JPH0576992A

JPH0576992A - 溶融金属流を遮蔽するための装置及び方法

Info

Publication number: JPH0576992A
Application number: JP4064991A
Authority: JP
Inventors: Joseph W Tommaney; ジヨセフ・ウイリアム・トマネイ; Gordon J Martin; ゴードン・ジエームズ・マーチン; Gary R Bowerman; ゲーリー・ロジヤー・ボワーマン; Reginald C Buri; レジナルド・チヤールズ・ブリ
Original assignee: Allegheny International Inc
Current assignee: Allegheny International Inc
Priority date: 1991-03-22
Filing date: 1992-03-23
Publication date: 1993-03-30
Also published as: EP0505035A1; US5131573A

Abstract

(57)【要約】【目的】とりべから他の容器へ移送される溶融金属流
を大気中の汚染物から効果的に遮蔽する装置及び装置を
提供する。【構成】遮蔽装置６２は、トランペットスタンド４４
に着脱自在に接続されたトランペット用リング６８と、
移送すべき溶融金属を保有するとりべ４０に接続された
とりべ用リング４８とを備える。移送されている溶融金
属を包囲するセラミック繊維製の包囲体６４がリング４
８及び６８を相互に接続する。とりべ４０の開口はとり
べ用リング４８に取り付けられ、また包囲体６４は、リ
ング４８及び６８の開口の上で同心円状に整合される。
包囲体６４をトランペットリング６８に嵌合させ、とり
べ４０とトランペットスタンド４４との間で移送される
溶融金属を包囲する。包囲体の中には不活性ガスを吹き
込み、包囲体の中にある大気中の汚染物質を追い出す。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は一般に、ある容器から他
の容器へ溶融金属すなわち湯を移送するための方法及び
装置に関し、より詳細には、溶融金属をある容器から他
の容器へ移送する際に、溶融金属の流れを雰囲気ガスか
ら遮蔽する方法及び装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】鋼及び他の合金を製造するプロセスにお
いては、金属は一般に溶融状態まで加熱され、ある容器
から他の容器へ移送される。詳細に言えば、溶融金属は
往々にして、とりべ（取瓶）から鋳塊鋳型あるいは他の
容器の中に移送すなわち注入される。溶融金属を移送す
る操作は鋳込みと呼ばれており、また溶融金属の流れは
鋳込み流と呼称されている。

【０００３】溶融金属が炉から取り出された時にこの溶
融金属を受け入れかつ保有するために用いられる大型の
耐火物で内張りされた容器であるとりべは、溶融金属を
鋼あるいは合金製造設備中の他の場所へ移送する役割を
果たす。溶融金属は、この溶融金属に対する次の処理段
階に応じた特性を有する他の容器の中へ移送される。と
りべは種々の形態及び形状を取り、また種々の方法によ
ってとりべから溶融金属を移送することができることを
理解する必要がある。とりべから溶融金属を移送するた
めの１つの一般的な方法は、底注ぎ法と呼ばれる方法で
ある。この底部注出技法においては、とりべは、このと
りべの底部に位置しかつプラグ（栓）によって封止され
た穴を備えている。その後プラグは、アクチュエータに
よって取り除かれ、溶融金属をとりべから重力により流
出させる。

【０００４】通常溶融金属は、とりべからある形態の鋳
型へ移送され、この鋳型において溶融金属は放冷されて
固化する。溶融金属は一般に、鋳型の中へ直接移送され
るのではなく、流路を介して鋳型の中へ移送される。溶
融金属は往々にして、漏斗型の垂直な管すなわちトラン
ペットスタンドの中に注入され、この管から溶融金属は
１又はそれ以上の鋳型の中に通される。

【０００５】従来の技法を実施する際の問題は、溶融金
属をとりべから他の容器に移送する間に生ずる。移送が
おこなわれているときに周囲雰囲気から種々の気体が、
溶融物の流れの中に取り込まれることがある。詳細に言
えば、溶融金属が、湿分又は酸素、水素あるいは窒素等
の気体で汚染される場合がある。溶融金属の汚染は、こ
の溶融金属の再酸化につながる。溶融金属の化学成分
は、この溶融金属から形成される合金の特定の性質を得
るために注意深く制御される。酸素、水素、窒素あるい
は湿分に露呈されることにより最終的に形成される合金
中の再酸化生成物が、合金の機械加工性、表面の品質及
び他の機械的な性質に悪影響を及ぼすことがある。

【０００６】鋳込み操作の間に溶融金属流が雰囲気ガス
によって汚染されることを防止するように設計された種
々の方法あるいは装置が開発されてきた。そのような方
法の１つにおいては、不活性ガスの被いすなわちシュラ
ウドが溶融金属流を包囲し、これにより鋳込み操作の間
に溶融金属流が雰囲気ガスによって汚染されるのを防止
している。

【０００７】特にウイークリー（Ｗｅｅｋｌｅｙ）外の
米国特許第４，８４０，２９７号明細書は、溶融金属流
がある容器から他の容器へ移送されている時に、この溶
融金属流を不活性ガスで被うための装置を記載してい
る。このウイークリー外の米国特許明細書は、一体構造
型（モノリシック）のセラミック繊維と金属製品（ｗａ
ｒｅ）とを組み合わせて形成されたシュラウドを用い、
注入とりべと溶融金属の容器との間にシュラウドによる
シールを維持することを記載している。上記米国特許明
細書に記載されるシュラウドは、成形された剛性を有す
る装置のように思われる。金属製品のアセンブリをセラ
ミック繊維のシュラウドと組み合わせて用い、とりべ及
び容器を相互に接続する。シュラウド及び製品アセンブ
リの組み合わせは、とりべと容器との間に積極的なシー
ルを提供する。シュラウド及び製品アセンブリの組み合
わせを次に、製品アセンブリの中に設けた気体マニホー
ルドを介して、不活性ガスにより清浄にする。剛性を有
する遮蔽包囲体に依存する装置は往々にして、とりべ及
び容器の両方に恒久的なかつ高価な機械的な加工を必要
とする。とりべとトランペットスタンドを剛性のシュラ
ウドで相互に接続した場合には、金属が付加されている
とりべの重量がトランペットスタンドへ伝達されるのを
防止するために、高価で邪魔な支持装置が往々にして必
要となる。そのような支持装置及び機械的な加工はかな
りの費用を要し、また既存の設備においてその装置を用
いることを阻害することがある。更に、上述の如き装置
が剛性の材料から形成されるために、これら装置を調節
してとりべと容器との間の距離の変動を吸収することが
できない。

【０００８】とりべから容器へ移送される溶融金属を遮
蔽するために用いられる他の周知の方法においては、容
器の開口部上にゆったりと張設されたアスベスト製のカ
ーテンが用いられ、このカーテンは、溶融金属流の周囲
の不活性ガスの流れを物理的に包囲する。この方法は、
鋼鉄の連続鋳造に関する第２回プロセス工学会議（２ｎ
ｄＰｒｏｃｅｓｓＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙＣｏｎｆ
ｅｒｅｎｃｅＯｎＣｏｎｔｉｎｕｏｕｓＣａｓｔｉ
ｎｇｏｆＳｔｅｅｌ：於イリノイ州シカゴ）におい
て、Ｍ．ハシオ（Ｈａｓｈｉｏ）外により、「鹿島製鉄
所における連続鋳造スラブの清浄性の改善（Ｉｍｐｒｏ
ｖｅｍｅｎｔｏｆＣｌｅａｎｌｉｎｅｓｓｉｎ
ＣｏｎｔｉｎｕｏｕｓｌｙＣａｓｔＳｌａｂｓａ
ｔＫａｓｈｉｍａＳｔｅｅｌＷｏｒｋｓ）」とし
て発表されている（１９８１年のＩＳＳ−ＡＩＭＥ１８
０−１８７頁）。カーテンの包囲体は、シュラウドと容
器との間に積極的なシールを維持しない。

【０００９】移送される溶融金属流の周囲に雰囲気シュ
ラウドを提供するために他の方法及び装置も用いられて
いる。例えば、ペンシルバニア州フィラデルフィアで行
われた１９８６年ＡＩＳＥ春季会議において、「溶融金
属流の不活性ガスによる遮蔽（ＩｎｅｒｔＧａｓＳ
ｈｒｏｕｄｉｎｇＯｆＭｏｌｔｅｎＭｅｔａｌＳ
ｔｒｅａｍｓ）」と題してボネッシュ（Ｖｏｎｅｓｈ）
外により発表された文献には、不活性ガスを物理的な包
囲体で収容することなく、溶融金属流の周囲に注意深く
制御された不活性ガスの流れを提供する方法及び装置が
記載されている。上記ボネッシュ外の文献に記載された
如き物理的な包囲体を用いない方法及び装置は、遮蔽効
果を達成するために大量の不活性ガスを必要とするとい
う欠点を有している。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】従って、本発明の目的
は、とりべあるいは容器のいずれにも大幅な機械的な加
工又は変更を必要とせずに、とりべから容器へ移送され
る溶融金属流を効果的に被うすなわち遮蔽する遮蔽方法
及び装置を提供することである。また本発明の他の目的
は、とりべと容器との間の距離にわたって用いることの
できる遮蔽方法及び装置を提供することである。本発明
の更に別の目的は、使用する不活性ガスの量を極力小さ
くする遮蔽方法を提供することである。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明は、ある容器から
他の容器へ移送される際に、溶融金属流が大気により汚
染されることを防止するのに有用な遮蔽装置を提供す
る。本発明は特に、金属移送容器に大幅な機械的な変更
あるいは加工を必要とする従来技術の遮蔽装置の欠点を
解消する。本発明は更に、とりべと溶融金属を受け入れ
る容器との間に機械的に剛性を有する包囲体を設けてい
た従来技術の遮蔽装置に伴う欠点を解消する。本発明の
方法の好ましい実施例においては、遮蔽装置を通過する
不活性ガスの流れを循環し、これにより、使用するガス
量を減少させる。ガスを循環することにより、不活性ガ
スを大量に消費するという欠点を有する従来技術の溶融
金属移送流を遮蔽する方法の欠点を解消する。

【００１２】本発明は、垂直方向に隔置された一対の容
器の間で移送される流体の流れを遮蔽する装置を提供す
る。この装置は、上記一対の容器の間に流体連通を提供
するほぼ垂直方向において対向する開口を有する包囲体
と、各々の開口を上記一対の容器に作用的にかつ流体密
に連通した状態で隣接させる構造を有する手段とを備え
る。この装置はまた、垂直方向において対向する上記開
口の間の間隔を調節する手段と、所望のガスを上記包囲
体を通して流す手段とを備える。所望のガスは、アルゴ
ン等の不活性ガスであるのが好ましい。

【００１３】本装置はまた、包囲体の中の酸素あるいは
窒素含有量を測定する手段、包囲体の中の圧力を測定す
る手段、又は他のサンプリング及び測定手段を備えるこ
とができる。

【００１４】本装置を用いて第１の容器から第２の容器
へ移送される流体を遮蔽する方法は、装置の第１の開口
が第１の容器の出口孔に対して中央に位置するように、
可撓性を有し端部が開放された包囲体の一端部を第１の
容器の出口孔に取り付ける段階と、第２の包囲体が金属
受容孔に対して中心に位置するように、端部が開放され
た包囲端の一端部を第２の容器の金属受容孔に取り付け
る段階と、第１及び第２の包囲体の開放端部を嵌合し、
第１の包囲体あるいは第２の包囲体の少なくとも一方に
所望のガスの流れを導入して包囲体の中の汚染大気を排
除する段階とを備える。汚染大気を除去する段階は、ア
ルゴンあるいは他の不活性ガス等の所望のガスを包囲体
中に流すことによって達成するのが好ましい。次に、第
１の容器から第２の容器への溶融金属の移送を開始す
る。本方法は更に、溶融金属を移送する操作の間に、包
囲体の中の酸素含有量を監視する段階を含むのが好まし
い。

【００１５】

【実施例】以下に図面を参照して本発明の実施例を詳細
に説明する。

【００１６】図１に示す遮蔽装置１０は一般に、可撓性
を有する気体不透過性の包囲体１２を備えており、この
包囲体１２は、該包囲体の両端に開口２０、２４を画成
する２つの接続部材すなわちリング１４、１８を有して
おり、上記開口を介して溶融金属等の流体が流れること
ができる。リング１４、１８の一方あるいはその両方は
ガスのマニホールド孔３０、３４を有しており、孔３０
を介して不活性ガスを包囲体１２の中に注入することが
でき、また孔３４を介して不活性ガスを取り出すことが
できる。包囲体の頂部リング１４は、とりべの出口孔の
下でその中心に位置決めされており、従って、出口孔か
ら排出された溶融金属は、リングの中心を通って流れ
る。

【００１７】本明細書で用いる「リング」の用語は、環
状あるいは円形の構造に限定されるものではなく、他の
形状のものを用いることができる。特定のリングの形状
は、このリングと共に使用する特定のとりべ及び孔の形
状によって決定される。とりべ及びリングの設計は、リ
ングをとりべに装着した時に、十分なほぼ流体密のシー
ルを提供するようにする必要がある。とりべとリングの
間に幾分かの空間が存在しても、流れている溶融金属に
汚染を与えるという意味においては不十分なものであ
る。所望のシールすなわち封止機能を達成するために、
リングを種々の設計にすることができることは当業者に
は理解されよう。

【００１８】遮蔽装置１０の第２の接続部材すなわちリ
ング１８は、溶融金属が注入される溶融金属受容槽に装
着されるように設計されている。この受容槽は一般に、
溶融金属を１又はそれ以上の鋳塊鋳型の中に溶融金属の
流れを導くトランペットスタンド（トランペットの台）
とされる。とりべ用リング１４は比較的恒久的な態様で
とりべに取り付けられるが、遮蔽装置１０の第２のリン
グ１８は、繰り返し行われる鋳込み操作の間に、容易か
つ比較的迅速に取り付けあるいは取り外しできるように
着脱自在に取り付ける必要がある。従って、とりべ用リ
ング１４及び遮蔽装置１０の残りの部分は一般に、複数
の鋳込み操作の間にとりべに取り付けられ、一方第２の
リング１８は、各注出操作の前及び後に、溶融金属受容
槽に取り付けられかつ受容槽から取り外される。

【００１９】次に図１を参照すると、遮蔽装置１０が図
示されており、この遮蔽装置は、可撓性の包囲体１２
と、とりべ用リング１４と、第２のリング１８とを備え
ている。包囲体１２は、可撓性を有する耐熱性の材料か
ら形成されている。例えば、商業的に入手可能なアスベ
ストあるいはセラミック繊維の材料を包囲体に用いるこ
とができる。セラミック繊維材料は、アスベストには周
知の使用上の危険性があるために、アスベストよりも好
ましい。一般に、とりべ用リング１４は金属合金から形
成される。可撓性の包囲体材料は、気体不透過性のシー
ルを提供するに十分なように、とりべ用リング１４の外
周に取り付けられている。同様に第２のリング１８は一
般に金属合金から形成され、その外周に、気体不透過性
のシールを提供するに十分なように、可撓性の包囲体材
料１２の下縁部が取り付けられている。リング１４、１
８のいずれか一方は金属以外の材料から形成することが
できるが、その材料は、溶融金属に繰り返し露呈され、
また、複数の鋳込み操作の際に繰り返しとりべ特に受容
槽に取り付けられあるいはこれらから取り外されること
に耐える十分な耐熱性及び構造的な完全性を有するもの
でなければならない。

【００２０】とりべ用リング１４及び第２のリング１８
の開口２０、２４は、互いに関して軸方向において中心
が整合している必要がある。これにより、とりべ用リン
グ１４の中心を通って注入される溶融金属流が第２のリ
ング１８の中心を通過することになる。また、第２のリ
ング１８は、溶融金属受容槽の口部の上でその中央に位
置する必要がある。ガイド部材２２、２６が、とりべ用
リング１４と第２のリング１８の開口を軸方向において
相互に適正に位置決めしてその状態を保持する助けをす
る。詳細に言えば、部材２２は、包囲体１２の内側で第
２のリング１８に対して垂直方向に取り付けられた細長
いロッドから構成されている。部材２２は、その頂端部
１６（すなわちリング１８から離れた側の端部）に、直
角の湾曲部を有しており、この湾曲部の先端には端部リ
ング２３が設けられている。部材２６は部材２２と同様
な形状を有するが、この部材２６は、とりべ用リング１
４の底部から垂直方向に懸架されて下方に伸長してい
る。部材２６の端部に設けられる直角の湾曲部は停止部
２５を提供する。

【００２１】図１から分かるように、端部リング２３
は、部材２６のロッド部分を取り囲んでいる。このよう
にすると、部材２２、２６が垂直方向に摺動することに
より、とりべ用リング１４と第２のリング１８との間の
距離が変化することができ、これと同時に部材２２、２
６リング１４、１８の位置を軸方向において中心決めし
た状態に維持することができる。また、包囲体１２の可
撓性により、この包囲体の気体不透過性のシールを損な
わせることなく、とりべ用リング１４と第２のリング１
８との間の距離が変化することができる。部材２２と２
６との間の垂直方向の摺動的な関係により、とりべ用リ
ング１４から第２のリング１８へ何等荷重が伝達されな
いことを確実にしていることを理解する必要がある。ま
た、可撓性の包囲体１２は、この可撓性の包囲体には機
械的な剛性がないために、とりべ用リング１４から第２
のリング１８へ荷重を伝達することができない。一般
に、２又はそれ以上の対の対応する部材２２、２６が用
いられ、また部材２２、２６の各対は、リング１４、１
８の円周の回りで他方の部材から等間隔で隔置されるの
が好ましい。

【００２２】第２のリング１８は更に、気体マニホール
ドのポート３０、３４を備え、これらポートはそれぞ
れ、アルゴン等の不活性ガスを包囲体の内側の空間に噴
出させあるいは該空間から除去する。ポート３０、３４
は、第２のリング１８を貫通してリングの内周面まで穿
孔された穴と、リングの外周に設けられ、不活性ガスの
外部供給源（図示せず）及び不活性ガスを取り除くため
の適宜なマニホールド装置（図示せず）を取り付けるた
めの接続部３２、３６とを備えている。気体を取り出し
たり好ましくは気体を循環させるためのポンプ等の手段
を含む適宜なマニホールド装置を用いることができる。
気体を噴射あるいは排出するために複数のポートを用い
ることができ、またそのようなポートをとりべ用リング
に設けることができることを理解する必要がある。

【００２３】本発明の遮蔽装置の好ましい実施例が図２
乃至図５に示されている。図２乃至図５を参照すると、
遮蔽装置６２は、金属製のとりべ用リング４８の形態で
第１の接続部材と、可撓性の包囲体６４と、リング６８
の形態で第２の接続部材とを備えており、これら部材及
び包囲体の総てはとりべ４０と溶融金属受容槽４４とを
相互に接続するために用いられる。

【００２４】図３を参照すると、とりべ４０は、固定さ
れた保持ループ５６と、ヒンジ止めされた保持ループ６
０とを備えている。ループ５６は、溶接によってとりべ
の底部の適所に固定されている。ヒンジ止めされた保持
ループは、種々の位置に移動することができる。とりべ
用リング４８は、固定された保持ループ５６及びヒンジ
止めされた保持ループ６０の中に嵌着するようになされ
た２つのリング状の支持耳部５２を備えている。一方の
支持耳部５２の端部は、可撓性のリングシール６１がと
りべの底部に向けて圧縮された時に、固定されたループ
５６の中に挿入される。ヒンジ止めされたループ６０
は、他方の支持耳状部５２の端部の上方で揺動され、回
り止めの領域に位置している。これにより、リング４８
及び支持耳状部５２のアセンブリの全体は、ループ５
６、６０によってとりべの底部に保持されると同時に、
とりべの底部ととりべ用リング４８の間のシールを維持
する。このようにすると、かなりの時間にわたって（す
なわち複数の鋳込み作業の間に）、とりべ用リング４８
をとりべ４０から懸架することができ、かつ必要に応じ
てヒンジ止めされた保持ループ６０の位置を変更するこ
とにより、とりべ用リングをとりべから比較的容易に取
り外すことができる。とりべ用リング４８の重量はとり
べ４０によって支持される。固定された及びヒンジ止め
された保持ループ５６、６０は、とりべ用リング４８の
開口２０がとりべの出口孔４４に対して軸方向において
中心を整合するように、とりべ４０の適所に設けられて
いる。開口２０を図３に示す寸法よりも大きくして種々
のとりべの出口孔に対応できるようにすることができ
る。

【００２５】とりべ用リング４８に取り付けられている
のは、セラミック繊維製のブランケットの複層から成る
のが好ましい包囲体６４である。セラミック繊維製のブ
ランケットは、リングとセラミック繊維製のブランケッ
トとの間に気体不透過性のシールを提供するような態様
で、とりべ用リング４８に同心円状に取り付けられてい
る。大気中の汚染物と流れている溶融金属との間の接触
を防止するために、とりべ用リング４８は、固定された
及びヒンジ止めされた保持ループ５６、６０によって適
所に保持されると、とりべ用リング４８ととりべ４０と
の間に十分に流体密な連通を提供することを理解する必
要がある。

【００２６】図４及び図５を参照すると、第２の接続部
材すなわちトランペット用リング６８は、適宜な耐熱性
の金属から形成されている。トランペット用リング６８
は、剛性を有する下方部分７４と、剛性を有する上方部
分７５とを備えている。上方部分７５はほぼ円錐台形で
あって、テーパ付きの端部７０を有している。テーパ付
きの端部７０は、トランペット用リング６８上を包囲体
６４のセラミック製のブランケットの層の内径に中に円
滑に嵌合させ、かつトランペット用リングと包囲体が嵌
合された時に気体不透過性のシールを提供するために設
けられている。また、トランペット用リング６８のテー
パ付きの端部７０及び可撓性の包囲体６４を用いること
により、特定のトランペット用リングを種々の寸法のと
りべ用リング及び包囲体に嵌合させることができ、ま
た、とりべ用リング及びトランペット用リングを、これ
らの間に十分な流体密の連通を提供しながら、相互に垂
直方向に調節することを可能とすることも理解する必要
がある。トランペット用リング６８の下方端７４にはフ
ランジが設けられていて、トランペットスタンド４４の
外周の周囲に嵌着する。また、トランペット用リング６
８は、このトランペット用リング６８をトランペットス
タンド４４に取り外し可能に固定するために用いられる
ロック用の蝶ネジ７２を有している。３つのロック用の
蝶ネジをトランペット用リングに設け、これら蝶ネジを
トランペット用リングの周囲で等間隔で相互に隔置し、
トランペット用リングをトランペットスタンドに確実に
取り付けるようにすることが好ましい。

【００２７】トランペット用リング６８は、のぞき窓８
２の役割を果たす透明な部分を備えている。こののぞき
窓８２は、とりべ４０からトランペットスタンド４４へ
移送されている溶融金属流を観察することを可能にする
ために設けられている。移送されている溶融金属流を観
察し、溶融金属流が適正な位置にあることを確認するこ
とが望ましい場合が往々にしてある。更に、溶融金属流
を観察することにより、溶融金属流が汚染されているか
否かあるいは溶融金属流に何等かの不具合が生じている
か否かを判定することができる場合がある。トランペッ
ト用リング６８は更に、このトランペット用リング６８
の中の包囲された領域に連通する酸素サンプリング用の
ポート７６を備えている。酸素サンプリング用のポート
７６は、遮蔽装置６２の中の酸素濃度を監視するために
用いられる商業的に入手可能な酸素分析計７８（図２）
に接続されている。酸素を監視することができること
は、遮蔽装置の中の不活性ガスにより被われている領域
の中に大気ガスが漏洩しているか否かを判定するのに特
に有用である。他のタイプの気体用の分析計を用いるこ
とができることも理解する必要がある。例えば、窒素分
析計を用いて遮蔽装置の中の窒素濃度を決定することが
できる。

【００２８】トランペット用リング６８は更に、アルゴ
ン等の所望の不活性ガスを噴出させるための気体ポート
８６を備えている。気体ポート８６は、トランペット用
リング６８の中の気体マニホールド（図示せず）に流体
的に接続されるのが好ましく、該気体マニホールドは、
トランペット用リングの内周に沿って不活性ガスを均一
に分散させる。不活性ガスを噴出させあるいは除去する
ための多数のポート８６を用い、遮蔽装置６２へのある
いは遮蔽装置からの不活性ガスの流れを改善することが
できる。トランペット用リングはまた、遮蔽装置の内部
に連通する圧力サンプリング用のポートを備えている。
温度監視計を設けることもできる。

【００２９】遮蔽装置６２の作動に際して、とりべ用リ
ング４８及びセラミック製のブランケットの包囲体６４
が取り付けられたとりべ４０を、既にトランペット用リ
ング６８が取り付けられているトランペットスタンド４
４の開口の上に軸方向に整合した状態で定置する。次
に、セラミック製のブランケット包囲体６４がトランペ
ット用リング６８のテーパ付きの端部７０に嵌合するよ
うに、とりべ４０を定置する。ブランケット包囲体の寸
法及び重量によって、この包囲体はテーパ付きの端部７
０あるいは上方部分７５の表面に接触し、これにより包
囲体とトランペット用リングとの間に十分に流体密な連
通が提供される。不活性ガスを包囲体の中に噴出させあ
るいは包囲体から取り出してガスを貫流させ、これによ
り、包囲された領域から大気ガスを追い出す。その後、
溶融金属をとりべ４０からトランペットスタンド４４へ
移送する。トランペットスタンド４４には、とりべ４０
あるいはとりべ用リング４８の重量が何等伝達されな
い。ブランケット包囲体だけがトランペット用リング６
８及びとりべ用リング４８に接触しており、このブラン
ケット包囲体は、機械的な剛性をもたないので重量を伝
達することができない。

【００３０】図２を参照すると、不活性ガス供給源９０
は好ましい実施例において、遮蔽装置６２への不活性ガ
スの流量を測定するための流量計９２を備えている。不
活性ガス供給源９０はまた、減圧器１００及び圧力計１
０２を備えている。遮蔽装置６２へ供給される不活性ガ
スの量を制御する流量調整弁９４も不活性ガス供給ライ
ンに含まれている。流量調整弁９４は、圧力トランスジ
ューサ流量制御回路により測定される遮蔽装置６２の中
の圧力によって作動される。圧力計９８も、遮蔽装置６
２の中の圧力を視覚的に観察するために設けられてい
る。遮蔽装置６２から除去された不活性ガスを、流量制
御装置９６を介して遮蔽装置６２に循環するのが理想的
である。このようにすると、鋳込み操作に対して必要と
される不活性ガスの量を極力少なくすることができる。

【００３１】好ましい実施例においては、遮蔽装置６２
へ流入する不活性ガスの流れは、遮蔽装置６２の中の圧
力、温度、及び酸素又は他の汚染ガスの含有量を組み合
わせたパラメータによって制御される。これらのパラメ
ータに基づいて不活性ガスの流れを制御することによ
り、かなりの利点を提供すると共に、遮蔽装置の環境に
対する上述のパラメータを制御しない場合に生じ得る問
題を回避する。例えば、遮蔽装置の中の酸素又は他の汚
染ガスの含有量に基づいた制御により、不活性ガスの消
費量が極力少なくなると共に、汚染ガスのレベル（濃
度）は、許容し得るレベルよりも低いレベルに確実に維
持される。また、遮蔽装置の中の圧力に基づく制御によ
り、遮蔽装置６２の中の圧力は、スラグ又は他の密度の
小さい汚染物を鋳造装置１０４を通して鋳塊鋳型１０６
に押し込む程高くなることはない。更に、遮蔽装置の中
の温度に基づく制御により、遮蔽装置の中の領域が、遮
蔽装置に損傷を与えることのない許容し得る温度に確実
に維持される。

【００３２】とりべ用リング４８及びトランペット用リ
ング６８を嵌合させる前に、トランペット用リング６８
の中に汚染大気ガスが存在させないようにするために、
これら両リングの間の空間を不活性ガスによって清浄に
する。次に、とりべ用リング４８をトランペット用リン
グ６８に嵌合させる直前に、キャップ（図示せず）を取
り外す。

【００３３】例１図２乃至図５に示す好ましい遮蔽装置を用いて、公称１
２−１６％のＣｒ（クローム）及び１％のＭｏ（モリブ
デン）を含む高純度ステンレス鋼のマスターメルト（ｍ
ａｓｔｅｒｍｅｌｔ）の底部から流出する注出流を遮蔽
する実験を行った。この実験の目的は、本発明の構造が
遮蔽しない注出流に比較して、窒素の汚染すなわち混入
を減少させるか否かを判定することである。アルゴンを
遮蔽装置の中に注入し、トランペット、ランナ及びモー
ルドのキャビティ（空所）の中の雰囲気酸素を減少させ
た。トランペット用リングの内周には、アルゴンを噴射
するためのポートが形成されたガスリングを設けた。耐
熱性のパイレックスでのぞき穴を形成した。トランペッ
ト用リングの酸素サンプリングポートをテレダイン（Ｔ
ｅｌｅｄｙｎｅ）のモデル３２０Ｐの酸素分析器に接続
した。

【００３４】最初に、トランペット用リングを取り付け
た後に、金属製のキャップを鋳塊鋳型の上に定置し、酸
素の混入を減少させた。アルゴン流を、約８５ｍ³／ｈ
（３０００ＣＦＨ）の流量及び約５．３ｋｇ／ｃｍ
²（７５ｐｓｉｇ）の圧力で、キャップをしたトランペ
ット用リングから鋳型装置に供給した。この間の酸素の
分析値は２．６％であった。

【００３５】次にとりべをトランペット用リングに整合
して嵌合させ、鋳込みを開始した。アルゴン流を約８５
ｍ³／ｈ（３０００ＣＦＨ）及び約５．３ｋｇ／ｃｍ
²（７５ｐｓｉｇ）に維持した。のぞき穴は曇らず溶融
金属流を観察することができた。

【００３６】このタイプの鋳込み操作の間の通常の窒素
ピックアップは３５乃至４０ｐｐｍである。しかしなが
ら、不活性ガスとしてのアルゴンを保有したこの好まし
い遮蔽装置を用いることにより、注出の間に窒素汚染は
ほとんど検出されなかった。窒素分析の結果は以下の通
りである。

【００３７】遮蔽しない場合窒素（ｐｐｍ）とりべ湯口インゴット８３ − １２０１１０１５０ − ９４１４０ − 遮断した場合とりべ湯口インゴット９４８９８９，９１１１０ − １２０１５０ − １６０１３８ − １４０９０ − ８９１２２ − １２０８２ − １００＊（＊シュラウドの窓破損）シュラウドの中の酸素含有量の分析値は０．５％であっ
た。鋳込みを約３分の２完了するまでは酸素含有量の読
みは０．５％に留まっていたが、その後酸素含有量の分
析値は１５．０％まで急激に増加した。テレダイン（Ｔ
ｅｌｅｄｙｎｅ）酸素分析器は高いサンプリング温度
（＞５４．４°Ｃ：１３０°Ｆ）で用いるには適してい
ないことから、上記分析値は疑問である。別の酸素分析
器を用いてテストを引き続き行い、酸素の分析値を繰り
返し得た。

【００３８】例２好ましい遮蔽装置を用いて鋳込み流を被いこの鋳込み流
を大気の汚染から防止する第２の実験を行った。実験は
２つの部分から成る。第１の部分においては、溶融金属
を好ましい遮蔽装置を用いずに移送し、また第２の部分
においては、遮蔽装置を設け、この遮蔽装置の中の不活
性ガスとしてアルゴンを用い、溶融金属を移送した。使
用した溶融金属は、１９−２１％のＣｒ（クローム）を
含むＦｅ−Ｃｒ−Ａｌ合金用のものであった。

【００３９】この実験の結果は以下の通りである。

【００４０】窒素（ｐｐｍ）サンプリング点遮蔽しない場合遮蔽した場合撹拌前７２６８タッピング前２６４０とりべの最終点４２８２鋳込み後８５７５差４３ｐｐｍ増加７ｐｐｍ減少この合金の窒素分析値に対する分析誤差は±４ｐｐｍで
ある。

【００４１】上記詳細な記載及び例は本発明の例示であ
ることを理解する必要がある。本発明の範囲を逸脱する
ことなく、当業者は他の変更及び変形を行うことができ
る。例えば、本発明の遮蔽装置は、上述の下注ぎ鋳造法
だけではなく、上注ぎ鋳造法及び連続鋳造法にも用いる
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の装置の一実施例の断面図である。

【図２】鋳込み操作の間の遮蔽装置の好ましい実施例の
概略図である。

【図３】図２の遮蔽装置の頂部を溶融金属保有容器に取
り付けた状態を示す断面図である。

【図４】図２の遮蔽装置の底部の平面図である。

【図５】図４に示す遮蔽装置の底部の側面図である。

【符号の説明】

１０遮蔽装置１２包囲体１４、１８接続部材２０、２４開口４０とりべ（第１の容器）４４受容槽（第
２の容器）４８とりべ用リング６２遮蔽装置６４可撓性を有する包囲体（第１の包囲体）６８トランペット用リング（第２の包囲体）８２のぞき窓８６気体ポート８８サンプリングポート

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者ゴードン・ジエームズ・マーチンアメリカ合衆国ニユーヨーク州14108，ニユーフエイン，チヤーロツテヴイル・ロード 6590 (72)発明者ゲーリー・ロジヤー・ボワーマンアメリカ合衆国ニユーヨーク州14120，ノース・トナワンダ，タウンライン・ロード 6277 (72)発明者レジナルド・チヤールズ・ブリアメリカ合衆国ニユーヨーク州14067，ガスポート，ロチエスター・ロード 8460

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】垂直方向に隔置された一対の容器の間で
移送される流体流をその移送の際に遮蔽する装置であっ
て、前記一対の容器の間に流体連通を提供するほぼ垂直
方向において対向する開口を有する非剛性の包囲体と、
前記開口を前記一対の容器に対して作用的に流体密の状
態で連通するように各々隣接させるように構成された手
段とを備えて成る装置。
【請求項２】請求項１の装置において、前記垂直方向
において対向する開口の間の間隔を調節するための手段
を更に備えることを特徴とする装置。
【請求項３】請求項１の装置において、前記包囲体に
所望の気体を流すための手段を更に備えることを特徴と
する装置。
【請求項４】請求項１の装置において、前記包囲体の
中の酸素含有量を測定するための装置を更に備えること
を特徴とする装置。
【請求項５】請求項１の装置において、前記包囲体の
中の温度を測定するための手段を更に備えることを特徴
とする装置。
【請求項６】請求項１の装置において、前記包囲体の
中の圧力を測定するための手段を更に備えることを特徴
とする装置。
【請求項７】請求項３の装置において、前記気体が不
活性ガスであることを特徴とする装置。
【請求項８】請求項１の装置において、前記包囲体
が、気体に対して十分な不透過性を有する材料から形成
されることを特徴とする装置。
【請求項９】請求項１の装置において、前記開口を前
記一対の容器に隣接させる手段が、前記開口の一方を包
囲すると共に前記一対の容器の一方の容器に係合するよ
うに構成された第１の接続部材と、該第１の接続部材か
ら垂直方向に隔置された前記開口の他方を包囲すると共
に前記一対の容器の他方に取り外し可能に係合するよう
に構成された第２の接続部材とを備えることを特徴とす
る装置。
【請求項１０】請求項９の装置において、前記包囲体
が可撓性の材料を更に備え、前記第１及び第２の接続部
材が、前記可撓性の材料によって相互に接続され、これ
により前記包囲体が垂直方向に伸びることができるよう
に構成されたことを特徴とする装置。
【請求項１１】請求項１０の装置において、前記開口
の間の間隔を調節するための前記手段が、少なくとも２
つの第１の細長いロッドと、少なくとも２つの第２の細
長いロッドとを備え、前記第１の細長いロッドの各々
は、その一端部が前記第１の接続部材に接続されている
と共に、反対側の自由端には停止部を有しており、ま
た、前記第２の細長いロッドの各々は、その一端部が前
記第２の接続部材に接続されていると共に、反対側の自
由端には対応する第１の細長いロッドに摺動可能に係合
する収容部材を有しており、これにより、前記第１及び
第２の接続部材の間の距離が、前記第１の細長いロッド
を前記対応する第２の細長いロッドの前記収容部材の中
で摺動させることによって調節されることを特徴とする
装置。
【請求項１２】請求項９の装置において、前記第１の
接続部材が、前記一対の容器の前記一方の容器に解放可
能に係合することを特徴とする装置。
【請求項１３】請求項９の装置において、前記第１の
接続部材が、前記一対の容器の前記他方の容器にほぼ固
定して係合することを特徴とする装置。
【請求項１４】請求項９の装置において、前記包囲体
に所望の気体を流すための前記手段が、前記第１及び第
２の接続部材の少なくとも一方に設けられる少なくとも
１つの入口ポート及び少なくとも１つの出口ポートと、
前記少なくとも１つの入口ポートを所望の気体源に流体
的に接続するための手段とを備えることを特徴とする装
置。
【請求項１５】請求項１４の装置において、前記少な
くとも１つの出口ポートを前記流体源に作用的に流体接
続し、前記気体を前記流体源に返送して再使用するため
の手段を更に備えることを特徴とする装置。
【請求項１６】請求項９の装置において、垂直方向に
隔置された前記一対の容器が、上方の容器及び下方の容
器から成り、前記第１の接続部材が、前記上方の容器に接続されると
共に、上方の支持部材及び可撓性を有する下方の部材を
有しており、前記第２の接続部材が、前記下方の容器に接続されると
共に、剛性の下方部分と、前記第１の接続部材の前記可
撓性を有する下方の部材に対して十分に流体密な関係で
嵌合して係合するように構成された剛性の上方部分とを
有することを特徴とする装置。
【請求項１７】請求項１６の装置において、前記第２
の接続部材の前記剛性を有する上方部分の形状が円錐台
形であり、前記可撓性を有する下方の部材が、前記剛性
を有する上方部分を内側に収容するようになされた円筒
形のセラミック繊維製の２層材料から形成されることを
特徴とする装置。
【請求項１８】請求項１６の装置において、前記第１
の接続部材の前記上方支持部材は、前記上方の容器にヒ
ンジ式に取り付けられており、また前記上方支持部材
は、前記上方の容器に取り外し可能に係止的に係合する
手段を有していることを特徴とする装置。
【請求項１９】請求項１の装置において、前記包囲体
の内部を観察することを可能とする透明な部分が前記包
囲体に更に設けられていることを特徴とする装置。
【請求項２０】請求項１の装置において、前記一対の
容器が、これら容器の間で流体を移送するための開口を
有しており、前記包囲体の前記開口及び前記容器の前記
開口が、使用の際に互いに同心円状に整合して配置され
ることを特徴とする装置。
【請求項２１】第１の容器から第２の容器へ移送され
る溶融金属を遮蔽する装置であって、使用の際に前記第１の容器の金属移送ポートに対して着
脱可能に迅速に接続される第１のリングと、第１及び第２の端部を有し、該第１の端部が前記第１の
リングに取り付けられた可撓性を有しかつ耐熱性を有す
る包囲体と、使用の際に前記包囲体の前記第２の端部の中に取り外し
可能に嵌合されるようになされた第１の円錐形の部分、
及び前記第２の容器の金属受容ポートに取り外し可能に
被嵌されるようになされた第２の部分を有する第２のリ
ングとを備えて成る装置。
【請求項２２】請求項２１の装置において、前記第２
のリングの前記第２の部分が、前記第２のリングを前記
第２の容器に着脱自在に固定するための１又はそれ以上
の係止用蝶ネジを有することを特徴とする装置。
【請求項２３】請求項２１の装置において、前記第２
のリングに設けられるのぞき窓を更に備えることを特徴
とする装置。
【請求項２４】請求項２１の装置において、前記第２
のリングに設けられる気体サンプリングポートを更に備
えることを特徴とする装置。
【請求項２５】請求項２１の装置において、前記第２
のリングに設けられる１又はそれ以上の気体ポートを更
に備え、該気体ポートが、前記第２のリングの外周と該
第２のリングの内周との間に連通することを特徴とする
装置。
【請求項２６】第１の容器から第２の容器へ移送され
る溶融金属流を遮蔽する方法であって、可撓性を有し端部が開放された包囲体の一端部を、該包
囲体が前記第１の容器の出口ポートに対して中央に位置
するように、前記第１の容器の前記出口ポートに取り付
ける段階と、端部が開放された第２の包囲体の一端部を、該第２の包
囲体が前記第２の容器の金属受容ポートに対して中央に
位置するように、前記第２の容器の金属受容ポートに取
り付ける段階と、前記第１及び第２の包囲体の前記開放端部を組み合わせ
る段階と、前記第１の包囲体あるいは前記第２の包囲体の少なくと
も一方に所望の気体の流れを導入し、前記包囲体の中の
雰囲気汚染物を除去する段階と、前記第１の容器から前記第２の容器へ前記第１及び第２
の包囲体を介して溶融金属を移送する段階とを備える方
法。
【請求項２７】請求項２６の方法において、前記所望
の気体を、前記第１の包囲体から引き出し、かつ該第１
の包囲体へ循環することを特徴とする方法。
【請求項２８】請求項２６の方法において、溶融金属
を移送する間に、前記第１及び第２の包囲体の中の酸素
濃度を監視することを特徴とする方法。
【請求項２９】請求項２６の方法において、前記第１
及び第２の包囲体の中の状態を反映する圧力、温度、酸
素含有量及びこれらの組み合わせから成る群から選択し
たパラメータに従って所望の気体の流量を調節すること
を特徴とする方法。