JPS6365734B2 - - Google Patents

Description

請求の範囲 １ 溶湯を保持せる容器の壁特に底壁に備え付け
られるように適せる、高温溶湯特に融解金属内へ
ガスを注入するための装置にして、 当該溶湯による侵食に対して抵抗性がある耐
火材で形成されるとともに、溶湯に対するガス
注入のための複数の孔１０を有する前方部分５
と、 熱伝導性材料で形成されるとともに、前方部
分５の孔１０に連通する複数の孔１１を有する
中間部分３，４と、 中心核２と該核２を包囲する外側又は周囲の
部分１から成る後方部分１，２にして、少なく
とも前記核２を包囲する部分１が熱伝導性材料
で形成され、かつ該部分１の最前方端部１４が
核２を超えて伸長し中間部分３，４に嵌合接続
され、核２と該核２を包囲する部分１との界面
に沿つて形成されるとともに中間部分３，４の
孔１１に連通して外部ガス源からの前記ガスを
送るようになされたらせん形ダクト１３を有す
る前記後方部分の３つの主要部分を包含するこ
とを特徴とするガス注入装置。

２ 前方部分５は相互に対接する２つの部分５
ａ，５ｂに分けられ、その内の少なくとも最前方
部分５ａは耐火材で作られ、該最前方部分５ａの
孔１０ａは前記対接界面部位に形成された空所１
０ｃを介して他の（後方）部分５ｂの孔１０ｂに
連通することを特徴とする請求の範囲第１項記載
のガス注入装置。

３ 中間部分３，４は２つの部分３と４に分けら
れ、その内の１つ好適には最前方部分４は高熱伝
導性の材料より作られることを特徴とする請求の
範囲第１項又は第２項に記載のガス注入装置。

４ 中間部分３，４の最前方部分４は銅又は銅合
金より作られることを特徴とする請求の範囲第３
項記載のガス注入装置。

５ 中間部分３，４の後方部分３は鋼より作られ
ることを特徴とする請求の範囲第３項又は第４項
に記載のガス注入装置。

６ 中間部分３，４の孔１１は処理ガスによる化
学的侵食に対する高抵抗性を有する材料のパイプ
で内張りされていることを特徴とする請求の範囲
第１項から第５項までのいずれか１つの項に記載
のガス注入装置。

７ 後方部分１，２のらせん形ダクト１３は核２
の側壁内のらせん形溝により形成されることを特
徴とする請求の範囲第１項から第６項までのいず
れか１つの項に記載のガス注入装置。

８ 後方部分１，２のらせん形ダクト１３は後方
部分１，２の最前方端部１４にある空所１２を介
して中間部分３，４の孔１１に連通することを特
徴とする請求の範囲第１項から第７項までのいず
れか１つの項に記載のガス注入装置。

９ 中間部分３，４の後方（下方）部分と後方部
分１，２の最前方（上方）部分は両部分を一体に
ねじ止めするためのねじが設けられていることを
特徴とする請求の範囲第１項から第８項までのい
ずれか１つの項に記載のガス注入装置。

明細書 本発明は鋼やアルミニウム シリコン、シリコ
ン合金などの溶解金属や合金、鉱物その他の溶湯
にガスを注入し、溶湯の均質化や精製その他の目
的のための処理を行うための装置に係る。

ガスによる金属特に溶湯の処理は産業分野で周
知のことであり、さまざまな目的例えば好ましか
らざる全溶解又は一部溶解したガスを溶湯から除
去したり、溶湯の特定成分例えばスラグ形成酸化
物又は揮発性酸化物を完全もしは部分的に除くた
めの酸化もしくは還元などを意図しており、もし
くは溶湯中に吹込まれたガス状反応物は溶湯の成
分と反応を行い新しい好ましい溶湯成分を形成す
るのに利用される。溶湯のガス処理のさまざまな
又特殊な目的は文献に開示されている。例えばス
エーデン特許公報第375112号、第395912号及び第
413327号ならびにフランス特許第2013546号及び
第2012305号があげられる。

上記目的のための周知装置は、注入すべきもし
くは吹き込まれるべきガスに対しては浸透性を示
すもガス処理を加える溶湯に対しては不浸透性を
示すような多孔性耐火物を有し、この多孔性体に
より溶湯の流出が防止される。

多孔性体の欠点の１つは、ガスの通過に対する
抵抗が比較的大きく従つてガス通過の能力が比較
的低いことである。比較的大量のガスを注入すべ
き場合、ガスを注入する１本又は数本の管や孔を
設けた注入装置が好適に使用される。溶湯が注入
装置内に入り込むのを防止するという上述の問題
はこの場合においても解決する必要がある。然ら
ざれば、大量の返流及び注入装置のひんぱんな交
換というリスクがともなう。上記問題に対する普
通の解決法は冷却液を注入装置の一部に循環流せ
しめ容器から装置へ透入する溶湯が凝固し溶湯の
流出を防止する。かかる注入装置はDE−PS
2503672号に開示されている。注入装置の構造の
例については一般的に例えばDE−PS １ 508
263Bと１ 508 282B及びSE−PS 301 733Bが参
照される。

本発明による注入装置の開発作業時において、
あらゆる容器や反応器もしくは取鍋類に収容され
た溶解金属、合金その他（以降簡略上「溶湯」と
いう）にガスを注入するための改良型の装置を溶
湯レベルの下方の容器の壁内張り内好適には底部
内張りに取付けて設けるようこれを提供すること
がその目的であつた。

本装置で満足される諸条件の内特に下記の点が
あげられる。

(a) 注入装置を介する溶湯流出に対する高度の安
全性 (b) 注入ガスの溶湯への効果的分散 (c) 高度の容量融通性 (d) 注入装置の長寿命 (e) 注入装置に対する外部よりの便利で迅速な交
換可能性 (f) さまざまな容器・取鍋・反応器及び内張りの
肉厚に対する融通性のある適合性 これらの必須条件をきわめて良好に満たすもの
と判明されている本発明の注入装置は下記の３つ
の主要部分よりなる。即ち、 (1) 問題の溶湯に対し不浸透性を示しガスを溶湯
に送るための若干数の孔を有する耐火材の前方
部分と、 (2) 少なくともその一部において熱伝導性材より
なりかつ前方部分の孔に通ずる若干数の孔を有
する中間部分と、 (3) 少なくともその外方（外周）部分が熱伝導性
材で作られ、その外周部分又はそれに近接して
中間部分の孔に通じかつ上記ガスを外部ガス源
から送るよう設けられたらせん形ダクトを有す
る後方部分とである。

本発明の好適実施例によると、前方部分は２つ
の部分に分かれ少なくとも最前方部分は耐火材で
作られており、この最前方部分の孔は空所を介し
てもう１つの（後方の）部分の孔に連通してい
る。

もう１つの好適実施例によると、中間部分が２
つの部分に分かれその内の少なくとも１つ好適に
は最前方部分は高熱伝導性の物質より作られてい
る。中間部分の最前方部分は銅又は銅合金よりな
ることが好ましい。中間部分の後方部分は鋼性で
あることが好ましい。

更に他の好適実施例によると、中間部分の孔に
は処理ガスによる化学的侵食に対する高抵抗性を
もつ材料のパイプの内張りが施される。

本発明の他の好適実施例によると、後方部分に
は中央核体とこの中央核体をめぐる外方又は外周
の部分があり、その最前端は核体を超えて延びて
いる。

後方部分のらせん形ダクトは核体の壁内のらせ
ん形溝により形成するのが好ましい。この後方部
分のらせん形ダクトは後方部分の最前方部分にあ
る空所を介して中間部分の孔に連通している。

本発明の更に別の好適実施例によると、中間部
分の後方（下方）部分と後方部分の最前方（上
方）部分には両部分を一体にねじ込むためのねじ
が切られている。

溶湯容器の底部ライニング又は壁に挿入された
注入装置を介し鋼溶湯及び鉄合金溶湯などの比較
的高温の溶湯中にガスを注入中、注入作業中溶湯
に接する注入装置特にその部分は大きな応力にさ
らされる。従つてもつとも高温にさらされる部分
の寿命は制限される。装置の１つ又は多くの部品
の交換による作業の中断は勿論これを最小におさ
えねばならぬ。本発明による装置は作動上特に信
頼性があるものと判明しており、また修理及び交
換作業の必要度は非常に低下され従つて本装置は
当業分野における技術的進歩を表わすものと考え
られる。

本発明はその好適実施例の説明により容易に理
解され、下記好適実施例において特に材料選定に
ついて酸素含有ガスによる溶解フエロシリコンの
処理に適せる実施例について説明する。ガスは所
要のバルブ及びモニター装置をもつたコントロー
ルパネル、装置の入口パイプ更に注入装置を介し
処理すべき溶湯内にガス源（例えば圧力容器）よ
り送り込められるものである。

第１図及び第２図に、本発明の注入装置を２つ
の実施例に一部断面で示している。第１図では装
置は溶湯容器の底部ライニング内に取付けられて
おり、一方第２図ではライニングは図示されてい
ない。

第３図には、本発明の装置を溶湯容器の底部ラ
イニングに取付けかつ適当な取付け方法を示した
所の一部断面の図である。装置の上部の特定詳細
部は第１図及び第２図に示す実施例の組合せであ
る。

これら３つの図面で対応する装置部分には同一
の参照番号が用いられている。

第１図は溶湯容器（図示せず）の底部ライニン
グ９に挿入せる本発明装置の実施例を示してい
る。装置には、孔１０（その内２つだけが示され
ている）を有する前方部分５と、孔１１を有する
中間部分３，４ならびにらせんダクト１３を貫通
して設けた後方部分１，２が包含される。部分５
の孔１０は中間部分３，４の孔１１に対応し、従
つて孔１０及び１１により溶湯と中間部分３，４
の下方の空所１２との間に通路又はダクトが形成
される。空所１２はらせん形ダクト１３を介して
処理ガス源に通じている。従つて、外部のガス源
からダクト１３、孔１１及び孔１０を介し溶湯に
至る処理ガス通路が得られる。

前方部分５は溶湯に接するのでフエロシリコン
溶湯による侵食ならびに処理ガスによる侵食に十
分耐えられる高融点材普通にはセラミツク材より
作られる。孔１０（又は少なくとも各孔の上部）
の横断面（又は直径）は、ガスを孔を通じ注入さ
れない時でも溶湯が簡単には孔の方に透入できな
いようにその大きさが選ばれている。適当な直径
は通常２mmから３mmである。

中間部分３，４には銅又は銅合金よりなる部分
４と鋼製の部分３が包含されている。何故高熱伝
導性の銅又は銅合金が選ばれるかその理由は、高
熱伝導性により溶湯容器より装置に透入する（何
等かの理由で）溶湯からの熱の迅速な除去がもた
らされ、透入溶湯は次いで部分４において凝固し
それ以上の透入を阻止するからである。従つて、
銅又は銅合金よりなる部分４には、万一溶湯が前
方部分５を侵し１つの孔１０又は多数の孔１０を
通り（ガス注入の意図的もしくは偶然の中断中）
もしくは溶湯容器の前方部分５とライニング９と
の間の相互接面にそい流れた場合、または前方部
分５にその他欠陥が発生したために全装置が溶湯
で充満するのを防ぐ安全装置が含まれる。部分４
の厚みは少なくとも２cm好適にはそれ以上例えば
３から４cmであらねばならぬ。任意なるも、全体
の中間部分３，４は銅又は銅合金で作られるけれ
ど、これは不必要であり、中間部分３，４は後方
部分３が鋼製である２つの部分よりなるように示
されている。図示の如く、部分３，４は７に示す
ボルトで一体にボルト結合されている。中間部分
の部分３の最下方部は後方部分１，２に対する接
続のためその直径がせばめられている。

好適には鋼製の後方部分１，２は、２つの部分
即ち外方又は外周部分１と内方部分又は核体２よ
りなつている。後方部分１，２には空所１２に外
部より処理ガスを供給するためのらせん形ダクト
１３が含まれており、空所１２は核体２の上面と
中間部分３，４の下面及び後方部分の外方部１の
上部１４とにより画成されており、上部１４は核
体２を超えて延びている。中間部分３，４に対す
る接続のため上記部分１４は中間部分３，４の下
部をかこみこの下部にねじ込められるようになつ
ている。

本発明装置は、この種装置に普通見られるよう
にほぼ円形断面の円錐形をしていることが好まし
い。装置を構成する部品が先づ組立てられ、そこ
で溶湯容器のライニングを周知の如く好適に作成
した後装置全体をライニング９に取付ける。

第２図は本発明の実施例に示しており、前方部
分５は孔１０ａ及び１０ｂをそれぞれ設けた２つ
の部分５ａ及び５ｂに分けられ、空所１０ｃを介
する通路が得られている。最前方部５ａのみなら
ず部分５ｂも又セラミツク材より作るのが好まし
いが、最前方部５ａを一定作業時間後にこれを取
替えねばならぬ場合でも後方部分５ｂをそのまま
手を付けずにすむ可能性があるので前方部分は２
つの部分に好適に分割しても良い。空所１０ｃに
より、部品５ａ及び５ｂの組立に当たり孔１０ａ
及び１０ｂは必ずしも互いに反対の対応位置にお
く必要はないという利点が与えられる。

第２図の実施例は又、中間部分の部分３が２つ
の部分３ａ及び３ｂに分かれている点で第１図の
例とは異なつている。これは場合によるも当該部
品の製造を容易ならしめる。

第３図には本発明装置の適当な取付け方法が示
されている。

ダクトを形成するよう外周面にらせん形溝を設
けた後方部分の核体２が後方部分の外方部分１に
溶接されており、核体２はその全面を外方部分の
内面に接した状態で外周部１内の中心に位置ぎめ
されており、ダクトが形成されている。ボルト２
０が核体２の孔に後方より（底部より）中心にね
じ込まれている。上昇下降装置２２で支持された
ボルト２１がボルトに対する上向きの圧力を（本
装置を溶湯容器の底部ライニング９に取付けた
時）働かせ、又（装置取外しの時には）装置に下
向きの引張りをかける働きを行い、これらのボル
ト２０及び２１は雌ねじを切つたケーシング２３
により接続されている。ボルト７で一体接続され
た中間部分３，４は後方部分の外方部１の上部１
４に２４においてねじ込まれており、前方部分５
は孔１０及び１１を対応位置においた状態でトツ
プにおかれている。装置全体は次に適宜圧力をか
けて容器ライニングにある形成開口内に動かす。

装置の取外しの時は、前方部分は焼成による粘
着のため移動せず他の方法好適には穴あけにより
取去る必要がある。これは適宜工具使用により簡
単かつ迅速な作業である。次に溶湯容器を勿論空
にせねばならぬ。

孔１０の好適な直径は孔１０の出口における溶
湯の静圧力及び表面張力ならびに粘性などの溶湯
のタイプ及び特性にある程度依存する。従つてこ
の孔の最適な直径の正確な選定は個々の使用状態
における経験的な問題である。

中間部分３，４の孔１１の直径はこの部が普通
溶湯に接してはいないので孔１０の場合程重要で
はない。偶発的に孔１１内に透入しかねないよう
な上述の溶湯の好ましき凝固により、孔１１は余
りにも大きくてはいけず、一般には孔１０と同じ
位のサイズのものが好適である。また、孔１１に
対して、処理ガスによる化学的侵食に対する高抵
抗性を有する材料で形成されたパイプの内張りを
施して孔１１の内壁を保護するのは好ましいこと
である。

既述の如く、銅又は銅合金が中間部分の部分４
の好適材料である。しかしながら、肝要なことは
部分４が熱を良く伝導し孔１１を透入することの
ある溶湯が凝固しそれ以上の透入が阻まれるよう
に構成することである。従つて、銅以外の材料も
勿論有用であり、例えば複数枚の鋼板と良好な熱
伝導性を有する機械的に弱い材料から成る複合材
料又は積層体のいずれかを選択してもよい。

後方部分１，２の外方部を貫くらせん形ダクト
１３の位置は注入ガスに対するきわめて良好な冷
却効果（温度勾配）をもたらすものと判つた。冷
却効果は主として後方部分の外方部及びライニン
グ９の隣接部において有効的であるが、同時に又
中間部３，４の内部にかけ又ライニングの隣接部
においても顕著な程度に良好な冷却効果を示す。

後方部分１，２のダクト１３の横断面は前方部
分５の孔１０の前横断面積のサイズと同じ位好適
にはそれ以上のものが好適である。ダクト１３の
全長は実際の場合におけるライニング９の肉厚な
らびに注入装置のさまざまな部分に対する注入ガ
ス冷却効果の所望の分布などに明かに依存するも
のである。数多くの要因がこの場合重要であり、
なかんずく溶湯温度、ライニングの全厚み、ライ
ニング材の熱伝導率、装置の３つの主要部分の相
対的長さ（高さ）及びこれらの材料選定などであ
る。本発明の装置に使用に応じてこれを容易に適
合せしめることが可能である。

本装置は、直接溶湯温度及び化学的侵食にさら
される前方部分が適宜材料で作られている限りす
べての融解金属及び同様な溶湯に対するガス注入
に有用なものと信じられている。材料の選定は勿
論溶湯温度及び溶湯のタイプ又恐らく発生する各
温度におけるガスの性質に依存し、従つて材料選
定はそれぞれの場合当業者により行われ得るもの
である。

初めに述べた要件ａからｆについて述べると、
注入装置を通じて溶湯が流れ出さないという高安
全性は先ず前方部分５における孔１０の直径の適
宜選定によりこれが確実にされ、第２に前方部分
に透入することのある溶湯は部分４で凝固しここ
を閉塞する点による。部分４はガス注入中ガスに
より冷却され材料の高熱伝導性により比較的低い
温度に保たれる。本発明装置の比較的低いガス流
抵抗によりかつ前方部分５の孔１０がさまざまな
方向及び任意に多少異なれる直径をもつなど所望
パターンに容易に構成配置できる事実により溶湯
中における効果的なガス分散が行われる。

上記ｃに述べた容量性能の融通性についての要
件は孔径と孔数及び注入ガスの作動圧力の選定に
よりこれを満たす。

上記ｄに述べた注入装置の長寿命についての要
件は前方部分のための適宜耐火材の選定により先
ず満たされるが、同時に本発明の開示装置を通る
ガス流に帰因する冷却効果によつても満たされ
る。

上記ｅに述べた容器の外面壁又はベースからの
簡単にして迅速な交換可能性についての要件は次
の事実により満たされる。

−注入装置の外面には取付時に適宜シール及び剥
離剤で簡単に処理できる。

−注入装置の後方及び中間部分は第３図に示す装
置２２に関連するネジ装置により容器ライニン
グ内における位置より引込めることができ、こ
のネジ装置は又注入組立体の作動中注入装置を
容器ライニング内の定位置に保つことができる
ものである。

−装置の前方部分は必要な場合穴あけによりこれ
を迅速に除去し新しい前方部分を備付けること
ができる。

上記ｆに述べた適合可能性についての要件は特
定の所望の長さ及び直径寸法を有するよう装置の
３つの主要部分の製作可能性により満たされる。

上述より明かなように、本発明の装置は主とし
て鋼好適には普通の炭素鋼で作られ、これは一つ
の有利な特徴となるものである。