JPS6057486B2 - 金属組成物の製造方法および装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の要約〕 一方の成分が第二の成分の沸点より高い融点を有する、
たとえば、鉄−マグネシウムのような金属組成物の製造
方法および装置について開示す・る。

第一成分の液状溶融物は、溶融物の温度における第二成
分の蒸気圧より高い静ヘッド圧を生ずるのに充分な有効
深さを有する。溶融した形態の第二成分を第一成分と混
合して、第二成分の少なくとも１部が第一成分に溶解し
ている液体混合物・を生成させる。固体金属組成物を得
ようとするならば、前記混合物を急速固化させて、第二
成分の実質的部分が第一成分のマトリックス中における
第二成分の微細粒子の分散物として存在する固体金属組
成物を生成させる。本装置は、反応チャンバ１６に連通
してこの反応チャンバ内に必要とされる圧力を与える柱
状炉１０と、低沸点成分を加圧反応チャンバに供給する
添加機機構１８と、液体混合物を冷却固化させて他方の
成分のマトリックス中における低沸点成分の微細粒子の
所望分散物を生成させる手段２０，２２などとからなつ
ている（第１図）。

（発明の属する技術分野）本発明は金属組成物の製造方
法および装置に関するものであり、金属組成物は一方の
金属成分が大気圧において他方の成分の沸点より高い融
点を有する少なくとも２種の金属成分を含有する溶融物
からなつている。

特に本発明は固体金属組成物の製造方法および装置に関
するものである。一方の成分として鉄をまた他方の成分
としてマグネシウム、ナトリウム、ストロンチウム、リ
チウムまたはカルシウムを含有する組成物については、
前記他方の成分をこの添加成分の沸点より高い温度の鉄
溶融物に加えると何らかの問題をひき起こす。説明を簡
便にするため、これら問題点を鉄−マグネシウム組成物
の製造に関して強調する。しかしながら、以下の記載か
ら明白なように、本発明はこれのみに限定されるもので
なく、たとえば鉄一リチウム、鉄−ストロンチウム、鉄
−カルシウムまたは鉄−ナトリウムのような他の鉄組成
物の製造にも使用することができる。〔発明の背景〕鉄
−マグネシウム組成物に関し、通常のねずみ鋳鉄組成物
中に含有される黒鉛は比較的少量のマグネシウムの組成
物に添加するとその通常のフレーク状から球状（ＮＯｄ
ｕｌａｒｆＯｒｍ）に変化しうることがｌ師坪代に開示
された。

この基本的方法は米国特許第２４８５７６０号明細書中
に開示されている。マグネシウムもまた非鉄金属の効果
的な脱硫剤およびガス抜剤であることが従来古くから知
られている。球状黒鉛鋳鉄（ＮＯｄＯｌａｒｉｒＯｎ）
は、ねずみ鋳鉄の２倍の引張り強さと２＠の延性とを有
するという点で、黒鉛フレークを含有するねずみ鋳鉄よ
り優れている。

しかしながら球状黒鉛鋳鉄を製造する際の問題は、マグ
ネシウムが溶融鉄と激しく反応し、鉄中にほんの僅かし
か溶解しないという点である。したがつて、球状黒鉛鋳
鉄の製造に際し、マグネシウムは各種の組合せ形態、た
とえば鉄珪素マグネシウム（米国特許第３１７７０７１
号、第３２９０１４鏝、第３３６７７７１号、および第
３３７５１０４号参販）、マグネシウムを含浸させたコ
ークスまたは木炭（米国特許第３３２１３０４号および
第３５９８５ｎ号参照）、稀土類元素とマグネシウムと
の組合せ或いはマグネシウムとニッケルもしくは銅との
合金（米国特許第３０３０２０５号および第３５４４３
１涛参照）として導入されていた。しかしながら、全て
の場合、マグネシウムまたはマグネシウム合金の添加は
マグネシウムと加熱大気との反応により発煙および発火
を伴つた。

マグネシウム添加剤をプランジャ−ベルまたはガス流に
より取瓶中の液状鋳鉄の表面下に押し込むことが試みら
れた（たとえば米国特許第２８６９８５７号、第３０８
０２２８号、第３１５７４９汚および第３２８５７３９
号参照）。また、マグネシウム添加物を取瓶の底部に置
き、これをくず鋼パンチングで覆い、次いで液状鉄を取
瓶中に流入させるという他の試みもなされた。これらの
機械的装置は或る程度の改良をもたらすが、ほんの一部
しか成功を収めず典型的には５０％以上ものマグネシウ
ムが損失される。

マグネシウムの損失が経済的な欠点であるばかりでなく
、同時に煙、ガスおよび火炎の発生もまた増々厳しくな
つた空気汚染に対する法律および規制に鑑みて容認でき
ない。この問題に対する別の試みは各種合金の使用であ
る。

しかしながら、かなりの量の珪素とマグネシウムとを含
有する合金は鉄よりも著しく密度が小さく、液状鉄浴の
表面に浮上する傾向を有する。さらに、通常の液状鉄の
温度は大気圧においてマグネシウムの沸点より高く、し
たがつてマグネシウムが殆んど即座に気化する。その結
果、添加マグネシウムのほんの少量しか液状鉄に溶解す
る機会をもたず、気泡は鉄溶融物の表面に達して大気中
に逃散する。これら２つの作用、すなわち珪素−マグネ
シウム添加物の低密度およびマグネシウムの低沸点が従
来使用されていたマグネシウム添加物の低効率に対する
主原因であると信じられる。これらの問題を解決するた
め、多くの方法が提案されている。

これらの方法を分類すれば、次の通りである。１純マグ
ネシウムを取瓶中で高圧下に使用する方法、２固体純マ
グネシウムを処理用取瓶の下部に設けられた開口を通し
て導入する方法、３不活性多孔質材料中を通過させるこ
とによりマグネシウムの気化を遅延させる方法、および
４マグネシウムを合金または鉄アグロメレートとして稀
釈する方法。

この分類は、国際マグネシウム協会の刊行物（１９７＠
）第４９〜５２頁に記載されたヘンリー●ヤリスタ（Ｈ
ｅｎｒｉＪａｒｙｓｔａ）により１球状黒鉛（延性）鉄
の製造における純マグネシウムの簡便かつ経済的使用ョ
と題する最近の論文中に示唆されている。ヤリスタ氏は
、上記全ての方法は複雑かつ高価な装置を必要とし或い
は過剰の添加剤費用を必要とするという欠点を有すると
結論し、絶縁耐火物で被覆された小型のマグネシウムイ
ンゴットの使用を推奨した。他の研究者等は、マグネシ
ウムの添加による銑ｊ鉄の脱硫に注意を向け、球状鉄の
製造用に関発された装置に類似する浴にマグネシウム、
マグネシウム合金或いはマグネシウム含有コークスを導
入する方法を開発した。

幾つかの機械的方式としては、例えば１マグネシウムイ
ンゴットを浴中に浸漬させるための加圧チューブ、２傾
斜反応機、３粉末または顆粒状マグネシウムの空気圧注
入、４耐火物被覆されたマグネシウムインゴット、およ
び５線材注入がある。国際マグネシウム協会の刊行物（
１９７６年）第６３〜７２頁に記載されたコードン、エ
ー、アイロンス（ＧＯｒｄＯｎＡ●ＩｒＯｎｓ）および
アール●エル●グースリー（Ｒ．Ｌ．Ｇｕｔｈｒｉｅ）
による１銑鉄中へのマグネシウム蒸気溶解の理論ョと題
する論文中に示されている通り、この研究は銑鉄中への
気化マグネシウムの溶解という問題に焦点を当てている
。本発明者は、通常の球状化剤（ＮＯｄｕｌｉｚｉｎｇ
ａｇｅｎｔｓ）が幾つかの点において欠点を有すること
を認めた、第一に、かなりの量の珪素またはその他低密
度の元素を含むような球状化剤は取瓶中で浮上する傾向
を示し、したがつて溶融鉄の浴中に導入するには高価か
つ煩雑な装置を必要とする。

第二に、かなりの量のニッケルを含む球状化剤は溶融鉄
の密度に近い密度を有し、したがつて取瓶中で浮上する
傾向を殆ぼど示さないが、このような球状化剤は高価で
あると同時に溶解鉄中に望ましくない元素を導入するこ
とになる。〔発明の開示〕 上記に鑑み、本発明によれば、一方の金属成分が大気圧
において他方の金属成分の沸点より高い融点を有する少
なくとも２種の金属成分を含有する溶融物からなる金属
組成物の製造方法において、前記一方の成分の液状溶融
物から、この溶融物の温度における前記他方の成分の蒸
気圧より高い静ヘッド圧を生じさせるに少なくとも足る
深さの液状体を形成させ、前記一方の成分を前記他方の
成分の蒸気圧より高い静ヘッド圧にて液状溶融物として
チャンバに導入し、前記他方の成分の供給物を所定速度
で前記チャンバ中に計量導入し、前記一方の成分と他方
の成分とを前記チャンバ中．に保持して前記他方の成分
の少なくとも１部が前記一方の成分と溶解した前記成分
の混合物を生成させ、前記混合物を前記他方の成分の不
気化を確保するような速度および圧力で前記チャンバか
ら取り出すことを特徴とする固体金属組成物の製造一方
法が提供される。

本方法によれば、他方の成分が球状化剤からなる場合、
添加した球状化剤のほぼ完全な回収が可能である。

すなわち、球状化剤、たとえばマグネシウムは気化およ
び発火により全く失なわれず、また溶融物中に何らの偽
物をも導入しない。発明者は、たとえば溶融鉄のような
一方の成分自体が過圧をもたらすという方法を提供して
従来の製造上の難点を克服した。金属組成物はインゴッ
ト、棒材、鋼粒、またはペレットとして製造することが
できる。製品が棒材または鋼粒の形態をとる場合には本
方法を連続法で行なうことができる一方、製品がインゴ
ットである場合本方法は通ｌ常バッチ法である。固体金
属組成物を生成させる場合は、溶融混合物を、チャンバ
から取り出した後、前記成分の蒸気圧より高い静ヘッド
圧でかつ前記混合物からその冷却中に排斥される他方の
成分の一部を前記一．方の成分マトリックス中における
小粒子分散物として保持するのに充分な速度で固化させ
る。

固体金属組成物が鉄−マグネシウム生成物である場合、
これはマグネシウムと鉄との他に炭素と珪素とその他不
可避の元素、たとえば４％の炭素と１・％の珪素をも含
有することができ、したがつてかなりの量のマグネシウ
ム、すなわち０．４０％以上のマグネシウム、好ましく
は１．００％以上のマグネネシウムを含有する鋳鉄組成
物からなつている。本発明の鉄−マグネシウム生成物は
、鉄により溶解された少量のマグネシウムの他に主要部
のマグネシウムが鉄マトリックス中におけるマグネシウ
ムの分散物として存在することを特徴とする。この種の
生成物は球状化剤として理想的である。何故なら、液状
の鉄がさらに存在すると分散マグネシウム粒子は、溶融
鉄浴から容易に逃散してしまうような大きな気泡を形成
せずに、むしろ溶解する傾向を有するからである。鉄マ
トリックス中に分散されたマネシウム粒子の効果は、マ
グネシウムが液状鉄浴中に効果的に溶解することである
。

もちろん、これは溶融鉄の存在下かつ大気圧もしくは僅
かの過圧下で溶融気化する純マグネシウムのインゴット
または棒材を使用するのに比べ、極めて対照的である。
鉄マトリックス中におけるマグネシウム粒子の分散物は
、マグネシウムと鉄との混合物を急冷することにより生
成される。急冷工程は、この方法をバッチ法で行なう場
合には、冷鋳型中で行なうことができる。この方法は連
続法として行なうのが好ましいが、この場合急冷工程は
連続鋳造法により混合物をシヨツテイングチヤンバ中で
鋼粒またはペレットに変えるかまたは混合物を鋳造して
ビレツトもしくは棒材にすることからなる。したがつて
鉄−マグネシウム生成物はインゴット、ビレツト、棒材
、鋼粒またはペレットの形態とすることができる。さら
に、本発明によれば、一方の金属成分の融点が大気圧に
おいて第二の成分の沸点より高いような少なくとも２種
の金属成分を含有する固体金属組成物の製造装置におい
て、前記一方の成分から液状体を形成させてその深さを
前記液状体の温度における前記第二の成分の蒸気圧より
高い静ヘッド圧を生じさせるに少なくとも足る深さとす
るのに適した炉装置を設け、前記炉装置を前記静圧が前
記液状体の温度における前記第二の成分の蒸気圧より高
い前記炉装置の位置において反応チャンバと連通させ、
第二の成分の溶融装置を前記反応チャンバとその一端部
において連通させ、さらに前記反応チャンバとその他端
部において連通して前記金属組成物を急速固化させるに
適した装置を設けてなることを特徴とする固体金属組成
物の製造装置が提供される。

炉装置の有効高さは、一方の成分好ましくは鉄の操作温
度により決定され、反応器における静ヘッド圧が所定操
作温度において第二成分好ましくはマグネシウムの蒸気
圧よりも大となるように選択される。

炉装置には制御可能な加熱装置を装着して溶融鉄の所定
温度を維持することができる。反応チャンバは、密閉さ
れ好ましくは加熱される反応器内において液状鉄とマグ
ネシウムとの混合を促進し、液状鉄によるマグネシウム
の溶解および分散を促進しかつ混合物と溶液との炉中へ
の逆流を阻止するよう設計された容器である。第二成分
溶融装置は、好ましくはマグネシウム添加機からなるが
、多数のマグネシウム棒を収容しかつ溶融させるに適し
た加熱チャンバを有する。次いで、溶融したマグネシウ
ムは、不活性ガスによりチャンバの一端部に作用させた
圧力を用いて薄流として反応器中に計量導入される。代
案として、マグネシウムは固体マグネシウム線として反
応器中に導入することもできる。反応器の寸法は炉とマ
グネシウム添加機とに比例し、反応器と添加機とは溶融
鉄中へのマグネシウム最大量の溶解および分散を促進す
るのに特に適している。以下、添付図面を参照しながら
本発明を一層詳細に説明する。

本発明の特徴および目的はその記載から一層明らかにな
るであろう。先す第１図について見れば、柱状炉１０は
その上端部が加熱筒体１２と連通され、この加熱筒体に
は溶融鉄すなわち熱金属１４の原料が供給される。

柱状炉１０はその下端部において加熱反応器１６と連通
する。マグネシウム添加機１８は反応器１６の一端部に
溶融マグネシウムを供給し、鉄−マグネシウムは反応器
の他端部から取出される。第１図に示すように、鉄一マ
グネシウム生成物を次いで好ましくは水冷または空冷の
加圧鋳型２０中で固化させて棒材またはインゴットにす
る。代案としで、鉄−マグネシウム生成物をシヨツテイ
ングチヤンバ２２（第７図）中で成形して鋼粒またはペ
レットにすることができ、或いは連続鋳造機２４（第８
図）で棒材またはビレツトとすることもできる。第１図
に戻り、柱状炉１０は中空円筒状の管状芯２６からなり
、これは好ましくは黒鉛で作られ、加熱器２８により囲
繞される。

第２図に一層明確に示すように、加熱器２８はセラミッ
クチューブ３０からなり、その周囲に抵抗素子３２を巻
回することができる。図面には単一の抵抗素子３２を示
したが、加熱素子３２を一連の別々の可変加熱器で構成
し、それにより炉中に所望の温度分布を設定することも
できる。加熱器２８の外側に耐火材３４を囲繞させ、炉
と耐火材とを鋼製外殼３６内に入れる。前記したように
、柱状炉１０の垂直高さは溶融鉄の操作温度の関数であ
る。下記第１表はマグネシウムの蒸気圧と種々の温度に
おける同等のヘッド圧を生ぜしめるに要する鉄柱の高さ
との間の関係を示している。第１表から明白なように、
たとえば、温度２４０００Ｆ（１３１６℃）にてマグネ
シウムの沸とうを伴わずにマグネシウムを液状金属中に
導入することを望むならば、マグネシウム蒸気圧６８．
４ｐｓｉａ〔４．８１（絶対）Ｋ９／Ｃ７ｌｆ〕を越え
る圧力を与えねばならない。

２４００゜Ｆ（１３１６℃）を選択する場合、液状金属
は１．２％以上、好ましくは３．０％以上の炭素を含有
して完全に液相としなければならない。そのような圧力
は鉄柱の高さ２１３．６インチ（５４２．５４ｃ！Ｒ）
により生じさせることができる。かくして、２４０００
Ｆ（１３１６℃）の操作温度を選択する場合、柱状炉の
有効高さは２１３．６インチ（５４２．５４ｄ）を若干
越えねばならない。柱状炉の主要目的は必須のヘッド圧
を与えることであり、また如何なる加熱の終了時にも炉
中に含まれている鉄は処理できないことが判るであろう
。したがつて、未処理金属の量を最少にするには、炉芯
２６の内径を、装置中に通す鉄の所望流速に合わせかつ
適温に維持する装置の能力に合わせて最小に保つべきで
ある。柱状炉１０の上端部に設けた筒丈容器１２は、好
ましくは黒鉛から作つた耐火材外殼３８と、その周囲に
形成されるが外殻３８から電気絶縁された加熱器４０と
、筒状外殼３８および加熱器４０．の周囲に設けた適当
な耐火材４２と、外側の鋼製外殼４２とからなつている
。

筒体１２は図示したように柱状炉１０と一体的に形成す
ることができ、或いは炉体１０と隣接した別装置とする
こともできる。炉体１０とは対照的に、筒体１２はそ．
の直径を高さに比べ比較的大きくして溶融金属の操作ヘ
ッドがほぼ一定に保たれるように設計される。第１図に
示したように、炉体１０の下端部は反応器と連通する。
炉体は反応器の下端部より上部の任意の個所で選択的に
反応器と連通させうる・が、ただし炉体の有効高さか反
応器のレベルにおいて必須の静ヘッド圧を与えるのに充
分な高さになるようにする。柱状炉１０の下端部は、第
２図および第３図に特に明確に示したように反応器１６
と接続することができる。

反応器は、好ましくは黒鉛から作られた耐火性シリンダ
４６からなつている。好ましくは耐火性シリンダ４６は
ねじ結合されたカップ状部分４８，５０の集成体から構
成される。ねじ付き黒鉛スリーブ５２を黒鉛カップ４８
中に形成されたねじ穴に接続し、一方黒鉛カップリング
５４を炉芯２６の下端部および黒鉛スリーブ５２と結合
する。黒鉛カップ４８内には、好ましくは黒）鉛から作
つた案内ブロック５６を位置させる。案内ブロック５６
はその内部に通常Ｊ字型の通路５８を形成し、その長脚
部をスリーブ５２の孔部に整列させ、短脚部を黒鉛カッ
プ４８の軸線近くに位置するオリフィスに終端させる。
第２図および・第３図に示したように、案内ブロック５
６は、その上縁部と下縁部とが耐火性シリンダ４６の内
表面の一部と係合しまたその横表面が耐火性シリンダ４
６の内表面から変位するように設計される。かくして、
柱状炉中を流動する溶融金属は案内ブ”ロック５６のＪ
字型通路５８を貫通し、次いで反応器の後部に向かつて
案内ブロックの周囲を流通することが判るであろう。Ｊ
字型通路５８の低脚部を穿孔する際、案内ブロック５６
の後壁部に形成された穴を埋めるため便宜上プラグ６０
を設ける。ねじ付きオリフィス６２は柱状炉１０に対向
する反応器本体のカップ状部分５０の頂部域に設けられ
、そこに冷凍管６４を螺入する。冷凍管６４は反応器の
内部と連通され、反応器内に初めから含まれている空気
の逃げ道を与える。反応器に入る溶融金属は反応器内に
含まれる空気を駆逐し、次いで冷凍管に入る。冷凍管の
小孔により溶融金属は急速に固化し、それにより冷凍管
および反応器１６を封止する。反応器が封止されると直
ちに、反応器内の圧力は柱状炉１０中の溶融金属のヘッ
ドによつて定まる圧力に近づく。反応器１６内の溶融金
属の温度を調節するには、反応器１６を好ましくはセラ
ミックチューブ６６内に収納し、その周囲を加熱素子６
８で巻回する。マグネシウム添加機１８は、傾斜したね
じ付きオリフィス７０を介して反応器１６と連通する（
第３図）。

第４図および第５図に示すように、マグネシウム添加機
は耐火材好ましくは黒鉛から作られた円筒体７２から構
成される。添加機本体７２は好ましくは相互にねじ連結
された２つのカツプ状部分から形成される。ねじ付きス
リーブ７４は添加機本体７２を反応器１６のねじ付きオ
リフィス７０中に位置させる。加熱素子７８を担持する
セラミックチューブ７６は添加機本体７２を囲繞する。
添加機の外方端部において、ニップル８０を添加機本体
７２に螺入し、その自由端部にスプリング負荷機構８２
を設ける（第６図）。弁ステム８４を添加機１８の軸線
に沿つて軸方向運動するよう設置し、この弁ステムは反
応器に隣接する端部にニードル弁８６を有し、このニー
ドル弁はスリーブ７４にねじ接続された弁座８８に着座
する。弁ステム８４の反対側端部には停止部９０を取付
ける（第６図）。スプリング９２は弁ステム８４を囲繞
し、ニードル弁８６を閉鎖位置に偏倚させる。弁ステム
８４は一体的であつてもよく、或いは第５図に示すよう
に一連のロッドとカップリングとから作ることもできる
。ステム８４がスリーブ７４の孔部より実質的に小さい
直径を有する場合は、より均一な通路が得られるよう黒
鉛スリーブ９４を設けることが望ましい。所望ならば、
スリーブ９４をアルミニウムで作り、反応器１６の予備
処理とガス抜きとを行なう。第６図に示すように、不活
性加圧ガス源と連通するチューブ９６は、添加機本体を
加圧するようニップル８０に接続される。

０−リングシール９８は弁ステム８４をスプリング負荷
機構８２から封止し、加圧流体がその間から逃散するの
を防止する。

加熱素子７８は充分な熱を与えて添加機本体７２内に含
まれるマグネシウム棒１００を溶融させて液体マグネシ
ウムを生成させ、次いでこれをニードル弁８６が開かれ
ている際はいつでもチューブ９６を通る加圧不活性ガス
により反応器中に圧入する。上記の説明および図面には
、単一のマグネシウム添加機１８を例示したが、同様な
設計の第二のマグネシウム添加機を第一の添加機に並置
して、第一添加機中の原料が消費され尽くした時さらに
液状マグネシウムを加えることもできる。

これらのマグネシウム添加機に交互に原料を入れて装置
の運転を連続的にすることができる。マグネシウムを反
応器に入れるための代案としての装置を第９図に示すが
、この場合第３図に示した反応器に共通する部分は同一
の参照符号で示し、類似の部品はダツシユを付した参照
符号で示す。

反応器４『の本体は、反応器１６の内部区域内に圧力を
維持しながら固体マグネシウム線を収容しうるような寸
法の、角度をもつて配置されたオリフィス１５６を設け
て形成される。マグネシウム線１５８の導入を促進する
ため、オリフィス１５６の外方端部を参照符号１６０で
示すように拡関することもできる。マグネシウム線１５
８を適当なリールまたはスプール装置（図示せず）から
ら供給し、１組もしくはそれ以上のピンチロール１６２
による調節速度で反応器１６中に供給することができる
。マグネシウム線１５８は、案内ブロック５６中に形成
されたＪ字型通路５８の出口領域に供給される。反応器
内が比較的高価である結果、マグネシウム線は急速に溶
融し、鉄溶融物中に溶解または分散して鉄とマグネシウ
ムとの混合物を生成する。第１図に戻り、柱状炉１０と
反応器１６と添加機１８とを適当な枠体１０２に装着す
ることができる。

カラー１０４はその自由端部にフランジを有して枠体１
０２に固定され、不活性加圧ガスをカラー中に導入する
ためのタップ１０６を備える。カラー１０４のフランジ
にはフランジ付き配管１０８を接続し、その他端部を閉
鎖かつ封止する。第１図に示すように、配管１０８は、
フランジ側端部を閉鎖側端部より高くして傾斜している
。耐火性チューブ１１０は好ましくは黒鉛から作られか
つ一端部が閉鎖されており、フランジ付き配管１０８内
に配置される。流し口１１２は反応器１６と加圧鋳型２
０との間にカラー１０４を”介して連通する。操作に際
しては、溶融鉄を取瓶または溶融鉄１４のその他源泉か
ら筒体１２中に流入させ、次いで柱状炉１０中に流入さ
せる。

溶融金属は案内ブロック５６のＪ字型通路５８を通過し
て反応器１・６を満たす。反応器中に初期から含まれて
いた空気が放逐されかつ反応器が冷凍チューブ６４中に
おける溶融鉄の凍結により封止されると、筒体１２中の
溶融金属レベルによつて定まる圧力が確立される。柱状
炉に溶融金属を充填する前に、添加）機１８の加熱器７
８を付勢しておき、添加機中に含まれるマグネシウム棒
を溶融させて液状にする。反応器内の温度におけるマグ
ネシウムの蒸気圧より高い点まで反応器１６が加圧され
たら直ちに、弁ステム８４を手動調節でまたは反応器チ
ャンバ内の圧力に応答するソレノイド弁により自動的に
作動させて、液状マグネシウムを案内ブロック５６のＪ
字型通路５８の短脚部から流入する溶融鉄の流れ中に所
定速度で計量流入させる。

Ｊ字型通路の底部より上方位置において液状マグネシウ
ムを鉄中に導入することは、マグネシウムが柱状炉に流
入してそこでの圧力減少の結果沸とうが起こるという傾
向を阻止することが判るであろう。反応器１６は、鉄が
マグネシウムにより実質的に飽和されるのに充分な滞留
時間を与えるような寸法とする。過剰のマグネシウムは
鉄浴全体に分散されるであろう。鉄中に溶解させうるマ
グネシウム量は金属の温度および組成と共に変化する〔
トランズアクシヨンス●オブ●ザ●エー●エス●エム（
ＴｒａｎｓａｃｔｉＯｎｓＯｆｔｈｅＡＳＭ）、第５４
巻（１９６１）、第５４９〜５６６頁にピー・ケー・ト
ロージヤン（Ｐ．Ｒ．ＴｒＯｊａｎ）およびアール●エ
ー・プリン（Ｒ．Ａ．Ｆｌｌｎｎ）により投稿されたＲ
Ｆｅ−Ｃ−Ｓｉ一Ｍｇ系に適用される液一液平衡の新測
定方法ョ参照〕。４％の炭素とほとんど又は０％の珪素
と残部の実質的に鉄とを含有する溶融金属について考察
すると、このような組成物は２６０００Ｆ（１４２ｒｃ
）において約２．４％のマグネシウムを溶解することが
できる。

同じ組成物は２３００゜Ｆ（１２６（代））におい−て
約１．４％のマグネシウムを溶解することができ、残部
のマネシウムは、恐らく鉄浴全体に分散された微細な球
滴の形態で、液状マグネシウムとして排斥される。本発
明方法の一例として加熱物を作り、この場．合ソレル（
ＳＯｒｅｌ）銑鉄（クエベツク チタニウム アンド
アイアン社商標の銑鉄で炭素約４％、珪素はほとんど又
は全く含有しない）と７５％の鉄一珪素とを電気炉中で
溶融させ、４．２８％の炭素と１．２３％の珪素とを含
有する２１４ボンド（９７．１：Ｋ９）の鉄を製造した
。

棒状のマグネシウム２ボンド（４）．９１ｋ９）をマグ
ネシウム添加機中に入れた。柱状炉の筒体は、高さ９イ
ンチ（２２．８泗）内径４・３／４インチ（１２．０７
Ｃ！１１）であり、柱状炉は内径３／４インチ（１．９
１（１）、全高さ約１３フィ・ート（３．９６ｍ）であ
つた。反応器は、内径２．１／２インチ（６．３泗）、
外径４インチ（１０．１６ｃ！Ｒ）の黒鉛チューブから
作つた。

反応器の内径長さは１５インチ（羽、１Ｃ７ｊりであつ
た。内径１／８インチ（０．３２０）、高さ９インチ（
２２．８６ｃ！ｆｌ）の冷凍チューブを反応器の出口端
部付近に装着し、そこに直径１／４インチ（イ）．６４
ｃｒｆ１）の湯出し口を設けた。マグネシウム添加機も
内径２・１／２インチ（６．あｏ）内側長さ約１０イン
チ（２５．４ｄ）の黒鉛チューブから作つた。添加機は
反応器の水平軸線から上方に３０らの角度に配置した。
それぞれ直径０．９インチ（２．２９ｃｍ）、長さ約１
０インチ（２５．４礪）の２本のマグネシウム棒を添加
機中に充填した。長さ２・１／２インチ（６．３泗）、
外径１インチ（２．５４ｃ７１）、内径９／１６インチ
（１．４３ｃｍ）のアルミニウムチューブをマグネシウ
ム棒の前方の添加機ノズルに設置した。添加機ノズルの
オリフィスは直径３／６４インチ（４）．１２ｃｆｆ１
）であつた。上記の加熱物に対する加圧冷鋳型２０は直
径６インチ（１５．２４ｄ）、長さ９フィート（２．７
４ｄ）の鋼製配管からなり、これは長さ９フィート（２
．７４ｍ）、内径４インチ（１０．１６ｃ１ｎ）、外径
５●１／４インチ（１３．３３ｃｒｎ）の黒鉛ライニン
グを有した。

この配管と黒鉛ライニングは反応器の水平軸線から下方
に約６鉛の角度で傾斜させた。加熱を開始する前に、柱
状炉をその高さにわたつて２０００〜２０４０′Ｆ（１
０９３〜１１１６℃）の範囲の温度に予備加熱した。反
応器も２０００〜２０４０゜Ｆ（１０９３〜１１１６℃
）の範囲の温度に加熱し、１／２時間均熱した。マグネ
シウム添加機は１５９０１Ｆ（８６６℃）に、また筒体
は１６８０゜Ｆ（９１６℃）に予備加熱した。溶融金属
を２４２５゜Ｆ（１３２ＣｆＣ）の温度で筒体中に流入
させ、これは流入開始後約４囲′で反応器中の最高温度
２２５５゜Ｆ（１２３５℃）に達した。

加熱の状態を示せば次の通りである。時間 観 察 （秒） ０流入開始：２４２５るＦ（１３２９にＣ）３金属が反
応器から流出するのが観察され た。

９ カップを充満した。

１０鋳型の加圧開始。

１２反応器からの金属の流速が減少した。

１６２３ｐｓｉａ０．６６（絶対）Ｋ９／ＣＦｌｆ〕で
成形。

１９マグネシウム添加開始。

マグネシウム添加機に対する圧力４８ｐｓｉａ 〔３
．３８（絶対）Ｋ９／Ｃ７ｌｌ〕。

２６マグネシウム蒸気は観察チューブを曇らせ た。

マグネシウム添加を続けた。

７０添加機を閉鎖してマグネシウム添加を停止 させた
。

屹 カップを空にした。

１４０鉄のヘッドが無くなつたためカラムの頂部 でマ
グネシウムが炎上すると共に、残余の マグネシウムは
反応器中に残つた。

この加熱において、重量約２０７ボンド（９３．９ｋ９
）のインゴットが製造された。

流入開始とマグネシウム添加開始との間の時間差の結果
、最初のインゴット部分は少量のマグネシウムしか含有
しなかつたが、反応器中で充分にマグネシウムで処理さ
れた加熱物部分に相当するインゴットは０．４５％およ
び０．４６％のマグネシウム含有量を示した。マグネシ
ウムは、少量（イ）．１０％以下）の溶解マグネシウム
を含有する鋳鉄マトリックス中に、主として微細なマグ
ネシウム分散物として存在した。この実施例に用いた冷
鋳造の方法は比較的急速な冷却を含んだが、最終生成物
中の分散マグネシウムの量はマグネシウム含有の鉄−マ
グネシウム浴の冷却速度に左右される。すなわち、より
多量の分散マグネシウムは、より大きな冷却速度の使用
により生じ、これは後記のシヨツテイング鋳造法におい
ても同様である。鉄中におけるマグネシウムの微細分散
は本発明の目的において鉄中におけるマグネシウムの溶
解と均等であるが、大粒子へのマグネシウムの凝集は不
利である。

。これに対する理由は、マグネシウムが鉄よりも比較的
密度示小さく、したがつてマグネシウムの粒子または液
滴は主成分が鉄である浴において上方に上昇する傾向を
有し、直ちに気化してガス状マグネシウムの気泡を形成
するからである。ガス状マグネシウムの気泡は浴中を急
上昇して浴上方の大気に合する。本発明の目的に対し、
マグネシウムの１大型ョ粒子とは、浴中に存在する圧力
および温度条件の下で鉄含有浴中に溶解せずに少なくと
も実質的部分が気化する粒子であると規定される。これ
と相対的にＪ小型ョ粒子とは、実質的に気化することな
く液状鉄浴中に溶解するものと規定される。鉄−マグネ
シウムにおいて大型マグネシウム粒子の形成またはマグ
ネシウム粒子の凝集を阻止するには、マグネシウム溶融
物をマグネシウムの蒸気圧より高い圧力に維持し溶融物
を急冷却することが重要である。このようにすれば、冷
却の際に溶融物により排斥されたマグネシウムは微細粒
子として留まるであろう。冷却の際の圧力および温度条
件を適正に調節すれば、鉄マトリックス中に微分散され
た最大量のマグネシウムを含有する鉄組成物が得られる
。もちろん、このマトツクスは少量の溶解マグネシウム
、たとえば約０．１％以下のマグネシウムを含有するで
あろう。第１図には、加圧冷鋳型装置を示し、この装置
は鋳型内に加圧不活雰囲気を維持しながら鋳造欅を急冷
するよう設計されている。加圧冷鋳造の別方法は、第７
図に図示したシヨツテイングまたはペレット化工程であ
る。流し口１１２は反応器１６とシヨツテイングチヤン
バ２２との間に連通すると共に好ましくは絶縁スリーブ
１１４で囲繞され、絶縁スリーブの一端部を反応器枠体
１０２に固定し、他端部をシヨツテイングチヤンバ２２
のタンク１１６に固定する。タンク１１６の頂部を蓋体
１１８により封止し、この蓋体に加圧チューブ１２０と
液体戻りチューブ１２２を貫通させる。加圧チューブ１
２０をポンプ１２４に接続することができ、したがつて
導管１２６を介して不活性ガス源（図示せず）に接続す
ることができる。不活性ガスは鉄とマグネシウムとの両
者に対し不活性と考えられるアルゴンまたは他のガスと
することができ、これは適当な圧力調整器を備えた通常
の高圧シリンダで供給することができる。タンク１１６
の底部１２８は好ましくは円錐形状であり、ロータリー
弁１３２で閉鎖される出口１３０を有する。液体急冷用
媒体１３４、たとえば油は部分的にタンク１１６を満た
す。反応器中において、マグネシウムで実質的に飽和さ
れた溶融金属を、流し口１１２を介してシヨツテイング
チヤンバ２２中に噴霧する。

溶融金属は大凡球状の液滴を形成し、これは液体急冷用
媒体１３４中を通過するとき固化されて鋼球またはペレ
ット１３６になる。ペレット１３６の１部と液体急冷用
媒体１３４とを、出口１３０および弁１３２を介して周
期的に取り出す。ペレットと液体とを分離し、液体急冷
用媒体を導管１３８、ポンプ１４０およびチューブ１２
２を介してタンク１１６に戻す。所望ならば、液体急冷
用媒体を熱交換器（図示せず）または濾過器（図示せず
）に通して、シヨツテイングチヤンバ内で一定の温度お
よび急冷用媒体品質の状態を維持する。シヨツテイング
チヤンバ２２が加圧されて鉄一マグネシウム溶融物中に
存在するマグネシウム液滴の気化が阻止される限り、代
案としてシヨツテイングチヤンバ内でマグネシウムを、
反応器中に導入されたマグネシウムの補充としてまた或
る場合には反応器中に導入されたマグネシウムの代りと
して、液状金属の流れに導入することもできる。

もちろん、これらの場合にはマグネシウム添加の効率と
均一性が低くなることもある。何故なら、完全溶解およ
び浴における鉄とマグネシウムとの混合に使用できる時
間が少ないからである。シヨツテイング法は、たとえペ
レット１３６と過剰の急冷用媒体とを周期的に取り出し
たとしても、連続的に行なうことができることが判るで
あろう。さらに、ペレットは特定の寸法または正確な形
状を有する必要はない。しかしながら、流し口１１２の
出口を適切に設計すれば、それにより形成される溶融金
属の液滴は寸法が一様になる傾向を示し、最終ペレット
寸法の均一化を促進する。さらに重要なことは、ペレッ
トの組成が反応器の連続操作の結果実質的に均一になる
という事実である。第７図において、シヨツテイングは
、急冷用媒体を含有する加圧チャンバに溶融鉄−マグネ
シウムの流れを指向させて達成される。

その他のシヨツテイング技術を用いることもできること
が了解．されよう。たとえば、不活性ガスの噴流を液状
鉄−マグネシウムの流れ中に好ましくはこの流れの下方
から指向させ、流れを粉砕して液滴となし、それにより
微細ペレットを形成させる。別法はたとえばパドルまた
はインペラーのような機械装置．を用いて液状鉄−マグ
ネシウムの流れを機械的に破壊し、液滴を急冷用媒体中
に指向させることである。球状黒鉛鋳鉄の製造に対する
球状化剤として或いは熱金属の脱硫用に使用するにはペ
レットの形・態の鉄−マグネシウムが望ましい生成物で
あるが、鉄−マグネシウムを棒材またはビレツトの形態
で製造することが望ましい場合もある。

第８図は、鉄−マグネシウムの棒材またはビレツトの鋳
造を連続鋳造機で行なう例を図示している。液状鉄−マ
グネシウムを反応器１６から加圧筒体１４４の入口１４
２に指向させることができる。出口１４６は熱金属弁１
４８を介して慣用設計の水冷式連続鋳造鋳型１５０と連
通する。連続鋳造鋳型１５０は、鋳造される棒材または
ビレツト１５２に対し所望の断面形状を与えるような寸
法であり、所望により単一または複式のストランド型と
することができる。棒材またはビレツト１５２はａ適当
なピンチロール１５４により鋳型１５０から取り出すこ
とができる。鋳型１５０とピンチロール１５４との中間
に、適当な噴霧冷却装置１５６を設置することもできる
。上記した方法および装置は主として球状化剤の製造に
向けられたが、マグネシウムは極めて効果的な脱硫剤で
あり、硫黄と優先的に反応することが了解されよう。

しかしながら、マグネシウムを鉄金属溶融物に対する脱
硫剤として使用する際の問題点は、マグネシウムを球状
化剤として直接使用する際に遭遇した問題点と同様であ
る。したがつて、静ヘッド圧下で球状マグネシウムを注
入して本発明の鉄一マグネシウム生成物と同様沸とうを
防止する方法は、鉄金属溶融物に対する脱硫剤としても
使用することができる。球状黒鉛鋳鉄の製造方法におい
て、添加マグネシウムが先ず硫黄およびたとえばチタン
のような或る種の他の元素を反応し、その後黒鉛の形状
を調節する作用を果すということは従来古くから知られ
ている。

したがつて、基本鉄の化学分析値が知られているならば
、本発明の方法を球状黒鉛鋳鉄の直接製造に使用するこ
ともてきる。球状黒鉛鋳鉄を製造するのに必要とされる
マグネシウムの保持量（たとえば０．０５％）は鉄中へ
のマグネシウムの溶解度レベル（すなわち約０．１０％
）より少ないので、鉄−マグネシウム生成物を直接球状
黒鉛鋳鉄として反応器から取り出し、外囲圧力で鋳造し
てインゴットまたは最終製品にすることもできる。本発
明のこの態様において、マグネシウム使用の効率は、マ
グネシウムが蒸気としてほとんど損失されないので、高
いものである。上記には鉄−マグネシウムの製造に使用
する方法および装置について説明した。基本的問題は外
囲圧力における鉄の溶融温度がマグネシウムの沸点より
高いために生ずるということが了解される。しかしなが
ら、この条件は鉄一マグネシウム系のみに独特のもので
なく、鉄も含む他の系においても起こるものである。そ
のような他の系としては、鉄−リチウム系および鉄−ス
トロンチウム系がある。下記第２表に、これらの系に対
する適当なデータを示す。下記第３表には、鉄−カルシ
ウム系に対する対応データを示す。

下記第４表には、鉄−ナトリウム系に対するデータを示
す。

第２表から判るように、リチウムおよびストロンチウム
は、鉄溶融物が２４００゜Ｆ（１３１６℃）を越え７る
まで沸点に達しない。

鉄について見れば、炭化鉄平衡図は、鉄がこの温度で完
全に液相になるには少なくとも約３％の炭素を含有せね
ばならないことを示している。したがつて、もし約３％
より少ない炭素を含有する鉄にリチウムまたはストロン
チウムを導入することを望むならば、本発明を適用する
ことができる。第３表から判るように、、カルシウムに
対する沸点は２７００〜２８００゜Ｆ（１４８２〜１５
３８℃）の間の温度で到達する。

約０．７％より少ない炭素を含有する鋼はこの範囲の温
度で固化し始める。したがつて、もしカルシウムをこの
種の鋼にまたは純鉄に導入することを望むならば、本発
明の方法を適用することができる。第４表から判るよう
に、鉄−マグネシウム系の場合と同様、ナトリウムは鉄
の融点より前に沸点に達する。

したがつて、本発明の方法を適用することができる。上
記の実施例により、本発明の方法および装置は、一方の
成分の沸点が他方の成分の融点より低い場合金属材料の
合金または混合物を生成させることを望む各種の工業用
途に使用することができる。

成分のいずれか自体が２種もしくはそれ以上の元素の合
金または混合物であつてもよいことは勿論である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明方法を実施する装置の略部分切欠縦断面
図であつて柱状炉と反応器とマグネシウム添加機と加圧
式冷鋳型とを示し、第２図は第１図の装置部分の２−２
線拡大縦断面図であつて反応器および柱状炉下部の断面
を示し、第３図は第２図の反応器および関連部分の３−
３線拡大縦断面図てあり、第４図は第１図のマグネシウ
ム添加機の４−４線拡大断面図であり、第５図は第４図
のマグネシウム添加機の一部の５−５線拡大縦断面図で
あり、第６図は第１図のマグネシウム添加機における他
の部分の６−６線拡大縦断面図であり、第７図は反応器
出口に隣接位置するシヨツテイングチヤンパを示す略縦
断面図であり、第８図は反応器出口に隣接位置する連続
式鋳造機の略図．であり、第９図は第３図に示した反応
器および炉の一部の拡大縦断面図でありマグネシウムを
反応器中に導入するための代案装置を示している。 １０・・・柱状炉、１２・・・筒体、１４・・・溶融金
属、１６・・・反応器、１８・・・添加機、２０・・・
鋳型、２２・・シヨツテイングチヤンバ、２４・・・鋳
造機、２６・・・管状芯、２８・・・加熱器、３０・・
・セラミックチューブ、３２・・・抵抗素子、３４・・
・耐火材料、３６・・・鋼製外殼、４０・・・加熱器、
４２・・・鋼製外殼、４６・・・耐火性シリンダ、４８
，５０・・・カップ状部、５ノ２・・・スリーブ、５４
・・・カップリング、５６・・・案内ブロック、５８・
・・Ｊ字型通路、６０・・・プラグ、６２・・・オリフ
ィス、６４・・・冷凍チューブ、６８・・・加熱素子、
７０・・・オリフィス、７２・・・円筒体、７４・・ス
リーブ、７６・・・セラミックチューブ、７８・・加熱
素子、８０・・・ニップル、８２・・・スプリング機構
、８４・・・弁ステム、８６・・・ニードル弁、８８・
・弁座、９０・・・停止部、９２・・・スプリング、９
４・・・スリーブ、９６・・・チューブ、９８・・・０
−リングシール、１００・・・マグネシウム棒、１０２
・・・フレーム、１０４・・・カラー、１０６・・・タ
ップ、１０８，１１０・・・配管、１１２・・・流し口
、１１４・・・スリーブ、１１６・・・タンク、１１８
・・・蓋体、１２０・・・チューブ、１２２・・・戻り
チューブ、１２４・・・ポンプ、１２６・・・導管、１
２８・・・底部、１３０・・・出口、１３２・・・ロー
タリー弁、１３４・・・液体急冷用媒体、１３６・・・
ペレット、１３８・・・導管、１４０・・・ポンプ、１
４２・・・入口、１４４・・・筒体、１５０・・・鋳造
鋳型、１５２・・・ビレツト、１５４・・ゼンチロール
、１５６・・・オリフィス、１５８・・・マグネシウム
線、１６０・・・フレアー部、１６２・・ゼンチロール
。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 一方の金属成分が大気圧において他方の金属成分の
   沸点より高い融点を有する少なくとも２種の金属成分を
   含有する溶融物からなる金属組成物の製造方法において
   、前記一方の成分は鉄材料の溶融物からなり、前記他方
   の成分はマグネシウム、ナトリウム、ストロンチウム、
   リチウムまたはカルシウムからなり、前記一方の成分の
   液状溶融物から、この溶融物の温度における前記他方の
   成分の蒸気圧より高い静ヘッド圧を生じさせるに少なく
   とも足る深さの液状体を形成させ、前記一方の成分を前
   記他方の成分の蒸気圧より高い静ヘッド圧にて液状溶融
   物としてチャンバ中に導入し、前記他方の成分の供給物
   を所定速度で前記チャンバ中に計量導入し、前記一方の
   成分と他方の成分とを前記チャンバ中に保持して前記他
   方の成分の少なくとも１部が前記一方の成分と溶解した
   前記成分の混合物を生成させ、前記混合物を前記他方の
   成分の蒸気圧以上の圧力で前記チャンバから取り出すこ
   とを特徴とする金属組成物の製造方法。 ２ 前記混合物を、前記他方の成分の蒸気圧より高い静
   ヘッド圧で、かつ前記混合物からその冷却の際に排斥さ
   れる他方の成分の１部を鉄材料マトリックス中における
   小粒子の分散物として固化させるのに充分急速な速度で
   取り出し後、固化させることを特徴とする特許請求の範
   囲第１項記載の方法。 ３ 前記一方の成分は鋳鉄組成物の溶融物からなり、前
   記他方の成分は球状化剤であり、これを前記チャンバ中
   で前記鋳鉄組成物と直接反応させて直接球状黒鉛鋳鉄を
   生成させ、この球状黒鉛鋳鉄を前記チャンバから取り出
   すとき外囲圧力にて最終生成物に鋳造することを特徴と
   する特許請求の範囲第１項記載の方法。 ４ 前記球状化剤はマグネシウムであり、前記鋳鉄組成
   物は３．４〜４．０％の炭素と、２．０〜２．８％の珪
   素と残部の実質的に鉄と不可避の不純物とを含有するこ
   とを特徴とする特許請求の範囲第３項記載の方法。 ５ 球状黒鉛鋳鉄のマグネシウム保持含有量は０．０２
   〜０．０７％の範囲であることを特徴とする特許請求の
   範囲第４項記載の方法。 ６ 前記一方の成分は鉄材料の溶融物からなり、前記他
   方の材料は脱硫剤であることを特徴とする特許請求の範
   囲第１項記載の方法。 ７ 鉄材料の前記溶融物を前記チャンバ中で前記脱硫剤
   と反応させて、硫化物を含有するスラグを生成させた後
   、前記チャンバから取り出すことを特徴とする特許請求
   の範囲第６項記載の方法。 ８ 前記脱硫剤はマグネシウムからなり、チャンバ中に
   導入されるマグネシウムの重量は鉄溶融物から除去され
   るべき硫黄量の少なくとも７５重量％に等しいことを特
   徴とする特許請求の範囲第６項または第７項記載の方法
   。 ９ 一方の金属成分の融点が大気圧において第二の成分
   の沸点より高い少なくとも２種の金属成分を含有する固
   体金属組成物の製造装置において、前記一方の成分から
   液状体を形成させてその深さを前記液状体の温度におけ
   る前記第二の成分の蒸気圧より高い静ヘッド圧を生じさ
   せるに少なくとも足る深さとするのに適した炉装置１０
   を設け、前記炉装置を前記静圧が前記液状体の温度にお
   ける前記第二の成分の蒸気圧より高い前記炉装置の位置
   において反応チャンバ１６と連通させ、第二の成分の溶
   融装置１８を前記反応チャンバとその一端部において連
   通させ、さらに前記反応チャンバとその他端部において
   連通して前記金属組成物を急速固化させるに適した装置
   ２０、２２などを設けてなることを特徴とする固体金属
   組成物の製造装置。 １０ 前記金属組成物を急速固化させるに適した前記装
   置は、冷鋳型装置２０、ショッティングチャンバ装置２
   ２または連続鋳造装置１４４、１４６、１４８、１５０
   からなることを特徴とする特許請求の範囲第９項記載の
   装置。 １１ 前記反応チャンバは加熱装置６８を備えることを
   特徴とする特許請求の範囲第９項または第１０項記載の
   装置。 １２ 前記反応チャンバの上部域と連通する冷凍チュー
   ブ装置６４を設けて、操作期間の開始時に前記反応チャ
   ンバ内に含まれる空気を放逐するよう構成することを特
   徴とする特許請求の範囲第９項乃至第１１項のいずれか
   に記載の装置。 １３ 流れ指向装置２８を前記反応チャンバ内に設けて
   、前記一方の成分の流れを下方に指向させ次いで前記第
   二成分溶融装置１８の出口端部近辺にて上方に指向させ
   、それにより前記一方の成分と前記第二成分との合流物
   が前記流れ指向装置を介して前記柱状炉中に逆流するの
   を防止するよう構成することを特徴とする特許請求の範
   囲第９項乃至第１２項のいずれかに記載の装置。 １４ 前記第二成分溶融装置は前記反応チャンバにおけ
   る入口オリフィス手段１５６と、前記オリフィス手段を
   介して固体の前記第二成分を前記反応チャンバ中に供給
   するのに適したピンチロール装置１０２とからなること
   を特徴とする特許請求の範囲第９項乃至第１３項のいず
   れかに記載の装置。