JPH0711396B2

JPH0711396B2 - 溶融金属撹拌装置

Info

Publication number: JPH0711396B2
Application number: JP1124663A
Authority: JP
Inventors: マルク―アンドレ・チボール; ブルーノ・ガリーピィ; アンドレ・ジェンドロン; マルク・オジェール
Original assignee: Alcan International Ltd Canada
Current assignee: Rio Tinto Alcan International Ltd
Priority date: 1988-05-20
Filing date: 1989-05-19
Publication date: 1995-02-08
Anticipated expiration: 2010-02-08
Also published as: NO892004L; NO174579C; JPH0250082A; CN1039106A; NO892004D0; DE68917539D1; CA1330486C; NO174579B; NZ229190A; MY104018A; ES2060766T3; US5020778A; KR890017370A; ZA893701B; EP0348037A1; KR950003161B1; EP0348037B1; DE68917539T2; BR8902347A; AU624818B2

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（pouring）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。アルミニウム炉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（dross）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
して溶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、機械的撹拌よりも効率が劣
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。電磁撹拌器は、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、任意のタイプの炉に適用することができると
ともに、効率がよく、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600,000乃至850,0
00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 well）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／
または重力により浴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（intermi-
ttent jet）が多数回噴射され、操作の開始後数分以内
で炉全体と撹拌することができる。

例えば、フィッツパトリック（Fitzpatrick）等の発明
に係り、アルカン・リサーチ・アンド・ディベロプメン
ト・リミテッド（Alcan Research and Develpment Limi
ted）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浴中に高速ジェット
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フィート）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25
0ポンド）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32Kmph（20mp
h）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、圧力工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2.8kg/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4,355,78
9号および同第4,463,935号、英国特許出願公告第2,039,
761A号および同第2,039,765A号、並びに、日本国特許出
願第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
た中空の室からなり、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、浴から供給
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ずる。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℃）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
第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、垢のリングまたはつばの形態で壁の内側に速
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。著しい場合には、温度が融点近くまで降下すると、
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パイプ
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。実際
に、撹拌器の内部壁に含まれる酸素を素早く反応するマ
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」リングまたはつばの形成を防止するのは不可
能である。米国特許第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
く、このような温度にお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、炉とパイプとの間の
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、別の金属を連行し（entr
ain）かつ撹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。金属浴中にガスを噴射するこの現象は「泡立
ち」（“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。

上記したフィッツパ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。米国特許第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ージョンが増大
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撹拌強度は減
少する。これを補償するため、米国特許第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、撹拌面積を一層大きくすることが提案
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、据付け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、本発明の目的は、溶融金属を撹拌するための新
規な撹拌装置を提供することにある。

本発明のの目的は、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、効率よく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
を通す通路と、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（alternatively）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、前記通路はノズルを備え、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1:60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、25cm²/cm（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.
0:1とすることができる。

あるいはまたは更に、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、
前記通路は水平に円形横断面に対して接線方向に開口
し、通路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。

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、溶融金属の上部レベルを検出するレベル制
御電極と泡立ちを検出する圧力検出器の出力に基づきバ
タフライバルブを制御し、該バタフライバルブにより正
圧と真空とを周期的に切り換えて溜め室内部に印加する
ようになっている。

溜め室は、溜め室内の溶融金属のレ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、通路は一側に隣接する炉の一端あるいは開
口端に隣接する炉の一側において開口端の面に対して10
乃至45度の角度をなして炉に開口するように延設され
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10
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22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27を備えており、溶融金属はこの撹拌装置26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。撹拌装置が配設するのに
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、金属表面を波立た
せることなく、かつ、金属表面に垢を形成することな
く、溶融金属の強い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 cell）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クランプ装置
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
置されたブッシュ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、ジャッキ50に
より、下端部を介して上下に可動となっており、ジャッ
キは電動機51によって作動され、ジャッキのかかる動作
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、液圧ジャッキおよび
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”なる商品名でプリブリ
コ（Plibrico）社から販されている］断熱材料からな
り、肉厚が100mm（４イｂチ）の第１の外側ライニング5
2と、［同社から“LW1-28”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（Carborundum）社から“REF
RAXなる商品名で販売されている材料のような炭火珪素
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小にするとともに、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28
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62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形成している。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へテー
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6.5cm（2.5インチ）で、横断面積が約35cm²
（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
（“static”nature）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」（“active”）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。サーモスタ
ット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（splash）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（normal upper lev
el）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衝するレベル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2 2/
1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。一般的には、使用される高圧力は、
0.35乃至1.0kg/cm²（５乃至14psi）の範囲、通常は約0.
70kg/cm²（10psi）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−0.5
0kg/cm²（−7psi）である。

また、一般的には、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＝2830cm²（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36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立方フィート）最大容量＝650kg（1430ポンド）１サイクルの金属の量の変化（metal mass change）＝5
50−600kg（1200乃至1320ポンド）ノズルの横断面積＝35cm²（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メートル／秒（800乃至2400fpm）、より一
般的には６乃至10メートル／秒（1200乃至2000fpm）と
なる。20秒のサイクル時間では、最大の平均全流量は、
約1800kg／分（4000ポンド／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、数分以内で完全に撹拌され
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1960cm²（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4,417cm²
（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35cm²（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1
1.3cm²（1.77平方インチ）および79cm²（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
特許第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つ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、一層予測可
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25cm²/cm（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を好影
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（body）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ポンド）／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、第５乃至７時間の間隔で撹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に制御され、該制御装置は、ヒ
ータ78とジャッキ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、撹拌操作用の空気圧シス
テム122、124を制御するとともに、これらの操作に関す
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
態様で配認されている。

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図に概略的に示されている。実際には、シス
テム122はカバーに取着され、システム124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）からパイプ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/cm²（15乃
至80psi）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/cm²（20psi）乃至4.2kg/cm²（60p
si）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1
44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140が開くとジェットポン
プ（噴流ポンプ）的な作用が発揮され、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
テムの作動により堵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138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な作動することができるソレノ
イド作動の遮断バルブ156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102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-pressure pilote c
onverer）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。

上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
_１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Ｔ_４は幾分長くなっている。極限（extreme limi
t）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Ｔ_５の終了時に電極86、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、わずかだけ短くなり、
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Ｔ_６の終了時または期間Ｔ_７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63BDL（Moore In-stru
ment Model 63 BDL）］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7262（Mathe
son 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、スカン・エイ
・マチック・モデル・Ｐ−L34024（SKAN-A-MATIC MODEL
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164へ調整する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164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172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に何らかの不適正な
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188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18
2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、ブロワが加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、本発明の撹拌装置によれば、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の方向から見た撹拌装置の側面
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略線図、第10図は本
発明の装置の空気圧回路を示す概略線図、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
ニタを示す概略線図、第13図は本発明の別の真空／圧力
供給手段を示す概略線図である。 10…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、27…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
ッシュ、46、48…矢印、50…ジャッキ、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、60…フランジ、62…ボルト、64…ブロッ
ク、66…通路部分、68…ノズル開口、70…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
衝レベル、100…観察口、102…パイロット圧接続体、10
4…孔、106…パイプ、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、140…バタフライバルブ、142…ピストナクチ
ュエータ、144…アクチュエータバルブ、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、15
8…マフラ、160…破裂板、162…圧力乱れモニタ、164…
一定差圧制御システム、166…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、
178…フロート、182…ブロア、184…スプールバルブ、1
86…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。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者アンドレ・ジェンドロンカナダ国ケベック州，ジー・７・エス, ４・ゼット・９，ジョンクァイエール，モファ・ストリート2496 (72)発明者マルク・オジェールカナダ国ケベック州，ジー・７・エス, ３・エックス・７，ジョンクァイエール, ギローム・ストリート2401

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項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
を通す通路と、溶融金属を炉室から溜めの内部に引き入れるための真空
と溜め室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、溶融金属は溜め室内の上部レベルに達するまで溜め室に
引き入れられ、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溶融金属撹拌装置。
【請求項２】溜め室の内部は水平横断面が略円形であ
り、前記通路は溜め室側から水平に開口方向に延在し、
しかも、溜め室側で前記円形横断面に対して接線方向に
開口していることを特徴とする請求項１に記載の溶融金
属撹拌装置。
【請求項３】前記通路はノズルを備え、そしてノズルの
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請求項１又は２に記
載の溶融金属撹拌装置。
【請求項４】前記比が1:60乃至1:150にあることを特徴
とする請求項３に記載の溶融金属撹拌装置。
【請求項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乃至４のいずれか
１項に記載の溶融金属撹拌装置。
【請求項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５に記載の溶融金
属撹拌装置。
【請求項７】溜め室は、溜め室の内部から通路を介して
炉内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５又は６に
記載の溶融金属撹拌装置。
【請求項８】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請求項１ないし７のいず
れか１項に記載の溶融金属撹拌装置。
【請求項９】カバー部を溜め室の残り部分から分離する
ために該残り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８に記載の溶融金属撹拌装置。
【請求項１０】前記取外し自在のカバー部は溜め室内部
の溶融金属の上部レベルを測定するように溜め室内部に
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８又は９に記載の撹拌装置。
【請求項１１】前記取外し自在のカバー部は溜め室内部
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８ないし10のいずれか１項に
記載の溶融金属撹拌装置。
【請求項１２】溜め室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室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８乃至
11のいずれか１項に記載の撹拌装置。
【請求項１３】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、空気は溜め室内部に供給されてロータ
メータを通過する空気の流れは泡立ちにより生ずる溜め
室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12に記載の溶融金属撹拌装置。
【請求項１４】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、圧力検出器は溜め室内部の定常圧に対応する平行位置か
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13に記載の溶融金属撹拌装置。
【請求項１５】検出器が泡立ちを検出したときに正圧が
溜め室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14に記
載の溶融金属撹拌装置。
【請求項１６】前記真空／圧力発生手段は真空と正圧と
を周期的に切り換えるためのバタフライバルブを備え、
該バタフライバルブはプログラマブル論理制御装置から
の出力で操作され、該プログラマブル論理制御装置は、
前記溶融金属の上部レベルを検出するレベル制御電極と
前記泡立ちを検出する圧力検出器との出力に応じて前記
周期を自動調節する手段を備えることを特徴とする請求
項１乃至15のいずれか１項に記載の溶融金属撹拌装置。
【請求項１７】前記周期は、当該周期あたり前記レベル
制御電極が前記上部レベルを１回検出し、前記圧力検出
器の前記泡立ちの検出は１回未満となるような周期とし
て自動調節されていることを特徴とする請求項16に記載
の溶融金属撹拌装置。
【請求項１８】前記通路は、一側に隣接する前記炉の一
端あるいは開口端に隣接する前記炉の一側において前記
開口端の面に対して10乃至45度の角度をなすように設け
られていることを特徴とする請求項１乃至17のいずれか
１項に記載の溶融金属撹拌装置。
【請求項１９】前記真空／圧力発生手段は溜め室内部に
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
とを有するエジェクタからなり、該エジェクタは入口に低圧入口を介して溜め室内部に真
空を印加するために開かれ、かつ、低圧入口を介して溜
め室内部に高圧空気を印加するために閉止されるバタフ
ライバルブを有することを特徴とする請求項１乃至18の
いずれか１項に記載の溶融金属撹拌装置。
【請求項２０】前記プログラマブル論理制御装置により
前記周期に基づいて制御される圧力調整バルブを有し、
エジェクタの高圧入口に印加される高圧空気は、前記圧
力調整バルブによって供給され、その圧力はバタフライ
バルブが開いたときに高い値まで増加し、バタフライバ
ルブが閉じかつ圧力が溜め室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19に記載の溶
融金属撹拌装置。
【請求項２１】溶融金属を炉室から溜め室の内部に引入
れるための真空と溜め室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請求項１
乃至18のいずれか１項に記載の溶融金属撹拌装置。
【請求項２２】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室内部から除か
れる気体がパイプに溜まりかつ圧力サイクルの際に溜め
室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21に記載の溶融金属撹拌装置。
【請求項２３】溜め内部の大気を排出するために溜め室
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21又は22に記載の溶融金属撹拌装置。