JP3082990B2

JP3082990B2 - 膨張性プラグ

Info

Publication number: JP3082990B2
Application number: JP04086076A
Authority: JP
Inventors: 和昭松尾
Original assignee: 東芝セラミックス株式会社
Priority date: 1992-03-10
Filing date: 1992-03-10
Publication date: 2000-09-04
Anticipated expiration: 2015-09-04
Also published as: JPH05245621A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は膨張性プラグに関し、特
に冶金用容器の出鋼口内に挿入されスラグ先端部が受け
容器内に流出するのを防止するための膨張性プラグに関
するものである。

【０００２】

【従来の技術】膨張性プラグは、冶金用容器内の金属が
受け容器内に出る前にスラグ先端が流出するのを防ぐた
めに、事前に出鋼口内部に挿入される。そして、膨張、
拡大することによってブロックを形成してスラグの流出
を防止するのである。

【０００３】特開平２−１１２６２号公報は、冶金用容
器の流出穴部用閉塞材および冶金用容器の内部スラグ洗
浄方法について開示している。これは、不活性プラグと
膨張性プラグを組み合わせたスラグ流出防止方法である
が、現在は先端流出防止方法として膨張性プラグを単独
で使用する場合が多くなっている。

【０００４】さて、特開平２−１１２６２号公報に記載
の膨張性プラグは、加熱され直ちに膨張する温度反応コ
ア部材、前記コアを包み熱により軟化する物質を含む熱
軟化部材、および内部膨張コアを収容する様に伸長可能
な外側表面層で形成されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、特開平
２−１１２６２号公報の膨張性プラグは膨張コア部材と
熱軟化部材並びに外側表面部材の３層から構成されてお
り、製造方法が複雑でコスト高である。また、重量が大
きく、冶金用用容器への挿入が困難であり、膨張に時間
を要する等の問題がある。

【０００６】一般に冶金用容器においては容器容量によ
って出鋼口の口径が大きく異なるが、特に大口径の出鋼
口には大型の膨張性プラグが必要となる。大形状プラグ
は重量も大きく、従って出鋼口への挿入が一層困難にな
るのである。

【０００７】本発明はこのような従来技術の問題点に鑑
み、製造工程の簡素化によって製造コストを低減するこ
とができ、また軽量化が可能であり、従って、大型のプ
ラグであっても安定した挿入動作が可能な膨張性プラグ
を提供することを目的としている。

【０００８】

【課題を解決するための手段】この発明は、軽量の芯部
材とその外側に配置された膨張性部材で構成され、膨張
性部材が膨張性原料３０〜７０重量部、熱軟化性原料３
０〜６０重量部、珪酸ソーダ１０〜３０重量部、および
耐熱性原料５〜３０重量部を混合した配合土を用いて形
成されることを特徴とする膨張性プラグを要旨としてい
る。

【０００９】

【作用】膨張性原料と熱軟化性原料を一体化しているの
で、膨張時間を大幅に短縮できる。また、製造工程も簡
素化され製造コストを低減できる。さらに芯部材が軽量
であるため、従来の膨張性プラグに比べて軽量化が図れ
る。

【００１０】

【実施例】本発明の膨張性プラグは、軽量の芯部材とそ
の外側に配置された膨張性部材で構成されている。膨張
性部材は加熱により急激に膨張する膨張性原料と、熱に
より軟化して膨張性プラグのバインダ的役割を果たす熱
軟化性原料、および耐熱性を有する酸化物質をそれぞれ
所定量混合した配合土を用いて構成されている。

【００１１】膨張性プラグの芯部材としては木材、オガ
ライト、圧縮紙ブロック等を用いるのが望ましい。芯部
材は、膨張性部分の膨張性を助長し、プラグの軽量化並
びにプラグの挿入性にも大きく寄与している。

【００１２】膨張性原料は、好ましくは加熱されること
により蒸気を発生して急激に膨張する原料であり、例え
ば姪石や真珠岩等が使用できる。姪石は３３０℃以上の
温度で剥離して蒸気を発生する物質であり、その体積膨
張率は一般に６〜２０倍と言われている。姪石はバーミ
キュライトの名称でも知られていて、加熱膨張した物は
園芸用や建築用として一般的に広く使用されている。ま
た、真珠岩もパーライトの名称で広く知られており、バ
ーミキュライトと同様に加熱膨張したものは建築材料や
断熱材として古くから使用されている。

【００１３】膨張性原料の混合量は３０〜７０重量部で
ある。添加量が３０重量部未満であると、出鋼口を充填
するのに必要十分な膨張量が得られず、そのために冶金
容器傾動の際に抜け落ちやスラグの受け容器内への流出
が見られる。また膨張性原料が７０重量部を超えて添加
されると、ブロック体としての十分な強度が得られず、
ブロック体をスラグが通過する際にスラグと同時に受け
容器内へ落ちる恐れがあって、スラグの流出を充分に防
ぎきれない。

【００１４】熱軟化性原料としては板硝子やビン硝子に
代表される硝子屑やフリット等が使用できる。熱軟化性
原料は熱膨張した膨張性原料の結合材として作用し、膨
張拡大したブロックの保型性をつかさどる重要な役割と
出鋼口の接着バインダとしての役割も同時に果たす。

【００１５】また熱軟化性原料には硝子屑やフリットの
他に粉末あるいは液体の珪酸ソーダも同時に添加され
る。珪酸ソーダは、硝子屑やフリットと同様にバインダ
の役割を有すると共にプラグ製造の際の鋳込時のスラリ
ー粘性の向上と製品提供のための保型性を付与する強度
向上剤としての作用も有する。

【００１６】硝子屑並びにフリットの混合量は３０〜７
０重量部である。また珪酸ソーダの混合量は１０〜３０
重量部である。硝子屑並びにフリットの添加量が３０重
量部未満であると、ブロック体の充分な強度が得られ
ず、また出鋼口れんがへの接着性も充分でなく、容器傾
動時に抜け落ちるという現象が見られる。硝子屑並びに
フリットが７０重量部を超えて添加されると、熱間での
プラグの粘性が大幅に上昇し、膨張性部材原料の膨張を
著しく低下させる原因となる。珪酸ソーダの混合量の上
限及び下限を限定する理由も硝子屑並びにフリットの混
合量の限定理由とほぼ同じである。また、特に珪酸ソー
ダの混合量が１０重量部未満であると、製造時の混合ス
ラリー粘性が極端に低下してブリージングの発生を招く
結果となる。

【００１７】耐熱性原料としては天然マグネシア、アル
ミナ、カルシア等が使用できる。耐熱性原料は、プラグ
使用時における熱軟化性原料の極端な粘性低下を防ぎ、
熱間でのブロック体の適正な強度を発生させる目的で添
加される。耐熱性原料の添加量は５〜３０重量部であ
る。この範囲を外れると、熱軟化性原料の好ましい粘性
が得られなくなる。

【００１８】本発明による膨張性プラグの製造に際して
は、上記原料を適正量混合して配合土とし、これに水を
添加してスラリーとする。その粘性は水添加量によって
３５〜５０ポイズに調整することが望ましい。これは良
好な鋳込み特性を得るためである。

【００１９】膨張性プラグの芯部材は、木材、オガライ
ト、圧縮紙ブロックのいずれかの一品を使用することが
望ましい。その形状は角材でも丸材でもよい。また、木
材の材質は松材、ヒノキ材等のいずれの材質でも使用可
能である。なお、オガライトとはオガクズに結合バイン
ダを加えて圧縮加工したものであり、石炭コークス等と
同様に一般的に燃料材として使用されているものであ
る。また圧縮紙ブロックとはビニール、アルミ薄片、紙
屑等の再生できない廃棄物をプレスして成形体としたも
のであり、比重は１．０程度でくぎ打ちが可能な強度を
有するブロック体である。

【００２０】軽量芯部材の断面積は膨張性プラグ全体の
断面積の１０〜５０％であることが望ましい。すなわち
１０％未満だと、膨張材の量が多くなり、膨張性プラグ
の重量が重くなって、特に大形状の場合に挿入時の作業
性が著しく低下してしまう。また軽量芯材の割合が５０
％を超えると、出鋼口を充填する膨張材の量が減少し、
スラグ流出防止効果が充分でなくなる。

【００２１】このように、本発明の膨張性プラグはその
構造と各部の具体的組成を特徴とし、これによって、実
開平２−１１２６２号公報のように不活性プラグと膨張
性プラグの両方を用いる必要がなくなる。ただし、不活
性プラグを併用しても問題はない。

【００２２】次に、図１を参照して本発明の実施例を説
明する。図１は本発明による膨張性プラグ１０を示す断
面図である。

【００２３】膨張性プラグ１０は全体的に円柱形状をし
ている。膨張性プラグ１０の軸芯上には軽量の芯部材１
１が設けてある。芯部材１１は木材で形成されていて、
その中心には一端からめくら穴１４が形成してある。穴
１４の径は例えば２０〜３０ｍｍであり、深さは１００
ｍｍとする。この穴１４に鉄棒を差し込んで、プラグ１
０を出鋼口に設置するのである。

【００２４】芯部材のまわりには多数の釘１３が放射状
に固定してある。

【００２５】また、芯部材のまわりには釘１３に支持さ
れる形で膨張性部材１２が配置してある。膨張性部材１
２の組成は前述した構成になっている。

【００２６】膨張性部材１２のまわりには、円筒形状の
厚紙管１５が設けてある。この厚紙管１５は膨張性部材
１２の原料を配合したスラリーを鋳込充填する時に利用
される。

【００２７】膨張性プラグの両端には鉄板１６が固定さ
れている。一方の鉄板１６の中央には穴１４に合せた穴
が設けてある。この鉄板１６と釘１３は膨張性部材１２
が軸方向に膨張するのを防止する働きをもっている。

【００２８】本発明の膨張性プラグ１０は特開平２−１
１２６２号のプラグのように３層構造ではないので、ス
ラリーを充填した後すぐに乾燥して出荷することがで
き、製造工程を簡素化できる。

【００２９】また、膨張性原料と熱軟化性原料を同層内
に混合しているので、冶金容器への挿入直後に膨張し
て、ブロックが非常に短時間で形成され、例えば押入後
３０秒で冶金容器の傾動が可能となる。従って、本発明
の膨張性プラグは溶鋼を出鋼する直前にも取付けでき
る。

【００３０】実験例１膨張性原料である姪石４０重量部、熱軟化性原料の板硝
子屑５０重量部、および珪酸ソーダ（液体）２０重量部
並びにアルミナ粉末１０重量部を配合土とし、これに水
１５重量部を添加して３５ポイズの粘性を有するスラリ
ーを得た。同スラリーを直径１６０ｍｍ、長さ１７０ｍ
ｍの紙管に釘を取り付け膨張の拡散防止を行った７５×
７５×１５０ｍｍの木材を中央部に配置し、上記スラリ
ーにて周辺部を充填固化して膨張性プラグを得た。冶金
容器容量１６０トンで直径１８０ｍｍの口径の出鋼口へ
挿入した結果、３０秒間で膨張し、スラグの流出も認め
られなかった。

【００３１】実験例２膨張性原料の姪石４０重量部、熱軟化性原料の硝子屑３
０重量部、フリット１８重量部、さらに珪酸ソーダ１８
重量部と耐熱性原料のマグネシア粉末とを混合し、水１
９重量部を添加してスラリーとした。そして、実験例１
と同様の軽量芯材を用いて膨張性プラグを製造した。ス
ラリー粘性は３８ポイズであった。実験例１と同様に実
機試験に供した結果、４０秒で出鋼口を充填し、受け容
器への出鋼の際にもスラブの流出は認められなかった。

【００３２】実験例３姪石６０重量部、硝子屑１０重量部、フリット３０重量
部並びに珪酸ソーダ３０重量部とアルミナ粉末５重量部
を混合し、これに水１５重量部を添加し、４５ポイズの
粘性を示すスラリーを得た。同スラリーを前記実験例１
に示す軽量芯材を用いて膨張性プラグを得て実機に供し
た。膨張時間は３０秒でスラグの流出も認められず実験
例１〜２と同様に良好な結果を得た。

【００３３】実験例４姪石４０重量部、真珠岩１５重量部、フリット４５重量
部並びに珪酸ソーダ２５重量部とマグネシア１０重量部
を混合し、これに水を添加して４０ポイズの粘性を示す
スラリーを得た。同スラリーを実験例１に示す方法と同
じ方法にて成形し、膨張性プラグを得た。実機試験の結
果、膨張時間は３０秒で、スラグの流出も認められなか
った。

【００３４】比較例１膨張性原料の姪石２０重量部と熱軟化性原料の硝子屑８
５重量部、さらに珪酸ソーダ２０重量部と耐熱性原料の
アルミナ粉末１０重量部を配合して混合し、さらに水１
２重量部を添加して３５ポイズの粘性特性を示すスラリ
ーを得た。同スラリーを直径１６０ｍｍ、長さ１７０ｍ
ｍの紙管に釘を取り付け膨張拡散を防止した７５×７５
×１５０ｍｍの木材を中央部に配置し、上記スラリーに
て周辺部を充填固化して膨張性プラグを得た。冶金容器
容量１６０トンで直径１８０ｍｍの口径の出鋼口へ挿入
試験を実施した結果、出鋼口の口径を完全に充填するに
至らず、受け容器への溶鋼の流出時にスラグ流出も認め
られた。

【００３５】比較例２姪石８０重量部、硝子屑３０重量部、珪酸ソーダ２０重
量部、マグネシア粉末５重量部を配合し、さらに２５重
量部の水を添加して４３ポイズの粘性を示すスラリーを
得た。比較例１に示す軽量芯材を用いて膨張性プラグを
製造し、実機試験に供試した。２５秒で完全充填のブロ
ック化の形成を確認したが、冶金容器傾動の際、強度不
足によりスラグと一緒に受け容器内へ抜け落ちた。

【００３６】実験例１〜４と比較例１、２の原料と結果
をまとめて表１に示した。

【００３７】

【表１】表１にも示されているように、実験例１〜４の膨張性プ
ラグは比較例１，２にはない優秀な特性を有し、膨張時
間が３０〜４０秒であって、スラグの流れを確実に防止
することができた。なお、従来品の膨張時間は約７分で
ある。また、実験例１〜４の膨張性プラグの芯部材は軽
量であるため、従来品よりも４０％以上軽量であった。

【００３８】

【発明の効果】本発明の膨張性プラグにおいては、膨張
性原料と熱軟化性原料が膨張性部材として一体化してい
るため、短時間に膨張が完了し、また、製造工程も簡素
化できる。さらに、芯部材が軽量であるので、従来のプ
ラグよりも大幅に軽量化できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の膨張性プラグを示す断面図。

【符号の説明】

１０膨張性プラグ１１芯部材１２膨張性部材１３釘１４穴１５厚紙１９鉄板 ◆

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】冶金用容器の出鋼口内に挿入されスラグ
先端部が受け容器内に流出するのを防止するための膨張
性プラグにおいて、軽量の芯部材とその外側に配置され
た膨張性部材で構成され、膨張性部材が膨張性原料３０
〜７０重量部、熱軟化性原料３０〜６０重量部、珪酸ソ
ーダ１０〜３０重量部、および耐熱性原料５〜３０重量
部を混合した配合土を用いて形成されることを特徴とす
る膨張性プラグ。