JPS63502517A - 溶融金属のガス抜き装置 - 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】 溶融金属のガス抜き装置 従来技術 本発明は掃去ガスにより溶融金属からガス抜きするための渦巻タンク反応器内に 使用されるガス噴射ノズル装置の改良に関する。

溶融金属からガス抜きするための改良方法と装置は米国特許第４．１７７．０６ ６号に開示されている。上記特許の発明は、渦巻タンク反応器から成る装置で溶 融金属が上記反応器内へ接線方向に導入され溶融金属が反応器入口から反応器出 口へ向かって渦巻運動を行なって案内されるものを使用して溶融金属からガス抜 きする方法を教示している。金属入口から金属出口へ渦巻運動を形成して所望の 金属の流れを実現するためには金属入口が反応器壁に対して溶融金属が反応器内 へ接線方向に導かれるように配列されていることが必要である。

望ましい実施例のばあい渦巻タンク反応器はほぼ円筒形側壁により構成した第１ の部分と、その下部の上記第１の円筒形側壁下部の下部方向へ狭まった第２の側 壁部分とを備えている。

掃去ガス用のガス噴射ノズルは狭まった側壁部分の壁内の相異なった高さの位置 に配列されており、反応器入口から反応器出口へ貫流する間にメルト全体にわた って掃去ガスの気泡の分布が最適になるようになっている。狭まった壁部分の相 異なる高さに噴射ノズルを配列することによって渦巻タンク反応器の中心軸から 相異なった間隔にこの最大気泡分布が得られる。

米国特許第４．１７７．０６６号に開示されているような渦巻タンク反応器の相 異なる装置部分の詳細と噴射ノズル装置は上記発明による改良ガス噴射ノズル装 置によっても得ることができる。

米国特許第４，１７７．０６６号に記載される如き上記渦巻タンク反応器は公知 の従来技術に属する装置に比べて著しい利点を備えているものの、ガス噴射ノズ ル装置について一連の問題点を生じさせていた。特に反応器からノズル噴射口附 近に金属を貫流させるという上記の不都合点を指摘しておこう。その他に掃去ガ ス自体がガス案内装置自身から流出するという問題がある。

最後に反応器壁を通ってタンク内へ嵌装されるときガス噴射ノズルが破損しがち であるということが発見されている。

米国特許第４，３９２，６３６号は上記米国特許第４．１７７．０６６号による 渦巻タンク反応器内に使用するためのガス導入ノズルについて説明している。」 二記ガス導入装置は渦巻タンク反応器壁内に確実に嵌装され内部反応壁とフラッ シュ状態にあるノズル装置を備えている。上記ノズル装置は座面を備えていて、 同座面自体はセラミック材質もしくはそれと類似の材質より成るノズル噴射コー ンに適合するように形成しである。上記ガス導入ノズルはばね荷重式にこのノズ ル噴射コーンに対して支持され、ノズル噴射コーンはそれに応じてノズル装置に 対して支持されることによって反応器からガス導入ノズル附近へ金属が貫流する 作用を回避するようにしである。ガス導入ノズルはノズルボルト部分と掃去ガス ノズルとの間にパツキンを用いて掃去ガス供給装置の向かい側にボルト装置によ り固定しである。ノズルボルト部分と掃去ガスノズル間のパツキン上でノズルボ ルト部分が回転運動することによってその密封効果に対して不都合な影響が及ぼ されるということが判った。溶融アルミから水素とアルカリ土類金属を除去する ために渦巻タンク反応器が設けられそのために塩素や類似ガスの如き活性ガスが 使用されることを考えると掃去ガス供給装置を漏れがないように敷設する方法を 開発することが必須条件である。

米国特許第４，４９４，７３５号は上記種類の渦巻タンク反応器内に使用するた めのガス導入ノズルについて説明している。ガスノズル装置は渦巻タンク反応器 の反応器壁に取付けられ内側壁境界とフラッシュ状態になったノズル装置を備え ている。上記ノズル装置は支持面を備えていて、上記支持面はセラミックもしく はそれと類似の材質より構成されたノズル噴射コーンを受けるように構成されて いる。掃去ガスノズルは相当な力によってノズル噴射コーン方向に加圧され、先 端コーンと共に掃去ガスノズル領域の反応器からの金属貫流口の向かい側に尖頭 パツキンを回避するようにしである。

掃去ガスノズルはノズルボルト接続部により掃去ガス供給管の向かい側に固定さ れ、同接続部はノズル体を支持するノズル先端ボルトを備える。ノズル先端ボル トは回転しないように取付板を保持し、同板はそれとノズル体の後端との間に配 置されたパツキン方向に加圧される。ねじがノズル先端ボルト内にねじ込まれ、 取付板をパツキン方向、更にはノズル体方向へ支持し、漏れのない密封効果を得 るようにしである。取付板と上記ねじの間にはばね板を配置することができ取付 板を支持するための補助としである。上記′７３５号特許によるノズル装置は最 初のうちは漏れの問題を起こすことなく動作することができるが、時と共に金属 の貫通が観察されることになる。というのは、ノズル先端コーン材が破損するか らである。それに応じて」−２発明の第〕−の対象はガス供給管内の漏れ問題の ないガス状材料供給用ガス噴射ノズルの改良されたものである。

上記発明の主たる目的は掃去ガスにより溶融金属からガス抜きするための渦巻タ ンク反応器内に使用するためのガス噴射ノズルの使用位置に関する。

」−２発明の特殊な目的は溶融金属からガス抜きするための渦巻タンク反応器内 に使用するための改良形ガス導入ノズルでノズル先端領域でガスが流出しないよ うにしたものを提供することである。

上記発明の目的は更に改良形のガス噴射ノズルで上記改良点を備え簡単かつ安価 に使用できるものを提供することである。

」−２発明のその他の目的と利点は以下に説明する。

上記発明による目的と進歩性を以下全範囲にわたって説明する。

上記発明は掃去ガスにより溶融金属をガス抜きするときに使用される渦巻タンク 反応器内に使用するための改良形ガス導入ノズル装置を備える。−Ｆ記ガス導入 ノズル装置は円錐形に先細りになった第１の断面ど円錐形に先細りになった第２ の断面でその双方とも肩部分により接続された中空ノズル座と、更にこの第２の 円錐形に先細りになった断面領域に緊密にはめこまれた中空のノズル尖頭コーン で、第１のパツキンを形成するようになったものと、更に上記第１の円錐形に先 細りになった断面のノズル尖頭パツキンで第２のパツキンを形成して中空ノズル 座の肩部分に衝突するものと、円筒形肩部分と円錐形に先細りになった尖頭部分 とを有する中空ノズル尖頭で中空ノズル座の領域に配置されるものとから成り、 そのさい円錐形に先細りのノズル尖頭は中空のノズル尖頭コーン内に格納され、 肩部分はノズル尖頭パツキンに対して加圧され、そのさいパツキンはノズル尖頭 の肩部分とノズル座との間に緊密にはめこまれ、ガス供給パツキンがガスを供給 するためにノズル尖頭に取付けられ、更に隔離材料が配管を包囲して配管を中空 ノズル座の附近に隔離するようになっている。

本発明の望ましい実施例によればガス配管のまわりにプレートとスペーサ管が設 けられ、上記配管は隔離材をガス配管のまわりに固定保持する。

隔離材はセラミック繊維より成る第１と第２のコイルを包摂する。上記発明の装 置はノズル先端領域に反応器から金属が貫流する危険を除去し、ガス配管内にガ スによる破壊を保護し閉塞時にノズルを容易に交換することを可能にする。

第１図は上記発明による改良形ガス導入ノズル装置を有する米国特許第４，１７ ７．０６６号の如き渦巻タンク反応器の実施例の略図である。

第２図は第３図の２−２線に沿って描いた上記発明のガス噴射ノズル装置の部分 概略図である。

第３図は渦巻タンク反応器に取付けたガス噴射ノズル保持装置の正面図である。

第４図は上記発明によるガス噴射ノズル装置の一部の拡大図である。

第１図には渦巻タンク反応器１０における望ましい構成の掃去ガスノズルが示さ れており、同ノズルは第１のほぼ円筒形の側壁部分１２と、同第１の円筒形側壁 部分１２下部の第２の下部方向に細くなった側壁１４を備えている。先に述べた 如く、本発明による掃去ガスノズル装置は米国特許第４．１７７．０８Ｅ１号に 記載の渦巻タンク反応器の各々に嵌装することができ、このばあい渦巻タンク反 応器の各種実施例も包含することができる。

一連のガスノズル装置が細くなった側壁部分１４内にそれぞれ保持フレーム１６ により取付けられる。特に第２図ないし第４図に関してガスノズル装置と保持フ レームが詳細に説明されている。特に第２図からは適当な耐火性材料により作ら れた第１の内壁１８とスチール製の第２の外壁２０で上記内側１８から一定の距 離をもったものとを有する渦巻反応タンクの細まった側壁部分１４を見ることが できる。

内壁１８と外壁２０との間のスペース間には隔離充填材２２が取付けられる。内 壁１８は一連の開口２４を備えていて、同開口はそれぞれ上記発明によるノズル 装置をそれぞれ格納するために設けられるものである。上記開口２４の各々には 中空のノズル座２６が取付けられていてその孔は第１の狭い断面と第２の狭い断 面３０を備えている。それらは両方とも肩部分３２により接続されている。ノズ ル座はそれぞれ適当なセラミック材料により製作することができる。

適当なセラミック材質より成る中空のノズル尖頭コーン３４は中空のノズル尖頭 座２６の狭い第２の孔３０内に緊密にはめこまれる。適当なセラミック材料より 成るノズル尖頭パツキン３６は中空ノズル座２６の肩３２に当接し同右３２に対 してすきまをふさいでいる。

円筒形の肩部分４０と細い尖頭部分４２を有する肩を有するノズル尖頭３８は中 空ノズル座２６内部に細くなった尖頭部分４２が中空のノズル尖頭コーン３４内 にはまりあって金属が貫流しないように第１のパツキンを形成することになるよ うにはめあわされる。

中空ノズル尖頭３８の肩部分４０は金属の貫流に対して第２のパツキンを形成し た状態でノズル座２６の部分３２内へ沈澱しないようにノズル尖頭パツキンをお しつける。

ガス供給管４４は凹所４６内の中空の、肩を備えたガスノズル尖頭３８内に押し 込まれ、焼きつけて結合する等、気密な接続を形成するようにする。ガス供給管 ４４は中空ノズル座２６の領域でセラミック繊維４８より成る断熱材と円錐形の 繊維カバー５０により包囲される。

セラミック繊維断熱材４８はガス供給管４４を包囲するプレート５２により保持 される。上記プレート５２は配管４４を包囲する距離管５４によりとりつけられ る。

円錐形の繊維カバー５０は熱膨張性のパツキン材料により製作し同材料は加熱中 に膨張し金属の貫流に対する第３のパツキンを形成するようにすることが望まし い。そのための適当な材料は「シュアシール」という名称で知られた熱膨張性の セラミック繊維材料用のコンソリディティドアルミニウム社の商標による製品で ある。

特に第４図にはガス供給管４４内へはめこまれる接続片５６が描かれており、同 接続片は掃去ガスが供給されるガス管５６に気密に接続するようになっている。

保持ヨーク６０は接続片４６を介して取付はボルト６２により固定する。ノズル 装置は反応器１０に十字形アーム６４により取付けられるが、上記十字形アーム は反応器の外壁２０にボルトとナツトにより取付けられる。十字形アームは楯６ ８とばね７０により所定位置に保持されるが上記楯とばね自身は今度は保持プレ ート７２とボルト７４を介して保持ヨーク６０に支持される。本発明によるガス 噴射ノズルを使用すると金属の貫流を防止できることが判った。

本発明が図面によるものに限定されないことは明らかである。

以上は本発明をより詳しく説明しできるかぎり理解しやすいようにしたもので部 品の形、寸法、配列と動作方法については変更を施すことができる。本発明は以 上の変更を全て包含するものであって、それらは特許請求の範囲の意味と範囲に 含まれるものである。

ＦｉＧ−Ｕ 国際調査報告 ＡＩＮＮＥＸ　Ｔｏ　Ｔｌ（Ｅ　ＩＮＴＥＲＮＡＴＩＯＮＡＬ　５ＥＡＲＣ！（ ＲＥｌ？ＯＲＴ　、ＯＮ

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. １．内側の長尺の側壁部分と中心軸を有する外側の長尺側壁部分とを備えたチャ ンバを備え、上記チャンバに対して接線方向に第１の高さに配列された金属入口 でメルト状の金属がこのチャンバ内へ接線方向にこの金属入口から渦流形にチャ ンバを経て下部方向へ流れるようになったものと、第２の高さに上記第１の高さ の下方に位置するように配置された金属出口とを備え、金属がチャンバから取出 され、少なくとも一つの掃去ガス入口が下部方向に狭まった第２の側壁部分附近 の第１の高さの下方にとりつけられ掃去ガスが上記チャンバ内へ導入されるよう にし、 そのさい掃去ガス入口がそれぞれ開口に緊密にはめこまれるノズル装置を備え、 上記開口自体は下部方向に細くなったこの第２の側壁部分内に設けられる溶融金 属をガス抜きするための装置において、 ノズル装置が細くなった第１の断面を有する孔を有する中空のノズル座と細くな った第２の断面で肩により接続されたものとを備え、中空のノズル尖頭コーンが 細くなったこの第２の断面内に緊密にはめこまれ、細まった第１の断面内に取付 けられ中空ノズル座の肩部に接続され、そのさい、ノズル尖頭が中空で、肩を備 え円筒形肩部分と細まった尖頭部分を備え・屑部分がノズル尖頭パッキンに適合 しノズル尖頭パッキンがノズル尖頭の肩部分とノズル座の屑との間にはめこまれ 細くなった尖頭部分がノズル尖頭コーン内へ適合するようにはめこまれ、ガス供 給装置が気密構成によりノズル尖頭と接続され、ガスを同装置に供給するように し、中空のノズル座領域で供給装置を包囲する隔離材が設けられることを特徴と する前記装置。
2. ２．プレートとスペーサ管がガス管のまわりに設けられ隔離材を所定位置に保持 することを特徴とする請求の範囲第１項に記載の装置。
3. ３．隔離材がセラミック繊維製の第１と第２のカバーを備えることを特徴とする 請求の範囲第２項に記載の装置。
4. ４．細まった第１の断面と細まった第２の断面で肩により接続される孔を有する 中空のノズル座を備え、中空のノズル尖頭コーンがこの第２の細まった断面に緊 密にはめこまれ、ノズル尖頭が第１の細まった断面に取付けられ中空のノズル座 の肩部分に接続され、そのさいノズル尖頭が中空で肩と接続され円筒形肩部分と 細まった尖頭部分を備え肩部分がノズル尖頭の肩部分とノズル座の肩との間のノ ズル尖頭パッキンに緊密にはめこまれ細まった尖頭部分がノズル尖頭コーンに緊 密に適合するようにはめこまれ、ガス供給装置が気密構成にてノズル尖頭と接続 されガスを同装置に供給するようにし、中空ノズル座領域で供給管を包囲する隔 離材が設けられることを特徴とするノズル装置。
5. ５．プレートとスペーサ管がガス供給管のまわりに設けられ、隔離材を所定位置 に保持することを特徴とする請求の範囲第４項に記載の装置。
6. ６．隔離材が第１と第２のセラミック繊維カバーを備えることを特徴とする請求 の範囲第５項に記載の装置。