JPH05125434A - 金属浴の処理方法およびその装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 一方では、どのような球状処理材料でも利用
でき、他方では、上記球状処理材料を直接、溶融金属に
接触することなく、しかも、それによって間接的に加熱
させることで、蒸気化させる、新たな独自の処理方法お
よび装置を提供する。 【構成】金属浴（１１）によって加熱された時、ガスあ
るいは蒸気の高い潜在発生力を有する少なくとも１つの
処理材料（１２）の手段で金属浴の処理を行なう方法に
おいて、上記金属浴に入れられた、密閉チャンバ（１
３）内の処理材料の溶融／蒸気化を行なう際に、蒸気処
理材料と金属浴との間で直接接触することなく加熱する
工程と、蒸気処理材料の蒸気化の間、蒸気チャンバ内に
蒸気処理材料によって発生した蒸気あるいはガスを保持
し、加圧する工程と、蒸気チャンバの上方の所要レバル
に上記金属浴が到達される都度、蒸気チャンバを蒸気金
属浴に連通させ、その処理毎に上記蒸気あるいはガスを
分散するようにした工程とを具備する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、金属浴、すなわち、溶
融金属によって加熱された時、ガスあるいは蒸気の高い
潜在発生力を有する少なくとも１つの処理材料の手段で
上記金属浴の処理を行なう方法、および、このような方
法を実現するための装置に関するものである。

【０００２】特に、本発明は、このような方法を実現す
るための装置として、鉄塊を球状に処理するため、すな
わち、球状鉄塊を生産するために、実用化される。

【０００３】特に、本発明は、溶融金属に含まれるグラ
ファイトを球状にするのに適した材料によって、鉄塊を
球状に処理するため、すなわち、球状鉄塊を生産するた
めに、実用化される。上記のような材料は、通常、純マ
グネシウム、マグネシウム合金、および／あるいは、カ
ルシウム、セリウム、その他の希土類のような他の添加
物よりなり、以下に述べるような処理において参照され
る材料、あるいは、球状処理材料である。

【０００４】

【従来の技術およびその問題点】このような金属浴の処
理のため、また、特に、球状鉄を生産するために、既に
多くの方法が提唱されており、これらは、実用化された
レードルあるいはベッセル（容器）ような形で、なされ
るのであって、上記レードルに処理材料を置き、固定式
あるいは回転式レードルなどを用いて、上記処理材料と
金属浴との間の接触タイミングを取ることが特徴であ
る。

【０００５】換言すれば、球状処理方法は、開放あるい
は閉塞レードル内の圧力下で、あるいは、加圧されたチ
ャンバ内で、上記レードルの底部に置かれた上記球状処
理材料によってなされることが知られており、上記球状
処理材料は、小さなピット内で、あるいは、ダイヤフラ
ムあるいは鋼片の層の下に置かれ、あるいは、幾つかの
方法では、上記金属浴に浸漬され、上記レードルの傾き
などで、上記金属浴に接触される。

【０００６】鉄塊中のグラファイトの球状処理において
当面する主たる問題は、処理材料が金属浴に接触して加
熱される時に、急速でかつ激しいガスあるいは蒸気の発
生に対して、常に精通し、一定の処理を得るために、溶
融金属の容積内で、そのようなガスあるいは蒸気を出来
るだけ長くかつ十分に保持し、分散させることである。

【０００７】如何なる場合でも、上記処理材料は、溶融
金属浴に接した時、常に、激しくかつ制御不可能なガス
あるいは蒸気のエミッションで蒸気化され、また、発泡
する。

【０００８】

【発明の概要】本発明は上記欠点を解消するためになさ
れたもので、一方では、どのような球状処理材料でも利
用でき、他方では、上記球状処理材料を直接、溶融金属
に接触することなく、しかも、それによって間接的に加
熱させることで、蒸気化させる、新たな独自の方法およ
び装置を提供するものである。

【０００９】この状態は、上記反応をより良く制御で
き、他の方法に関して、上記反応は上記反応（処理）材
料のより良い生産、少ない温度降下、迅速な反応（処
理）、処理ガスのより一様な分散、処理された材料のよ
り高い純度、制限領域での反応生成物の発生、発煙する
ことの無い発泡、同じレードルでの球状処理および金属
鋳造、装置の高い汎用性、高いオートメーション水準、
低くて簡単なサービスなどの利点がある。

【００１０】本発明はレードルの底部に置かれたギャッ
プあるいは反応チャンバでの、上記レードルに注がれる
溶融金属の容積で決定される空気容量をトラップし、そ
のようなチャンバに発生し、収集されるように、上記処
理材料で生成されたガスあるいは蒸気を加圧し、そし
て、金属浴がレードル内の所要レベルに到達する時、お
よび、蒸気チャンバでのそのようなガスあるいは蒸気の
圧力と蒸気レードルでの金属−安定圧力との間で所要の
圧力差が達成される時のみ、金属浴内でそのようなガス
あるいは蒸気を流動することを主たる基本とするもので
ある。

【００１１】本発明の方法は、固定式レードルで実現さ
れるけれども、回転式レードルを用いても間違いなく実
現できる。この場合、上記レードルは、遠心力によって
上記反応チャンバ内に上記処理材料を集め、上記溶融金
属により、そのような同じチャンバ内に上記処理材料に
よる処理蒸気の発生をなすものである。

【００１２】

【実施例】以下、本発明を図示の実施例にもとずいて具
体的に説明する。ここでは、金属浴１１、特に、溶融鉄
塊を処理するのに、高いガスあるいは蒸気の潜在力を持
った処理材料１２が、特に、マグネシウム、マグネシウ
ム合金、および、同効物のような鉄のための球状処理材
料が、また、要すれば、添加物とともに、用いられ、上
記金属浴１１内の密閉チャンバ１３において、上記処理
材料と金属浴との直接的な接触なしに、上記処理材料を
溶かし、蒸気化し、少なくとも、上記金属浴が上記チャ
ンバ上方の所要レベルに到達するまで、上記チャンバ１
３内に上記処理ガスあるいは蒸気を保持し、上記チャン
バを上記金属浴に連通して、上記金属浴中に上記処理ガ
スあるいは蒸気を分散するのである。上記方法は、出来
れば、固定式あるいは回転可能な処理レードル１４を用
いて実施されるとよい。

【００１３】レードル１４の実施例は図１に示されてお
り、外装１５ａに被包された耐熱本体１５を具備すると
ともに、着脱可能にプレート１７で支えられた底部耐熱
部材１６を具備している。上記レードル１４内には、交
換可能なヘッド挿入部材１８があり、上記ヘッド挿入部
材と底部との間には、交換可能な中間挿入部材１９があ
る。

【００１４】上記レードルは、上部において、注出口２
０を備え、中央に位置して、異なる時期に、上記処理材
料１２および金属浴１１を換えるためのポート孔２１を
備えている。上記注出口２０は交換可能なレンガ２２の
下にあり、安全閉塞部材２３を、その重力あるいは遠心
力で上記注出口を塞ぐために、備えている。上記交換用
ポート孔２１は、図２および３でも示されているよう
に、上記ポート孔２１の開口位置および閉塞封止位置の
間で軸２５周りに回転できる耐火蓋２４を装備してお
り、上記蓋は、上記蓋が開口位置にある時、上記ポート
孔２１に対応させる交換穴２６を具備している。

【００１５】上記レードル１４は固定されており、ある
いは、好ましくは、一定の方向あるいは往復方向に回転
でき、これによって、上記レードルの内容物に遠心力お
よび混合動作を与えるようになっている。後者の場合、
上記レードルは、その回転できる経路に支持フレーム２
７を備えており、また、例えば、図１に示すように、モ
ータ駆動の装置２８によって動かされる。上記蓋２４の
開閉動作は手動、あるいは、好ましくは、半自動で行な
われ、そして／あるいは、上記レードルが回転される
時、上記レードルの回転および停止に従って動作され
る。

【００１６】固定式あるいは回転式の何れのレードル１
４も、好ましくは、それの使用に際して、一か所から他
の箇所に簡単に移動するために、図４、５および６に示
すように、トロリー構造に装備されるとよい。上記レー
ドルは、また、上記注出口２０のレベルに位置する水平
軸３０周りで回転されることで、傾けることができ、こ
れによって、処理後における金属浴を注ぎ出し、あるい
は、移動するようにしている。

【００１７】処理ガスあるいは蒸気が発生される密閉チ
ャンバ１３は、上記底部材１６および中間挿入部材１９
の間で、上記レードル１４内に形成されている。この端
部では、上記部材１６および挿入部材１９は、更に、上
記チャンバ自体の天井１３ｂに関して低レベルで、入口
１３ａを与えるように、共同して、上記底部から立ち上
がる環状チャンバを設定するのに適合している。図１に
示す実施例では、上記入口１３ａは、上記底レベルで、
上記レードルの軸の方向に開かれ、上記チャンバは、上
記レードルの外側部分にむけて弧状のスロープをなし
て、立ち上がっている。上記チャンバ１３の天井１３ｂ
からは、１、２あるいはそれ以上のリリース導管１３ｃ
が、上記レードルの底部の上方の所定のレベルで、上記
チャンバ上方のレードル内において、端に向けて、立ち
上がっている。上記リリース導管１３ｃが閉じられ、そ
して、上記チャンバにおいて処理ガスあるいは蒸気の発
生の間、プラグ１３ｄによって閉じた状態に維持され、
上記プラグが除かれ、上記レードル中の金属浴が上記導
管の端部を覆うときに限り、上記ガスが追い出され、あ
るいは溶け込まされる。この場合、上記プラグは冶金プ
ロセスでも両立する材料で作られる。

【００１８】回転式でトロリーをその移動のために備え
た上述のレードルを用いて、球状鉄の生産サイクルを以
下に記述する。

【００１９】上記レードルは、先ず、その蓋２４を開放
した状態で、溶鉱炉の注出口の下に配置される。そし
て、上記レードルが上記支持フレーム２９上で上記モー
タ装置２８により、回転を開始し、上記球状処理材料１
２および／あるいは他の添加材が上記レードル内に装填
される。この場合、上記蓋の交換部分は上記レードルの
口に一致している。

【００２０】代って、図２に示されるように、上記処理
材料は上記蓋の上、例えば、装填ポートに配置されてい
るので、上記蓋が開かれたとき、外からの補助なしに、
上記材料を上記レードルの中に、重力で落とし込むこと
ができる。

【００２１】上記処理材料に、マグネシウム合金あるい
は純マグネシウムを用いている場合、添加剤を導入する
とき、脱硫剤、接種剤、反応促進剤、あるいはその他の
材料が冶金のために必要である。

【００２２】このような材料、特に、球状処理材料の反
応を遅らせるには、それをコーティングによって保護
し、あるいは、表面を冷却することがなされねばならな
い点に注意すべきである。

【００２３】如何なる場合でも、上記レードルの回転
で、そのような材料、あるいは、少なくとも球状処理材
料は、図１の上記処理チャンバ１３内で遠心力により搬
送される。その時、リリース導管１３ｃは閉じられてい
る。

【００２４】上記材料の導入から最小の時間差内で、処
理されるべき溶融金属が、適応した投入孔およびポート
を介して、導入される。上記溶融金属の容量は、上記レ
ードルが回転する際、こぼれるのを避けるため、熟練者
によって良く知られる方法で、正確に決定される。

【００２５】この目的のため、安全装置として、遠心フ
レーム上のロード・セル、回転モータのための吸電機構
のようなものが装備され、上記モータの回転速度を制限
するのである。上記装置は、所要の値が超過された時、
異常を検出し、上記レードルの回転を止めるようにして
いる。

【００２６】投入が完了した時、上記レードル１３の蓋
２４が動作され、閉塞位置にブロックされ、また、上記
レードルが往復動をともなって、処理速度で回転するよ
うに操作される。

【００２７】上記金属浴が上記レードルに装填された
時、上記球状処理材料１２は、上記溶融金属に直接触れ
ることなく、加熱され、また、蒸気化する。かくして、
形成されたガスあるいは蒸気は、チャンバ１３の入口１
３ａが溶融金属で塞がれ、また、上記リリース導管１３
ｃが関連したプラグで閉じられているので、上記チャン
バ１３内に集められ、保持される。

【００２８】換言すれば、上記球状処理材料は、溶融金
属の輻射で加熱され、また、形成されたガスあるいは蒸
気は、それらの圧力が漸次立ち上がる状態で、上記チャ
ンバ内に残され、これが、その底部からの、チャンバ内
への溶融金属の導入を阻止している。

【００２９】上記チャンバ内のガスあるいは蒸気の圧力
は、冶金常態圧力でのローテーションに置かれ、その結
果、上記レードルでの流動浴のレベルは上記プラグの上
方で上記リリース導管を塞いでいる。上記チャンバ内の
圧力が外部圧力より高くなると、上記ガスあるいは蒸気
は、上記リリース導管から上記プラグを追い出し、処理
されるべき金属塊の中に放出できるようにする。上記リ
リース導管は、適当な機械的除去手段あるいは上記プラ
グの溶融によって、開放されるようにすることも出来
る。

【００３０】上記リリース導管が開放された場合には、
上記処理ガスあるいは蒸気は、上記レードルの往復動に
おける上記金属浴の動きの助けをかりて、上記溶融金属
内で均一に分散される。

【００３１】上記チャンバから冶金浴への上記ガスある
いは蒸気の速度、すなわち、上記球状処理材料の速度
は、上記チャンバ内の圧力に依存し、また、上記リリー
ス導管の自由断面の大きさに依存しており、そのパラメ
ータは容易に管理でき、レードルでの上記処理金属のオ
アシスでの処理およびその金属のレベルでの処理を助長
することができる。

【００３２】追加的な利点として、上記レードルの回転
は、更に、反応スラグの分離、上記金属浴の回転で形成
される回転ほう物線の先端での上記反応スラグの収集を
もたらす。上記レードルの閉じた蓋および注出口は、上
記処理ガスあるいは蒸気の如何なる分散も阻止し、そし
て、上記ガスあるいは蒸気の回転、集中にも利用でき
る。

【００３３】処理時間が経過される都度、上記レードル
の回転は止められ、また、上記レードルの注出口は、処
理金属の放出場所に対応するように配置される。そし
て、上記蓋は開放され、金属浴が未だ逆回転している時
に、浮遊スラグの吸出しシステムの助けをかりて、ある
いは通常の手段で、スラグ除去を行なう。更に、上記蓋
は再び閉じられ、上記レードル内の処理された金属は、
直接、鋳型内に鋳込まれ、あるいは、他のレードルある
いは鋳造装置に注がれる。上記レードルが空になり、ま
た、残余スラグが除かれた時、このプラントは、新たな
サイクルを始めるために最初の状態に戻される。

【００３４】このような処理モードから派生する利点
は、それ自体明らかであり、また、その幾つかは、既に
述べたように指摘されている。それらに対して、添加物
の簡単で、迅速かつ安全な導入、上記処理材料の他材料
による被覆、固定の不必要性、上記スラグの優れた分離
および容易な除去、レードルの容易な洗浄およびメンテ
ナンス、品質および容量の両方についての上記システム
の高い生産性が加えられる。

【００３５】上記装置は、本発明を保護する目的を逸脱
しない限り、幾つかの構造的および僅かな変形について
も実現できるものである。かくして、例えば、上記冶金
浴下の環状チャンバは、上記レードルの外側部分に向け
て開口している下部入口を持つことができ、一方、上記
チャンバ自体、図１に示したそれとは逆の仕方で、図７
に示すように上記レードルの中央に向けてその底部から
立ち上がっており、この場合においては、処理材料の導
入には、上記レードルの回転を必要としないのである。

【００３６】最後に、同じ方法および処理装置が、溶融
金属および溶融物両方の処理のために、球状鉄の生産に
係るプロセスとは別のプロセスにおいて用いることも出
来る点に注目されたい。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の回転式レードルの概略縦断面図であ
る。

【図２】上記レードル中に自動的に導入される処理材料
を予め備えた上記レードルの蓋の詳細図である。

【図３】上記レードルにおける蓋の上面図である。

【図４】トロリー構造上のレードルの側面図である。

【図５】上記トロリー構造上でのレードルの平面図であ
る。

【図６】図５のＶＩ−ＶＩ線に沿う部分断面図である。

【図７】本発明の他の実施例を示すレードル底部の断面
図である。

【符号の説明】

１１ 金属浴 １２ 処理材料 １３ 密閉チャンバ １４ レードル １５ 耐火部材 １６ 底部耐火部材 １７ プレート １８ ヘッド挿入物 １９ 中間挿入部材 ２０ 注出口 ２１ ポート孔 ２２ レンガ ２３ 安全閉塞部材 ２４ 耐火蓋 ２５ 軸 ２６ 装填孔 ２７ 支持フレーム ２８ モータ駆動逆転装置

Claims (12)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】金属浴によって加熱された時、ガスあるい
   は蒸気の高い潜在発生力を有する少なくとも１つの処理
   材料の手段で金属浴の処理を行なう方法において、上記
   金属浴に入れられた、密閉チャンバ内の処理材料の溶融
   ／蒸気化を行なう際に、蒸気処理材料と金属浴との間で
   直接接触することなく加熱する工程と、蒸気処理材料の
   蒸気化の間、蒸気チャンバ内に蒸気処理材料によって発
   生した蒸気あるいはガスを保持し、加圧する工程と、蒸
   気チャンバの上方の所要レバルに上記金属浴が到達され
   る都度、蒸気チャンバを蒸気金属浴に連通させ、その処
   理毎に上記蒸気あるいはガスを分散するようにした工程
   とを具備することを特徴とする金属浴の処理方法。
2. 【請求項２】上記処理材料によって発生した上記蒸気あ
   るいはガスが、上記チャンバから金属浴へ、上記金属浴
   が注がれた後で開口する導管を介して、通過されること
   を特徴とする請求項１に記載の金属浴の処理方法。
3. 【請求項３】上記処理材料によって発生した上記蒸気あ
   るいはガスが、上記チャンバに集められ、そして、上記
   金属浴が一方向あるいは往復方向に回転される間、上記
   チャンバから分散され、かつ、上記反応容器は密閉状態
   に保持されていることを特徴とする請求項１あるいは２
   に記載の金属浴の処理方法。
4. 【請求項４】密閉蓋を備えた回転可能なレードルを具備
   しており、上記レードルを回転する工程と、上記蓋が開
   いている時、処理材料を導入する工程と、上記レードル
   （これは、密閉状態を保持する密閉天井を有し、かつ、
   上記天井に上記レードル内の端で立ち上がる少なくとも
   １個のリリース導管を具備する）の底で密閉されたチャ
   ンバ内の上記処理材料を遠心力の作用で分散する工程
   と、上記処理材料が蒸気あるいはガスを発生している上
   記チャンバ内全体に、上記金属浴を導入する工程と、上
   記金属浴が、少なくとも、上記チャンバのリリース導管
   のレベルを超過する瞬間まで、上記ガスを上記密閉チャ
   ンバ内で圧力上昇しつつ、保持し、かつ、収集する工程
   と、上記レードルの蓋を閉じ、その内容物を混合するよ
   うに、上記レードルを回転する工程と、上記リリース導
   管を開いて、上記ガスあるいは蒸気を上記金属浴にもた
   らし、分散する工程と、上記蓋を開いて、上記金属浴を
   出滓する工程と、上記蓋を閉じ、上記金属浴を注ぎ、あ
   るいは、移行する工程とを具備していることを特徴とす
   る上記請求項に記載の金属浴の処理方法。
5. 【請求項５】金属浴によって加熱された時、ガスあるい
   は蒸気の高い潜在発生力を有する少なくとも１つの処理
   材料の手段で金属浴の処理を行なうため、注出口（２
   ０）および密閉蓋を備えたレードル（１４）を具備する
   装置において、上記レードルの底部には上記レードルに
   注がれる金属浴によって閉塞される密閉チャンバ（１
   ３）が形成されていて、処理材料を受け入れ、発生した
   蒸気あるいはガスを保持するようになっており、また、
   上記チャンバは、上記レードル内の端で立ち上がる少な
   くとも１個のリリース導管（１３ｃ）を具備し、上記リ
   リース導管（１３ｃ）は調整された開口を有するプラグ
   で閉じられていることを特徴とする金属浴の処理装置。
6. 【請求項６】上記チャンバ（１３）は上記レードルの底
   部のレベルで入口（１３ａ）、および、高いレベルにあ
   る天井（１３ｂ）を備えており、上記チャンバの天井か
   らリリース導管が立ち上がっていることを特徴とする請
   求項５に記載の金属浴の処理装置。
7. 【請求項７】上記チャンバ（１３）は上記レードルの底
   部のレベルで入口（１３ａ）を備えており、上記チャン
   バは上記入口から上記レードルの外側部分に向けて弧状
   のスロープを立ち上げていることを特徴とする請求項６
   に記載の金属浴の処理装置。
8. 【請求項８】上記チャンバ（１３）は上記レードルの底
   部のレベルで上記レードルの外側部分に面している入口
   （１３ａ）を備えており、上記チャンバは上記入口から
   上記レードルの軸心に向けて弧状のスロープを立ち上げ
   ていることを特徴とする請求項６に記載の金属浴の処理
   装置。
9. 【請求項９】上記チャンバは上記レードルの内側にある
   が、可動で交換できる構成部材（１６、１９）によって
   形成されていることを特徴とする請求項７あるいは８に
   記載の金属浴の処理装置。
10. 【請求項１０】閉塞手段が上記注出口に対して適合して
    おり、上記レードルの蓋は必要な時、開閉され、上記レ
    ードル内に導入されるべき処理材料を保持できることを
    特徴とする請求項５ないし９に記載の金属浴の処理装
    置。
11. 【請求項１１】上記レードルは回転でき、かつ、傾ける
    ことができることを特徴とする請求項１ないし１０に記
    載の金属浴の処理装置。
12. 【請求項１２】上記レードルはトロリー構造において可
    動に装備されていることを特徴とする請求項１ないし１
    １に記載の金属浴の処理装置。