JP2021110483A - 溶融金属撹拌用ガス吹込みプラグ - Google Patents

Abstract

【課題】風箱の溶解、及び風箱への浸炭と脆化を解決し、耐用や機能を損なうことなく安定して使用できる長寿命のマルチホールプラグを得ること。【解決手段】溶融金属を撹拌するガスが流れる導入管（２）と、導入管（２）が接続され、風箱上面（１ａ）と風箱側面（１ｂ）と風箱下面（１ｃ）とを有し、内部が中空に形成されている風箱（１Ａ）と、固定部（３ａ）と開口部（３ｂ）とを有する中空管であり、風箱（１Ａ）の内部と連通した状態で各々の固定部（３ｂ）が風箱（１Ａ）に固定されている複数の細管（３１）を有する配管群（３Ａ）と、複数の細管（３１）を埋設して形成されている第１耐火物（４）と、風箱（１Ａ）を覆って形成されている第２耐火物（７）と、を備えるマルチホールプラグ（１０Ａ）であって、第２耐火物（７）は耐火度がＳＫ２８以上のノンカーボン耐火物であり、風箱側面（１ｂ）と風箱下面（１ｃ）とは、第２耐火物で覆われている。【選択図】図２

Description

本発明は、溶融金属の精錬時において、溶融金属の撹拌に用いるガス吹込みプラグに関するものである。

溶融金属の精錬において、効率的に精錬を行うには溶融金属を撹拌することが効果的である。非特許文献１には、現在の製鋼プロセスにおいて不可欠なものとなっている、炉底に設置されたガス吹込みプラグから吐出するガスにより溶融金属を撹拌させる底吹き撹拌方法が開示されている。ガス吹込みプラグには種々の種類があり、単管、二重管、又は、ＳＡ羽口のように風箱を持たないものと、マルチホールプラグのように金属製の風箱を持つものとがある。

図８には、従来のマルチホールプラグ１０Ｆであって、マルチホールプラグ１０Ｆの長手方向中心軸を含む断面を示した縦断面図が示されている。従来のマルチホールプラグ１０Ｆは、図示しない供給源から供給されるガスが流れる導入管２と、中空に形成され導入管２の一方端が固定されている風箱１Ｆと、風箱１Ｆに各々の固定部３ａで固定されており、風箱１Ｆからガスが分配供給される複数の細管３１を有する細管群３Ｆと、細管群３Ｆが埋設されて形成されている第１耐火物４と、が組み合わされた複合体として構成されている。細管群３Ｆは、直線状に形成された同じ細管３１を複数有している。風箱１Ｆと導入管２とは、炉内面に露出して配置されていないため、普通鋼で形成されている。また、複数の細管３１は開口部３ｂが炉内面に露出することから、耐熱性に優れる各種ステンレス鋼または耐熱鋼のパイプで形成されている。複数の細管３１を保護する第１耐火物４は、耐食性と耐スポーリング性のバランスに優れる材質、例えばカーボン含有量が１０〜３０％程度のＭｇＯ−Ｃれんがで形成されている。

上記構成のマルチホールプラグ１０Ｆの外周には、ブロック体５、または外装れんがと呼ばれるスリーブ状の大型れんがが１個以上組み合されており、１つの底吹きガスユニットが構成されている。ブロック体５、及び外装れんがは、第１耐火物４と同様に、高カーボン質のＭｇＯ−Ｃれんがで形成されている。このような構成により、冶金効率と、ガス吹込みプラグの長寿命とが図られている。

特開昭６３−２６６０１６号公報 特公平６−３９６１３号公報 特開２０１９−１２３８９７号公報

「耐火物手帳（改訂１２版）、第２５７ページ〜第２６１ページ［耐火物技術協会編］」

しかしながら、上記底吹きガスユニットにおいて、マルチホールプラグ１０Ｆとブロック体５との目地Ｘから溶融金属やスラグが浸入して風箱１Ｆを溶解させ、それにより風箱１Ｆからガスリークを起こすことがある。ガスリークが起こった場合、ガス吹きによる撹拌機能が失われて精錬効率が極度に悪化する。そのため、ガスリークが起こった場合は、炉の稼働を止めて底吹きガスユニットを交換することが必要になる。底吹きガスユニットの交換によるコスト損失は非常に大きいため、改善が求められていた。

上記課題に対し、いくつかの手段が提案されている。特許文献１及び２には、風箱を耐火物に埋設する例が開示されている。こうすることで、目地をつたって浸入する溶融金属やスラグによる風箱の損傷は防ぐことができる。風箱を埋設している外装れんが、または細管保護用耐火物は、多くの場合、カーボン含有量が１０〜３０％であるＭｇＯ−Ｃれんがで構成されている。そのため、稼働中に起こるＭｇＯ−Ｃれんが中の炭素の金属製風箱への浸透、すなわち浸炭が起こり、風箱の脆化や構成する金属の融点低下が発生するという問題点がある。

また、特許文献３には、目地に浸入する溶融金属やスラグを防ぐ技術として、マルチホールプラグ本体の側面に設けた凹状の溝に熱膨張性耐火物を埋設して、ブロック体とマルチホールプラグ本体との間の目地を塞ぐ技術が提案されている。この熱膨張性耐火物を埋設することで、目地をつたって浸入する溶融金属やスラグを防ぐことはできる。しかし、施工不良があった場合には溶鋼やスラグが浸入する可能性が残り、風箱を備えるマルチホールプラグの場合には、溶鋼やスラグが風箱まで到達し、風箱が損傷するという懸念点がある。

本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、目地から浸入した溶融金属やスラグによる風箱の溶解、及びカーボン含有れんがによる風箱への浸炭と脆化を解決し、耐用や機能を損なうことなく安定して使用できる長寿命のマルチホールプラグを得ることである。

本発明はマルチホールプラグであって、一方端に接続部を有し、溶融金属を撹拌するガスが流れる導入管と、接続部が接続され、風箱上面と風箱側面と風箱下面とを有し、内部が中空に形成されている風箱と、一方端に固定部と、他方端に開口部とを有する中空管であり、風箱の内部と連通した状態で各々の固定部が風箱に固定されている複数の細管を有する配管群と、複数の細管の少なくとも一部を埋設して形成されている第１耐火物と、前記風箱の少なくとも一部を覆って形成されている第２耐火物と、を備え、第２耐火物は耐火度がゼーゲルコーン番号２８（以下ＳＫ２８）以上のノンカーボン耐火物であり、風箱側面と風箱下面とは、第２耐火物で覆われている。

また、本発明に係るマルチホールプラグは、風箱上面が前記第２耐火物で覆われていてもよい。

また、本発明に係るマルチホールプラグは、１つ以上の曲がり部を設けられている細管が少なくとも１つ含まれており、前記１つ以上の曲がり部は前記第２耐火物に覆われている配管群を備えていてもよい。

また、本発明に係るマルチホールプラグは、１つ以上のジグザグ部を設けられている細管が少なくとも１つ含まれており、前記１つ以上のジグザグ部は前記第１耐火物に覆われている配管群を備えていてもよい。

本発明によれば、風箱側面と風箱下面とは、耐火度がＳＫ２８以上のノンカーボン耐火物である第２耐火物で覆われているので、目地から浸入した溶融金属やスラグによる風箱の溶解、及びカーボン含有れんがによる風箱への浸炭と脆化を解決し、耐用や機能を損なうことなく安定して使用できる長寿命のマルチホールプラグを得ることができる。

また、本発明によれば、風箱上面が第２耐火物で覆われているので、溶融金属やスラグによる風箱の溶解、及びカーボン含有れんがによる風箱への浸炭と脆化をさらに高めることができ、耐用や機能を損なうことなく安定して使用できる長寿命のマルチホールプラグを得ることができる。

また、本発明によれば、１つ以上の曲がり部を設けられている細管が少なくとも１つ含まれており、１つ以上の曲がり部は第２耐火物に覆われているので、風箱を小型化でき、風箱側面の第２耐火物の厚さを厚くすることができる。そのため、溶融金属やスラグによる風箱の溶解、及びカーボン含有れんがによる風箱への浸炭と脆化をさらに高めることができ、耐用や機能を損なうことなく安定して使用できる長寿命のマルチホールプラグを得ることができる。

また、本発明によれば、１つ以上のジグザグ部を設けられている細管が少なくとも１つ含まれており、１つ以上のジグザグ部は前記第１耐火物に覆われているので、耐用や機能を損なうことなく安定して使用できる長寿命のマルチホールプラグを得ることができる。

本発明の実施の形態１に係るマルチホールプラグの上面図である。 図１のＡ−Ａ断面における断面図である。 本発明の実施の形態２に係るマルチホールプラグにおける、図２に相当する断面図である。 本発明の実施の形態３に係るマルチホールプラグにおける、細管の配置を示したマルチホールプラグの上面図である。 本発明の実施の形態３に係るマルチホールプラグにおける、図２に相当する断面図である。 本発明の実施の形態４に係るマルチホールプラグにおける、図２に相当する断面図である。 本発明の実施の形態５に係るマルチホールプラグにおける、図２に相当する断面図である。 従来のマルチホールプラグにおける、図２に相当する断面図である。

＜実施の形態１＞
以下、本発明の実施の形態１に係るマルチホールプラグ１０Ａについて、図１〜図２を参照して詳細に説明する。
図１はマルチホールプラグ１０Ａの上面図である。また、図２は図１のＡ−Ａ断面における断面図である。

マルチホールプラグ１０Ａは、溶融金属を撹拌するガスが流れる導入管２と、導入管２が接続されている風箱１Ａと、風箱１Ａに固定されている細管群３Ａと、細管群３Ａの一部を除く全体を埋設して形成されている第１耐火物４と、風箱１Ａを覆っている第２耐火物７とが組み合わされた複合体である。なお、図１〜図７に示されているブロック体５は、１個以上のスリーブ状のれんがであり、マルチホールプラグ１０Ａ〜１０Ｆのそれぞれと組み合されて、１つの底吹きガスユニットを構成している。

導入管２は、図示しないガス供給源から風箱１Ａに、溶融金属を撹拌するガスを供給する中空管である。導入管２の一方端である接続部２ａは、風箱１Ａに接続されている。導入管２の図示しない他方端は、前記図示しないガス供給源に接続されている。導入管２と風箱１Ａとは連通しており、導入管２を流れるガスが風箱１Ａに供給される。導入管２は、普通鋼で形成されている。

風箱１Ａは、導入管２から供給されるガスを細管群３Ａに分配供給する中空の部材である。風箱１Ａは、風箱１Ａの上部に風箱上面１ａ、風箱１Ａの側部に風箱側面１ｂ、風箱１Ａの下部に風箱下面１ｃを有している。風箱下面１ｃには、導入管２の接続部２ａが固定されている。また、風箱上面１ａには、細管群３Ａが固定されている。風箱１Ａは、普通鋼で形成されている。

細管群３Ａは、風箱１Ａ内のガスをマルチホールプラグ１０Ａの上部まで導く中空の複数の細管３１を有している。複数の細管３１は、直線状に形成されている中空管である。

図１は、マルチホールプラグ１０Ａの上面図であり、複数の細管３１の配置が示されている。複数の細管３１は、マルチホールプラグ１０Ａの長手方向に垂直な断面において、四角形を画定する各辺上、及びその内部とに配置されており、全体として四角形状に配列されている。配列形状は四角形以外でもよい。例えば、円形、または、五角形、六角形のような四角形以外の多角形でもよい。何れの場合にも、複数の細管３１は、円形の輪郭線と輪郭線で画定された円の内部、または多角形の各辺上と、各辺で画定された多角形の内部とに配置される。

複数の細管３１は、一方端に固定部３ａ、及び他方端に開口部３ｂをそれぞれ有している。複数の細管３１は、固定部３ａが風箱上面１ａに溶接されて、それぞれ固定されている。複数の細管３１は、風箱上面１ａに固定されているそれぞれの固定部３ａから、上端の開口部３ｂまで、鉛直上方にまっすぐ伸びて配置されている。

各々の細管３１の内径は１ｍｍ〜４ｍｍ、肉厚は０．５ｍｍ〜２ｍｍ（片側分）であることが望ましい。この理由については、次のとおりである。細管３１の内径が１ｍｍ未満であると、使用中に閉塞が生じて、溶融金属への十分なガス供給ができなくなる可能性がある。また、内径が４ｍｍを超えると、溶鋼静圧によって細管３１内に溶融金属が流れ込み、溶融金属のマルチホールプラグ１０Ａからの漏洩を引き起こす可能性がある。

複数の細管３１は、その用途から高い耐熱性を必要とする。加えて、曲げ加工されることから、耐熱性、及び塑性に優れる各種のステンレス鋼、または耐熱鋼により形成されることが最も望ましい。

第１耐火物４は、細管３１のそれぞれの開口部３ｂを除き、細管３１を埋設して形成されている。第１耐火物４は、細管３１を保護する部材である。第１耐火物４は、耐食性と耐スポーリング性のバランスが優れた材質で形成されている。例えば、ＭｇＯ−Ｃ質、Ａｌ２０３−Ｃ質、Ａｌ２０３−ＭｇＯ質、Ａｌ２０３−Ｓｐｉｎｅｌ質等、市販されている各種組成のものから、使用条件に適した組成の材料が選択される。第１耐火物４は、好ましくは、カーボン含有量が１０％〜３０％のＭｇＯ−Ｃれんがで形成される。

第２耐火物７は、箱風１Ａの風箱側面１ｂ、及び風箱下面１ｃを保護する部材である。第２耐火物７は、図２に示されているように、風箱１Ａの風箱側面１ｂ、及び風箱下面１ｃを覆って形成されている。風箱１Ａの周囲に施工する第２耐火物７の施工厚みは、片側５ｍｍ以上、好ましくは片側１０ｍｍ以上設けることが望ましい。施工厚みが片側５ｍｍ未満になると、養生時、乾燥時、または衝撃を受けた際に亀裂や剥離を生じる可能性が高いためである。また、厚いほど、風箱１Ａは、浸炭、及び熱の影響を受けにくくなる。

第２耐火物７は、カーボンを含まないノンカーボン質の耐火物組成物である。カーボンを含む耐火物は風箱の浸炭の原因となるため、基本的に許容しない。ただし、バインダー、及び添加物の残炭、あるいは少量の不可避不純物に由来する３％未満のカーボンは風箱１Ａへの影響もほとんどないため許容し得る。

また、第２耐火物７は、耐火度がＳＫ２８以上の耐火物である。マルチホールプラグ１０Ａと、ブロック体５との間の目地に浸入する溶鋼、及びスラグはごく少量であるものの、精錬時の炉内温度は１６００℃を超える温度となっている。そのため、耐火度がＳＫ２８未満だと、目地に侵入した溶鋼やスラグの熱で、第２耐火物７が溶解する可能性があるためである。なお、第２耐火物７は好ましくはＳＫ３４以上であることが望ましい。耐火度がＳＫ３４以上であれば、溶鋼やスラグの温度がさらに高温の場合でも十分な耐火性が発揮される。

第２耐火物７の材質について、ノンカーボン質で耐火度がＳＫ２８以上であれば、種々の組成の耐火物が使用できる。例えば、高珪酸質、シャモット質、アルミナ質、マグネシア質、アルミナ-マグネシア質、アルミナ−スピネル質、等が使用できる。

第２耐火物７の施工方法について、風箱１Ａを被覆できれば本発明の効果が発揮されるため、風箱１Ａを被覆できる施工方法であれば、どのような施工方法でも採用可能である。また、第１耐火物４についても同様に、複数の細管３１を埋設して形成できる施工方法であれば、どのような施工方法でも採用可能である。第２耐火物７を施工可能な方法は、例えば、定形れんがを加工する方法、プレキャストブロックをはめ込む方法、プラスチック耐火物を現場にて手作業で施工する方法、枠を作って不定形耐火物を流し込んで形成する方法、等である。

第１耐火物４、及び第２耐火物７の製造方法について、例えば、混合混練工程、成形工程、及び、加熱工程により、次のように行われる。

まず、混合混練工程では、配合された原料を一括あるいは分割して、混合機、または混練機により混合、及び混練する。一般的に、原料の混練には、容器固定型では、ローラー式のＳＷＰ、及びシンプソンミキサー、ブレード式のハイスピードミキサー、加圧式のハイスピードミキサー、及びヘンシェルミキサー、加圧ニーダーと呼ばれる混練機が使用される。また、容器駆動型では、ローラー式のＭＫＰ、ウェットパン、及び、コナーミキサー、ブレード式のアイリッヒミキサー、ボルテックスミキサーなどの混練機が使用される。また、これら混練機に、加圧減圧制御装置、及び／または温度制御装置（加温、冷却、または保温）等を付加する場合もある。混合時間、または混練時間は、原料の種類、配合量、バインダーの種類、温度（室温、原料とバインダーの温度）、混練機の種類や大きさによって異なり、通常数分から数時間である。

混合混練工程の次は、成形工程である。混練物の機械成形には、静圧式プレスである、衝撃圧プレスのフリクションプレス、スクリュープレス、ハイドロスクリュープレス等の油圧プレス、トッグルプレス等が使用される。または、振動プレス式、ＣＩＰと呼ばれている成形機、等によって成形することができる。これら成形機には真空脱気装置、及び／または温度制御装置（加温と冷却、または保温）等を付加する場合もある。プレス成形機による成形圧力や締め回数は、成形される煉瓦の大きさ、原料の種類、配合量、バインダーの種類、温度（室温、原料やバインダー）、成形機の種類や大きさ、によって異なるが、成形圧力は通常０．２ｔ〜３．０ｔであり、締め回数は１回〜数十回である。また、この成形物は、不定形耐火物を流し込んで成形することも可能であり、混練後数分から数時間かけて施工される。施工の際には、必要に応じてバイブレーターまたは振動テーブルを用いて加振し、より緻密な施工体とすることが可能である。

成形工程の次は、加熱工程である。成形体は、揮発分の除去と強度発現を促すために熱処理されて、乾燥される。成形後に熱処理することにより、施工に耐え得る強度を発現できる。およそ５００℃以下の加熱の場合には、熱風循環式の乾燥加熱炉を使用する。また、それ以上の温度の場合には、電気加熱式、ガス加熱式、オイル加熱式等のバッチ式単独窯、例えばシャトルキルンやカーベルキルンや、連続式のトンネル窯などが最適である。十分に温度調整可能で均質加熱ができる加熱炉であれば、どのような形式のものでも使用できる。なお、加熱による乾燥は、第１耐火物４と、第２耐火物７とを一緒に行うことも可能である。また、材料の違いや形状・大きさの違いにより、別々に行うことも可能である。

また、本発明である、風箱側面１ｂと風箱下面１ｃとが耐火度ＳＫ２８以上のノンカーボン耐火物である第２耐火物７で覆われている構造は、細管、風箱の溶接、及び風箱の周囲への耐火物の配設には何ら影響を与えないため、マルチホールプラグ１０Ａと、ブロック体５とを一体的に成形した一体型マルチホールプラグにも適用可能である。
さらに、本発明は、炉へのマルチホールプラグ１０Ａの据え付けに関しても影響を与えないため、鉄皮側からマルチホールプラグ１０Ａをセットする外挿式の炉、または炉内側から所定の位置に据え付ける内挿式の炉の何れにも、それぞれの現場の要求に応じた適切な方法で施工が可能である。

＜ノンカーボン耐火物のラボ試験結果＞
風箱１Ａを被覆する第２耐火物７をラボで試験した試験結果を表１に示す。化学組成は、ノンカーボン耐火物を構成する材料の組み合わせを示している。耐火度はＪＩＳ Ｒ ２２０４に基づいて評価した各耐火物の耐火度である。侵食試験装置には高周波誘導炉を用いた。溶鋼の上にＣ／Ｓ（塩基度）＝１．０の合成スラグ２００ｇを投入し、ノンカーボン耐火物の溶鋼及びスラグそれぞれに対する耐食性を評価した。試験条件は１６００℃で１５分間、及び、１７００℃で１５分間の２水準で行った。試験結果を○、△、×の３水準で評価した。○はほとんど侵食が見られなかったもの、△は侵食が使用上問題にならない程度であったもの、×は侵食が大きすぎて不適格と思われるものである。

試験結果について、耐火度がＳＫ２８以上のノンカーボン耐火物の実施例１〜９は、いずれも損傷軽微で問題ない結果であった。また、不適格であったのは、耐火度がＳＫ２８未満の比較例１及び２であった。耐用性は耐火度との相関が見られた。
本発明により風箱をノンカーボン質の耐火物組成物で被覆することで溶鋼やスラグの浸入による風箱の損傷が抑制されるとともに風箱の浸炭が抑制された。従来技術で製造したマルチホールプラグがしばしば風箱の損傷でガスリークを起こす中、本発明品は風箱の損傷によるガスリークは皆無であり、１０年以上の長期にわたり継続使用されている。
なお、表１に示されている第２耐火物７の実施例１〜９の各組成は、実施の形態１のマルチホールプラグ１０Ａだけでなく、以下に説明されている実施の形態２〜５のマルチホールプラグ１０Ｂ〜１０Ｅにも用いられる。

＜実施の形態２＞
続いて、本発明の実施の形態２に係る、マルチホールプラグ１０Ｂについて説明する。実施の形態２は、実施の形態１に対し、風箱１Ｂの上下寸法が異なり、風箱側面１ｂと風箱下面１ｃとだけでなく、風箱上面１ａも第２耐火物７で覆われていることが異なっている。その他は同じである。なお、実施の形態２以降の実施の形態について、実施の形態１と同じ部材については、同じ符号を用い、異なる点のみ説明する。

図３には、細管群３Ｂを備えるマルチホールプラグ１０Ｂの、図２に相当する断面図が示されている。図３からわかるように、風箱１Ｂは、実施の形態１に対し、上下方向寸法が小さい。そうすることで、風箱上面１ａも第２耐火物７で覆われている。すなわち、風箱１Ｂは、風箱上面１ａ、風箱側面１ｂ、及び風箱下面１ｃの全ての外面が第２耐火物７で覆われている。また、風箱１Ｂの上下方向寸法が実施の形態１に対し短くなっている分、複数の細管１３１が長くされている。そして、風箱上面１ａと、複数の細管１３１の風箱１Ｂとの接続部であるそれぞれの固定部３ａは、第２耐火物７で覆われている。

風箱１Ｂの風箱上面１ａ、風箱側面１ｂ、及び風箱下面１ｃの全体が第２耐火物７により覆われていることで、風箱１Ｂの浸炭がより抑制され、風箱１Ｂの損傷が抑制されて耐用がより長くされている。

＜実施の形態３＞
続いて、本発明の実施の形態３に係る、マルチホールプラグ１０Ｃについて説明する。実施の形態３は、実施の形態１に対し、風箱１Ｃの上下方向寸法、及び水平方向寸法が小さい。それにより、風箱側面１ｂと風箱下面１ｃとだけでなく、風箱上面１ａも第２耐火物７で覆われるとともに、風箱側面１ｂを覆う第２耐火物７の水平方向における厚さが厚くされている。風箱１Ｃの上下方向寸法が実施の形態１に対し短くなっている分、複数の細管１３１が長く形成されている。また、風箱１Ｃの水平方向寸法が小さくされていることに対応して、複数の配管２３１〜２４７のうち、必要に応じて、それぞれの固定部３ａ付近に曲がり部が設けられている。その他は同じである。

図４にはマルチホールプラグ１０Ｃの上面における細管群３Ｃの配置図、図５には、細管群３Ｃを備えるマルチホールプラグ１０Ｃの、図２に相当する断面図が示されている。複数の配管２３１〜２４７は、マルチホールプラグ１０Ｃの長手方向に垂直な断面において、四角形を画定する各辺上、及びその内側に配置されている。上述のように、細管群３Ｃには、それぞれの固定部３ａ付近に曲がり部が設けられている複数の細管２３１〜２４６と、中央に配置されているまっすぐな細管２４７との合計１７本の細管が含まれている。四角形を画定する各辺上には、１つの頂点に配置されている細管２３１から反時計回りに細管２３２から細管２４２が配置され、すぐその内側には細管２４３から細管２４６、さらにその内側に細管２４７が配置されている。

曲がり部が設けられている１６本の細管２３１〜２４６は、それらの両端部の固定部３ａと開口部３ｂとの間において、固定部３ａ周辺に、それぞれ２つの曲がり部が設けられている。複数の細管２３１〜２４６に設けられている２つの曲がり部とは、第１曲がり部３ｃと、第２曲がり部３ｄとである。第１曲がり部３ｃと、第２曲がり部３ｄとは、折れ部である。または、第１曲がり部３ｃと、第２曲がり部３ｄは、滑らかに湾曲する湾曲部であってもよい。または、第１曲がり部３ｃと、第２曲がり部３ｄは、何れか一方が折れ部、何れか他方が湾曲部であってもよい。第１曲がり部３ｃと、第２曲がり部３ｄとを折れ部にするか湾曲部にするかは、細管に曲がり部を形成する塑性加工、細管を鋳造する場合の鋳造時に形成する加工方法、等の加工方法の都合や、配管配列の間隔確保などの理由により決定される。すなわち、それぞれの細管の第１曲がり部３ｃと、第２曲がり部３ｄとは、個々に決定され、直管を加工して曲がり部を設けてもよいし、曲がり部を有する形状の細管を鋳造してもよい。

複数の細管２３１〜２４６は、それぞれの固定部３ａのすぐ上に設けられている第１曲がり部３ｃにおいて、マルチホールプラグ１０Ｃの長手方向中心軸に対して外側に曲がっており、第２曲がり部３ｄにおいて、マルチホールプラグ１０Ｃの長手方向中心軸に並行となるように再度曲がっている。中央の１本の細管２４７は曲がり部を含まないまっすぐな細管のすぐ周囲に配置されている細管２４３〜２４６の第１曲がり部３ｃと、第２曲がり部３ｄとは、曲がりが小さい。細管２４３〜２４６の外周に配置されている細管２３１〜２４２は、曲がりが大きい。そのような構造により、小さい面積の風箱上面１ａへの複数の細管２３１〜２４７の取り付けと、マルチホールプラグ１０Ｃ内での複数の細管２３１〜２４７の配置とを両立させている。なお、それぞれの細管２３１〜２４６に曲がり部が２つずつ設けられている実施例を説明したが、それぞれの細管２３１〜２４６に３つ以上設けられていてもよい。

風箱１Ｃの水平方向寸法が小さくされ、小型化されていることで、風箱１Ｃの風箱側面１ｂを覆っている第２耐火物７の水平方向厚さが厚くされている。それによって、風箱１Ｃの側面からの溶鋼やスラグの浸入による影響がより少なくなり、風箱１Ｃの浸炭が抑制され、風箱１Ｃの損傷が抑制されてより長い耐用が可能とされている。

＜実施の形態４＞
続いて、本発明の実施の形態４に係る、マルチホールプラグ１０Ｄについて説明する。実施の形態４は、実施の形態１に対し、風箱１Ｄの水平方向寸法が小さくされており、それにより、風箱側面１ｂを覆う第２耐火物７の水平方向における厚さが厚くされている。また、複数の配管２３１〜２４７のほとんどには、曲がり部が設けられている。その他は同じである。

図６には、複数の細管３３１〜３４７を含む細管群３Ｄを備えるマルチホールプラグ１０Ｄの、図２に相当する断面図が示されている。なお、複数の細管３３１〜３４７の配置は、実施の形態１、及び実施の形態３に準じている。すなわち、１７本の細管３３１〜３４７は、マルチホールプラグ１０Ｄの長手方向に垂直な断面において、四角形を画定する各辺上、及びその内側に配置されている。また、複数の細管３３１〜３４７の個々の配置は、図示は省略するが、実施の形態３の図４における複数の細管２３１〜２４７の配置とそれぞれ同じである。すなわち、細管３３１は細管２３１、細管３３２は細管２３２、…、細管３４７は細管２４７のそれぞれの配置と同じである。

複数の細管３３１〜３４７は、１つの曲がり部３ｅを含む１６本の細管３３１〜３４６と、まっすぐな細管３４７との合計１７本の細管３３１〜３４７を有している。１６本の細管３３１〜３４６は、それぞれの固定部３ａと開口部３ｂとの間において、１つの曲がり部が設けられている。複数の細管３３１〜３４６に設けられている１つの曲がり部とは、第３曲がり部３ｅである。第３曲がり部３ｅは、直線状の細管の１点で曲がっている形状の折れ部である。または、第３曲がり部３ｅは、１点で曲がっている形状ではなく、滑らかに湾曲するＲ形状である湾曲部であってもよい。曲がり部３ｅを折れ部にするか湾曲部にするかは、細管に曲がり部を形成する塑性加工、細管を鋳造する場合の鋳造時に形成する加工方法、等の加工方法の都合や、配管配列の間隔確保などの理由により決定される。すなわち、それぞれの細管の第３曲がり部３ｅは、直管を加工して曲がり部を設けてもよいし、曲がり部を有する形状の細管を鋳造してもよい。

それぞれの固定部３ａが風箱上面１ａに固定されている複数の細管２３１〜２４６は、風箱上面１ａに対する垂直線に対し、それぞれ所定の角度を有して固定されている。中央の１本の細管３４７は曲がり部を含まないまっすぐな細管であり、風箱上面１ａに垂直に固定されている。中央の細管３４７のすぐ周囲に配置されている細管３４３〜細管３４６は、風箱上面１ａに対する垂直線に対しそれぞれ外側に向けて少し角度を有して、固定されている。細管３４３〜細管３４６の外側の細管３３１〜細管３４２は、風箱上面１ａに対する垂直線に対しそれぞれ外側に向けて、細管３４３〜細管３４６より大きい角度を有して、固定されている。複数の細管３３１〜３４６は、中央部分に第３曲がり部３ｅをそれぞれ有しており、第３曲がり部３ｅで曲げられていることにより、第３曲がり部３ｅより上の部分は、マルチホールプラグ１０Ｄの長手方向中心軸に対し平行に延びている。

上記構造により、小さい面積の風箱上面１ａへの複数の細管３３１〜３４７の取り付けと、マルチホールプラグ１０Ｄ内での複数の細管３３１〜３４７の配置とを両立させている。なお、それぞれの細管３３１〜３４６に曲がり部が１つずつ設けられている実施例を説明したが、それぞれの細管３３１〜３４６に曲がり部が設けられていなくてもよい。すなわち、曲がり部がない直管に形成された複数の細管２３１〜２４６が、風箱上面１ａに固定され、マルチホールプラグ１０Ｄの長手方向中心軸に対し、上端の開口部３ｂが外側に向けてそれぞれ所定の角度を有して固定されていてもよい。

風箱１Ｄの水平方向寸法が小さくされ、小型化されていることで、風箱１Ｄの風箱側面１ｂを覆っている第２耐火物７の水平方向厚さが厚くされている。それによって、風箱１Ｄの側面からの溶鋼やスラグの浸入による影響がより少なくなり、風箱１Ｄの浸炭が抑制され、風箱１Ｄの損傷が抑制されてより長い耐用が可能とされている。

＜実施の形態５＞
続いて、本発明の実施の形態５に係る、複数の配管４３１〜４４７を有する細管群１０Ｅを備えるマルチホールプラグ１０Ｅについて説明する。実施の形態５は、実施の形態１に対し、風箱１Ｄの水平方向寸法が小さくされており、それにより、風箱側面１ｂを覆う第２耐火物７の水平方向における厚さが厚くされている。また、細管群３Ｅは、曲がり部が設けられている細管を含んでいる。その他は同じである。

図７には、複数の配管４３１〜４４７を有する細管群３Ｅを備えるマルチホールプラグ１０Ｅの、図２に相当する断面図が示されている。なお、複数の細管４３１〜４４７の配置は、実施の形態１、及び実施の形態３に準じている。すなわち、１７本の細管４３１〜４４７は、マルチホールプラグ１０Ｅの長手方向に垂直な断面において、四角形を画定する各辺上、及びその内側に配置されている。また、複数の細管４３１〜４４７の個々の配置について、図示は省略するが、実施の形態３の図４における複数の細管２３１〜２４７の配置とそれぞれ同じである。すなわち、細管４３１は細管２３１、細管４３２は細管２３２、…、細管４４７は細管２４７のそれぞれの配置と同じである。

複数の細管４３１〜４４７は、１つの曲がり部３ｅを含む１２本の細管４３１〜４４２と、ジグザグ部３ｆを含む４本の細管３４３〜３４６と、まっすぐな１本の細管３４７との合計１７本の細管４３１〜４４７を有している。１２本の細管３３１〜３４２は、それぞれの固定部３ａと開口部３ｂとの間において、１つの曲がり部が設けられている。複数の細管３３１〜３４２に設けられている１つの曲がり部とは、第３曲がり部３ｅである。第３曲がり部３ｅは、折れ部である。または、第３曲がり部３ｅは、滑らかに湾曲するＲ形状である湾曲部であってもよい。

ジグザグ部３ｆは、図７に示されているように、直線状の細管の連続した複数個所において、細管が内向き及び外向きに小刻みに繰り返し曲げられて形成されている曲がり部である。ジグザグ部３ｆは、複数の細管のうち、中心の４４６と、最外周の１２本との間に配置された４本の細管４４３〜４４６の中間部と上端部との間に形成されている。各々のジグザグ部３ｆは、第１耐火物４に覆われている。また、ジグザグ部３ｆは、折れ部ではなく、各々の曲がり箇所が滑らかに湾曲するＲ形状である湾曲部であってもよい。第１耐火物４内にジグザグ部３ｆが存在することで、第１耐火物４に亀裂、等が発生した時にも、第１耐火物４を保持することができ、その結果、マルチホールプラグ１０Ｅの寿命を延ばすことができる。

曲がり部３ｅとジグザグ部３ｆとを折れ部にするか湾曲部にするかは、細管に曲がり部を形成する塑性加工、細管を鋳造する場合の鋳造時に形成する加工方法、等の加工方法の都合や、配管配列の間隔確保などの理由により決定される。すなわち、それぞれの細管の第３曲がり部３ｅ、及びジグザグ部３ｆは、直管を加工して第３曲がり部３ｅ、またはジグザグ部３ｆを設けてもよいし、第３曲がり部３ｅ、またはジグザグ部３ｆを有する形状の細管を鋳造してもよい。

それぞれの固定部３ａが風箱上面１ａに固定されている複数の細管４３１〜４４６は、風箱上面１ａに対する垂直線に対し、それぞれ所定の角度を有して固定されている。中央の１本の細管４４７は曲がり部を含まないまっすぐな細管であり、風箱上面１ａに垂直に固定されている。中央の細管４４７のすぐ周囲に配置されている細管４４３〜細管４４６は、風箱上面１ａに対する垂直線に対しそれぞれ外側に向けて少し角度を有して、固定されている。細管４４３〜細管４４６の外側の細管４３１〜細管４４２は、風箱上面１ａに対する垂直線に対しそれぞれ外側に向けて、細管４４３〜細管４４６より大きい角度を有して、固定されている。細管４４３〜細管４４６は、各々の中央部分から上端である各々の開口部３ｂの周辺まで、ジグザグ部３ｆをそれぞれ有している。ジグザグ部３ｆは、図７に示されているように、細管４４３〜細管４４６が内向き及び外向きに小刻みに折れ曲がって形成されている部分である。また、最外周に配置されている１２本の細管４３１〜細管４４２は、中央部に第３曲がり部３ｅをそれぞれ有している。風箱上面１ａから角度を有して上方に延びて固定されている複数の細管４３１〜細管４４２は、第３曲がり部３ｅで曲げられていることにより、第３曲がり部３ｅより上の部分は、風箱上面１ａに対する垂直線に対し平行に延びている。

上記構造により、小さい面積の風箱上面１ａへの複数の細管４３１〜４４７の取り付けと、マルチホールプラグ１０Ｄ内での複数の細管４３１〜４４７の配置とを両立させている。また、ジグザグ部３ｆを設けることで、第１耐火物４等のマルチホールプラグ１０Ｅに亀裂が生じても、第１耐火物４等の剥離、または脱落が容易に起こらないようにすることができ、長寿命のマルチホールプラグ１０Ｄを備えた底吹きプラグを提供できる。

なお、細管４３１〜４４２に第３曲がり部３ｅが設けられ、細管４４３〜４４６にジグザグ部３ｆがそれぞれ設けられている実施例を説明したが、上記以外の第３曲がり部３ｅとジグザグ部３ｆとの細管への配置でもよい。すなわち、複数の細管４３１〜４４７のそれぞれが、第３曲がり部３ｅ、及び／またはジグザグ部３ｆを有していてもよい。例えば、中央の細管４４７がジグザグ部３ｆを有し、その他の細管４３１〜４４６が第３曲がり部３ｅを有していてもよい。

本発明に係るマルチホールプラグ１０Ａは、導入管２と、風箱１Ａと、配管群３Ａと、配管群３Ａを埋設して形成されている第１耐火物４と、風箱１Ａの少なくとも一部を覆って形成されている第２耐火物７と、を備え、第２耐火物７は耐火度がＳＫ２８以上のノンカーボン耐火物であり、風箱側面１ｂと風箱下面１ｃとは、第２耐火物７で覆われているマルチホールプラグである。

したがって、目地から浸入した溶融金属やスラグによる風箱の溶解、及びカーボン含有れんがによる風箱への浸炭と脆化を解決し、耐用や機能を損なうことなく安定して使用できる長寿命のマルチホールプラグを備えた底吹きプラグを得ることができる。

１Ａ〜１Ｆ 風箱、１ａ 風箱上面、１ｂ 風箱側面、１ｃ 風箱下面、２ 導入管、２ａ 接続部、３Ａ〜３Ｆ 細管群、３ａ 固定部、３ｂ 開口部、３ｃ 第１曲がり部、３ｄ 第２曲がり部、３ｅ 第３曲がり部、３ｆ ジグザグ部、４ 第１耐火物、７ 第２耐火物、３１，１３１，２３１〜２４７，３３１〜３４７，４３１〜４４７ 細管。

Claims (4)

1. 一方端に接続部を有し、溶融金属を撹拌するガスが流れる導入管と、
   前記接続部が接続され、風箱上面と風箱側面と風箱下面とを有し、内部が中空に形成されている風箱と、
   一方端に固定部と、他方端に開口部とを有し、前記風箱の内部と連通した状態で各々の固定部が風箱に固定されている中空の複数の細管を有する配管群と、
   前記複数の細管の少なくとも一部を埋設して形成されている第１耐火物と、
   前記風箱の少なくとも一部を覆って形成されている第２耐火物と、を備えるマルチホールプラグであって、
   前記第２耐火物は耐火度がＳＫ２８以上のノンカーボン耐火物であり、前記風箱側面と前記風箱下面とは、前記第２耐火物で覆われているマルチホールプラグ。
2. 前記風箱上面が前記第２耐火物で覆われている、請求項１に記載のマルチホールプラグ。
3. 前記配管群には、１つ以上の曲がり部を設けられている細管が少なくとも１つ含まれており、前記１つ以上の曲がり部は前記第２耐火物に覆われている請求項１または２の何れか一項に記載されたマルチホールプラグ。
4. 前記配管群には、１つ以上のジグザグ部を設けられている細管が少なくとも１つ含まれており、前記１つ以上のジグザグ部は前記第１耐火物に覆われている請求項１〜３の何れか一項に記載されたマルチホールプラグ。

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