(57)【要約】【課題】ガスの供給が断たれたときの溶融金属の浸入が抑止されていると共に、ガス吹き込みプラグを介した溶融金属の漏出が防止されているガス吹き込みプラグを提供する。【解決手段】ガス吹き込みプラグ１は、ガス透過性の耐火物層１０、耐火物層の外表面を少なくとも端面１１を除いて被覆しているケーシング２０、及び、一端がケーシングの内部と連通するように接続され他端がガス供給源と接続されているガス供給管３０を備え、ケーシングは、ガス供給管の長軸方向が鉛直方向と略一致すると共に、端面１１が容器の内側を向くように容器の底部を貫通する孔部に嵌め込まれるものであり、ガス供給管の内周面から突設されている弁座４１と、ガス供給管内に弁座より上方で上下運動自在に収容され弁座に着座してガス供給管を閉塞する弁体５１とを具備する。【選択図】図１
2010189687.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
溶融金属を収容する容器に取り付けられて溶融金属にガスを供給するガス吹き込みプラグであって、
ガス透過性の耐火物層、該耐火物層の外表面を少なくとも一端面を除いて被覆しているケーシング、及び、一端が前記ケーシングの内部と連通するように前記ケーシングに接続され他端がガス供給源と接続されているガス供給管を備え、
前記ケーシングは、前記ガス供給管の長軸方向が鉛直方向と略一致すると共に、前記ケーシングに被覆されていない前記耐火物層の端面が前記容器の内側を向くように、前記容器の底部を貫通する孔部に嵌め込まれるものであり、
前記ガス供給管の内周面から突設されている弁座と、
前記ガス供給管内に前記弁座より上方で上下運動自在に収容され、前記弁座に着座して前記ガス供給管を閉塞する弁体と
を具備することを特徴とするガス吹き込みプラグ。
【請求項２】
前記弁体より上方で、前記ガス供給管の内周面に沿って環状に突設されている環状突部を、更に具備することを特徴とする請求項１に記載のガス吹き込みプラグ。
【請求項３】
前記弁体を押し下げる方向または押し上げる方向に付勢しているバネ部材を、更に具備することを特徴とする請求項１または請求項２に記載のガス吹き込みプラグ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、溶融金属中にガスを吹き込むために使用されるガス吹き込みプラグに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
製鋼プロセスでは、溶融金属の撹拌、温度調整、非金属成分の除去反応の促進等のために、ガス透過性の耐火物を用いたガス吹き込みプラグを取鍋等の容器の底部に取り付け、アルゴンや窒素などのガスを溶融金属中に吹き込む処理が行われる。このガス吹き込みプラグは、ガス透過性の耐火物として多孔質耐火物を用いたポーラスプラグと、緻密な不定形耐火物層にスリット状の貫通孔が形成されたスリットプラグとに大別され、多孔質層中の連通気孔や緻密質層中のスリット状の貫通孔が、耐火物層中にガスを流通させるガス流通路となる。
【０００３】
上記のような処理においては、取鍋等の容器に溶融金属を収容した状態で、ガス吹き込みプラグへのガスの供給が停止されることがある。例えば、二次精錬プロセスにおいては、二次精錬のためにガスの吹き込み処理が行われるのに先立ち、容器に溶融金属を導入する際にもガスの吹き込みが行われるが、容器に溶融金属が導入される場所から二次精錬が行われる場所までは、溶融金属は容器ごと運搬され、その間はガス供給源からガス吹き込みプラグは切り離される。
【０００４】
そのため、ガスが流通していない状態では、ガス吹き込みプラグの内部が低圧となり、溶融金属はガス吹き込みプラグの耐火物層中のガス流通路に浸入し易い。そして、浸入した溶融金属が、ガス吹き込みプラグの耐火物層にガスを供給するパイプを介して、取鍋等の容器の外部に漏出するおそれがあった。また、耐火物層中に浸入した金属が冷えて固化し、ガス流通路が塞がれることによって、次のガス吹き込み処理が困難となるという問題があった。
【０００５】
そこで、従来、取鍋等の容器にタンクを取り付け、このタンクにガスを加圧状態で蓄えておき、ガス供給源と切り離されているときは、このタンクからガス吹き込みプラグにガスを供給する技術が提案されている（例えば、特許文献１，２参照）。ここで、特許文献１の技術は、ガス吹き込みプラグへのガスの供給開始に先立ってタンクへガスを充填しておくものであり、特許文献２の技術は、ガス吹き込みプラグにガスを供給しつつタンクにガスを充填するものである。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１，２の技術によれば、溶融金属の浸入を防ぐために必要十分な低圧で、ガス吹き込みプラグにガスを供給し続けることができるため、耐火物層中への溶融金属の浸入を有効に抑止することができる。しかしながら、容器ごとにタンクを取り付ける必要があり、また、タンクへのガスの充填及びタンクからのガスの放出のためにガスの流通を切り替える設備が必要であるため、これらの設備のためにコストがかかると共に、ガスの流通を切り替える操作に手間を要するものであった。
【０００７】
そこで、本発明は、上記の実情に鑑み、溶融金属を収容した容器に取り付けられて溶融金属中にガスを吹き込むガス吹き込みプラグであって、簡易な構成でガス吹き込みプラグへのガスの供給が断たれたときの溶融金属の浸入を抑止できると共に、ガス吹き込みプラグを介した溶融金属の漏出を防止することができるガス吹き込みプラグの提供を、課題とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記の課題を解決するため、本発明にかかるガス吹き込みプラグは、「溶融金属を収容する容器に取り付けられて溶融金属にガスを供給するガス吹き込みプラグであって、ガス透過性の耐火物層、該耐火物層の外表面を少なくとも一端面を除いて被覆しているケーシング、及び、一端が前記ケーシングの内部と連通するように前記ケーシングに接続され他端がガス供給源と接続されているガス供給管を備え、前記ケーシングは、前記ガス供給管の長軸方向が鉛直方向と略一致すると共に、前記ケーシングに被覆されていない前記耐火物層の端面が前記容器の内側を向くように、前記容器の底部を貫通する孔部に嵌め込まれるものであり、前記ガス供給管の内周面から突設されている弁座と、前記ガス供給管内に前記弁座より上方で上下運動自在に収容され、前記弁座に着座して前記ガス供給管を閉塞する弁体とを具備する」ものである。
【０００９】
「ガス透過性の耐火物層」としては、多孔質耐火物層、不定形耐火材料を用いて形成された緻密質耐火物層にスリット状の貫通孔が多数形成された耐火物層、あるいは、両者を複合させた耐火物層を例示することができる。なお、スリット状の貫通孔が形成された緻密質耐火物層は、例えば、不定形耐火材料を用いて所定形状に成形された成形体に、燃焼により焼失する線条の可燃性材料を貫通するように多数配しておき、その後燃焼させることにより製造することができる。
【００１０】
ここで、ガス透過性の耐火物層を構成させる耐火材料の種類は特に限定されず、例えば、アルミナ−シリカ質、ハイアルミナ質、アルミナ−クロム質、アルミナ−マグネシア質、マグネシア−クロム質等の耐火材料を使用することができる。また、耐火物層の外形は特に限定されないが、例えば、截頭円錐形状、截頭角錐形状、円柱状、四角柱状とすることができる。
【００１１】
「ケーシング」は、鉄、鋼、合金鋼等の金属で形成することができる。また、「ケーシングに被覆されていない前記耐火物層の端面」は、「前記容器の内側を向くように」配されることから、この端面から溶融金属にガスが吹き込まれる。なお、「耐火物層の外表面を少なくとも一端面を除いてケーシングで被覆する」とは、耐火物層の外表面のうち、溶融金属にガスが吹き込まれる端面は少なくともケーシングによって被覆されないとの意であり、その端面以外の外表面にケーシングによって被覆されない面があっても構わない。例えば、耐火物層を截頭円錐形状や截頭角錐形状に形成した場合、頭部の端面（縮径側の端面）の他、側周面において頭部に近い部分がケーシングによって被覆されていない構成とすることができる。このような構成とした場合は、溶融金属に接触する端部まではケーシングが達していないため、金属製のケーシングが溶融金属によって溶損するおそれを防止することができる。なお、以下では、便宜上、耐火物層において溶融金属に接触している端面を“ガス吹き込み端面”と称して説明する。
【００１２】
ケーシングが「前記容器の底部を貫通する孔部に嵌め込まれる」構成としては、取鍋等の容器の底部に穿設された貫通孔部に、羽口レンガを介してケーシングが嵌挿される構成を例示することができる。
【００１３】
「弁座」は、「前記ガス供給管の内周面から突設されている」ものであればその形状は特に限定されないが、ガス供給管内部のガス流通路が、弁座によって狭められるものの塞がれることはない大きさ及び形状に形成される。また、「弁体」の形状も特に限定されるものではないが、当然ながら、弁座によって狭められたガス供給路を通過しない大きさ及び形状に形成される。なお、弁体は、金属やセラミックス等で形成することができる。
【００１４】
上記構成によれば、ガス供給管は長軸方向がほぼ鉛直方向であるため、弁体にはガス供給管内を落下させるように重力が作用する。そのため、ガス供給源からガスが供給されていない場合、あるいは、ガス供給源から供給されるガスの圧力が低く、ガスによって弁体が押し上げられる力が弁体に作用する重力より小さい場合は、弁体は弁座に着座し、ガス供給管内でガス流通路が閉塞される。一方、ガス供給源からガスが供給され、ガスによる押し上げ力が弁体に作用する重力に勝る場合は、弁体は浮き上がり、弁座と弁体との間に空隙が形成される。その結果、この空隙を介してガス供給管内をガスが流通し、ガス透過性の耐火物層にガスが供給され、更に耐火物層内をガスが流通して、ガス吹き込み端面から溶融金属内に放出される。
【００１５】
その後、ガス供給源からのガスの供給が停止されると、弁体は重力により下降して弁座に着座し、ガス流通路を閉塞する。この状態では、液体に浸漬したストローの一端を塞いだ後ストローを持ち上げても内部の液体が流れ落ちないのと同様の現象で、ガス供給管が閉塞されている弁座部分から耐火物層のガス吹き込み端面に至る空間内にガスが保持される。従って、容器に溶融金属が収容された状態で、ガス供給源からのガスの供給が停止された場合であっても、耐火物層内はガスが充満した状態で保持されているため、溶融金属の耐火物層内への浸入を防止することができる。
【００１６】
また、従来、容器に溶融金属が収容された状態でガスの供給が停止された場合に限らず、容器から溶融金属を排出した後であっても、容器に残存した溶融金属が耐火物層内に浸入してしまうという問題があった。本発明によれば、この場合であっても、上記のように、容器から溶融金属を排出する前にガス供給管を弁体で閉塞し、耐火物層内をガスが充満した状態に保持しておくことができるため、容器に残存した溶融金属の耐火物層内への浸入を防止することができる。
【００１７】
更に、容器に溶融金属を収容している場合、耐火物層は高温の溶融金属によって加熱されており、また、溶融金属を排出した後であっても、耐火物層は残熱により加熱される。そのため、耐火物層内に保持されているガスの体積は膨張し、膨張分に相当するガスが、ガス吹き込み端面から少しずつ漏れ出る。このような現象により、耐火物層への溶融金属の浸入がより確実に防止される。
【００１８】
加えて、耐火物層に浸入した溶融金属がガス供給管内に流入したとしても、ガス供給管内に設けられている弁体上に溶融金属が流下する。その結果、比重が大きい金属に作用する重力よって、ガスが弁体を押し上げている力に抗して弁体が押し下げられ、ガス供給管内でガス流通路が閉塞される。これにより、ガス吹き込みプラグを介した溶融金属の漏出を、有効に防止することができる。
【００１９】
ここで、ガス供給の停止時にガス流通路を閉塞する作用のみに着眼した場合は、ガス供給管とケーシングとの接続部分よりケーシング側に、弁体を設ける構成も想到しうる。例えば、ケーシング内にガスの流路を拡げるためのガスプール部が設けられる場合、ガス供給の停止時に弁体がガスプール部側から落下することによりガス供給管の端部が閉塞される構成も想到しうる。しかしながら、このような構成とした場合は、ガスが供給されている状態、すなわち、弁体が浮き上がっている状態で、耐火物層の亀裂や割れ等何らかの理由で溶融金属が流入した場合、ガス供給管内に流れ込もうとする溶融金属を止めることはできない。これに対し、本発明では、ガス供給管内に弁体を設ける構成としているため、ガスの供給により弁体が浮き上がっている状態であっても、流入した溶融金属は弁体上に流下し、弁体が押し下げられてガス流通路が閉塞されるため、ガス吹き込みプラグを介した溶融金属の漏出を有効に防止することができる。
【００２０】
上記のように、本発明によれば、ガス供給の停止時、及び、溶融金属の流入時に、自然にガス供給管が閉塞されるため、人為的な操作や監視を何ら要することなく、耐火物層内への溶融金属の浸入や外部への漏出を防止することができる。そして、ガス供給管内に弁体と弁座を設けるという極めて簡易な構成であるため、低コストで上記の優れた作用効果を奏するガス吹き込みプラグを製造することができる。
【００２１】
本発明にかかるガス吹き込みプラグは、上記構成に加え、「前記弁体より上方で、前記ガス供給管の内周面に沿って環状に突設されている環状突部を」具備するものとすることができる。
【００２２】
上記構成の本発明によれば、耐火物層内に浸入した溶融金属がどのように流入しても、ガス供給管の内周面に沿って環状に突設された環状突部に案内され、ガス供給管の中央寄りで落下し易い。これにより、溶融金属が弁体の上に落下する確度の高いものとなり、弁体の押し下げによるガス流通路の閉塞によって、より確実に溶融金属の漏出を防止することができる。
【００２３】
本発明にかかるガス吹き込みプラグは、上記構成に加え、「前記弁体を押し下げる方向または押し上げる方向に付勢しているバネ部材を具備する」ものとすることができる。
【００２４】
上記構成において、押し下げられる方向に弁体が付勢されている場合は、この力に抗して弁体を押し上げてガス流通路を開放するためには、重力のみが弁体に作用している場合に比べて、大きな圧力でガスが供給されることが必要である。一方、押し上げられる方向に弁体が付勢されている場合は、重力のみが弁体に作用している場合に比べて、小さな圧力のガスで弁体を押し上げてガス流通路を開放することができる。従って、本発明によれば、ガス流通路が開放または閉塞される条件を、弁体の大きさ、形状、質量など、弁体の設定のみで調整する場合に比べ、容易に調整することができる。また、張力の異なるバネを用いることにより、上記条件の微調整も容易に行うことができる。
【発明の効果】
【００２５】
以上のように、本発明の効果として、溶融金属を収容した容器に取り付けられて溶融金属中にガスを吹き込むガス吹き込みプラグであって、簡易な構成でガス吹き込みプラグへのガスの供給が断たれたときの溶融金属の浸入を抑止できると共に、ガス吹き込みプラグを介した溶融金属の漏出を防止することができるガス吹き込みプラグを、提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】第一実施形態のガス吹き込みプラグの構成を示す端面図である。
【図２】図１のガス吹き込みプラグの使用状態の説明図である。
【図３】図１のガス吹き込みプラグにおける弁体の動きをＡ範囲で示す説明図である。
【図４】第二実施形態のガス吹き込みプラグの構成を示す端面図である。
【図５】図４のガス吹き込みプラグにおける弁体の動きをＢ範囲で示す説明図である。
【図６】第三実施形態のガス吹き込みプラグの構成を示す端面図である。
【図７】図６のガス吹き込みプラグにおける弁体の動きをＣ範囲で示す説明図である。
【図８】他の実施形態のガス吹き込みプラグの構成を示す端面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
以下、本発明の第一実施形態であるガス吹き込みプラグ１について、図１乃至図３に基づいて説明する。なお、図１はガス吹き込みプラグ１を縦方向に中央で分割した場合の端面図である。
【００２８】
第一実施形態のガス吹き込みプラグ１は、溶融金属Ｍを収容する容器９０に取り付けられて溶融金属Ｍにガスを供給するガス吹き込みプラグ１であって、ガス透過性の耐火物層１０、耐火物層１０の外表面を少なくとも端面１１を除いて被覆しているケーシング２０、及び、一方の端部３１がケーシング２０の内部と連通するようにケーシング２０に接続され他方の端部３２がガス供給源と接続されているガス供給管３０を備え、ケーシング２０は、ガス供給管３０の長軸方向が鉛直方向と略一致すると共に、ケーシング２０に被覆されていない耐火物層１０の端面１１が容器９０の内側を向くように、容器９０の底部を貫通する孔部９５に嵌め込まれるものであり、ガス供給管３０の内周面から突設されている弁座４１と、ガス供給管３０内に弁座４１より上方で上下運動自在に収容され、弁座４１に着座してガス供給管３０を閉塞する弁体５１とを具備している。
【００２９】
より詳細に説明すると、ガス透過性の耐火物層１０は截頭円錐形状に形成されており、縮径している側の端面１１を除き、側周面及び拡径している側の端面１２が金属製のケーシング２０によって被覆されている。ここで、耐火物層１０の側周面は端面１１側ではケーシング２０によって被覆されておらず、ケーシング２０は端面１１までは達していない。また、ケーシング２０の内部には、端面１２側で耐火物層１０との間にガスプール部２５としての空間が形成されている。そして、ケーシング２０において端面１２を被覆している面には、金属製で円筒状のガス供給管３０の一方の端部３１が開口するように溶接されており、ガス供給管３０の内部とケーシング２０の内部とが連通している。また、ガス供給管３０は端面１２と直角をなすようにケーシング２０と接続されている。
【００３０】
上記のように、耐火物層１０を被覆すると共にガス供給管３０と接続されているケーシング２０は、図２に模式的に示すように、溶融金属Ｍを収容する容器９０の底部を貫通する孔部９５に、端面１１を上方（容器９０の内側）に向けて嵌め込まれている。これにより、ガス供給管３０の長軸方向は、鉛直方向と略一致する。そして、ガス供給管３０の端部３２（端部３１と反対側の端部）は図示しないガス供給源と接続される。上記構成により、ガス供給源から供給されたガスは、鉛直なガス供給管３０内を下から上に向かって流通し（図示矢印方向）、端部３１を介してケーシング２０内に流入する。そして、ガスはガスプール部２５で拡げられた後、耐火物層１０内に流入し、耐火物層１０内を流通して端面１１から放出され、溶融金属Ｍ内に供給される。なお、端面１１が、上述の“ガス吹き込み端面”に相当する。
【００３１】
ガス供給管３０の内部には、端部３１近傍において内周面に沿って環状に突出した環状突部６１が設けられている。また、弁座４１は、環状突部６１と所定距離離れた下方に、同じくガス供給管３０の内周面に沿って環状に突設されている。そして、弁座４１と環状突部６１との間の空間に、弁体５１が収容されている。また、第一実施形態の弁体５１は球状であり、その直径は、弁座４１の内周円及び環状突部６１の内周円より大径で、かつ、ガス供給管３０内を移動自在な径に設定されている。すなわち、弁体５１は、弁座４１と環状突部６１との間を上下運動自在とされている。なお、第一実施形態では、弁座４１の上面及び環状突部６１の下面は、弁体５１の球面に沿うように断面円弧状に形成されている。
【００３２】
次に、第一実施形態のガス吹き込みプラグ１における弁体５１の動きを、図３を用いて説明する。ここで、図３は図１におけるＡ範囲を拡大して図示したものである。まず、ガス供給源からガスが供給されていない状態では、図３（ａ）に示すように、弁体５１は重力により弁座４１に着座した状態である。ガス供給源からガスが供給されると、ガス供給管３０内を下から上に流れるガスによって弁体５１を押し上げる力が作用する。この押し上げ力が、弁体５１に作用している重力より大きくなると、図３（ｂ）に示すように弁体５１が浮き上がり、弁座４１と弁体５１との間に空隙が形成される。これにより、図中に矢印で示したようにガスが流通してガスプール部２５に流入し、上記のように溶融金属内へのガス吹き込みが行われる。
【００３３】
ガス供給源からのガスの供給が停止されると、重力に逆らって弁体５１を押し上げる力がなくなるため、弁体５１は自然落下し、再び図３（ａ）に示すように弁座４１に着座する。これにより、ガス供給管３０内でガス流通路３５は閉塞され、耐火物層１０内はガスが充満した状態で保持されるため、溶融金属が耐火物層１０内に浸入することが防止される。なお、弁座４１の上面は球状の弁体５１の外形に沿うような形状に形成されているため、弁座４１と弁体５１とが面的に接触し、ガス流通路３５が確実に閉塞される。
【００３４】
一方、図３（ｂ）に示すように弁体５１が浮き上がりガスが流通している状態で、耐火物層１０における亀裂や割れの発生等に起因して、溶融金属がガス吹き込みプラグ１内に流入した場合、図３（ｃ）に矢印で示すように、溶融金属はガス供給管３０内で弁体５１上に流下する。このとき、弁体５１より上方に環状突部６１が形成されているため、溶融金属は環状突部６１に案内されてガス供給管３０の中央寄りで流下し易く、確度高く弁体５１上に落下する。これにより、ガスが弁体５１を押し上げる力に抗して、比重の大きな溶融金属に作用する重力が弁体５１を押し下げ、図３（ａ）に示すように、弁体５１によってガス流通路３５が閉塞される。その結果、溶融金属は弁座４１より下方に流下することはなく、ガス吹き込みプラグ１を介して溶融金属が外部に漏出することが防止される。また、上記のように、弁座４１と弁体５１とが面接触することにより、溶融金属の流下が確実に防止される。
【００３５】
なお、環状突部６１は、上記のように溶融金属を案内する作用を奏することに加え、ガスの押し上げ力により浮き上がる弁体５１のストッパとしても作用する。これにより、何らかの異常によりガス供給源から所定値以上の圧力でガスが供給された場合でも、弁体５１がガス供給管３０から飛び出して耐火物層１０に衝突し、耐火物層１０が損傷を受けることを防止できると共に、ガスが異常な高圧で耐火物層１０に供給されることを防止することができる。
【００３６】
次に、第二実施形態のガス吹き込みプラグ２について、図４及び図５を用いて説明する。第一実施形態との構成上の相違は、弁体５２、弁座４２、及び、環状突部６２の形状である。以下では、第一実施形態と同様の構成については同一の符号を付し、詳細な説明は省略する。
【００３７】
第二実施形態の弁体５２は、縮径した側を下方に向けた截頭円錐形の下方に円柱が延設された形状である。そして、弁座４２の上面は、弁体５２のテーパ部分の傾斜と同一の傾斜を有するテーパ状に形成されている。一方、環状突部６２の下面は、弁体５２の上面に対応させて、水平な面に形成されている。
【００３８】
第二実施形態のガス吹き込みプラグ２における弁体５２の動きを、図５に示す。ここで、図５は図４におけるＢ範囲を拡大して図示したものであり、図５（ａ）はガスの供給がない場合、あるいは、ガスによる押し上げ力が弁体５２に作用する重力より小さい場合であり、図５（ｂ）はガスによる押し上げ力が弁体５２に作用する重力より大きい場合であり、図５（ｃ）は溶融金属が耐火物層１０を介して流入した場合である。それぞれの状態における弁体５２の動きは、図３を用いて説明した第一実施形態と同様であるため、詳細な説明は省略する。
【００３９】
次に、第三実施形態のガス吹き込みプラグ３について、図６及び図７を用いて説明する。第一実施形態及び第二実施形態との構成上の相違は、弁体５３、及び、弁座４３の形状に加え、弁体５３を付勢するバネ部材７１を具備している点である。また、環状突部６２と同様の構成の環状突部６３を備えている。
【００４０】
第三実施形態の弁体５３は円板状であり、弁座４３の上面及び環状突部６３の下面は共に水平な面に形成されている。また、バネ部材７１はコイルバネであり、その一端が弁体５３の下面に取り付けられていると共に、他端はガス供給管３０の内周面から突設されたバネ支持部材３３に取り付けられている。
【００４１】
第三実施形態のガス吹き込みプラグ３における弁体５３の動きを、図７に示す。ここで、図７は図６におけるＣ範囲を拡大して図示したものである。以下では、第一実施形態及び第二実施形態と同様の構成については同一の符号を付し、詳細な説明は省略する。
【００４２】
まず、ガス供給源からガスが供給されていない場合、あるいは、ガスによって弁体５３が押し上げられる力が弁体５３を押し下げるように働く力より小さい場合は、図７（ａ）に示すように、弁体５３は弁座４３に着座し、ガス流通管３０は閉塞されている。ここで、バネ部材７１が引張バネの場合（バネ部材７１が引き伸ばされて弁体５３が弁座４３と当接している場合）は、弁体５３は弁体５３自身に働く重力より大きな力で押し下げられている。一方、バネ部材７１が圧縮バネの場合（バネ部材７１がバネ支持部材３３と弁体５３との間で圧縮されて弁体５３が弁座４３と当接している場合）は、弁体５３は弁体５３自身に働く重力より小さな力で押し下げられている。
【００４３】
従って、ガス供給源からガスが供給された際、バネ部材７１が引張バネの場合は、バネ部材７１がない場合より大きなガス圧で、図７（ｂ）のように、弁体５３が浮き上がる。従って、ガスが供給されていたとしても、その圧力が所定値より小さな場合はガス流通路３５を閉塞させておくように条件設定をする場合、その調整が行い易い。一方、バネ部材７１が圧縮バネの場合は、バネ部材７１がない場合より小さな圧力でガスが供給されたときに、ガス流通路３５が解放される。これにより、弁体５３が金属のように比重の大きな材料で形成されている場合に、ガスの圧力がそれほど大きくなくても、ガス流通路３５を開放することができる。
【００４４】
図７（ｃ）に示すように、ガス供給源からガスが供給されて弁体５３が浮き上がっている状態で、耐火物層１０を介して溶融金属が流入した場合、溶融金属の流下による弁体５３の下降動作は、バネ部材７１が引張バネの場合はバネ部材７１がない場合より応答が敏感となり、バネ部材７１が圧縮バネの場合はバネ部材７１がない場合より応答が鈍くなるため、バネ部材の張力によって応答性を調整することができる。
【００４５】
この第三実施形態においても、弁体５３より上方に環状突部６３が設けられていることにより、流入した溶融金属は環状突部６３に案内されてガス供給管３０の中央寄りで流下し易く、溶融金属の漏出を確実に防止することができる。
【００４６】
上記のように、第一実施形態〜第三実施形態のガス吹き込みプラグによれば、ガス供給の停止時、及び、耐火物層１０を介して溶融金属が流入した時に、自然にガス供給管３０内でガス流通路３５が閉塞されるため、人為的な操作や監視を何ら要することなく、耐火物層１０内への溶融金属の浸入や外部への漏出を防止することができる。そして、ガス供給管３０内に弁体と弁座を設けるという極めて簡易な構成であるため、低コストで上記の優れた作用効果を奏するガス吹き込みプラグ１，２，３を製造することができる。
【００４７】
また、ガス吹き込みプラグ１，２，３は何れも、弁体の上方でガス供給管３０の内周面に沿って環状突部が形成されているため、溶融金属が耐火物層１０を介して流入した場合であっても、溶融金属が弁体の上に落下する確度の高いものとなり、弁体の押し下げによるガス流通路３５の閉塞によって、確実に溶融金属の漏出を防止することができる。
【００４８】
更に、第三実施形態のガス吹き込みプラグ３は、バネ部材７１を具備するため、ガス流通路３５が開放または閉塞される条件を、弁体５３及びバネ部材７１の設定によって調整し易いものとなっている。
【００４９】
以上、本発明について好適な実施形態を挙げて説明したが、本発明は上記の実施形態に限定されるものではなく、以下に示すように、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、種々の改良及び設計の変更が可能である。
【００５０】
例えば、ガス透過性の耐火物層の形状が截頭円錐形状の場合を例示したが、これに限定されず、円柱状や截頭角錐形状とすることができる。また、弁体や弁座の形状も、両者の当接によりガス流通路を閉塞することができるものであれば、上記に例示した形状に限定されるものではない。
【００５１】
また、上記では、弁体の飛び出しを防止するストッパを環状突部が兼ねている場合を例示したが、図８に例示するように、ガス供給管３０の内周面から分離して突出する複数の部材によって構成させたストッパ６４を、環状突部６５の下方に設けることができる。ここで、図８（ａ）は図１におけるＡ範囲に相当する部分を図示しており、図８（ｂ）は図８（ａ）のガス供給管３０内におけるＸ−Ｘ線端面図であり、図８（ｃ）は図８（ａ）のガス供給管３０内におけるＹ−Ｙ線端面図である。このような構成にすることにより、ガス供給源からガス供給管３０に供給されたガスの圧力によって押し上げられた弁体５１がストッパ６４に当接した状態で、ガス流通路３５が弁体５１によって塞がれることなく、耐火物層１０を介して溶融金属にガスの吹き込みが行われる。
【符号の説明】
【００５２】
１，２，３  ガス吹き込みプラグ
１０  耐火物層
１１  ケーシングに被覆されていない耐火物層の端面
２０  ケーシング
３０  ガス供給管
４１，４２，４３  弁座
５１，５２，５３  弁体
６１，６２，６３  環状突部
７１  バネ部材
９０  容器
９５  容器の底部を貫通する孔部
【先行技術文献】
【特許文献】
【００５３】
【特許文献１】特許第２８４４３２２号公報
【特許文献２】特許第４１０７４０９号公報
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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