JPH0356288B2 - - Google Patents

Description

請求の範囲 １ 内側の長尺の側壁部分と中心軸を有する外側
の長尺壁部分とを備えたチヤンバを備え、上記チ
ヤ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ヤンバ内へ
接続方向にこの金属入口から渦流形にチヤンバを
経て下部方向へ流れるようになつたものと、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、金属がチヤンバか
ら取出され、少なくとも一つの掃去ガス入口が下
部方向に狭まつた第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ヤンバ
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
下部方向に細くなつたこの第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つた第１の断面を有する孔
を有する中空のノズル座と細くなつた第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つたこの第２の断面内に緊
密にはめこまれ、細まつた第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
まつた尖頭部分を備え、肩部分がノズル尖頭パツ
キンに適合しノズル尖頭パツキンがノズル尖頭の
肩部分とノズル座の肩との間にはめこまれ細くな
つ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 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 隔離材がセラミツク繊維製の第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 細まつた第１の断面と細まつた第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
つた断面に緊密にはめこまれ、ノズル尖頭が第１
の細まつ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つた尖頭部分を備
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ツキンに緊密にはめこまれ細
まつ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 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 隔離材が第１と第２のセラミツク繊維カバー
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。

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4177066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つて
渦巻運動を行なつ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
まつた第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つた側壁部分の壁内の
相異なつ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
わたつて掃去ガスの気泡の分布が最適になるよう
になつている。狭まつ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つて渦巻タンク反
応器の中心軸から相異なつた間隔にこの最大気泡
分布が得られる。

米国特許第4177066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
ル装置によつても得ることができる。

米国特許第4177066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
通つ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4392636号は上記米国特許第4177066
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。上記ガス導
入装置は渦巻タンク反応器壁内に確実に嵌装され
内部反応壁とフラツシユ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ツ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
ように形成してある。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つて反応器からガス
導入ノズル附近へ金属が貫流する作用を回避する
ようにしてある。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
固定してある。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
することによつ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つた。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4494735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ツ
シユ状態になつ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
セラミツ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つてノズル
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てあ
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てある。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
持するための補助してある。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
応じて上記発明の第１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。

上記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。上記発明のその他の目
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
たつて説明する。

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。
上記ガス導入ノズル装置は円錐形に先細りになつ
た第１の断面と円錐形に先細りになつた第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つ
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
つたものと、更に上記第１の円錐形に先細りにな
つ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つた尖頭
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つ
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。

隔離材はセラミツク繊維より成る第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試験を除去し、
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4177066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線に沿つて描いた上記
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
細くなつた側壁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4177066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つた側壁部分１
４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図に関してはガスノ
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つたもの
と有する渦巻反応タンクの細まつた側壁部分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ツク材料に
より製作することができる。

適当なセラミツ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
ミツ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に当接し同肩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
内部に細くなつた尖頭部分４２が中空のノズル尖
頭コーン３４内にはまりあつ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
セラミツク繊維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。

セラミツク繊維断熱材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。そのため適当な材料は「シユ
アシール」という名称で知られた熱膨張性のセラ
ミツク繊維材料用のコンソリデイテイドアルミニ
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
になつている。保持ヨーク６０は接続片４６を介
して取付けボルト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
ーム楯６８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つた。

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
るものであつて、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。