JP5360705B2 - ガス吹き用ポーラスプラグ - Google Patents

Description

本発明は溶鋼等の溶融金属に不活性ガスを吹き込むポーラスプラグに関する。

溶鋼等の溶融金属（以下、単に溶鋼）を精錬する際、取鍋（図示せず）にて溶鋼を運搬・保持するが、溶鋼の高清浄化、溶鋼温度の低下による溶鋼の固化防止のために、取鍋の底部に多孔質耐火物で製造したガス吹き込み用ポーラスプラグ（以下、単にポーラスプラグという）３を設置し、前記ポーラスプラグ３を通じてアルゴンガスや窒素ガスなどの不活性ガス（以下、単にガスという）をガス導入管８を通じて吹き込み、取鍋内の溶鋼を攪拌させている。

一般的にポーラスプラグ３は、通常マスブロック７と呼ばれる耐火物の中心に設けた孔（以下、マスブロック内孔）７Ａに挿入して装着する。ポーラスプラグ３をマスブロック７に装着する作業は取鍋築炉現場にて行われることが多いが、現場での作業性を考慮して、耐火物製造工場にてマスブロック７にポーラスプラグ３をあらかじめ装着してポーラスプラグ・マスブロック一体物１１として出荷することも行われている。

一体物の製造、つまりポーラスプラグ３をマスブロック７にあらかじめ装着する際は、図１のように、ポーラスプラグ上端部３Ａに吊り金具１を付設して、吊り下げながらマスブロックの内孔７Ａに下部から挿入、装着していた（図１〜図３）。吊り金具１はポーラスプラグの外周を覆っている鉄ケース４に溶接等の方法で接着されている。図１に吊り金具１をポーラスプラグ３の鉄ケース４に接着した状態を示す。ポーラスプラグ３とマスブロック７との目地にはモルタル５が充填されており、ポーラスプラグ３をマスブロック７に装着後、モルタル５が硬化するまでの間、吊り金具１によりポーラスプラグ３はマスブロック７に固定されている。

ポーラスプラグの使用条件によっては、マスブロックの耐用回数よりもポーラスプラグの耐用回数が少なくて、ポーラスプラグの寿命が来たら、寿命となったポーラスプラグを新しいものに交換する。そこで、図３に示すように、交換時にポーラスプラグ３を引き抜きやすくするために、製造工場でポーラスプラグ３をマスブロック７に装着する際には、ポーラスプラグ３の外周鉄ケース４の表面に、カーボン含有の剥離材６を塗布し、その上にモルタル５を塗布してからマスブロック内孔７Ａに装着する。

ただ、モルタルは剥離材との接着性が良くないため、マスブロックの内孔表面にもモルタル５を塗布する。しかしながら、ポーラスプラグ上端部３Ａに吊り金具１が付設されているため、吊り金具１と鉄ケースの接合部２が、ポーラスプラグ３をマスブロック内孔７Ａに装着する際に、マスブロック内孔表面に塗布したモルタル５を掻き取ってしまう（図３参照）。そのためにポーラスプラグ３とマスブロック内孔７Ａとの目地部のモルタル５の充填が不十分となる。

ポーラスプラグとマスブロックを使用するのは取鍋に溶鋼を受鋼している熱間環境で、溶鋼の熱でマスブロックが熱膨張し、ポーラスプラグとマスブロックの目地部が開き、溶鋼が流入しやすくなる。この現象を一般的に「地金が差し込む」、「地金差し」という。

上述したように、従来の方法ではマスブロックとポーラスプラグとの目地部をふさぐモルタルの充填が不十分なため、熱間使用時に目地部に地金が差し込みやすい。このため、マスブロックとポーラスプラグの耐用回数を延ばすことが難しかった。したがって、いかにマスブロック内孔とポーラスプラグとの目地部へのモルタル充填を行える構造にするかが課題である。

マスブロックの内孔とポーラスプラグの目地部へのモルタル充填の一番のネックとなっていた、ポーラスプラグ上端部に付設している、吊り金具構造をやめることである。吊り金具の代わりに、ポーラスプラグ本体（耐火材料を成型したものである）の外周部の全部または一部を被覆する鉄ケース４を、ポーラスプラグ本体よりも、上方向へ５〜２０ｍｍ延長させる。そして、鉄ケースを延長させた部分９に側面からの外観が短冊状になるように垂直方向に切り込みを入れる。延長させた鉄ケースへの切り込みの間隔は、後述するが、鉄ケースが飛び出た部分９をポーラスプラグの外側に折り曲げやすくなっていればよい。通常、短冊状に切り込みを入れた鉄ケースの円弧の長さは、５〜２０ｍｍあれば、外側に折り曲げるには十分である。（図４〜図６参照）

鉄ケースの延長部分９へ切り込みを入れる数ｎ（単位：箇所）、ポーラスプラグの上端部の外径Ｒ（単位：ｍｍ）、円周率πとして下記の関係式を満たすように、切り込みを入れる箇所を設定すれば良い。
５≦πＲ／ｎ≦２０

ポーラスプラグ３をマスブロック７へ装着後、見かけ上、ポーラスプラグ３とマスブロックの上端部から鉄ケースが飛び出ているが、この飛び出た部分の鉄ケースをポーラスプラグの外側に全て折り曲げる。そのため、折り曲げた部分がマスブロックの上端部に引っかかり、吊り金具なしでもモルタルが硬化するまでの間、ポーラスプラグをマスブロックに固定できる。（図４及び図６参照）

この新しい構造によって、従来の構造のように、吊り金具１によってマスブロック内孔７Ａのモルタルが掻き落とされることがないため、マスブロック内孔部表面とポーラスプラグ３との目地部の地金の差し込み現象が激減し、マスブロック７とポーラスプラグ３との耐用回数は、従来の構造に比較して１０〜２０％向上した。

本発明のポーラスプラグの構造について最良の形態を説明する。なお、図５及び図６を用いて説明する。

図５は本発明のポーラスプラグの側面図である。符号８はガスを外部からポーラスプラグ内に導入するガス導入管、符号３Ａはポーラスプラグ上端部、符号４は前記ポーラスプラグ外周部の全面または一部を被覆する鉄ケースである。なお、図５では、ポーラスプラグ本体全面を被覆するものを示している。続いて、符号９は鉄ケースがポーラスプラグ本体よりも延長させた部分である。この鉄ケースの延長部分は、その形状から「花弁（はなびら）」ということとする。

花弁９の構造は以下の通りである。花弁９の上下方向の長さは、ポーラスプラグ上端部３Ａの上端から５〜２０ｍｍ飛び出るようにする。長さが５ｍｍ未満では花弁９を折り曲げても、固定される側のマスブロック７にうまく引っかからず、ポーラスプラグ３の固定効果が低い。一方、花弁の長さが２０ｍｍを超えると、ポーラスプラグ３の固定効果は十分に発揮できるが、花弁が長すぎて、保管時や運搬時に破損してしまうことがあるので好ましくない。また、花弁を長くするとその分金属材料のコストがかかってしまうので、長さが２０ｍｍを超えないことが好ましい。また、花弁９の長さは８〜１５ｍｍがより好ましい。

「花弁」と呼ばれる所以は、その外観にある。外周鉄ケースの４延長部分に切り込み１０を入れて、ポーラスプラグ３の外側に折り曲げると、折り曲げた鉄ケースの延長部分がまるで花弁のように見えるからである。（図５及び図６参照）

外周鉄ケース４をポーラスプラグ上端部３Ａからポーラスプラグ３上方に５〜２０ｍｍ延長させ、延長させた部分が横方向から見て短冊状になるように、垂直に切り込みを入れる。切り込みを入れる箇所の数と間隔はポーラスプラグ上端部３Ａの直径によって変化するので、上記の関係式のように鉄ケースの延長部分９、つまり花弁を外側に折り曲げる作業がしやすいような切り込みの数と間隔にすればよい。

具体例を挙げてみる。ポーラスプラグの上端部３Ａの直径が１２０ｍｍの場合、円周は約３８０ｍｍである。切り込みの数が少ないと、切り込みを入れる手間は省けるが、鉄ケースを折り曲げにくくなり、逆に切り込みの数を増やすと作業が煩雑になるので、切り込みの数は２０〜８０ヶ所程度が好ましい。

表は本発明のポーラスプラグと従来のポーラスプラグをマスブロックにセットして取鍋敷部分の溶鋼出鋼孔部分（図示せず）に施工して、実際に使用した結果である。

表１の結果から明らかなように、本発明品のポーラスプラグとマスブロックの耐用回数は従来品のポーラスプラグよりもおよそ１０〜２０％アップした。

本発明に係る鉄ケースの改良によって、マスブロックとポーラスプラグ間の目地部のモルタルが十分に充填されて、目地部への地金差し込みが抑制され、マスブロックとポーラスプラグの耐用回数がアップできる。

従来品の吊り金具式のポーラスプラグの側面図。 マスブロック（単品）の側面図。 吊り金具式ポーラスプラグをマスブロックに装着した状態を示す側面図。 本発明のポーラスプラグ単品とマスブロックに装着した状態を示す側面図。 本発明のポーラスプラグの側面図。 本発明のポーラスプラグをマスブロックに装着した状態を示す側面図及び平面図。

符号の説明

１ 吊り金具
２ 吊り金具１と外周鉄ケースとの接合部
３ ポーラスプラグ
３Ａ ポーラスプラグ上端部
４ 外周鉄ケース
５ モルタル
６ 剥離剤
７ マスブロック
７Ａ マスブロックの内孔
８ ガス導入管
９ 花弁
１０ 切り込み
１１ ポーラスプラグ・マスブロック一体物

Claims (4)

1. マスブロックの内孔に挿入し、固定して一体物として使用する、外周を鉄ケースにて被覆しているガス吹き用ポーラスプラグにおいて、前記ポーラスプラグの外周鉄ケースの先端を前記ポーラスプラグよりも上方向へ延長させ、かつ、前記ポーラスプラグの外側方向へ折り曲げやすいように、前記鉄ケースの延長部位に複数箇所の切り込みを入れて短冊状にしたことを特徴とするガス吹き用ポーラスプラグ。
2. 外周鉄ケースの延長範囲を５〜２０ｍｍとしたことを特徴とする請求項１に記載のガス吹き用ポーラスプラグ。
3. 切り込みを入れる数ｎ、前記ポーラスプラグ上端部の外径Ｒ（単位：ｍｍ）、円周率πとの関係が下記式を満たすことを特徴とする請求項１又は２に記載のガス吹き用ポーラスプラグ。
   ５≦πＲ／ｎ≦２０
4. 延長部位に複数箇所の切り込みを入れて短冊状にした鉄ケースで被覆した前記ポーラスプラグを前記マスブロックの内孔に挿入し、前記鉄ケースを外側に折り曲げて前記マスブロックと一体物としたことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のガス吹き用ポーラスプラグ。

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