(57)【要約】      （修正有）【課題】金属溶体の撹拌のために不活性ガス等を吹込むに当り、溶融金属等の溶体の浸入を低減して、耐用寿命の延長を図るようにしたガス吹込用プラグを提供する。【解決手段】ガス吹込用プラグ１はほぼ円錐台形状に形成された中心層３と中心層の外側に中心層を取り巻くように円錐台形状に形成された層５と、層５の外側に層５を取り巻くように円錐台形状に形成された７とで形成され、中心層も外側の層５もポーラス層である。層７は層３、５を支え、ガスを上方向に流すための非ポーラス層である。このように、プラグのガス吹込み層が同心円状の複数の層で形成されていることを特徴とする。【選択図】図１
2006104507.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ほぼ円錐台形の通気性のある耐火物で構成されたプラグであって、該プラグのガス吹込み層が同心円状の複数の層で形成されていることを特徴とするガス吹込用プラグ。
【請求項２】
前記同心円状のガス吹込み層は、通気性の大きい層と通気性の小さい層とから構成されていることを特徴とする請求項１のガス吹込用プラグ。
【請求項３】
前記ガス吹込み層は、前記通気性の大きい層を外側に、前記通気性の小さい層が内側となるように設けたことを特徴とする請求項１又は２のガス吹込用プラグ。
【請求項４】
前記ガス吹込み層は、通気性の大きい１層と、通気性の小さい１層とから構成されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のガス吹込用プラグ。
【請求項５】
前記ガス吹込み層は、前記ガス吹込み層の縦方向のほぼ中心部断面において前記通気性の小さい層の直径を１とした場合、通気性の大きい層の直径が約１．３〜１．７の範囲となるように設けられていることを特徴とする請求項４に記載のガス吹込み用プラグ。
【請求項６】
前記通気性の小さい層の気孔率が１０〜２５％であり、前記通気性の大きい層の気孔率が２０〜３５％であることを特徴とする請求項２〜５の何れかに記載のガス吹込み用プラグ。
【請求項７】
前記ガス吹込み層は、ハイアルミナ質、アルミナ−クロム質、アルミナ−クロム−ジルコニア質のいずれかの耐火物をプレス成形後に焼成した焼成品であることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載のガス吹込み用プラグ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、金属等の溶体に、溶体の精錬のためにガスを吹込むためのガス吹込プラグに関する。詳細には、ガス吹込み層を複数層設けたガス吹込みプラグに関する。
【背景技術】
【０００２】
金属溶体を撹拌するために、溶体中に不活性ガス等のガスが吹込まれる。例えば、図４に示したような断面形状のガス吹込みプラグ５１を溶融金属容器の底部に設け、ガス供給管５７を通してガスを溶融金属容器内部の溶体中にガスが吹込まれる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところで、図４に示したような従来のガス吹込みプラグは中心部にほぼ一定の気孔率を有する耐火物を有していたが、以下のような問題があった。すなわち、ガス吹込みプラグ５１に設けられたポーラスプラグ５３について、中心部側に相当する部分と外側に相当する部分とではガスの吐出量が異なり、中心部側では吐出量が多くなって、外側では吐出量が少なくなるということがあった。
【０００４】
すなわち、ポーラスプラグ５３の中心部側では、通常ガスが中心付近を集中的に通過し、ガス気泡が合体して大きくなり、ガス気泡の浮上スピードも速くなり、またランダムとなる。即ち、適当な大きさの気泡が最大となり、気泡が大きすぎても、小さすぎても液体中の浮上速度は遅くなる。ところが、ポーラスプラグ５３の外側では通常氣孔率が低く、ガス流量が低くなる。そのため、溶体への気泡の広がり範囲が狭くなるという傾向があった。
【０００５】
その結果、溶体の攪拌能力が低下して、吹き込み時間を延長していた。そこで、ガス流量を多くし、また均一にする必要があった。従って、本発明は上記問題を解決するために、ガス吹込みプラグ表面から吐出するガスをプラグ上面の全面に渡って均一に吐出させ、なるべく大量のガスを吹き込む方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
発明の第１の態様は、ほぼ円錐台形の通気性のある耐火物で構成されたプラグであって、該プラグのガス吹込み層が同心円状の複数の層で形成されていることを特徴とするガス吹込用プラグである。
【０００７】
発明の第２の態様は、前記同心円状のガス吹込み層は、通気性の大きい層と通気性の小さい層とから構成されていることを特徴とするガス吹込用プラグである。
【０００８】
発明の第３の態様は、前記ガス吹込み層は、前記通気性の大きい層を外側に、前記通気性の小さい層が内側となるように設けたことを特徴とするガス吹込用プラグである。
【０００９】
前記ガス吹込み層は、通気性の大きい１層と、通気性の小さい１層とから構成されていることを特徴とするガス吹込用プラグである。
【００１０】
前記ガス吹込み層は、前記ガス吹込み層の縦方向のほぼ中心部断面において前記通気性の小さい層の直径を１とした場合、通気性の大きい層の直径が約１．３〜１．７の範囲となるように設けられていることを特徴とするガス吹込み用プラグである。
【００１１】
前記通気性の小さい層の気孔率が１０〜２５％であり、前記通気性の大きい層の気孔率が２０〜３５％であることを特徴とするガス吹込み用プラグである。
【００１２】
前記ガス吹込み層は、ハイアルミナ質、アルミナ−クロム質、アルミナ−クロム−ジルコニア質の耐火物のいずれかの耐火物をプレス成形後に焼成した焼成品であることを特徴とするガス吹込み用プラグである。
【発明の効果】
【００１３】
上記のように構成することで、以下の効果がある。
（１）プラグ表面全面にわたって均一な吐出量が得られる。
（２）気泡の不ぞろいがなくなる。
（３）気泡の合体がなく、ガス気泡が溶体全体に広がる効果が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
（実施の形態１）
図１に本発明の実施の形態について示した。図１（ａ）は、本発明に係るガス吹込みプラグ１の縦方向の断面略図である。図１（ｂ）は、図１（ａ）のガス吹込みプラグ１のＡ−Ａ’に関するもので、図１（ａ）の縦方向中央部分の横方向断面図略図である。
【００１５】
本実施の形態では、ガス吹込み層が複数の層で形成されている。図１（ａ）を用いて説明する。ガス吹込みプラグ１は、円錐台形状に形成された中心層３と、中心層３の外側に中心層３を取り巻くように円錐台形状に形成された層５と、層５の外側に層５を取り巻くように円錐台形状に形成された層７とで形成されている。
【００１６】
中心層３の外側の層５も、ガスを通過させるために設けられたポーラス層である。層７は、例えば層３、及び層５を支え、ガスを上方向に流すために設けられる非ポーラス層で形成されている。本実施の形態では、中心層３が１層であり、外側の層５が１層である。
【００１７】
図１（ａ）では、中心層３の層と、外側層５により形成されている。図１（ａ）に示したガス吹込みプラグ１は、通気性の小さい中心層３と、通気性の大きい層５とで形成されている。層７は、例えば通気性のないキャスタブル耐火物が用いられている。
【００１８】
図１（ｂ）の横断面図を用いて説明する。ガス吹込み層は中心層３と、外側層５により形成されている。ここで、中心層３の外径寸法をＸとし、外側の層５の外径寸法をＹとした場合、ＸとＹの比率は設計条件によって適宜選定できるものである。本発明では、内側の層３の最外径寸法Ｘと、外側の層５の最外径寸法Ｙは、１：１．３〜１．７となることが望ましい。１．３を下回るとガスの全通過量が少なく、１．７を超えるとガス全通過量が過剰となるからである。
【００１９】
本発明で、中心層３の通気性を小さくするためには、中心層３を形成する際に中間粒子を少なく使用し、気孔率を小さく、例えば、１５〜２５％とする。１５％未満では、通気量を確保できず、２５％を超えると、ガスが過剰となる。なお、気孔率は例えばＪＩＳ  ２２０５１に準拠して測定できる。
【００２０】
材料は、ハイアルミナ質、アルミナ−クロム質、アルミナ−クロム−ジルコニア質の耐火物をプレス成形した焼成品であることが望ましい。以下に成分組成の例を示す。しかし、以下の組成は、例示であり、拘束するものでない。
ハイアルミナ質：Al2O3 ９０ %以上
アルミナ−クロム質：Al2O3 ８７％、Cr2O3  ３％
アルミナ−クロム−ジルコニア質：Al2O3８２％、Cr2O3  ３％、ZrO2  ５%
【００２１】
外側の層５の通気性を大きくするためには、外側の層５を形成する際に、中間粒子を多く使用し、気孔率を大きく、例えば、２０〜３５％とする。
２０〜３５％をはずれた場合には、ガス通過量がすくなすぎるか、又は過剰となる。
材料は、前述のハイアルミナ質、アルミナ−クロム質、アルミナ−クロム−ジルコニア質耐火物のプレス成形の焼成品で形成することが望ましい。
【００２２】
実施の形態１では、中心層３が１層で、外側層５が１層で形成されていたが、もちろん、ガス吹込みプラグ１は、通気性の大きい層３と通気性の小さい層５が複数層、例えば交互に、あるいは連続して設けてもかまわない。
【００２３】
ガス吹込みプラグは、例えば、下層をスリット構造を備えた耐火物とし、上層を本発明のようにポーラス質耐火物を配置した構造とすることができる。また、ポーラスプラグ１の外側周囲の全部又は一部を、金属ケースで覆っても良く、多用な手段が取り得る。
【００２４】
図２、３には、本発明を説明するために行った試験の結果を示した。図２は、本発明を説明するための試験結果である。試験では、中心層２３の１層と、外側層２５の１層の２層とし、ガスを吹き込んだ場合のガスの挙動について確認する試験を行った。
【００２５】
図２（ａ）に示すような、中心層２３がハイアルミナ質（Al2O3 ９０%）、気孔率２３％の通気性の小さい層２３で形成され、気孔率が３０％で通気性の大きい層が外側層５に形成されている部材を用い、水モデル試験を行った。
【００２６】
図２（ｂ）には、前記説明の試験装置を用いて行った結果を示した。ガス流量が５５ｌ／分であり、ガス圧力が０．５ｋｇ／ｃｍ２である。すなわち、図２（ｂ）について、以下のことが言える。
（１）プラグ全面から細かな気泡が均一に吐出されている。
（２）気泡の合体がなく気泡が水全体に広がっている。
【００２７】
図３は、比較例を説明するための試験結果である。試験では、ガス吹込み層３３の１層とし、ガスを吹き込んだ場合のガスの挙動について確認する試験を行った。
図３（ａ）に示すような、層３３がハイアルミナ質、気孔率２３％の部材を用い、前記同様な水試験を行った。
【００２８】
図３（ｂ）には、上記試験装置を用いて行った結果を示す。ガス流量は５０ｌ／分であり、ガス圧力が０．５ｋｇ／ｃｍ２である。図３（ｂ）から以下のことが分かる。
（１）プラグ内側の気泡は粗く、外側の気泡が細かく気泡が不ぞろいである。
（２）気泡の合体が見られ気泡全体が内側に縮んでいる。
上記実験から、プラグの気孔率、吹き込み圧力、吹込み量を適正に選択することにより図２（ｂ）に示すように気泡を水モデル内に均一に分散することが出来ることを確認した。
【００２９】
上記は水を用いた試験結果であるが、本発明にあるガス吹込みプラグを作製し、３００ｔ溶鋼鍋で用いたところ、肉眼では本発明品は従来品に較べ溶鋼の流動面積が広く攪拌効率が高まったことが確認できた。
【産業上の利用可能性】
【００３０】
本発明に係るガス吹き込みプラグは、以下の効果がある。
（１）プラグ表面全面にわたって均一な吐出量が得られる。
（２）気泡の大きさの不均一がなくなる。
（３）気泡の合体がなく広がりが得られる。
従って、溶融金属、特に溶銑、溶鋼、アルミニウム、その他溶銅等の金属の精錬に利用できる。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明の１実施形態を示す図である。
【図２】本願発明に係る試験を説明する図である。
【図３】従来例に係る試験を説明する図である。
【図４】従来例を示す図である。
【符号の説明】
【００３２】
１  ガス吹込プラグ
３  中心層
５  外側層
７  キャスタブル耐火物
２３  中心層
２５  外側
３３  従来層
５１  ガス吹込みプラグ
５３  ポーラスプラグ
５５  キャスタブル耐火物
【図１】
2006104507.tif 000003
【図２】
2006104507.tif 000004
【図３】
2006104507.tif 000005
【図４】
2006104507.tif 000006