JPH0363493A - ノズル装置 - 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 本発明はガス注入ノズルに関する。例えば、フラックス
ガスを用いた溶融金属の脱気に使用する渦流タンク型リ
アクタに、本発明のノズルは適用される。

従来の技術 溶融金Ｒを脱気する方法と装置に関するものとして、本
件出願人に譲渡された米国特許第４．１７７、０６６号
がある。この米国特許に示される装置は渦流タンク型リ
アクタを備える。溶融金属は渦流タンク型リアクタにそ
の接線方向に沿って注入され、そして渦旋回をしながら
リアクタの入口から出口へと進む。この場合、溶融金属
を所望に渦旋回させるには、溶融金属がリアクタ内へそ
の接線方向に沿って導入されるよう金属注入口をリアク
タの側壁に対して位置決めすることが肝要である。渦流
タンク型リアクタは、好１しくは、略円筒状の細長い第
１の側壁と、第１の側壁の下方に位置しかつ下に進むに
つれてすぼむテーパ形状の第２の側壁とを備える。複数
のフラックスガス注入ノズルが第２の側壁を貫通する。

そして各ノズルはそれぞれ異なる高さに配置されておシ
、溶融金属がリアクタの入口から出口へと進む間に溶融
金属の全体にわたシフラックスガス泡が最適に分散され
るようになっている。即ち、各ノズルをテーバ形状の第
２の、側壁に対しそれぞれ異なる高さに取付けると、当
然のことながら各ノズルと渦流タンク型リアクタの軸心
との距離はそれぞれ異なり、この結果７ラツクスガス泡
の分散が増長されるのである。なお、米国特許第４．１
７７．０６６号に示される種々の渦流タンク型リアクタ
やノズル配置に対して、本発明のガス注入ノズルを適用
することができる。

米国特許第４．１？７．０６６号の渦流タンク型リアク
タは他の関連公知技術よりも優れているのであるが、そ
れでも１だ７ラツクスガス注入ノズルに関して種々の問
題が生じている。例えば、ノズル先端の周囲を通してリ
アクタから溶融金属が漏れてし１うのである。また、ブ
ラックス分スの供給ラインにも漏れが発生する。さらに
、リアクタ側壁を貫通させてノズルをリアクタに取付け
る際に、しばしばノズルがこわれてし１うのである。

本件出願人に譲渡された米国特許第４，３９２．６８６
号は、米国特許第４．１７７．０６６号の渦流タンク型
リアクタに適用されるガス注入ノズルを開示する。この
ガス注入ノズルは挿入部材を有する。

渦流タンク型リアクタの側壁内周面と同一平面をなすよ
うに、この挿入部材はリアクタ側壁に固定される。ノズ
ル挿入部材にはシート面が形成されている。シート面は
、セラミック等でできたノズル先端円錐部を受けるよう
に構成される。フラックスガス注入ノズルの本体はノズ
ル先端円錐部に対してスゲリングによシ所定の力で付勢
されて釦９、ノズル本体と先端円錐部の間および先端円
錐部とノズル挿入部の間がシールされ、ノズル周囲を通
してのりアクタからの溶融金属の漏れが防がれるように
なっている。７ラツクスガス注入ノズルは、ノズルねじ
アセンブリを介して、フラックスガス供給ラインに取付
けられる。フラックスガス注入ノズルとノズルねじアセ
ンブリの間にシール部材が介装される。この場合、シー
ル部材に対するノズルねじアセンブリの回転運動はシー
ル性を損う原因となることが判明した。シール性の低下
は重大な問題である。渦流タンク型リアクタは溶融アル
ミニウムから水素やアルカリ土類金属を除去すべく構成
され、したがって該タンクは塩素などの活性ガスを使用
するので、フラックスガスの供給において漏れ防止やシ
ールの完全化を図ることは必要不可欠である。

発明が解決しようとする問題点 本発明の第１の目的は、ガス供給ラインに釦いて漏れの
ないガス注入ノズルの提供にある。

本発明の第２の目的は、フラックスガスを用いた溶融金
属の脱気に使用する渦流タンク型リアクタに適用可能な
改善されたガス注入ノズルの提供にある。

本発明の第８の目的は、例えば溶融金属の脱気に使用す
るｉ流タンク型リアクタに適用されかつノズルねじアセ
ンブリとノズル本体の間からのガス漏れを防ぐようにし
たガス注入ノズルの提供にある。

本発明の第６の目的は、便利で安価なガス注入ノズルの
提供にある。

問題を解決するための手段 本発明は、例えばフラックスガスを用いた溶融金属の脱
気に使用する渦流タンク型リアクタに適用可能なガス注
入ノズルを含む。このガス注入ノズルは挿入部材を有す
る。渦流タンク型リアクタの側壁内周面と略同−平面を
なすように、この挿入部材はリアクタ側壁に固定される
。ノズル挿入部材にはシート面が形成されている。シー
ト面は、セラミック等でできたノズル先端円錐部を受け
るように構成される。フラックスガス注入ノズルの本体
はノズル先端円錐部に対して所定の力で付勢されており
、ノズル本体と先端円錐部の間がシールされ、ノズル周
囲を通してのリアクタからの溶融金属の漏れが防がれる
ようになっている。フラックスガス注入ノズルは、ノズ
ルねじアセンブリを介して、フラックスガス供給ライン
に取・付けられる。ノズルねじアセンブリはノズルナツ
トを備える。ノズルナツトはノズルブランク部材を受け
るよう構成される。さらにノズルナツトは回転の起こら
ない態様で締付板を受ける。ノズルブランク部材の後部
と締付板の間にシール部材が介装される。このシール部
材は締付板によシ押圧される。

ノズルナツトにかみ合う雄ねじの作用で締付板がシール
部材に押付けられ、そしてシール部材がノズルブランク
部材に押付けられておシ、この結果漏れのないシールが
達成される。締付板の付勢を補助するために、締付板と
雄ねじとの間にスプリングワッシャを介装してもよい。

本発明の好適な実施例では、渦流夕／り型リアクタの外
周側壁に取付機構がしつかシと固定される。そしてフラ
ックスガス注入ノズルがこの取付機構の内部に着脱自在
に設置される。ノズルの先端が詰１つたシあるいはノズ
ル先端円錐部等が劣化したときに容易にノズルが交換で
きるように、取付機構は構成される。

実施例 第１図において、渦流タンク型リアクタ１ｏは第１の側
壁１２と第２の側壁１４を備える。第１の側壁１２は略
円筒状である。第２の側壁１４は第１の側壁１２の下方
に位置し、その形状は下に進むにつれてすぼむテーパ状
である。渦流タンク型リアクタ１０には本発明に係るフ
ラックスガス注入ノズル（後述する）が装着される。な
お本発明に係るフラックスガス注入ノズルは、米国特許
第４．１７７．０６６号に示された種々の渦流タンク型
リアクタのいずれにも適用可能である。

渦流タンク型リアクタｌＯはその上部に溶融金属をリア
クタ内部の室に導入する手段（図示せず）を備えている
。また渦流タンク型リアクタｌＯにはその下部にリアク
タ内部の室から溶融金Ｊｌｊｉｔ−外部に排出する手段
が設けられている。導入後排出１での間にリアクタ内部
で溶融金属が渦流を形成するように、溶融金属導入手段
はリアクタ側壁に対しその接線方向に溶融金Ｆ４を流し
入れるよう配置されている。さらに渦流タンク型リアク
タ１０にはその内部の室に７ラツクスガスを注入する手
段（後に詳細する）が設けられている。

フラックスガスの注入手段として複数の７ラツクスガス
注入ノズル（後述する）が取付フレーム１６を介して第
２のｆｌＩ壁１４に装着される。フラックスガス注入ノ
ズルおよびその周辺について、第２図ないし第４図を参
考にしながら、以下に詳述する。

第２図に示されるように、第２の側壁１４は内壁１８と
外壁２０を備える。内壁１８は耐火材で形成され、その
内部に室が画成されている。外壁ｚＯは好１しくはスチ
ールで形成される。内壁１８と外壁２０は所定の距離を
もって互いに離れてカシ、両者の間に空間２２が形成さ
れている。好１しくは空間ｚ２に断熱材が詰められる。

外壁２０に７ラツクスガス注入ノズルと同数の７ランジ
板２４が設けられる。フランジ板２４は穴２５ｔ−有す
る。穴ｚ５はフラックスガス注入ノズルの取付のために
設けられたものである。フランジ板２４は外壁２０と一
体形成してもよいし、あるいはこれと別体で構成しても
よい。別体構成の場合は、外壁２０に所定の開口を形成
し、この開口に７ランジ板Ｚ４ｔ−はめ込み、そしてフ
ランジ板２４を外壁ｚＯに溶接等で固定する。各フラン
ジ板２４には複数の孔２８が設けられている。

第２図釦よび第３図に示されるように、植込ボルト２６
が各孔２８にはめ込１れ、そして植込ボルト２６は溶接
等により７ランジ板２４に固定される。前述したように
、複数の７ラツクスガス注入ノズルが渦流タンク型リア
クタに装着される。各７２ツクスガス注入ノズルの取付
は外リング８０を介して行われる。第２図および第冬図
から明らかなように、外リング８０はフランジ部８２と
筒部８６を備える。筒部３６はフランジ部８２の内縁か
らこれと直角につ１＃）軸方向に延びている。

７２ンジ部３２は筒部８６の端部から半径方向に延びて
いる。外リング３０を植込ボルト２６に取付けるために
、複数の孔３４がフランジ部３２に形成されている。植
込ポルト２６は孔３４に押通されていて、植込ボルト２
６にかみ合うナツト３８が両側１から７ランノ部８２を
締付け、外リング８０ｔ−植込ボルト２６に固定してい
る。ナツト３８とフランジ部３２の間にワッシャ４０が
設けられる。このようにして外リング８０が軸方向に位
置調節可能にフランジ板２４に固定されてふ・り、後述
するように７２ツクスガス注入ノズル本体への付勢力が
加減できるようになっている。

内壁Ｌ８には穴、４２が形成されている。穴４２はフラ
ンジ板２４の穴２５と同数設けられており、対応する穴
４２と穴２５は互いに軸心を揃えて配置されている。ノ
ズル挿入部材４４が各穴４２にはめ込１れ、そして内壁
１８に固定されている。

ノズル挿入部材４４の一方の端面ば内壁１８の内周面と
略同−平面をなす。ノズル挿入部材４４は貫通孔４６を
有する。内壁１８の内周面に近い貫通孔４６の端部に位
置して、ノズル挿入部材φ山の内部にテーパ状のシート
重重８が形成されている。ノズル挿入部材４４は炭化け
い素などの耐火材で構成されている。なお、ノズル挿入
部材４４と内壁１８の接合はセメントなどの接着剤によ
り行う。貫通孔４金にはノズル先端円錐部５０が収めら
れている。ノズル先端円錐部５０の外周に形成されたテ
ーパ面５２は、ノズル挿入部４４のシート面４８に気密
かつ液密に当接する。好１しくはノズル先端円錐部５０
は真空下で製造されたファイバー７２ツクス（Ｆ　Ｉ　
ＢＥＲＦＲＡＸ）材で構成する。この種の材料によれば
、圧縮力を加えるだけで容易にテーパ面５２とシート面
虫８の間を気密かつ液密にすることができる。な釦ＦＩ
ＢＥＲＦＲＡＸはアルミナとシリカから製造したセラミ
ックファイバーに対するハービソンカーボランダムコー
ポレーションの商標である。ノズル挿入部材４４と同様
に、ノズル先端円錐部５０は貫通孔５４ｔ−有する。内
壁１８の内周面に近い側の貫通孔５４の部分に位置して
、ノズル先端円錐部５０の内周にはテーバ状のシート面
５８が形成されている。一方フラックスガス注入ノズル
の本体６０°はノズルブランク部材６２を備える。ノズ
ルブランク部材６２は略円筒状であシ、同心的にノズル
挿入部材４４の貫通孔４６に収められている。

ノズルブランク部材６２は先端にテーパ面６４が形成さ
れている。そしてこのノズルブランク部材６２の先端は
ノズル先端円錐部５００貫通孔５４にはめ込’Ｆ：ｆ’
Ｌ、テーパ面６４がノズル先端円錐部５０のシート面５
８に気密かつ液密に当接している。な釦ノズルブランク
部材６２の先端面は、内壁１８の内側の室に面したノズ
ル挿入部材４４の端面よりも引込んだ位置、つ１９その
外側に位置する。

ノズルブランク部材６２には通路６６とオリフィス６８
が形成されている。オリフィス６８は通路６６の最下流
部に位置し、内壁１８の内側の室に連通ずる。ノズルブ
ランク部材６２の基端は筒状のノズルナツト７２の内部
に収められ抜は落ちないようこれに支持されている。一
対の切欠７６がノズルナツト７２に設けられている。両
切欠７６は直径線上の互いに正対する位置に配される。

ノズルナツト７２の内部には締付板７３も収めら九る。

一対の切欠７６に対応して、一対の突起７５が締付板７
８に形成されている。そして突起７５は切欠７６には１
シ込んでノズルナツト７２に係合し、かくして締付板７
３はノズルナツト７２の内部に回転できないように収め
られている。要するに突起７５と切欠７０は回転しない
よう締付板７３ｆ：保持する手段を構成する。締付板７
８とノズルブランク部材６２の後端ｍｑｏの間に環状の
シール部材７８が介装されていて、締付板７８とノズル
ブランク部材６２との間がシールされている。ガス供給
管８２が溶接等で締付板７８に固定されて釦シ、ガス供
給管８２の周囲と締付板７８の間もまたシールされてい
る。締付板７８は例えば円形であυ、その中心に開口７
９が設けられている。そしてガス供給管８２の内部はこ
の開口７９に連通ずる。開口７９は通路６６に連絡して
いる。外周にねじ溝の切られた雄ねじ７４がノズルナツ
ト７Ｚの中に入シ込みそしてこれにかみ合っている。雄
ねじ７４はその端面で締付板７８をシール材７８に押付
ける。締付板７３と雄ねじ７４の間にスプリングワッシ
ャ７７を介装してもよい。

雄ねじ７４に貫通路８０が形成されていて、この通路８
０をガス供給管８ｚが挿通される〕連結具８３によシガ
スホース８５がガス供給管８２に接続される。シール部
材７８は金属製のものでもよいが、金属を含浸させたグ
ラファイトガスケット型のものが好ましい。

後述の内リング８６やノズル圧縮スプリング８８の動き
で、ノズルブランク部材６２のテーパ面６４がノズル先
端円錐部５０のシート面５８に押付けられ、両面の間で
シールが確実に維持される。

内リング８６には段部９ｚの付いた貫通孔９０が形成さ
れている。ノズル圧縮スプリング８８の一方の端はこの
段部９２で受けられておシ、その他方の端は雄ねじ７４
の頭部端面９３で受けられている。内リング８６には半
径方向に延びた複数のアーム９４が取付けられている。

これに対応して、外リング３０の筒部３６に複数のスロ
ット９６が設けられている。そしてアーム９４はこのス
ロット９６にはめ込１れ固定的に支持されている。この
状態に釦いて、ノズル圧縮スプリング８８は内す／グ８
６の段部９２に対して雄ねじ７４を押しやるような力を
その頭部端面９８に作用させており、このためノズル本
体６０．％にノズルブランク部材６ｚのテーパ面６４が
ノズル先端円錐部５０のシート面５８に所定の力で押付
けられ、両面の間でシールが信頼性高く維持される。ナ
ツト８８ふ・工びワッシャ４０を動かして７ランジ板２
４に対する外リング３０の位置を変えれば、ノズル圧縮
スプリング８８によシノズル本体６０に加えられる付勢
力を適宜に調節することができる。

以上述べたノズル本体および取付７レームによれば、ノ
ズルブランク部材６２の外周を通して渦流タンク型リア
クタ１０から溶融金属が漏れ出てし１つのを防ぐことが
できる。さらに、雄ねじ７４、ノズルナツト７２、締付
板７３、シール部材７８、およびノズルブランク部材６
２からなる構造によれば、ガス供給２インにふ・けるガ
ス漏れを防ぐことができる。ノズルブランク部材６２は
渦流タンク型リアクタ１００室内には突出していないの
で、溶融金属の作用によりあるいは内壁１８の清掃時に
ノズルブランク部材６２が損傷を受けることはない。

ノズルブランク部材６２に形成されたオリフィス６８は
均一の径を有する１つすぐな孔でもよいし、また先に進
むにつれて丁ぼする部分と先に進むにつれて広がる部分
とからなる双テーパ状であってもよい。１つすぐな孔で
オリフィス６８ｔ−構成した場合は、溶融金属によシ詰
１つてし１わない範囲で、可能な限ジオリフイス６８の
径を小さくするほうが好ましい。この場合、オリフィス
６８の径は０．０１２７から０．１９０５センチメート
ル（０，００５から０．０７５インチ）の範囲が好１し
く、書に０．０２５４から０．１２７センチメードル（
０，０１から０．０５インチ）の範囲が最適である。オ
リフィス６８が双テーパ状の場合、すぼする部分のテー
パ面はノズル軸線に対して■０から６０度の角をなすの
が好１しく、特に２０から冬０度の角をなすのが最適で
ある。一方広がる部分のテーパ面はノズル軸線に対して
ｌから８度の角をなすのが好１しく、特に２からも度の
角をなすのカｆｉ　適である。なおこれら両テーバ面は
急な角度変化のないなめらかな面でつなぐ必要がある。

発明の効果 本発明の装置は、ノズル先端の周囲を通して溶融金属が
リアクタから漏れるのを防ぐことができる。同時に、フ
ラックスガス供給ラインに釦いてガスが漏れるのも防ぐ
ことができる。加えて本発明の装置では、ノズルが詰１
つたときなどに、ノズルを容易に交換することができる
。さらに本発′明に工れば、ノズルの耐用年数を大幅に
延ばすことができ、またノズル取付の際にノズルを容易
に調整することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のガス注入ノズルを使用した渦流タンク
型リアクタの一好適例の概略図である。 第２図は本発明のガス注入ノズルの概略断面図であシ、
第８図の■−■線に沿っての断面図である。 第３図は渦流タンク型リアクタ本体に固定されたガス注
入ノズル取付具の正面図である。 第１図は本発明のガス注入ノズルの分解斜視図である。 １８・・・内壁、２０・・・外壁、２６・・・植込ボル
ト、８０・・・外リング、４４・・・ノズル挿入部材、
５０・・・ノズル先端円錐部、６０・・・ノズル本体、
６２・・・ノズルブランク部材、７２・・・ノズルナツ
ト、７８・・・締付板、７４・・・雄ねじ、７５・・・
突起、り６・・・切欠、７７・・・スゲリングワッシャ
、７８・・・シール部材、８２・・・ガス供給管、８６
・・・内リング、８８・・・ノズル圧縮スプリング。 ＪＧ−３

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. （１）ノズルナットと、締付板と、ノズルナットと締付
   板により支持されたノズルブランク部材と、ノズルブラ
   ンク部材と締付板野双方にシール性をもって当接するシ
   ール部材と、シール部材に対して回転しないように締付
   板を保持する手段と、ノズルナットに係合しかつ締付板
   をシール部材に押圧するねじとを備えたノズル装置。
2. （２）上記締付板とねじの間にスプリングワッシャが介
   装された特許請求の範囲第（１）項に記載のノズル装置
   。
3. （３）上記締付板の保持手段が、ノズルナットに形成さ
   れた１つ以上の切欠と、締付板に設けにれかつ切欠には
   め込まれた突起とを備えた特許請求の範囲第（１）項に
   記載のノズル装置。
4. （４）上記締付板にガス供給管が固定的に取付けられた
   特許請求の範囲第（１）項に記載のノズル装置。
5. （５）互いに連通するオリフィスと通路を有するノズル
   ブランク部材と、通路を有するガス供給管と、前記両通
   路が互いに連通するようにノズルブランク部材とガス供
   給管を接続する手段と、ノズルブランク部材とガス供給
   管の接続部に介装されかつ該接続部を経て気体が前記両
   通路から外部へと漏れ出るのを防ぐ手段とを備えたノズ
   ル装置。
6. （６）上記シール部材は環状であり、そしてその円周方
   向にねじれ力が加えられるのを防ぐように構成した特許
   請求の範囲第（５）項に記載のノズル装置。