JPH06328232A - 溶融金属注湯構造 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 安価であり、取り扱いが手軽
であって溶融金属の酸化や不純物の増加がなく、１００
％の開孔を安全かつ確実に実施できる溶融金属注湯構造
を提供するにある。 【構成】 溶融金属(10)を貯留する上部
容器(1)と、前記上部容器(1)から流下した溶融金属(10)
を貯留する下部容器(3)と、前記上部容器(1)に連通接続
され流路開閉手段(22)を備え、前記上部容器(1)から下
部容器(3)に流下する溶融金属(10)をガイドする注湯用
ノズル(2)と、上記注湯用ノズル(2)内で流路開閉手段(2
2)よりも上部に予め充填される可燃性充填物(4)と、流
路開閉手段(22)より下部において注湯用ノズル(2)内に
導入され、前記可燃性充填物(4)の近傍で酸素含有ガス
を可燃性充填物(4)に吹き付け、可燃性充填物(4)を燃焼
させる充填物燃焼用管路(6)とで構成された事を特徴と
する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は新規な溶融金属注湯構造
に関する。さらに詳しくは、取鍋に貯留される溶融金属
をスライディングノズルゲート方式で流下する注湯構造
に好適な新規な溶融金属注湯構造に関する。

【０００２】

【従来の技術】取鍋には溶融金属の流量制御を行うため
の機構の１つとして、スライディングノズル（以下、Ｓ
Ｎと略す）ゲート方式の開孔システムがあり、ことに溶
鋼取鍋ではこの開孔システムが一般化している。この開
孔システムは、取鍋の底部に設置される構成のもので、
取鍋底部に接続され取鍋内部と連通する上部ノズルと、
次工程へつなぐ部分としての下部ノズルと、これらの上
部ノズルと下部ノズルとの間に設けられいわゆるゲート
を構成する固定プレート及び摺動プレートと、上部ノズ
ル内に充填されるノズル充填物とから主として構成され
ている。

【０００３】上記開孔システムに用いられるノズル充填
物は、取鍋内に貯留される溶融金属が上部ノズル内に侵
入して凝固し閉塞してしまうことを防止するために、予
め上部ノズル内部に充填しておく耐火性物質で、一般に
ＳＮ詰物あるいはＳＮ詰砂等と称され、例えば鉄屑、鉄
鉱石、クロマイト、珪石、珪砂、長石、炭素物質、ムラ
イト、アルミナ等の粉粒体の単独または混合物からなる
ものである。

【０００４】上記ＳＮ充填物を用いた最近の開孔システ
ムは、摺動プレートを摺動させてＳＮを開孔したとき取
鍋内の溶融金属の重量に押されてＳＮ充填物が落下し、
自然に開孔するようにしたものが多く用いられるように
なっている。この技術は一般にＳＮ自然開孔技術と称さ
れている。

【０００５】自然開孔技術の向上で、自然開孔の成功率
は90〜99％程度にまでなっているが、ＳＮ充填物自身の
焼結による固化や溶融金属のＳＮ充填物への湯差しによ
る凝固・固化、あるいは溶融金属のスラグ質の噛み込み
等の原因で自然開孔しない可能性が 1〜１０％程度残っ
ている。

【０００６】自然開孔に失敗すると、ノズル内に詰まっ
ている充填物を除去するために棒状のもので清掃した
り、酸素ランスを用いて酸素をノズル内に吹き込むこと
により孔内の充填物を溶融落下させて取鍋内の溶融金属
を流出させる作業が必要になる。この作業は、足場の悪
いところで行ったり、溶融金属の飛散があったりして非
常に大きな危険を伴うものである。更に、酸素を吹き込
むために溶融金属が酸化されて品質や歩留まりに悪影響
を及ぼすことにもなり、高品質鋼の場合には特に問題と
なる。

【０００７】ところで、高品質鋼の場合、取鍋からタン
ディッシュへ溶鋼を流入するに当たり、現在一般にロン
グノズル（以下、ＬＮと略す）と称する耐火性断気チュ
ーブをＳＮに接続して用いられることが多くなってい
る。これは溶鋼の大気による酸化汚染を防ぐためであ
り、高品質鋼においては不可欠な技術となっている。

【０００８】このようにＬＮを接続した構成において、
上述のように取鍋の自然開孔が失敗した場合は、強制開
孔するに際し、この作業のため取鍋を移動させＬＮと引
き離す必要があって危険にさらされ且つ手間がかかる上
に、強制開孔したときにはＬＮが無いために下部ＳＮか
らの溶鋼流は大気にさらされながらタンディッシュ内に
流入されることとなる。しかもタンディッシュ内の溶鋼
溜まり量が一定のレベルに達するまではそのまま流入を
続けなければならず、溶鋼酸化はその間中続くことにな
る。そこで、前述のような自然開孔に失敗した場合で
も、ＬＮから取鍋を移動させる必要がなく、ＬＮを接続
したそのままの状態で強制開孔させる事が出来る事が要
求されていた。

【０００９】さらにまた、タンディッシュに注入後の溶
鋼酸化、汚染を防止するためにタンディッシュに蓋を設
置しアルゴンガス等で容器内を置換するシールド構造が
試みられている。このようなシールド構造では、従来の
ような取鍋を移動しての強制開孔はタンディッシュ内雰
囲気を乱すために影響が大きくほとんど不可能であり、
自然開孔に失敗した場合でも、ＬＮから取鍋を移動させ
る必要がなく、ＬＮを接続したそのままの状態で強制開
孔させる事が出来る事が、シールド構造を用いない場合
にも増して要望されていた。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】そこで本発明の解決し
ようとする第１の課題は、１００％の開孔を安全かつ確
実に実施できる溶融金属注湯構造を提供する事にあり、
第２の課題は充填物燃焼用管路を利用することにより強
制開孔に際して非常に取り扱いが手軽であって安価であ
りしかも溶融金属の酸化や不純物の増加を最小限に抑制
出来る溶融金属注湯構造を提供する事にある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明『請求項１』にか
かる発明によれば『溶融金属(10)を貯留する上部容器
(1)と、前記上部容器(1)から流下した溶融金属(10)を貯
留する下部容器(3)と、前記上部容器(1)に連通接続され
流路開閉手段(22)を備え、前記上部容器(1)から下部容
器(3)に流下する溶融金属(10)をガイドする注湯用ノズ
ル(2)と、上記注湯用ノズル(2)内で流路開閉手段(22)よ
りも上部に予め充填される可燃性充填物(4)と、流路開
閉手段(22)より下部において注湯用ノズル(2)内に導入
され、前記可燃性充填物(4)の近傍で酸素含有ガスを可
燃性充填物(4)に吹き付け、可燃性充填物(4)を燃焼させ
る充填物燃焼用管路(6)とで構成された』事を特徴とす
る。

【００１２】本発明の溶融金属注湯構造(A)において、
上部容器(1)としては取鍋が、下部容器(3)としてはタン
ディッシュ等がそれぞれ好ましいものとして用いられる
が、これらに限定されない。また、注湯ノズル(2)は流
路開閉手段(22)を有するもので、たとえば、取鍋(1)の
底部乃至側面下部に接続され取鍋(1)の内部と連通する
上部ノズル(21)と、次工程へつなぐ部分としての下部ノ
ズル(23)と、上部ノズル(21)下端及び下部ノズル(23)上
端にそれぞれ固定される固定プレート(24)と、これらの
固定プレート間に摺動可能に挿入されいわゆるゲートを
構成する摺動プレート(25)とからなるスライディングノ
ズル並びに下部ノズル(23)に接続される注湯管(5)とで
構成される例が好適なものとして挙げられるが、勿論こ
れに限定される事はない。

【００１３】本発明の溶融金属注湯構造(A)に用いられ
る可燃性充填物(4)としては、酸素含有ガスを吹き付け
ることによってその一部が燃焼又は溶融し、取鍋(1)内
の溶融金属(10)の重力で下方に落下する材質のものであ
り、かつ溶融金属(10)を汚染しないものが選択される
が、例えば溶鋼の場合には鋼、鋳鉄、カーボン、紙類や
その混合物等が好適であり、具体的には釘の製造過程で
発生するネイルチップと称されるものやショットピーニ
ング用の鋼や鋳鉄のショット、あるいはアトマイズ法や
還元法で製造された鉄粉或いは黒鉛、紙等が用いられ
る。上記可燃性充填物(4)には、注湯用ノズル(2)への充
填のしやすさから粒状物が用いられているが、その粒径
は溶融金属(10)の差し込みが生じにくくかつ上部容器
(1)に注湯の際に流出が起こらないような範囲乃至溶融
金属(10)の熱で溶融しないような範囲の粒径が望まし
く、例えば０.１ｍｍ以上、数ｍｍ以下のものが用いら
れる。

【００１４】本発明の溶融金属注湯構造(A)に用いられ
る充填物燃焼用管路(6)は、酸素含有ガスを可燃性充填
物(4)の近傍に吹き付け、且つこれを発火燃焼できるよ
うに構成される。充填物燃焼用管路(6)は、全体が固定
のものであってもよいし、後述する『請求項４』のよう
に酸素含有ガス吹き出し先端部(64)(74)が独立して伸び
るようになっていてもよい。上記発火燃焼できる構成と
して、充填物燃焼用管路(6)の先端に、高温になってい
る可燃性充填物(4)の熱を利用して発火する発火材(65)
を設けることが好ましい。この発火材(65)には例えばア
ルミニウム、マグネシウム等の箔材や紙類、布類等が挙
げられるが、これらに限定されない。

【００１５】本発明の溶融金属注湯構造(A)において、
上記燃焼用管路(6)により供給される酸素含有ガス量
は、可燃性充填物(4)を燃焼させて開孔させるに必要な
最小限の量に留めるべきであり、開孔後は流出する溶融
金属(10)を非酸化性ガス雰囲気内に保持する構成のもの
がよく、本発明『請求項３』に示すように、『燃焼用管
路(7)の注湯用ノズル(2)より外部の管路構成が、酸素含
有ガス導入管路(72a)と非酸化性ガス導入管路(72b)とが
切換可能に接続された構成』とすることが好ましい。こ
の場合、酸素含有ガスとしては酸素を主成分とするガス
のみならず、純酸素ガスも含まれるものであり、非酸化
性ガスとしてはＡr，Ｎ₂等の不活性ガスが好適に用いら
れる。

【００１６】また、本発明の『請求項２』に示すように
溶融金属注湯構造(A)を、『溶融金属(10)を貯留する上
部容器(1)と、前記上部容器(1)から流下した溶融金属(1
0)を貯留する下部容器(3)と、下部容器(3)の開口部を閉
塞し、下部容器(3)の内部を外気から遮蔽する外気遮断
用被蔽体(8)と、前記上部容器(1)に連通接続され、流路
開閉手段(22)を備え、前記上部容器か(1)ら下部容器(3)
に流下する溶融金属(10)をガイドする注湯用ノズル(2)
と、上記注湯用ノズル(2)内で流路開閉手段(22)よりも
上部に予め充填される可燃性充填物(4)と、流路開閉手
段(22)より下部において注湯用ノズル(2)内に導入さ
れ、前記可燃性充填物(4)の近傍で酸素含有ガスを可燃
性充填物(4)に吹き付け、可燃性充填物(4)を燃焼させる
充填物燃焼用管路(7)とで構成する』事を特徴とする。

【００１７】これによって、下部容器(3)内を密閉に保
つ事が出来て溶融金属(10)の酸化をより良く防ぐ事が出
来るものである。尚、外気遮断用被蔽体(8)に注湯用ノ
ズル(2)の下端部を挿入し、下部容器(3)内を外気から遮
断する外気遮断用被蔽体(8)を設ける以外は、前記『請
求項１』にかかる発明の注湯構造(A)と同様な部材がそ
のまま用いられる。

【００１８】本発明の『請求項５』は、『充填物燃焼用
管路(6)(7)の注湯用ノズル(2)内に導入されるノズル内
管路部(61a)(71a)をスチール製パイプで構成し、スチー
ル製パイプ(61a)(71a)の先端に伸長可能に設けた酸素含
有ガス吹き出し部分(64)を紙管で形成し、注湯用ノズル
(2)外に延設されるノズル内管路部(61a)(71a)の少なく
とも前記スチール製パイプ(61a)(71a)との中継管路部で
あるノズル外管路部(61b)(71b)を耐酸化性パイプで構成
して』なる事を特徴とする。耐酸化性パイプの例として
は、例えば、銅あるいはステンレス鋼製パイプ、セラミ
ックスパイプ、セラミックスコーティングパイプ等が挙
げられる。

【００１９】これにより、注湯用ノズル(2)内に導入さ
れるノズル内管路部(61a)(71a)をスチール製パイプで構
成すると共にスチール製パイプ(61a)(71a)の先端に設け
た酸素含有ガス吹き出し部分(64)を紙管で形成してある
ので、可燃性充填物(4)の燃焼と同時に開孔して溶融金
属(10)が流れると紙管部分は焼失してしまい、溶融金属
(10)と同一種類であるスチール製パイプ(61a)(71a)は溶
失して一体となるが、注湯用ノズル(2)外に延設される
管路部(6)(7)の少なくとも前記スチール製パイプ(61a)
(71a)との中継管路部であるノズル外管路部(61b)(71b)
を銅あるいはステンレス鋼製パイプ等の耐酸化性パイプ
で構成することにより、酸素含有ガスを流した時にその
内面が酸素含有ガスと反応して急激な消耗が発生すると
いうような事がなく（換言すれば、消耗が大幅に軽減さ
れる）安全である。なお、酸素含有ガス吹き出し部分(6
4)を紙管で形成する事で前述同様酸素含有ガスを流した
場合に、内面の酸素含有ガスとの反応による消耗が軽減
され、スチール製パイプを使用する場合に比べて長時間
の酸素含有ガス吹き付けが可能となる。

【００２０】本発明の『請求項６』は前記請求項５の
『紙管』に代えて『木質管』を使用するものであり、
『請求項７』は『セラミックス管』を使用するものであ
る。これにより、『紙管』の場合と同様酸素含有ガスと
の反応による消耗が軽減され、スチール製パイプを使用
する場合に比べて長時間の酸素含有ガス吹き付けが可能
となる。

【００２１】本発明の『請求項８』は、『紙管乃至木質
管の先端ガス吹出部(64)にセラミックスを付着させた』
事を特徴とするもので、これにより、より高い耐熱性を
付与することが出来る。

【００２２】本発明の『請求項９』は、『スチール製パ
イプ(61a)(71a)と耐酸化性パイプ(61b)(71b)との接続部
分(61c)(71c)が注湯用ノズル(2)の壁内に設けられ、該
壁内接続部(61c)(71c)の周囲を難燃焼性物質(66)(56)に
て囲繞することによってシールされてなる』事を特徴と
するものである。この場合、その接続部分(61c)(71c)を
注湯用ノズル(2)の壁内に設け、該壁内接続部(61c)(71
c)の周囲を例えばキャスタブル耐火物やレンガのような
難燃焼性物質(66)(56)でシールする構成が好ましい。

【００２３】本発明の『請求項１０』は『充填物燃焼用
管路(6)(7)の内、少なくとも注湯用ノズル(2)内に挿入
される部分全体を耐酸化性パイプで形成する』事を特徴
とする。これにより、酸素含有ガスを管路(6)(7)内に流
したとしても急速な酸化による消耗を防ぐことができて
長期間にわたって酸素含有ガスの充填物(4)の燃焼面へ
の供給を行うことが出来る。

【００２４】

【作用】本発明『請求項１及び２』にかかる発明によれ
ば、注湯用ノズル(2)の流路開閉手段(22)を開いて、充
填物燃焼用管路(6)から酸素含有ガスを可燃性充填物(4)
の下面近傍に吹き付けかつ発火燃焼させると、可燃性充
填物(4)がその下面から燃焼・溶融され、ここに上部容
器(1)内に貯留されている溶融金属の重量がかかって可
燃性充填物(4)は崩れて落下し、これによって注湯用ノ
ズル(2)が確実に開孔し、上部容器(1)内に貯留されてい
る溶融金属は該ノズル(2)及び注湯管(5)を流下すること
となる。なお、この溶融金属の流下に伴って注湯管(5)
内に突出しているノズル内管路部(61a)(71a)は溶解ある
いは焼失することとなる。なお、『請求項１及び２』に
かかる発明には、充填物燃焼用管路(6)(7)が固定部材で
形成されており、固定の酸素含有ガス吹き出し先端部(6
4)(74)から充填物(4)に向かって酸素含有ガスを吹き出
して行くタイプのものと、後述するような酸素含有ガス
吹き出し先端部(64)(74)が充填物(4)に向かって押し出
され、充填物(4)の近傍で酸素含有ガスを吹き出して行
くタイプのものとがある。

【００２５】本発明『請求項３』にかかる発明によれ
ば、燃焼用管路(7)により注湯用ノズル(2)内に酸素含有
ガスを供給して可燃性充填物(4)を燃焼・溶融した後、
直ちに酸素含有ガスの供給が停止され替わりに非酸化性
ガスが供給されるので、溶融金属(10)はほとんど酸素含
有ガスに曝れることなく下部容器(3)に流下されること
となる。

【００２６】本発明『請求項４』にかかる発明によれ
ば、注湯用ノズル(2)内に導入された充填物燃焼用管路
(6)(7)の先端部(64)(74)が、管路(6)(7)内に導入される
酸素含有ガス圧によって可燃性充填物(4)の近傍まで伸
長し、そこで発火・燃焼することとなる。これにより、
可燃性充填物(4)は、より少ない酸素含有ガスの供給に
よって確実に燃焼する事になる。

【００２７】本発明『請求項５〜７』にかかる発明によ
れば、酸素含有ガスの供給による燃焼反応や、注湯用ノ
ズル(2)の上部ノズル(21)の開孔後、溶融金属(10)の流
下によって注湯用ノズル(2)内に導入されたノズル内管
路部(61a)(71a)は溶融あるいは焼失するが、これに接続
されている耐酸化性のノズル外管路部(61b)(71b)は酸素
含有ガスとの反応による消耗を免れ、この部分で焼失を
止めることができることとなる。この場合、酸素含有ガ
ス吹き出し口である管路先端部(64)(74)は、流下する溶
湯(10)によって焼失するが、紙管、木質管乃至セラミッ
クス管で形成されているために、溶湯上に浮上して溶湯
を汚染することがない。

【００２８】本発明『請求項８』にかかる発明によれ
ば、管路先端部(64)(74)が紙管又は木質管である場合、
その酸素含有ガス吹き出し口にセラミックスを付着して
おく事により耐熱性の向上が図られ、管路先端部(64)(7
4)の消耗を遅くする事が出来る。その結果、充填物(4)
の燃焼面からの後退が遅くなり、それだけ酸素含有ガス
の消費が抑制される。

【００２９】

【実施例】以下、本発明を図示実施例に従って詳述する
が、これによって本発明が限定されるものではない。本
発明は大略、充填物燃焼用管路(6)(7)が固定のもの、
逆に、充填物燃焼用管路(6)(7)の先端部(64)(74)が、
管路(6)(7)内に導入される酸素含有ガス圧によって可燃
性充填物(4)の近傍まで伸長し、そこで発火・燃焼する
もの、充填物燃焼用管路(6)(7)が酸素含有ガス供給だ
けのもの、充填物燃焼用管路(6)(7)が酸素含有ガスと
不活性ガスとの切り替えになっているもの、下部容器
(3)がオープンのもの、下部容器(3)がクローズなも
の、充填物燃焼用管路(6)(7)の伸長可能な先端部(64)
(74)が耐酸化性パイプで形成されているもの、固定式
の充填物燃焼用管路(6)(7)が耐酸化性パイプで形成され
ているものに分けられる。

【００３０】実施例１ 図１は本発明の『充填物燃焼用管路(6)(7)の先端部(6
4)(74)が、管路(6)(7)内に導入される酸素含有ガス圧に
よって可燃性充填物(4)の近傍まで伸長し、そこで発火
・燃焼する溶融金属注湯構造』の一例の要部断面概略図
である。同図において、溶融金属注湯構造(A)は、取鍋
(1)と、該取鍋(1)の底部に連通接続される注湯用ノズル
(2)と、該注湯用ノズル(2)の下方に配置されるタンディ
ッシュ(3)と、注湯用ノズル(2)の上部ノズル(21)の孔内
を閉塞する可燃性充填物(4)と、注湯用ノズル(2)の下端
を構成するロングノズル(5)と、該ロングノズル(5)に外
部から内部へ挿入接続された充填物燃焼用管路(6)とか
ら主として構成されている。なお図中(10)は溶融金属を
示す。

【００３１】注湯用ノズル(2)は、取鍋(1)の底面に直接
連通接続される上部ノズル(21)と、スライディングゲー
ト(22)と、下部ノズル(23)並びにロングノズル(5)とか
ら主として構成されており、スライディングゲート(22)
は、上部ノズル(21)下端及び下部ノズル(23)上端にそれ
ぞれ固定される固定プレート(24)(24)と、これらの固定
プレート(24)(24)間に摺動可能に挿入されいわゆるゲー
トを構成する摺動プレート(25)とから構成されている。
これらにはすべて当該分野で公知のものが用いられてい
る。

【００３２】可燃性充填物(4)には、酸素含有ガスを吹
き付けることによってその一部が燃焼又は溶融し、取鍋
内の溶融金属の圧力で下方に落下する材質のものであ
り、かつ溶融金属を汚染しないものが選択されるが、例
えば溶鋼の場合には鋼、鋳鉄、鉄、カーボン、紙類やそ
の混合物等が好適であり、具体的には釘の製造過程で発
生するネイルチップと称されるものやショットピーニン
グ用の鋼や鋳鉄のショット、あるいはアトマイズ法や還
元法で製造された鉄粉或いは黒鉛等が用いられる。上記
可燃性充填物(4)は、注湯用ノズル(2)の上部ノズル(21)
への充填のしやすさから粒状物が用いられているが、そ
の粒径は溶融金属を保持している間は溶融金属の差し込
みが生じにくく且つ溶融金属を上部容器内へ注入する際
に流出が起こらない範囲の粒径が望ましく、例えば０.
１ｍｍ以上、数ｍｍ以下のものが用いられる。

【００３３】燃焼用管路(6)は、図２に示すように着脱
可能な主接続部(63)を介して注湯用ノズル(2)内に挿入
された前半管路部(61)とストップバルブ(67)を有する後
半管路部(62)とから構成されている。前半管路部(61)
は、ロングノズル(5)の壁内に埋設される着脱可能な壁
内接続部(61c)を介してノズル内管路部(61a)とノズル外
管路部(61b)とから構成されている。ノズル内管路部(61
a)は上向きに曲成されており、その上向き管路部内には
テレスコープ構造様に伸長可能な伸長パイプ(64)が収納
されて二重管路に構成されており、該伸長パイプ(64)の
先端はアルミ金属シート(65)により閉塞あるいは小孔を
設けて少量の酸素含有ガスが漏れるようにされている。
このアルミ金属シート(65)は発火部をも兼ねている。伸
長パイプ(64)の材質は特に限定されないが、本実施例で
は紙管が使用される。紙管は耐熱性に優れ酸素ランスと
して十分使用に耐える事ができるものであり、又、酸素
含有ガスとの反応による消耗速度もスチール製パイプと
比べて遅いため長時間の酸素含有ガスの供給が可能とな
る。加えて紙管は軽量であるから、酸素含有ガスの圧力
によって簡単に押し上げる事ができるものである。

【００３４】なお、紙管の他には、木質管、セラミック
ス管、スチール管の内面をセラミックスコーティングパ
イプ等、耐酸化性に優れており、しかも焼失乃至溶失し
た場合に溶融金属(10)の不純物とならないような材料が
選定される。セラミックスの場合は溶失した場合、スラ
グとなって溶融金属(10)の表面に浮かび上がることにな
る。

【００３５】伸長パイプ(64)は単なる円筒状のもので、
その先端に前述のようにアルミ金属シート(65)を張った
だけの形状でもよいが、上記伸長パイプ(64)の下端とノ
ズル内管路部(61a)の上端に伸長パイプ(64)の抜け止め
掛止部(74b)を設け、更に伸長状態でノズル内管路部(61
a)の上端開口に係止する係止部(64a)を伸長パイプ(64)
の側面に設けてもよい。伸長パイプ(64)が酸素含有ガス
によって押し上げられ、充填物(4)の燃焼下面に当接又
はその直前で停止し、同時に充填物(4)の熱によってア
ルミ金属シート(65)が発火し、酸素含有ガスが熱せられ
た充填物(4)の下面に向かって吹き出し、その助燃作用
で充填物(4)が燃焼する。

【００３６】前記アルミ金属シート(65)は前述のように
発火材の働きを有するので、着火が容易になるが、アル
ミ金属シート(65)の代わりに単なる紙シートでも十分使
用に耐える事ができる。又、当該シートは小孔を設ける
事により、少量の酸素含有ガスが漏れるようにしてお
き、その漏出酸素含有ガスによって着火を速めるように
しておいてもよい。小孔の数は限定されないし、その開
口面積も特に限定されない。なお、ノズル内管路部(61
a)はスチール製パイプで構成されており、ノズル外管路
部(61b)は銅あるいはステンレス鋼その他の耐酸化性パ
イプで構成されている。

【００３７】また、前半管路部(61)の壁内接続部(61c)
の周囲はキャスタブル耐火物(66)が充填されてシールさ
れている。そして上記壁内接続部(61c)においてノズル
内管路部(61a)とノズル外管路部(61b)とは分離可能に構
成されている。上記後半管路部(62)には図示しない酸素
供給元管に接続されており、ストップバルブ(67)により
前半管路部(61)への酸素含有ガスの導入をオン・オフで
きる。

【００３８】次に、以上のように構成された溶融金属注
湯構造(A)の注湯時の作用について説明する。まず、注
湯用ノズル(2)におけるスライディングゲート(22)を開
き、燃焼用管路(6)のストップバルブ(67)を開いて該管
路(6)内に酸素含有ガスを導入する。すると、燃焼用管
路(6)の先端にある伸長パイプ(64)の先端はアルミ金属
シート(65)により閉塞されているために管路内圧が高ま
り、これによって伸長パイプ(64)が上向き管路部から伸
長され、係止部(64a)が押し上げられ上向き管路の上縁
に係止される。（勿論、伸長パイプ(64)の外径と上向き
管路部の内径とを、伸長パイプ(64)が伸び切った所で嵌
合し合うような寸法にしておけば、前記係止部(64a)は
不要になる。）

【００３９】伸長パイプ(64)は伸長してその先端が可燃
性充填物(4)の下面に当接（又は近接）すると、可燃性
充填物(4)は溶融金属(10)と接していて高温になってい
るため、アルミ金属シート(65)が発火し、これと同時に
伸長パイプ(64)先端から酸素含有ガスが放出されてこれ
が発火し燃焼する。この燃焼は可燃性充填物(4)の下面
近傍でなされ、これにより可燃性充填物(4)は燃焼・溶
融され、ここに取鍋(1)内に貯留されている溶融金属(1
0)の重量がかかって可燃性充填物(4)は崩れて落下し、
注湯用ノズル(2)が開孔される。この開孔と同時に取鍋
(1)内に貯留されている溶融金属(10)が該ノズル内を流
下し、タンディッシュ(3)内に貯留されることとなる。

【００４０】なお、この溶融金属の流下によって、燃焼
用管路(6)のロングノズル(5)内に突出しているスチール
製のノズル内管路部(61a)は溶失することとなるが、こ
れは、ロングノズル(5)に充填されているキャスタブル
耐火物(66)を除去して溶け残った管路を取出し、壁内接
続部(61c)で分離することにより、簡単に別のものと取
り替えることができる。

【００４１】実施例２ 図３に示すものは、本発明『請求項３』にかかる溶融金
属注湯構造の一例の要部断面概略図である。本例の溶融
金属注湯構造は、充填物燃焼用管路を後述するごとく変
形する以外は、実施例１の溶融金属注湯構造(A)と同様
に構成されており、これらについては実施例１と同一の
番号で示す。

【００４２】充填物燃焼用管路(7)は、図３に示すよう
に、着脱可能な主接続部(73)を介して注湯用ノズル(2)
内に挿入された前半管路部(71)と分岐構成されている後
半管路部(72)とから構成されている。前半管路部(71)
は、ロングノズル(5)の壁内に埋設される又はロングノ
ズル壁近傍に着脱可能な壁内接続部(71c)を介してノズ
ル内管路部(71a)とノズル外管路部(71b)とから構成され
ている。ノズル内管路部(71a)は、実施例１と同様に上
向きに曲成されており、その上向き管路部内にはテレス
コープ構造様に伸長可能な伸長パイプ(74)が収納されて
二重管路に構成されており、該伸長パイプ(74)の先端は
アルミ金属シート(75)により閉塞されている。このアル
ミ金属シート(75)は発火部をも兼ねている。

【００４３】一方、分岐構成された後半管路部(72)は、
その分岐部には流路切換バルブ(76)が設けられている。
分岐構成された一方の管路(72a)には図示しない酸素供
給元管が接続されており、他方の管路(72b)には図示し
ないアルゴンガス供給元管が接続されている。従って、
流路切換バルブ(76)の作動により前半管路部(71)に酸素
含有ガス又はアルゴンガスを任意に供給することができ
る。また上記燃焼用管路(7)に、酸素含有ガス背圧変化を
検知して流路切換バルブ(76)を切換作動したり、酸素含
有ガス流量変化を検知して流路切換バルブ(76)を切換作
動できるガス切換制御装置を設けることもできる。

【００４４】以上のように構成された溶融金属注湯構造
の注湯時の作用について説明する。まず、注湯用ノズル
(2)及びタンディッシュ(3)にアルゴンガスを充填してこ
れらの内部を非酸化性ガス雰囲気にしておく。注湯時に
は、注湯用ノズル(2)におけるスライディングゲート(2
2)を開き、燃焼用管路(7)の流路切換バルブ(76)を作動
して前半管路部(71)に管路(72a)を流路接続し、酸素含
有ガスを前半管路部(71)内に導入する。この導入圧力に
より、伸長パイプ(74)が上向き管路部から伸長されて係
止部(74a)が飛び出して伸長状態が維持されると共に、
その先端が可燃性充填物(4)の下面に当接される。

【００４５】伸長パイプ(74)の先端を閉塞しているアル
ミ金属シート(75)が、高温の可燃性充填物(4)に接触し
て発火すると同時に酸素含有ガスが放出され燃焼する。
これによって可燃性充填物(4)は燃焼・溶融され、ここ
に取鍋(1)に貯留されている溶融金属の重量がかかって
可燃性充填物(4)は崩れて落下し、注湯用ノズル(2)は開
孔される。この開孔による溶融金属の流下を確認した
後、流路切換バルブ(76)を作動して前半管路部(71)に管
路(72b)を流路接続し、注湯用ノズル(2)内にアルゴンガ
スを導入する。一方、開孔した注湯用ノズル(2)には取
鍋(1)内に貯留されている溶融金属が該ノズル内を流下
し、タンディッュ(3)内に貯留されることとなる。

【００４６】以上の操作において、酸素含有ガスはノズ
ル開孔に必要な最小限の量のみ導入されているだけであ
り、しかもそれはほぼ完全に燃焼されるので、注湯用ノ
ズル(2)及びロングノズル(5)内には酸素含有ガスの無い
状態が維持されており、従って流下される溶融金属は流
下過程で酸化されずに高品質を保持することができる。
これ以降の操作は実施例１に準ずるものであり、従って
説明は省略する。

【００４７】実施例３ 図４に示すものは、本発明『請求項２』にかかる溶融金
属注湯構造の一例の要部断面概略図である。同図の溶融
金属注湯構造(B)は、タンディシュを後述するごとく変
更しかつ充填物燃焼用管路を実施例２のように変更する
以外は、実施例１の溶融金属注湯構造(A)と同様に構成
されており、これらについては実施例１と同一の番号で
示す。同図の溶融金属注湯構造(B)では、実施例１の溶
融金属注湯構造(A)のタンディシュ(3)の上面部に、タン
ディシュ開口縁からロングノズル(5)周壁までを気密に
被覆する外気遮断用被蔽体(8)が設けられている。従っ
て、注湯ノズル開孔操作においては、実施例２と同様
に、酸素含有ガスはノズル開孔に必要な最小限の量のみ
導入されているだけであり、しかもそれはほぼ完全に燃
焼されることとなる。

【００４８】また、注湯ノズル(2)内、ロングノズル(5)
内及びタンディシュ(3)内はいずれも外気との流通が遮
断されているので、開孔後、注湯ノズル(2)及びロング
ノズル(5)を流下する溶融金属のみならず流下後タンデ
ィッシュ(3)内に貯留される溶融金属のいずれもを酸化
を防止して高品質に保持することができる。

【００４９】図６は、燃焼用管路(6)(7)が固定の場合
で、先端部(64)(74)が伸びないようになっているもので
ある。この場合は、流路開閉手段(22)の下方から酸素含
有ガスを噴出する事になる。その他、ノズル内管路部(6
1a)(71a)及びノズル外管路部(61b)(71b)、先端部(64)(7
4)が伸長するような形式のものであれば、伸長先端部(6
4)(74)等を紙管、木質管、セラミックスパイプ又はセラ
ミックスコーティングパイプなど耐酸化性部材で構成す
るようにしてもよい。その場合、ノズル内管路部(61a)
(71a)のエルボ部分は、接合面を４５°に切除して接着
して形成してもよいし、スチールエルボを用い、両側か
らパイプを挿入してＬ形のノズル内管路部(61a)(71a)を
形成してもよい。又、図の実施例では燃焼用管路(6)(7)
の上部ノズル(21)は上部容器(1)の底部に接続されるよ
うになっているが、勿論これに限られず、下部側面に接
続される場合もあることは言うまでもない。

【００５０】

【発明の効果】本発明によれば、１００％の強制開孔を
非常に安全に行うことができる。また、強制開孔に際し
て溶融金属の大気とのシールド状態を大きく崩す事のな
いシステムを構成できるので、溶融金属の酸化を防ぎ、
高品質の溶融金属を注湯することができる。

【００５１】更に、酸素含有ガス吹き出し部分を紙管な
ど耐酸化性材料で構成してあるので、十分な耐熱性を具
備するだけでなく軽量且つ安価であり、しかも燃焼して
も溶融金属に有害な不純物とならないという利点があ
る。一方、酸素含有ガス吹き出し部を支える管路はスチ
ール製パイプで形成されているので、開孔によって注湯
される溶融金属に溶かされて混ざり込んでも同種金属で
あるから溶融金属の不純物を増加させる事にはならない
という利点がある。

【００５２】酸素含有ガスによる開孔作業の後、非酸化
性ガスに切り替える事もできるので、この場合は開孔後
の雰囲気を非酸化性雰囲気とする事ができ、溶融金属の
酸化を防止する事ができる。

【００５３】又、下部容器の開口部を外気遮断用被蔽体
にて閉塞してあるので、下部容器へ溶融金属を注湯する
に際して溶融金属の酸化が起こらないという利点があ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明にかかる溶融金属注湯構造の一例の要部
断面概略図

【図２】図１における充填物燃焼用管路の伸長状態の要
部概略図

【図３】本発明にかかる溶融金属注湯構造の要部断面概
略図

【図４】本発明にかかる溶融金属注湯構造の一例の要部
断面概略図

【図５】本発明の伸長パイプを突出させた時の拡大断面
図

【図６】本発明にかかる溶融金属注湯構造の他の例の要
部断面概略図

【符号の説明】

(A)(B)…溶融金属注湯構造 (1)…取鍋 (2)…注湯用ノズル (3)…タンデ
ィッシュ (4)…可燃性充填物 (5)…ロング
ノズル (6)(7)…燃焼用管路 (8)…外気遮
断用被蔽体 (22)…スライディングゲート

フロントページの続き (72)発明者 富永 眞一 姫路市広畑区末広町１丁目33番地 フジラ イト工業株式会社内 (72)発明者 富永 充治 姫路市広畑区末広町１丁目33番地 フジラ イト工業株式会社内

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 溶融金属を貯留する上部容器と、
   前記上部容器から流下した溶融金属を貯留する下部容器
   と、前記上部容器に連通接続され、流路開閉手段を備
   え、前記上部容器から下部容器に流下する溶融金属をガ
   イドする注湯用ノズルと、上記注湯用ノズル内で流路開
   閉手段よりも上部に予め充填される可燃性充填物と、流
   路開閉手段より下部において注湯用ノズル内に導入さ
   れ、前記可燃性充填物の近傍で酸素含有ガスを可燃性充
   填物に向かって吹き付け、可燃性充填物を燃焼させる充
   填物燃焼用管路とで構成された事を特徴とする溶融金属
   注湯構造。
2. 【請求項２】 溶融金属を貯留する上部容器と、
   前記上部容器から流下した溶融金属を貯留する下部容器
   と、下部容器の開口部を閉塞し、下部容器内部を外気か
   ら遮蔽する外気遮断用被蔽体と、前記上部容器に連通接
   続され、流路開閉手段を備え、前記上部容器から下部容
   器に流下する溶融金属をガイドする注湯用ノズルと、上
   記注湯用ノズル内で流路開閉手段よりも上部に予め充填
   される可燃性充填物と、流路開閉手段より下部において
   注湯用ノズル内に導入され、前記可燃性充填物の近傍で
   酸素含有ガスを可燃性充填物に吹き付けこれを燃焼させ
   る充填物燃焼用管路とで構成された事を特徴とする溶融
   金属注湯構造。
3. 【請求項３】 充填物燃焼用管路の注湯用ノズル
   より外部の管路構成が、酸素含有ガス導入管路と非酸化
   性ガス導入管路とに流路切換バルブにて切り替え可能と
   なっている事を特徴とする請求項１又は２に記載の溶融
   金属注湯構造。
4. 【請求項４】 充填物燃焼用管路の、注湯用ノズ
   ル内に導入される管路の先端部が、酸素含有ガスの導入
   圧力で可燃性充填物近傍まで伸長可能に構成されてなる
   事を特徴とする請求項１〜３の何れかに記載の溶融金属
   注湯構造。
5. 【請求項５】 充填物燃焼用管路の注湯用ノズル
   内に導入される管路部をスチール製パイプで構成し、ス
   チール製パイプの先端に伸長可能に設けた酸素含有ガス
   吹き出し部分を紙管で形成し、注湯用ノズル外に延設さ
   れる管路部の少なくとも前記スチール製パイプとの中継
   管路部であるノズル外管路部を耐酸化性パイプで構成し
   てなる事を特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の
   溶融金属注湯構造。
6. 【請求項６】 充填物燃焼用管路の注湯用ノズル
   内に導入される管路部をスチール製パイプで構成し、ス
   チール製パイプの先端に伸長可能に設けた酸素含有ガス
   吹き出し部分を木質管で形成し、注湯用ノズル外に延設
   される管路部の少なくとも前記スチール製パイプとの中
   継管路部であるノズル外管路部を耐酸化性パイプで構成
   してなる事を特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載
   の溶融金属注湯構造。
7. 【請求項７】 充填物燃焼用管路の注湯用ノズル
   内に導入される管路部をスチール製パイプで構成し、ス
   チール製パイプの先端に伸長可能に設けた酸素含有ガス
   吹き出し部分をセラミックス管で形成し、注湯用ノズル
   外に延設される管路部の少なくとも前記スチール製パイ
   プとの中継管路部であるノズル外管路部を耐酸化性パイ
   プで構成してなる事を特徴とする請求項１〜４のいずれ
   かに記載の溶融金属注湯構造。
8. 【請求項８】 紙管乃至木質管の先端ガス吹出部
   にセラミックスを付着させた事を特徴とする請求項５又
   は６に記載の溶融金属注湯構造。
9. 【請求項９】 スチール製パイプと耐酸化性パイ
   プとの接続部分が注湯用ノズル壁内に設けられ、該壁内
   接続部の周囲を難燃焼性物質にて囲繞することによって
   シールされてなる事を特徴とする請求項１〜８記載の溶
   融金属注湯構造。
10. 【請求項１０】 充填物燃焼用管路の内、少なくと
    も注湯用ノズル内に挿入される部分全体を耐酸化性パイ
    プで形成する事を特徴とする請求項１又は２に記載の溶
    融金属注湯構造。