JPS6046312A - 多層タイプのポ−ラスプラグ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、精錬、合金等の溶融金属容器に装着して窒素
又はアルゴンガス等の吹込み操作を行なうときに、溶鋼
の攪拌の促進、溶鋼の温度の均一化、介在物の分離浮上
或いは成分の均質化を効果的に増進できるようなガス吹
込を可能としたポーラスプラグに係るものである。

上記のごとき目的のもとに使用される従来のポーラスプ
ラグは、局部的に若干の組成の偏差又は通気性のバラツ
キはあるものの、単一材料組成の多孔質耐火物として一
体につくられているから、そのポーラスプラグを装着し
てガス吹込みを行なった場合には、ガス（気泡）はガス
吹出方向の流れが支配的で主流となり、又、溶鋼の流れ
は中心部では上昇し側壁沿いでは下降する流線となり、
巨視的には第１図に示すような循環流（５）となる。

すなわち、容器（１）の底壁（２）に装着した従来タイ
プのポーラスプラグ（３γよシ、チャージされた溶鋼中
に吹込みガス（６）を圧入すると、ガス気泡流線（４）
は側壁沿いに流れ、溶＠攪拌流は循環流（５）となるの
であシ、従って溶鋼の温度の均−化及び成分の均質化は
、各循環流内でのガスの拡散又は各循環流が相接する中
心部のみでのガスとの交流のみによって行なわれるにす
ぎず、ガス吹込みの効果は楡めて乏しいものになってい
た。

本発明は斯かる現況に鑑がみなされたもので、溶鋼循環
流を複雑化して数も増大させ、同時に循環流の流速を種
種とすることによ！ｌｌ溶鋼にすぐれた攪拌効果を及ぼ
すように、吹込みガスが溶鋼にもたらす攪拌状態を多様
性に富むものとすることができるポーラスプラグの提供
を目的としている。

以下、本発明のポーラスプラグにつき説明する。本発、
間者らは吹込みガスによシ生起する溶融金属の循環流の
挙動を観察した結果、ガス気泡流の状態により巨視的循
環流の数及び循環流の速度が変り、これらが溶鋼の攪拌
に効果的な貢献をすることを確認し、多様性に富むガス
の吹込み状態を得られるポーラスプラグについて検討を
重ね、従来のごとき同一材質・組成の多孔質体のみを用
いたポーラスプラグと異なり、攪拌効果の高いガス吹込
みを可能とした多様タイプのポーラスプラグを完成した
。

すなわち、本発明のポーラスプラグの１実ｈ＾例は第２
図又は第３図に示すように通気性の異なる多孔質体を、
中心軸を共通とする年輪状の多層構造でその断面が円形
又は多角形となるように構成したものである。

第２図に示すように中心部より外周に向って同軸年輪状
に、小通気率多孔質部αし中通気率多孔負部（６）並び
に大通気率多孔質部（ロ）を）ｆ４重して本発明のポー
ラスプラグ（３）を形成する。このように構成された本
発明のポーラスプラグ（３）を容器（１）の底壁（２）
に装着し、吹込みガス（６）を吹込めば＠３図に示すよ
うに、多層となされた各多孔質部を通過する吹込みガス
（６）は、通気率の犬・中・小に応じた多様な付勢状態
で溶鋼中に圧入される結果、溶鋼の循環流（５）の数を
増加させ、又、各循環流間の相対速度差によって溶鋼の
撹拌効果を向上させることができるのである。

第３図に例示する多層タイプのポーラスプラグ、）、 八 負部０］）から構成されており、この場合の溶鋼攪拌流
は巨視的には３つの循環流要素をもつが、ａの領域では
温度、成分をそれぞれ異にする３様の循環流が合流する
ため攪拌効果は向上する。

また、ｂ若しくはＣの領域では各領域の外側に溶鋼流れ
の速度を異にする循環流がそれぞれ存在し、これらは溶
鋼の粘性効果のために循環流間の相対速度を小さくする
作用が働き、各循環流は帯同性を生じて全体が循環運動
をするに至り、ｂχ拌機能は溶鋼各部に均一に及んで攪
拌効果は一層向上する。

本発明の多層タイプのポーラスプラグを得るには次のご
とき製法によることができる請求める通気率に対応して
粒度分布又は微粉添加量を変えた、同一成分からなる混
練坏土を、周回状の仕切り板を設定した成形用型に投入
し、その後仕切り板を取除き、通常ポーラスプラグと同
様に成形する。この場合、仕切シ板が可燃物であり、且
つ薄いものであれば、除去せず存置したｉｔで成形して
もよい。さらに通気率の異なる各層を組成するには、各
多孔質部の材質を相違したものとすればよいことはいう
までもない。

次に本発明の効果を確認する実験例を示す。

アルミナを主成分とするポーラスプラグ用の基本配合に
、添加量を３種類に選択して微粉アルミナを添加し、通
気率０．７．１．０及び１．５　（ｃｃ−ｃｙｇ／ｄ　
−５ｅｃ−ｃｍＨ２０）の各多孔質部からなる３層タイ
プのポーラスプラグ及び各通気率の多孔質部が全体を占
める従来タイプのポーラスプラグをそれぞれ製造した。

そして、内径が６０ｃｗ１高さが１０００の透明アクリ
ル樹脂製円筒容器に、流動特性が溶鋼に酷似したＣＣＺ
４を入れたものの底壁部に、上記した各ポーラスプラグ
を順次装着し、容器内へ着色料を滴下すると共にガス（
この場合は空気音用いた）を３気圧で１分間に２００４
の割で吹込み攪拌し、着色料が均一に拡散する址での時
間を調べた。その結果を第４図のグラフに示す。グラフ
の縦軸は回流・攪拌が充分に行なわれ均一な状態となる
までの所要時間（秒）であり、横軸におけるＡ、Ｂ、Ｃ
は従来タイプのポーラスプラグで、Ａは通気率０．７、
Ｂは通気率１．０、Ｃは通気率１．５のものであシ、Ｄ
は本発明の多層タイプのポーラスプラグ（本実験例では
３層とした）である。被験ポーラスプラグごとの攪拌所
要時間は、ガスを連続的に一定圧で吹込んだ場合は黒い
丸印、ガスを周期１秒で間欠吹込をした場合は白い丸印
でそれぞれ表示したとおシである。また、本発明の多層
タイプのポーラスゲラグについてはＤとは逆に火 を使用し、連続的に一定圧でガス吹込みをした場合の所
要時間をＸ印で併せ示した。

この結果からみれば本発明の多層タイプのポーラスプラ
グは従来のポーラスプラグに較べて格段にすぐれた攪拌
効果を有し、その傾向から推察して通気率を大きくとっ
た従来タイプのポーラスプラグよシも操業効率の改善に
貢献することは明白である。

第４図に表わすグラフでは中心部と外周層とで大通気率
多孔質部と小通気率多孔質部とを入れ換えた場合の３層
式のポーラスプラグについても示したが、中心部に通気
率の犬なるものを用いることは若干攪拌効果は劣る。こ
の理由は中心部のガス（気泡）流が上昇流支配となシ、
一種の吹抜は現象が生ずるためと推定される。

また、他の実施例として小通気率多孔質部、中通気率多
孔負部及び大通気率多孔質部よシなる最内部、各中間層
部及び外周層をそれぞれ軸心を共有した同心円状の多層
体とはせずに、各層の軸心が互に偏心した偏肉状の多層
体となすこともできる。この態様のポーラスプラグでは
吹込みガスの強弱偏在が自然に発生し、溶鋼の循環流も
多様な挙動を示し、特に溶鋼容器へのポーラスプラグの
装着位置が中心部よシ偏倚しているときには、多層タイ
プを組成する偏肉の占位角度を適当に回動設定すること
により効果的な攪拌機能を達することができ、本実施例
においても吹込みガスの圧入には間欠吹込操作を採択す
ることにより攪拌効果を一層向上させることができるの
は先の実施例と同様である。

以上、説明したように本発明の多層タイプのポーラスプ
ラグは、在来のポーラスプラグにみられるごとき変容要
素の少い単調な循環流を、複雑で多数の循環流が相関す
るものとなし、さらに循環流間の相対速度差も併せて寄
与する状態に導き、攪拌効果を格段に同上させたもので
ある。なお、本発明のポーラスプラグは実施例に挙げる
３層式に限定されるものではなく、２層も含めて多層と
した構成のものであシ、層重の多さに比例して循環流は
多様化し攪拌の効果は増し、又各層の材質を個個に異種
のものを選択することも可能でろり、これらの応用例又
は変更例はいずれも本発明の技術的範囲に包含されるこ
とはいうまでもない。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来のポーラスプラグを使用したときの説明図
、第２図は本発明の１実施例を示すもので（１）　（［
［）は切口部、（ト）は縦断面図、第３図は本発明のポ
ーラスプラグを装着したときの使用状況を模式的に示す
説明図、第４図は本発明及び従来の各ポーラスプラグの
使用効果の実験結果を表わす図である。 （１）・・・溶器　（２）・・・底壁 （３）　（３γ・・・ポーラスプラグ　（４）・・・ガ
ス気泡流線（５）・・・循環流　（６）・・・吹込みガ
スΦト犬通気率多孔負部　（２）・・・中通気率多孔負
部０４・・・小通気率多孔質部 第１図 ＣＩＩ） 第３図 第４図 、本゛−クスノ°ラフ゛≧川別

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 溶融金属中にガスを吹込むためのポーラスプラグにおい
   て、最内部、各中間層部及び外周部をそれぞれ通気率の
   異なる多孔質体によシ構成した多層タイプのポーラスプ
   ラグ。