(57)【要約】【課題】経済的な使用が可能なランスパイプを提供する。【解決手段】本発明のランスパイプ１は、アルミニウム溶湯に吹き込みガスを導入するものであり、ガス導入管２の先端側に先端多孔質部３を着脱可能に設けてあり、先端多孔質部３に対するガス導入管２の素材強度比を２０〜５００にしたことを特徴とする。ガス導入管２と先端多孔質部３とにネジ部４を設けて、これらを接合することが好ましい。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
アルミニウム溶湯に吹き込みガスを導入するランスパイプにおいて、ガス導入管の先端側に先端多孔質部を着脱可能に設けてあり、先端多孔質部に対するガス導入管の素材強度比を２０〜５００にしたランスパイプ。
【請求項２】
ガス導入管と先端多孔質部を無機接着剤及び／又はネジ加工により接合した請求項１に記載のランスパイプ。
【請求項３】
ガス導入管の素材に窒化珪素系セラミックス、サイアロン系セラミックス、炭化珪素系セラミックス、窒化珪素結合炭化珪素耐火物を用いた請求項１又は２に記載のランスパイプ。
【請求項４】
先端多孔質部に平均気孔径が２０μｍ〜２００μｍ、かつ気孔率が３０〜５０％である多孔質カーボンを用いた請求項１〜３のいずれかに記載のランスパイプ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アルミニウム溶湯中に吹き込みガスを導入するランスパイプに関する。
【背景技術】
【０００２】
保持炉などでは、アルミニウム溶湯中の水素ガスや不純物などを除去するために、溶湯中に窒素ガスなどの吹き込みガスを導入し、水素ガスや不純物などを吹き込みガス気泡中に取り込み除去する脱ガス処理が行われている。
【０００３】
アルミニウム溶湯中に吹き込みガスを導入するためには、例えば、Ｌ字型円筒状のランスパイプなどが用いられる。
このようなランスパイプとしては、例えば、金属製の管本体を多孔質性耐火材で被覆したものや、金属溶湯に浸漬させる先端表面部を、アルミナ、マグネシア及びジルコニアを含む不定形耐火物で構成したものがある（下記特許文献１，２参照）。
【０００４】
また、ランスパイプ用の材料としては、粘土を２〜１０重量％と、アルミナ含有量が７０重量％以上のアルミナセメントを１〜８重量％と、残部が耐火性骨材を含む材料からなる不定形耐火組成物に、外掛けで、粒径が１００μｍ以下で純度が９９重量％以上の金属アルミニウムを０．３〜１．５重量％配合してなるものがある（下記特許文献３参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００８−７８４８号公報
【特許文献２】特開平１１−２５６２２１号公報
【特許文献３】特開２００２−２７４９６２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ランスパイプは、高温のアルミニウム溶湯中に浸漬させるものであるため、耐熱性や耐食性、耐熱衝撃（耐スポーリング）性などに優れていることが要求される。
従来のランスパイプは、主にセラミックスやカーボンなどで形成されているが、セラミックス素材は、耐熱性や耐食性に優れているが、予熱なしで溶湯中に浸漬させると熱衝撃により割れやすいという問題があり、カーボン素材は、強度的に弱く破損しやすいという問題があった。特に、ランスパイプの先端部は破損しやすいものであった。
このため、ランスパイプの製品寿命は短く、交換の頻度が多いものであり、コストのかかるものであった。
【０００７】
そこで、本発明の目的は、経済的な使用が可能なランスパイプを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明のランスパイプは、アルミニウム溶湯に吹き込みガスを導入するランスパイプにおいて、ガス導入管の先端側に設けた先端多孔質部を着脱可能に設けてあり、先端多孔質部に対するガス導入管の素材強度比を２０〜５００にしたことを特徴とする。
【０００９】
このガス導入管と先端多孔質部を無機接着剤及び／又はネジ加工で接合することができるようにするのが好ましい。
【００１０】
ガス導入管の素材は、窒化珪素系セラミックス、サイアロン系セラミックス、炭化珪素系セラミックス、窒化珪素結合炭化珪素耐火物を用いることができる。
【００１１】
先端多孔質部は、平均気孔径が２０μｍ〜２００μｍ、かつ気孔率が３０〜５０％である多孔質カーボンを用いることができる。
【００１２】
本発明のランスパイプは、ガス導入管と先端多孔質部とを着脱可能とし、先端多孔質部の素材強度を強くしたため、破損しにくいガス導入管は長期間に渡り使用でき、破損しやすい先端多孔質部のみを交換して経済的にしようすることができる。
【００１３】
なお、本発明でいう、アルミニウム溶湯は、アルミニウム合金溶湯を含むものである。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明のランスパイプの一実施形態を示した分解斜視図である。
【図２】図１のランスパイプの断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明のランスパイプの一実施形態を説明する。但し、本発明の範囲は、これに限定されるものではない。
【００１６】
本発明の一実施形態のランスパイプ１は、図１又は２に示すように、有底円筒をＬ型にした形状としてあり、ガス導入管２と、それに接合した先端多孔質部３とを備えている。
【００１７】
ガス導入管２は、円筒状に形成してあり、内部を吹き込みガスが流れる構成としてあり、先端多孔質部３に吹き込みガスを送り出すことができる。
先端多孔質部３は、両端面を閉塞した円筒状に形成してあり、その各面を多孔質とし、ガス導入管２から流れ込んできた吹き込みガスが、内部から各面を透過して金属溶湯中に吹き込まれる構成としてある。
【００１８】
ガス導入管２は、先端多孔質部３に対する素材強度比（ガス導入管強度／先端多孔質部強度）を２０〜５００、好ましくは５０〜２００にする。素材強度比をこの範囲にすることにより、先端多孔質部３を取り外す際、ガス導入管２が破損することがない。これら強度は、材質を選定によって調整することができる。
素材強度は、３点曲げ強さ試験、ＪＩＳＲ２２１３に準じて測定することができる。
【００１９】
ガス導入管２は、セラミックスなどで形成し、先端多孔質部３は、多孔質カーボンで形成することが好ましい。セラミックスとしては、窒化珪素系セラミックス、サイアロン系セラミックス、炭化珪素系セラミックス、窒化珪素結合炭化珪素耐火物などを挙げることができる。
【００２０】
先端多孔質部３は、平均気孔径を２０μｍ〜２００μｍ、気孔率を３０〜５０％にするのが好ましい。この範囲にすることにより、気泡の放出安定性が向上する。
平均気孔径は、水銀ポロシメーターにて測定することができ、気孔率は、アルキメデス法にて測定することができる。
【００２１】
ガス導入管２の先端側には、外周面にネジ部４のネジ山が形成してあり、先端多孔質部３の周面には、ネジ部４のネジ溝を有する円孔が形成してあり、これらを締結してガス導入管２と先端多孔質部３とを着脱可能に接合できるようにしてある。このようにネジ部を設けて接合できるようにすることにより、接合部からのガス漏れがなくなる。
本実施形態では、ネジ部４でガス導入管２と先端多孔質部３と接合してあるが、アルミナ−シリカ系等からなる無機接着剤を用いた接合や嵌め合わせによる接合などでもよく、ネジ部による接合、無機接着剤による接合、嵌め合わせによる接合を適宜組み合わせて接合してもよい。
【００２２】
ガス導入管２の厚みは、５ｍｍ〜２０ｍｍが好ましく、先端多孔質部３の厚みは、１０ｍｍ〜５０ｍｍが好ましい。
【００２３】
ガス導入管２は、冷間静水圧成形、付き固め成形、押し出し成形、鋳込成形などで形成することができ、先端多孔質部３は、冷間静水圧成形、プレス成形、押し出し成形などで形成することができる。
【００２４】
ランスパイプ１は、ガス導入管２を先端多孔質部３よりも強度のある素材で形成したため、ガス導入管２は、長期に渡り繰り返し使用することができ、また、これらを着脱可能に形成したため、破損しやすい先端多孔質部３を容易に交換することができる。
【００２５】
なお、図１又は図２に示したランスパイプは、Ｌ型に形成してあるが、先端多孔質部の中間付近にガス導入管を連結したＴ型や、先端多孔質部を直線状にガス導入管に連結したストレート型や、先端多孔質部を所定の角度をもってガス導入管に連結したくの字型などに形成することもできる。
【実施例】
【００２６】
以下、本発明を実施例に基づいて、より具体的に説明する。ただし、本発明の範囲は、この実施例に限定されるものではない。
【００２７】
下記表１及び表２に記載されている素材を用いて、実施例１〜３、７及び比較例１〜５のガス導入管は、内径２０ｍｍ、厚み１０ｍｍに作製し、先端多孔質部は、多孔質カーボンで内径３０ｍｍ、厚み１５ｍｍに作製した。また、実施例４〜６、８〜１１のガス導入管は、内径２０ｍｍ、厚み５ｍｍに作製し、先端多孔質部は、多孔質カーボンで内径２５ｍｍ、厚み１５ｍｍに作製した。
【００２８】
【表１】
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【００２９】
【表２】
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【００３０】
（強度）
強度は、３点曲げ強さ試験、ＪＩＳＲ２２１３に準じて測定した。
【００３１】
（接合）
ネジ加工は、旋盤加工で行った。ネジ加工を施さない場合は、無機接着剤又は嵌め合わせで接合した。
【００３２】
（平均気孔径）
平均気孔径は、水銀ポロシメーターで測定した。
【００３３】
（気孔率）
気孔率は、アルキメデス法で測定した。
【００３４】
（試験）
実施例１〜１１及び比較例１〜５のランスパイプを用いて、先端交換時の破損、アルミ耐食性、接合部からのガス漏れ、気泡放出安定性について試験を行った。
【００３５】
（先端交換時の破損）
吹き込みガスを流しながら、ランスパイプを７５０℃のアルミニウム溶湯に１週間浸漬させて取り出し、常温に冷却した後、ガス導入部と先端多孔質部とを外し、その際にガス導入部に破損がないかを目視にて確認した。破損が確認されない場合を「○」、破損が確認された場合を「×」として評価した。
【００３６】
（アルミ耐食性）
吹き込みガスを流しながら、ランスパイプを７５０℃のアルミニウム溶湯に１週間浸漬させて取り出し、常温に冷却することを３回繰り返し、折損がない場合を「○」、折損が発生した場合を「×」として評価した。
【００３７】
（接合部からのガス漏れ）
ランスパイプを水槽内に浸漬させ、空気を２０Ｌ／ｍｉｎで送り込み、接合部からガスが漏れていないかを目視にて確認した。ガス漏れが確認されない場合を「○」、ガス漏れが確認された場合を「×」として評価した。
【００３８】
（気泡放出安定性）
ランスパイプを水槽内に浸漬させ、空気を２０Ｌ／ｍｉｎで送り込み、気泡の放出具合を目視にて確認した。多孔質部全域から均一に気泡が放出された場合を「○」、気泡の放出にムラがある場合を「×」として評価した。
【００３９】
（総合評価）
先端交換時の破損がなく、さらに、他の３評価項目中、２つ以上が○の場合を「◎」、先端交換時の破損がなく、さらに、他の３評価項目中、１つが○の場合を「○」、先端交換時の破損があり、さらに、他の３評価項目中、１つ以上が○の場合を「△」、先端交換時の破損があり、さらに、他の３評価項目の全てが×の場合を「×」として評価した。
【００４０】
（結果）
実施例１〜１１は、総合評価「◎」又は「○」であり、良好な結果であった。
一方、比較例１〜５は、総合評価「△」又は「×」であり、好ましくない結果であった。
実施例１〜１１の結果から、先端多孔質部に対するガス導入管の素材強度比が２５（実施例１〜３）〜４７５（実施例４）の範囲であれば、先端交換時にガス導入管の破損が見られないことが確認された。
比較例１〜５の結果から、該素材強度比が６又は５であるとガス導入管の破損が生ずることが確認された。
これら結果から、先端多孔質部に対するガス導入管の素材強度比は、２０〜５００の範囲であれば、先端交換時のガス導入管の破損が生じないものと思われる。
【符号の説明】
【００４１】
１ランスパイプ  ２ガス導入管  ３先端多孔質部  ４ネジ部
【図１】
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【図２】
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