JPS62501859A - 液体中に処理物質を導入する為の装置 - 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】 技術分野及び背景 本発明は、一般に、気体或いは非気体状物質を伴う気体の吹込みによる高温液体 の処理に関する。特には・本発明は、非鉄金属或いは鉄や鋼のような鉄基金属融 体中に、それら金属が容器内に保持されているか或いは導管内を流動中に、物質 を吹込むのに有用な装置に関する。

但し、本発明は、金属液体の処理に制限されなり・０処理されるべき液体は、侵 食的或いは危険であるとみなしうるような高温下にあるものとされる。本発明者 等がここに開発した装置は操作において安全であるよう設計されており同時に処 理が開始されるべき時点まで液体から充分に保換されている。

ここで記載される装置は、選択された金属をそれらの鉱石から採取或いは精錬す るのにもまた使用できる。例えば、タングステンは、アーク炉においてその鉱石 乃至酸化物の溶融金属状態への還元により採取され５る。本を吹込むのに使用さ れ５る。

以下に詳細に開示される装置は鉄から鋼を製造するに際して使用されうる。本装 置は真空脱ガス操作において合金化添加剤を導入する為の便宜な手段として使用 するに好適である。−次及び二次精錬、脱酸及び脱硫が本装置の助けにより有利 に行いうる。銅及び（他の金属）の組成が、凝固前の成る時点において気体状及 び非気体状物質を導入することによりコントロール若しくは修正されうる。例え ば、溶湯は、炉内で、インゴット型内で更には製鋼用ベセル、様々の種類の取鍋 、脱ガス器及びタンディツシュのような容器内で処理されうる。

金属鋳造作業において注湯前に或いは注湯中、容器内の溶湯中に気体を導入する ことが必要若しくは所望されることがある。気体は、様々の目的のため例えが容 器底部域に吹込まれる。これら目的としては、清浄化、溶湯を注出する容器底出 口の近傍から凝固物の排除を助成する為比較的冷い底部域からの凝固物の除去、 溶湯全体を通しての温度均等化及び溶湯内への合金用添加剤の一様な分散を促進 する為の攪拌を含む。通常、アルゴンのよ５な不活性気体が使用される。溶湯組 成に依存して、酸素、二酸化炭素及び炭化水素気体のようが反応性気体が時とし て代替使用される。

従来からの気体吹込み方案は、容器の耐火内張り内に設けられる多孔質レンガ、 摺動ゲート式注出弁内の多孔質プラグ及び従来からの消耗性ランスを企図してき た。

多孔質レンガを特徴とする設備は、簡易さという利点をもつ。残念ながら、容器 の内容物に曝露される多孔質レンガは、金属スラグ或いは金ｐＡ酸化物が例えば 容器な空にする時点と容器を再充填する時点との間でレンガ上に凝着すると作動 不能とする恐れがある。更に、再充填に際して、これらレンガはそこへの溶融金 属の衝撃を通して或いは熱衝撃を通して損傷する可能性がある。レンガの予期せ ざる損傷はきわめて危険な結果を招きやすい。

破損の発生を検知する為の目視検査は容器内を見下す距離が大きいだけに容易と は云えない。

気体噴射に適応する摺動ゲート弁はもつと安全ではありうるが、非常に複雑な機 構としないと、それらは注出と同時して気体噴射の可能性を呈しえない。

従来からのうｙスは、幾分面倒であり、コスト高でありそして使用中に撥ねかえ しが発生することに鑑み危険をどうしても伴う。

特に、本発明は、先行技術の気体吹込みシステムと関連する上記欠点を克服する ことを意図する。以下に開示される装置は、特に良好な費用対効果態様で金属溶 湯中深く物質を導入することが出来そして従来から使用されている消耗２ンスに よっては容易には達成しえない利益を与える。

鉄冶金において、溶湯はしばしばアルミニウム及びカルシウム或いはその合金を 導入することにより脱酸及び脱硫されねばならない。組成コントロール即ち仕上 げ調整は溶湯中に粉末状合金化添加剤を溶解することにより一般に行われる。多 くの材料が、不純物の有害な作用を克服する為或いは仕様組成を生ずるよう溶湯 を調整する為溶湯に添加されうる。使用可能性のある処理材料を網羅する一覧表 をここで呈示するつもりは々い。材料の選択は、溶湯、その出発組成及び仕上げ 組成に依存しよう。

各状況に応じて適正な単数乃至複数の添加剤を選択することは金属及び化学に従 事する者の能力範囲内に充分ある。溶鋼−或いは実際上任意の他の金属溶湯−へ の添加剤の導入は、とりわけ合金用添加剤が即座に溶融、酸化或いは揮化する場 合には、面倒である。従って、溶鋼へのアルミニウムの添加はアルミニウムの低 融点に艦み困雛な作業となりうる。アルミニウムを単に溶湯上に放出するだけで は充分なる脱酸は実現されない。添加アルミニウムは適正に反応するよう溶湯中 に深くまで到達せねはならずそして溶湯上面に非効率的に浮遊すべきでない。

カルシウム成分もまた溶湯中深くに送給されねばならない。従来の送給方法とし ては、ランス或いは浴湯中深くて合金化添加剤を燃やす為の複雑で且つ高価な装 置が使用された。ランス方式は明らかに簡単であるが、上記のような欠点を有す る。

以下に開示される装置は、金属溶湯中深くに例えば粉末形態での合金化或いは処 理用添加剤の尋人を容易々らしめる。本装置によれば、溶湯の精確な投与は非常 に簡単々作業である。好ましい形態において、不活性或いは反応性気体が粉末を 導入する過程で溶湯中に吹込まれうる。本装置はワイヤ或いはロンド形態で合金 或いは処理添加剤を導入するのに容易に適応しうる。

本発明の一様相に従えば、溶湯中に気体或いは気体十例えば粒状形態の処理物質 を送給するのに使用する為の、金属収納容器の壁を貫く通路内に据え付けるに適 した消耗性吹込み装置が提供され、この装置は、主チューブ状胴体或いはスリー ブ、その内部に収容されそして貫通路により穿孔されている耐火要素であって主 チューブ状胴体の一端から突出して延長ノズルを画成する耐火要素と、該ノズル の放出端において貫通路内に設けられる除去可能な閉成手段と、通路に挿通され そして前記閉成手段を除去しそして気体乃至気体＋処理物質を溶湯中へ放出する ことを可能ならしめるべく該閉成手段に押当るよう長手方向に可動の送給パイプ とを包含する。

本発明の別の様相に従えば、溶湯中に気体或いは気体と粒状物質の混合物を送給 するのに使用する為の、溶湯収納容器の壁を貫く通路内に据えつけるのに適した カートリッジ形態の吹込み装置が提供され、この装置は、主チューブ状胴体であ って、該主チューブ状体の一端から突出しモして溶湯の侵入を防止するべく送出 端において除去可能なノズル閉成手段を具備するノズルを形成する耐火チップを 一端に装備する主チューブ状胴体と、主チューブ状胴体を通してノズルの孔内に 伸延する気体乃至混合物送給パイプにして、前記ノズル閉成手段を除去する為主 チューブ状胴体及びノズル孔内な長手方向に可動の囲に設けられる耐火材料填め 物とを包含する。

本発明はまた、溶湯収納容器の壁を通してそこに収納される溶湯内に気体若しく は気体＋固り状若しくは粒状物質を送給するのに使用する為の装置を提供し、こ の装置は、上記文節のいずれかに定義されるような装置と、前記気体供給連成い は気体及び物質の供給源を送給パイプに連結する為の手段と、前記ノズル閉成手 段をノズル孔から除去する為ノズル放出端に向はパイプを前進させる為の手段と を包含する。

パイプは、使用中パイプが気体若しくは気体＋固体乃至粒状物質の溶湯中への流 送の為糾時的に開放されるよう溶湯への曝露に際して即座に融解若しくは燃焼し うる閉葦体を具備しうる。

装置は普通、容器が空になる毎に、全体取替えの為或いは選択された部品、例れ ばパイプの取替えの為通路から取外される。取外しを助成する為、チューブ状体 は、そのノズルとは反対の端において容器壁において装置をそのための通路に組 入れ及び／載いは該通路から取出す為の用具と係合しうる手段を備えている。

使用の簡易さの為、装置は使い捨て物品として構成される。

図面の簡単な記述 本発明の幾つかの様相について、添付図面を参照して実施例によりもつと詳しく 記載する。図面において、第１図は気体或いは気体と例えば粉末を金Ｘ溶湯中に 導入するのに使用される本発明の第一具体例の長手断面図であり、そして 第２図は本発明の第２具体例の同様の図面である。

第１及び２図において、均等部品に対して同じ参照番号が使用されている。

添付図面は、取鍋１ｏのような容器の壁に据えつけられたものとしての本発明に 従う装置を示す。しかし、本装置は処理さるべき液体が流される導管壁中に組込 まれうる。

第１図に示されるように、１１は取Ｍ１ｏの金属外皮でありそして１２はその耐 火内張りである。内張り１２は開口１５を有し、そこに開通孔付き耐火ブロック １４が接合される。ブロック１４は一端から他端まで伸延する内方にテーパづげ られた通路１６を具備し、そして合致する形状のノズル部材１７がそこに位置づ けられる。

ノズル部材１７は通路１６内に接合される。

ノズル部材自体一端がら他端まで貫通する中央通路に収納される溶湯中に気体或 いは気体の粉末の混合物を吹込むための、本発明に従う吹込み装置２ｏを収容す る。

吹込み装＆２０は幾つかの要素の組立体である。吹込み装置２０の一端には、ア ルミナ乃至ジル−ニアのようなプレスされそして焼成された耐火材或いは流込耐 火コンクリートいずれがから作製された耐火ノズルチップ２１が位置づけられる 。ノズルチップ２１は下流端２４において封栓される中央孔２２を具備する。孔 ２２内の封栓２５は好ましくは耐火材、例えば耐火粘土製でありそして適度に弱 い接着力のセメントによって孔内に保持されうる。このセメントは、封栓２５の 漏れ及び不慮の或いは早期の離脱が生じないよう防護する。しかし、セメント結 合力は、封栓が孔２２から過度に困難さなく押進されることを可能とするような ものとすべきである。

ノズルチップは拡大上流端２６を具備し、この拡大部は半径方向外方に突出する 周回リプ或いはフランジ２８を有する。

装置２０の第２蚤素は、チューブ状スリーブ或いは胴体部材５０である。胴体部 材５０はその内側即ち下流端において内方に折曲りだ唇５１を有する。胴体部材 ３０の内部はノズルチップ２１を通すに充分大きくそして唇５１はフランジ２８ を除くチップ２１の全体が装置しうる開口を構成する。ノズルチップと胴体はチ ップ２１の主部分が胴体３０の唇付き内端を越えて外方に即ちそこから離れる方 向に伸延するよう組立てられる。フランジ２８は胴体３０内部に内方に折曲った 唇に坐着して位置決めされる。

装置２０の第３璧素は、気体或いは気体＋処理物質例えば粉末を金属溶湯に送込 む為の金属製送給バイブロ５である。送給パイプは装置の長手方向に可動であり そしてノズルチップ内に摺動自在に収容される。送給パイプは気体、固り或いは 粒状物質な溶湯への導入の為その単数乃至検数の供給源４０に接続のため取鍋の 壁１１を越えて外方に突出している。この具体例は主に溶湯に気体及び粉末混合 物を吹込むことを意図している。

パイプ３５は、ノズルチップ２．１の中央孔から胴体部材３０を軸方向に頁いて 伸延する。パイプは、胴体部材３０の上流端即ち外端に例えば螺着ねじにより止 着される蓋４２における中央開口を装置する。

胴体部材３０内部のパイ１３５周凹の空間は耐火ライナーチューブ或いは他の耐 火材で埋められる。

ノズル部材１７内の通路１８は、溶湯が通路１８に沿って取鍋１０から漏出しえ ないよ５に装置２０と然るべく合着するよう端ぐり或いは長手方向に別様に輪郭 づけられる。漏出を防止するに十分の密着性は、通路１８と装［２０の対面する 表面間に弱い接合力の耐火セメント或いはマスチックを使用することにより保証 されうる。

吹込み装置はクランプ板４５及び関連する取付は構造体４４により通路１８内に 取外し自在に保持される。これらの構造の詳細は本発明の一部を形成しない。図 示のようなりランプ手段は胴体部材５０周囲の当接フランジ４５と５作用して、 ７２ンジ４５をノズル部材１７の外端に形成されたフランジ用力ツト部に押込む 。クランプ手段はまたノズル部材１７を耐火ブーツ２１４０通路１６内の然るべ き坐着位置へと押しやる。

使用において、装＠２０は、図面に示されるようにして即ちパイプ３５の放出端 をノズルチップ内の封栓２５から後方へ即ち上流へ引込めて組立てられる。パイ プは気体或いは気体＋粉末の供給源４０に然るべく接続される。パイプはまた作 動手段５０に作動上連結される。作動手段はノズルチップ２１の端に向はパイプ を長手方向に前進させるためのものである。パイプ作動手段５０は、カム及びレ バー装置或いは他の任意の都合の良い構成と為しえ、そしてその作動の詳細は本 発明の一部を形成しない。

取鍋に溶湯を充填した後適宜の時点において、作動手段５０が起動される。パイ プ３５はノズルテップ２１の孔２２に沿って前進せしめられる。パイプ３５の放 出端は封栓２５と係合しそしてそれをノズルチップ２１から溶湯中に押しやるの で気体或いは気体＋粉末が溶湯中に瞬時的に放出される。

装置２０を使用しての溶湯の処理が終了する時、パイプ３５への気体の供給が停 止される。そこで、溶湯がパイプ３５内に流入する。パイプに沿って僅かの距離 流入後（例えば２インチ−５（ｍ−位）、溶湯は十分に冷い帯域に達し、そこで 凝固して、溶湯の危険な溢流が起らないようパイプ３５を閉塞する。凝固しつつ ある溶湯はパイプに溶着しよう。通常では、凝固溶湯はノズルチップ２１内部に 位置しよう。

続いて、取鍋は溶湯を注出しそして再充填前に、装置２０が全体を交換されるか 或いは少くともその閉塞パイプが抜出されそして排棄されそして新たなパイプ３ ５及び封栓２５が組込まれる。装［２０は、先ずクランプ板４３を外した後、胴 体３０に適当なねじ式抜出し用具を付設することによりノズル部材１７から抜出 しうる。パイプがノズルチップ２１内で溶着せずまた別様に不動状態に引掛った り括ったりしなければ、パイプは装置から引出すことが出来る。

周期的に、ノズル部材１７は溶湯により溶食されたり或いは化学的に侵食される ようになるので交換を必要としよう。経済性のために、ノズル部材が耐火コンク リートから成型されることが好ましい。

第１図に例示した具体例において、スリーブ即ち胴体部材はねじ付き蓋４２と同 じく金属例えば銅製である。

浴湯凝固物がパイプ３５に溶着しそして同時にノズルチップ２１に付着しても、 特殊な抜出用具の必要性及び装置２０における合着形態への必要性は回避されう る。

その場合、パイプ３５の外端が把持されそして装Ｆｉ、２゜を通路１８から抜出 すべく外方に引張られる。別様には、ノズルチップ２１の孔２２の放出端が、溶 湯が凝固しそしてパイプに溶着する時孔２２を通して後方に引出しぇ々い凝固金 属の塊りが生じるように拡大されうる。そ５すれば、装置２０はパイプ５５を引 張ることにより通路１８から抜出すことが出来る。

パイプ３５は、耐火材、金属例えば軟鋼から作製しうるが、好まし、くは耐人材 内張り金属パイプ製である。

７・ズルチソブ２１が装置２０の据えつげ前或いはその際中に損傷する可能炸を 防止する為に、チップは外側補強用金属外幹体を装備しうる。外鞘体はチップ２ １に沿って部分的に延在し、その放出端の手前で終端するものとなり、　５る。

このカー）　ＩＪツジ型吹込み装置２０は、殊に装置２０が廉価力使い捨て形態 である時、金属製造業者に非常に大きな便宜さを与えることが理解されよう。

本発明の別の具体例は大部分同様でありそして第２図に示されている。装置１２ ０は金属（例えば鋼）製チューブ或いはスリーブを構成する胴体部材１３０を備 え、これは抜出し用具と係合されるべき内部ねじを一端に有している。胴体部材 の内側には、例えばキャスタブルコンクリート製の耐火ライナー１３１が存在す る。ライナーは胴体部材１３０の一方内端から突出しそして一端から他端まで貫 通路によって穿孔されている。金属チューブ１３２が貫通路１３３の長さの主部 分を内張すしている。胴体部材１３０の端を越えて伸延するライナ一部分はテー パづけられ、部分的に金属ジャケット１３４により枝われそしてノズル１２１Ｙ ｍ成する。従って、第１具体例と違って、ここではノズｌＬ／１２１とライナー １３１とは一体で屁る。ノズ〃１２１は部材１７の通路１８内に粉砕性セメント 或いは耐火アスチツクにより弱くしかし漏れ防止に十分密着して止着される。除 去可能な閉成手段即ち封栓２５が通路１３５内にノズル１２１の放出端において 嵌着される。送給パイプ５５が貫通路１３３内に挿通されそ［２て内部で軸方向 に移動自在である。パイプ３５は先の具体例のように、供給手段４０及び作動手 段５Ｃに接続される。パイプ３５は、その下流端において、融解性或いは燃焼性 の一時的な覆いにより随意的に閉成される。

この具体例を使用して、気体、気体＋粉末式いは気体＋ワイヤの吹込みは本質的 に前と同様に進行する。使用後、装置１２０は装置２０と同態様で抜出すことが 出来る。

装［１２０は、成型部材として胴体部材１３０、ジャケット１３４及び金属チュ ーブ１３２を使用して現場での注型技術により容易に作製されうる。

両具体例に対して使用された構成は廉価で使い捨ての吹込み装置の製造に適合す る。

本発明は、溶融金属のよう々高温液体の処理に応用しうるものであり、この場合 処理は液体を収納する容器の壁を通して液体表面下深くに気体或いは気体＋粉末 式いは気体十ワイヤを本発明装置によって吹込むことと関与する。これによって 、例えば反応性或いは揮発性物質を使用して組成変更の為の液体の処理がもつと も効率的に為される。

国際調査報告 ＡＮＮＥＸ　Ｔｏ　ＴＦｊ　ＩＮＴＥＲＮＡＴ工０ＮＡＬ　５ＥＡＲＣ菖ＲＥ？ ＯＲＴ　ＯＮ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．融体中に気体或いは気体＋例えば粒状形態の処理物質を送給するのに使用す る為の、融体収納容器の壁を貫く通路内に据え付けるに適した使い捨て吹込み装 置（２０，１２０）であつて、主チューブ状胴体或いはスリーブ（３０、１３０ ）、その内部に収容されそしてネ記貫通路（２２，１３３）により穿孔されてい る耐火要素（２１，１３１）であつて主チューブ状胴体の一端から突出して延長 ノズルを画成する耐火要素（２１，１３１）と、該ノズルの放出端において貫通 路（２２，１３３）内に設けられる除去可能な閉成手段（２５）と、通路に挿通 されそして前記開成手段を除去しそして気体乃至気体十処理物質を融体中へ放出 することを可能ならしめるべく該助成手段（２５）に押当るよう長手方向に可動 の送給バイブ（３５）とを包含する使い捨て吹込み装置。 ２．融体中に気体或いは気体と粒状物質の混合物を送給するのに使用する為の、 融体収納容器の壁を貫く通路内に据えつけるのに適したカートリツジ形態の吹込 み装置（２０）であつて、主チューブ状胴体（３０）にして、該主チューブ状胴 体の一端から突出しそして溶湯の侵入を防止するべく送出端において除去可能な ノズル閉成手段（２５）を具備するノズルを形成する耐火チップ（２１）を一端 に装備する主チューブ状胴体と、主チューブ状胴体を通してノズルの孔内に伸延 する気体乃至混合物送給バイブ（３５）にして、前記ノズル開成手段を除去する 為主チューブ状胴体及びノズル孔（２２）内を長手方向に可動のバイブ（３５） と、前記主チユーブ状胴体内部で且つ該バイブ周囲に設けられる耐火材料填め物 とを包含する吹込み装置。 ３．胴体（３０）が内部に耐火材料を保持する為ノズルとは反対端において蓋（ ４２）を有し、該蓋（４２）がノズル孔（２２）と整列するバイブ案内開口を備 えている特許請求の範囲第２項記載の装置。 ４．前記胴体（３０）がノズルチップ（２１）のフランジ付き端（２８）に対す る坐を提供するべく前記一端において内方に折曲つた唇（３１）を有する金属チ ューブである特許請求の範囲第２項或いは第５項記載の装置。 ５．バイブ（３５）が使用に当って融体中に気体或いは混合物を流送するべくバ イブが瞬時的に開放されるよう融体への曝露に際して即座に融触着しくは燃焼し うる蓋いを放出端に具備する特許請求の範囲第１項或いは第２項記載の装置。 ６．胴体（３０，１３０）が、ノズルとは反対端において、容器壁（１２）にお ける通路（１８）に装置（２０）を組入れそして／或いは通路（１８）から装置 （２０）を抜出す為の手段を具備する特許請求の範囲第１項或いは第２項記載の 装置。 ７．前記手段が胴体（３０、１３０）の前記端におけるねじ螺刻部から成る特許 請求の範囲第６項記載の装置。 ８．送給バイブ（３５）が鋼製チューブである特許請求の範囲第１項或いは２項 記載の装置。 ９．装置（２０）を漏れを防止するに十分密着して且つ取外し自在に収容する為 の通路（１８）を具備しそして容器壁（１２）内に組込みの為の耐火体（１７） との組合せにおける特許請求の範囲第１項或いは第２項記載の装置。 １０．融体収納容器の壁を通してそこに収納される溶湯内に気体若しくは気体十 固り状若しくは粒状物質を送給するのに使用する為の装置であつて、特許請求の 範囲第１項或いは第２項に従う装置（２０）と、前記気体供給源或いは気体及び 物質の供給源を送給バイブに連結する為の手段と、前記ノズル閉成手段をノズル 孔から除去する為ノズル放出端に向げバイブを前進させる為の手段とを包含する 装置。