JP2006104507A - Gas-blowing plug - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、金属等の溶体に、溶体の精錬のためにガスを吹込むためのガス吹込プラグに関する。詳細には、ガス吹込み層を複数層設けたガス吹込みプラグに関する。 The present invention relates to a gas injection plug for injecting gas into a solution of metal or the like for refining the solution. Specifically, the present invention relates to a gas blowing plug provided with a plurality of gas blowing layers.
金属溶体を撹拌するために、溶体中に不活性ガス等のガスが吹込まれる。例えば、図4に示したような断面形状のガス吹込みプラグ51を溶融金属容器の底部に設け、ガス供給管57を通してガスを溶融金属容器内部の溶体中にガスが吹込まれる。
In order to stir the metal solution, a gas such as an inert gas is blown into the solution. For example, a
ところで、図4に示したような従来のガス吹込みプラグは中心部にほぼ一定の気孔率を有する耐火物を有していたが、以下のような問題があった。すなわち、ガス吹込みプラグ51に設けられたポーラスプラグ53について、中心部側に相当する部分と外側に相当する部分とではガスの吐出量が異なり、中心部側では吐出量が多くなって、外側では吐出量が少なくなるということがあった。
Incidentally, the conventional gas blowing plug as shown in FIG. 4 has a refractory having a substantially constant porosity at the center, but has the following problems. That is, with respect to the
すなわち、ポーラスプラグ53の中心部側では、通常ガスが中心付近を集中的に通過し、ガス気泡が合体して大きくなり、ガス気泡の浮上スピードも速くなり、またランダムとなる。即ち、適当な大きさの気泡が最大となり、気泡が大きすぎても、小さすぎても液体中の浮上速度は遅くなる。ところが、ポーラスプラグ53の外側では通常氣孔率が低く、ガス流量が低くなる。そのため、溶体への気泡の広がり範囲が狭くなるという傾向があった。
That is, on the central portion side of the
その結果、溶体の攪拌能力が低下して、吹き込み時間を延長していた。そこで、ガス流量を多くし、また均一にする必要があった。従って、本発明は上記問題を解決するために、ガス吹込みプラグ表面から吐出するガスをプラグ上面の全面に渡って均一に吐出させ、なるべく大量のガスを吹き込む方法を提供することにある。 As a result, the stirring ability of the solution was lowered and the blowing time was extended. Therefore, it was necessary to increase the gas flow rate and make it uniform. Therefore, in order to solve the above problem, the present invention is to provide a method for uniformly discharging the gas discharged from the surface of the gas blowing plug over the entire upper surface of the plug and blowing in as much gas as possible.
発明の第1の態様は、ほぼ円錐台形の通気性のある耐火物で構成されたプラグであって、該プラグのガス吹込み層が同心円状の複数の層で形成されていることを特徴とするガス吹込用プラグである。 A first aspect of the invention is a plug composed of a substantially frustoconical breathable refractory, wherein the gas blowing layer of the plug is formed of a plurality of concentric layers. It is a plug for gas blowing.
発明の第2の態様は、前記同心円状のガス吹込み層は、通気性の大きい層と通気性の小さい層とから構成されていることを特徴とするガス吹込用プラグである。 According to a second aspect of the present invention, there is provided a gas blowing plug, wherein the concentric gas blowing layer is composed of a layer having high air permeability and a layer having low air permeability.
発明の第3の態様は、前記ガス吹込み層は、前記通気性の大きい層を外側に、前記通気性の小さい層が内側となるように設けたことを特徴とするガス吹込用プラグである。 According to a third aspect of the present invention, there is provided a gas blowing plug, wherein the gas blowing layer is provided such that the layer having a large air permeability is provided on the outside and the layer having a low air permeability is provided on the inside. .
前記ガス吹込み層は、通気性の大きい1層と、通気性の小さい1層とから構成されていることを特徴とするガス吹込用プラグである。 The gas blowing layer is a gas blowing plug comprising one layer having high air permeability and one layer having low air permeability.
前記ガス吹込み層は、前記ガス吹込み層の縦方向のほぼ中心部断面において前記通気性の小さい層の直径を1とした場合、通気性の大きい層の直径が約1.3〜1.7の範囲となるように設けられていることを特徴とするガス吹込み用プラグである。 In the gas blowing layer, when the diameter of the layer having a small air permeability is set to 1 in a substantially central section in the longitudinal direction of the gas blowing layer, the diameter of the layer having a large air permeability is about 1.3 to 1. The gas blowing plug is provided so as to be in the range of 7.
前記通気性の小さい層の気孔率が10〜25%であり、前記通気性の大きい層の気孔率が20〜35%であることを特徴とするガス吹込み用プラグである。 The gas blowing plug is characterized in that the porosity of the layer with low air permeability is 10 to 25%, and the porosity of the layer with high air permeability is 20 to 35%.
前記ガス吹込み層は、ハイアルミナ質、アルミナ−クロム質、アルミナ−クロム−ジルコニア質の耐火物のいずれかの耐火物をプレス成形後に焼成した焼成品であることを特徴とするガス吹込み用プラグである。 The gas blowing layer is a fired product obtained by firing a refractory of high alumina, alumina-chromium, alumina-chromium-zirconia refractories after press molding, It is a plug.
上記のように構成することで、以下の効果がある。
(1)プラグ表面全面にわたって均一な吐出量が得られる。
(2)気泡の不ぞろいがなくなる。
(3)気泡の合体がなく、ガス気泡が溶体全体に広がる効果が得られる。
The configuration described above has the following effects.
(1) A uniform discharge amount can be obtained over the entire surface of the plug.
(2) Eliminate bubbles.
(3) There is no coalescence of bubbles, and the effect that gas bubbles spread over the entire solution is obtained.
(実施の形態1)
図1に本発明の実施の形態について示した。図1(a)は、本発明に係るガス吹込みプラグ1の縦方向の断面略図である。図1(b)は、図1(a)のガス吹込みプラグ1のA−A’に関するもので、図1(a)の縦方向中央部分の横方向断面図略図である。
(Embodiment 1)
FIG. 1 shows an embodiment of the present invention. FIG. 1A is a schematic cross-sectional view in the vertical direction of a gas blowing plug 1 according to the present invention. FIG.1 (b) is related with AA 'of the gas blowing plug 1 of Fig.1 (a), and is horizontal cross-sectional schematic diagram of the vertical direction center part of Fig.1 (a).
本実施の形態では、ガス吹込み層が複数の層で形成されている。図1(a)を用いて説明する。ガス吹込みプラグ1は、円錐台形状に形成された中心層3と、中心層3の外側に中心層3を取り巻くように円錐台形状に形成された層5と、層5の外側に層5を取り巻くように円錐台形状に形成された層7とで形成されている。
In the present embodiment, the gas blowing layer is formed of a plurality of layers. This will be described with reference to FIG. The gas blowing plug 1 includes a
中心層3の外側の層5も、ガスを通過させるために設けられたポーラス層である。層7は、例えば層3、及び層5を支え、ガスを上方向に流すために設けられる非ポーラス層で形成されている。本実施の形態では、中心層3が1層であり、外側の層5が1層である。
The
図1(a)では、中心層3の層と、外側層5により形成されている。図1(a)に示したガス吹込みプラグ1は、通気性の小さい中心層3と、通気性の大きい層5とで形成されている。層7は、例えば通気性のないキャスタブル耐火物が用いられている。
In FIG. 1A, the
図1(b)の横断面図を用いて説明する。ガス吹込み層は中心層3と、外側層5により形成されている。ここで、中心層3の外径寸法をXとし、外側の層5の外径寸法をYとした場合、XとYの比率は設計条件によって適宜選定できるものである。本発明では、内側の層3の最外径寸法Xと、外側の層5の最外径寸法Yは、1:1.3〜1.7となることが望ましい。1.3を下回るとガスの全通過量が少なく、1.7を超えるとガス全通過量が過剰となるからである。
This will be described with reference to the cross-sectional view of FIG. The gas blowing layer is formed by the
本発明で、中心層3の通気性を小さくするためには、中心層3を形成する際に中間粒子を少なく使用し、気孔率を小さく、例えば、15〜25%とする。15%未満では、通気量を確保できず、25%を超えると、ガスが過剰となる。なお、気孔率は例えばJIS 22051に準拠して測定できる。
In the present invention, in order to reduce the air permeability of the
材料は、ハイアルミナ質、アルミナ−クロム質、アルミナ−クロム−ジルコニア質の耐火物をプレス成形した焼成品であることが望ましい。以下に成分組成の例を示す。しかし、以下の組成は、例示であり、拘束するものでない。
ハイアルミナ質:Al2O3 90 %以上
アルミナ−クロム質:Al2O3 87%、Cr2O3 3%
アルミナ−クロム−ジルコニア質:Al2O382%、Cr2O3 3%、ZrO2 5%
The material is preferably a fired product obtained by press-molding a high-alumina, alumina-chromium, or alumina-chromium-zirconia refractory. The example of a component composition is shown below. However, the following compositions are illustrative and not restrictive.
High alumina material: Al 2 O 3 90% or more Alumina-chromium: Al 2 O 3 87%, Cr 2 O 3 3%
Alumina-chromium-zirconia: Al 2 O 3 82%, Cr 2 O 3 3%,
外側の層5の通気性を大きくするためには、外側の層5を形成する際に、中間粒子を多く使用し、気孔率を大きく、例えば、20〜35%とする。
20〜35%をはずれた場合には、ガス通過量がすくなすぎるか、又は過剰となる。
材料は、前述のハイアルミナ質、アルミナ−クロム質、アルミナ−クロム−ジルコニア質耐火物のプレス成形の焼成品で形成することが望ましい。
In order to increase the air permeability of the
When it is out of the range of 20 to 35%, the gas passage amount is too short or excessive.
The material is desirably formed by a press-molded fired product of the above-described high alumina, alumina-chromium, or alumina-chromium-zirconia refractory.
実施の形態1では、中心層3が1層で、外側層5が1層で形成されていたが、もちろん、ガス吹込みプラグ1は、通気性の大きい層3と通気性の小さい層5が複数層、例えば交互に、あるいは連続して設けてもかまわない。
In the first embodiment, the
ガス吹込みプラグは、例えば、下層をスリット構造を備えた耐火物とし、上層を本発明のようにポーラス質耐火物を配置した構造とすることができる。また、ポーラスプラグ1の外側周囲の全部又は一部を、金属ケースで覆っても良く、多用な手段が取り得る。 For example, the gas blowing plug may have a structure in which the lower layer is a refractory having a slit structure and the upper layer is a porous refractory as in the present invention. Further, all or part of the outer periphery of the porous plug 1 may be covered with a metal case, and various means can be taken.
図2、3には、本発明を説明するために行った試験の結果を示した。図2は、本発明を説明するための試験結果である。試験では、中心層23の1層と、外側層25の1層の2層とし、ガスを吹き込んだ場合のガスの挙動について確認する試験を行った。
2 and 3 show the results of tests conducted to explain the present invention. FIG. 2 shows test results for explaining the present invention. In the test, a test was conducted to confirm the behavior of the gas when gas was blown into one layer of the
図2(a)に示すような、中心層23がハイアルミナ質(Al2O3 90%)、気孔率23%の通気性の小さい層23で形成され、気孔率が30%で通気性の大きい層が外側層5に形成されている部材を用い、水モデル試験を行った。
As shown in FIG. 2 (a), the
図2(b)には、前記説明の試験装置を用いて行った結果を示した。ガス流量が55l/分であり、ガス圧力が0.5kg/cm2である。すなわち、図2(b)について、以下のことが言える。
(1)プラグ全面から細かな気泡が均一に吐出されている。
(2)気泡の合体がなく気泡が水全体に広がっている。
FIG. 2B shows the results obtained using the test apparatus described above. The gas flow rate is 55 l / min and the gas pressure is 0.5 kg / cm 2 . That is, the following can be said with respect to FIG.
(1) Fine bubbles are uniformly discharged from the entire surface of the plug.
(2) There is no coalescence of bubbles and the bubbles spread over the entire water.
図3は、比較例を説明するための試験結果である。試験では、ガス吹込み層33の1層とし、ガスを吹き込んだ場合のガスの挙動について確認する試験を行った。
図3(a)に示すような、層33がハイアルミナ質、気孔率23%の部材を用い、前記同様な水試験を行った。
FIG. 3 shows test results for explaining a comparative example. In the test, one layer of the
As shown in FIG. 3A, a
図3(b)には、上記試験装置を用いて行った結果を示す。ガス流量は50l/分であり、ガス圧力が0.5kg/cm2である。図3(b)から以下のことが分かる。
(1)プラグ内側の気泡は粗く、外側の気泡が細かく気泡が不ぞろいである。
(2)気泡の合体が見られ気泡全体が内側に縮んでいる。
上記実験から、プラグの気孔率、吹き込み圧力、吹込み量を適正に選択することにより図2(b)に示すように気泡を水モデル内に均一に分散することが出来ることを確認した。
FIG. 3B shows the results obtained using the test apparatus. The gas flow rate is 50 l / min and the gas pressure is 0.5 kg / cm 2 . The following can be seen from FIG.
(1) The air bubbles inside the plug are rough, the air bubbles outside are fine, and the air bubbles are uneven.
(2) Coalescence of bubbles is seen and the entire bubbles are shrunk inward.
From the above experiment, it was confirmed that the bubbles can be uniformly dispersed in the water model as shown in FIG. 2B by appropriately selecting the porosity, blowing pressure, and blowing amount of the plug.
上記は水を用いた試験結果であるが、本発明にあるガス吹込みプラグを作製し、300t溶鋼鍋で用いたところ、肉眼では本発明品は従来品に較べ溶鋼の流動面積が広く攪拌効率が高まったことが確認できた。 The above is a test result using water, but when the gas blowing plug according to the present invention was prepared and used in a 300 t molten steel pan, the present invention product has a larger flow area of molten steel than the conventional product, and the stirring efficiency is large. Was confirmed to have increased.
本発明に係るガス吹き込みプラグは、以下の効果がある。
(1)プラグ表面全面にわたって均一な吐出量が得られる。
(2)気泡の大きさの不均一がなくなる。
(3)気泡の合体がなく広がりが得られる。
従って、溶融金属、特に溶銑、溶鋼、アルミニウム、その他溶銅等の金属の精錬に利用できる。
The gas blowing plug according to the present invention has the following effects.
(1) A uniform discharge amount can be obtained over the entire surface of the plug.
(2) The bubble size is not uneven.
(3) There is no coalescence of bubbles and a spread is obtained.
Therefore, it can be used for refining molten metals, particularly metals such as hot metal, molten steel, aluminum, and other molten copper.
1 ガス吹込プラグ
3 中心層
5 外側層
7 キャスタブル耐火物
23 中心層
25 外側
33 従来層
51 ガス吹込みプラグ
53 ポーラスプラグ
55 キャスタブル耐火物
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Claims (7)
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JP2004290601A JP2006104507A (en) | 2004-10-01 | 2004-10-01 | Gas-blowing plug |
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2004
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