JPS5928834B2 - 溶融金属撹拌用ガスポンプ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 技術分野 本発明は冶金、より詳細に述べるならば、金属が融けて
いる炉内で溶融金属を直後に攪拌するための装置（ガス
ポンプ）に関するものであり、この攪拌は溶解速度の向
上あるいはたまっている溶融金属の組成ないし温度の均
一性の維持を有利にもたらすものである。

背景技術 溶解炉の槽内で溶融金属を直接に攪拌するために各種の
装置が使用されている。

本発明は、アルミニウム合金のような溶融金属を攪拌す
るためのガスポンプであって攪拌を有効にかつ簡単に行
なうガスポンプを提案する。

知られている溶融金属攪拌用ガスポンプは着脱可能な蓋
を備えた耐火物内張管を含んでなり、この管の内部流路
が蓋を通して圧縮ガスラインおよび真空ラインと連通し
ている。

普通、このタイプのガスポンプは圧縮ガスパルスおよび
真空の制御回路に組込まれた金属レベル検出器を備えて
いる。

上述のガスポンプにおいて、溶融金属のたまっている本
体すなわち溶融金属部分にかかる圧縮ガスのパルスエネ
ルギの利用によって溶融金属は吸引下で管内部へ上方に
引き上げられ次に圧縮ガスの作用下で管内部から溶解炉
の槽内へ押出される。

押出された溶融金属が溶融金属本体内を動いて隣接する
層の溶融金属を移動させ、このようにして溶融金属本体
を攪拌する。

次に、溶融金属の別の部分が吸引下で管内に引かれ、そ
して運転サイクルが同じ順序で再び続けられる。

先行技術のガスポンプは溶解炉の生産効率を高めること
ができるようにするにもかかわらず、多数の重大な欠点
を有している。

例えば、槽から管内部へ引込まれる溶融金属部分は槽の
同じ所から取り出されて実際的にそこに隣接した領域へ
押出される。

その結果として、槽内における金属の上側層と下側層と
の間の熱および物質の交換は不十分であり、特に、かな
り深い槽のある大容量溶解ユニットを使用する場合には
金属の層間の温度差は相当である。

このような場合に、ポンプから排出される溶融金属の速
度を速めることによって処理効率を通常達成する。

しかしながら、これには圧縮ガスから溶融金属へのエネ
ルギ移動係数のさらなる増大が伴ない、このことは過度
のガスおよびガス−金属界面でのスラグ形成によって制
限される。

この要素は攪拌で所望の効果をあげる上で別な障害であ
る。

溶解炉でポンプの数を増すことは同様に問題を解決する
ことにはならない。

それどころか、このことはポンプの運転および構造を複
雑にするだけでありかつガスの過度の消費を招（であろ
う。

炉槽内の金属の熱い上側層と冷たい下側層との間の熱お
よび物質の交換の度合が溶解速度、製造した金属の品質
および燃料消費に直接に影響することに気付（べきであ
る。

炉槽内での熱および物質の交換の度合いを垂直方向に溶
融金属を流れるようにすることによって強めることがで
きる。

しかしながら、この仕事はガスポンプの存在している構
造で行なわれない。

上述のことから溶融金属の攪拌のために使用されたガス
ポンプは多数の欠点に悩んでおり、もし欠点が除去され
たならば、ガスポンプは炉槽内で行なわれる溶解作業中
に達成すべき溶融金属の有効な攪拌を可能にすることに
なる。

エネルギの経済性は今日の近代産業の直面している最も
重要な問題のひとつであることは疑いのない事実である
。

したがって、完全かつ急速な熱および物質の交換処置の
ために望ましい状態を提供することによる冶金設備の生
産能力のさらなる増大がこの問題の解決に実質的に寄与
するであろう。

そして、このことからくる長所は多い。燃料の相当な節
約は別としても、特別な目的の部品およびユニット、例
えば、航空機産業でのものの製造に用いることを意図し
た合金の品質を改善することはまた可能となる。

したがって、本発明の目的は上述の欠点を廻避すること
である。

求めているところの溶融金属攪拌用ガスポンプにおいて
、攪拌管は、炉の槽内の金属の上側層と下側層との間で
より完全な熱および物質の交換の結果として、溶解炉の
生産能力を高め、金属の品質を改善しかつ燃料の節約を
達成することのできるような構造とされるであろう。

本発明によって提案する容器内の溶融金属を攪拌するた
めのガスポンプは着脱可能な蓋の付いた耐火物で内張さ
れた管を含んでなり、この蓋が耐火物内張管の内部を圧
縮ガス供給系および真空系と連通させることのできる開
孔を有するように形成されているガスポンプであって、
耐火物内張管の下側部分の上側壁体がより厚くされかつ
内張管内部と接線入口によって連通した少なくとも１個
の補助ダクトを有するように形成され、接線入口の出口
部分が内張管から排出される金属流に沿って方向づけら
れていることを特徴とするガスポンプである。

このようなポンプ構造が垂直方向で金属の循環移動を作
ることを可能にし、このことによって金属の過熱された
上側層が加熱不足の下側層と混合されて金属浴の体積全
体にわたって温度の均一性の結果が作られるように槽内
の金属の強い攪拌を可能にする。

補助ダクト内に接線入口の用意（接線入口の出口部分は
金属の追い出しの際の金属流に沿って方向づけられてい
る）が、槽から金属の上側層で吸込み、補助ダクトを通
して管内部内へ流すのに有益に利用されるべき噴流効果
を可能にし、管内部の中で槽中へ排出される前に金属の
下側層と混合される。

攪拌管の厚くされた下側部分が分離可能なノズルの形態
に好ましくは作られる。

このことはガスポンプの製作および運転中での流路から
のスラグ除去を容易にするであろう。

管壁体内に形成された補助ダクトが相互に異なるレベル
にかつ管の出口部分よりも上方に配置されていることは
望ましい。

このようなポンプ構造によって、溶融金属の有効な攪拌
領域を広げることが可能になる。

このことは、ガスポンプがかなり深い槽のある大容量溶
解炉に組込まれる場合に特に重要である。

本発明を、添付図面を参照しつつ実施態様例によってさ
らに説明する。

第１図はガスポンプおよび炉の一部の長手軸に沿った断
面図であり、 第２図は第１図の■−■に沿った断面図である。

矢印は金属押出し段階のときの金属流の方向を示すのに
用いられている。

Ｈはポンプ運転中での管内部内の金属レベルでの変動を
表わす値である。

発明を実施するための最良の形態 本発明に係る炉槽２内の溶融金属１を攪拌するためのガ
スポンプは、内側流路４を有する耐火物内張管３および
着脱可能な蓋５を含んでなる。

内側流路４は、管３の壁体内に形成された開孔６を通し
て圧縮ガス供給系および真空系と連通している。

これら系の制御回路図は示していないが、同様なタイプ
の従来ポンプに使用されている制御回路図と本質的な差
異はない。

管３の内側流路４は接線人口９を介して補助取入れダク
ト１０と連通しており、この取入れダクト１０は溶融金
属の押出し時でのこの金属流に沿って向けられた接線入
口−９の出口部分よりも上方に配置されている。

複数の補助取入れダクト１０を設けることができかつそ
れらを管３の内側流路４の出口部分より上方で異なるレ
ベルに配置することができる。

ポンプ管３の厚い下側部分は第２図に示したような分離
可能なノズル１１として形成され、このノズルには補助
ダクト１０が形成されている。

セパレートユニットから作られるこのようなポンプ構造
は、その製造を簡単にしかつ運転中にダクト１０および
管内側流路４のクリーニングが容易にできるようにする
。

セパレート分離可能なノズル内での各個別ダクト１０の
配置の別態様が可能である。

ポンプが次のように運転される。

溶融金属１（第１図）の浴が溶解室２内の許容レベルに
達したときに、ダクト１０が管内側流路４と通じるよう
に溶融金属がダクト１０の接線人口９をおおうので、真
空系８を作動させる。

吸引下で溶融金属が管３内を最高高さＨまで引き上げら
れ、そこで対応する検出器（図示せず）が圧縮ガス供給
系７を起動するように働（。

圧力下のガスのパルスが管３内の溶融金属の一部にかか
つて、溶融金属を管内から溶解室２内へ力強く押出す。

このときに、管３の内側流路４内で溶融金属が補助ダク
ト１０から溶融金属の一部を移動させながら動かされる
。

そして、補助ダクトからの金属部分が内側流路４内の金
属と混合して一緒に溶解室２内へ排出される。

本発明に係るガスポンプの働きは、いわゆる噴出効果す
なわちひとつの噴流が別の噴流を溶融金属の層間での摩
擦の結果として移動させることに基づいている。

内側流路内での溶融金属の移動速度が高まるほど、溶解
室２内の上側層から補助ダクト１０を通して吸引される
金属量が大きい。

溶融金属が垂直面で循環運動を行なうようになり、その
結果として、溶解室２内の金属の上側層および下側層と
の間での熱および物質の交換が非常に強められる。

次に、新しい部分の溶融金属が管３内に吸引されかつ温
度が溶解室２内の浴の全体にわたって均一となるまで運
転サイクルが同じ順序で再び続けられる。

産業上の利用可能性 ガスポンプを試験したところ従来のガスポンプと比較し
て攪拌操作時間の１０ないし１５パーセント削減を可能
にしながら攪拌の高い有効性を示した。

本発明のガスポンプを、生産効率の向上、金属の品質向
上および燃料消費率の低減の目的で溶解炉および真空装
置に使用することが勧められる。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 耐火物内張の管の内部を圧縮ガス供給系および真空
   系と連通させるのに適した開孔を有するように形成され
   た着脱可能な蓋を備えたこの耐火物内張管を含んでなる
   容器内の溶融金属を攪拌するためのガスポンプにおいて
   、前記耐火物内張管３の下側部分の上側壁体はより厚く
   作られかつ少なくとも１つの補助ダクト１０を有するよ
   うに形成され、この補助ダクトは前記耐火物内張管３の
   内側流路４と接線人口９を通して連通しており、この接
   線入口の出口部分は前記耐火物内張管３の内側流路４か
   ら溶融金属が押出されるときの金属流に沿って方向づけ
   られていることを特徴とする溶融金属攪拌用ガスポンプ
   。 ２ 補助ダクト１０を有するように形成されている前記
   耐火物内張管３の厚くされた下側部分は分離可能なノズ
   ル１１のように作られていることを特徴とする請求の範
   囲第１項記載の溶融金属攪拌用ガスポンプ。 ３ 前記耐火物内張管３の壁体内の複数の前記補助ダク
   ト１０は相互に異なるレベルにかつ前記耐火物内張管３
   の内側流路４の出口部分よりも上方に配置されているこ
   とを特徴とする請求の範囲第１項記載の溶融金属攪拌用
   ガスポンプ。