JPH0885817A - 溶融金属容器のガス吹き込みプラグおよびその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 精錬用のガス吹き込みプラグを、ガス吹き込
み量を高めて、耐久性のあるものとすることにある。 【構成】 取鍋や転炉等の溶融金属容器内の溶融金属中
へガスを吹き込むガス吹き込みプラグ１０において、ガ
ス吹き込み孔部１３のガス吹き込み孔１６をガス吹き込
み孔部１３の下部から上面にわたって断面を渦巻き状と
して、その渦巻き状のガス吹き込み孔１６の空隙を０．
２〜０．８mmとして配設している。このガス吹き込み孔
部１３は、セラミックシ−ト１５とスペ−サ−材とを重
ねて型枠に巻き付けて断面が渦巻状の多層の円柱体を成
形し、この円柱体を焼成した後に介挿したスペ−サ−材
を除去して成形している。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、冶金分野における溶融
金属攪拌のために使用するガス吹き込み用プラグおよび
その製造方法に関し、特にガスの吹き込み量を増加でき
て、攪拌効率を向上させることができ、しかも長寿命が
得られる溶融金属容器のガス吹き込みプラグおよびその
製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、鋼材の品質を向上させるために、
溶融金属容器にガス吹き込み用のプラグを介してアルゴ
ン、窒素等の不活性ガスを吹き込んで溶融金属を攪拌
し、溶融金属の温度を均一化するとともに、非金属介在
物を除去することが増加している。

【０００３】従来のガス吹き込み用のプラグとしては、
図５（ａ）に示すようなポ−ラスプラグ、図５（ｂ）に
示すような貫通孔プラグ、図５（ｃ）に示すようなソリ
ッドプラグ、図５（ｄ）に示すようなソッリドプラグ改
良品などが使用されている。

【０００４】上記ポ−ラスプラグは、耐火物１の中央部
に多孔質れんが２を配設して、この多孔質れんが２から
ガスを出すプラグで、最も代表的な方法であり、現在で
は一番広く使用されている。

【０００５】また、貫通孔プラグは、耐火物３内に０．
５〜０．８mm径の貫通孔４を設け、この貫通孔４からガ
スを出すプラグであり、最も溶損が少ない。

【０００６】ソリッドプラグは、メタルケ−ス５に装着
した耐火物６の外周部とメタルケ−ス５との間にガス吹
き込み用の間隙７を設け、この間隙７からガスを出すも
のである。

【０００７】ソリッドプラグ改良品は、耐火物８間に隙
間９を設け、この隙間９からガスを出すプラグである。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかし、ポ−ラスプラ
グでは多孔質部に溶鋼の浸透、剥離が繰り返されるの
で、溶損速度が大きいという欠点があり、貫通孔プラグ
では溶損速度は小さいが、多数の貫通孔を均一に設ける
のが困難であるという欠点がある。また、ガス吹き込み
回数が増加するにつれて貫通孔が溶鋼で詰まって、ガス
が出難くなるという致命傷をもつ。

【０００９】ソリッドプラグでは、使用中にメタルケ−
ス自身が溶融凝固して、ガス吹き込み用の間隙を閉塞す
るためガスが出なくなるという欠点があり、ソリッドプ
ラグ改良品では、緻密質の耐火物間のギャップを確保す
るためにメタルで突部を作っているが、地金と濡れ易い
ため地金さしが起こり、ひどくなるとガス吹き込みがで
きなくなる。また、製造上、耐火物の隙間を最大でも２
層しかとれず、ガス量を十分に確保できないため、攪拌
の効率が非常に低い。

【００１０】そのため、溶損速度が小さく、安定してガ
スを吹き込むことができて、攪拌力を増大させるため
に、ガス量の増量ができるガス吹き込みプラグが要望さ
れるものであった。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記のような
点に鑑みたもので、上記の課題を解決するために、取鍋
や転炉等の溶融金属容器内の溶融金属中へガスを吹き込
むガス吹き込みプラグにおいて、上記ガス吹き込み孔部
のガス吹き込み孔をガス吹き込み孔部の下部から上面に
わたって断面を渦巻き状として、その渦巻き状のガス吹
き込み孔の空隙を配設したことを特徴とする溶融金属容
器のガス吹き込みプラグおよびその製造方法を提供する
にある。

【００１２】

【作用】本発明のガス吹き込みプラグを溶融金属容器に
装着して攪拌用ガスを吹き込むと、ガス吹き込み孔部に
ガス吹き込み孔をガス吹き込み孔部の下部から上面にわ
たって断面を渦巻き状として、その渦巻き状のガス吹き
込み孔の空隙を０．２〜０．８mmとして配設したことに
よって、ガスは渦巻き状の０．２〜０．８mmの空隙のガ
ス吹き込み孔を通って溶融金属中に均一状に吹き込まれ
る。

【００１３】そして、ガス吹き込みプラグの表面が溶融
金属に絶えず接していても、ポ−ラスプラグのように溶
損が激しくなく、またガス吹き込み量が少なくなること
もなく、常に均一に安定して所要量の攪拌ガスを吹き込
むことができて、溶融金属を十分に攪拌することができ
る。

【００１４】そして、上記ガス吹き込みプラグは、セラ
ミックグリ−ンシ−トとスペ−サ−材とを重ねて型枠に
巻き付けて断面が渦巻き状の多層の円柱体を成形し、上
記円柱体を焼成して緻密化した後に介挿したスペ−サ−
材を除去したガス吹き込みプラグのガス吹き込み孔部を
成形することによって、渦巻き状のガス吹き込み部を容
易に精度よく製造でき、ガス吹き込みプラグを大量に生
産することもできる。

【００１５】

【実施例】以下、本発明を実施例にもとづいて説明す
る。図１〜図４は、本発明の一実施例を示すものであ
る。溶融金属容器のガス吹き込みプラグ１０は、図１、
図２のように上部にいくにしたがって断面が小さくなっ
た切頭台形状に構成していて、外周部に鉄製のメタルケ
−ス１１を被覆し、その内側にキャスタブル耐火物１２
を配設してガス吹き込み孔部１３を装着し、中心部にキ
ャスタブル耐火物等の中芯用の耐火物１４を装着してい
る。

【００１６】上記ガス吹き込み孔部１３は、セラミック
シ−ト１５を図１、図２のように多層の渦巻き状に巻回
して形成していて、この渦巻き状のガス吹き込み孔１６
の空隙を０．２〜０．８mmとして所定量の攪拌ガスを流
通できるようにしており、メタルケ−ス１１の底面に接
続したガス導入管１７からの攪拌ガスを挿通して溶融金
属中に吹き込んで十分に攪拌できるようにしている。１
８はガス溜め部である。

【００１７】上記した渦巻き状のガス吹き込み孔部１３
は、たとえば１〜１０mm厚さのＡｌ₂ Ｏ₃ の９４％、Ｍ
ｇＯ６％等のセラミックシ−ト１５と０．２〜０．８mm
厚さのアルミナファイバ−等のスペ−サ−材１９とを重
ねて、図３、図４のように所定径の円錐状の型枠２０に
巻き付けて、断面が渦巻き状の多層の円柱体２１として
いる。

【００１８】その際、セラミックシ−ト１５、スペ−サ
−材１９の下端部は内側程短くして、上記したガス溜め
部１８を形成できるようにしている。そして、上記円柱
体２１を焼成した後に、介挿したスペ−サ−材１９を抜
き取って除去することによって得ることができる。

【００１９】次に、上記セラミックシ−ト１５は、セラ
ミックの製造で一般的なドクタ−ブレ−ド装置によるシ
−ト成形法や押出し成形法により、常温で可撓性のある
シ−ト材を精度よく製造することによって得られる。

【００２０】バインダ−としては、ポリビニルアルコ−
ル（ＰＶＡ）、ポリビニルブチラ−ル（ＰＶＢ）、アク
リル樹脂、メチルセルロ−スなどの使用が可能であり、
これらと可塑剤とを組合わせて使用する。常温で可撓性
があり、バインダ−除去後も形状を保持するのにある程
度の強度を有し、焼結体の特性に悪影響が無い組み合わ
せであれば構わない。

【００２１】スペ−サ−材１９としては、上記したセラ
ミックファイバ−のようなものでもよいし、可撓性のあ
る紙、ゴム、プラスチック類など焼成中に焼失するもの
でもかまわない。しかし、層間に正確な厚みの０．２〜
０．８mmの空隙を確保するためには、セラミックファイ
バ−のような耐熱性で、不純物の発生しないものの方が
適している。

【００２２】セラミックファイバ−の材質としては、ム
ライト質、アルミナ質があり、耐火物の焼結温度によっ
て選択すればよい。焼結温度が１４００℃以上であれば
アルミナ質が好ましい。その理由は、ムライト質ファイ
バ−を高温で使用すると、互いに融着して層間に間隙が
取れなくなるためである。設計した間隙が取れるよう
に、焼結収縮率を勘案して所定の厚さのセラミックファ
イバ−を使用する必要がある。

【００２３】このようにして、渦巻き状の空隙を有する
円柱体２１の焼結体に図１、図２のように外側からメタ
ルケ−ス１１、キャスタブル耐火物１２を、そしてこの
焼結した円柱体２１の内側にキャスタブル耐火物等の耐
火物１４の中芯を内挿して、ガス吹き込みプラグ１０が
製造できる。ガス吹き込みプラグ１０を上部にいくにし
たがって断面が小さくなるようにするのは、使用中にガ
スの背圧でガス吹き込みプラグ１０が脱落するのを防止
するためである。

【００２４】ガス吹き込み孔の空隙が０．２mm未満で
は、十分なガスの流量が得られなく、逆に０．８mmより
大きいと溶融金属がさしこんでガス吹き込みが不能とな
るので好ましくない。

【００２５】ガス吹き込み孔を渦巻き状とするのは、製
造が容易であること、渦巻き量を３層以上の多層に長く
とれてガス量を多く確保できること、肉厚が薄くでき
て、耐熱スポ−ル性に優れること、さらに万一クラック
が入ったとしても、部分的な剥離ですみ、致命的な損傷
につながりにくいことなどによる。また、焼結収縮率デ
−タをもとに、ギャップの幅、ガス吹き込み孔を何層に
するかなど、所望の性能のガス吹き込みプラグの製造が
可能である。

【００２６】セラミックシ−トの材質としては特に限定
しないが、耐火性と耐食性、耐熱スポ−ル性に優れたも
のであればかわまないが、Ａｌ₂ Ｏ₃ ９４％、ＭｇＯ６
％等を使用でき、中芯部およびガス吹き込みプラグの外
側とメタルケ−スの間の耐火物にはＡｌ₂ Ｏ₃ ９３％、
ＭｇＯ６％、ＣａＯ１％のアルミナ−スピネル質のキャ
スタブル耐火材等が好ましい。

【００２７】

【製造の使用例】上記した本発明の吹き込みプラグの製
造は、次のようにして行った。所定の成分になるように
セラミック粉末を秤量して、ポットミルで混合した。こ
の混合粉にメチルセルロ−ス、可塑剤、水を添加してニ
−ダ−で混練した後、押出し成形機で成形し、乾燥して
厚さ５mmのグリ−ンシ−トを得た。そして、このグリ−
ンシ−トに厚さ０．４mmのアルミナ質のセラミックファ
イバ−を積層し、型枠に巻き付けて成形体を得た。

【００２８】この成形体を１６５０℃で焼成し、緻密な
焼結体を得た。この後、セラミックファイバ−の部分を
抜き取って除去し、渦巻き状の空隙を得た。空隙は、均
等な０．３mmの間隔であった。そして、メタルケ−スの
所定の位置に、外側からアルミナ−スピネル質のキャス
タブル耐火物、緻密質の渦巻き状のガス吹き込み孔部、
中芯のキャスタブル耐火物の順で内挿して、ガス吹き込
みプラグを製造した。

【００２９】このようにして製造したガス吹き込みプラ
グを、容量４５トンの電極加熱設備をもつＬＦ取鍋の底
部に配置し、ガス吹き込みを行った。また、従来の他の
方式のプラグも同様にして使用し、比較した。その結果
を表１に示す。

【００３０】この結果から、明らかなように本発明のガ
ス吹き込みプラグの溶損量は従来のいずれのプラグより
も小さく、長寿命であった。また、ガスの出方も良好で
あり、途中で閉塞することはなかった。そして、使用中
は安定して、２００〜８００Ｎ１／分のガスの吹き込み
が可能であった。

【００３１】さらに、ガス吹き込み孔部の空隙の異なる
ものを試作して、テストを行った。表２にその結果を示
すが、０．２〜０．８mmが適していることが判った。

【００３２】

【表１】 比 較 表 １

【００３３】

【表２】 比 較 表 ２

【００３４】

【発明の効果】以上のように本発明にあっては、ガス吹
き込みプラグの渦巻き状のガス吹き込み孔から安定して
攪拌に十分なガスを溶融金属容器内に均一状に吹き込む
ことができるとともに、溶損速度が小さくて耐久性を高
められ、精錬能率の向上がはかれ、低コスト化や品質の
安定に寄与することができる。

【００３５】また、上記ガス吹き込みプラグに渦巻き状
のガス吹き込み孔を設けるにもかかわらず、セラミック
シ−トとスペ−サ−材とを重ねて型枠に巻き付けて断面
が渦巻状の多層の円柱体を成形し、上記円柱体を焼成し
た後に介挿したスペ−サ−材を除去してガス吹き込み孔
部を成形するので、容易に製造できるとともに、ガス吹
き込み孔の空隙を正確に開孔することができて、十分な
ガス量を確保できるものである。

【００３６】また特に、セラミックシ−トとしてグリ−
ンシ−トを使用することによって、渦巻きを精度よく製
造でき、さらに常温で可撓性材を使用することで渦巻き
状の成形を容易に行うことができる。

【００３７】また、渦巻きの径や渦巻きの長さを加減す
ることで、ガス吹き込み孔からのガス量を十分に増量す
ることができ、ガス攪拌効率を十分に高めることができ
るものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例の平面図、

【図２】同上の側断面図、

【図３】同上のガス吹き込み孔部の製造例を示す平面
図、

【図４】同上の側断面図、

【図５】従来のガス吹き込み用のそれぞれのプラグの参
考図。

【符号の説明】

１０…ガス吹き込みプラグ １１…メタルケ−
ス １２…キャスタブル耐火物 １３…ガス吹き込
み孔部 １４…耐火物 １５…セラミック
シ−ト １６…ガス吹き込み孔 １９…スペ−サ−
材 ２０…型枠 ２１…円柱体

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 取鍋や転炉等の溶融金属容器内の溶融金
   属中へガスを吹き込むガス吹き込みプラグにおいて、 上記ガス吹き込み孔部のガス吹き込み孔をガス吹き込み
   孔部の下部から上面にわたって断面を渦巻き状として、
   その渦巻き状のガス吹き込み孔の空隙を０．２〜０．８
   mmとして配設したことを特徴とする溶融金属容器のガス
   吹き込みプラグ。
2. 【請求項２】 ガス吹き込み孔の渦巻き状の断面形状が
   ガス吹き込みプラグの外形にそって上方にいくにしたが
   って断面が小さくなるように形成した請求項１に記載の
   溶融金属容器のガス吹き込みプラグ。
3. 【請求項３】 セラミックシ−トとスペ−サ−材とを重
   ねて型枠に巻き付けて断面が渦巻き状の多層の円柱体を
   成形し、 上記円柱体を焼成して緻密化した後に介挿したスペ−サ
   −材を除去してガス吹き込みプラグのガス吹き込み孔部
   を成形することを特徴とする溶融金属容器のガス吹き込
   みプラグの製造方法。
4. 【請求項４】 セラミックシ−トとして、常温で可撓性
   を有するグリ−ンシ−トを使用する請求項３に記載の溶
   融金属容器のガス吹き込みプラグの製造方法。
5. 【請求項５】 スペ−サ−材を所定の厚さとして、ガス
   吹き込み孔の空隙を０．２〜０．８mmの渦巻き状に成形
   する請求項３または４に記載の溶融金属容器のガス吹き
   込みプラグの製造方法。
6. 【請求項６】 渦巻き状のガス吹き込み孔部の内側の中
   心部に中芯用の耐火物を、上記ガス吹き込み孔部の外側
   とメタルケ−スとの間にキャスタブル耐火物を装填して
   ガス吹き込みプラグを製造する請求項３ないし５のいず
   れかに記載の溶融金属容器のガス吹き込みプラグの製造
   方法。