JPS5926876B2 - 溶融液体金属の気体力学的撹拌方法及びその装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は冶金工業に関し、特に、溶融炉の金属浴内で直
接溶融された液体金属を攪拌する方法に関する。

この攪拌は、溶融工程をスピードアツプし、溶融状態の
金属体の化学組成の均質化を促進しそして溶融状態の金
属体の均一温度分布を高めるために行われる。今出溶融
炉の浴中で液体金属を直接攪拌することはすでに従来周
知であり、即ち、機械的方法、電磁的方法、気体力学的
方法等がある。

本発明は、これらの方法の中の最も簡単且つ好ましい方
法で、液体金属、特にアルミニウム合金等の腐蝕性金属
を気体力学的に攪拌する方法に関する。従来周知の一般
的な方法は、溶融工程の生産性という点ではある程度好
ましいものではあつたが、重大な欠点がないわけではな
い。

即ち、チユーブの金属部分に作用する圧縮気体パルスの
間の一定の時間間隔は、一つの段階に対しては最適の条
件となるが、他の２つの段階に対しては最適の条件とは
ならない。更に、圧縮気体のエネルギーはチユーブ内の
金属を所望な速度にまで加速するのに完全に使用され得
ない。

これは圧縮気体パルスのエネルギーの相当の部分が金属
を浴から吸上げる期間内にチユーブ内に金属を保持する
のに費やされるということによつて説明できる。このエ
ネルギーの一部分は金属を保持するのに直接費やされる
けれども、その他の部分はポンプの作動空所からサクシ
ヨンを遮断するのに費やされる。そしてパルスのエネル
ギーの残りのみが金属をある速度に加速するのに使用さ
れるだけである。明らかに、チユーブから金属の流出の
所望な速度を得ることは実際にはしばしば不可能である
が、しかしながらその速度は金属の撹拌の効果が基本的
なことであつた。他方、チユーブに上昇する金属及び金
属の進行を阻止する圧縮気体流れの反作用が概して金属
にある程度の気体浸透を生じるから、圧縮気体パルスの
初期エネルギを増大させることは全く好ましいことでな
い。もしパルスエネルギーが増大するならば、金属中に
気体が含まれるようになり、好ましくないことが分る。

本発明は、大きな容量で、特に長方形横断面を有し且つ
溶融金属の金属体の深さが炉の長さの一部分であるよう
な燃焼反射炉の中で溶融金属、例えば、溶融状態のアル
ミニウム及びその合金を攪拌する工程を目的とする。

溶融状態の金属を撹拌する方法及び装置は米国特許第４
，００８，８８４号明細書（Ｃｌ．２６６ー２３３）に
開示されている。

この溶融状態金属の攪拌方法は、浴の溶融状態の金属体
の上方のあるレベルまで溶融状態の金属体から制限され
た空所、例えば管状容器の中へ吸土げる工程と、この金
属体を攪拌するために吸上げられた溶融状態の金属を沈
め込ませる高速ジエツトとして溶融状態の金属体中に発
射し且つそのジエツトがこの金属体の深さを実質的に越
える距離では金属体の下部で水平方向に方向づけられる
工程とを交互に行なうことから成る。

この公知の方法によれば、交互に行なわれる吸上げ工程
と発射工程は吸引力及び加圧気体を溶融状態の金属体の
土方の制限された空所（即ち、管状容器の頂部分）に供
給することによつて遂行され、液体金属の吸上げは溶融
状態の金属体の下部の容器のオリフイスを通じて行なわ
れ、そして沈め込むジエツトの発射は金属体の下部領域
内で水平に行なわれる。

更に、上記方法は、容器の頂部分のサクシヨン値を測定
することでサクシヨン信号を送出し、予め設定されたレ
ベルに維持されたサクシヨン値に従つて吸込工程の持続
時間を調節し、容器に溶融状態の金属を上昇させるため
に吸引装置に連絡し、上昇する金属のレベルを決定し、
それから金属が所定のレベルにまで上昇された時に吸引
力の供給を終えるという各々のサタシヨン工程に基づい
ている。

上記米国特許第４，００８，８８４号明細書に開示され
た技術的思想によれば、溶融状態の金属を攪拌する装置
は管状容器を有し、管状容器の下端部には溶融状態の金
属体に沈められたノズルを設け、管状容器の上端部には
溶融状態の金属体の土方の特定レベルまで容器の中へ金
属を（吸引力によつて）吸上げそして気体の作用によつ
てノズルを経て溶融状態の金属体の中へ吸上げられた金
属を発射することを交互に行なう装置（撹拌タイプ）を
設ける。

この気体、即ち空気は空気だめから充填と放出のソレノ
イド弁を経て攪拌装置に供給される。充填と放出作動の
シーケンスは真空スイツチと電気タイマーによつて制御
される。

溶融状態の金属の上昇する最大許容範囲のレベルを予め
設定するために、管状容器の内部空所にはスイツチ・オ
フリレーと連結された電気レベルセンサーが配置される
。しかしながら、溶融液体金属を気体力学的に撹拌する
上記公知の方法及び装置は、ある程度までそれらが適用
される分野が制限されるという欠点を有することである
。

炉の浴中にポンプのチユーブを固定状態に配置ｄするこ
とは限定的な範囲内で活動的な攪拌を行なうもので、従
つて大きな容量の炉では多数のポンプ装置が必要となる
。

金属が円形又は方形の炉で溶融される時に、比較的に小
さな容量の炉でも少なくとも２つのポンプが合金添加剤
の十分に速やかな溶融及び溶解を得るために設置されな
ければならない。

他方、多数のポンプを溶融炉に配置することはしばし（
ｔ圧縮空気の消費を増大させることは言うまでもなく種
々の難点がある。炉床の土方の所定の高さでの金属の吸
上げ又は発射は、熱と質量交換のための最適条件を維持
するという観点から上記の方法の大きな能力を出来る限
り十分な程度にまで発揮させるのに妨げとなる。この欠
点は固体充填物の溶融の場合で、溶融状態の金属の温度
が比較的に低い時に特に現われるようになり、しかも溶
融速度及び炉内の熱の利用が関係する限り、比較的低い
温度の金属ジエツトで充填物の固体塊りを洗うことは最
適の成果を生ることができないだろう。相当に深い溶融
状態の金属体を入れた炉では従来公知の方法では、最良
の結果を得ることができなかつた。この場合には、溶融
状態の金属体のレべルが比較的広い範囲で可変である状
態で、ポンプを溶融状態の金属体に最適状態に垂直に配
置することは相当に困難である。更に、圧縮気体パルス
のエネルギーは、液体金属がポンプのチユーブを上昇し
ている時又は最もよい場合で液体金属がポンプのチユー
ブ内で静止状態になつた時のいずれかで圧縮気体の作用
が開始するという状態のため、十分な能力を利用するこ
とができない。

これは所定の気体圧力でポンプのチユーブにて生じる金
属のジエツトの最大速度を得ることはできない。気体圧
力が増大する状態ではエネルギコスト要因が上昇し、更
に、その状態では金属中に気体が混り込む状態が増大す
ることとなる。予め設定された真空又は各々の個々のポ
ンプのためのサクシヨンスイツチによつて制御されるサ
クシヨン値での作動は、金属部分をポンプのチユーブに
吸上げることを著しくスピードアツプすることはできな
い、即ち吸上げ工程の時間を短縮することはできない。

更に、ポンプに取付けられしかもそれぞれのソレノイド
制御弁を経て圧縮気体パルスの供給が終つた後にのみ作
動させられる攪拌装置によつてサクシヨンを発生させる
ことは、明らかに金属をチユーブに吸上げる時間を増大
させる。この場合には、金属をポンプのチユーブに吸上
げるのをスピードアツプさせる効果は全くない。最後に
説明した２つの要因は、吸上げ一発射サイクルの交互の
頻度を高くする必要のある時に、ポンプの作動特に固体
充填物を溶融する段階で効果的である。本発明の主な目
的は、高容量の溶融炉で液体金属の攪拌効率を高めしか
も同様な目的で使用された従来周知の方法及び装置の欠
点を解消するような溶融状態の液体金属の気体力学的撹
拌方法及びその装置を提供することである。

本発明は、金属を溶融状態の金属体中に加速的に発射す
る最大効率を提供できるようにポンプのチユーブ内の吸
上げられた金属部分に与えられる力を調和させる技術的
問題を解決することが目的である。

この発明の目的は、サクシヨンの使用によつて溶融状態
の金属体からポンプのチユーブ内に金属部分を吸上げる
工程と圧縮気体パルスを金属部分に作用させることによ
つて金属部分を溶融状態の金属体に発射させる工程とを
交互に行なう液体溶融金属の気体力学的攪拌方法に於い
て、ポンプのチユーブに圧縮気体パルスを供給する直前
にサ夕シヨンの作用を停止し、上昇された金属部分を重
力によつて自然降下させることを特徴とする液体溶融金
属の気体力学的攪拌方法により達成される。

この技術的解決は、金属体に発射される金属部分を比較
的に高速度に加速するための必要条件を生じさせるため
に、圧縮気体パルスがすでに重力で降下し始めている吸
上げられた金属部分に作用させることで、高容量の炉の
中の溶融状態の金属を攪拌する効果を増大させることが
できる。この場合に、圧縮気体パルスの全エネルギーは
すでにある程度の初速度を有する金属部分を加速するの
に費やされ、それでポンプのチユーブからの金属ジエツ
トが比較的に高速で出て行くことになり、それ故に高容
量のプラントでは重要なことであるが、溶融状態の金属
体の中で比較的長い距離まで金属ジエツトが達するよう
になる。圧縮気体ポンプを発射金属に作用させることは
、互いの運動が対抗する場合に比較して金属に気体が混
り込む状態を少なくする。吸上げられた金属部分をチユ
ーブから発射させるために圧縮気体パルスを供給するの
に先だつて、金属部分の上方のポンプのチユーブ内の空
所を大気に連絡させることは好ましいことである。

上記構成は、吸上げられた金属部分の保持及び予めの加
速が大気のエネルギーによつてもたらされ、また金属が
この場合に重力だけで予め加速されるために、圧縮気体
エネルギーを更に経済的に使用することが提供できる。
それから、圧縮気体Ｏパルスのエネルギーはチユーブ内
のすでに動いている金属部分を加速させるためにすべて
費やされ、従つてチユーブからの金属ジエツトの放出速
度を増速させることができ、溶融状態の金属体の中での
ジエツトの軌跡を延すことができ、しかも攪拌５工程を
強烈にすることができる。更に、圧縮気体パルスが金属
部分の自然降下の開始に調時されていることが好ましい
。

この構成は、圧縮気体流れがすでに降下を始めているチ
ユーブ内の液体金属に遭遇するために最ノ小限必要な通
路だけを通り、従つて全エネルギーが金属を加速させる
のに費やされるために、圧縮気体のエネルギーを最高の
割合にまで利用することができる。

更に、取外し可能なカバーを備えたチユーブ、圧カアキ
ユムレータから分配装置を介して出口ノズルヘ圧縮気体
のパルスを供給する装置、金属部分を吸上げ且つ吸引力
遮断装置を有する吸引装置、及び溶融状態の金属浴の金
属レベルを検出するセンサーから成る装置に於いて、出
口ノズルはポンプのチユーブのカバーの方向に上向きに
向けられ且つ肩を備えた可動式環状スリーブの中に配置
され、前記カバーにロツド型弁が取付けられ、前記ロツ
ド型弁はチユーブの内部空所を大気に連絡するために可
動スリーブの前記肩と共働し、前記弁が前記可動スリー
ブによつて上昇させられる時に、前記可動スリーブは上
昇している溶融状態の金属部分に沈められたフロートと
作動的に連結されることを特徴とする装置を用いて、本
文で開示された溶融液体金属の気体力学的撹拌方法を達
成することが好ましい。

この種の装置は、高容量溶融炉に変更を加えることなく
ポンプを取付けることができ、しかもポンプの内部空所
をその空所内に供給される大気を連絡し且つ連絡状態に
することによりチユーブを上昇した金属部分のエネルギ
ーを作用させる装置を有するため十分な撹拌を行なう必
要条件を提供することができる。

この装置をフロートを通じて金属に作動的に連結するこ
とは、ポンプの内部空所が金属部分をチユーブに吸上げ
る各々の逐次のサイクルごとに大気に連絡され、その結
果として接近する圧縮気体パルスが金属部分に作用する
時に金属ジエツトをチユーブから高速度で発射させるた
めの必要な条件を前もつて提供できるということを確保
できる。ポンプのカバーは、出口ノズルの軸方向に配置
され且つロツド状弁が凹部に配置された環状トロイダル
空所へと伸びている気体流れをテーパ状に分散させる装
置を、カバーの内側面に備えていることが好ましい。

この構造では、圧縮気体流れがポンプのチユーブの全横
断面にわたつて分散され且つ均一に分散されるために、
金属に圧縮気体パルスを作用させることによつて発射さ
せる金属に気体が混じり込むことを減少させる条件を作
り出すことができる。

長さを調節でき且つ取外し可能な器具で互いに連結され
たリンクによつてフロートを可動環状スリーブに連結す
ることが好ましい。この構造では、フロートとスリーブ
との間の空所を調節することによつて且つ上昇速度に従
つて最適相対位置を選定することによつて、金属部分を
チユーブに吸上げるのに異なつた上昇速度でポンプを作
動することができる。

更に、必要な時にはいつでもフロートとスリーブを取外
すことができる。ポンプのチユーブのカバーにはプロー
ブ形式の電気接触装置が取付けられており、そのプロー
ブは圧縮気体パルスの供給を制御する回路に結線され、
チユーブの内部空所内でのプローブの長さは、ロツド型
弁の上昇する時に至るまでのプローブに沿つて吸上げら
れる金属部分の通過時間が圧縮気体パルス供給装置に応
答する時間を越えるように選定されている。

この構造で（ま、金属がポンプのカバーの上方まで理論
的に上昇され得るというサクシヨン値で作動できるよう
に、ポンプのチユーブの中の金属の上昇速度をスピード
アツプすることができる。

この場合には、補助の監視及び制御装置を設けることな
く圧縮気体パルスの開始を金属部分の重力による降下開
始と同時に行なうことができる。更に、電気接触装置の
プローブは、そのプローブの軸方向突出を調節できるコ
レツトチヤツクでポンプのチユーブをカバーに取付ける
ことができる。この構造では、プローブに沿つて金属の
上昇の範囲を調節できしかも圧縮気体パルスの開始を金
属部分の重力による降下の開始に正確に調時することが
できる。

更に、出口ノズルはその入口に吸引力遮断装置を有して
おり、該吸引力遮断装置は吸引力による金属部分吸上げ
装置及び圧縮気体バルス供給装置に平行して連結されて
おり、吸引力遮断装置は外側円錐状ノズルの弁部材とし
て取付けられ且つはねによつて円錐状ノズルに関して可
動である別の可動なノズルを有しており、このばねの力
は流れ通路を遮断するのに調節されしかも圧縮気体パル
スが供給される時に一方のノズルを他方のノズルの中に
設定するのに調節される。

この構成では、真空又は吸引装置が圧縮気体パルスの供
給時にポンプのチユーブの内部空所からはずれるように
なりしかもチユーブの中の金属の重力による降下開始を
妨げないので、圧縮気体パルスの開始と金属部分の重力
による降下開始とを調時するために設けられた条件で吸
引装置の影響をなくすことができる。

更に、この構成は２つの作動の正確なタイミングを符号
して簡単に調節することができる。更に、上記構成は圧
縮気体パルスの作用の終つ１た時に吸引装置をポンプの
チユーブの内部空所に連結するために特殊な装置も調時
装置も必要でないために本装置の作用をスピードアツプ
できそれ故にポンプの生産性を向上できる。

他方、サイクルの周波数はこの場合にチユーブ内に吸引
力を発５生させる速度を調節し且つその結果として金属
部分を溶融状態の金属体から吸上げる速度を調節する調
節スロツトルを組込むことによつて敏速に調節される。
本発明の好ましい実施例を、図面を参照して説Ｏ明する
。

開示された方法に従う気体力学的攪拌処理を導入した場
合が第１図及び第２図に概略的に示されており、これら
図面ではポンプの作動サイクルの各々の逐次の段階に符
合するポンプのチユーブ内の金属の進行に関連したポン
プの作動サイクル線図が示されている。

■はチユーブの金属の進行速度であり、゛＋゛ど−゛は
それぞれ金属の上昇と降下を示す。

τは時間を示す。Ｐ１とＰ２は主パルス／１／及び補助
パルス／２／にそれぞれ符合する圧力値である。

図面の点線は先行技術の方法によるチユーブ内の金属の
加速度を比較のため示すものである。

浴１、例えば溶解炉内の浴１内の金属体から気体力学的
ポンプ２のチユーブ内に、チユーブの作動空所４の吸引
力によつて所定の速度＋Ｖで金属部分３（予め設定され
た値）が吸上げられる。チユーブ内の金属部分は圧力Ｐ
２圧縮ガス、例えば大気圧下の空気の補助パルスによつ
て作用され、その場合にサクシヨンの供給はポンプのチ
ユーブ内部の作動から同時に遮断される。このために金
属の上昇速度は零になり、従つて金属は予め設定された
レベルでチユーブ内で停止し、その後に金属はチユーブ
内を降下し、反対方向の運動の初期速度を得る。この時
に、制御信号即ち接触型レベルセンサーによつて送られ
る信号はチユーブ内の金属を所定速度まで加速する圧縮
気体主パルスの供給を開始する。金属ジエツトは溶融金
属体中にこの速度ではいり込み、隣接の金属層に係合し
、それ故に溶融金属体と金属とを撹拌する。２つのパル
スの調時フイードにより本文で開示された方法を導入す
ることは、吸引力の供給を遮断し且つ気体をチユーブ内
の金属に混入させないような圧力で補助パルスの供給を
同時に開始する特殊装置によつて、制御パルスから又は
制御コンピユータからの手動制御のいずれかで可能であ
る。

システムを通じての制御作動の通過時間を等しくする遅
れで補助パルスが主パルスに続く状態で、本発明の方法
を遂行することが好ましい。本発明の方法の実施例はア
ルミニウム合金を溶融する時について説明されており、
溶融金属体は３０トン容量の溶解炉内で溶融段階ごとに
攪拌されている。

気体力学的ポンプは４〜２０パルス／分の範囲内で圧縮
気体パルスの供給速度又は周波数で作動される。

チユーブ内の金属部分が溶融金属体中へ発射される又は
加速される時に、金属部分は２つのパルスによつて逐次
に作用される。第一パルス即ち補助パルスは、作動空所
への吸引力の供給を同時に遮断し且つ作動空所を大気に
連絡することによつて１気圧（絶対圧力）即ち大気圧の
下の空気になる。これはチユーブ内の金属の上昇速度と
なり、１．２ｍ／ｓ（０．４気圧のサクシヨン）から零
まで下がり、補助圧カパルス供給の開始に続いて０。６
・・・・・・０．８秒で降下に変化する。

従つて、補助パルス供給の開始後０．５秒で制御信号が
送られ、その後約０．１秒で作動部材、即ち分配装置が
応答し、そして５．Ｏ気圧で主圧カパルスは主圧縮気体
パルスの作用の終りの時間までＯ．５ｍ／ｓの初期速度
（補助パルスの作用の終りに続いて）から約３．５ｍ／
ｓへと金属を加速した。上記方法に於いて、圧カパルス
の供給速度にかかわらずに溶融段階ごとに気体力学的攪
拌を行なうために金属部分の加速が行なわれ、本発明の
方法は先行技術の方法と比較して１０％だけ溶融時間を
短縮できる。

上記攪拌状態は、溶融された金属が混合器に注入される
まで維持される。

本方法を遂行する上記実施例は、本工程のパラメータを
限定するものでなく、特許請求の範囲に記載された方法
を実施する別の方法を排除するものでもない。

実験が示しているように、本発明の方法では攪拌効率を
上げしかも１５７０だけ溶融時間を短縮できる。

金属と気体の流れのそれぞれの進行方向は第３図、第４
図及び第５図に矢印で示される。

好ましい実施例に於いては、炉６の浴中の液体金属５を
気体力学的に攪拌するポンプは、取外し可能なカバ−８
及びカバ−８の方向に向けられた出口を有するノズル９
を備えた内部ライナ付きチユーブ７を含んでいる。ノズ
ル９はチユーブから真空又は吸引力の供給を遮断する装
置１１にパイプライン１０を介して連絡される。装置１
１は圧カアキユムレータ１３から圧縮気体（窒素、アル
ゴル等）のパルスの供給を制御する分配装置ど作動的に
連絡する。圧カアキユムレータ１３は気体の圧力に従つ
てその体積を調節し且つ圧カレギユレータ１４で維持さ
れる適当な体積を有する。チユーブ７の内部作動空所は
、ノズル９、パイプライン１０及びインジエクター即ち
装置１１を経て制御可能スロツトル１６を備えたサクシ
ヨンライン１５と永久的に連絡され、前記スロツトル１
６はチユーブ内の金属の上昇速度を調節することができ
る。制御信号を分配弁１２のソレノイドに送るように配
線されたチユーブ内の金属レベルを検出する接触センサ
ー（図示省略）が設けられている。カバ−８は気体の流
れを分散させるテーパ状分散装置１７を有し、この分散
装置１７はノズル９の軸方向に配置され且つポンプのチ
ユーブ内の気体流れを安定させるようなトロイダル環状
凹所１８を形成する。ノズル９は該ノズル９に沿つて可
動である肩を備えた環状スリーブ１９によつて囲まれて
いる。スリーブ１９はノズル９の長手方向に調節可能な
リング２０に当接し、この方法でスリーブ１９とカバ−
８との間の所望な隙間が設定される。スリーブ１９は長
さの調節可能なリンク２１によつてフロート２２に作動
的に連結される。この連結装置は、スリーブ１９とフロ
ート２２との間の間隔を調節することができ、従つてス
リーブ１９がサクシヨンラインから離れて密封し作動空
所を大気に連絡する時間を調時することができる。フロ
ート２２は、軽量の耐火性物質、例えばアスベストー熱
ケイ酸塩（ａｓｂｅｓｔｏｓｔｈｅｒｍｏｓｉｌｉｃａ
ｔｅ）等で作られることが好ましく、又は攪拌される合
金内に溶解しない金属で作られる場合には中空部材でも
よい。フロート２２はガス流れを妨げるのを最小限にす
るため流線形に形成することが好ましい。このフロート
は弓形頂部又は截頭形底部を有しており、円錐形等の小
滴状に形成される。皿体２４を備えたロツド型弁２３が
カバ−８から自由に懸架され、その皿体２４はチユーブ
７の作動空所を周囲大気に連絡する通路２５を密封する
ことができる。本装置の別の実施例に於いては、この連
絡は、大気とではないが、しかし８ソフト”パルスを提
供するために、圧力アキユムレータ内の圧力より以下の
ゲージ圧力の気体で充填された空所とである。本文で開
示したポンプは次のように作動する。

チユーブ７の出口が露出状態にならないレベルまで金属
５を炉６の浴に満し、サクシヨンライン１５をチユーブ
７の内部作動空所に連結し、圧力アキユムレータ１３を
分配弁１２及び圧カレギユレータ１４を介して圧縮気体
源に連結する。同時に、電圧を分配弁１２のソレノイド
のコイルにかけ、接触センサーのロツトがスロツトル１
６及びフロート２２とスリーブ１９との相対的位置の設
定に従つて所定のレベルにまで下げられる。サクシヨン
がチユーブ７の中の液体金属をある高さまで上昇させ、
それによりスリーブ１９を備えたフロート２２が土昇さ
せられる。最後にスリーブ１９は肩によつてロツド型弁
２３を上昇させ、皿体又は弁部材２４はチユーブの内部
を大気と連絡する通路２５を開放し、スリーブ１９はチ
ユーブの作動空所とサクシヨン源との間の連絡を密封し
始める。金属はゆつくりとした速度で土昇し、所定の時
間で圧力降下から生じる上昇力のために停止し、金属の
重量は互いに釣り合う。この時に、接触型レベルセンサ
ーが応答し、デイストリビユータ即ち分配弁１２のソレ
ノイドが作動し、それにより圧カアキユムレータ１３が
インゼクタ１１、パイプライン１０及びノズル９を介し
てチユーブ７の作動内部と連絡するようになり、インゼ
クタ１１はサクシヨン供給を停止し、そして圧カアキユ
ムレータ１３からの圧縮気体は作動空所に速やかに流れ
込む。圧カパルスはチユーブ内の金属体に作用し且つ高
速度で圧カパルスを浴の中の溶融金属体に発射する。パ
ルスの持続時間はそのために使用された装置によつて適
当に延ばされる。チユーブから高速ジエツトで発射され
る金属部分は、浴を通つて進行しそして溶融された金属
体の隣接層に接触し、その方法により溶融された金属体
の全体が浴の中で攪拌される。チユーブの中の金属が接
触センサーのロツドから離れる時に、分配弁１２のソレ
ノイドは不作動にされ、圧縮気体は圧縮気体源から圧カ
アキユムレータ１３に供給される。

それから、液体金属の別の部分がチユーブの中にサクシ
ヨンによつて吸上げられ、そして本装置の上記作動サイ
クルが繰返えされる。本発明による装置は、ポンプのチ
ユーブが静止又は可動のいずれであつても等しく効果的
に作動できる。

本文で開示されたポンプは、溶融工程の効率を上げ且つ
例えばアルミニウム合金では１５７０だけ溶融時間を短
縮できる。

以下で説明する実施例に於いて、本装置のカバー２６に
は主接触型レベルセンサーが取付けられており、そのセ
ンサーのプローブ２７が分配装置２８のソレノイドの一
方の接点に連結され、他方の接点には１２Ｖの電圧に連
結される。

浴中の金属体はアースされており、それ故に、金属がプ
ローブ２７に接触する時に、分配装置のソレノイドが作
動し、ライン゛１２■電圧源−アーゾが完成する。接触
型センサーのプローブ２７は、カバー２６からのプロー
ブの間隔を簡単に調節できて従つてチユーブ３０の作動
空所の作動体積を調節できるナツト緊締コレツトチヤツ
ク２９に取付けられる。スロツトルを絞ることによつて
、チユーブの作動空所の所望な大気圧以下の圧力を得る
時間を調節し、従つて予め設定された高さまでの金属の
上昇速度を調節することができる。本装置のこの実施例
は次のように作動できる。

チユーブ３０の出口が露出しない所定の許容可能なレベ
ルにまで炉の浴に溶融金属を入れ、真空又はサクシヨン
ライン３１はチユーブ３０の作動空所に連結され、圧カ
アキユムレータ３２は分配装置２８及び圧カレギユレー
タ３３を経て圧縮気体源に連結される。同時に、電圧は
分配装置２８のソレノイドのコイルに供給され、レベル
センサーのプローブ２７は吸引装置の所定の大気圧以下
の圧カーサクシヨンでチユーブ３０内の金属の上昇速度
を調節するスロツトル部材の設定に従つて所定のレベル
にまで下げられる。液体金属は、液体金属が接触センサ
ーのプローブ２７に接触する予め設定された高さにまで
チユーブ３０内のサクシヨンによつて上昇され、それに
よつてライン゛アース−１２Ｖ電源゛が完成され、分配
装置２８のソレノイドが作動する。

圧力アキユムレータ３２がライン３１とノズル３４を経
てチユーブ３０の作動空所に連結され、そして圧カアキ
ユムレータ３２な貯蔵された圧縮ガスが作動空所に速や
かに流れ込む。圧縮気体パルスは、チユーブ内の金属体
に作用しそして高速度でパルスを浴の金属体中に発射す
る。チユーブから発射された液体金属の部分は浴中の金
属体を通り、金属の隣接層に接触し、それによつて金属
体の全体を浴中で攪拌する。チユーブ内の金属がプロー
ブ２７から離れる時に、完成されたライン１アース・電
源゛は切れ、分配装置２８のソレノイドは消勢され、圧
縮気体は圧カライン３５から圧カアキユムレータ３２の
中へ流入し始める。

それから、液体金属はチユーブの中にサクシヨンによつ
て再び引込まれ、本装置の上記作動サイクルが繰返えさ
れる。液体金属を攪拌する装置の上記の構造では、吸引
装置中の比較的に高いサクシヨン値でもつてチユーブの
作動体積を十分に利用できるために大きな効率及び容量
を得ることができる。

更に、以下の詳細な説明は気体力学的ポンプの吸引力遮
断装置の好ましい実施例についてである。

溶融された金属を攪拌する気体力学的ポンプの吸引力遮
断装置は固定ノズル３６のチヤンバを有する。可動ノズ
ル３７はノズル３６の中に配置され、可動ノズル３７は
ライン３１（第６図）を経て分配装置２８と連結され、
その分配装置２８が圧力供給ラインから圧カレギユレー
タ３３を通つて充填される圧カアキユムレータ３２から
圧縮ガス（窒素、アルゴン等）のパルスを供給する。弾
性部材、例えばノズル３７を懸架状態又は遊動状態に維
持する圧縮ばね４４は、チヤンバのテーパ状表面４０と
一緒になる環状溝３９とノズルの肩３８との間に配置さ
れる。ノズル３７の端面とテーパ状表面４０との間の隙
間はノズル３６に螺合された蓋４１によつて調節される
。ノズル３７の出口部分には、ノズル３７の外側表面と
ノズル３６のチヤンバの内側表面との間の空所４３を圧
縮気体パルス供給ラインに連絡する通路４２を形成する
。本装置は次のように作動する。第８図に示された最初
の位置に於いて、サクシヨンライン３１はノズル３６の
チヤンバに連絡し、圧縮ガスは分配装置２８を経て圧カ
アキユムレータ３２に供給される（第６図）。

分配装置２８を切換えると、アキユムレータ３２に貯蔵
された圧縮気体はライン３１を経てノズル３７（第８図
）に流れ込む。気体がノズル３７を通ると、ノズル即ち
ノズルの前後で圧力降下が発生する。同時に、圧縮気体
は通路４２を経てチヤンバ４３に流れ込みそしてノズル
の肩の表面によつて形成された面積に作用する。ノズル
３７は肩３８にかかる圧縮気体の圧力によつて動かされ
、ノズル３７の端面が通路のテーパ状表面４０に当接し
、サクシヨン供給ラインがチユーブの内部空所から遮断
される。ばね４４は同一の力によつて圧縮され、しかも
圧縮気体パルスが終るまで圧縮されたままである。パス
ルが終ると、ばね４４はノズル３７を最初の位置へと上
方に戻す。それから、上記作動サイクルが同一の工程順
序で繰返えされる。

最後に説明した構造体は固定ポンプチユーブと可動ポン
プチユーブの両者に関係しており、その構造体を組込む
ことでサクシヨンプラントを使用するポンプの生産性を
平均で８・・・１０７０ほど向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はポンプのチユーブに引込まれた金属部分の状態
を示す概略図、第２図は溶融された金属体に戻される金
属部分の運動速度対時間の変動を示すチヤート、第３図
は制御系を概略的に示した撹拌装置についての長手方向
断面図、第４図は圧縮気体パルスの供給の時の第３図に
示された装置の弁と関連したチユーブの端部分について
の断面図、第５図はチユーブの内部が大気と連絡する時
の第３図に示された装置の弁と関連したチユーブの端部
分についての断面図、第６図は第３図に示された装置に
圧縮気体パルスを供給する制御系についての線図、第７
図は第３図に示された装置のカバーに電気接触装置即ち
プローブを取付ける取付装置を示す断面図、並びに第８
図は第３図に示された装置の吸引力遮断装置を示す断面
図である。 ２・・・・・・ポンプ、３・・・・・・金属部分、５・
・・・・・溶融された金属体、７・・・・・・ポンプの
チユーブ、８・・・・・・ポンプの取外し可能カバ−
９・・・・・・出口ノズル、１２・・・・・・分配装置
（弁）、１３・・・・・・圧カアキユムレータ、１９・
・・・・・スリーブ、２２・・・・・・フロート、２３
・・・・・・ロツド型弁、２１・・・・・・り冫ク、１
７・・・・・・分散装置、２６・・・・・・カバ− ２
７・・・・・・プローブ、２９・・・・・・コレツトチ
ヤツク、３０・・・・・・チユーブ、３７・・・・・・
可動ノズル、３６・・・・・・固定ノズル、４４・・・
・・・ばね。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 吸引力を用いて溶融状態の金属体から金属部分をポ
   ンプのチユーブの中へ吸上げる工程と、前記金属部分に
   圧縮気体パルスを作用させることによつて前記金属部分
   を溶融状態の前記金属体に発射させる工程とを交互に行
   なう溶融液体金属の気体力学的撹拌方法に於いて、ポン
   プ２のチユーブの中へ圧縮気体パルスを供給する直前に
   吸引力の作用を停止し、前記金属部分３の上方の前記ポ
   ンプ２のチユーブの空間を大気に連通させ、上昇した金
   属部分３を重力によつて自然落下させ、前記圧縮気体パ
   ルスの供給を前記金属部分３の重力による自然降下の開
   始と同時に又はその直後に行ない、それによつて圧縮気
   体パルスのエネルギのすべてがチユーブ内の既に動いて
   いる金属部分を加速させるために費やされること、を特
   徴とする溶解液体金属の気体力学的攪拌方法。 ２ 取外し可能なカバーを備えたチユーブと、圧縮気体
   のパルスを圧カアキユムレータから分配装置を介して出
   口ノズルヘ供給する装置と、吸引力遮断装置を備えた、
   金属部分の吸上げ装置と、溶融金属浴の金属レベルを検
   出するセスサーとから成る溶融液体金属の気体力学的攪
   拌装置に於いて、出口ノズルがポンプのチユーブのカバ
   −８の方向に上向きに向けられ且つ肩を備えた可動式環
   状スリーブ１９の中に受け入れられており、前記カバー
   ８にはロツド型弁２３が取付けてあり、該ロツド型弁２
   ３は前記可動式スリーブ１９の前記肩と共働してチユー
   ブ７の内部空所を大気に連通させ、前記弁２３が前記可
   動スリーブ１９によつて上昇させられる時に、前記可動
   スリーブ１９が、上昇している溶融金属部分内に沈めら
   れたフロート２２と作動的に連結されることを特徴とす
   る溶融液体金属の気体力学的攪拌装置。 ３ 前記カバー８の内側部には気体流れをテーパ状に分
   散させる装置１７が設けてあり、前記分散装置１７は前
   記出口ノズル９の軸方向に配置され且つ前記カバーの空
   所に配置された前記ロツド型弁２３を有する環状トロイ
   ダル凹所１８にまで伸長していることを特徴とする特許
   請求の範囲第２項に記載の溶融液体金属の気体力学的攪
   拌装置。 ４ 前記フロート２２は取外し可能に互いに連結された
   長さ調節可能なリンク２１によつて前記可動式環状スリ
   ーブ１９に連結されていることを特徴とする特許請求の
   範囲第２項又は第３項に記載の溶融液体金属の気体力学
   的攪拌装置。 ５ ポンプのチユーブの前記カバー２６はプローブ２７
   の形式で且つ圧縮気体パルスの供給を制御する回路に結
   線された電気接触装置を前記カバー２６の中に取付け、
   チユーブの内部空所内の前記プローブ２７の長さは、前
   記ロツド型弁２３が上昇する時までに前記プローブ２７
   に沿つて吸上げられる金属部分の通過時間が前記圧縮気
   体パルス供給装置の応答時間より長くなるように、選定
   されていることを特徴とする特許請求の範囲第２項〜第
   ４項に記載の溶融液体金属の気体力学的攪拌装装置。 ６ 電気接触装置の前記プローブ２７は前記プローブ２
   ７の軸方向突出部を調節するために、コレツトチヤツク
   ２９の中で且つポンプのチユーブのカバ−２６に取付け
   られることを特徴とする特許請求の範囲第５項に記載の
   溶融液体金属の気体力学的撹拌装置。 ７ 前記出口ノズルはサクシヨンによつて金属部分を吸
   上げるための前記装置及び圧縮気体パルス供給装置と平
   行に連結された吸引力遮断装置を前記出口ノズルの入口
   部に有し、前記吸引力遮断装置は別の円錐状外側ノズル
   ３６の中の弁部材として取付けられ且つばね４４によつ
   て前記外側ノズル３６に対して相対運動できる可動ノズ
   ル３７を有し、ばね４４の力は流路を遮断して圧縮気体
   パルスが供給される時に一方のノズル３７を他のノズル
   ３６中に設定し且つ流路を遮断するように調節されるこ
   とを特徴とする特許請求の範囲第２項〜第６項に記載の
   溶融液体金属の気体力学的撹拌装置。