JPS5822340A - 溶融金属の汚染防止法 - 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】 この発明は、溶融金属の外気汚染を防止するのに適した
溶融金属の汚染防止法に関する。

上部開放の溶解炉内で金属を大気溶解すると、当該溶融
金属が外気によって汚染されることが多い。そこで、従
来の場合には、外気による溶融金属の汚染を防止するた
めに、第１図に示すような対策を施していた。すなわち
、第１図は誘導溶解炉を示すもので、るつぼ状耐火物１
０周８Ｋｌｌ導コイル２を配設し、前記るつぼ状耐火物
１の開口ｌ５ＫＩｌｌ＋火性バツキング３を介してステ
ンレス鋼製上蓋４を設置し、前記ステンレス鋼製上１１
４の頂部開口４１に、耐火れんが製上蓋５を設け、これ
ら上蓋４．５によってるつぼ状耐火物１内に外気が侵入
するのを防止し、溶融金属６が外気汚染を受けないよう
Ｋしていた。さらに進んで、ステンレス鋼製上蓋４の側
面に不活性ガスの導入管７を取付け、るつぼ状耐火物１
およびステンレス鋼製上１ｉ４内を不活性ガスで満たす
ことＫより溶融金属６が外気から汚染を受けるのを防止
するようにしていた。

しかしながら、このような従来の場合においては、ステ
ンレス鋼製上蓋４およびるつぼ状耐火物１内で非汚染の
雰囲気を形成するには、ステンレス鋼製上蓋４および耐
火れんが製上蓋５の密閉度をきわめて曳好表ものにせね
ばならず、また、原材料の追懐作業や溶融金属のサンプ
リング等が行ないくくいという問題を有し、たとえ不活
性ガスの吹込みを行なったとしても原材料の追懐作業や
溶融金属のサンプリング後の雰囲気置換が緩慢であって
、溶融金属の外気汚染を十分に防ぐことが離かしいとい
う問題点を有してい良。

この発明は、上記した従来の問題点に着目してなされた
もので、溶解炉内の溶融金属表面における雰囲気を迅速
Ｋかつ十分良好に非汚染雰囲気とすることができ、溶融
金属の外気による汚染を防ぐことができる方法を提供す
ることを目的としている。

この発明による溶融金属の汚染防止法は、溶解炉内の溶
融金属（合金を含む）！！面に液体状不活性ガスを供給
し、当＃溶融金属表面上で上記液体状不活性ガスの蒸発
を生じさせ、この蒸発不活性ガスの流れと共に溶融金属
上面の外気を迅速に排出し、同時に溶解炉内への外気の
侵入を防ぐことによって、溶融金属表面に均一な不活性
雰囲気を形成し、溶融金属の外気汚染を防止するように
したことを特徴とし、より好ましくは、液体状不活性ガ
スの供給経路に気液分離機構を設け、気液分離された不
活性ガスのうち液体状不活性ガスだけを溶融金属表面に
供給するようにしたことを特徴としている。

以下、この発明の実施態様について説明する。

第２図は、この発明の一実施態様による溶融金属の汚染
防止装置を示す図であって、図に示す耐圧容器１１は、
内１１１１ｍと外１１１　ｌ　ｂとより形成され、内壁
１１＆の内部に液体状不活性ガス１２ｔ−断熱状態で収
容できる構造となっている。

この耐圧容器１１の上１１には気体取出管１６を取付け
、この気体取出管１６には圧力計１４および気体放出弁
１５を取付けて、前記気体放出弁１５を解放することに
より耐圧容器１１内の気相圧力を適宜調整できるように
している。さらに、耐圧容器１１の上部には液体取出管
１６を取付け、この液体取出管１６には液体取出弁１７
を介して断熱輸送管１ｓｔ−接続し、さらにニードル弁
１９ｔ−介して断熱輸送管２０を接続している。このと
き、液体状不活性ガスの送給に断熱輸送管１８．２０を
使用するのは、液体送給の間に液体状不活性ガスの気化
を極力防ぐようにする九めである。また、ニードル弁１
９から放出された液体状不活性ガスは、送給途中での若
干の熱吸収および放出に伴う圧力低下の念めに一部気化
して気液混合状態となって噴出する。次いで、このよう
な液体状不活性ガスを溶解炉２１内の溶融金属表面に供
給するが、より望ましくは、前記断熱輸送管２０の他端
側をサイクロン２２に接続し、サイクロン２２内で液体
状不活性ガスの旋回を生じさせて当該不活性ガスを液体
と気体とに分離し、主として液体状不活性ガスを溶解炉
２１内の溶融金属表面に供給する方が良い。これは、気
液混合状態の不活性ガスを溶解炉２１内に供給すると、
気相に乱れが生じてかえって外気を炉内に巻き込み易す
くするおそれがあることによる。

溶解炉２１は、るつぼ盤耐火物２２！１の周囲に誘導コ
イル２４を配設すると共に、上部開口に耐火れんが制止
４１２５を被せた構造をなす。この耐火れんが制止蓋２
５には、前記サイクロン２２の液体流出口２２１を挿入
する液体導入口２６を形成していると共に、作業用開口
２７を設けている。

次に作用を説明すると、耐圧容器１１内に収容された液
体状不活性ガスは、液体取出管１６、液体取出弁１７、
断熱輸送管１８ｔ−通ってニードルパルプ１９に到達す
る。次いで、ニードルパルプ１９から放出された不活性
ガスは気液混合状態となって断熱輸送管２０内を流れ、
サイクロン２２で気液分離されて気体状不活性ガスはサ
イクロン２２の上部より放出されると同時に、液体状不
活性ガスは流体流出口２２ａ！Ｄ流下し、誘導コイル２
４によって加熱保持されている溶融金属２８の表面で液
滴２９となり、との液滴２９は飛びはねるように四方に
散って溶融金属２８の表面の至るところで蒸発を生じ、
炉内雰囲気はその最下層より能率良くかつ迅速に置換さ
れて極めて良好な非汚染雰囲気が形成される。そして、
溶解途中において原材料の追懐作業や溶融金属のサンプ
リング等を行なったときでも、溶融金属２８の表面を蒸
発源として絶えず不活性ガスの上昇流が形成されること
になるため、溶融金属２８の表面に外気が到達すること
はなく、シたがって溶融金属２８の外気汚染を効果的に
防止することができる。

実施例 ここでは、第２図に示す装置を用いて溶解炉２１内テＦ
ｅ−０，２ＳＣ鋼を５０−溶解し、液体アルゴン供給３
分後における液体アルゴン供給量と炉内雰囲気組成との
関係を調べた。その結果を第３図に示す。第３図に示す
ように、液体アルゴンの供給量を２７０ｔｓ　／ｍｉｎ
以上とした場合に、液体状のアルゴンガス粒滴が溶融金
属表面に存在して蒸発を生じるので、炉内雰囲気は急激
に良好なものとなり、炉内雰囲気中００．量は容易に０
．５−以下となると同時に、Ｎ、量も急激に減少する。

なお、液体アルゴンが気化する際に、溶融金属２８から
気化熱を吸収するが、これは操業を妨げるほどのもので
はなかった。ま之、ここで使用した溶解炉２１では、第
２図に示すように、るつぼ型耐火物２６と耐火れんが制
止１２５との間に特にバッキング材を介装せず、耐火れ
んが制止菱２５には直径５０箇の液体導入口２６および
直径８０■の作業用開口２７を設けたものを使用してこ
れらの開口部分の気密化に何んら配慮をしなかったが、
上記の如く良好な結果を得ることができた。

さらに、溶解時間と溶鋼中（Ｎ）の増加量との関係を調
べたところ、第４図に示す結果を得た。

第４図に示すように１液体アルゴンを供給した場合には
、溶鋼中（Ｎ）の増加はほとんど見られなかったのく対
し、第１図に示すような方法で蓋のみを被せた場合には
溶鋼φ（Ｎ）の大幅な増加が認められ、さらにアルゴン
ガスを供給し念場合にも溶鋼中［Ｎ）の増加が認められ
た。

なお、上記し次実施例では、溶解炉が高周波誘導加熱型
の溶解炉を例にとって説明しているが、その他の型式の
溶解炉であっても良い。を念、溶解炉以外に造塊鋳型等
の溶融金属を外気汚染から防ぐ場合にも適用できる。さ
らに１不活性ガスとしては、アルゴンほか、窒素やヘリ
ウムなどを使用することができる。また、溶融金属は、
鉄または鉄系の合金にのみ限定されないことは当然であ
る。

以上説明してきたように１この発明によれば、溶解炉内
の溶融金属表面に液体状不活性ガスを供給し、当該溶融
金属表面上で前記液体状不活性ガスの蒸発を生じさせる
ようにし九から、溶解中にたとえ原材料の追懐作業中溶
融金属のサンプリング等を行なったときでも、溶融金属
の外気圧よる汚染をきわめて良好に防止することができ
るという非常にすぐれた効果含有する。

【図面の簡単な説明】

第１図は溶融金属の汚染防止対策を施した従来の溶解装
置の峨断面説明図、第２図はこの発明の一実施態様によ
る溶融金属の汚染防止装置の部分断面説明図、第３図は
溶解中の液体アルゴン供給量と炉内雰囲気組成との関係
を示すグラフ、第４図は溶解時間と溶鋼中ＣＮ）の増加
量との関係を示すグラフである。 １１・・・液体不活性ガス用耐圧容器、１２・・・液体
不活性ガス、１６・・・液体取出管、１７・・・液体取
出弁、１８．２０・・・断熱輸送管、１９・・・ニード
ル弁、２１・・・溶解炉、２２・・・サイクロン、２Ｂ
−・・溶解金属。 泉イ＄−［１１ヒ　（ｃ４ｆＬン＠ｉｎ）九４瓜後算（
Ｎヶ祇幻 第４二： 三塾解時間（介）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）　　１１１解炉内の溶融金属表面に液体状不活性
   ガスを供給し、１峡溶融金属表面上で前記液体状不活性
   ガスの蒸発を生じさせることを特徴とする溶融金属の汚
   染防止法。