JPS63500043A - Method for processing molten metal and equipment for its implementation - Google Patents

Method for processing molten metal and equipment for its implementation

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JPS63500043A
JPS63500043A JP50483085A JP50483085A JPS63500043A JP S63500043 A JPS63500043 A JP S63500043A JP 50483085 A JP50483085 A JP 50483085A JP 50483085 A JP50483085 A JP 50483085A JP S63500043 A JPS63500043 A JP S63500043A
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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。 (57) [Summary] This bulletin contains application data before electronic filing, so abstract data is not recorded.

Description

【発明の詳細な説明】 溶融金属の処理方法およびその実施のための手段技術分野 本発明は、冶金および鋳造における金属溶解の分野に関し、更に詳しくは溶融金 属の処理方法およびその実施のための手段に関する。[Detailed description of the invention] Methods of processing molten metal and means for its implementation Technical field The present invention relates to the field of metal melting in metallurgy and foundry, and more particularly to the field of melting metals in metallurgy and foundry. The present invention relates to a method for treating the genus and means for its implementation.

背景技術 今日、鋼製造業界の趨勢は、溶解設備の容量を拡大し、設備毎の生産量を上昇さ せ、多様な用途に向けて鋼の高級化および高品質化を進めている。Background technology Today, the trend in the steel manufacturing industry is to expand the capacity of melting equipment and increase the output per equipment. As a result, steel is becoming more sophisticated and of higher quality for a variety of uses.

高生産量の巨大鋼溶解設備における溶湯の精錬および仕上工程の実施は、その性 能特性によらず、がなりの困難が伴い、加熱時間の実質的な増加や技術的および 経済的な指数の悪化脱ガス、脱硫、脱酸、合金添加、等)の進んだ方法は溶解設 備の外で、すなわち各々の目的に最も適した設備で行なわれる。The implementation of molten metal refining and finishing processes in large steel melting facilities with high production volumes is Regardless of its performance characteristics, it is accompanied by difficulties in bending, a substantial increase in heating time, and technical and The advanced method of degassing, desulfurization, deoxidation, alloy addition, etc., which deteriorates the economic index, is the melting method. It is carried out off-site, i.e. in the equipment most suitable for the purpose.

近代的な炉外金属処理方法には必ず真空、不活性ガスや活性ガス、高反応性の脱 酸剤や調整剤の粉末が用いられ、また、反応相の強烈な攪拌や加熱も必要である 。これら種々の方法は、反応の速度および完全性、および有害不純物の除去の程 度において、これらを溶解設備内で実現する特異性にくらべて大きな優位性があ る。Modern ex-furnace metal processing methods require vacuum, inert or active gases, and highly reactive desorption. Acid and modifier powders are used, and intense stirring and heating of the reaction phase is also required. . These various methods depend on the rate and completeness of the reaction and the extent to which harmful impurities are removed. It has a great advantage over the specificity of realizing these within the melting equipment. Ru.

鋼の炉外処理は、金属品質(硫黄量、ガス量、非金属介在物量、温度と組成の均 一性)に対する要求がより厳しい連続鋳造法において広範に採用されている。Ex-furnace treatment of steel is carried out by checking metal quality (sulfur content, gas content, amount of non-metallic inclusions, temperature and composition uniformity). It is widely used in continuous casting processes, which have stricter requirements for uniformity.

鋼の炉外処理は次のような銅製造上の問題を解決する。すなわち、鋼中の水素を 応力割れ(薄片状割れ)を回避する水準にまで除去すること、炭素による金属の 制御脱酸、金属中に予め決定された組成の非金属介在物を形成すること、予め決 定された量の元素を非常に狭い変動幅で精密に合金化すること、取鍋内の金属本 体全体の温度および組成の均一化、純金属および合金溶湯の完全な脱炭、脱硫( 溶湯およびスラグの加熱および攪拌の手段が使用できる場合)である。炉外精錬 法の使用によって、製銅炉の生産量が増加し、炉をより迅速に空けて次の溶解が でき、フェロアロイの消耗量が減少し、化学組成の不具合や表面欠陥による圧延 製品の不良が減少し、最終製品の品質が向上して製品の使用寿命が延長するので 、高度の経済的効果を得ることができる。Ex-furnace processing of steel solves copper manufacturing problems such as: In other words, hydrogen in steel Removal of metal to a level that avoids stress cracking (flake cracking), controlled deoxidation, the formation of nonmetallic inclusions of a predetermined composition in a metal; Precise alloying of defined amounts of elements with very narrow fluctuations, metal stacks in a ladle Uniform temperature and composition throughout the body, complete decarburization of pure metals and molten alloys, desulfurization ( (if means of heating and stirring the molten metal and slag are available). Ex-furnace refining The use of the method increases copper furnace production and allows the furnace to be emptied more quickly for the next melt. This reduces the amount of ferroalloy wear and prevents rolling due to chemical composition defects and surface defects. Product defects are reduced, the quality of the final product is improved, and the service life of the product is extended. , high economic effects can be obtained.

炉および金属の炉外精錬方法の選択は、溶製する鋼の級や、製品金属に要求され る品質、技術的なサイクルの時間および鋳造の条件によって決定される。The selection of the furnace and the method for refining metal outside the furnace depends on the grade of steel to be melted and the requirements for the product metal. determined by the quality of the casting, the technical cycle time and the casting conditions.

電気炉工場に繰返し型および循環型の真空脱ガス装置を備えると伴に、金属の加 熱と攪拌あるいは真空下での酸素吹込の機能を有する取鍋真空脱ガス装置をも設 備することが前提である。そのような真空脱ガス装置は、一般的には、容量20 0tonまでの電孤炉が設置された電気炉工場内に設置され、最高級の軸受鋼、 構造用合金鋼、種々の極低炭素の耐食鋼を製造するために使用される。取鍋内で 金属を加熱すれば炉内で過熱(スーパーヒート、5uperhea t)する必 要がないので、ライニングの耐久性が上がり且つ製鋼設備の生産量が実質的に増 加する。In addition to equipping the electric furnace factory with repeating and circulation type vacuum degassing equipment, A ladle vacuum degassing device with heat and stirring or oxygen injection functions under vacuum is also installed. It is a prerequisite to be prepared. Such vacuum degassers typically have a capacity of 20 It is installed in an electric furnace factory where electric furnaces up to 0 tons are installed, and the highest grade bearing steel, Used to produce structural alloy steels and various ultra-low carbon corrosion-resistant steels. in the ladle If you heat the metal, it will need to be overheated (superheat, 5uperheat) in the furnace. This increases the durability of the lining and substantially increases the production capacity of steelmaking equipment. Add.

新らたな電気炉工場のレイアウトに考慮されるべきことは、取鍋内での金属およ びスラグの電気加熱や攪拌を用いて、中性のガスと粉末状添加剤によって、真空 下での鋼の複雑な精練が行なえるような設備の配置にすることである。What should be considered in the layout of a new electric furnace factory is the metal and Using electric heating and stirring of the slag and slag, a neutral gas and powdered additives are used to The aim is to arrange the equipment so that complex smelting of steel can be carried out below.

公知技(ネテの一つは、真空下で脱酸中に溶融金属を加熱する方法およびその実 施のための手段である(米国特許第3,501,289号、1970年、分類7 5−12)。Known techniques (one of the techniques is a method of heating molten metal during deoxidation under vacuum and its implementation) (U.S. Pat. No. 3,501,289, 1970, Class 7) 5-12).

この公知方法では、脱ガスのために溶融金属表面上方を真空にして、電極と溶湯 との間に印加した交流アークによって溶融金属を加熱する。脱ガスを更に完全に 行なうには直接アークに接触する溶湯の部分とそれ以外の溶湯の部分との温度差 によって起こる対流熱交換による溶湯の攪拌が必要である。In this known method, a vacuum is created above the molten metal surface for degassing, and the electrode and molten metal are The molten metal is heated by an alternating current arc applied between the More complete degassing To do this, check the temperature difference between the part of the molten metal that comes into direct contact with the arc and the other parts of the molten metal. Stirring of the molten metal is necessary due to the convective heat exchange that occurs.

電気アークの燃焼は放射による実質的な熱損失を伴うので、この公知方法の溶湯 加熱のエネルギー効率は低い。そのよう、 な方法は実施するために真空を必要 とすることが実質的な欠点である。加えて、上記の方法は、合金元素添加、脱炭 、脱酸、あるいはスラグの形成を伴う脱硫や脱燐などのような金属の処理を行な うことが技術的に困難である。Since combustion in an electric arc involves substantial heat loss by radiation, the molten metal of this known method The energy efficiency of heating is low. As such, the method requires a vacuum to perform. This is a substantial drawback. In addition, the above method also includes alloying element addition, decarburization Processing of metals such as deoxidation, desulphurization or dephosphorization with slag formation. It is technically difficult to do so.

この公知方法は内部に溶湯容器を収容した真空室を有する設備で実施される。This known method is carried out in a facility having a vacuum chamber containing a molten metal container inside.

真空室の本体内には非消耗電極を固定する手段が設置されている。この電極は水 平面内および鉛直面内で移動できる。Means for fixing the non-consumable electrodes are provided within the body of the vacuum chamber. This electrode Can move in planes and vertical planes.

更に、交流電源から溶湯に電圧を印加する手段も存在する。Furthermore, there is also a means for applying voltage to the molten metal from an AC power source.

真空脱ガス中に溶湯を加熱する手段は、真空を維持する必要があるために複雑で ある。The means of heating the molten metal during vacuum degassing is complicated by the need to maintain a vacuum. be.

公知方法の一つは溶融金属の精錬方法である(FRG特許第1,217,986 号、1966年、分類18b)。One known method is a molten metal refining method (FRG Patent No. 1,217,986). No., 1966, classification 18b).

、この公知方法は、溶湯中の炭素量を減少させるために酸化性ガスによる溶湯の 酸化を行ない、酸化したこの溶湯を、不活性なガスで生成させたプラズマ・ジェ ットで加熱する。同時に三原子ガスを活性媒質として不活性なガス中に導入する 。, this known method uses oxidizing gas to reduce the amount of carbon in the molten metal. This oxidized molten metal is then oxidized using a plasma jet generated using an inert gas. Heat in a hot pot. At the same time, a triatomic gas is introduced into an inert gas as an active medium. .

溶湯の脱酸のための二原子ガスとして水素が用いられる。その際、不活性なガス 中への水素の導入量はプラズマが主として水素から成るようにする。溶湯の脱酸 後に、不活性なガス、たとえばアルゴンがもう一度プラズマ形成ガスとして用い られる。Hydrogen is used as a diatomic gas for deoxidizing the molten metal. At that time, inert gas The amount of hydrogen introduced into the plasma is such that the plasma mainly consists of hydrogen. Deoxidation of molten metal Later, an inert gas, e.g. argon, is again used as plasma-forming gas. It will be done.

溶湯表面の上方でプラズマ・シェアドが形成されるので放射による実質的な熱損 失が生ずる。そのためエネルギー効率が低い。Substantial heat loss due to radiation due to the formation of plasma shared above the molten metal surface A loss occurs. Therefore, energy efficiency is low.

この公知の溶融金属精錬方法を使用すると、溶湯−プラズマ界面での熱交換およ び物質交換の過程が低速なので精錬時間が長いため経済的でない。その上、溶湯 の一部分の処理が不完全になることがある。Using this known molten metal refining method, heat exchange and The process of material exchange is slow and the refining time is long, making it uneconomical. Moreover, molten metal Some parts of the process may be incomplete.

この公知方法では、金属−スラグ−プラズマ・ジェット界面で(7) ?9 t nの攪拌が効果的に行なわれないので、スラグ形成を伴う脱硫や脱燐のような処 理を完全に行なうことができない。更に、撹拌が対流熱交換によってのみ行なわ れるので不十分であり、したがって金属全体の温度および組成が均等でないので 公知方法によって溶湯に合金添加を行なうことが実際上不可能である。In this known method, (7)? at the metal-slag-plasma jet interface. 9t Processes such as desulfurization and dephosphorization that involve slag formation cannot be carried out because n is not effectively agitated. unable to do the right thing perfectly. Furthermore, stirring is performed only by convective heat exchange. temperature and composition is not uniform throughout the metal. It is practically impossible to carry out alloying additions to the molten metal by known methods.

この公知方法を行う設備は、溶融金属のための取鍋と低温プラズマ・ジェット生 成用のプラズマ発生装置とを含んで成り、プラズマ発生装置は溶融金属の上方に 配置され且つ往復運動できるように設置されている。Equipment for carrying out this known method consists of a ladle for molten metal and a cold plasma jet generator. and a plasma generator for molten metal. It is arranged and installed for reciprocating movement.

放射による実質的な熱損失は実質的な熱的負荷を加えるので取鍋の耐火物ライニ ングの耐用寿命を短くする。The ladle refractory liner is shorten the service life of the ring.

本発明に最も近い先行技術は直流プラズマ・ジェットによる溶融金属の精錬方法 およびその実施のための手段である(米国特許第3,547.622号、197 0年、分類75−10)。The closest prior art to the present invention is a method for refining molten metal using a direct current plasma jet. and means for its implementation (U.S. Pat. No. 3,547.622, 197 Year 0, classification 75-10).

この公知方法では、プラズマ形成ガスをアーク中を通すことによって低温プラズ マ・ジェットを発生させ、この低温プラズマ・ジェットを溶湯、すなわち溶鋼に 配送して溶鋼を加熱し、溶湯表面上方には真空を形成し、この真空中に直流を通 して、アークの磁束と共に作用する直流磁場を形成することによって溶湯の攪拌 を行なう。In this known method, a cold plasma is generated by passing a plasma-forming gas through an arc. Generates a plasma jet and converts this low-temperature plasma jet into molten metal, that is, molten steel. The molten steel is delivered and heated, a vacuum is formed above the molten metal surface, and a direct current is passed through this vacuum. The molten metal is stirred by creating a DC magnetic field that works together with the magnetic flux of the arc. Do this.

溶湯の脱ガスは、溶湯の真空下での処理、低温プラズマ・ジェットによる攪拌お よび加熱の間に行なわれる。Degassing of the molten metal can be achieved by processing the molten metal under vacuum, stirring with a low-temperature plasma jet, or and during heating.

電気アークの燃焼は放射による実質的な熱損失を伴うので、この公知方法は溶湯 加熱のエネルギー効率が低い。この方法の実施には真空を必要とするので実質的 に困難がある。加えて、上記のようにしてこの公知方法を行なうと、合金元素添 加、脱酸、更に、スラグ形成を伴う脱硫や脱燐のような溶湯の処理を行なうこと は技術的に困難である。Since the combustion of an electric arc involves substantial heat loss by radiation, this known method Heating energy efficiency is low. This method requires a vacuum, so it is practically There are difficulties in In addition, when this known method is carried out as described above, alloying element additions Processing of molten metal such as addition, deoxidation, and further desulfurization and dephosphorization with slag formation. is technically difficult.

この公知の溶湯処理方法は、溶湯を効果的に攪拌することが困難であり、熱交換 および物質交換が最も効果的に行なわれる高温プラズマ−溶湯界面の表面積が小 さいために実質的なエネルギー消耗を要する。This known molten metal processing method is difficult to effectively stir the molten metal and requires heat exchange. and the surface area of the high-temperature plasma-molten metal interface, where mass exchange takes place most effectively, is small. The small size requires substantial energy consumption.

この公知方法は、鉛直面内で互に上下に配置され且つ二つの金属輸送路で相互連 通した二つの溶融金属浴を含んで成る設備で実施される。浴の一つには、鉛直面 内で往復運動するように設置され且つ溶湯表面上方に配置された、低温プラズマ ・ジェット生成用のプラズマ発生装置が設けられている。This known method consists of two metal transport channels arranged one above the other in a vertical plane and interconnected by two metal transport channels. The process is carried out in a facility comprising two molten metal baths that are connected to each other. One of the baths has a vertical surface A low-temperature plasma placed above the molten metal surface and reciprocating within the molten metal. - A plasma generator for jet generation is provided.

この設備には低温プラズマ・ジェットを生成するために直流電源が設けられてい る。The equipment is equipped with a DC power source to generate a cold plasma jet. Ru.

真空下で溶融金属の加熱、攪拌、および脱ガスを同時に行なうために、プラズマ ・アークのイオン化ガス柱が溶融金属の表面に衝突し、高アンペアの直流電流が プラズマ・アーク柱を通って溶融金属浴に流れる。アーク電流の流れの方向に直 角に浴内を通る直流磁場が、アーク電流の誘起する磁束と共に作用して溶融金属 を長方形の周囲に沿って移動させる。Plasma is used to simultaneously heat, stir, and degas molten metal under vacuum. ・The ionized gas column of the arc collides with the surface of the molten metal, generating a high amperage direct current. Flows through the plasma arc column into the molten metal bath. Directly in the direction of arc current flow A DC magnetic field passing through the bath at the corner acts in conjunction with the magnetic flux induced by the arc current to transform the molten metal. Move along the perimeter of the rectangle.

溶湯の処理のために用いる設備は、耐火材料でライニングした二つの浴が存在し 且つ溶湯上方に真空を形成する必要があるために、実現するには複雑である。The equipment used for processing molten metal has two baths lined with refractory material. Moreover, it is complicated to implement because it requires creating a vacuum above the molten metal.

プラズマ・アークが高アンペアであり且つ溶融金属が循環するので、金属輸送路 および浴の耐火物ライニングの耐久性が低い。特に、実際には溶融金属の処理は 処理済溶湯の排出と新らたな溶湯の注入とが周期的に行なわれるので、必ず浴の 密閉解除が行なわれるから更に技術的に複雑になる。Because the plasma arc is high amperage and the molten metal circulates, the metal transport path is and poor durability of the refractory lining of the bath. In particular, in practice, processing of molten metal is Since the treated molten metal is drained and new molten metal is injected periodically, the bath is always This becomes even more technically complex due to the unsealing process.

発明の開示 本発明の目的は、低温プラズマ・ジェットと溶融金属との間の熱交換および物質 交換を促進するように溶融金属中に低温プラズマ・ジェットを配送し且つ添加物 を供給することによって、溶融金属を加熱する熱効率を高め、且つ溶融金属と添 加物との間の熱交換および物質交換を促進し、更に、単純な構造の溶融金属処理 手段で合金の機械的性質および実用特性を向上させる、溶融金属処理方法および その実施手段を提供することである。Disclosure of invention The object of the present invention is to provide heat exchange and material exchange between a low temperature plasma jet and molten metal. Delivering a cold plasma jet into the molten metal to facilitate exchange and additives By supplying It promotes heat exchange and mass exchange between fillers, and also has a simple structure for molten metal processing. Molten metal processing methods and methods that improve the mechanical and practical properties of alloys by means of The goal is to provide the means to implement it.

この目的は、アーク中にプラズマ形成剤を通すことによって低温プラズマ・ジェ ットを発生させ、低温プラズマ・ジェットを溶融金属に配送する溶融金属処理方 法において、゛咳溶融金属を攪拌するために該低温プラズマ・ジェットを該溶融 金属の本体の内部の該溶融金属の表面の側に約1500m / sの速度で配送 し、且つ添加物を予め該プラズマ・ジェットの中に通して導入する本発明の溶融 金属処理方法によって達成される。The purpose is to create a cold plasma jet by passing a plasma forming agent through the arc. A method of processing molten metal that generates a jet of plasma and delivers a low-temperature plasma jet to the molten metal. In the process, the cold plasma jet is applied to the molten metal to agitate the molten metal. Delivered to the surface side of the molten metal inside the metal body at a speed of about 1500 m/s and the additives are previously introduced through the plasma jet. Achieved by metal processing methods.

低温プラズマ・ジェットを溶湯内部に配送することによってプラズマと溶融金属 との間の熱交換および物質交換を実質的に促進することができる。この場合、溶 湯より高温の、浮上するプラズマ形成ガス泡は溶湯に熱エネルギーを付与し尽す ので、プラズマ・ジェットの全熱エネルギーは実際上溶湯を加熱するために費さ れる。Plasma and molten metal by delivering a low temperature plasma jet inside the molten metal can substantially facilitate heat and mass exchange between In this case, the melt The floating plasma-forming gas bubbles, which are hotter than the hot water, impart thermal energy to the molten metal. Therefore, the total thermal energy of the plasma jet is actually spent heating the molten metal. It will be done.

プラズマ・ジェットの熱エネルギーが高ければ、プラズマと溶湯との間での物質 交換の過程を促進するプラズマ形成ガスの反応能力は高まる。更に、本発明の方 法の実施によってプラズマ技術を最も効果的に用いるという利点が得られる。If the thermal energy of the plasma jet is high, the material between the plasma and the molten metal The reactive capacity of the plasma-forming gas to promote the exchange process is increased. Furthermore, the present invention The implementation of the method provides the advantage of using plasma technology most effectively.

すなわち、プラズマ・アーク中で加熱あるいは融解して高い反応能力を与えた合 金添加物およびスラグ形成添加物を配送するためにプラズマ技術を用いる。同時 に、プラズマ・アークは効果的な熱源であり、プラズマ・アークを溶融金属中に 没入させると放射による熱損失が除去されて最高の熱効率が得られるので、実質 的に低い温度で溶融金属処理の過程を開始することが可能になる。In other words, a compound that has been heated or melted in a plasma arc to give it high reaction ability. Plasma technology is used to deliver the gold and slag-forming additives. simultaneous The plasma arc is an effective heat source, and the plasma arc is Immersion eliminates radiant heat loss and provides the highest thermal efficiency, making it virtually It becomes possible to start the process of molten metal processing at a significantly lower temperature.

本発明の方法を実施する際には、窒素含有添加物を用いることが望ましい。When carrying out the method of the invention, it is desirable to use nitrogen-containing additives.

窒素含有添加物の使用は、たとえば組成中にニッケルやマンガンのようなオース テナイト形成元素を有する耐食鋼や耐摩耗鋼に、これらの元素の一部を置換する 目的で合金化する場合に最も効果的である。The use of nitrogen-containing additives, for example, Substituting some of these elements in corrosion-resistant and wear-resistant steels that contain tenite-forming elements It is most effective when alloyed for specific purposes.

開示した方法の実施に際しては、予め約0.1〜約1.0mmの範囲の寸法の粒 子に粉砕されたスラグ形成添加物を用いることが望ましい。製鋼設備の浴中で起 こる種々の過程(スラグ形成、脱燐、脱硫、その他)の各速度は、脱炭および金 属の加熱の速度より実質的に遅い。In carrying out the disclosed method, particles having a size in the range of about 0.1 to about 1.0 mm are prepared in advance. It is desirable to use finely ground slag-forming additives. Occurred in the bath of steel manufacturing equipment. The rates of the various processes (slag formation, dephosphorization, desulfurization, etc.) substantially slower than the rate of heating of the genus.

粉末状のスラグ形成添加物を予めプラズマ・アーク中で活性化し、溶湯金属体中 に導入して金属/スラグ表層部の展開を最高度に行なうと、脱燐、脱硫等の過程 の速度が最高になる条件ができる。Powdered slag-forming additives are activated in advance in a plasma arc and added to the molten metal body. When the surface layer of metal/slag is developed to the highest degree, processes such as dephosphorization and desulfurization occur. conditions are created for the highest speed.

スラグ形成添加物を用いる場合には、プラズマ発生剤は自己の体積の0〜100 vo1%の量で酸素を適切に含有してよい。When using slag-forming additives, the plasma generating agent has a volume of 0 to 100% of its own volume. Oxygen may suitably be included in an amount of vol.

上記の量の酸素の使用は高度に活性な鉄含有石灰系スラグの形成を促進しくこの スラグは溶融金属体中に形成される)、スラグ粒子の浮上中に脱燐過程が起きて 溶融金属を効果的に攪拌する。The use of oxygen in the above amounts promotes the formation of a highly active iron-bearing limestone slag. Slag is formed in a molten metal body), and the dephosphorization process occurs during the floating of slag particles. Stir molten metal effectively.

この目的は、鉛直面内で往復運動するように設置され且つ溶融金属の表面の上方 に配置された低温プラズマ・ジェ−/ )生成用のプラズマ発生装置を含んで成 る溶融金属処理方法を実施するための手段において、プラズマ発生装置はノズル を具備し、ノズルは端面を溶融金属に面しており更に低温プラズマ・ジェットの 排出の位置にプラズマ発生装置の流出部と実質的に等しい流入部を有しており、 溶融金属中に浸漬したノズルの部分の長さが溶融金属の柱の高さの約0.1〜約 0.8倍である本発明の溶融金属処理手段によっても達成される。The purpose of this is to provide a It consists of a plasma generator for generating low-temperature plasma jets located in In the means for carrying out the molten metal processing method, the plasma generator includes a nozzle. The nozzle has an end face facing the molten metal and a low temperature plasma jet. having an inlet substantially equal to an outlet of the plasma generator at the outlet; The length of the part of the nozzle immersed in the molten metal is about 0.1 to about the height of the column of molten metal. This is also achieved by the molten metal processing means of the present invention which is 0.8 times as large.

プラズマ発生装置端面にノズルが存在することによって、低温プラズマ・ジェッ トを溶融金属の内部に配送し且つ予め活性化された添加物を溶融金属の表面下に 導入し更に物質交換過程を活性化するための状態が得られる。低温プラズマ・ジ ェットの配送と溶融金属内部への添加とによって、溶融金属−スラグ−ガス界面 に高度に発達した表面が創出され、その結果、熱交換および物質交換が実質的に 促進され、スラグ形成添加物等の添加物の経済性が達成される。The presence of a nozzle on the end face of the plasma generator enables low-temperature plasma jet generation. molten metal and pre-activated additives below the surface of the molten metal. Conditions are obtained for introducing and further activating mass exchange processes. Low temperature plasma di The molten metal-slag-gas interface is A highly developed surface is created, so that heat and mass exchange is substantially and economics of additives such as slag-forming additives are achieved.

プラズマ発生装置は水平面内での移動に適したように設置され得る。The plasma generating device may be mounted such that it is suitable for movement in a horizontal plane.

これによって、溶融金属をその周縁部も含めて全体的に処理することができ、そ の結果溶融金属の温度および組成を急速に平準化できる。特に、プラズマ発生装 置を水平面内で移動させる必要があるのは、大量の(5tonを越える)溶融金 属の処理を行なう場合に最も有利だからである。This allows the molten metal to be treated in its entirety, including its periphery; As a result, the temperature and composition of the molten metal can be leveled out rapidly. In particular, plasma generator It is necessary to move a large amount of molten metal (more than 5 tons) in a horizontal plane. This is because it is most advantageous when processing the genus.

トーチ型のプラズマ発生装置を用いることが望ましい。この型のプラズマ発生装 置は、溶融金属自体を実質的に加熱する必要がない場合には、添加物を溶融金属 中に配送するのに最も適している。この場合は、溶融金属に電位を付与するため に特別な電極を用いる必要はない。It is desirable to use a torch-type plasma generator. This type of plasma generator Additives may be added to the molten metal when there is no need to substantially heat the molten metal itself. Most suitable for shipping inside. In this case, to apply a potential to the molten metal There is no need to use special electrodes.

外部プラズマ・アークを伴うプラズマ発生装置は、溶融金属を実質的に加熱する 必要がある場合や融解に比較的高温のプラズマ・シェアドを必要とする高融点添 加物を用いる場合に用いると便利である。Plasma generators with external plasma arcs substantially heat the molten metal High melting point additives that require relatively high temperature plasma sharing for melting It is convenient to use when using additives.

ノズルは次のようなプレートを具備することができる。すなわち、このプレート は、ノズルの内部孔と同軸の中央孔、およびプレート自体の中心から周縁に向が って数量が増加する鉛直貫通路を有する。The nozzle can be equipped with a plate such as: i.e. this plate has a central hole coaxial with the internal hole of the nozzle, and a direction from the center to the periphery of the plate itself. It has an increasing number of vertical through passages.

このプレートはプラズマと溶融金属との間の熱交換および物質交換を促進するた めに設けられており、溶融金属中でのガス泡の移動径路を延長して滞在時間を延 長する。これによってガス泡がより効果的に分割される。しかし、ガス泡の最も 効果的な分割は、浮上するガス泡が貫通路に入るときに分割された後均−にプレ ートの上方に溶湯全体を通して浮上するようにさせる鉛直貫通路をプレートが更 に具備する場合に達成される。This plate facilitates heat and mass exchange between the plasma and the molten metal. It is designed to extend the travel path of gas bubbles in the molten metal and extend the residence time. lengthen This breaks up gas bubbles more effectively. However, most of the gas bubbles Effective splitting is achieved by ensuring that the floating gas bubbles are split and then evenly distributed as they enter the passageway. The plate adds vertical passageways that allow the entire molten metal to float above the This will be achieved if you have the following.

流入部の帯域においては、ノズルは添加物導入用の孔を具備してよい。このよう な孔によって粉末状添加物の溶融金属中への配送に望ましい効果が得られる。In the inlet zone, the nozzle may be provided with holes for the introduction of additives. like this The large pores provide a desirable effect on the delivery of powdered additives into the molten metal.

図面の簡単な説明 本発明の理解をより明瞭にするために以下に望ましい実施態様を添付の図面を参 照してより詳しく説明する。Brief description of the drawing For a clearer understanding of the present invention, preferred embodiments are described below with reference to the accompanying drawings. This will be explained in more detail.

第1図は、取鍋の鉛直断面図とプラズマ発生装置昇降旋回機構の部分断面図とを 含む本発明の溶融金属処理手段の模式発明を実施するための最良の形態 ここに開示した溶融金属処理方法はアーク中にプラズマ発生剤を通すことによっ て行なう低温プラズマ・ジェットの発生を含む。Figure 1 shows a vertical cross-sectional view of the ladle and a partial cross-sectional view of the plasma generator lifting and lowering rotating mechanism. Best mode for carrying out the schematic invention of the molten metal processing means of the present invention including The molten metal processing method disclosed herein involves passing a plasma generating agent through an arc. involves the generation of a low-temperature plasma jet.

プラズマ発生剤は、アルゴン、窒素、酸素、水素、および/またはこれらの混合 物から成る組から選択される。The plasma generating agent is argon, nitrogen, oxygen, hydrogen, and/or a mixture thereof. selected from a set of objects.

更に、開示した方法は低温プラズマ・ジェットを溶融金属に配送することを意図 する。Additionally, the disclosed method is intended to deliver a cold plasma jet to molten metal. do.

溶融金属処理方法において、アーク出力は約50kW〜約5.0■のレベルに維 持され、溶融金属の量は約50kW〜約25.000kgの範囲にある。低温プ ラズマ・ジェットは溶融金属体内部の表面側に1500m/sのスピードで配送 され、それによって溶湯の攪拌が行なわれる。添加物の導入は、添加物を予めプ ラズマ・ジェット中に通すことによって行なわれる。In the molten metal processing method, the arc output is maintained at a level of about 50kW to about 5.0cm. The amount of molten metal ranges from about 50 kW to about 25,000 kg. low temperature Lasma jet is delivered to the surface inside the molten metal body at a speed of 1500 m/s This causes the molten metal to be stirred. Introducing additives can be done by pre-purifying the additives. This is done by passing it through a lasma jet.

添加物としては、窒素含有添加物(たとえば純窒素、窒素−アルゴン混合物)お よび予め約0.1〜約1.0mmの寸法に粉砕されたスラグ形成添加物(たとえ ば、チタン、タングステン等の合金元素粉末、石灰、はたる石等)が用いられる 。Additives include nitrogen-containing additives (e.g. pure nitrogen, nitrogen-argon mixtures) and and pre-ground slag-forming additives (e.g. (e.g., alloying element powders such as titanium and tungsten, lime, gravel, etc.) are used. .

スラグ形成添加物が用いられる場合には、プラズマ発生剤は自己の体積の0〜1 00vo1%の範囲で酸素を含有すべきである。When slag-forming additives are used, the plasma generating agent is It should contain oxygen in the range of 0.00vol.

溶融金属処理を行なうための手段は低温プラズマ・ジェット2を生成するための プラズマ発生装置1 (第1図)を含んで成る。プラズマ発生装N1は、鉛直面 内で往復運動するように設置されており、特別な容器4(たとえば取鍋あるいは 受槽)の中に収容された溶融金属3の表面の上方に配置されている。プラズマ発 生装置1はノズル5を具備し、ノズル5は端面を溶融金属3に面しており更に低 温プラズマ・ジェット2の排出の位置にプラズマ発生装置1の流出部と実質的に 等しい流入部を有しており、溶融金属3中に浸漬したノズル5の部分の長さが溶 融金属3の柱の高さの約0.1〜約0.8倍である。Means for carrying out molten metal processing include generating a low temperature plasma jet 2. It comprises a plasma generator 1 (FIG. 1). Plasma generator N1 is vertically It is arranged to move back and forth within a special container 4 (for example a ladle or The molten metal 3 is placed above the surface of the molten metal 3 contained in the receiving tank. Plasma emission The raw equipment 1 is equipped with a nozzle 5, and the end face of the nozzle 5 faces the molten metal 3. At the location of the discharge of the warm plasma jet 2 there is substantially the outlet of the plasma generator 1. The length of the part of the nozzle 5 immersed in the molten metal 3 is the same as that of the molten metal 3. It is about 0.1 to about 0.8 times the height of the column of molten metal 3.

ノズル5を具備したプラズマ発生装置1の鉛直面内での往復運動を行なうために 用いられる駆動装置は、基盤6の上に球状支持体7を介して支持盤8が載ってお り更に基盤6にば支柱9と下部支持体10および上部支持体11の各本体とが固 定されている。親ねじ14が、支持体io 、 iiの中の特別な下部スラスト 軸受12と特別な上部スラスト軸受13とに固定されている。親ねじ14への回 転は電動モーター15から伝導装置J6を介して伝達される。並進運動を行なう ナツト17が親ねじ14に固定されている。To perform reciprocating motion in a vertical plane of the plasma generator 1 equipped with the nozzle 5 The drive device used has a support plate 8 placed on a base 6 via a spherical support 7. In addition, the support 9 and the main bodies of the lower support 10 and the upper support 11 are fixed to the base 6. has been established. The lead screw 14 has a special lower thrust in the supports io, ii. It is fixed in a bearing 12 and a special upper thrust bearing 13. Turns to lead screw 14 The rotation is transmitted from the electric motor 15 via the transmission device J6. perform translational movement A nut 17 is secured to the lead screw 14.

ナツト17が親ねじ14と共に回転するのを防止するために、支柱9に設けられ た溝穴9′がナツト17を保持している。ノズル5を具備したプラズマ発生装置 1はナフト17に固着されたブラケット18に固定されている。In order to prevent the nut 17 from rotating together with the lead screw 14, a A slotted hole 9' holds a nut 17. Plasma generator equipped with nozzle 5 1 is fixed to a bracket 18 fixed to a napht 17.

ここに開示した手段の構成はプラズマ発生装置1の水平面内での移動を可能とす る。そのために上記駆動装置は球状支持体7の上で自己の軸に関して回転させら れる。The configuration of the means disclosed herein enables movement of the plasma generator 1 in a horizontal plane. Ru. For this purpose, the drive device is rotated about its own axis on the spherical support 7. It will be done.

この手段はトーチ型のプラズマ発生装置(図示せず)または外部プラズマ・アー クを伴なう第1図の型のプラズマ発生装置を使用するように準備されている。This means can be achieved by using a torch-type plasma generator (not shown) or an external plasma arc. A plasma generator of the type shown in FIG.

第1の態様によって溶融金属を処理する場合には、アークはトーチ型のプラズマ 発生装置1の陽極と陰極との間に形成される。When processing molten metal according to the first embodiment, the arc is a torch-shaped plasma. It is formed between the anode and cathode of the generator 1.

外部プラズマ・アークを伴うプラズマ発生装置1を用いる場合は、アークは陰極 と溶融金属3との間に形成され、溶融金属3には特別な電極20を介して直流電 源19の陽極が接続されている。電極20は溶融金属内の浴面側に浸漬されても よく、あるいは溶融金属処理用容器の底部または側壁に設置されてもよい。When using the plasma generator 1 with an external plasma arc, the arc is connected to the cathode. and the molten metal 3, and a direct current is applied to the molten metal 3 via a special electrode 20. The anode of source 19 is connected. Even if the electrode 20 is immersed on the bath surface side in the molten metal, Alternatively, it may be placed on the bottom or side wall of the molten metal processing vessel.

流出部の帯域においては、ノズル5は自己の内部孔(第1図)と同軸の中央孔2 2を有するプレート21 (第2図)を具備する。In the outlet zone, the nozzle 5 has a central hole 2 coaxial with its internal hole (FIG. 1). 2 (FIG. 2).

プレート2Jは中実体として作られていてもよく、または理の過程においては、 プレート21は溶融金属3の中に完全に没している。このようにすることによっ て、溶融金属3中゛を浮上′するガス泡2′の移動径路が延長し且つガス泡2′ がプレート21の鉛直貫通路23を通過するときに分割されるので、プラズマ2 と溶融金属3との間の熱交換および物質交属3の処理が行なわれる容器4の内径 の約1/3〜約1/2である。このプレート寸法によって処理過程の遂行と処理 の最大の有効性とが確保される。プレート21の鉛直貫通路23は断面が丸ある いは四角でよい。Plate 2J may be made as a solid body or in the process of Plate 21 is completely submerged in molten metal 3. By doing this As a result, the path of movement of the gas bubbles 2' floating in the molten metal 3 is extended, and the gas bubbles 2' Since the plasma 2 is divided when it passes through the vertical passage 23 of the plate 21, the plasma 2 and the inner diameter of the container 4 in which the heat exchange and material exchange 3 process between the molten metal 3 and the molten metal 3 take place. It is about 1/3 to about 1/2 of that. According to this plate size, the processing process can be carried out and processed. maximum effectiveness is ensured. The vertical passage 23 of the plate 21 has a round cross section. Or it can be square.

貫通路23の最適な内側寸法は8〜10mmである。内側寸法(孔の直径あるい は四角の辺)が10mmを超えると、ノズル5の片側にある一部の貫通路をガス が通過する傾向があるので、貫通路が不均等に機能することになる。貫通路23 の寸法が8mm未満であると、一種の閉塞状態、すなわち貫通路がガスを通さな い状態が生じる。The optimum inner dimension of the through passage 23 is 8 to 10 mm. Internal dimensions (hole diameter or If the square side) exceeds 10 mm, some of the through passages on one side of the nozzle 5 may be tends to pass through, causing the through-way to function unevenly. Penetration path 23 If the dimension of An ugly situation arises.

貫通路23を通過するガス・プラズマ・ジェットは細かく分割されてから小さい ガス泡2′の形でプレート21の上方を浮上し、それによって高度に発達したガ ス/金属界面が提供される。プレート21の上方で溶融金属全体を確実に処理す るために、また、全てのガスがプレート21の内部孔に最も近い貫通路23を通 過するような事態を避けるために、貫通路をプレート21の表面全体に亘って不 均一に配置し、貫通路23の数量(密度、in tens i ty)がプレー トの中心から周縁に向かって増加するようにする。The gas plasma jet passing through the passage 23 is divided into small pieces floats above the plate 21 in the form of gas bubbles 2', thereby causing highly developed gas A metal/metal interface is provided. Ensure that all of the molten metal is processed above plate 21. Also, in order to In order to avoid a situation where the They are arranged uniformly and the quantity (density, intensity) of the through passages 23 is increase from the center to the periphery.

流入部の帯域においては、ノズル5は添加物の導入のための孔24(第1図)を 有する。これによって、粉末状添加物をプラズマ・ジェット2を通して溶融金属 3の本体の中に導入することができる。In the inlet zone, the nozzle 5 has holes 24 (FIG. 1) for the introduction of additives. have This allows the powdered additive to pass through the plasma jet 2 to the molten metal. It can be introduced into the main body of 3.

取鍋内の溶融金属を処理する手段は以下のように作動する。The means for treating the molten metal in the ladle operates as follows.

高マンガン鋼を処理対象として用いる。加熱は誘導炉内で行なう。昇降旋回機構 によって溶融金属を誘導炉から取鍋に注ぐ。High manganese steel is used as the processing target. Heating takes place in an induction furnace. Lifting and turning mechanism The molten metal is poured from the induction furnace into the ladle.

プラズマ発生装置1の冷却器のための水を水供給器25(第1図)に配送する。Water for the cooler of the plasma generator 1 is delivered to a water supply 25 (FIG. 1).

同時に、接続端子26を通してプラズマ形成ガスの配送を開始する。電源のスイ ッチをONにし、プラズマ発生装置に電圧を印加してアークを発生させる。At the same time, delivery of plasma-forming gas is started through the connection terminal 26. Power switch Turn on the switch and apply voltage to the plasma generator to generate an arc.

ノズル5を具備したプラズマ発生装置を降下させてノズル5を溶融金属中に浸漬 する。その結果、溶融金属の処理が行なわれる羽目帯域が形成される。The plasma generator equipped with the nozzle 5 is lowered and the nozzle 5 is immersed in the molten metal. do. As a result, a lining zone is formed in which processing of the molten metal takes place.

本発明が更に十分理解されるように本発明の実施態様の特定な例を以下に図面を 参照しながら説明する。In order that the invention may be more fully understood, specific examples of embodiments of the invention are illustrated in the drawings below. I will explain while referring to it.

実施例1 組成が重量%で炭素0.36%、けい素0.29%、マンガン0.61%である 鋼を誘導炉で製造した。次にこの溶融金属を容量160kgの取鍋中に注入し、 昇降旋回機構によってプラズマ発生装置を取鍋まで移動させた。プラズマ発生装 置を下記作動条件で始動させた。すなわち、アーク電流350A、プラズマ形成 ガス(アルゴン)の消費量3.2g/sであった。次に、プラズマ発生装置のノ ズルを溶融金属中に深さ601まで浸漬させ、処理を10分間行なった。その後 溶融金属を鋳造した。同時に、機械的性質の試験のための金属試料を採取した。Example 1 The composition is 0.36% carbon, 0.29% silicon, and 0.61% manganese in weight percent. Steel was produced in an induction furnace. Next, pour this molten metal into a ladle with a capacity of 160 kg, The plasma generator was moved to the ladle using an elevating and rotating mechanism. plasma generator The equipment was started under the following operating conditions. i.e. arc current 350A, plasma formation Gas (argon) consumption was 3.2 g/s. Next, the nozzle of the plasma generator The slurry was immersed into the molten metal to a depth of 601 cm and the treatment was carried out for 10 minutes. after that Molten metal was cast. At the same time, metal samples were taken for mechanical property testing.

得られた試験片を焼ならしした。この処理された鋼の機械的性質は以下の通りで ある。すなわち、σs 560MPa、623%、’%28%、KCV (衝撃 強度’) 460 kJ/ボ、ここでσは引張強さ、δは伸びである。The obtained test piece was normalized. The mechanical properties of this treated steel are as follows: be. That is, σs 560MPa, 623%, '%28%, KCV (impact Strength') 460 kJ/bo, where σ is the tensile strength and δ is the elongation.

比較として、処理を行なわない同−鋼の機械的性質は、(’ B 480MPa 、δ16%、≠21%、KCV (衝撃強度)355kJ/mである。プラズマ 処理後の鋳造金属を調べた結果、プラズマ処理を行なわなかった同じ組成の鋼に 比較して非金属不純物の量が30〜50%減少していることが判った。しかも、 非金属不純物が粉砕されており、正確な面を有し、金属中に均一に分布している 。For comparison, the mechanical properties of the same steel without treatment are ('B 480 MPa , δ16%, ≠21%, KCV (impact strength) 355 kJ/m. plasma As a result of examining the cast metal after treatment, it was found that steel of the same composition without plasma treatment In comparison, it was found that the amount of non-metallic impurities was reduced by 30-50%. Moreover, Non-metallic impurities are crushed, have a precise surface, and are uniformly distributed throughout the metal .

プラズマによって処理された金属中のガスの量は実質的に減少していることが確 認された。たとえば、酸素含有量は0.0035%から0.0024%に減少し た。プラズマ処理後の綱を調べたところ、0.00065%という低い水素含有 量であり、この量は水素含有量が0.00085%の出発材料よりも実質的に低 い。It has been established that the amount of gas in metals treated by plasma is substantially reduced. It has been certified. For example, the oxygen content decreases from 0.0035% to 0.0024% Ta. Examination of the steel after plasma treatment revealed a low hydrogen content of 0.00065%. amount, which is substantially lower than the starting material with a hydrogen content of 0.00085%. stomach.

これらの改良要因が鋳造製品の機械的性質や実用特性を実質的に高める。These improving factors substantially enhance the mechanical and practical properties of the cast product.

実施例2 誘導炉で製造した耐摩耗鋼に処理を行なった。この銅の組成は、重量%で炭素1 .10%、マンガン12.20%、けい素0.83%、チタン0.09%、硫黄 0.037%、燐0.074%、窒素0.0072%である。次に溶融金属を容 量160kgの取鍋に注入し、この取鍋内で溶融金属中に浸漬したプラズマ・ア ークからの窒素をノズルによって合金した。Example 2 The treatment was carried out on wear-resistant steel produced in an induction furnace. The composition of this copper is 1% carbon by weight. .. 10%, manganese 12.20%, silicon 0.83%, titanium 0.09%, sulfur 0.037%, 0.074% phosphorus, and 0.0072% nitrogen. Then pour the molten metal 160 kg of plasma was injected into a ladle and immersed in the molten metal in the ladle. Nitrogen from the arc was alloyed through a nozzle.

プラズマ発生装置を以下の作動条件で始動させた。すなわち、アーク電流300 A、プラズマ発生ガス(窒素)の消費量4.5g/sである。ノズルの下端を溶 融金属中に深さ50〜60mmまで浸漬させた。このような処理の態様によって 金属およびガスを効果的に攪拌することができるので、熱交換および物質交換の ための高度に発達した表面が提供される。12分間の吹込後の金属の化学組成は 、炭素1.07%、マンガン12.0%、けい素0.75%、硫黄0.032% 、燐0.068%、窒素0.065%であった。処理後の鋼の機械特性は、σm  760MPa、σ1570MPa、δ20.8%、V)24.1%、KCV  (衝撃強度) 2100kJ/イであった。The plasma generator was started under the following operating conditions. That is, arc current 300 A. The consumption amount of plasma generating gas (nitrogen) is 4.5 g/s. Melt the bottom end of the nozzle. It was immersed in the molten metal to a depth of 50 to 60 mm. Depending on this type of processing Metals and gases can be effectively agitated, allowing for heat exchange and mass exchange. Provides a highly developed surface for The chemical composition of the metal after 12 minutes of blowing is , carbon 1.07%, manganese 12.0%, silicon 0.75%, sulfur 0.032% , 0.068% phosphorus, and 0.065% nitrogen. The mechanical properties of the steel after treatment are σm 760MPa, σ1570MPa, δ20.8%, V) 24.1%, KCV (Impact strength) was 2100 kJ/a.

出発鋼の機械的性質は、σm 680MPa、 δ7390MPa、δ19.2 %、朶23.2%、KCV (衝撃強度) 1980kJ/ gであった。The mechanical properties of the starting steel are σm 680MPa, δ7390MPa, δ19.2 %, weight 23.2%, and KCV (impact strength) 1980 kJ/g.

衝撃摩耗の状態を近似するために、相互に軸が45%の角度で傾いている2つの ドラムで構成されたボールミル中で試験を行なった。ドラムの内側寸法は、直径 20+nm、長さ320mmであった。ドラムを33rpmのスピードで回転さ せた。各ドラムに、直径50mmの鋼球(HRC50)を10kg、寸法を限定 した(10〜20mm程度の)破砕花崗岩を6 kg、および寸法が10X 1 0 X 25mmの処理済鋼の試験片を装荷した。綱の耐摩耗性評価は相対的摩 耗によって行なった。出発鋼の試験片を標準とした。To approximate the condition of impact wear, two Tests were conducted in a ball mill consisting of a drum. The inside dimensions of the drum are diameter It was 20+ nm and 320 mm in length. Rotate the drum at a speed of 33 rpm I set it. Each drum contains 10 kg of steel balls (HRC50) with a diameter of 50 mm, with limited dimensions. 6 kg of crushed granite (approximately 10 to 20 mm), and the dimensions are 10 x 1 A specimen of treated steel measuring 0 x 25 mm was loaded. Abrasion resistance evaluation of ropes is based on relative wear resistance. It was done through wear and tear. The starting steel specimen was used as the standard.

試験の結果、開示した技術によって窒素を合金した鋼の耐摩耗性は出発鋼の耐摩 耗性より30%向上していることが判った。As a result of the test, the wear resistance of the steel alloyed with nitrogen using the disclosed technology was lower than that of the starting steel. It was found that the wear resistance was improved by 30%.

実施例3 組成が、重量%で、炭素3.98%、けい素0.91%、マンガン0.52%、 燐0.110%、硫黄0.026%である銑鉄を誘導炉で溶解した。溶融金属を 誘導炉から容量160kgの取鍋に注入した。Example 3 The composition is, in weight%, 3.98% carbon, 0.91% silicon, 0.52% manganese, Pig iron containing 0.110% phosphorus and 0.026% sulfur was melted in an induction furnace. molten metal It was poured from an induction furnace into a ladle with a capacity of 160 kg.

処理前の金属の温度は1260℃であった。作動準備されたプラズマ発生装置を 取鍋まで移動し、溶融金属の上方に配置した。The temperature of the metal before treatment was 1260°C. Plasma generator ready for operation It was moved to a ladle and placed above the molten metal.

プラズマ発生装置を以下の作動条件で始動させた。すなわち、アーク電流300 〜400A、電圧降下180〜250■、プラズマ形成ガスの消耗量4 g /  sである。プラズマ発生ガスはアルゴン(95%)と酸素(5%)とから成る 。ノズルを溶融金属中に深さ70〜8抛mまで浸漬した。同時に、溶融金属中に 組成が(重量%)石灰80%およびほたる石20%である微粉状スラグ形成添加 物(粉末粒子の寸法はプラズマ発生装置の操作性を確保する条件から選択される )を導入した。粉末の総消費量は13kg/lであった。The plasma generator was started under the following operating conditions. That is, arc current 300 ~400A, voltage drop 180~250■, consumption of plasma forming gas 4g/ It is s. Plasma generating gas consists of argon (95%) and oxygen (5%) . The nozzle was immersed into the molten metal to a depth of 70-8 mm. At the same time, in the molten metal Finely divided slag-forming addition with a composition (wt%) of 80% lime and 20% fluorite (The size of the powder particles is selected based on the conditions that ensure the operability of the plasma generator.) ) was introduced. The total consumption of powder was 13 kg/l.

粉末粒子はプラズマ・アーク中を通った後に、加熱状態あるいは溶融状態で溶融 金属中に入る。吹込帯域においては、スラグ形成剤と溶融金属とを含むガス・プ ラズマ・ジェットの効果的な攪拌のための条件が整っている。プラズマ状態にあ る酸素は、吹込の過程で溶融金属中に高度に活性な鉄含有石灰系スラグを形成す るのに寄与する。その結果、この場合には吹込帯域で起きてスラグ粒子の浮上中 ′m、続する脱燐過程が、急速に且つ効果的に行なわれる。3分間の吹込継続の 後に溶融銑鉄の温度は1285℃にまで上昇した。After the powder particles pass through the plasma arc, they are melted in a heated or molten state. Go into the metal. In the blowing zone, a gas pump containing a slag former and molten metal is used. Conditions are in place for effective stirring of the plasma jet. in plasma state The oxygen produced in the injection process forms a highly active iron-bearing lime-based slag in the molten metal. Contribute to As a result, in this case it occurs in the blowing zone and during the floating of slag particles. 'm, the subsequent dephosphorization process takes place rapidly and effectively. Continuous blowing for 3 minutes Later, the temperature of the molten pig iron rose to 1285°C.

溶融金属をガス・プラズマ・ジェットによって処理した後に、スラグ除去、脱酸 、および金属の鋳造の各操作を行なった。Slag removal and deoxidation after processing molten metal by gas plasma jet , and metal casting operations.

処理後の銑鉄の組成は、重量%で、炭素3.60%、けい素:微量、マンガン: 微量、燐0.01%、硫黄0.018%であった。The composition of the pig iron after treatment is, in weight percent, 3.60% carbon, trace amount of silicon, and manganese: Trace amounts were 0.01% phosphorus and 0.018% sulfur.

産業上の利用可能性 本発明は、通常の鉄−炭素合金、高価な稀少元素を含有する合金、特殊な合金( たとえば、耐摩耗合金、耐食合金、耐熱合金、高温用途合金など)、更に、特殊 な鉄、および非鉄合金(たとえばアルミニウム合金)の製造に最も有利に利用す ることができる。Industrial applicability The present invention can be applied to ordinary iron-carbon alloys, alloys containing expensive rare elements, and special alloys ( (e.g., wear-resistant alloys, corrosion-resistant alloys, heat-resistant alloys, high-temperature alloys, etc.), as well as special It is most advantageously used in the production of ferrous and non-ferrous alloys (e.g. aluminum alloys). can be done.

手続補正書 昭和62年9月 1日 特許庁長官 小 川 邦 夫 殿 1、事件の表示 PCT/SU85100071 、発明の名称 溶融金属の処理方法およびその実施のための手段3、補正をする者 事件との関係 特許出願人 住所 〒105東京都港区虎ノ門−丁目8番10号5、 補正により増加する発 明の数1 (1から2に増加)6、補正の対象 (1) 明細書の「図面の簡単な説明」の欄および「発明を実施するための最良 の形態」の欄(2)請求の範囲 7、補正の内容 (1) (i )明細書第11頁第18行のrU−riJを「A−AJUに補正 する。Procedural amendment September 1, 1986 Mr. Kunio Kogawa, Commissioner of the Patent Office 1.Display of the incident PCT/SU85100071 , name of invention Method of processing molten metal and means for its implementation 3. Person making the correction Relationship to the incident: Patent applicant Address: 8-10-5, Toranomon-chome, Minato-ku, Tokyo 105, Increased number due to amendment Light number 1 (increased from 1 to 2) 6, subject to correction (1) In the “Brief description of the drawings” column of the specification and “Best method for carrying out the invention” column (2) Scope of claims 7. Contents of correction (1) (i) rU-riJ on page 11, line 18 of the specification is corrected to “A-AJU” do.

(ii )明細書第18頁第1行の「45%」を「45度Jに補正する。(ii) "45%" in the first line of page 18 of the specification is corrected to "45 degrees J."

(2)請求の範囲を別紙のとおり補正する。(2) Amend the scope of claims as shown in the attached sheet.

8、添付書類の目録 詰ボの範回: l誦− 請求の範囲 1、 アーク中にプラズマ形成剤を通すことによって低温プラズマ・ジェット( 2)を発生させ、該低温プラズマ・ジェット(2)を溶融金属(3)に配送する 溶融金属処理方法において、該溶融金属(3)を攪拌するために該低温プラズマ ・ジ工−z)(2)を該溶融金属(3)の本体の内部の該溶融金属の表面の側に 約1500m/sの速度で配送し、且つ添加物を予め該プラズマ・ジェット(2 )の中に通して導入することを特徴とする溶融金属処理方法。8. List of attached documents Tsumebo Hankai: l recitation The scope of the claims 1. Create a low-temperature plasma jet ( 2) and delivering the cold plasma jet (2) to the molten metal (3). In the molten metal processing method, the low temperature plasma is used to stir the molten metal (3). ・Give the molten metal (3) inside the body of the molten metal (3) on the surface side of the molten metal. The plasma jet (2 ) A molten metal processing method characterized by introducing the molten metal through the

2、窒素含有物質を添加物として用いるこ止を特徴とする請求の範囲第1項記載 の方法。2. Claim 1, characterized in that nitrogen-containing substances are not used as additives. the method of.

3、添加物として予め約0.1〜約1.OHの範囲の寸法の粒子に粉砕されたス ラグ形成添加物を用いることを特徴とする請求の範囲第1項記載の方法。3. About 0.1 to about 1. Starch milled into particles with dimensions in the range of OH A method according to claim 1, characterized in that a lag-forming additive is used.

4、該スラグ形成添加物と一緒に自己の体積の0〜100vo1%の量の酸素を 含有するプラズマ形成剤を用いることを特徴とする請求の範囲第3項記載の方法 。4. Oxygen in an amount of 0 to 100 vol. 1% of its own volume together with the slag-forming additive. The method according to claim 3, characterized in that the plasma forming agent containing the plasma forming agent is used. .

5.鉛直面内で往復運動するように設置され且つ溶融金属(3)の表面の上方に 配置された低温プラズマ・ジェット(2)生成用のプラズマ発生装置(1)を含 んで成る、ノ0プラズマ°ジエ”/トによ て9融 −を几 するた汝夏手役に おいて、該プラズマ発生装置(1)はノズル(5)を具備し、該ノズル(5)は 端面を該溶融金属(3)に面しており更に該低温プラズマ・ジェット(2)の排 出の位置に該プラズマ発生装置(1)の流出部と実質的に等しい流入部を有して おり、該溶融金属(3)中に浸漬したノズル(5)の部分の長さが該溶融金属( 3)の柱の高さの約0.1〜約0.8倍であることを特徴とする溶融金属処理手 段。5. It is installed so that it can reciprocate in a vertical plane and is placed above the surface of the molten metal (3). It includes a plasma generator (1) for generating a low-temperature plasma jet (2) arranged. You will be playing the role of Natsu-te, who will collect 9 melts using the 0 plasma °jie''/t, which is made up of The plasma generator (1) includes a nozzle (5), and the nozzle (5) The end face faces the molten metal (3) and is further arranged to exhaust the low temperature plasma jet (2). having an inlet substantially equal to an outlet of the plasma generator (1) at an outlet position; The length of the part of the nozzle (5) immersed in the molten metal (3) is the same as that of the molten metal (3). 3) A molten metal processing hand characterized by having a height of about 0.1 to about 0.8 times the height of the column. Step.

6、該プラズマ発生装置(1)が水平面内で移動するように設置されていること を特徴とする請求の範囲第5項記載の手段。6. The plasma generator (1) is installed so that it can move within a horizontal plane. The means according to claim 5, characterized in that:

7、トーチ型のプラズマ発生装置(1)を用いることを特徴とする請求の範囲第 5項または第6項に記載の手段。7. Claim No. 1 characterized in that a torch-type plasma generator (1) is used. The means described in paragraph 5 or paragraph 6.

特ノ(口[;3−500043 (8)8、外部プラズマ・アークを伴うプラズ マ発生装置(1)を用いることを特徴とする請求の範囲第5項または第6項に記 載の手段。Tokuno(mouth [;3-500043 (8) 8, Plasma with external plasma arc As set forth in claim 5 or 6, the means of publication.

9、該ノズル(5)が流出部の帯域においてプレート(6)を具備し、且つ該プ レート(6)は該ノズルの内部孔と同軸の中央孔、および該プレする鉛直貫通路 を有することを特徴とする請求の範囲第5項から第8項までのいずれが1項に記 載の手段。9, the nozzle (5) is provided with a plate (6) in the zone of the outlet; The rate (6) is a central hole coaxial with the internal hole of the nozzle, and a vertical through-hole to the pre. Any of claims 5 to 8 characterized in that it has means of publication.

10、該ノズル(5)が流入部の帯域において添加物の導入のための孔(24) を有することを特徴とする請求の範囲第5項記載の手段。10, the nozzle (5) has holes (24) for the introduction of additives in the zone of the inlet; The means according to claim 5, characterized in that it has the following.

以下余白Margin below

Claims (10)

【特許請求の範囲】[Claims] 1.アーク中にプラズマ形成剤を通すことによって低温プラズマ・ジェット(2 )を発生させ、該低温プラズマ・ジェット(2)を溶融金属(3)に配送する溶 融金属処理方法において、該溶融金属(3)を撹拌するために該低温プラズマ・ ジェット(2)を該溶融金属(3)の本体の内部の該溶融金属の表面の側に約1 500m/sの速度で配送し、且つ添加物を予め該プラズマ・ジェット(2)の 中に通して導入することを特徴とする溶融金属処理方法。1. A cold plasma jet (2 ) and delivering the cold plasma jet (2) to the molten metal (3). In the molten metal processing method, the low temperature plasma is used to stir the molten metal (3). The jet (2) is placed inside the body of the molten metal (3) on the side of the surface of the molten metal about 1 The plasma jet (2) is delivered at a speed of 500 m/s and the additive is A method for processing molten metal characterized by introducing the metal through the molten metal. 2.窒素含有物質を添加物として用いることを特徴とする請求の範囲第1項記載 の方法。2. Claim 1, characterized in that a nitrogen-containing substance is used as an additive. the method of. 3.添加物として予め約0.1〜約1.0mmの範囲の寸法の粒子に粉砕された スラグ形成添加物を用いることを特徴とする請求の範囲第1項記載の方法。3. As an additive, it has been pre-milled into particles with dimensions ranging from about 0.1 to about 1.0 mm. A method according to claim 1, characterized in that a slag-forming additive is used. 4.該スラグ形成添加物と一緒に自己の体積の0〜100vol%の量の酸素を 含有するプラズマ形成剤を用いることを特徴とする請求の範囲第3項記載の方法 。4. Oxygen in an amount of 0 to 100 vol% of its own volume together with the slag-forming additive. The method according to claim 3, characterized in that the plasma forming agent containing the plasma forming agent is used. . 5.鉛直面内で往復運動するように設置され且つ溶融金属(3)の表面の上方に 配置された低温プラズマ・ジェット(2)生成用のプラズマ発生装置(1)を含 んで成る請求の範囲第1項記載の溶融金属処理方法を実施するための手段におい て、該プラズマ発生装置(1)はノズル(5)を具備し、該ノズル(5)は端面 を該溶融金属(3)に面しており更に該低温プラズマ・ジェット(2)の排出の 位置に該プラズマ発生装置(1)の流出部と実質的に等しい流入部を有しており 、該溶融金属(3)中に浸漬したノズル(5)の部分の長さが該溶融金属(3) の柱の高さの約0.1〜約0.8倍であることを特徴とする溶融金属処理手段。5. It is installed so that it can reciprocate in a vertical plane and is placed above the surface of the molten metal (3). It includes a plasma generator (1) for generating a low-temperature plasma jet (2) arranged. In the means for carrying out the molten metal processing method according to claim 1, comprising: The plasma generator (1) is equipped with a nozzle (5), and the nozzle (5) has an end surface. facing the molten metal (3) and further facing the discharge of the cold plasma jet (2). It has an inflow part substantially equal to the outflow part of the plasma generator (1) at a position. , the length of the part of the nozzle (5) immersed in the molten metal (3) is the molten metal (3). A molten metal processing means characterized in that the height of the column is about 0.1 to about 0.8 times the height of the column. 6.該プラズマ発生装置(1)が水平面内で移動するように設置されていること を特徴とする請求の範囲第5項記載の手段。6. The plasma generator (1) is installed so as to move within a horizontal plane. The means according to claim 5, characterized in that: 7.トーチ型のプラズマ発生装置(1)を用いることを特徴とする請求の範囲第 5項または第6項に記載の手段。7. Claim 1, characterized in that a torch-type plasma generator (1) is used. The means described in paragraph 5 or paragraph 6. 8.外部プラズマ・アークを伴うプラズマ発生装置(1)を用いることを特徴と する請求の範囲第5項または第6項に記載の手段。8. Characterized by using a plasma generator (1) with an external plasma arc The means according to claim 5 or 6. 9.該ノズル(5)が流出部の帯域においてプレート(6)を具備し、且つ該プ レート(6)は該ノズルの内部孔と同軸の中央孔、および該プレート(6)の中 心から周縁に向かって数量が増加する鉛直貫通路を有することを特徴とする請求 の範囲第5項から第8項までのいずれか1項に記載の手段。9. The nozzle (5) is provided with a plate (6) in the zone of the outlet and the plate (6) The rate (6) is located in a central hole coaxial with the inner hole of the nozzle and in the plate (6). A claim characterized by having vertical passageways whose number increases from the center to the periphery. The means according to any one of the ranges 5 to 8. 10.該ノズル(5)が流入部の帯域において添加物の導入のための孔(24) を有することを特徴とする請求の範囲第5項記載の手段。10. The nozzle (5) has holes (24) for the introduction of additives in the zone of the inlet. The means according to claim 5, characterized in that it has the following.
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