JP2003505600A - パージ・プラグ - Google Patents
パージ・プラグInfo
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Abstract
Description
ージするようにレードルの底部に交換可能に取り付けるようになっているパージ
・プラグであって、端面間に延びる少なくとも1つの貫通ギャップを有するセラ
ミック製のボディと、このボディを取り囲むケーシングとを包含し、ガスを、ボ
ディの外端面に供給し、所定の圧力で前記ギャップを通してボディの内端面に向
かって流れ、そして、熔融された材料内に流れるパージ・プラグに関する。
用され、また、場合によっては、熔融された材料を変性するのに使用され、高圧
(たとえば、6〜10バール)の下にレードルへガスを導入するように作用する
。パージ・プラグは、伝統的には、薄板金製ケーシングによって取り囲まれた、
約10kgの截頭円錐形の形状を有するガス浸透性のセラミック製円錐体からなる
。パージ・プラグは、一般的に、いわゆるセットで供給される。すなわち、円錐
体が、約50kgの重さを有する中空ブロック内に装着されている。
中の製鋼プラントで使われている。1つまたはそれ以上のパージ・プラグが、ユ
ニット(すべての製鋼プラントに見いだされ、レードルと呼ばれている)の底部
に交換可能に取り付けられる。このレードルは、耐火材料で内張され、溶融した
鋼を収容するようになっている容器である。レードルにおいて、パージ・プラグ
が非常に重要となる種々の高温化学プロセスが実施される。ガス(一般的にはア
ルゴン)がパージ・プラグを通してパージされる。プロセス中にパージ・プラグ
の熱に対面している最上方部分が大きく損耗する。そのため、パージ・プラグは
、その高さが最小許容レベルまで減ったときに新しいパージ・プラグと交換する
のが普通である。
鋼を通さなかった。これらのパージ・プラグの欠点は、充分な流量を得るには高
圧ガスを必要とし、その多孔度により、損耗がかなりのものであるということで
あった。
ち、約0.5mmの直径を有する多数のダクトを鋳込みで形成し、これらのダクト
を通してガスをパージしていた。このパージ・プラグの利点は、そこを通るガス
流を得やすく、コンパクトに作ることができ、損耗も少ないということであった
。欠点は、ダクト内へ鋼の侵入するリスクが大きく、パージ・プラグが詰まって
しまうということであった。
ジ・プラグを貫いて、約0.2mmの厚さ、約20mmの長さを有するスロットまた
はギャップを形成することであった。これの利点は、スロット内に鋼が侵入する
ことなく、高いガス流量を達成しやすいということであった。しかしながら、パ
ージ・プラグに開いたギャップがある限り、鋼が侵入するリスクは常に存在する
。
度な耐久性、満足できるガス透過性およびパージ・プラグのギャップへの鋼の侵
入の回避である。
作ることによって得られる。 ‐高度なガス透過性は、充分な断面積を有するギャップによって得られる。 ‐最小限の侵入は、充分に幅の狭いギャップによって得られる。 これらの3つの必要条件は、相互に拮抗するものであり、パージ・プラグはこ
れらの3の特性の妥協である。
上部に截頭円錐形のキャビティを有し、中間部分に円筒形の拡大キャビティを有
し、下部に円筒形のダクトを有する外側部分を包含する。これらのキャビティは
、相互に連絡しており、1端面から別の端面まで或る特別な圧力を有するガスが
流れることができるようにしている。キャビティ内には、上記の順序で、截頭円
錐体、ピストンおよび開口を備えた管状ピストン・ロッドが、一体に可動状態で
配置されている。円錐体は、パージ・プラグから突き出るピストン・ロッド自由
端と係合する外側圧力バネによって閉鎖位置に向かって予負荷されている。充分
な圧力を有するガス(バネおよび冶金上の圧力に拮抗するため)を、ガス供給パ
イプを通して、ピストン・ロッドを経て拡大キャビティに供給したとき、ピスト
ンは円錐体を持ち上げ、円錐形キャビティと円錐体の間にギャップを開く。次い
で、ガスがピストンのまわりを流れ、ギャップを通して熔融した材料へ流れるこ
とができる。 この構造の欠点は、次の通りである。
が非常に困難である。鋳造で使用されるテンプレートを取り外すのが非常に困難
であるから、鋳造によって中間の拡大キャビティ(16)を作ることが技術的に難
しい。 ‐この構造は、複雑な突出部分(パージ・プラグ下方のバネ・サスペンション
)を有する。これらの突出部分は、衝撃その他の粗い取り扱いで容易に壊れる可
能性があるので、製鋼所環境では不便である。 ‐バネ・サスペンションは、製造するのに高価である。 ‐パージ・プラグが徐々に損耗する。パージ・プラグが拡大キャビティ(16)
まで損耗したときに、プラグの漏出破壊が生じ、鋼がレードルの底を通って流れ
、破滅的な結果を生む。したがって、プラグがこのレベルまで損耗しないことが
非常に重要である。パージ・プラグがどの程度まで損耗したかを知るには、進ん
だ機器が必要である。
ギャップを通して流れる別の特許は、米国特許第4470582号である。 主としてこの構造が上記のドイツ特許のものと異なる点は、圧力バネの代わり
にレバー機構を用いており、このレバー機構が液圧シリンダによって予荷重を受
けているということである。 この構造の欠点は、次の通りである。
ィを上下方向に案内することによって環状ギャップを開閉する。欠点は、外部制
御装置が必要であるということである。外部制御装置は、場所を取るし、製鋼所
環境において不便である。また、外力によって、容易に損害を受ける可能性があ
る。 ‐上記のドイツ特許と同様に、パージ・プラグが損耗し、同じ結果を生む。
、安価であるパージ・プラグを提供することにある。 本発明の別の目的は、複雑な機構を必要とせず、なんら突き出ている構成要素
を持たない調節可能なギャップを有するパージ・プラグを提供することにある。 本発明のさらに別の目的は、破壊漏出が生じる前に多少とも完全に損耗し得る
信頼性が高いパージ・プラグを提供することにある。
ク製ボディが、ほぼスリーブ状の外側ボディ部分と、截頭円錐形の内側ボディ部
分とを包含し、これらのボディ部分間に前記ギャップが配置してあり、内側ボデ
ィ部分が、外側ボディ部分に対して移動可能であり、そして、熔融された材料に
向かう方向に弾力性手段によって予負荷してあってギャップを閉じているように
なっており、さらに、ガス供給パイプがギャップを開くように外端面下方で空間
(19)に接続していることを特徴とするパージ・プラグによって達成される。 本発明のさらなる発展は、従属請求項に示す特徴から明白である。
鋼の熔融された材料)のためのレードル1の底部が概略的に示してある。レード
ルの底3には、参照符号5で示すそれ自体公知の取り付け手段によって多数の交
換可能なパージ・プラグ4が、普通の方法で、取り付けてある。ガス供給パイプ
6が、各パージ・プラグ4に接続してある。これらはすべて、従来技術の技術で
あり、したがって、なんらさらに説明する必要はないと考える。
び機能が示してある。パージ・プラグ4は、ケーシング7を包含する。パージ・
プラグ4は鋼熱に用いることになっているので、ケーシング7は好ましくは鋼で
作ってある。ケーシングは、截頭円錐体の形で示してあり、テーパの付いた端が
熱と接触している(図1参照)が、ケーシングが逆截頭円錐体あるいは円筒形で
あってもよい(図示せず)。セラミック製ボディ8が、ケーシング7によって取
り囲まれており、その全長に沿ってケーシング7に取り付けてあると好ましい。
好ましくは、ボディ8はケーシング内に直接鋳込まれる。
側ボディ部分9と、このキャビティに完全に嵌合する截頭円錐形の内側ボディ部
分11とに分割されてある。内側ボディ部分11は、外側ボディ部分9に対して
長手方向に変位可能なように可動であり、それらの間にギャップ12が設けてあ
る。ボディ部分9、11を製造するとき、内側ボディ部分11は、外側ボディ部
分9に充分に適応して容易に形成することができる。そのためには、截頭円錐形
ケーシング要素に予め形成したプラスチック・フォイルあるいはプラスチック・
シートを鋳造時にケーシング7内に同心に設置し、耐火性材料(セラミック化合
物)が固化したときにそれを取り出す。さらに、鋳造に関連して、ねじ付きの盲
孔13を形成してもよいし、ねじ付きのスリーブ・インサートを内側ボディ部分
11の大きい方の端面14に鋳込んでもよい。
方の端面15は、上記端面14と同じレベルにある。同じことが、ボディ部分9
、11の小さい方の端面16、17のそれぞれにも当てはまる。 内側ボディ部分11は、外側ボディ部分9に対して下方に変位可能であり(図
2参照)、そして、端面14に作用する弾力性手段によってギャップ12を閉じ
るように上方へ予負荷されている。
ら或る距離のところでガス不浸透状態でケーシング7に取り付けてある。この場
合、端面14、15間には、加圧可能な空間またはチャンバ19が構成される。
この距離は、小さくてもよく、端面14、15の限られた面積内に存在しなくて
もよい。すなわち、唯一の条件は、加圧流体(パージング用ガス)を供給したと
きにチャンバ19が形成されるということである。ガス供給パイプ6が、底部プ
レート18に接続してあり、また、パージング用ガス21で加圧できるようにチ
ャンバ19に接続してある。内側ボディ部分11は、たとえば、ボルト22また
は他の適当な取り付け手段によって、底部プレート18に固着してある。ギャッ
プ12は、底部プレート18の予負荷および/またはパージング用ガスの圧力に
よって、内側ボディ部分11を図2で上方へ圧迫し、外側ボディ部分9の内周面
に当接させることによって、閉じた状態に保たれる。
圧で空間19に供給する。外側ボディ部分9の底面または端面15が内側ボディ
部分11の底面または端面14より大きいので、底部プレート18が外方へ曲げ
られ(図3参照)、内側ボディ部分11を引っ張る。それによって、環状ギャッ
プ12が開き、ガスが熔融された材料に流入し得る。加える圧力が大きければ大
きいだけ、ギャップがより大きく開く。ガス流を止めるか、または、ガス圧力が
低下しつつあるとき、底部プレート18が弾力性で戻り、内部ボディ11を押し
戻し、ギャップを完全に閉じる。これにより、ギャップ12への熔融された材料
の侵入を防ぐ。この新しいパージ・プラグの構造は、パージ・プラグのギャップ
に鋼をなんら侵入させることなく、ほとんど制限のないガス流を得ることが可能
となることを意味する。これは、加えた圧力にと共にギャップのサイズを変化さ
せるということによって達成される。
るが、特殊な弾性を有する底部プレート18を使用することによってギャップ幅
についてのギャップの圧力関数を制御できることはもちろんである。この目的の
ために、種々の厚さの底部プレートを使用することに加えて、底部プレートに均
等でない厚さを与える、すなわち、その周縁からその中心に向かって厚さが変化
するようにすることによって所望のバネ特性を得ることも可能である。その一例
が図4に示してある。また、図5に示すように、底部プレートに直角に取り付け
、好ましくは、底部プレートで半径方向に向き、不均一な高さまたは厚さを有す
る補強用フランジまたはリブ23を持つ、均一な厚さの底部プレートを用いるこ
とによって必要な弾性を得ることも可能である。当然、上述の特徴を組み合わせ
て所望の機能を得ることもできる。すなわち、異なる特殊なガス圧でのギャップ
12の幅を変えるとかである。
に示すように、底部プレート18を、たとえば、内方へ湾曲させることである。
このためには、底部プレートを波形に作ることも可能である(図示せず)。
いは、ギャップの幅が或る寸法、たとえば、0.5mmを超えることが許されない
場合、パージ・プラグに撓み制限手段を設けると適切である。たとえば、図6に
点線で示す1つまたはそれ以上のけた要素24を設けると適切である。各けた要
素24は、ケーシング7に固着するか(図6参照)および/または外側ボディ部
分9に取り付ける(図示せず)。上述の手段は、もちろん、厚くてほぼ剛性のプ
レートであってもよい。たとえば、普通のパージ・プラグの底部プレートであっ
てもよい。必要なときには、ケーシングの最外方部分と撓み制限手段(図示せず
)の端部との間に連結要素を用いてもよい。上記のような撓み制限手段を使用す
るとき、或る場合には、前記手段24と底部プレート18との間にさらに別の弾
性手段(図示せず)を配置するのも適切であるかも知れない。
、ギャップ12の形状を定める。通常、ギャップの横断面輪郭、すなわち、パー
ジ・プラグの長手軸線に対して直角な平面(底部プレートに対して平行な平面)
におけるギャップの形状が円または楕円であると好ましい。しかしながら、ギャ
ップの横断面輪郭は完全に随意でああ裡、三角形、正方形または多角形あるいは
星形であってよい。これは、2つのボディ部分9、11を同時に鋳造し、それら
の間に選定した横断面輪郭を有する、プラスチック・フォイルまたはプラスチッ
ク・シートの分離用ケーシング要素を置き、この複合体の固化後に、容易に取り
外すことができるからである。
得るために、截頭円錐形キャビティを有する内側ボディ部分11を形成すること
も可能である。この場合、対応して形成した截頭円錐形の最内方ボディ部25を
変位可能に配置する(図7参照)。この最内方ボディ部分25は、それを、たと
えば、ボルト26で底部プレート18に固着するので、内側ボディ部分11に関
連して説明したと同じ要領で作動する。従って、底部プレートの弾性は、上記の
変形例(図4、5参照)によって調整される。最内方ボディ部25と内側ボディ
部分11との間のギャップ27は、上述したと同様に随意の形状を与えることが
でき、好ましくは、ギャップ27は、ギャップ12と同じ要領で形成される。す
なわち、ケーシング7における上記ケーシング要素と同心に配置したまた別のケ
ーシング要素によって形成する。
ィ部分11、25が上方に先細りとなっている、すなわち、外端面14、15か
ら熱に隣接した内端面16、17に向かって先細りとなっていることに注目され
たい。
安価である)。 ‐侵入を完全に防ぐことができる。 ‐圧力/流量比が、それぞれのユーザの条件に合わせることができる。 ‐無制限のガス流量を得ることが可能である。 本発明は、先に説明し、図面に示したものに限定されず、添付の特許請求の範
囲内で変更可能である。
る。
Claims (10)
- 【請求項1】 レードル(1)内で熔融された材料(2)を介してガスをパ
ージするようにレードル(1)の底部(3)に交換可能に取り付けるようになってい
るパージ・プラグ(4)であって、端面(14、15および16、17)間に延び
る少なくとも1つの貫通ギャップ(12)を有するセラミック製のボディ(8)と、
このボディを取り囲むケーシング(7)とを包含し、ガスは、ボディの外端面(1
4、15)に供給され、所定の圧力で前記ギャップ(12)を通してボディの内
端面(16、17)に向かい、そして、熔融された材料(2)内に流れるパージ
・プラグにおいて、セラミック製ボディ(8)が、ほぼスリーブ状の外側ボディ部
分(9)と、截頭円錐形の内側ボディ部分(11)とを包含し、これらのボディ部分
間に前記ギャップ(12)が配置してあり、内側ボディ部分(11)が、外側ボディ
部分(9)に対して移動可能であり、そして、熔融された材料(2)に向かう方向に
弾力性手段(18)によって予負荷してあってギャップ(12)を閉じているように
なっており、さらに、ガス供給パイプ(6)がギャップ(12)を開くように外端面
(14、15)下方で空間(19)に接続していることを特徴とするパージ・プラ
グ。 - 【請求項2】 請求項1に記載のパージ・プラグ(4)において、ボディ(8)
の外端面(14、15)から或る距離のところで、弾力性のある底部プレート(
18)がガス不浸透状態でケーシング(7)に取り付けてあり、空間(19)が、ケ
ーシング(7)、外端面(14、15)および底部プレート(18)によって構成し
てあり、内側ボディ部分(11)が、底部プレート(18)に取り付けてあることを
特徴とするパージ・プラグ。 - 【請求項3】 請求項2に記載のパージ・プラグ(4)において、底部プレー
ト(18)の厚さが、その円周からその中心に向かって変化することを特徴とする
パージ・プラグ。 - 【請求項4】 請求項2または3に記載のパージ・プラグ(4)において、底
部プレート(18)が、半径方向に向いた補強用フランジ(23)を備えているこ
とを特徴とするパージ・プラグ。 - 【請求項5】 請求項2〜4のいずれか1つに記載のパージ・プラグ(4)に
おいて、底部プレート(18)が湾曲していることを特徴とするパージ・プラグ。 - 【請求項6】 請求項1〜5のいずれか1つに記載のパージ・プラグ(4)に
おいて、ギャップ(12)の横断面輪郭が円または楕円であることを特徴とするパ
ージ・プラグ。 - 【請求項7】 請求項1〜7のいずれか1つに記載のパージ・プラグ(4)に
おいて、ギャップ(12)の横断面輪郭が三角形、正方形または多角形であること
を特徴とするパージ・プラグ。 - 【請求項8】 請求項2〜7のいずれか1つに記載のパージ・プラグ(4)に
おいて、底部プレート(18)の屈曲を制限する手段(24)が、底部プレート(
18)からの或る距離のところで前記空間(19)の外側に配置してあり、また
、外側ボディ部分(9)および/またはケーシング(7)に取り付けてあることを特
徴とするパージ・プラグ。 - 【請求項9】 請求項8に記載のパージ・プラグ(4)において、制限手段(
24)が、けた要素であり、このけた要素の端が、ケーシング(7)に固着して
あることを特徴とするパージ・プラグ。 - 【請求項10】 請求項8または9に記載のパージ・プラグ(4)において、
付加的な弾力性手段が、底部プレート(18)と前記制限手段(24)との間に配
置してあることを特徴とするパージ・プラグ。
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