JPH0347909A - 融解金属材料表面下方に処理金属を注入する装置 - 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 本発明は融解金属を処理する分野に係り、更に詳細にい
えば、融解した材料表面の下方に処理要素を注入する方
法と装置とに係るものである。

従来の技術 鋼の製造においては、典型的には鉄の融解物を適当な炉
で作シ次いでこの融解物をとりべに流し込み、このとシ
ベにおいて融解物を精錬または合金のため１種またはそ
れ以上の数の成分で処理する。従って、この時点におい
て融解した鉄材に精錬剤としてカルシウムを添加して酸
化物抱接浮遊、酸化物抱接形態変態、脱流を行うことは
良く知られている。不幸にしてカルシウムの低い留置（
鋼に比較して）、揮発性および反応性のためとシベ内の
融解材料に添加するに満足な方法を提供する課題をきわ
めて複雑にする。

金属処理、特に鋼の処理において、融解金属は一般に比
較的に固体のままで残シ融解金属の表面に浮くある量の
スラグから分離される。スラグは種々の不純物、ある量
の酸化金属等から成る。融解金属に添加物質を送給する
ため、添加物質はスラグの表面の下方に位置されるかス
ラグの表面を貫通して通過させる必要がある。もちろん
、たとえば鋼の特性を向上させるための添加物質は典型
的には比較的に高価であシ保存が必要である。たとえば
、添加中にスラグ層中に添加物質が失われることでカル
シウム含有冷加物質を無駄にすると製造業者と製品とに
は大きな経済的打撃となる。

従って、カルシウムを融解金属の表面の下方でカルシウ
ムがきわめて有効になり融解金属にカルシウムの添加物
をそれに均一に分布する個所に送給することが非常に望
ましい。

製鋼とシペ内の融解材料にカルシウムを添加するため種
々の技術が使用されて来た。カルシウム含有物質をばら
で添加することはこれら物質が融解物内に十分な時間滞
留せずに融解金属の表面に敏速に上昇するので不満足で
ある。炉から流出する融解金属の流れ中に粒状物質を直
接注入するととにより滞留時間を長くする試みｄ、カル
シウムを大気中の酸素と過度に反応させた。カルシウム
含有物質を突っ込みすなわち扱椋した注入器により融解
金属に導入すると滞留時間を適当にするが複雑で、高価
で時間のかかる方法である。またカルシウム富有粉末を
耐火性ランスヲ逃じて不活性ガスにより融解金属中に注
入することが提案された。

粉末を融解した鉄材内に推進させるには可成りのガス流
を必要とするので−ガスを放出する際に高いレベルの騒
流が生じそれにより融解した鉄拐を大気中の酸素と窒素
とに過度にさらすことになる。

更にまた、ランスを離れた後、カルシウムはランスを包
囲している不活性ガスの煙に入って煙の付近のアップウ
ニリングする（ｕｌ）ｗｅｌｌｉｎｇ）融解材料に入っ
て融解金属を通シ敏速に上昇する傾向がある。従って浴
内におけるカルシウムの滞留時間は不満足な程短かい。

発明が解決しようとする問題点 前記した問題全克服するため、製鋼とｐべ内の融解金属
にその上面を通し連続的に送給された金属カルシウム含
有ワイヤ（被覆されたか被核されない〕の形態にして添
加する。ワイヤ送給の大きな利点はカルシウム含有物質
を融解鉄材中に推進させるのに粉末噴入の場合程には大
きなガス流を必要としないということである。しかしな
がら、カルシウムが揮発性が高いので表面でワイヤを送
給することにより姫加したカル／ラムを有効なオυ用を
妨げる。もしワイヤ内のカルシウムが軟化する以前に表
面の下方に十分な深度侵入すると、カルシウムの滞留時
間を短かくし十分に利用せずその結果融解金属を不均一
に処理することになる。

添加したカルシウムの多くか全部は鉄定圧がカルシウム
の蒸気圧に等しくなる深度より下方に降下するまでは未
反応のままであることが特に重要である。被覆された金
属カルシウム含有ワイヤを使用してもこの目的は達成し
にくい。蒸気圧以下の鉄静圧でカルシウムが軟化すると
、融解金属の表面に敏速に上昇するカル７ウムガス泡が
多量に発生する。その結果融解した鉄材を非能率に不均
一に処理し融解金属の表面に多量の騒流を生じることに
なる。

米国特許第４，１５４，６０４号には容器内の融解金属
に加圧された不活性ガス金満たした耐火性被覆の管を通
しワイヤを添加する方法を装置とが記載されている。し
かしながら、この特許にはワイヤの成分全融解金属の下
方にダウンウニリング個所かその真下で耐火性被捷管の
下端から可成９の距離において融解することが望ましい
と記載してない。事実、管の下端を容器の底壁に近接さ
せることによりこの特許の好ましい具体ρＩＩにおいて
はそのような結果は物理的に排除される。

融解した鉄材の浴にカルシウムを添加する新規な方法が
開発され、この方法は鉄材より密度が低い金属カルシウ
ム含有ワイヤを浴に差し込まれた耐火性ランス全通し下
方に送給する一方ランスの内部分から融解した鉄材をほ
ぼ空に保持し融解材料ケ可成シ再循環してかぐ拌し、浴
内におけるランスの配置とワイヤの組成−断面寸法およ
び送給速度を（ａｌワイヤがランスのワイヤ出口を出た
後完全に軟化する以前にワイヤが水平方向に向けほぼ曲
が９捷た（ｂ）このワイヤ内のカルシウムの少くトも大
部分の軟化が鉄静圧が融解した鉄材の温度でのカルシウ
ムの蒸気圧よｐ犬となる浴る表面の下方のある深度で融
解した鉄材がダウンウニリングする個所かその真下で融
解することにより生じるようにする。もちろん、ワイヤ
を曲げさすのはワイヤが融解金属より密度が低いことに
よるワイヤの浮力である。ワイヤがランスを通り送給さ
れている間に、ランスのワイヤ出口は鉄静圧が融解金属
の温度におけるカルシウムの蒸気圧よυ大である浴の表
面の下方のある深度に位置決めすることが好ましい。

問題を解決するための手段 作用 カルシウムがその蒸気圧より高い鉄静圧での軟化は液状
カルシウム小滴が融解することによるもので、このカル
シウム小滴はカルシウムの気泡よりも可成り遅く融解金
属内全上昇する（従って。

滞留時間がすっと長い）。これら液の小滴は浴中の融解
した鉄材内を静かに上昇するに従い最後には非常に多数
の小さい気泡に変態せしめられ、この気泡は融解金属の
表面に達する時に過度の騒流を生じない。更にまた、本
発明によれば、これら液状カルシウムの小滴は浴中の融
解金属の循環的運動のダウンウニリングしている帯域を
通シ上昇する。上昇するカルシウムと循環する融解した
鉄との相が対流することによりカルシウムと融解した鉄
材との接触程度ケ大にし浴中におけるカルシウムの滞留
時間を長くする。その結果、カルシウムから成る精錬添
加物の使用効率を可成り改善する。

本発明の方法が有する別の利点はランス内における不活
性ガスの流速をワイヤ送給速度とは関係なく変えること
ができるので内部での融解物の循環的かく拌速度と浴に
おけるスラグと金属との接触程度とを好適にする。

本発明はまたある量の融解材料内にワイヤの形態の処理
要素を直接効率良く添加する新規な装置も含み、この装
置は融解した材料の表面の下方に配置できる出ロケ有す
る熱抵抗ノズルと、ワイヤをノズル内に送給する手段と
、不活ガスの媒質をワイヤと共にノズルに注入しそれに
より融解した材料の固化によるノズルの閉塞を防止する
一方融解材料を気泡のかく拌によってかぐ拌する手段と
を備えている。向かい合い圧力により偏倚されたピスト
ンを有するシール装置が不活性ガスの供給源の上手側で
（ワイヤ送給方向に相対的に）ワイヤに係合し、この不
活性ガスはワイヤと共に気密の導管＋ｇてノズルに送給
される。ノズルの孔を特定の形状にすると不活性ガスの
影響を極減する。

ノズルの出口付近で流路を制限することによりガスの速
度を増大する個所を形成し、それによりワイヤを送給す
る際に生じることのある不規則も融解金属がノズルの内
部に通ることのないようにする。

本発明の新規な装置は安価で、使用が便利で。

始動、停止および使用に有効で処理した金属を特定の濃
度にするに必要な添加物の使用量を最少限にする。

本発明をそのいくつかの具体例について説明する。これ
ら具体ｆｌＪは本発明の範囲を限定するものではなく１
本発明の範囲は前記特許請求の範囲よってのみ限定され
るものである。

金属力ルンウム含有ワイヤ１をとりベロ（大気に開放し
ている〕に入れたたとえば鋼の如き融解鉄材の浴内に送
給するために使用するのに適した装置が第１図と第２図
とに示しである。本発明の方法では、ワイヤ１は浴中の
融解鉄材２より密度が低い。本明細書に使用した「金属
カルシウム含有ワイヤ」という用語はそのようなワイヤ
が別個の相として少くとも一部分が未合金の元素金属カ
ルシウムから成るという意味である。ワイヤはまたカル
シウム合金（たとえば、カルシウムとアルミニウムとの
合金〕かカルシウム化合物（たとえば、ケイ化カルシウ
ム〕または精錬または合金の目的で融解した鉄材に添加
した他の成分（たとえば、アルミニウムマグネシウム、
稀土要素）も含むことができる。金属カルシウムの３有
ワイヤは被覆することも（たとえは、鋼の被覆）または
被覆しなくても良い。前者の場合には、被覆したワイヤ
の金属カルシウム含有ワイヤのコマ自体がワイヤである
か他の任意の形態、たとえば、粉末の形態で存在できる
。ワイヤの送給全開始する以前に浴２の表面にたとえば
石灰とほたる石とを含有する基本的スラグの表面層４を
被栓することが好ましい。本明細書に使用した「浴の表
面下の深度」、「浴２の表面下の深度」等の用語はスラ
グと融解金属との界面下の深度を指す。

泥１図に詳細に示しであるように、ワイヤ１は浴２に差
し込まれた耐火性ランス５を通し浴中に下向きに送給す
る。同時に、ランス５全通して浴に不活性ガス（たとえ
ば、アルゴン）の流れを供給する。この不活性ガスはラ
ンス５のワイヤ出口６から出てランス５を包囲する複数
の気泡として浴の表面にまで上昇する。不活性ガスの圧
力と流速とはランスの内部の孔から融解鉄材を取除きこ
の鉄材が固化することによりランスの孔が閉塞されるの
を防止するに十分である。更にまた、不活性ガスの圧力
と流量とはとシイ６内の融解鉄材２を可成り循環かく拌
するに十分とする必要がある（第１図の浴２中の矢印参
照〕。しかしなから−不活性ガスの流量は気泡７が大気
に逸出する除に浴の表面に多量の騒流孕生じる程に高く
てはならない。ランス５を通る不活性ガスの流速範囲は
約１．５ｘｌ［ｌ　　から約４ｘ１０　　標準フート　
／（浴の分ポンドうであることが好ましい。ランス５内
の不活性ガスはワイヤ１を浴中に推進することｋＷ求さ
れないので、ランス内の不活性ガスの流速はワイヤの送
給速度とは無関係に調節できる。

ランス５内の不活性ガスの圧力は、もちろん、ワイヤ出
口における鉄静圧よｐ太でなければならない。

本明細書に使用した「耐火性ランス」という用語は浴２
に接触するランスの少くとも最も外側の長さ方向部分が
浴２と接触中に物理的−１，たは化学的の変化に抵抗す
る耐火材で（たとえは、アルミナ）で作られているとい
う意味である。ランス５は真直でそれを通しワイヤ１を
送給中垂直に配向することが好ましい。しかしながら、
ランス５はまたワイヤを送給中垂直配自から傾斜させる
こともできる（しかしながら、水平にではなく）。また
ランス５は「〈」の字形状を有することもできる。ラン
スにはワイヤ入口とワイヤ出口とが設けてあり、ワイヤ
入口はワイヤ出口よりも使用中は高い位置になる。通常
ワイヤ出口はランスの下端にある。しかしながら、たと
えは−ランスの下端から変位した側部口孔のワイヤ出口
を有するランスを使用することもできる。

ランス５に加えて、第１図に示した装置はワイヤスプー
ル８と、機械的ワイヤ送り９と、不活性ガス送シおよび
密封組合わせ体１０と組合わせ体１０をランス５に接続
しランスを支持する気密の尋管１１とを３んでいる。本
発明を実施するには必須ではないが、第４図ないし第１
１図に示した形式の機械的ワイヤ送りと、不活性ガス送
給および密封組合わせ体と耐火性ランスとを使用するこ
とが好ましい。もしワイヤ１が非被覆の金属カルシウム
のワイヤの如く外面に露出した元素金属カルシウムを含
んでいれば−スプール８上のワイヤを大気の侵食から保
護するにはスプール８１ｆ：カルシウムに不活性のガス
で加圧したハウジング内に保持するといった措置に！４
しる必要がある。

典型的な製鋼作業では、とシイ６内の溶融鉄材すなわち
浴２の温度は約２８００ないし６０００Ｆである。この
温度範囲では、カル／ラムの蒸気圧は可成ｐ高い。前に
も述べたように−カルンウム添加作業を完全に成功させ
るにはワイヤ１内の元素金属カルシウムの軟化の大部分
（またはすべて）を蒸発でなく融解により行うことが必
要である。従って、この軟化は鉄静圧がカルシウムの蒸
気圧（浴温で９に等しい浴の表ｉｆｕ下の深度と定義す
る浴の臨界深度の下方で生じる必要がある。臨界深度は
第６図に示した図表を使用することにより容易に決める
ことができる。第６図の右側の曲線はカルシウムの蒸気
圧対温度の作図で他方左側の曲線は鉄静圧対浴の表面の
下方の深度の作図である。たとえば２６６ＯＦでは、カ
ルシウムの蒸気圧は１．５７大気圧である。２．８フイ
ートの深度で１．５７大気圧の鉄静圧が得られ、従って
、この深度が臨界深度である。

本発明の方法の核心は浴２内におけるランス５の配置と
ワイヤ１の組成、断面寸法および送給速度を次のように
して調節することである、すなわち。

ａ）ワイヤがランクのワイヤ出口から出た後十分に軟化
する以前にワイヤがほぼ水平方向に向は曲がシ、 ｂつ　ワイヤ内のカルシウムの軟化の少くとも大部分が
臨界深度Ｄ（第１図〕の下方のある深度での融解鉄材の
ダウンウニリン個所でかその真下で融解することにより
生じる。本明細書に使用した「ランスの配置」または１
−ランス配置」という用語は浴中におけるランスの深度
および浴中の水平面（たとえば、第２図の紙面〕におけ
る位置ならびに垂直に対するランスの配向（すなわち、
もし傾斜していれば垂直から離れた再度と方向〕とを指
す。ランスの配置、ワイヤの組成、ワイヤの断面寸法お
よびワイヤの送給速度の４つの変数は相互に関連してい
て従ってこれら変数の１つが変化すると残りの変数の１
つ捷たはそれ以上を調整し直しして前記した結果（ａ）
　、（ｂ）　ｋ得る。従って−たとえばランスをそのワ
イヤ出口６が臨界深層の下方に位置決めされ他方ワイヤ
が第１図に示した如くランスを通シ送給することが好ま
しい。しかしながら、またランスのワイヤ出口を臨界深
度よりい〈分上方にしても作用できる。この場合には、
本発明を実施するためワイヤの送給速度を増すか。

ワイヤの直径を増すか被覆したワイヤに切シ換えるかす
る必要のある場合もある。また第６図の紙面における如
く水平面で見てランス５をとシベ内に中心から外れて配
置することも好ましい。とりベロ内にランス５をこのよ
うに偏心配置にするととシベの片側（第１図〕にダウン
ウニリングを集中することにより再循環している浴２内
の目標のダウンウニリング帯域の体積を増大する作用を
行う。ランス５の長さ方向軸線ととシベの最も近い側壁
の内面（たとえば、第１図と第２図とにおいて表面１２
〕との間の距離は水平面で見て浴の最も長い直線寸法り
の約１／６ないし１／６である。

浴のこの最も長い直線寸法は楕円形すなわち長円形断面
を有するとシベの場合には大きい方の軸線で１円形断面
を有するとシベの場合には直径また矩形状断面を有する
とシベの場合には長さである。

特定のワイヤ１が十分に軟化する以前にランス５のワイ
ヤ出口６から運動する距離がワイヤの送給速度に直接左
右されるので、ワイヤ送給速度は非常に重要な変数であ
る。本発明を実施する際に、ワイヤ１の太さを細くする
か被覆されたワイヤから被覆されてないワイヤに変える
かするとワイヤ送給速度を増す必要を生じ勝ちである。

また、浴温を高くするとワイヤの送給速度を増す必要を
生じ勝ちである。約８ないし１２＋＋＋＋ｎ直径を有し
ているワイヤ１が被覆されてない金属カルシウムワイヤ
である場合には、ランス５は真直で、浴内に垂直に配向
され、ランス５のワイヤ出口６はランスの下端にあシ臨
界深度りの下方に位置決めされ、ランスの長さ方向軸線
ととシベの最も近い側壁の内面との間の距離は浴の長い
方の直線寸法の約１／６ないし１／６　であり、浴２の
温度は約２８００ないし３０００’Ｆで、本発明を実施
する際のワイヤ送給速度の好ましい範囲は約５００フイ
ート／分ないし１０００フイート／分である。

以下の実施例は本発明ｔｔ＋ｕ示するものであるが限定
するものではない。

実施例 実施例１ 被覆した金属カルシウムワイヤ 塩基性スラグ混合物８６００ポンドを水平面から見て楕
円形断面を有するとシベの底部に添加し。

融解した鋼２００トンを次いで炉からとシベに流し込ん
だ。鋼の硫黄含量はこの流し込み作業の結果として０．
０２１重量％から０．００８重量％に減少した。前記し
た米国特許出願に記載した形式の８フィート長さの真直
な耐火性ランスを次に垂直配向にしてとシペの楕円形断
面の大きい方の軸線にこの軸線の長さの約１／６の距離
とシベの最も近い側壁の内面から離しランスのワイヤ出
口を融解した鋼の浴の表面の下方６フイートに位置決め
して融解した鋼の浴内に位置決めした。加圧した（　３
０　ｐｓｉ　）のアルゴンを１２ｓｃｆｍでランスに流
して全体直径が８ｗｎの３０００フィート長さの被覆し
た金属カルシウムワイヤ（４９重量７０の金属カルシウ
ムコアー５１重量％０．０１インチ厚味の１０１０鋼の
被覆）を次に融解した鋼の浴内に下向きに５５０フイ一
ト／分の送給速度でランスを通し送給した。とシベ内の
融解した鋼の温度は２．８フイートの臨界深度に相等す
る２８６０Ｆであった。ランスの下端から出た後、ワイ
ヤはほぼ水平方向に向は曲がった。ランスの下端から約
１０フイートの距離でワイヤは完全に分解した。

ワイヤの送給を終った後、とシベ内の融解した鋼を適当
な鋳型に注入して鋳造した。鋳造した鋼製品は０．２２
重量％の炭素と、１．３６重量％のマンガンと、０．３
０重量％のアルミニウムと、０．１２重量％のバナジウ
ムと−０，００５重量％の硫黄と。

１００万毎に４５部のカルシウムとヲ自んでいた。

１００％の抱接変態が観察された。

非被覆の金属カルシウムワイヤを使用して実施列１の手
順を反復できる。非被覆の１２聰直径の金属カルシウム
ワイヤを融解した鋼の浴に８００フイ一ト／分の速度で
送給する以外は作業装置と条件とはほぼ変えない。ラン
スの下端のワイヤ出口から出た後、ワイヤはほぼ水平方
向に曲がる。

ワイヤはランスの下端から約１０フイートの距離におい
て完全に分解する。

本発明の装置の好ましい具体例が第４図ないし第１１図
に示しである。融解した金属製品を処理する１つまたは
それ以上の数の処理要素がワイヤ２０内に配置されるか
その一部を形成している。

そのような処理要素は以下に時にはワイヤ型と呼称する
。第４図（略図）を参照すると、−船釣な目的はワイヤ
２０をリール２２から容器５２内のある量の融解金属５
６に搬送することである。そのような送給を行うため、
送給機構２４がワイヤ２０をリールから引き出し送給通
路に沿い前進させる。出口部分付近１％にノズル６０の
付近において、ワイヤ２０は気密の導管４４内を運ばれ
る。

不活性ガスを気密の導管に供給し不活性ガスの入口のす
ぐ上手側に位置したシール機構３０がワイヤ２０のまわ
りで不活性ガスが送給通路に沿い後方に失われるのを防
止する。

挟持ローラ２６を含む適当な送給機構２４については米
国特許第４，２３５，３６２号を参照のこと。

シースに入れたか入れないワイヤも３む広範囲な寸法と
組成とのワイヤを使用できる。しかしながら、本発明は
約１ｃＩｒＬ直径のシース入りのカルシウム含有ワイヤ
について詳細に説明する。この直径のワイヤとそれより
いく分小さい直径のワイヤとは比較的に剛強である。従
って、送給機構ならびにワイヤ搬送部材とは耐摩性てな
ければならない。

更にまた。送給中に比較的に剛強なワイヤが送給通路に
おける途切れに出会うこととまたワイヤが突き当ったり
曲がったシすることによりある程度振動したり横方向に
変位したりすることも予想する必要がある。

第５図ないし第７図に詳細に示しであるように本発明の
ノズル６０は耐火性セラミック製ケーシング６２を備え
、このケーシングを通しカルシウムワイヤを金属製導管
部分６６．７０内を究極の出口すなわち排出個所８４に
まで搬送する。耐火製ケーシング６２はアルミニウム（
Ａｃｔ　ｏ３）か石灰キル／等に使用する如き任意他の
適当な耐火材で作ることができる。

ノズル全体は融解金属の貯槽内を所定の深度にまで延び
るに十分な長さに作っである。一般にはワイヤをスラグ
と金属との界面の下方少くとも６ないし５フイートにし
てノズルから排出することが好ましい。従って、スラグ
と金属との高温と腐食性とを十分考慮して耐火性ケーシ
ング６２は１０フイ一ト程度の長さにする必要がある。

ノズル６０は適当な機械的リンク仕掛けにより金属容器
５２に相対的に上下動づ−るかもしくはその反対にする
ことができる。第４図に略図で示しであるように、金属
の容器５２はヨーク組合わせ体４８を名むウィンナ−搬
送系統により支持できる。あるいはまた、容器は第１１
図に示した如く送給機構全体を一体として上下動するこ
とが好ましいこともある。いづれにしても、導管４４の
屈折を避けることが有益である。

ノズル６０の中心のワイヤ支持部分は金属製導管７０に
まで延びている金属製導管６６を含み。

ワイヤはこれら導管を通過せしめられる。大きい方の導
管６６はワイヤをノズル６０の排出開口８４の付近にま
で運ぶ。大きい方の導管６６の端部には拡大した孔６８
が形成され、この孔内に小さい方の導管７０がはまって
いる。両方の専管６６．７０はねじか、溶接７２か他の
便利な手段により互いに接続する。

第７図に示しであるように、ノズル６０の末端における
小さい方の導管７０の排出端は流れ方向に内径を減少す
る細長く漸次にテーパを付した漏斗状部分８０を有して
いる。この漏斗状部分８０の細い方の端部８２に続いて
直径が急に拡大した部分があシこの部分はほぼ均一な直
径の比較的に短かいほぼ円筒形の部分８６によ多形成さ
れている。均一な円筒形部分８３の漏斗状部分８０の細
い方の端部とは反対の端部はノズル６０の出口８４を形
成している。第７図に示しであるように。

ワイヤの運動通路に沿い直径をこのように特定な形状に
変化させるとある利点を有している。特に。

断面は融解金属５６がノズル６０内を上方に流れるのを
共働して防止するようにする。さもないと侵入する融解
金属が導管６６．７０の内部に沿い固化しワイヤを導管
に拘束する。融解金属をノズルから排除すると同時に、
ワイヤ２０と共にノズル６０を通シ外方に流れる不活性
ガスは金属をかぐ拌し添加物質と融解金属とを混合し、
従って、添加物質を一層均一に分布する。不活性ガスは
またノズルを冷温に保持する機能も果す。

融解金属の表面から可成シ下方の個所で融解金属５６に
ワイヤの形態の添加物質を添加するには。

融解金属の可成シの流体圧力に打ち勝つ必要がある。流
体圧はもちろん、融解金属の表面の下方の深度゛の１関
数である。この特定の圧力は特定の金属に左右されるが
、一般には１または２ｍの深度で可成９大である。供給
された不活性ガスの圧力は融解金属がノズル内を上昇す
るのを防止するためこの流体圧力に打ち勝つ必要がある
。融解金属がノズル内に流入すると、ワイヤ２０は融解
金属が固化するに従い直ちに捕捉され導管の壁に溶接さ
れる。

ワイヤ２０の形態の添加物質は融解金属の貯槽内に排出
された後融解する。不活性ガスの気泡８８は融解金属の
表面に向は上昇し、融解金属をかく拌しノズルの付近で
は上方に流れさせ他の個所では、すなわち、融解金属の
貯槽５２の周囲のまわシでは下方に融解金属全体を流れ
させる。

導管７０の内径を下方に行くに従い減少したのはノズル
６０の出口８４の至近個所でガスの速度を最大限にする
ためである。減少する断面の個所８０に沿い、定圧のガ
スは狭搾部８２にまでは速度を増す。狭搾部８２を越え
たすぐの個所では孔の均一な円筒形部分８６により形成
した開放している空所すなわち室は狭搾部８２を融解金
属から間隔をあけ融解金属が狭搾部８２のオリフィスに
入るのを更に防止する。

発明の効果 前記した構造にしであるため、ワイヤは必然的に融解金
属にさらされる導管７０の下縁から十分能して保持され
ノズルと接触することにより冷却した固化する金属によ
り導管７０の下縁に溶接されることはない。ワイヤ２０
は送給されるに従い狭搾されたオリフィス８２における
許容されたスペースのまわりｋ振動すなわちがたつくも
のと予想される。しかじながｌら、ワイヤはたとえ狭搾
されオリアイスの壁に圧接しても排出開口８４で、中心
に位置決めされたま１である。ワイヤと狭搾されたオリ
フィス８２との間に開放して残されたスペースはガス圧
がさもないとノズルを上昇する傾向のある融解金属の流
体圧に打ち勝つ程度に十分小さい。ワイヤと不活性ガス
とが互いに作用して運動することによりノズルが閉塞に
抵抗する能力を増大する。

不活性ガスを何らかの形式の密封した不活性ガス貯槽か
ら送給するようにしないと、可成シの量の不活性ガスが
大気に放出され融解金属５６がノズル６０に入るのを防
止する機能を果さない。従って一不活性ガスのパックウ
ォッシュを防止するシール機構６０が設けである。シー
ル機構６０は少くとも１対の向かい合ったピストン３２
ケ有するハウジングを備え、これらピストンはそれらの
間を運動するワイヤに丁ベシ係合して前進するワイヤ２
０を気密に把持する形状にした密封面を有している。向
かい合ったピストン６２の下手側で、不活性ガスは不活
性ガス供給源３１から導管６６を経てワイヤ２０の個所
に送給され、ワイヤ２０はその際にシール機構６０から
ノズル６０にまで延びている気密の導管４４に封入され
ている。シール機構６０は第４図に略図で示してあり第
８図ないし第１０図に詳細に示しである。ワイヤ２０に
係合させるよう向かい合ったピストン６２を駆動するた
め圧縮空気源６４を使用することが好ましい。ばねによ
る偏倚力、液圧等もまた使用できる。コンプレッサ６４
またはその他の空気供給源の空気圧を均一に分布するた
めマニホルド６６を使用できる。向かい合ったピストン
６２は気密のシリンダ内にすベシ可能に装着され、たと
えば各ピストンに２個づつにした弾性的Ｏリングにより
シリンダ内に密封されている。マニホルド６６によりガ
ス圧を均一にすると各段において向かい合って対にして
軸線方向に並んだピストン６２に等しい圧力をかけるこ
とになる。向かい合った２段すなわち２対のピストンが
平行関係にして配置されている。これら対のピストン トンが大気シールとなり他方の対のピストンが不活性ガ
ス媒体の７ールとなるよう独立に作動せしめることがで
きる。

シール機構６０のハウジングは鋼で作ることが好ましい
。ハウジングのシリンダ内に装着したピストン６２は耐
久性のプラスチック材で作っである。ピストンは，たと
えば５テフロン−ナイロン等で作るかそれで被覆するこ
とができる。

／−ル機構６０のハウジングにはワイヤ２０の先端を「
捕捉」するようにした拡大した漏斗状入口オリフィス６
５が設けである。ワイヤ２０を最初に装入中ピストンを
中心に並べるため向かい合ったピストン６２を更にばね
で偏倚させるか手動で調節する必要のあることもあ．Ａ
）。しかしながら、−度びワイヤを装入するとプール機
構３０はフル機構に相対的なワイヤ２２の横方向位置の
変位を補償する一方気密を保持する。被覆されたワイヤ
がきわめて硬いので，過度の摩擦を防止し密封を保持す
るためある程度並びの変差を許容する必要がある。

適当な制御機構を同時に挟持ローラワイヤ送給装置２４
と不活性ガス圧制御装置４２とに接続できる。無駄をな
くすため，ワイヤ２０にシール機構３０の向かい合った
ピストン６２が係合する丑ではガス圧制御装置４２は閉
したま捷にして置く必要がある。いづれの場合にも、ノ
ズル６０が融解金属５６がその上のスラグ５４に近接せ
しめられるまで何ら特定のガス圧も必要としない。この
時点で一送給装置と不活性ガス圧制御手段とは同時に作
動でき、ノズルは融解金属に突っ込むことができる。融
解している添加物質と不活性ガスとはスラグと融解金属
との界面の可成り下方でノズルのオリフィスから構成さ
れる 装置の好ましい物理的配置が第１１図に示しである。事
実上，装置金は蝶番１２２を中心としてピボット運動す
る枢着したテーブル１２０に装着されている。液圧捷た
は空気圧の持上げ装置１２４がテーブル１２０をそのピ
ボット点を中心として」二下させそれによりノズル６０
ｉ容器５２内の融解金属５６に相対的に上下させる。持
上げ機構は共通の不活性ガスおよびワイヤ制御手段の下
に同様に組み込むことができる。

ノズル６０には孔が設けてあり，この孔は添加物質の送
給および不活性ガスの流れ方向に見てほぼ均一な直径の
ほぼ円筒形で、この部分に次いでワイヤの半径よりほん
の僅か大きい半径の孔で終る直径を縮少したテーパ付き
部分と孔の直径より大きいほぼ均一な直径の第２のほぼ
円筒形の部分とがアシ、それによりワイヤは出口付近の
ノズル導管の内縁から間隔をあけたま捷となる。テーパ
状部分と第２の円筒形部分との間で急激に転移すること
によりガスの速度ケ増す狭搾した直径のオリフィスを形
成し，融解金属はこのオリフィスを過ぎて逆流しない。

本発明の必須の特徴を説明したが，当業者には更に種々
の変形例は明かなことと思う。本発明の範囲については
以上の説明ではなく特許請求の範囲を参照すること。

【図面の簡単な説明】

第」図は本発明の方法に使用するのに適した装置の略図
、第２図は第１図の２−２線に沿い切断してとシベ内の
耐火ランスの偏心配置を示す断面図，第６図はと９べ内
の融解金属の臨界深度、すなわち、鉄静圧がカルシウム
の蒸気圧に等しい融解金属の表面の下方の深腿を温度の
１関数として定めるために使用できる図表，第４図は本
発明の装置の１具体ρりの斜視略図、第５図は第４図に
示した本発明のノズルの一部切欠き斜視図、第６図は第
５図の６−６線に沿い切断して示した断面図。 第７図はこれもまた第５図の６−６線に沿い切断してノ
ズルの出口である添加個所の詳細図、第８図は第４図に
示した本発明のシール機構の斜視図５第９図は第８図の
６〜６線に切断して示した断面図，第１０図は第８図の
７−７線に沿い切断して示した断面図、第１１図は第４
図に略図で示した部品の好ましい物理的レーアウドを示
す立面図である。 ５・・・ガス注入手段、２０−ワイヤ、２４・・・ワイ
ヤ送給手段、６２・・・ピストン、６６・・・マニホル
ド、４４・・・導管−６０・・・ノズル、８０・・・漏
斗状部分、８６・・・円筒形部分。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、入口が融解材料の表面の上方に配置され出口が該表
   面の下方に配置される作用位置に可動でワイヤの半径よ
   り僅かに大きい半径を有する孔で終る漏斗状部分および
   該孔が開放するほぼ均一な直径のほぼ円筒形の部分が設
   けてあり、均一な直径の部分の直径が孔の直径より可成
   り大で２つの部分間に急激な転移部分を形成し、ほぼ均
   一な直径の部分の孔とは反対の端部における開口がノズ
   ルの出口を形成している熱抵抗ノズルと、 一端がノズルの入口に接続されている気密の導管と、 導管の他端に配置されワイヤを密封して受領する手段と
   、 不活性ガスを導管に注入する手段と、 ワイヤを導管とノズルとに送り込みそれらを通し融解し
   た材料内に直接送給する手段とを備え、それによりワイ
   ヤと共にノズルの出口を出る不活性ガスが固化した融解
   材料による出口の閉塞を防止し気泡のかく拌により融解
   材料中への処理要素の混合を促進することを特徴とする
   融解材料の表面の下方にワイヤの形態の処理要素を注入
   する装置。 ２、入口が融解材料の表面の上方に配置され出口が該表
   面の下方に配置される作用位置に可動である熱抵抗ノズ
   ルと、 一端がノズルの入口に接続されている気密の導管と、 導管の他端に配置されワイヤを密封して受領し且同軸に
   配置され互いに接近する方向に可動で間を運動するワイ
   ヤにすべり係合する形状にした密封面を有する少くとも
   １対の圧力作動のピストンから成る手段と、 不活性ガスを導管内に注入するようにしてあり且不活性
   ガスの加圧供給源および該供給源に接続され少くとも１
   対のピストンの下手側また導管の上手側でワイヤを密封
   して受領する手段から成る手段と、 ワイヤを導管とノズルとに送り込みそれらを通して融解
   材料中に直接送り込む手段とを備えて成り、ワイヤと共
   にノズルの出口を出る不活性ガスが融解材料の固化によ
   る導管の閉塞をほぼ防止し融解材料への処理要素の混合
   を促進することを特徴とするワイヤの形態の処理要素を
   融解材料の表面の下方に注入する装置。 ６、ワイヤを密封して受領する手段が更にまたピストン
   を等圧の下に駆動するマニホルドとマニホルド用の加圧
   ガス源とを備えている特許請求の範囲第２項の装置。 ４、ワイヤを密封して受領する手段がワイヤ送給方向に
   沿い互いに間隔をあけ、一方の対が大気シールを形成し
   他方の対が不活性ガスシールを形成する２対のピストン
   から成る特許請求の範囲第２項の装置。 ５、ワイヤの形態の処理要素を融解材料等の内部に直接
   注入するようにしてあり非常に高温抵抗材で作られワイ
   ヤを融解材料に直接送給する軸孔を有し、軸孔がワイヤ
   がノズルを出る際に通る終端開口を有する細長いケーシ
   ングを備えているノズルであり、 該孔が終端開口の上手側で直径で狭搾され、狭搾部の上
   手側に漏斗形部分があり、漏斗形部分から狭搾部の下手
   側で終端開口付近にほぼ均一な直径の部分に急激に転移
   し、漏斗形部分が均一な直径の部分より軸線方向に長く
   、それにより注入されたワイヤが終端開口に相対的に中
   心決めされるようにしてあることを特徴とするノズル。 ６、特許請求の範囲第５項のノズルをその入口を融解し
   た材料の表面の上方に出口を該表面の下方に位置決めし
   て融解金属内に差し込み、 ワイヤをノズルを通し融解した材料中に直接前進させ、 不活性ガスをワイヤと共にノズルを通過させることによ
   り、融解材料の固化によるノズル出口の閉塞を防止し融
   解材料への処理要素の混合を促進することを特徴とする
   ワイヤの形態の処理要素を融解した材料の表面の下方に
   注入する方法。