JPS6199560A - 取鍋内の溶融金属の流出速度を一定に保つための方法 - 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】 （産業上の利用分野） この発明は取鍋内の溶融金属の流出速度を一定に保つた
めの方法に関し、例えば溶融金属から直接金属粉末、金
属粒等を造るためのショノチング（ｓｈｏ　ｔ　ｔ　ｉ
ｎｇ）法、噴射法において用いる溶融金属を、取鍋内よ
り一定流速のもとで得ることができるようにした取鍋内
の溶融金属の流出速度を一定に保つための方法に関する
。

（従来の技術） 従来、例えばショソチング（ｓｈｏｔｔｉｎｇ）法、噴
射法により、溶融金属から製品歩留、製品品質の良い金
属粉末、金属粒等を造るための条件としては、■溶融金
属中の溶存酸素０２、窒素Ｎ２、水素１｛２の脱ガスを
充分に行うこと、■溶融金属の流速を一定に保つこと等
が要求されている。

そして、前述条件のうち溶融金属中の脱ガスは、一般的
に製鋼炉より受鋼した取鍋の段階で、真空吸上げ脱ガス
法、ガス吹込攪拌による取消脱ガス法、あるいは環流式
脱ガス法等により行われている。

また、前述条件のうち溶融金属の流速の一定化は、■柄
付き取鍋、小型の取鍋を用い、これを傾は滓の混入を防
ぎながら人手で流出速度を調整するようにして行われ、
また、■土瓶式取鍋を用い、これを上方よりクレーン等
で吊り下げてその高さを加減しながら、重心のやや下方
の回転軸を軸とする回転機構によりハンドル等で回転角
度を加減してその流出速度を調整するようにして行われ
ている。しかし、これらの方法では取鍋を傾ける必要が
あるため、ある程度広い場所を必要とし、また安全性の
点で問題がある。

そこで、今日では一般的に取鍋としては、底部のノズル
にストッパーを配設し、これをハンドルで操作して前記
ノズルより溶融金属を流出させるようにした底注ぎ取鍋
が用いられている。

（発明が解決しようとする問題点） しかし、この底注ぎ取鍋の場合、 ■溶融金属の流出速度が取鍋内の溶融金属の高さによっ
て定まり、流出初期は流出速度が大きくなりすぎ、また
、流出終期は反対に小さくなりすぎるためその流量の調
整が困難である、 ■前述■のように流量の調整が困難であるため、ショソ
チング法、噴射法により溶融金属より直接一定品質の金
属粉末、金属粒等を得ようとする場合、水ジエツトスピ
ードを調整しなければならず、また、得た製品（金属粉
末、金属粒等）の歩留が悪い、 ■前述した取鍋と同様に取鍋の段階で脱ガスをする場合
、脱ガスと、溶融金属の流出とは別々の工程として行う
必要があるためこの段階における作業が複雑となる、 等の問題点がある。

この発明は、以上のような点に鑑みてなしたもので、特
に底注ぎ取鍋において溶融金属の流出初期、終期にかか
わりなく一定の流出速度で溶融金属の流出を行え、しか
も並行して溶融金属内の脱ガスも行える取鍋内の溶融金
属の流出速度を一定に保つための方法を従供したもので
ある。

（問題点を解決するための手段） そして、前述した問題点を解決するこの発明は取鍋内の
溶融金属の任意高さを基準高さとし、前記溶融金属の高
さが前記基準高さより高い場合は前記取鍋内を減圧し、
また前記溶融金属の高さが前記基準高さより低い場合は
前記取鍋内を加圧することにより溶融金属の流出速度を
一定に保てるようにした手段よりなるものである。

ここで、取鍋としては底注ぎ取鍋を主として用いるが他
の構成の取鍋を用いてもよく、また、ここでいう取鍋と
は広い概念で溶融金属を受けるための容器全体をいい、
例えば湯だまり等であってもよい。

また、溶融金属の任意高さを基準高さとするのは、溶融
金属の流出速度がベルヌーイの定理より取鍋内の溶融金
属の高さによって定まるのからであるが、溶融金属の任
意高さを基準高さとするということは任意の流出速度を
基準速度とするということでもある。

そして、取鍋内の溶融金属の高さは一般的には機械的、
電気的手段によって検出されるが、検出しようとする高
さＨにおける溶融金属の流出速度Ｖ（粘性を考慮してい
ない）が、 ｖ　＝　Ｃｖ７丁７π ここで、Ｃｖは速度係数 で得られ、単位時間ごとの溶融金属のノズルよりの流出
量Ｑが、 ｑ−ｃａＡｈ７丁 ここで、Ｃ４は流出係数 Ａはノズルの断面積 で得られることより流出速度または／および流出量を検
出して溶融金属の高さを得るようにしてもよい。

この場合、基準速度と検出速度とを比較し、間接的に溶
融金属の任意高さと検出高さとを比較するという形態を
とることになる。

また、減圧、加圧は一般的手段で行い、取鍋内の変化す
る溶融金属の高さに応じて時系列的に変化させて行う。

すなわち、溶融金属の検出高さに応じて順次連続的、あ
るいは断続的に変化させるようにして行う。

（作用） つぎに、以上の構成に基づいてこの発明の作用について
説明する。

取鍋内の溶融金属の任意高さを基準筒さとし、流出中の
溶融金属の取鍋内の高さを検出し、検出高さと任意高さ
を比較し、検出高さが基準高さより大きい場合はその高
さが等しくなるまで減圧し、逆の状態となった場合は加
圧を行い、常に一定（はぼ）の流出を行えるように作用
するとともに、前記減圧により溶融金属内の脱ガスを行
うように作用する。

（実施例） 以下、ショッチング法、噴射法により溶融金属ｊ　　　
　　から直接金属粒（ショツト粒）を造る場合について
の実施例に基づき、この発明をより具体的に説明する。

まづ、取鍋として底注ぎ取鍋を用いる。そして、あらか
じめこの底注ぎ取鍋による溶融金属の高さと流出速度と
の関係を理論値あるいは実験値（溶融金属の場合、水と
異なり比重が比較的高いため粘性を考慮しなければなら
ないので通常は実験値）で知っておき、取鍋内の溶融金
属の任意高さを基準高さとして設定する。

次いで、電気炉等より取鍋内に出鋼した溶融金属をノズ
ルより連続的に流出するとともに水ジェツトにより水中
に噴射して金属粒（ショツト粒）を得る。ここで、前記
溶融金属の流出にあたっては、取鍋内の溶融金属の高さ
を検出し、検出高さと基準高さを比較し、検出高さが基
準高さより大きい場合はその高さが等しくなるまで減圧
し、減圧により溶融金属内に溶存する酸素０□、窒素Ｎ
２、水素Ｈ２の脱ガスをしながら行い流出速度を調整す
る。

つづいて、取鍋内の溶融金属の高さを検出し、検出高さ
と基準高さを比較し、検出高さが基準高さより小さくな
ると逆に取鍋内を加圧し、溶融金属の流出速度を調整し
、所定の溶融金属を全部流出して金属粒（ショット粒）
を得る。ここで、加圧をしているがこれによる脱ガスに
対しての悪影響はみられなかった。

そして、この実施例によれば必要な金属粒（ショツト粒
）サイズを歩留よ（得ることができる。

−実験例− 以上の実施例に基づいて、つぎの条件のもとて実験を行
いその効果を確認した。

内径０．８ｍ、高さ２．５０ｍ、流出孔の内径０．０１
８ｍの底注ぎ取鍋を用い、温度１５００℃、炭素Ｃの含
有率０．８％、比重７．０の溶融金属について、取鍋内
の熔融金属の基準高さを０．７５ｍとして実験した。

そして、その結果は第１表のとおりである。

−比較例− また、実験例の結果と比較してその効果を確認するため
に前記実験例と同じ条件のもとで、従来の手段（圧力調
整をせず）で行った。

そして、その結果は第２表のとおりである。

第１表 ※１・・溶融金属の高さ 第２表 ｆ また、以上の実験例と比較例との関連を明確にするため
に調整圧力（ｍｍＨｇ　）と溶融金属の高さくｍ）との
関係を表すグラフを第１図に、また溶融金属の流出速度
（ｍ／ｓ）と溶融金属の高さくｍ）との関係を表すグラ
フを第２図に示した。

−製品歩留の比較− さらに、実施例の効果を確認するために、前述実験例と
比較例とに基づき、金属粒（ショット粒サイズ：２．８
３〜０．２９７ｍｍについての製品歩留の比較を行った
。

そして、その結果は第３表のとおりである。

第３表 一製品品質の比較− さらに、実施例の効果を確認するために、前述実験例と
比較例とに基づき、ライフテストと研掃カテストとによ
り製品品質の比較を行った。　　　・〔ライフテストに
よる比較〕 投射スピード二８０％、残留率：４５％（５５％ブレー
クダウン法）のテスト条件でライフテストにより製品品
質（投射回数）の比較を行った。

そして、その結果は第４表のとおりである。

第４表　　　（投射回数） ※ｌ・・溶融金属の高さ なお、５２４０．５１４０はＪＩＳ　Ｇ　５９０３によ
る粒度である。

〔研掃カテストによる比較〕

投射スピード：　６７ｍ／ｓ投射密度：　９０ｋｇ／ｍ
２テストピース：５Ｓ４１のテスト条件で研掃カテスト
により製品品質の比較を行った。そして、その結果は第
５表のとおりである。

第５表　Ｒｚ表面粗さくμｍ） ※１・・熔融金属の高さ なお、Ｒｚ　　（１０点平均粗さ）はＪＩＳ　Ｂ　０６
０１による。

そして、以上の実験例、比較例、実験例と比較例とに基
づく製品歩留δよび製品品質の比較による成績結果より
実施例の手段について、次のことが確認できた。

■溶融金属の減圧・加圧によりその流出速度をほぼ一定
化することができる。これは、比較例の場合、流出孔に
かかる溶融金属の圧力差のためで、実験例の場合、この
圧力差を充分に調整できたからである。また、この点は
第２図に示すグラフより確認できる。

■流出速度の一定化と同時に溶融金属内の脱ガス処理が
充分に行える。すなわち、溶融金属内に溶存する酸素０
２、窒素Ｎ２、水素１１□の脱ガス処理ができる。この
点は製品（実験例ではショツト粒）のライフが延長でき
、しかもショツト粒としての研掃力が増加し、その品質
が向上したことより確認できた（第４．５表参照）。こ
れに対して比較例、　　　　　　＋７）場合・別１程７
脱ガ３処理をじけ０ば４ら４いという点がある。また、
実験例のものについても別工程で更に脱ガスをしたもの
については一層の品質の向上が認められる。なお、実験
例、比較例ともにここでは別工程で脱ガス処理をしてい
ない。

■異形、低比重の製品があまりみられず、製品歩留の向
上が認められる（第３表参照）。また、水蒸気爆発の危
険がなくなり安全性が向上し、さらに、廃熱をショツト
粒の乾燥に利用できることが確認できた。

なお、以上の実施例は、ショノチング法、噴射法により
溶融金属から直接金属粒（ショット粒）を造る場合につ
いてであるが、鋳物の鋳込等にも通用できるものである
ことはいうまでもない。

また、ここでは、減圧・加圧について第１図に示すよう
に溶融金属の高さの関数として直線的に変化させたが、
これは取鍋の形状等によって変えることは当然である。

（発明の効果） 以上の記載より明らかなように、この発明によれば、取
鍋よりの溶融金属の流出初期、終期にかかわりなく一定
の流出速度で溶融金属の流出を行え、しかも並行して溶
融金属内の脱ガスも行える取鍋内の溶融金属の流出速度
を一定に保つための方法を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の実施例における調整圧力（ｍｍＨｇ
　）と溶融金属の高さく’ｍ）との関係を表すグラフ、
第２図はこの発明の実施例における溶融金属の流出速度
（ｍ／ｓ）と溶融金属の高さくｍ）との関係を表すグラ
フである。 第１図 第２図

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）取鍋内の溶融金属の任意高さを基準高さとし、前
   記溶融金属の高さが前記基準高さより高い場合は前記取
   鍋内を減圧し、また前記溶融金属の高さが前記基準高さ
   より低い場合は前記取鍋内を加圧することにより溶融金
   属の流出速度を一定に保てるようにしたことを特徴とす
   る取鍋内の溶融金属の流出速度を一定に保つための方法
   。
2. （２）減圧量または加圧量を取鍋内の溶融金属の高さに
   応じて時系列的に変化させることにより、取鍋内の溶融
   金属の定量流出が行えるようにしたたことを特徴とする
   前記特許請求の範囲（１）に記載の取鍋内の溶融金属の
   流出速度を一定に保つための方法。
3. （３）取鍋として底注ぎ取鍋を用いるようにしたことを
   特徴とする前記特許請求の範囲（１）または（２）に記
   載の取鍋内の溶融金属の流出速度を一定に保つための方
   法。