JPS594224B2 - ガスの注入により溶融金属をスパ−ジする方法および装置 - Google Patents
ガスの注入により溶融金属をスパ−ジする方法および装置Info
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- JPS594224B2 JPS594224B2 JP54026076A JP2607679A JPS594224B2 JP S594224 B2 JPS594224 B2 JP S594224B2 JP 54026076 A JP54026076 A JP 54026076A JP 2607679 A JP2607679 A JP 2607679A JP S594224 B2 JPS594224 B2 JP S594224B2
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- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01F—MIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
- B01F23/00—Mixing according to the phases to be mixed, e.g. dispersing or emulsifying
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Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、溶融金属をガスの注入によってスパークまた
はスカベンジするための装置および方法に関する。
はスカベンジするための装置および方法に関する。
本発明は主としてアルミニウムとその合金の処理に関す
るが、他の非鉄金属(およびそれらの合金)たとえば銅
、スズ、亜鉛、鉛、マグネシウムお゛よび横銅の処理に
も有効である。
るが、他の非鉄金属(およびそれらの合金)たとえば銅
、スズ、亜鉛、鉛、マグネシウムお゛よび横銅の処理に
も有効である。
鋳造ステーションへ供給剤移送とリベまたは保持炉の中
あるいは保持炉から鋳造ステーションへの移送の間の溶
融金属中にガスのあわの流れを通すことによって、溶融
金属のガス含量を減少しおよび/または溶けた揮発性金
属不純物を除去しおよび/または固定または液体の包含
物を除去することは長い間知られている。
あるいは保持炉から鋳造ステーションへの移送の間の溶
融金属中にガスのあわの流れを通すことによって、溶融
金属のガス含量を減少しおよび/または溶けた揮発性金
属不純物を除去しおよび/または固定または液体の包含
物を除去することは長い間知られている。
一般に、スパージフグまたはスカベジフグ処理は鋳造ス
テーションにできるだけ近いところで、したがって鋳造
前溶融金属の再汚染を回避するためにできるだけ遠いと
ころで実施することが好ましい。
テーションにできるだけ近いところで、したがって鋳造
前溶融金属の再汚染を回避するためにできるだけ遠いと
ころで実施することが好ましい。
しかしながら多くの場合において炉内の溶融金属のスパ
ージフグはいっそう便利である。
ージフグはいっそう便利である。
本発明の装置は炉内のスパージフグおよび移送中のスパ
ージフグの両方に共通する問題を満足するように設計さ
れたが、保持炉から鋳造ステーションへの移送トラフに
よる移送中のスパージフグの性能を簡素化することをと
くに意図している。
ージフグの両方に共通する問題を満足するように設計さ
れたが、保持炉から鋳造ステーションへの移送トラフに
よる移送中のスパージフグの性能を簡素化することをと
くに意図している。
保持炉から鋳造ステーションへの移送の間溶融金属を種
々の技術で処理することは知られており、それらの技術
のいくつかは可能ならば濾過と組み合わせたガスの注入
を含み、またいくつかは濾過単独を含む。
々の技術で処理することは知られており、それらの技術
のいくつかは可能ならば濾過と組み合わせたガスの注入
を含み、またいくつかは濾過単独を含む。
考慮する既知の処理法のすべては溶融金属を特別な処理
ステーションに通すことを必要とし、そしてこの特別な
処理ステーションは保持浴中で溶融状態に別の金属物体
を維持することを必要とする。
ステーションに通すことを必要とし、そしてこの特別な
処理ステーションは保持浴中で溶融状態に別の金属物体
を維持することを必要とする。
そのように維持される金属の量は、使用する装置の型に
依存して1500に9程度に多くあるいは4000に9
以上でさえあることがある。
依存して1500に9程度に多くあるいは4000に9
以上でさえあることがある。
この種の装置の使用は、保持炉と鋳造ステーションとの
間の価値ある床空間を満たすという不都合がある。
間の価値ある床空間を満たすという不都合がある。
その上、ボックス中に保持される金属の体積は異なる合
金を鋳造することにドレンまたはフラッジしなければな
らず、その結果生産に遅延と損失が生ずる。
金を鋳造することにドレンまたはフラッジしなければな
らず、その結果生産に遅延と損失が生ずる。
また、各鋳造作業の間に経過する時間の間に金属がある
程度劣化する可能性も存在する。
程度劣化する可能性も存在する。
たとえば、溶融AI=Mg合金はこの期間中保持浴中の
酸化によって過度の量のMgを失なうことがある。
酸化によって過度の量のMgを失なうことがある。
本発明の主目的は、溶融金属中にスパージフグガスのあ
わの微細な分散物を発生することによってスバージフグ
の効率を増加することである。
わの微細な分散物を発生することによってスバージフグ
の効率を増加することである。
本発明の他の目的は、溶融金属を保持炉と鋳造ステーシ
ョンとの間に横たわる正規のトラフを通して移送される
途中に処理できるような構成をもつ、溶融金属にガスを
注入する改良された装置を提供することである。
ョンとの間に横たわる正規のトラフを通して移送される
途中に処理できるような構成をもつ、溶融金属にガスを
注入する改良された装置を提供することである。
ガスおよび他の不純物を溶融金属からスカベンジするガ
スの効率は、一定時間に溶融金属と接触するガスのあわ
の合計の表面積ならびに溶融金属中のあわの分布および
間隔の関数である。
スの効率は、一定時間に溶融金属と接触するガスのあわ
の合計の表面積ならびに溶融金属中のあわの分布および
間隔の関数である。
−搬に、ガスのあわはそれらが溶融金属の表面へ上昇し
てしまわない前に金属が固化するほど小さくないかぎり
、実際に可能なかぎり小さくあるべきであるといえる。
てしまわない前に金属が固化するほど小さくないかぎり
、実際に可能なかぎり小さくあるべきであるといえる。
固化が起こると、ガスのあわは鋳造インゴット中に捕捉
され、微細な多孔性を生ずることがある。
され、微細な多孔性を生ずることがある。
はとんどのガスのスパージフグ作業において、ガスは開
口端のランス(lance)を通して、あるいはそれ自
体とリベの一部分を形成しうるガス透過性の多孔質板を
通して注入される。
口端のランス(lance)を通して、あるいはそれ自
体とリベの一部分を形成しうるガス透過性の多孔質板を
通して注入される。
他の液体と比べて、ガス/溶融金属の界面における界面
張力はひじように高く、その結果ガスが出るいずれの表
面においても初期のガスのあわはぬれない表面上を横道
に広がる傾向がある。
張力はひじように高く、その結果ガスが出るいずれの表
面においても初期のガスのあわはぬれない表面上を横道
に広がる傾向がある。
たとえば、多孔質の栓において、この現象は初期のあわ
を凝集して単一の大きいあわにすることがあり、この大
きいあわは溶融金属中を浮き上がり、そしてその表面積
/体積比が低いため、ガスの使用に関して比較的有効で
はない。
を凝集して単一の大きいあわにすることがあり、この大
きいあわは溶融金属中を浮き上がり、そしてその表面積
/体積比が低いため、ガスの使用に関して比較的有効で
はない。
ふつうの開口端のランスのかわりに側壁に複数の開口を
有する閉じた端のランスを使用するとき、多少類似した
結果が生ずる。
有する閉じた端のランスを使用するとき、多少類似した
結果が生ずる。
また、ガスのあわがランスまたは多孔質板から分離され
た後、これらのあわを回転する羽根で破壊することも知
られている。
た後、これらのあわを回転する羽根で破壊することも知
られている。
しかしながら後者の溶解は不便なことがある。
なぜならすでに述べた別の処理ステーションを使用し不
都合が伴ない、そしてこの方法によって生ずることが避
けられない一部分の過度に微細なガスのあわが溶融金属
中に運ばれるため微細多孔性の問題を生ずることがある
からである。
都合が伴ない、そしてこの方法によって生ずることが避
けられない一部分の過度に微細なガスのあわが溶融金属
中に運ばれるため微細多孔性の問題を生ずることがある
からである。
本発明によれば、スパージフグ作業中のガスのあわの大
きさは複数の間隔を置いたガスオリフィスからガスを出
すことによって減少でき(大きさを過度に減少させずに
、そしてなお適切なガス流速を維持しながら)、そして
これらのガスオリフィスは出たガスのあわの大きさを調
節するために制限された寸法の表面によって取り囲まれ
ている。
きさは複数の間隔を置いたガスオリフィスからガスを出
すことによって減少でき(大きさを過度に減少させずに
、そしてなお適切なガス流速を維持しながら)、そして
これらのガスオリフィスは出たガスのあわの大きさを調
節するために制限された寸法の表面によって取り囲まれ
ている。
小さな直径(または他の最小の横方向)の突起ガスノズ
ルを使用することによって、初期のガスのあわの横方向
の広カリは制限され、その結果ガスのあわは金属の表面
張力の抵抗に打ち勝ち、同時に作例のあわの体積は小さ
くかつ比較的調節された大きさにある。
ルを使用することによって、初期のガスのあわの横方向
の広カリは制限され、その結果ガスのあわは金属の表面
張力の抵抗に打ち勝ち、同時に作例のあわの体積は小さ
くかつ比較的調節された大きさにある。
隣接ノズルから出る初めのあわの間の接触を避けるため
に突起ノズル間に適切な間隔が存在するかぎり、そして
ノズルの突起の程度が十分であるかぎり、あわの大きさ
は突起の外側端の最小の横方向寸法によって調節される
。
に突起ノズル間に適切な間隔が存在するかぎり、そして
ノズルの突起の程度が十分であるかぎり、あわの大きさ
は突起の外側端の最小の横方向寸法によって調節される
。
さらに、あわの大きさは突起の頂部の横断面に関係する
ため、望ましくない微細なあわの形成は防止される。
ため、望ましくない微細なあわの形成は防止される。
したがって、ノズル突起の頂部を適切な寸法にすること
によって、あわの大きさは任意の望む用途に調節できか
つ「製作」できる。
によって、あわの大きさは任意の望む用途に調節できか
つ「製作」できる。
ノズルは他の部材と組み立てるために別々に形成できる
が、好ましくは溶融金属に対して抵抗性のグラファイト
またはその他の耐火材料から形成したディフューザープ
レートと一体に形成する。
が、好ましくは溶融金属に対して抵抗性のグラファイト
またはその他の耐火材料から形成したディフューザープ
レートと一体に形成する。
本発明に従う溶融金属をスパークする一つの方法におい
て、保持ステーションから鋳造ステーションへの移送中
の溶融金属は、好ましくは複数の間隔を置いてその上に
形成された上向きのノズル突起を有するディフューザー
プレート中に形成された、ガス放出ノズルの列の上を流
れ、該突起のおのおのはその中に形成され、ディフュー
ザープレートの下の連合するガスプレナムチャンバーか
らガスを供給するだめのガスオリフィス手段を有した。
て、保持ステーションから鋳造ステーションへの移送中
の溶融金属は、好ましくは複数の間隔を置いてその上に
形成された上向きのノズル突起を有するディフューザー
プレート中に形成された、ガス放出ノズルの列の上を流
れ、該突起のおのおのはその中に形成され、ディフュー
ザープレートの下の連合するガスプレナムチャンバーか
らガスを供給するだめのガスオリフィス手段を有した。
ディフューザープレートは、成形したグラファイトブロ
ックから、一つの表面中に間隔を置いた縦方向および横
方向のスロットを切ることによって突起ノズルを形成す
るために、機械加工することが便利であった。
ックから、一つの表面中に間隔を置いた縦方向および横
方向のスロットを切ることによって突起ノズルを形成す
るために、機械加工することが便利であった。
次いでガスオリフィスをこのように形成した各突起の中
央に穴あけした。
央に穴あけした。
耐機械的衝撃性とし、そして使用後の金属屑の除去を容
易とするため、突起を多少先細とし、そしてこの実施例
において四角形の横断面とした。
易とするため、突起を多少先細とし、そしてこの実施例
において四角形の横断面とした。
機械的強度の理由で、グラファイト(または他の耐火材
料)の突起は最小の横方向の寸法を必要とし八その寸法
は使用する材料に依存する。
料)の突起は最小の横方向の寸法を必要とし八その寸法
は使用する材料に依存する。
したがって5叫の最小の横方向の寸法(幅)を突起の外
側端に通常必要とするが、い(つかの耐火材料ではこの
寸法を3rrrIrLに減少することができ、その結果
あわの大きさを減少できる。
側端に通常必要とするが、い(つかの耐火材料ではこの
寸法を3rrrIrLに減少することができ、その結果
あわの大きさを減少できる。
ノズル突起中のガス放出オリフィスは、製作の容易さと
ガス流の要求条件に合致させてできるだけ小さくすべき
である。
ガス流の要求条件に合致させてできるだけ小さくすべき
である。
5mの幅のグラファイトの突起を用いると、直径0.5
〜1筋のガスオリフィスは、ガス供給圧がガスの出る流
れに抗するオリフィスの制限、ガスの出る流れに抗する
金属静止ヘッドおよび表面張力による力に打ち勝つのに
十分であるかぎり、ガスの適切な放出速度を確保するこ
とがわかった。
〜1筋のガスオリフィスは、ガス供給圧がガスの出る流
れに抗するオリフィスの制限、ガスの出る流れに抗する
金属静止ヘッドおよび表面張力による力に打ち勝つのに
十分であるかぎり、ガスの適切な放出速度を確保するこ
とがわかった。
注入されたガスの利用効率は、ノズル突起の最小横方向
寸法が増加するにつれて、急速に減少する。
寸法が増加するにつれて、急速に減少する。
突起の最小横方向寸法(ノズルオリフィスを取り囲む突
起の外側端における)が約12.5mmを超えると、ガ
スの利用効率の改良(先行技術の装置に比べて)はあっ
たとしてもほんのわずかに観察できる。
起の外側端における)が約12.5mmを超えると、ガ
スの利用効率の改良(先行技術の装置に比べて)はあっ
たとしてもほんのわずかに観察できる。
これに対して最小横方向寸法を約2門以下の値に減少す
ると、突起の側面を「下りること」によるあわの生長が
生ずるであろう。
ると、突起の側面を「下りること」によるあわの生長が
生ずるであろう。
しかしながら、すでに述べたように、機械的強さを考慮
して突起の最高横方向寸法をその値より多少大きくした
方が好ましいであろう。
して突起の最高横方向寸法をその値より多少大きくした
方が好ましいであろう。
本発明においてもくろむようなあわの大きさの調節を可
能とする突起の最lト高さは3tranであるが、少な
くとも6rrrrILの高さを通常用いる。
能とする突起の最lト高さは3tranであるが、少な
くとも6rrrrILの高さを通常用いる。
使用中起こることがある腐食を許すために、もくろむ使
用最小よりも高い突起を作ることが有利であることがし
ばしばある。
用最小よりも高い突起を作ることが有利であることがし
ばしばある。
あわの大きさの有効な調節に関係する突起の高さに関し
て最高は存在しない。
て最高は存在しない。
突起の実際の高さく長さ)は、機械的強さを適切とする
ために、選んだ耐火材料の特性に従って選ぶ。
ために、選んだ耐火材料の特性に従って選ぶ。
また選んだ突起の高さは突起の頂部の上の溶融金属の適
切なヘッドを維持するための要求と一致させて、ガスが
溶融金属中を浮き上がるとき、達成しようとするガスス
パージングの有効な脱気、包含物の除去または他の目的
を可能としなくてはならない。
切なヘッドを維持するための要求と一致させて、ガスが
溶融金属中を浮き上がるとき、達成しようとするガスス
パージングの有効な脱気、包含物の除去または他の目的
を可能としなくてはならない。
理論的には突起の高さは前記の要求条件と一致するかぎ
り無制限であるが、6〜10胴つ突起の高さは適切であ
る。
り無制限であるが、6〜10胴つ突起の高さは適切であ
る。
突起の機械的強さは高さの増加とともに減少し、そして
25mmを超える高さの突起の使用は推奨されない。
25mmを超える高さの突起の使用は推奨されない。
突起は円形、四角、長方形または任意の便利に成形でき
る横断面であることができる。
る横断面であることができる。
各突起の側面は外向きに先細とする(突起の頂部の横断
面を底部のそれより小さくする)か、あるいは内向きに
先細とする(突起の頂部の横断面を底部のそれより大き
くする)ことができ、あるいは側面は垂直であってテー
パをもたないことができる。
面を底部のそれより小さくする)か、あるいは内向きに
先細とする(突起の頂部の横断面を底部のそれより大き
くする)ことができ、あるいは側面は垂直であってテー
パをもたないことができる。
外向きのテーパは好ましい場合は、金属屑の除去の容易
さくたとえば、完全に連続な鋳造作業と反対にバッチ作
業において)または突起の機械的強さが重要であると考
えられる場合である。
さくたとえば、完全に連続な鋳造作業と反対にバッチ作
業において)または突起の機械的強さが重要であると考
えられる場合である。
垂直に対する角度は太き過ぎるべきではなく、そうでな
いとあわは突起の側面を「下りること」によって生長す
るであろう。
いとあわは突起の側面を「下りること」によって生長す
るであろう。
実際にこの効果を最小とするためには、突起の頂部にお
ける横方向の寸法が6mmであるとき垂直に対する角度
は15°以下であるべきであることがわかった。
ける横方向の寸法が6mmであるとき垂直に対する角度
は15°以下であるべきであることがわかった。
横方向の寸法を大きくすると角度を大きくすることがで
き、逆にこの寸法が小さいと角度を小さくすることが必
要である。
き、逆にこの寸法が小さいと角度を小さくすることが必
要である。
ノズル突起において形成する生長しつつあるあわは、接
触点におけるあわ壁と突起表面との間の鈍角内部角度が
ある臨界値を超えるとき、表面張力に打ち勝ち、そして
ノズルから破壊し去る。
触点におけるあわ壁と突起表面との間の鈍角内部角度が
ある臨界値を超えるとき、表面張力に打ち勝ち、そして
ノズルから破壊し去る。
この臨界値は突起の最小横方向寸法が増加するにつれて
漸進的に減少するので、あわは大きい突起上の外向きの
テーパから破壊し去り、一方小さい突起上の同様なテー
パ上ではあわ壁は臨界値に到達できず、それゆえあわの
境界をテーパを下りることができる。
漸進的に減少するので、あわは大きい突起上の外向きの
テーパから破壊し去り、一方小さい突起上の同様なテー
パ上ではあわ壁は臨界値に到達できず、それゆえあわの
境界をテーパを下りることができる。
下りることを避けるために、ある突起について外向きの
テーパの許容できる量を予測することは困難である。
テーパの許容できる量を予測することは困難である。
なぜならこれは一部分溶融金属の表面張力および密度に
左右され、そして一部分突起の断面の形状に左右される
からである。
左右され、そして一部分突起の断面の形状に左右される
からである。
あわの大きさの調節の効率の観点から、内向きに先細の
突起は前述のあわの「下りること」の防止を助けるので
、好ましい。
突起は前述のあわの「下りること」の防止を助けるので
、好ましい。
しかしながら、このような突起を形成する能力および使
用中の耐食性はそれらの製作に使用する耐火材の性質に
依存する。
用中の耐食性はそれらの製作に使用する耐火材の性質に
依存する。
金属屑の除去はこのような形状を用いるとき問題となる
。
。
内向きのテーパと外向きのテーパのいくつかの利点は、
突起の外側端の直ぐ下に外向きに先細の突起の側面に切
り込みまたは再入口部を機械加工または他の方法で形成
することによって、結合できる。
突起の外側端の直ぐ下に外向きに先細の突起の側面に切
り込みまたは再入口部を機械加工または他の方法で形成
することによって、結合できる。
必要に応じて、任意の形の突起は、各突起をその隣接突
起の一または二以上に接続する細い耐火リブを形成する
ことによって強化できる。
起の一または二以上に接続する細い耐火リブを形成する
ことによって強化できる。
単一のディフューザープレートの製造には平らな外側端
表面をもつ突起を形成することが最も便利であるが、端
面は多少凹状または凸状にしても欠点を生じない。
表面をもつ突起を形成することが最も便利であるが、端
面は多少凹状または凸状にしても欠点を生じない。
隣接する突起間の間隔は突起それら自体の端面の幅と少
なくとも同じ大きさにして、隣接するノズルにおける初
期のあわ同志のすべての接触、結局凝集の危険を回避す
る。
なくとも同じ大きさにして、隣接するノズルにおける初
期のあわ同志のすべての接触、結局凝集の危険を回避す
る。
好ましくは隣接する突起の間の間隔は、突起の端面の幅
の0.8〜2倍である。
の0.8〜2倍である。
後者の条件が満足されるかぎり、いかなる数の突起を形
成することもできる。
成することもできる。
可能なかぎり多くの、可能なかぎり密に詰まった突起ノ
ズルを形成する、すなわち単位表面当り最高の数の突起
ノズルを形成する、誘因が明らかに存在する。
ズルを形成する、すなわち単位表面当り最高の数の突起
ノズルを形成する、誘因が明らかに存在する。
生長しつつあるあわは球形以外の形で生長する場合だん
だん不安定となるので、あわの広がりを一つの直径方向
に制限することはその生長を第1方向に対して直角の方
向に制限するという効果をもつ、従って突起は、好まし
くは金属の流れ方向に対して横方向に延びる、平行なリ
ブの形をとることができ、かくして流れる金属が、生長
するあわをリブの頂部からちぎり去るようにできる。
だん不安定となるので、あわの広がりを一つの直径方向
に制限することはその生長を第1方向に対して直角の方
向に制限するという効果をもつ、従って突起は、好まし
くは金属の流れ方向に対して横方向に延びる、平行なリ
ブの形をとることができ、かくして流れる金属が、生長
するあわをリブの頂部からちぎり去るようにできる。
それぞれのこのようなリブ中に1列のガスオリフィスが
形成されており、このようなオリフィスの間隔は各オリ
フィスにおいて生長しつつあるあわが同じリフ中の隣接
するオリフィスにおいて生長しつつありちぎり去られる
前のあわといっしょに凝集する時間を有しないような間
隔である。
形成されており、このようなオリフィスの間隔は各オリ
フィスにおいて生長しつつあるあわが同じリフ中の隣接
するオリフィスにおいて生長しつつありちぎり去られる
前のあわといっしょに凝集する時間を有しないような間
隔である。
リブに対して横方向のあわの広がりはそれがリブのヘリ
に出合うときに制限されるので、リブに対して縦方向の
あわの広がりも阻止されるが、あわの大きさの調節の程
度は正確さに劣る。
に出合うときに制限されるので、リブに対して縦方向の
あわの広がりも阻止されるが、あわの大きさの調節の程
度は正確さに劣る。
これは連続なリブが個々の突起よりも強いということに
よって相殺され、それゆえリブの幅は狭いことが有利で
あろう。
よって相殺され、それゆえリブの幅は狭いことが有利で
あろう。
リブ中の隣接するオリフィス間の距離は、リブの幅の2
倍より大きくあるべきであり、好ましくはリブの幅の約
3倍以上として、あわの凝集が起こらないようにする。
倍より大きくあるべきであり、好ましくはリブの幅の約
3倍以上として、あわの凝集が起こらないようにする。
第1図および第2図は本発明によるディフューザープレ
ート1を示す。
ート1を示す。
ディフューザープレートは厚いベース部分2と一体の突
起3を有する。
起3を有する。
各突起は、図示するように、四角の断面をもち、そして
やや先細である。
やや先細である。
各突起3は中央が穴あけされていてガスオリフィス4を
形成する。
形成する。
突起3に加えて、プレート1は6において穴あけされた
コーナーボス5を有し、これらのコーナーボス5は第3
図および第4図に示すベースへプレート1を固定するた
めの抑えつけボルトを収容する。
コーナーボス5を有し、これらのコーナーボス5は第3
図および第4図に示すベースへプレート1を固定するた
めの抑えつけボルトを収容する。
第3図と第4図に示すベースプレートの機能は、各ティ
フユーザ−プレートと連合するプレナムチャンバーを形
成することである。
フユーザ−プレートと連合するプレナムチャンバーを形
成することである。
これをできるだ1m<作ってディフューザープレート上
のノズルの先端がそれらの上を流れる金属の表面より下
に最高に沈められるようにすることが好ましい。
のノズルの先端がそれらの上を流れる金属の表面より下
に最高に沈められるようにすることが好ましい。
ベースプレート7は8にねじ穴を有する。
これらの穴は4枚のディフューザープレートを穴あけ6
中に収容されたボルトによってベースプレートへ固定す
るために使用される。
中に収容されたボルトによってベースプレートへ固定す
るために使用される。
ディフューザープレート位置において、浅いくぼみ9,
9′が上部表面中に機械加工されている。
9′が上部表面中に機械加工されている。
くぼみ9′は穴あけ10を経てくぼみ9と連絡する。
くぼみ9は11において局部的に深くなっていて穴あけ
14のための人口を提供し、穴あけ14はキー16によ
ってベースプレート7中にロックされたガス供給取付管
15中の穴あけ14′と連絡している。
14のための人口を提供し、穴あけ14はキー16によ
ってベースプレート7中にロックされたガス供給取付管
15中の穴あけ14′と連絡している。
キー“16をはずすとアセンブリーをその構成成分に分
離できる。
離できる。
1枚のセラミック紙17はベースプレート7とディフュ
ーザープレートとの間に強く締めつけられていて、これ
らの二つの部分の間のギャップの漏れを防ぎ、そして適
当なガス圧をプレナムチャンバー中に生じさせる。
ーザープレートとの間に強く締めつけられていて、これ
らの二つの部分の間のギャップの漏れを防ぎ、そして適
当なガス圧をプレナムチャンバー中に生じさせる。
ディフューザープレートとベースプレートは好ましくは
機械加工したグラファイトから、あるいは成形した炭化
ケイ素または他の適当な耐火材料から作る。
機械加工したグラファイトから、あるいは成形した炭化
ケイ素または他の適当な耐火材料から作る。
必要に応じて、水硬性耐火物を使用できる。
選択的に望むならば、鋳鉄または他の適当な耐火金属を
使用できる。
使用できる。
さらに別法として、突起は耐火材料のインサートである
ことができる。
ことができる。
これらのインサートは、たとえば、セラミックまたは金
属であり、耐火性ベースプレート中に埋め込むことがで
き、そしてベースプレートはインサートと同じ材料であ
っても、なくてもよい。
属であり、耐火性ベースプレート中に埋め込むことがで
き、そしてベースプレートはインサートと同じ材料であ
っても、なくてもよい。
第5図を参照すると、第4図のディフューザーアセンブ
リーはトラフ20中に配置されているのが示されており
、そしてトラフ20は金属を炉21から直接冷却連続鋳
造ステーション22へ放出する。
リーはトラフ20中に配置されているのが示されており
、そしてトラフ20は金属を炉21から直接冷却連続鋳
造ステーション22へ放出する。
第6図はディフューザーアセンブリーを内部に設置して
有するトラフ20の横断面図である。
有するトラフ20の横断面図である。
このトラフ20はディフューザーアセンブリーの上にカ
バー23を有して、トラフ中に移送される溶融した金属
の上にスパージフグガスのふん囲気ヲ。
バー23を有して、トラフ中に移送される溶融した金属
の上にスパージフグガスのふん囲気ヲ。
維持する。
第7〜9図のそれぞれは第1図および第2図のディフュ
ーザープレートの突起ノズル30種々の形を拡大して示
す。
ーザープレートの突起ノズル30種々の形を拡大して示
す。
第7図は外向きに先細になった突起ノズルを示し、第8
図は内向きに先細になった突起ノズルを示し、そして第
9図は切欠き側面をもつ外向きに先細の突起ノズルを示
す。
図は内向きに先細になった突起ノズルを示し、そして第
9図は切欠き側面をもつ外向きに先細の突起ノズルを示
す。
本発明のディフューザープレートは、第5図および第6
図に示すトラフへ導入することによって普通の移送トラ
フ中の溶融金属の流れの中へガスを注入するための手段
として使用できる。
図に示すトラフへ導入することによって普通の移送トラ
フ中の溶融金属の流れの中へガスを注入するための手段
として使用できる。
二以上のアセンブリーを必要に応じてトラフ中に設置で
きる。
きる。
選択的に、必要に応じて、一または二以上のこのような
ディフューザーアセンブリーを普通のガス処理フラツク
シフグボックス中に使用できるが、このようなボックス
を使用するという前述の欠点をそのとき適用されるであ
ろう。
ディフューザーアセンブリーを普通のガス処理フラツク
シフグボックス中に使用できるが、このようなボックス
を使用するという前述の欠点をそのとき適用されるであ
ろう。
別法として、一または二以上のディフューザープレート
またはディフューザーアセンブリーを移送トラフまたは
フラツクシフグボックスの底へ設置して、プレートの表
面が突起の基部においてトラフまたはボックスの底と同
じレベルとなるように配置できる。
またはディフューザーアセンブリーを移送トラフまたは
フラツクシフグボックスの底へ設置して、プレートの表
面が突起の基部においてトラフまたはボックスの底と同
じレベルとなるように配置できる。
本発明の装置を用いるガス注入を実施して通人スパージ
フグを行うとき、移送トラフまたはフラツクシフグボッ
クスのいずれにおいても、十分な数のディフューザープ
レートを用意して、流れる金属中のガス含量、包含物ま
たは他の不純物を実質的に減少できる。
フグを行うとき、移送トラフまたはフラツクシフグボッ
クスのいずれにおいても、十分な数のディフューザープ
レートを用意して、流れる金属中のガス含量、包含物ま
たは他の不純物を実質的に減少できる。
本発明の装置および方法を使用して溶融金属を脱気する
とき、このシステムを周囲ふん囲気中の湿気からのガス
、たとえば、水素の再侵入を防ぐような方法で運転する
ことが望ましい。
とき、このシステムを周囲ふん囲気中の湿気からのガス
、たとえば、水素の再侵入を防ぐような方法で運転する
ことが望ましい。
これは、たとえば、第6図に示すように移送トラフの上
にカバーを設けることによって、あわが立つゾーンにお
ける金属表面の上に調節されるふん囲気を維持すること
、 および/または、たとえば、溶融金属がアルミニウムま
たはアルミニウム合金であるときアルカリ金属の塩化物
または塩化物/フッ化物の、適当な溶融したカバーフラ
ックスを使用すること、によって防ぐことができる。
にカバーを設けることによって、あわが立つゾーンにお
ける金属表面の上に調節されるふん囲気を維持すること
、 および/または、たとえば、溶融金属がアルミニウムま
たはアルミニウム合金であるときアルカリ金属の塩化物
または塩化物/フッ化物の、適当な溶融したカバーフラ
ックスを使用すること、によって防ぐことができる。
一つの配置において、おのおのがほぼ20Crrl×1
0crrlの大きさをもち、51個のノズルを有する1
対のディフューザーアセンブリーを、第5図にく・示す
ように、保持炉と鋳造ステーションとの間の移送トラフ
中に配置した。
0crrlの大きさをもち、51個のノズルを有する1
対のディフューザーアセンブリーを、第5図にく・示す
ように、保持炉と鋳造ステーションとの間の移送トラフ
中に配置した。
試験中、トラフを通る1 50 K97分の速度の溶融
アルミニウム合金の流れが存在し、そしてディフューザ
ープレートの上の金属の深さはほぼ10Crrlであっ
た。
アルミニウム合金の流れが存在し、そしてディフューザ
ープレートの上の金属の深さはほぼ10Crrlであっ
た。
ディフューザープレートの上の金属の滞留時間は約20
秒であり、そしてガス(100%アルゴン)の流れは処
理する金属1トン当り約670tのガス消費に対してほ
ぼ100t/分であった。
秒であり、そしてガス(100%アルゴン)の流れは処
理する金属1トン当り約670tのガス消費に対してほ
ぼ100t/分であった。
このような制限された大きさの装置を用いてさえ、合金
の水素含量の有意の減少を、あわの大きさを小さくでき
た結果(直径6〜10mmと概算された)、達成できた
。
の水素含量の有意の減少を、あわの大きさを小さくでき
た結果(直径6〜10mmと概算された)、達成できた
。
前述の金属およびガスの流速を用いて種々のアルミニウ
ム合金を使用して得られた試験結果を、下表に記載する
。
ム合金を使用して得られた試験結果を、下表に記載する
。
試験の期間は、各場合、2時間であり、そして金属はホ
イール型連続鋳造機へ供給した。
イール型連続鋳造機へ供給した。
他の配置において、おのおのが122個のノズルを有し
大きさ約20crn×28cmの5枚のディフューザー
プレートを、保持炉と垂直な直接冷却鋳造ステーション
との間の移送トラフの特別に適合させた部位の底に配置
した。
大きさ約20crn×28cmの5枚のディフューザー
プレートを、保持炉と垂直な直接冷却鋳造ステーション
との間の移送トラフの特別に適合させた部位の底に配置
した。
ディフューザープレートの上の金属の深さは、はぼ20
cmであった。
cmであった。
ディフューザーの上の溶融金属の滞留時間は約り0秒で
あった。
あった。
試験の間、金属の清浄さをディフューザーの上流と下流
において定量的金属組織学的方法により評価した。
において定量的金属組織学的方法により評価した。
処理した各合金の非金属粒子含量(たとえば、凝集した
T i B 2、A14c3、Mgoおよびスヒネル)
の有意の減少が達成された。
T i B 2、A14c3、Mgoおよびスヒネル)
の有意の減少が達成された。
2種のアルミニウム合金について得られた試験結果を下
表に示す。
表に示す。
本発明の方法および装置は、溶融金属をスパージするた
めに用いられる慣用されているまたは慣用されていない
ガス、たとえば、塩素、窒素、アルゴン、フレオンおよ
びそれらの混合物のいずれを用いる用途にも適用できる
。
めに用いられる慣用されているまたは慣用されていない
ガス、たとえば、塩素、窒素、アルゴン、フレオンおよ
びそれらの混合物のいずれを用いる用途にも適用できる
。
本発明のガスディフューザープレートは金属移送トラフ
中に設置することが好ましいが、本発明の利益の多くは
ディフューザープレートの列またはディフューザーアセ
ンブリーの列を保持炉の底へ位置して金属スパージフグ
を炉内で実施することによって得ることができる。
中に設置することが好ましいが、本発明の利益の多くは
ディフューザープレートの列またはディフューザーアセ
ンブリーの列を保持炉の底へ位置して金属スパージフグ
を炉内で実施することによって得ることができる。
第10図の変更したディフューザープレートは、示され
たリブの横方向に動く金属の流れ中に使用することを主
として意図するものである。
たリブの横方向に動く金属の流れ中に使用することを主
として意図するものである。
第1図に比べて、個々の四角形の突起は狭き連続なリブ
24で置き換えられており、とのリブ24中に1列のガ
スオリフィス25がリブの外側表面の幅の約3倍の間隔
で形成されている。
24で置き換えられており、とのリブ24中に1列のガ
スオリフィス25がリブの外側表面の幅の約3倍の間隔
で形成されている。
リブ24は突起3より狭いので、オリフィスの間隔は実
際には第1図のそれに類似する。
際には第1図のそれに類似する。
各突起の上示面の周縁捷たは各リブの縁部は、金属/ガ
ス界面がディフューザーフレートまたは他の構成部材の
表面上をさらに横方向に移動するのを阻止抑制する急峻
な不連続部をなす。
ス界面がディフューザーフレートまたは他の構成部材の
表面上をさらに横方向に移動するのを阻止抑制する急峻
な不連続部をなす。
ガスオリフィスを外方に拡大するリブまたは突起内に設
ける代りに、ガス泡生長阻止のための不連続部を、ガス
オリフィスの間に設けられた個々の凹部周縁によって形
成することもできる(この場合ガスオリフィスは凹部が
なげれば連続的である平面にある)。
ける代りに、ガス泡生長阻止のための不連続部を、ガス
オリフィスの間に設けられた個々の凹部周縁によって形
成することもできる(この場合ガスオリフィスは凹部が
なげれば連続的である平面にある)。
このような不連続部は耐火板の表面のガスオリフィスの
間に一定の間隔でドリル加工することにより形成するこ
ともできる。
間に一定の間隔でドリル加工することにより形成するこ
ともできる。
各ドリル穴の中心が一対の隣接オリフィスの中心を結ぶ
線上にある場合には、ドリル穴の直径はその対の隣接オ
リフィスの心間距離の半分を越えるべきである。
線上にある場合には、ドリル穴の直径はその対の隣接オ
リフィスの心間距離の半分を越えるべきである。
各ドリル穴の中心が、規則的に配列されたオリフィスの
うちの2個より多くのオリフィスから等距離に位置して
いる場合(例えばオリフィスが正方形または六角形の頂
点に配列されているような場合)、任意の二つの隣接ド
リル穴の周縁間の最短距離は、隣接オリフィスの心間距
離の四分の−を越えないようにして各隣接オリフィス間
に薄いリブだげを残すようにするのが好ましい。
うちの2個より多くのオリフィスから等距離に位置して
いる場合(例えばオリフィスが正方形または六角形の頂
点に配列されているような場合)、任意の二つの隣接ド
リル穴の周縁間の最短距離は、隣接オリフィスの心間距
離の四分の−を越えないようにして各隣接オリフィス間
に薄いリブだげを残すようにするのが好ましい。
第1図および第2図は、それぞれ本発明に従って作った
ディフューザープレートの平面図および縦断面図である
。 第3図は、第1図および第2図の4枚のディフューザー
プレートを収容するためのベースプレートの平面図であ
る。 第4図は、第3図のベースプレートと第1図および第2
図のディフューザープレートとから形成したディフュー
ザーアセンブリーの縦断面図である。 第5図は、半連続式の注形システムにおけるディフュー
ザーアセンブリーの設置の図示である。 第6図は、トラフとその中に設置されたディフューザー
アセンブリーの断面図である。 第7〜9図は、第1図および第2図のディフューザープ
レート上の突起ノズルの種々の形を示す。 第10図は、第1図のディフューザーフレートの変更し
た形を示す。 図面中の参照数字は、次の意味を有する:1・・・・・
・ディフューザープレート、2・・・・・・ベース部分
、3・・・・・・突起、突起ノズル、4・・・・・・ガ
スオリフィス、5・・・・・・コーナーボス、6・・・
・・・穴アltt、7・・・・・・ベースプレート、8
・・・・・・ねじ穴、9,9′・・・・・・くぼみ、1
0・・・・・・穴あけ、11・・・・・・深部、14,
14’・・・・・・穴あけ、15・・・・・・ガス供給
取付管、16・・・・・−キー、17・・・・・・セラ
ミック紙、20・・・・・・トラフ、21・・・・・・
炉、22・・・・・・鋳造ステーション、23・・・・
・・カバー、24・・・・・・リブ、25・・・・・・
ガスオリフィス。
ディフューザープレートの平面図および縦断面図である
。 第3図は、第1図および第2図の4枚のディフューザー
プレートを収容するためのベースプレートの平面図であ
る。 第4図は、第3図のベースプレートと第1図および第2
図のディフューザープレートとから形成したディフュー
ザーアセンブリーの縦断面図である。 第5図は、半連続式の注形システムにおけるディフュー
ザーアセンブリーの設置の図示である。 第6図は、トラフとその中に設置されたディフューザー
アセンブリーの断面図である。 第7〜9図は、第1図および第2図のディフューザープ
レート上の突起ノズルの種々の形を示す。 第10図は、第1図のディフューザーフレートの変更し
た形を示す。 図面中の参照数字は、次の意味を有する:1・・・・・
・ディフューザープレート、2・・・・・・ベース部分
、3・・・・・・突起、突起ノズル、4・・・・・・ガ
スオリフィス、5・・・・・・コーナーボス、6・・・
・・・穴アltt、7・・・・・・ベースプレート、8
・・・・・・ねじ穴、9,9′・・・・・・くぼみ、1
0・・・・・・穴あけ、11・・・・・・深部、14,
14’・・・・・・穴あけ、15・・・・・・ガス供給
取付管、16・・・・・−キー、17・・・・・・セラ
ミック紙、20・・・・・・トラフ、21・・・・・・
炉、22・・・・・・鋳造ステーション、23・・・・
・・カバー、24・・・・・・リブ、25・・・・・・
ガスオリフィス。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1 溶融金属を気体によりスパークするに際して、溶融
状態の金属の流れもしくはかたまりの中へ該溶融金属の
表面よりも下に配置した一連の間隔を置いて並べた気体
放出オリフィス群を介して作例の気体流を上向きに通過
させ: 各オリフィスに関して二またはそれ以上の相対する半径
方向において各オリフィスに隣接する表面に急激な下向
きの、かつ気泡の横方向への拡がりを阻止し気泡同志の
合体を防ぐのに有効な、不連続部を設けることにより、
各オリフィスにおいて生長する気泡の横方向への拡がり
を防止する;ことからなる溶融金属のスパージ法。 2 作例の気体流は溶融金属の流動する流れの中へ上向
きに突出している間隔を置いて並べたノズルを介して放
出し、かつノズルの各各はその先端部において2〜12
.57rrrnの範囲内の最小横寸法を有しまた少なく
とも3閣の垂直寸法を有している特許請求の範囲第1項
記載の方法。 3 溶融金属ヘスパージング用気体を供給するための気
体拡散板であって、溶融金属に耐える物質から形成され
た板状ベースよりなり、該ベースはその上面に一連の間
隔を置いて並んだ突出部を有し、該突出部はその中を通
って該板状ベースの下面にまで下方に延びている気体供
給用オリフィス手段を有し、各突出部の形状および隣接
突出部からの距離は溶融金属と接触している該気体オリ
フィス手段において生長している気泡が横方向への拡が
りを制限されて隣接気体オリフィス手段において生長し
ている気泡と合体するのを防止されるような形状および
距離であることを特徴とするスパージング用気体供給用
の気体拡散板。 4 該突出部の先端部における最小横方向寸法は2〜1
2.5mの範囲内である特許請求の範囲第各項記載の気
体拡散板。 5 突出部は実質上正方形の断面を有する特許請求の範
囲第5項記載の気体拡散板。 6 突出部は基部から先端にかけて先細となっており、
かつ突出部の側面は垂直に対し15°以下の角度で傾い
ている特許請求の範囲第5項記載の気体拡散板。 7 突出部の先端同志間の間隔と突出部の先端の最小横
方向寸法との比は0.8ないし2/1 である特許請求
の範囲第5項記載の気体拡散板。 8 該突出部は間隔を置いて並べたリブの形状であり、
気体オリフィスは排出気泡同志が合体しないような距離
で該リブに沿って間隔を置いて並んでいる特許請求の範
囲第5項記載の気体拡散板。 9 ベース部材とそのベース部材に固定された少なくと
も一つの気体拡散板であってその下に気体高圧室を限定
する気体拡散板と該高圧室に気体を供給するための手段
とからなり、該気体拡散板は溶融金属に耐える物質から
形成された板状ベースを有し、該板状ベースはその上面
に一連の間隔を置いて並んだ突出部を有し、該突出部は
その中を通って該板状ベースの下面にまで下方に延びて
いる気体供給用オリフィス手段を有し、各突出部の形状
および隣接突出部からの距離は溶融金属と接触している
該気体オリフィス手段において生長している気泡が横方
向への拡がりを制限されて隣接気体オリフィス手段にお
いて生長している気泡と合体するのを防止されるような
形状および距離であることを特徴とする溶融金属流のス
パージフグ用気体拡散装置。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| GB000008825/78 | 1978-03-06 | ||
| GB882578 | 1978-03-06 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS54135626A JPS54135626A (en) | 1979-10-22 |
| JPS594224B2 true JPS594224B2 (ja) | 1984-01-28 |
Family
ID=9859951
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP54026076A Expired JPS594224B2 (ja) | 1978-03-06 | 1979-03-06 | ガスの注入により溶融金属をスパ−ジする方法および装置 |
Country Status (14)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4290590A (ja) |
| JP (1) | JPS594224B2 (ja) |
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| CA (1) | CA1108412A (ja) |
| CH (1) | CH643301A5 (ja) |
| DE (1) | DE2908768A1 (ja) |
| ES (1) | ES247141Y (ja) |
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| GB (1) | GB2019890B (ja) |
| GR (1) | GR71466B (ja) |
| IT (1) | IT1113043B (ja) |
| NL (1) | NL181218C (ja) |
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