整バル
ブ１５０によって設定され、双方とも、ライン１２８か
ら調整バルブ１５２を介して供給される作動空気によっ
て得られる。バルブ１５２は、この空気の圧力を安定に
して、システムの作動により内部に生ずる変動を補償す
る。バルブ１４８はまた、出口１０２から得られる溜め
の内部圧を使用してフィードバック制御されるので、応
答と加圧とが著しく迅速に行なわれ、金属の反転移動が
圧力反転の際に数ミリメートルの範囲内で行なわれる。

出口１０２における過剰の圧力は、ダイヤフラムスイッ
チ１５３によって指示される。ノズル１３０においてバ
ルブ１３８に必要な圧力を印加させるようにバルブ１３
８に供給されるパイロット圧は、四方向ソレノイド作動
バルブ１５４によって選択され、空気は、ここに、安全
上調整バルブを遮断することが必要な場合にそのように
作動することができるソレノイド作動の遮断バルブ１５
６を介して供給される。更に、安全上の目的から、ライ
ン１２８を大気にマフラ１５８を介して接続させること
によりエジェクタへの空気の供給を完全に遮断すること
ができるように、排出バルブ１３４を作動させることが
できる。バルブ１４４は、消勢されると、バタフライバ
ルブを開放状態に素早く付勢することにより、バルブは
、圧縮空気の供給が遮断される前に、既に開くことがで
きる。かくして、溜めの内部を大気に接続することがで
きるので、液体のレベルはレベル９８まで重力により下
がることができる。これらの緊急遮断機構体は、例えば
、電極が金属の高過ぎるレベルを検出したとき、出口１
０２における過圧が検出されたとき、あるいはオペレー
タが緊急ボタンを押したときに作動するようにされる。

過圧が生じたときにシステム制御装置とは独立してこわ
れる独立した安全装置が、エジェクタに設けられた破裂
板１６０により構成されている。

あるいは、メイン圧力調整バルブ１３８を、適宜の電流
−圧力パイロット変換器（ｃｕｒｒｅｎｔ−ｔｏ−ｐｒ
ｅｓｓｕｒｅ　ｐｉｌｏｔｏ　ｃｏｎｖｅｒｅｒ）を介
して作動されるプログラマブル論理制御装置を用いて、
システム制御装置１１６から直接プログラム化すること
ができる。

最低レベルと最高レベルとの間での正確なレベル制御は
、満足のいく作動を行なわせるために重要であり、溜め
の横断面積を大きくする（先行技術のシステムよりも約
１４倍以上大きくする）ことによりこれが容易となり、
より正確な制御を行なうことができる。これは、金属の
上下方向の移動が緩慢となり、大運動量の慣性成分の動
作と制御を一層予測することができ易くなるからである
。レベル９２に到達したことを電極８６．８８が示すま
で溜めが充填されるモードの操作においては、システム
は、既に指示されているレベルのすぐ下の上部レベルの
信号に応答するようにして、所定回数のサイクルにおい
て溶融金属が電極に接触しないようにすることにより、
電極の寿命を延ばすことができる。システムは、電極を
１０乃至１５分に１回金属と接触させて、システムが適
正に機能することができるように構成することができる
。

下部レベルを正確に制御するのは更に困難であるが、レ
ベルが通路部分６６の頂部の下にきたときを測定するこ
とにより、かかる制御を有利に行なうことができ、これ
により、排出気体が炉の中で泡を形成する。気体の泡の
発生と移動は、適宜の感度を有する圧力乱れモニタによ
って検出することができかつ該モニタから得られる信号
内の容易に検出可能な対応する変動を引き起す、内部気
体圧の小さな振動に対応して発生する。この信号の検出
は、排出フェーズ（ｅｘｐｕｌｓｉｏｎ　ｐｈａｓｅ）
を短くすることにより下部レベルの自動補正に使用する
ことができる。

この制御システムの作動モードの一例が第１１図に示さ
れている。始動させると、吸引フェーズが幾分短い期間
Ｔ、に開始し、次に排出フェーズが対応する短い期間Ｔ
２において行なわれる。これらの期間はいずれも、溜め
が十分に充填されているか空になっているかを示す信号
を検出することなく終了する。その後の対応する期間Ｔ
３およびＴ４は幾分長くなっている。極限（ｅｘｔｒｅ
ｍｅｌｉｍｉｔ）信号がまだ得られない場合には、これ
らの期間は再度増加し、吸引期間Ｔ５の終了時に電極８
６．８８は上部レベルに到達したことを指示し、その後
の吸引期間は実質的な時間、例えば、１０乃至１５分、
わずかたけ短くなり、上部レベルの検出が行なわれるま
で再び増加する。同様に、注入期間Ｔ６の終了時または
期間Ｔ？の開始時に、泡立ちが発生したことを圧力乱れ
モニタが指示すると、その後の期間は実質上同じ時間短
くなる。このサイクルは、実質的な時間、の長さが適当
であると考えられる限り、繰り返される。このように、
システムは、泡立ちを最少にしながら、各作動サイクル
の際に排出される金属の容積を最大にするように、シス
テム自身を動的に調整している。

適宜の圧力乱れモニタの一例が第１２図に示されている
とともに、第１０図では参照番号１６２により全体示さ
れている。調整バルブ１５２から得られる少量の一定流
量の空気は、モニタ内で一定差圧制御システム１６４［
例えば、ムーア・インスツルメント・モデル６３　Ｂ　
Ｄ　Ｌ　（Ｍｏｏｒｅ　Ｉｎ−ｓＩｎ−５ｔｒｕ　Ｍｏ
ｄｅｌ　６３　ＢＤＬＩＩと調節自在のニードルバルブ
１６６を介して透明なロータメータ１６８［マテソン７
２　Ｂ　２　（Ｍａｔｈｅｓｏｎ　７２６２）　］に供
給される。ロータメータは、下部および上部は、ね返り
ばね１７０および１７２と、下部および上部赤外線位置
検出装置１７４および１７６［例えば、スカシ・エイ・
マチック・モデル・Ｐ−Ｌ３４０２４　（ＳＫＡＮ−Ａ
−ＭＡＴＩＣＭＯＤＥＬ　Ｐ−Ｌ　３４０２４）］　と
を設けることにより修正されており、フロート１７８の
ロータメータチューブに沿った位置を監視する。

ロータメータの出口は、出口１０２に通じるパイプに接
続され、少量の空気をパイプ１８０を介して制御装置１
６４へ調整のために戻すようになっている。

ニードルバルブ１６６は、ポンプ圧が安定し即ち何らの
乱れも生じないまま、下部位置検出装置１７４によって
提供されるビームをちょうどカットする所望の流量（例
えば、０．７５ＳＣＦＨ）を形成するように調整される
。泡立ちが加圧サイクルの終了へ向けて得られ、かつ、
その開始により突然の素早い極めて小さい圧力降下が空
気供給ラインに生ずると、変化が早すぎて制御装置１６
４によっては補償することができないので、チューブ内
においてフロートの対応する「飛上がり」が生ずる。こ
のジャンプは、フロートが上部検出器１７６のビームを
切るのに十分なものであり、これにより、システム制御
装置１１６に入力が提供され、サイクルを加圧から吸引
へ素早く切換える。本発明の装置は十分に迅速かつ感受
性があり、泡立ちを１つの小さな泡に制限することがで
き、しかもフロートが圧力変化にミリ秒の単位で応答す
ることができるように低い慣性を有することがわかる。

本発明の装置はまた、システムにおいて電気的に、かつ
、フトートの動きを監視することにより視覚的に、ポン
プのサイクルを監視するのに使用することができる。か
くして、各圧力反転により、フロートがそれぞれの押え
ばねと係合するのに十分な、著しく強いフロートの動き
が生ずる。

例えば、システムが安定な圧力による加圧モードにある
ときには、真空モードへの反転により、フロートは上部
位置検出器１７６のビームを通って上方へ動き、ばね１
７２と係合して戻る。また、真空モードから加圧モード
への反転により、フロートは下部検出器１７４のビーム
から下方へ動き、そして再び戻る。システム制御装置は
、得られる信号のシーケンスを検出し、これをエジェク
タの適正な作動を監視する確動（ｐｏｓｉｔｉｖｅ）手
段として使用する。モニタからの正しい信号が欠落する
場合には、作動が停止される。また、かかる信号の欠落
は、例えば、バタフライバルブ１４０に何らかの不適性
な作動またはディスク１６０の破壊により生ずる何らか
の圧力摂動を検出するのに特に有用である。

あるいは、空気圧タイプの制御システム１６４は、シス
テム制御装置１１６からのフィードバック信号（点線）
を受ける圧力−電流変換器で置き換えることができ、こ
のフィードバック信号は、位置制御出力信号として下部
レベル検出器１７４から得られる。

適宜の真空を得るのにエジェクタを使用すると、簡単か
つ確実であるが、幾分不十分なものとなる。適宜の圧縮
空気源を利用することができないときには、ブロアを使
用するのが好ましく、適宜のシステムの一例が第１３図
に示されている。

ソレノイド作動バルブ１９０の制御の下でシリンダ１８
８内を動く複動ピストン１８６により作動されるスプー
ルバルブ１８４の制御の下で真空または圧力モードのい
ずれかで作動するように、適宜のサイズのブロア１８２
を配設することができる。ブロアアセンブリは、カバー
３２の入口１０６に特別のパイプ１９２によって接続さ
れ、パイプ１３２は、金属が最低レベルと最高レベルと
の間で動くときに真空モードにおいて取出される空気の
量よりも大きい内容積を有するように十分長くかつ十分
に大きな径に形成することにより、溜めの内部から加熱
空気がブロワに達して、ブロワを過熱するのを防止する
ようにすべきである。このため、パイプ１９２は、放射
状の放熱羽根１９３を設けるなどして、ブロアに最も近
い端部において大きな放熱を行なうことができるように
すべきである。このような構成とすることにより、排気
モードにおいて溜めから除かれる高温空気は溜め内に強
制的に戻され、かかる空気により、溜めの壁の冷却を抑
えることができる。

ソレノイド作動バルブ１９８の制御の下でモータ１９６
によって作動されるバタフライバルブ１９４は、始動お
よび放熱バルブを構成する。始動の際には、バルブは開
放されて、ブロアのモータは作動速度まで加速され、次
に、真空および圧力モードの双方において閉じられる。

サーモスタット２００がブロア付近の空気の温度を検出
し、温度が高過ぎる場合には、バルブ１９４が開放され
てシステムを冷却する。バルブは、十分な低温まで達し
たときに閉止される。マフラ２０２と２０４がシステム
の騒音を低下させるように設けられており、システムに
入る空気はフィルタ２０６を通過する。かかるシステム
は、閉ループ作動により、高い空気圧効率と低い熱損失
を発揮する。閉ループであるため、システムは、不活性
ガスを入口２０８とバルブ２１０を介して注入してシス
テム内の空気をできるだけ多く置換することにより、垢
の形成を低減させることができる。

ロードセル３０からなる計量装置を、レベルの検出およ
び泡の発生の検出に使用することができる。この装置は
、溜めを支持するとともに、溜めが異なるレベル９２．
９４および９６まで充填されたときに溜めの異なる荷重
を測定するようになっている。これらの荷重は、溜めの
対応する重量に比例し、レベル制御に直接使用すること
ができる、対応する信号を発生させる。従って、セルは
検量のために使用することができ、あるいは下部レベル
制御装置が異常に低いレベルまで低下したかどうかを測
定するのに使用することができる。

溜めにおける気泡の発生および移動はロードセルにより
検出することができ、かつ、排出フェーズを短くすべき
であることを指示する容易に検出される信号を発生させ
る、溜めの対応する小さな振動を発生する。

（効果） 以上のように、本発明の攪拌装置によれば、撹拌を十分
に効率的に行なうことができるとともに、据付原価と保
守に要する費用を低減させることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は炉の内部に対する撹拌装置の典型的な配置状況
を示す矩形平面の溶融または鋳造炉の水平横断面図、第
２図は第１図の矢印２の方向から見た攪拌装置の側面図
、第３図は第２図において矢印３の方向から見た平面図
、第４図は炉の接合部を含む第３図の４−４線縦断面図
、第５図は加熱素子の配置例などを示す第４図の５−５
線断面図、第６図は炉壁の接続部を含み出口ノズルの配
置を示す第４図の６−６線水平横断面図、第７図は第６
図の７−７線横断面図、第８Ａ図は溜め内部の時間と圧
力値との関係を示すグラフ図、第８Ｂ図は溜め内部の時
間と金属レベルとの関係を示すグラフ図、第９図は本発
明の装置の電気的レイアウトを示す概路線図、第１０図
は本発明の装置の空気圧回路を示す概路線図、第１１図
は本発明において使用されている上部および下部レベル
制御の新規な方法を示すグラフ図、第１２図は溜め内部
の泡の発生および圧力の反転を検出するのに使用する圧
力乱れモニタを示す概路線図、第１３図は本発明の別の
真空／圧力供給手段を示す概路線図である。 ｌＯ・・・炉、１２・・・炉床、１４．１６・・端部壁
、１８．２０・・・側壁、２２・・・検査ドア、２４・
・・装填ドア、２６・・・撹拌装置、２８ａ・・・ノズ
ル部、３０・・・ロードセル、３２・・・カバー部材、
３４．３６・・・フランジ、３８・・・ボルト、４０・
・・ブラケット、４２・・・ロッド、４４・・・ブツシ
ュ、４６．４８・・・矢印、５０・・・ジヤツキ、５１
・・・電動機、５２・・・外側ライニング、５４・・・
中間ライニング、５６・・・内側ライニング、５８．６
０・・・フランジ、６２・・・ボルト、６４・・・ブロ
ック、６６・・・通路部分、６８・・・ノズル開口、７
０・・・通路部分、７４・・・サーモスタット、７６・
・・中央空間、７８・・・ヒータ、８０・・・ケース、
８２・・・カバー、８４・・・シールド、８６．８８．
９０・・・電極、９２・・・上部レベル、９４・・・下
部レベル、９６・・・レベル、９８・・・平衡レベル、
１００・・・観察口、１０２・パイロット圧接続体、１
０４・・・孔、１０６・・・バイブ、１８０・・・孔、
１１６・・システム制御装置、１１８・・・電力制御装
置、１２０・・・変圧器、１２２．１２４・・空気圧シ
ステム、１２６・・・エジェクタ、１２８・・・パイプ
、１３０・・・ノズル、１３２・　・フィルタ、１３４
・・・排出バルブ、１３８・・・圧力調整バルブ、１４
０・・・バタフライバルブ、１４２・・・ビストナクチ
ュエータ、１４４・・・アクチュエークバルブ、１４６
・・・マフラ、１４８．１５０．１５２・・調整バルブ
、１５３・・・ダイヤフラムスイッチ、１５４・・・ソ
レノイド作動バルブ、１５６・・・遮断バルブ、１５８
・・・マフラ、１６０・・・破裂板、１６２・・・圧力
乱れモニタ、１６４・・・−１差圧制御システム、１６
６ニドルバルブ、１６８・・・ロータメータ、１７０．
１７２・・・ばね、１７４．１７６・位置検出装置、１
７８・・・フロート、１８２・・・ブロア、１８４・・
・スプールバルブ、１８６・・・複動ピストン、１８８
・・・シリンダ、１９０・・・ソレノイド作動バルブ、
１９２・・・パイプ、１９４・・・バタフライバルブ、
１９６・・・モータ、１９８・・・ソレノイド作動バル
ブ、２００・・・サーモスタット、２０２，２０４・・
・マフラ、２０６・・・フィルタ、２０８・・・入口、
２１０・・・バルブ。

Claims (29)

【特許請求の範囲】
1. （１）炉室内の溶融金属を撹拌するための溶融金属撹拌
   装置において、 炉室から分離した溜め室と、 炉室の内部と溜め室とを連通させて双方の間で溶融金属
   を通すノズルと、 溶融金属を炉室から溜めの内部に引入れるための真空と
   溜めから炉室へ撹拌ジェットの形態で溶融金属を放出す
   るための正圧とを択一的にかつ連続して形成するように
   溜め室の内部に接続された真空／圧力発生手段とを備え
   てなり、 ノズルの横断面積と溜め室内部の水平横断面積の比が１
   ：５０乃至１：２５０の範囲にあることを特徴とする溶
   融金属撹拌装置。
2. （２）前記比は１：６０乃至１：１５０の範囲にあるこ
   とを特徴とする請求項１に記載の撹拌装置。
3. （３）溜めの内部は水平横断面が略円形であり、前記ノ
   ズルは該ノズルを通る溶融金属を略水平にかつ前記円形
   横断面に対して接線方向に放出することにより、溜めに
   入る溶融金属が溜め内部において渦を形成するようにし
   ていることを特徴とする請求項１に記載の撹拌装置。
4. （４）溶融金属は溜め室内の上部レベルに達するまで溜
   め室に引入れられ、下部レベルに到達するまで放出され
   るものであり、 溜め室内部の水平横断面の直径と前記上部レベルと下部
   レベルとの間の垂直方向の距離との比は約１．０：１乃
   至２．０：１であることを特徴とする請求項１に記載の
   撹拌装置。
5. （５）溜め室は、溜め室内の溶融金属のレベルを測定す
   るように溜め室の重量を測定する計量装置に載置されて
   いることを特徴とする請求項１に記載の撹拌装置。
6. （６）溜め室は、溜め室内の溶融金属のレベルを測定す
   るように溜め室の重量を測定するロードセルに載置され
   ていることを特徴とする請求項１に記載の撹拌装置。
7. （７）溜め室は、溜めの内部からノズルを介して炉の内
   部へ導かれる加圧気体の泡立ちによる溜め室内の変化を
   検出するように溜め室の重量を測定する計量装置に載置
   されていることを特徴とする請求項１に記載の撹拌装置
   。
8. （８）炉室内の溶融金属を撹拌するための溶融金属撹拌
   装置において、 炉室から分離した溜め室と、 炉室の内部と溜め室とを連通させて双方の間で溶融金属
   を通すノズルと、 溶融金属を炉室から溜めの内部に導入れるための真空と
   溜めから炉室へ攪拌ジェットの形態で溶融金属を放出す
   るための正圧とを択一的にかつ連続して形成するように
   溜め室の内部に接続された真空／圧力発生手段とを備え
   てなり、 溶融金属は溜め室内の上部レベルに達するまで溜め室に
   導入れられ、かつ、下部レベルに到達するまで放出され
   るものであり、 溜め室内部の水平横断面の直径と前記上部レベルと下部
   レベルとの間の垂直方向の距離との比は約１．０：１乃
   至２．０：１であることを特徴とする溶融金属撹拌装置
   。
9. （９）溜めの内部は水平横断面が略円形であり、前記ノ
   ズルは該ノズルを通る溶融金属を略水平にかつ前記円形
   横断面に対して接線方向に放出することにより、溜めに
   入る溶融金属が溜め内部において渦を形成するようにし
   ていることを特徴とする請求項８に記載の撹拌装置。
10. （１０）炉室内の溶融金属を撹拌するための溶融金属撹
    拌装置において、 炉室から分離した溜め室と、 炉室の内部と溜め室とを連通させて双方の間で溶融金属
    を通すノズルと、 溶融金属を炉室から溜めの内部に導入れるための真空と
    溜めから炉室へ撹拌ジェットの形態で溶融金属を放出す
    るための正圧とを択一的にかつ連続して形成するように
    溜め室の内部に接続された真空／圧力発生手段とを備え
    てなり、 溜め室は該室の内部にアクセスすることができるように
    取外し自在のカバー部を備えており、該カバー部は溜め
    室の内部と該内部の溶融金属を加熱する加熱手段を取着
    していることを特徴とする溶融金属撹拌装置。
11. （１１）カバー部を溜めの残りの部分から分離するため
    に該残りの部分に対して上下方向に移動することができ
    るようにカバー部を取着する手段を更に備えることを特
    徴とする請求項１０に記載の攪拌装置。
12. （１２）前記取外し自在のカバー部は溜め内部の溶融金
    属の上部レベルを測定するように溜め内部に延びるレベ
    ル制御電極を更に備えることを特徴とする請求項１０に
    記載の撹拌装置。
13. （１３）前記取外し自在のカバー部は溜め内部に真空を
    形成しかつ加圧下で気体を供給する手段を備えることを
    特徴とする請求項１０に記載の撹拌装置。
14. （１４）溜め内部から炉内部へ導入される加圧気体の泡
    立ちにより生ずる溜め内部の圧力変動を検出する圧力検
    出器を備えることを特徴とする請求項１０に記載の撹拌
    装置。
15. （１５）圧力検出器は一定流の空気が通るロータメータ
    からなり、空気は溜め内部に供給されて泡立ちにより生
    ずる溜め内部の圧力変動の影響を受けることを特徴とす
    る請求項１４に記載の撹拌装置。
16. （１６）ロータメータはレベルが検出される圧力変動に
    よって乱される一定流の空気内に置かれるフロート装置
    からなり、 圧力検出器は溜め内部の定常圧に対応する平衡位置から
    のフロートの動きを検出する手段を備えることを特徴と
    する請求項１５に記載の撹拌装置。
17. （１７）検出器が泡立ちを検出したときに正圧が溜め内
    部に印加される時間を短くするように圧力検出器からの
    信号を使用することを特徴とする請求項１６に記載の撹
    拌装置。
18. （１８）炉室内の溶融金属を撹拌するための溶融金属撹
    拌装置において、 炉室から分離した溜め室と、 炉室の内部と溜め室とを連通させて双方の間で溶融金属
    を通すノズルと、 溶融金属を炉室から溜めの内部に引入れるための真空と
    溜めから炉室へ撹拌ジェットの形態で溶融金属を放出す
    るための正圧とを択一的にかつ連続して形成するように
    溜め室の内部に接続された真空／圧力発生手段とを備え
    てなり、 前記溜めには溜め内部から炉内部へ導入される加圧気体
    の泡立ちにより生ずる溜め内部の圧力変動を検出する圧
    力検出器が設けられていることを特徴とする溶融金属撹
    拌装置。
19. （１９）圧力検出器は一定流の空気が通るロータメータ
    からなり、空気は溜め内部に供給されて泡立ちにより生
    ずる溜め内部の圧力変動の影響を受けることを特徴とす
    る請求項１８に記載の撹拌装置。
20. （２０）ロータメータはレベルが検出される圧力変動に
    よって乱される一定流の空気内に置かれるフロート装置
    からなり、 圧力検出器は溜め内部の定常圧に対応する平衡位置から
    のフロートの動きを検出する手段を備えることを特徴と
    する請求項１９に記載の撹拌装置。
21. （２１）検出器が泡立ちを検出したときに正圧が溜め内
    部に印加される時間を短くするように圧力検出器からの
    信号を使用することを特徴とする請求項２０に記載の撹
    拌装置。
22. （２２）炉室内の溶融金属を撹拌するための溶融金属撹
    拌装置において、 炉室から分離した溜め室と、 炉室の内部と溜め室とを連通させて双方の間で溶融金属
    を通すノズルと、 溶融金属を炉室から溜めの内部に引入れるための真空と
    溜めから炉室へ撹拌ジェットの形態で溶融金属を放出す
    るための正圧とを択一的にかつ連続して形成するように
    溜め室の内部に接続された真空／圧力発生手段とを備え
    てなり、 溶融金属を溜め内部に導入れる時間と溜め内部から放出
    する期間を測定し、かつ、これらの期間の長さを調節し
    て溜め内部の溶融金属の上部および下部レベルの制御を
    行なうことを特徴とする溶融金属撹拌装置。
23. （２３）前記期間は先づ最高上部レベルと最低下部レベ
    ルが得られるまで増大し、前記最高上部レベルの直下の
    レベルと前記最低下部レベルの直上のレベルを得るよう
    に実質的時間減少され、該実質的時間後に溶融金属によ
    る溜めの充填を最適にするように手順が繰り返されるこ
    とを特徴とする請求項２２に記載の撹拌装置。
24. （２４）炉室内の溶融金属を撹拌するための溶融金属撹
    拌装置において、 炉室から分離した溜め室と、 炉室の内部と溜め室とを連通させて双方の間で溶融金属
    を通すノズルと、 溶融金属を炉室から溜めの内部に導入れるための真空と
    溜めから炉室へ撹拌ジェットの形態で溶融金属を放出す
    るための正圧とを択一的にかつ連続して形成するように
    溜め室の内部に接続された真空／圧力発生手段とを備え
    てなり、 前記ノズルは溶融金属を炉室内へ一端に隣接する一側に
    おいて前記一端の面に対して１０乃至４５度の角度で他
    方の側部へ向けて水平に放出することを特徴とする溶融
    金属撹拌装置。
25. （２５）炉室内の溶融金属を撹拌するための溶融金属撹
    拌装置において、 炉室から分離した溜め室と、 炉室の内部と溜め室とを連通させて双方の間で溶融金属
    を通すノズルと、 溶融金属を炉室から溜めの内部に引入れるための真空と
    溜めから炉室へ撹拌ジェットの形態で溶融金属を放出す
    るための正圧とを択一的にかつ連続して形成するように
    溜め室の内部に接続された真空／圧力発生手段とを備え
    てなり、 前記真空／圧力発生手段は溜め内部に接続された低圧入
    口と高圧空気源に接続される高圧入口とを有するインジ
    ェクタからなり、 該インジェクタは入口に低圧入口を介して溜め内部に真
    空を印加するために開かれ、かつ、低圧入口を介して溜
    め内部に高圧空気を印加するために閉止される制御バル
    ブを有することを特徴とする溶融金属撹拌装置。
26. （２６）インジェクタの高圧入口に印加される高圧空気
    の圧力は制御バルブが開いたときに高い値まで増加し、
    制御バルブが閉じかつ圧力が溜め内部に印加されたとき
    に低い値まで減少することを特徴とする請求項２５に記
    載の撹拌装置。
27. （２７）炉室内の溶融金属を攪拌するための溶融金属撹
    拌装置において、 炉室から分離した溜め室と、 炉室の内部と溜め室とを連通させて双方の間で溶融金属
    を通すノズルと、 溶融金属を炉室から溜めの内部に引入れるための真空と
    溜めから炉室へ撹拌ジェットの形態で溶融金属を放出す
    るための正圧とを択一的にかつ連続して形成するように
    溜め室の内部に接続された真空／圧力発生手段とを備え
    てなり、 前記真空／圧力発生手段は入口および出口を有するブロ
    アと、該入口および出口を択一的に溜め内部と接続して
    溜め内部に真空と圧力を択一的に印加する手段とからな
    ることを特徴とする溶融金属撹拌装置。
28. （２８）ブロアを溜め内部に接続するパイプが設けられ
    、パイプ内部の容積は最低金属レベルと最高金属レベル
    との間で圧送される気体の体積と少なくとも等しくなっ
    ていて、真空サイクルの際に溜め内部から除かれる気体
    がパイプに留まりかつ圧力サイクルの際に溜め内部に戻
    されるようになっていることを特徴とする請求項２７に
    記載の攪拌装置。
29. （２９）溜め内部の大気を排出するために溜め内部に不
    活性ガスを注入する手段を備えることを特徴とする請求
    項２８に記載の撹拌装置。