JPH0556944U - ポーラスプラグ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 溶融金属を主として撹拌するための不活性ガ
ス等を吹き込むために溶融金属用容器の底部又は底部近
傍に取り付けられるポーラスプラグを、溶融金属を主と
して撹拌する２チャージ以上に亘って繰返し使用する際
に、実質的に未使用部分である有効多孔質部の損失を低
減しこの有効多孔質部を充分活用して、ポーラスプラグ
の耐用回数を向上させ、安全性も確保する。 【構成】 ポーラスプラグ１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、この多孔質部２を
通して供給され吹き込まれる不活性ガス等により撹拌さ
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３が該多孔質部２の周面2cに凸部を成して
当接されており、該包囲体３を埋没された状態に非通気
性のキャスタブル４が所定の形状に成形されて構成され
ている。

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取り付けられて、 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装着し得る形状に鋳込 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装着して溶融金 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2b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パ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への取付け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体が多孔質部と一体 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該多孔質部の 周面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 キャスタブルが所定の形状に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の周面2cに包囲体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が鋳込まれて 所定の形状に形成されており、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等に本考案に係るポーラスプラグ１を取り付けて溶融金属用容器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9a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、前記多孔質部 ２の周面2c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の設置孔に嵌合し得る所定形 状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2a）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が周面2cに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の設置孔の形状に合 致する内面形状を有す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等に設置して溶融金属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は図７に示す如く多孔質部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２が欠損し残存している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、多孔質部の周面に凸 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

Claims (5)

【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
   される不活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)が前記多孔質部(２)の周面(2c)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)が所定の形状に成形されている
   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)
   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)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嵌合されている請求項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)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)。