JP2579813Y2 - ポーラスプラグ - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本考案は、電気炉や底吹転炉や取
鍋や真空脱ガス設備に使用されるベッセル内に設置され
る取鍋の如き溶融金属用容器の底部又は底部近傍に嵌入
されて、溶融金属用容器内の溶融金属を主として撹拌す
るためにこの溶融金属中に不活性ガス等を吹き込むポー
ラスプラグであって、溶融金属を撹拌し操業するに際し
て２チャージ以上に亘って使用し操業するときに未使用
の有効多孔質部の損失を低減させることができて経済性
や作業性に優れているポーラスプラグに関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】鉄鋼分野において溶融金属用容器内の溶
銑や溶鋼にその底部からアルゴンガスや窒素ガスなどの
不活性ガス等を吹き込んで溶銑や溶鋼の主としてガス攪
拌を行い、これらの精錬反応の促進，脱ガス，温度調節
及び非金属介在物の浮上除去などを行うと共に化学冶金
反応を促進するという操業が広く行われている。このよ
うな溶融金属中に不活性ガス等を吹き込むためには、一
般に溶融金属用容器の底部又は底部近傍に取り付けたガ
ス吹込羽口を介して行われている。

【０００３】このガス吹込羽口の１種として、耐火物の
粉体や粒体を所定形状の型内に充填してプレス成形した
ものを焼成して形成した多孔質部を不活性ガスの流路と
して使用するポーラスプラグがある。このポーラスプラ
グとしては種々の構造，形状を有するものが使用されて
いるが、通常多孔質部を截頭円錐形や截頭角錐形を成す
形状（以下、錐台形と言う）に形成し、この多孔質部の
断面積が小さい一端が前記容器内の底部又は底部近傍に
露出するようにこの多孔質部が非通気性の不定形耐火物
であるキャスタブルで溶融金属用容器の底部等に穿設さ
れている設置孔の形状に合致する形状の鋳型内に鋳込ま
れて成形されて成っている。

【０００４】このような構造のポーラスプラグを溶融金
属用容器の底部等に穿設されている設置孔内に嵌入して
溶融金属用容器内の溶融金属中に不活性ガス等が吹き込
まれると、図８に示す先端が損耗した従来のポーラスプ
ラグ１’の如くその先端は高温高圧の操業環境下で撹拌
される溶融金属によって損耗するのである。そしてこの
ポーラスプラグ１’の損耗の程度は、溶融金属用容器内
の溶融金属の種類，その組成，その温度及びその量や操
業時間等を含む操業形態や供給するガス圧力及びその流
量等によって異なるのであるが、ポーラスプラグ１’は
通常２チャージ以上の操業に使用されるのである。

【０００５】しかるに、このように先端が損耗したポー
ラスプラグ１’においては周囲の緻密で非通気性のキャ
スタブル４より中央の多孔質部２が大きく損耗してお
り、また損耗した多孔質部２の先端には溶融金属やスラ
グが浸透した状態で凝固して非通気性層となっているメ
タルスラグ浸透層７が形成されている。従ってこのよう
に先端に溶融金属やスラグが浸透され且つ損耗されてい
るポーラスプラグ１’を次回のチャージの操業時におい
て溶融金属を主として撹拌するために使用する際に溶融
金属中に不活性ガス等を吹き込むと、前記メタルスラグ
浸透層７が多孔質部２から破断して溶融金属中に遊離
し、残存する新たな多孔質部２の先端から溶融金属中に
不活性ガス等が吹き込まれる。このようにして多孔質部
２の残存高さが所定の高さになるまで繰り返し使用され
るのである。

【０００６】しかるに従来のポーラスプラグ１’の多孔
質部２から不活性ガス等を溶融金属中に吹き込んで溶融
金属を主として撹拌し操業を行っている最中に、多孔質
部２が全て損耗したり、キャスタブル４から未使用の有
効多孔質部も離脱したりして残存しない状態となると、
この多孔質部２が存在していた位置に流入してきた高温
の溶融金属が溶融金属用容器外に流出すること（溶銑や
溶鋼にあっては漏鋼とも言うことがある）になるので非
常に危険である。このため図８に例示した従来のポーラ
スプラグ１’の場合には、多孔質部２を下側の角錐台形
の多孔質部２ｂ上に円錐台形の多孔質部２ａが積み重ね
られている２段の形状とし、下側の錐台形の多孔質部２
ｂが露出するとこのポーラスプラグ１’全体を廃棄処分
して新しいポーラスプラグ１’を使用している。

【０００７】しかしながら、先端が損耗したポーラスプ
ラグ１’を次回のチャージの操業時においても溶融金属
を主として撹拌するために使用すべく不活性ガス等を吹
き込むと、図８に一点鎖線で示す如くメタルスラグ浸透
層７だけでなく多孔質部２の有効に使用されるべき未使
用部分（以下、有効多孔質部と言う）が比較的多量にポ
ーラスプラグ１’から破断して溶融金属中に遊離する現
象が多く発生し、このような現象が生じると有効多孔質
部の損失が大きく単に不経済であるだけでなく、多量の
有効多孔質部が破断し溶融金属中に遊離することによっ
て残存する多孔質部が大きく減少するので、溶融金属の
溶融金属用容器外への流出の危険を回避して安全性を確
保するために有効多孔質部が多量に残存しているにも拘
らずポーラスプラグ１’を廃棄処分せざるを得なかっ
た。

【０００８】このような多孔質部における有効多孔質部
の損失を極力抑制するためには、多孔質部の錐台形を周
面のテーバを大きく形成してこの有効多孔質部が破断し
て遊離しようとするのをできるだけ抵抗させ抑制させる
ことが考えられるが、多孔質部よりの不活性ガス等の吹
き出し量はこの多孔質部の先端の横断面積に比例してい
るので、多孔質部の横断面積がその高さ方向に急激に変
化している状態にすることは好ましくないばかりか、多
孔質部の錐台形の周面のテーパを大きくするとポーラス
プラグ１’自体が大型化して多量の諸材料を必要とする
だけでなく実質的に無駄な部分にも多量の材料を必要と
するために単重も余計に大きくなり、従って単に高価と
なるだけでなく、品質や歩留良く製造しようとしても困
難さが増し、製造時及び溶融金属用容器等に穿設されて
いる設置孔内への嵌入時等に作業者が取扱い難く作業性
が悪く、更には廃棄処分となる無駄な部分も多くなって
非常に不経済であるという欠点がある。

【０００９】

【考案が解決しようとする課題】そこで本考案は、前記
従来技術の欠点を解消して、溶融金属用容器等内の溶融
金属を主として撹拌するために２チャージ以上に亘って
使用し操業する際に、繰返し使用し操業される時におけ
る溶融金属の撹拌開始時に、多孔質部の有効多孔質部の
破断による遊離量を減少させて有効多孔質部の損失を低
減させることができて、この有効多孔質部を真に有効に
使用し切ることができるようになり、経済性，作業性等
に優れているポーラスプラグを提供することを課題とす
る。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本考案者は、かかる課題
を解決すべく鋭意検討した結果、次回のチャージの操業
時における溶融金属の撹拌開始時に、多孔質部の先端に
既に形成されているメタルスラグ浸透層が破断して溶融
金属中に遊離するときに、多孔質部の周囲に位置してお
り且つ多孔質部に比べて緻密で強度的にも優れているキ
ャスタブルは、多孔質部の破断位置より上方に位置して
いるキャスタブル全休が多孔質部と一体を成して破断す
るのではなくて、その上部内側の部分のみが欠損するこ
とに着目し、ポーラスプラグの構造を、錐台形に焼成さ
れた耐火物より成る多孔質部の周面に、この多孔質部を
通して供給される不活性ガス等により主として撹拌され
る溶融金属の融点と同程度以上の融点を有する材料より
成る包囲体が２チャージ以上に亘って使用し操業すると
きの該多孔質部の未使用の有効多孔質部の周面に外側に
凸部を成して当接されており、該包囲体を埋没せしめた
状態に非通気性のキャスタブルが溶融金属容器の底部等
に穿設されている設置孔の形状に合致する鋳型内に鋳込
み成形されている構造にすれば、キャスタブル内に包囲
体の凸部を成している部分が係止されているために、先
端にメタルスラグ浸透層が形成されている多孔質部を有
するポーラスプラグに不活性ガス等を吹き込んだとき、
この包囲体の凸部を成している部分より下方に残存して
いる多孔質部の破断を防止することができて、メタルス
ラグ浸透層と共に破断して溶融金属中に遊離していく有
効多孔質部の量を低減させることができることを究明し
本考案を完成したのである。

【００１１】以下、図面により本考案に係るポーラスプ
ラグについて詳細に説明する。図１は本考案に係るポー
ラスプラグの１実施例をキャスタブルのみを断面にして
示す説明図、図２〜図５は本考案に係るポーラスプラグ
の他の実施例を示す図１に相当する説明図、図６は溶融
金属の撹拌作業を行った後の本考案に係るポーラスプラ
グであって先端にメタルスラグ浸透層が形成された状態
を示す図１に相当する説明図、図７は本考案に係るポー
ラスプラグにおいて先端に形成されているメタルスラグ
浸透層が多孔質部より破断して遊離する過程を示す説明
図である。

【００１２】図面中、１は本考案に係るポーラスプラグ
であり、錐台形に焼成された耐火物より成る多孔質部２
の２チャージ以上に亘って使用し操業するときの未使用
の有効多孔質部の周面２ｃに外側に凸部を成して包囲体
３が当接されていると共にこの包囲体３を埋没せしめた
状態で非通気性の不定形耐火物であるキャスタブル４が
溶融金属容器９の底部９ａ等に穿設されている設置孔の
形状に合致する鋳型内に鋳込まれて形成されており、下
部には不活性ガス等をガス供給装置（図示せず）より供
給するガス供給管５が設けられている。

【００１３】多孔質部２の構造としては、例えば全体が
一体形成された円錐台形等の錐台形状を成しているもの
の他に、図１〜図５に示す如く比較的安価な耐火材から
成る角錐台形に形成された下段の多孔質部２ｂの上端に
価格的には高価であるが耐摩耗性の優れた耐火材から成
る円錐台形に形成された上段の多孔質部２ａが積み重ね
られた状態に構成されているもの等、種々の態様があ
る。図１〜図５に示す如き角錐台形に形成された下段の
多孔質部２ｂの上端に円錐台形に形成された上段の多孔
質部２ａが積み重ねられた状態に構成されているもの
は、溶融金属用容器９の底部９ａ等に穿設されている設
置孔に本考案に係るポーラスプラグ１を嵌入して溶融金
属用容器９内の溶融金属８中に不活性ガス等を吹き込み
操業し終えてから、この溶融金属用容器９内から溶融金
属８を排出させた状態で溶融金属用容器９内を見てメタ
ルスラグ浸透層７が形成されたことによって色彩等が変
化して多孔質部２の周面２ｃ外に鋳込まれたキャスタブ
ル４と明確に区別できる多孔質部２の断面形状が四角形
状を成していれば、上段の多孔質部２ａが全て損耗して
下段の多孔質部２ｂがこの溶融金属用容器９内の底部９
ａ等に露出したことを確認できるので好ましい。

【００１４】包囲体３は、前述した多孔質部２や後述す
るキャスタブル４と異なる材質であって溶融金属８の融
点と同程度以上の融点を有する材料より成り、２チャー
ジ以上に亘って使用し操業するときの前記多孔質部２の
未使用の有効多孔質部の周面２ｃに外側に凸部を成して
当接せしめられている。このような包囲体３としては、
例えば図１に示す如く鉄線，鋼材の如き線状材を多孔質
部２の周面２ｃに巻き付けると共にこの線状材を少なく
とも２ヵ所以上折り曲げて結び目等の凸部を多孔質部２
の周面２ｃ外に２ヵ所以上形成されているものや、図２
に示す如く多孔質部２に外嵌される孔が中央に穿設され
ているリング状平板又はこのリング状平板の外周縁に凹
凸が形成されていたり平板部分に貫通孔が形成されてい
たりするものを挙げることができる。場合によっては、
このリング状平板と同様な形状に形成されているリング
状の棒鋼を挙げることができる。包囲体３として前記線
状材やリング状平板を用いるときには、いずれの場合に
も多孔質部２の高さ方向の所定位置、即ち溶融金属８中
に不活性ガス等を吹き込んだ後に溶融金属８を溶融金属
用容器９内から排出させた際に溶融金属用容器９内の底
部９ａ等に露出する多孔質部２の先端に相当するメタル
スラグ浸透層７直下の位置に包囲体３を位置させておく
ことが好ましく、この位置はポーラスプラグ１を使用す
る条件に合わせて経験的に定めれば良い。例えば、ポー
ラスプラグ１が何チャージ使用し操業されるものである
かによって、前記線状材やリング状平板やリング状棒鋼
から成る包囲体３が多孔質部２の外周２ｃに当接される
数が決定される。

【００１５】また包囲体３としては前記の種々な態様の
他に、図３に示す如く線状材を多孔質部２の周面２ｃに
沿い得るコイル状に形成したものや、図４に示す如く網
状材を多孔質部２の周面２ｃに巻回したものや、更に図
５に示す如くその内面が多孔質部２の周面２ｃと合致す
る形状に形成されている錐台形筒状体の外周面上に、前
記線状材，リング状平板又はリング状棒鋼のうちから任
意に選出し且つ組合わされた１又は２以上のものが外嵌
されていたり、コイル状に形成された線状材が外嵌され
ていたり、網状材が巻回されていたり、網状材が巻回さ
れた周囲に更にコイル状に形成された線状材が外嵌され
ていたりする種々の態様がある。

【００１６】キャスタブル４は、錐台形に焼成された耐
火物より成る多孔質部２の周面２ｃに当接されていて前
述の種々様々な態様にある包囲体３を充分に埋没させて
恰も前記多孔質部２、特に上段の多孔質部２ａと一体化
された如き状態に、溶融金属用容器９の底部９ａ等に穿
設されているポーラスプラグ１の設置孔に嵌入し得る所
定形状の鋳型内に緻密に鋳込み成形されている非通気性
の不定形耐火物である。

【００１７】かかるポーラスプラグ１の下端には、前述
した如くアルゴンガスや窒素ガスなどの不活性ガス等を
ガス供給装置より供給されるガス供給管５が設けられて
いるのであるが、図示した実施例の如く通常ガス供給管
５の上端と多孔質部２の下端との間には多孔質部２に供
給するガス圧力やガス流量を一定にするための風箱６が
形成されている。また多孔質部２の下端にまでキャスタ
ブル４が鋳込まれて成るポーラスプラグの場合には、ポ
ーラスプラグ下端のガス供給管５に連続して設けられて
いる風箱と多孔質部２の下端に設けられている風箱とを
連通せしめる細管が予め設置されている場合が多い。

【００１８】

【作用】このような構造の本考案に係るポーラスプラグ
１を製造するには、先ず耐火物の粉粒体等を混練して所
定の錐台形にプレス成形したものを焼成して多孔質部２
を作製する。図１〜図５に示した実施例においては上段
の多孔質部２ａと下段の多孔質部２ｂとを作製するので
あり、上段の多孔質部２ａは耐摩耗性が優れた耐火物に
より円錐台形に焼成し、また下段の多孔質部２ｂは上段
の多孔質部２ａより耐摩耗性が劣っているが安価な耐火
物により例えば四角錐台形に焼成したものである。

【００１９】そして、少なくとも溶融金属８中に不活性
ガス等を吹き込みながら繰返し行われる操業中におい
て、有効使用される有効多孔質部（図１〜図５に示す実
施例の場合には、円錐台形に焼成した上段の多孔質部２
ａ）の周面２ｃに必要数の包囲体３を当接させる。つま
り、このとき包囲体３として線状材やリング状平板等を
使用する場合には、溶融金属８中に不活性ガス等を吹き
込む１回の操業によって損耗する多孔質部２の量を予測
しておき、各操業後多孔質部２の上端に形成されるメタ
ルスラグ浸透層７の直下の位置にその耐用回数に応じて
１又は２以上の包囲体３を当接させるのであり、また多
孔質部２の損耗程度は前述の如く溶融金属８や操業形態
や供給するガスの吹込み条件等々によって異なるので損
耗程度を予測し難いときには、前述の種々様々の包囲体
３の態様のうちから最適のものを選んで当接させておく
か、又は単純に比較的多くの包囲体３を当接させておく
と良い。かかる当接状態を維持させたい場合には、多孔
質部２の周面２ｃに包囲体３を接着剤で接着させること
によっても良い。

【００２０】しかる後、このような包囲体３が２チャー
ジ以上に亘って使用し操業するときの多孔質部２の未使
用の有効多孔質部の周面２ｃに外側に凸部を成して当接
せしめられた多孔質部２を溶融金属用容器９の底部９ａ
等に穿設されているポーラスプラグ１の設置孔の内面形
状に合致する形状を有する通常「鉄皮」と呼ばれる鋳型
内にセットして、不定形耐火物の粉体等を混練したキャ
スタブル４を前記鋳型内に注入して包囲体３を埋没させ
て鋳込成形する。このとき、包囲体３としてその外周縁
が鋳型内面に近接するような大きさのリング状平板を使
用する場合には、その外周縁に歯車状の凹凸が形成され
ていたり、平板部分に貫通孔が穿設されているものを使
用すれば、確実にキャスタブル４を鋳型内に注入するこ
とができる。

【００２１】このようにして製造された本考案に係るポ
ーラスプラグ１を溶融金属用容器９の底部９ａ等に穿設
されている設置孔内に嵌入して溶融金属８を主として撹
拌しながら操業するときは、先ずガス供給装置からガス
供給管５を介して高圧の不活性ガス等が多孔質部２の先
端から溶融金属８中に吹き込まれて大比重で高温の溶融
金属８が撹拌され流動するので、溶融金属８の撹拌に伴
って多孔質部２及びキャスタブル４の溶融金属８と接触
している先端が損耗していく。このように溶融金属８を
主として撹拌する操業をし終えてから溶融金属用容器９
内から溶融金属８を排出するのであるが、その状態でポ
ーラスプラグ１は鋳型を省略して示した図７の如く多孔
質部２の先端部に溶融金属８やスラグが浸透し凝固した
非通気性のメタルスラグ浸透層７が形成されている。

【００２２】この際、本考案に係るポーラスプラグ１の
多孔質部２に有効多孔質部が次回の操業を行い得るに足
る程度に残存している場合には、そのまま次回の操業に
おける溶融金属８の撹拌に使用されるのである。しかし
ながら、その先端にメタルスラグ浸透層７が形成されて
いる多孔質部２に不活性ガス等を供給すると、多孔質部
２が錐台形に形成されているのでメタルスラグ浸透層７
が形成されている多孔質部２の周囲に鋳込まれているキ
ャスタブル４を欠損させながらメタルスラグ浸透層７が
多孔質部２の先端から破断して遊離するのである。この
とき図６に示す如くメタルスラグ浸透層７の直下の位置
で多孔質部２の周面２ｃに外側に凸部を成して当接され
ている包囲体３が鋳込まれたキャスタブル４と一体化し
た如く成形され強固に固着されているので、この包囲体
３より下方の有効多孔質部が安定し保護されるから、メ
タルスラグ浸透層７が多孔質部２から破断して溶融金属
８中に遊離する際に包囲体３より下方のキャスタブル４
の欠損が防止されると同時にこの包囲体３より下方の多
孔質部の有効多孔質部が無駄に損耗されることが防止さ
れるのである。

【００２３】

【考案の効果】以上に詳述した如く本考案に係るポーラ
スプラグは、多孔質部の先端にメタルスラグ浸透層が形
成された状態で、次回の操業における溶融金属の撹拌時
に使用するときに、メタルスラグ浸透層が非通気性層で
あるためにその下方の多孔質部から破断して溶融金属中
に遊離することになるのであるが、２チャージ以上に亘
って使用し操業するときの多孔質部の未使用の有効多孔
質部の周面に外側に凸部を成して当接されている包囲体
がキャスタブルと一体化した如く成形されて固着されて
いるので、この包囲体より下方の有効多孔質部が安定し
保護されるから、この包囲体より下方のキャスタブル及
び多孔質部の欠損が防止されて多孔質部の有効多孔質部
の欠損を低減することができるため、多孔質部の有効多
孔質部を無駄に使用することなく充分に活用できて使用
効率に優れており、同一条件下における耐用回数が向上
する。従って、この多孔質部の錐台形の周面のテーパを
大きくすることによるポーラスプラグ全体を大型化し無
駄な部分も多くなって余計な単重増加もなくなるので、
非常に経済的であり、比較的容易に品質・歩留良く製造
できると共に作業者が作業性良く取り扱えるようにな
る。しかも非常に高温の溶融金属が溶融金属用容器外へ
流出する危険性を回避して充分な安全性を確保すること
もできるようになる。このように種々の効果を奏する本
考案に係るポーラスプラグは、取り分け鉄鋼分野におい
て、製鋼品質，生産性，安全性の向上，そして製鋼コス
トの低減に大きく寄与し、その貢献するところの非常に
大きなものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案に係るポーラスプラグの１実施例をキャ
スタブルのみを断面にして示す説明図である。

【図２〜図５】本考案に係るポーラスプラグの他の実施
例を示す図１に相当する説明図である。

【図６】溶融金属の撹拌作業を行った後の本考案に係る
ポーラスプラグであって先端にメタルスラグ浸透層が形
成された状態を示す図１に相当する説明図である。

【図７】本考案に係るポーラスプラグにおいて先端に形
成されているメタルスラグ浸透層が多孔質部より破断し
て遊離する過程を示す説明図である。

【図８】従来のポーラスプラグであって先端にメタルス
ラグ浸透層が形成されている状態を示す説明図である。

【符号の説明】

１ 本考案に係るポーラスプラグ １’ 従来のポーラスプラグ ２ 多孔質部 ２ａ 上段の多孔質部 ２ｂ 下段の多孔質部 ２ｃ 周面 ３ 包囲体 ４ キャスタブル ５ ガス供給管 ６ 風箱 ７ メタルスラグ浸透層 ８ 溶融金属 ９ 溶融金属用容器 ９ａ 底部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) C21C 7/072 C21C 5/48 C21C 5/52

Claims (5)

(57)【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 錐台形に焼成された耐火物より成る多孔
   質部（２）の周面（２ｃ）に、この多孔質部（２）を通
   して供給される不括性ガス等により主として撹拌される
   溶融金属（８）の融点と同程度以上の融点を有する材料
   より成る包囲体（３）が２チャージ以上に亘って使用し
   操業するときの前記多孔質部（２）の未使用の有効多孔
   質部の周面（２ｃ）に外側に凸部を成して当接されてお
   り、該包囲体（３）を埋没させた状態に非通気性のキャ
   スタブル（４）が溶融金属容器（９）の底部（９ａ）等
   に穿設されている設置孔の形状に合致する鋳型内に鋳込
   み成形されていることを特徴とするポーラスプラグ
   （１）。
2. 【請求項２】 包囲体（３）が線状材であって、該線状
   材を折り曲げて形成された凸部を多孔質部（２）の周面
   （２ｃ）の外側に２ヵ所以上に形成されている１又は２
   以上の包囲体（３）が多孔質部（２）の高さ方向の所定
   位置に当接されているか、又は線状材を多孔質部（２）
   の周面（２ｃ）の外側に沿い得るコイル状に形成されて
   いる包囲体（３）が多孔質部（２）に当接されて成る請
   求項１に記載のポーラスプラグ（１）。
3. 【請求項３】 包囲体（３）がリング状平板又はリング
   状棒鋼であって、１又は２以上の該包囲体（３）が多孔
   質部（２）の高さ方向の所定位置に外嵌されている請求
   項１に記載のポーラスプラグ（１）。
4. 【請求項４】 包囲体（３）が網状材であって、該網状
   材が多孔質部（２）の周面（２ｃ）の外側に巻回されて
   いる請求項１に記載のポーラスプラグ（１）。
5. 【請求項５】 包囲体（３）が、その内面を多孔質部
   （２）の周面（２ｃ）と合致する形状に形成されている
   錐台形筒状体の外周面に、線状材，リング状平板又はリ
   ング状棒鋼のうちから任意に選出し且つ組み合わされた
   １又は２以上が外嵌せしめられているか、コイル状に形
   成された線状材が外嵌されているか、網状材が巻回され
   ているか、この網状材が巻回された周囲に更にコイル状
   に形成された線状材が外嵌されているものである請求項
   １に記載のポーラスプラグ（１）。