(57)【要約】【課題】保護ケースの腐蝕を防止し、処理ガスの吹き込みを確実に行うことができるガス吹込み用ポーラスプラグを提供する。【解決手段】ポーラスプラグ３１は、ポーラス質耐火物で成形されたプラグ本体３２のフランジ３２ａの下面、外側面及び底面に、該ポーラス耐火物よりも緻密な耐火物で成形されケース状の套体３３を密着させるとともに、底面４２にガス吹き込み管３６を連結した金属製の保護ケース４１内に収納し、さらにガス吹き込み管３６の先端３６を套体３３の底壁部３３ａを貫通させて、プラグ本体３２の底面のエアプール３７内に臨ませている。プラグ本体３２に吹き込まれた処理ガスは、緻密な耐火物で成形されたケース状の套体３３の底壁部３３ａ及び側壁部３３ｂを通過することがない。従って、保護ケース４１の全体に亘って腐蝕防止対策を講ずることができ、耐用寿命をより長く延ばすことができる。【選択図】        図３
2004263990.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ポーラス質耐火物で成形されたプラグ本体と、該ポーラス耐火物よりも緻密な耐火物で成形され、前記プラグ本体の外側面に密着させた筒状の套体とから構成し、底面にガス吹き込み管を連結した金属製の保護ケース内に収納したことを特徴とするガス吹込み用ポーラスプラグ。
【請求項２】
ポーラス質耐火物で成形されたプラグ本体と、該ポーラス耐火物よりも緻密な耐火物で成形され、前記プラグ本体の外側面及び底面に密着させたケース状の套体とから構成し、底面にガス吹き込み管を連結した金属製の保護ケース内に収納するとともに、前記ガス吹き込み管の先端を前記套体の底面を貫通させて、プラグ本体の底面に到達させたことを特徴とするガス吹込み用ポーラスプラグ。
【請求項３】
前記プラグ本体と套体とを一体成形して焼成したことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のガス吹込み用ポーラスプラグ。
【請求項４】
前記ガス吹き込み管の先端を前記プラグ本体内に挿入したことを特徴とする請求項１乃至請求項３の何れかに記載のガス吹込み用ポーラスプラグ。
【請求項５】
前記ガス吹き込み管及び保護ケースがＮｉ、Ｃｒ、Ｍｏ系合金製であることを特徴とする請求項１乃至請求項４の何れかに記載のガス吹込み用ポーラスプラグ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、金属溶湯に処理ガスを吹き込むためのガス吹込み用ポーラスプラグに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
金属溶湯の溶解過程や精製過程では、炉体内部のルツボや保持炉に各種の処理ガスを吹き込んでいる。特にアルミニウムの溶解保持炉では、炉底に設置したポーラスプラグから塩素ガスと窒素ガスを混合した処理ガスを吹き込んで、アルミニウム溶湯内の水素ガスを脱ガスしている。ポーラスプラグは特開平７−１８５７７２号公報の図２に示されるように、裁頭円錐形のプラグ本体を底面にガス吹き込み管を連結した金属製の保護ケースに収めたものである。そして、外周部にキャスタブル耐火物を充填して炉底に設置される。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記構成のガス吹込み用のポーラスプラグは、ガス吹き込み操業を繰り返すと、保護ケースが処理ガスに含まれる塩素ガスに触れて腐蝕したり、溶解保持炉を構成する耐火煉瓦やポーラスプラグの外周部に充填したキャスタブル耐火物に含まれる結晶水と塩素ガスとの反応により生じる塩酸により保護ケースの腐蝕が促進され、その腐蝕部から吹き込みガスがリークしてしまうという問題点がある。また、そのガスリークにより、ポーラスプラグの上面に吹き込みガス圧が作用しなくなって、アルミニウム溶湯がポーラスプラグ内に浸潤してしまう等、アルミニウム溶湯内へ処理ガスを確実に吹き込むことができなくなる問題点がある。
本発明は上記した問題点を解決するためになされたもので、保護ケースの腐蝕を防止し、処理ガスの吹き込みを確実に行うことができるガス吹込み用ポーラスプラグを提供することを目的とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するための請求項１に記載のガス吹込み用ポーラスプラグは、ポーラス質耐火物で成形されたプラグ本体と、該ポーラス耐火物よりも緻密な耐火物で成形され、前記プラグ本体の外側面に密着させた筒状の套体とから構成し、底面にガス吹き込み管を連結した金属製の保護ケース内に収納したことを特徴とする。
【０００５】
また、請求項２に記載のガス吹込み用ポーラスプラグは、ポーラス質耐火物で成形されたプラグ本体と、該ポーラス耐火物よりも緻密な耐火物で成形され、前記プラグ本体の外側面及び底面に密着させたケース状の套体とから構成し、底面にガス吹き込み管を連結した金属製の保護ケース内に収納するとともに、前記ガス吹き込み管の先端を前記套体の底面を貫通させて、プラグ本体の底面に到達させたことを特徴とする。
【０００６】
請求項３に記載のガス吹込み用ポーラスプラグは、請求項１又は請求項２に記載の構成において、前記プラグ本体と套体とを一体成形して焼成したことを特徴とする。
【０００７】
請求項４に記載のガス吹込み用ポーラスプラグは、請求項１乃至請求項３の何れかに記載の構成において、前記ガス吹き込み管の先端を、前記プラグ本体内に挿入したことを特徴とする。
【０００８】
請求項５に記載のガス吹込み用ポーラスプラグは、請求項１乃至請求項４の何れかに記載の構成において、前記ガス吹き込み管及び保護ケースがＮｉ、Ｃｒ、Ｍｏ系合金製であることを特徴とする。
【０００９】
【発明の作用及び効果】
請求項１に記載のガス吹込み用ポーラスプラグによれば、ポーラス質耐火物で成形されたプラグ本体の外側面に、該ポーラス耐火物よりも緻密な耐火物で成形され筒状の套体を密着させるとともに、底面にガス吹き込み管を連結した金属製の保護ケース内に収納する構成であるから、プラグ本体に吹き込まれた処理ガスが、緻密な耐火物で成形された筒状の套体を通過することがない。従って、処理ガスに含まれる塩素ガス等よる保護ケースの腐蝕を確実に防止でき、耐用寿命を延ばすことができる。
【００１０】
請求項２に記載のガス吹込み用ポーラスプラグによれば、ポーラス質耐火物で成形されたプラグ本体の外側面及び底面に、該ポーラス耐火物よりも緻密な耐火物で成形されケース状の套体を密着させるとともに、底面にガス吹き込み管を連結した金属製の保護ケース内に収納し、さらにガス吹き込み管の先端を套体の底面を貫通させて、プラグ本体の底面に到達させた構成であるから、プラグ本体に吹き込まれた処理ガスが、緻密な耐火物で成形されたケース状の套体を通過することがない。従って、保護ケースの内側面及び底面が処理ガス含まれる塩素ガス等に触れることがないから、保護ケースの全体に亘って腐蝕防止対策を講ずることができ、耐用寿命をより長く延ばすことができる。
【００１１】
請求項３に記載のガス吹込み用ポーラスプラグによれば、プラグ本体と套体とを一体成形して焼成したから、プラグ本体及び套体を形成する耐火物から結晶水を完全に除去することができ、結晶水と塩素ガスとの反応により生じる塩酸により保護ケースが腐蝕される虞れを完全に解消することができる。
【００１２】
請求項４に記載のガス吹込み用ポーラスプラグによれば、ガス吹き込み管の先端をプラグ本体内に挿入したから、処理ガスを確実にプラグ本体内に通過させて金属溶湯内に吹き込ませることができる。
【００１３】
請求項５に記載のガス吹込み用ポーラスプラグによれば、ガス吹き込み管及び保護ケースがＮｉ、Ｃｒ、Ｍｏ系合金製であるから、耐蝕性に富み耐用寿命の延命に顕著に寄与することができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
（第１実施形態）
本発明の第１実施形態に係るガス吹込み用ポーラスプラグ（以下単にポーラスプラグという）１について添付図面を参照して説明する。図１はポーラスプラグ１の断面図である。プラグ本体２はポーラス質耐火物により円筒形に成形され、底面にエアプール２ａが形成されている。プラグ本体２の外周面に密着して、筒状の套体３がプラグ本体２のポーラス質耐火物よりも緻密な耐火物で成形される。套体３は、その外径寸法を高さ方向の略中央から上端に向うに従い漸減させた先細り形状に成形され、プラグ本体２と一体成形されて焼成される。ポーラス質耐火物の平均気孔径は２０〜１００μ程度であるが、本実施形態の場合、プラグ本体２の平均気孔径は７０μ程度に調質され、套体３の平均気孔径は１０μ以下に調質される。
【００１５】
上記プラグ本体２と套体３の一体焼成物は、金属製の保護ケース４に収納される。保護ケース４は套体３の下端から略中央部までを収納して保護するとともに、底面５の中央にガス吹き込み管６が連結されている。保護ケース４及びガス吹き込み管６は、主な化学成分であるＮｉが５０重量％以上、Ｃｒが２０重量％以上、Ｍｏが１２重量％以上のハステロイ合金により形成されている。その他、インコネル合金等を用いて形成してもよい。
【００１６】
上記プラグ本体２と套体３の一体焼成物を収納した保護ケース４は、裁頭円錐形の保持ケース１１の底面１２の中央にガス吹き込み管６を挿通させ、保護ケース４の下面及び側面にキャスタブル耐火物１３を充填して、該保護ケース４の下端から略中央までを保持ケース１１内に埋め込む。そして、保持ケース１１に充填したキャスタブル耐火物１３と一体に、保護ケース４から突出する套体３の上端面までの外周を被覆するキャスタブル耐火物１３の被覆層１４を成形する。プラグ本体２、套体３及び被覆層１４の上端面は、略面一に成形する。これにより、第１実施形態のポーラスプラグ１が構成される。
【００１７】
上記のポーラスプラグ１は、図２に示すようにアルミ溶解保持炉等の炉底２１の耐火煉瓦層２２に所定間隔置きに設置される。そして、各ガス吹き込み管６に連結した処理ガス圧送手段（図示せず）から処理ガスを圧送し、プラグ本体２の上面からアルミニウム溶湯内に吹き込む。処理ガスとしては、例えば塩素ガス等の活性ガス、窒素ガス、アルゴンガス等の不活性ガス等が挙げられ、必要に応じて両者を混合したものであってもよい。また、処理ガスの圧送圧力は通常０．０５〜０．５ＭＰａ、好ましくは０．２ＭＰａ程度であるが、溶湯溜の深さに対応させて調整する。
【００１８】
上記したようにポーラスプラグ１は、ポーラス質耐火物で成形されたプラグ本体２の外側面に、該ポーラス耐火物よりも緻密な耐火物で成形され筒状の套体３を密着させるとともに、底面５にガス吹き込み管６を連結した金属製の保護ケース４内に収納する構成であるから、プラグ本体２に吹き込まれた処理ガスが、緻密な耐火物で成形された筒状の套体３を通過することがない。従って、処理ガスに塩素ガス等よる保護ケースの腐蝕を確実に防止でき、耐用寿命を延ばすことができる。
【００１９】
また、プラグ本体２と套体３とを一体成形して焼成したから、プラグ本体２及び套体３を形成する耐火物から結晶水を完全に除去することができ、結晶水と塩素ガスとの反応により生じる塩酸により保護ケース４が腐蝕される虞れを完全に解消することができる。さらに、保護ケース４及びガス吹き込み管６がハステロイ合金と称せられるＮｉ、Ｃｒ、Ｍｏ系合金製或いはインコネル合金等であるから、耐蝕性に富み耐用寿命の延命に顕著に寄与することができる。因みにハステロイ合金を用いた場合は、従来耐用寿命が２〜３ヶ月であったものが１年以上に延びる顕著な効果を奏することができた。
【００２０】
（第２実施形態）
図３は第２実施形態に係るポーラスプラグ３１の断面図である。プラグ本体３２は、ポーラス質耐火物により裁頭円錐形に成形されるとともに、上端部にフランジ３２ａが一体成形されている。また、プラグ本体３２内には、スリット状のエアプール（図示しない）が適宜箇所に形成されている。そして、プラグ本体３２のフランジ３２ａの下面、外周面及び底面に密着して、ケース状の套体３３がプラグ本体３２のポーラス質耐火物よりも緻密な耐火物で成形される。套体３３は、その外径寸法を高さ方向の略中央から上端に向うに従い漸減させた先細り形状とするとともに、底壁部３３ａを側壁部３３ｂよりも厚く成形され、プラグ本体３２と一体成形されて焼成される。本実施形態の場合も第１実施形態と同様、プラグ本体３２の平均気孔径は７０μ程度に調質され、套体３３の平均気孔径は１０μ以下に調質される。
【００２１】
上記プラグ本体３２と套体３３の一体焼成物は、金属製の保護ケース３４に収納される。保護ケース３４は套体３３の下端から略中央部までを収納して保護するとともに、底面３５の中央にガス吹き込み管３６が連結されている。ガス吹き込み管３６は、先端３６ａを套体３３の底壁部３３ａを貫通させて、プラグ本体３２の底面に形成したエアプール３７内に臨ませている。そして、ガス吹き込み管３６と底壁部３３ａ間は、耐熱樹脂シール材（図示せず）により封止する。保護ケース３４及びガス吹き込み管３６は、主な化学成分であるＮｉが５０重量％以上、Ｃｒが２０重量％以上、Ｍｏが１２重量％以上のハステロイ合金により形成されている。その他、インコネル合金等を用いて形成してもよい。
【００２２】
上記プラグ本体３２と套体３３の一体焼成物を収納した保護ケース３４は、第１実施形態の場合と同様、裁頭円錐形の保持ケース４１の底面４２の中央にガス吹き込み管３６を挿通させ、保護ケース３４の下面及び側面にキャスタブル耐火物１３を充填して、該保護ケース３４の下端から略中央までを保持ケース４１内に埋め込む。そして、保持ケース４１に充填したキャスタブル耐火物１３と一体に、保護ケース３４から突出する套体３３及びプラグ本体３２のフランジ３２ａの上端面までの外周を被覆するキャスタブル耐火物１３の被覆層１４を成形する。プラグ本体３２と被覆層１４の上端面は、略面一に成形する。これにより、第２実施形態のポーラスプラグ３１が構成される。
【００２３】
上記ポーラスプラグ３１の使用形態、処理ガスの種類及び圧送圧力等は、第１実施形態の場合に準じるものであるから、その詳細な説明を省略する。
【００２４】
上記第２実施形態のポーラスプラグ３１は、ポーラス質耐火物で成形されたプラグ本体３２のフランジ３２ａの下面、外側面及び底面に、該ポーラス耐火物よりも緻密な耐火物で成形されケース状の套体３３を密着させるとともに、底面４２にガス吹き込み管３６を連結した金属製の保護ケース４１内に収納し、さらにガス吹き込み管３６の先端３６を套体３３の底壁部３３ａを貫通させて、プラグ本体３２の底面のエアプール３７内に臨ませた構成であるから、プラグ本体３２に吹き込まれた処理ガスが、緻密な耐火物で成形されたケース状の套体３３の底壁部３３ａ及び側壁部３３ｂを通過することがない。従って、保護ケース４１の内側面及び底面が処理ガスに触れることがないから、保護ケース４１の全体に亘って腐蝕防止対策を講ずることができ、耐用寿命をより長く延ばすことができる。
【００２５】
また、ガス吹き込み管３６の先端３６ａが底面のエアプール３７内に臨むとともに、プラグ本体３２の適宜箇所にスリット状のエアプールを形成したから、処理ガスを偏ることなくプラグ本体内を通過させて、プラグ本体３２の上面の全体から金属溶湯内に吹き込ませることができる。
【００２６】
その他、ポーラスプラグ３１は、基本的構成が第１実施形態のポーラスプラグ１と略同一であるから、第１実施形態で説明したポーラスプラグ１と同様な効果を奏することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１実施形態に係るポーラスプラグの断面図である。
【図２】使用状態を示した要部の断面図である。
【図３】第２実施形態に係るポーラスプラグの断面図である。
【符号の説明】
１，３１．．．ポーラスプラグ
２，３２．．．プラグ本体
３，３３．．．套体
４，３４．．．保護ケース
５，３５．．．底面
６，３６．．．ガス吹き込み管
３６ａ．．．先端
【図１】
2004263990.tif 000003
【図２】
2004263990.tif 000004
【図３】
2004263990.tif 000005