(57)【要約】【課題】簡単かつ安価に製造可能でありながら、プラグの浸食速度の推定を実現する手段を提供する。【解決手段】本発明に係るガスパージプラグ（１）は、第１耐火性材料により構成されている長さＨの基体（２）、第２耐火性材料により構成されている最終ウエアインジケータ（５）および第３材料により構成されている中間ウエアインジケータ（４）を備えている。最終ウエアインジケータ（５）は、中心縦軸線（Ｘ１）に沿って第１距離ｈ１（ｈ１＜Ｈ）だけ第１端部（２ａ）から延在する縦長のコアの形態である。中間ウエアインジケータ（４）は、最終ウエアインジケータ（５）に部分的に埋設され、第１端部（２ａ）を基準として初期距離ｈ０および終期距離ｈ２の範囲に延在している（ｈ０＜ｈ１＜ｈ２＜Ｈ）。少なくとも８００〜１５００℃の範囲の温度において第１耐火性材料と第２耐火性材料とは外観が異なり、かつ、第２耐火性材料と第３材料とは外観が異なる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
冶金容器にガスを吹き込むためのガスパージプラグ（１）であって、
（ａ）第１耐火性材料からなり、導入口側の第１端部（２ａ）から導出口側の第２端部（２ｂ）まで中心縦軸線（Ｘ１）に沿って距離Ｈにわたり延在する縦長の基体（２）と、
（ｂ）前記基体（２）の前記第１端部（２ａ）に位置するガス導入口（３ａ）を反対側の前記第２端部（２ｂ）に位置するガス導出口（３ｂ）に連通させる少なくとも１つのガス流路（３）と、
（ｃ）中心縦軸線（Ｘ１）に沿って前記基体（２）の長さＨよりも短い第１距離ｈ１（ｈ１＜Ｈ）だけ前記第１端部（２ａ）から延在する縦長のコアの形態であり、かつ、少なくとも８００〜１５００℃の範囲の温度において前記第１耐火性材料とは外観が異なる第２耐火性材料により構成されている最終ウエアインジケータ（５）と、
前記最終ウエアインジケータ（５）に部分的に埋設され、前記第１端部（２ａ）を基準として基準距離ｈ０および第２距離ｈ２の範囲に延在し（ｈ０＜ｈ１＜ｈ２＜Ｈ）、かつ、少なくとも８００〜１５００℃の範囲の温度において前記第２耐火性材料とは外観が異なる第３材料により構成されている中間ウエアインジケータ（４）と、を備えていることを特徴とするガスパージプラグ。
【請求項２】
請求項１記載のガスパージプラグにおいて、
前記中間ウエアインジケータ（４）を構成する前記第３材料が、金属、好ましくはスチール、より好ましくはカーボンスチールまたはステンレススチールであって、キャスト対象である前記金属の一部を収容するキャビティを残して、キャスト対象である溶融金属と接触して少なくとも部分的に溶融する金属であることを特徴とするガスパージプラグ。
【請求項３】
請求項１記載のガスパージプラグにおいて、
前記中間ウエアインジケータ（４）を構成する前記第３材料が、炭化ケイ素、マグネサイト、アルミナ、キャスト可能なＡｌ2Ｏ3−ＳｉＯ2、Ａｌ2Ｏ3、スピネル、Ａｌ−ＣおよびＭｇ−Ｃｒにより構成されている群から選択される耐火性材料であることを特徴とするガスパージプラグ。
【請求項４】
請求項１〜３のうちいずれか１つに記載のガスパージプラグにおいて、
前記最終ウエアインジケータ（５）を構成する前記第２耐火性材料が、炭化ケイ素、マグネサイト、アルミナ、鋳造可能なＡｌ2Ｏ3−ＳｉＯ2、Ａｌ2Ｏ3、スピネル、Ａｌ−ＣおよびＭｇ−Ｃｒにより構成されている群から選択され、かつ、前記中間ウエアインジケータ（４）が耐火性材料により構成されている場合、それとは異なることを特徴とするガスパージプラグ。
【請求項５】
請求項１〜４のうちいずれか１つに記載のガスパージプラグにおいて、
前記中間ウエアインジケータ（４）の長さｈ２−ｈ０が、２５〜１５０［ｍｍ］の範囲、好ましくは３０〜１００［ｍｍ］の範囲、より好ましくは４０〜７０［ｍｍ］の範囲に含まれ、前記プラグの下端および前記中間ウエアインジケータ（４）の上端との距離である前記第２距離ｈ２が、４００［ｍｍ］以下、好ましくは３００［ｍｍ］以下、より好ましくは２００［ｍｍ］以下であることを特徴とするガスパージプラグ。
【請求項６】
請求項１〜５のうちいずれか１つに記載のガスパージプラグにおいて、
前記中間ウエアインジケータ（４）の最終ウエアインジケータ（５）に埋設されている部分の長さｈ１−ｈ０が、１０〜７５［ｍｍ］の範囲、好ましくは１５〜５０［ｍｍ］の範囲、より好ましくは２０〜３０［ｍｍ］の範囲に含まれていることを特徴とするガスパージプラグ。
【請求項７】
請求項１〜６のうちいずれか１つに記載のガスパージプラグにおいて、
前記中間ウエアインジケータ（４）および前記最終ウエアインジケータ（５）が中心縦軸線（Ｘ１）に対して垂直な断面において異なる形状を有することを特徴とするガスパージプラグ。
【請求項８】
請求項１〜７のうちいずれか１つに記載のガスパージプラグにおいて、
前記少なくとも１つのガス流路（３）が、前記ガスパージプラグの前記第１端部（２ａ）から前記第２端部（２ｂ）まで延在する一または複数のスロットの形態であり、あるいは、前記ガスパージプラグの前記基体（２）を構成する前記第１耐火性材料の開気孔によって構成されることを特徴とするガスパージプラグ。
【請求項９】
請求項１〜８のうちいずれか１つに記載のガスパージプラグにおいて、
前記中間ウエアインジケータ（４）が金属または導電性材料からなり、ｈ０およびｈ２の間の高さにおいて前記中間ウエアインジケータ（４）の離間した２つの点の間に電気回路（１００）（１０１）（１０２）が形成され、前記電気回路は、そこに接続されている光学インジケータ（Ｌ１）（Ｌ２）（Ｌ３）を有することを特徴とするガスパージプラグ。
【請求項１０】
請求項１〜９のうちいずれか１つに記載のガスパージプラグを備え、前記ガス導出口（３ｂ）を通じての内部が前記ガスパージプラグに対して連通している冶金容器（３１）。
【請求項１１】
レードルまたはタンディッシュである請求項１０記載の冶金容器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般に、冶金容器にガスを吹き込むために使用される耐火性のパージプラグに関する。本発明は、特に、パージプラグの消耗度を作業員に知らせるウエアインジケータを備えているパージプラグに関する。
【背景技術】
【０００２】
金属成形プロセスでは、溶融金属が冶金容器から別の金型またはツールに移される。たとえば、炉外においてレードルに溶融金属が充填され、タンディッシュに移される。その後、溶融金属は、タンディッシュからスラブを形成するためにツールにキャストされ、あるいはビレットまたはインゴットを形成するために金型にキャストされる。いくつかの場合、そのような冶金容器に収容されている溶融金属に対してガスを吹き込むことが望ましい。これは、バスの温度および組成の均質化、バスのバルクに存在する非金属含有物のスラグ上部層への輸送、溶融金属に適当な条件形成などを促進するために有用である。一般的に、レードルまたはタンディッシュのような冶金容器の底部または側部に位置するパージプラグによりガスが溶融金属に対して吹き込まれる。
【０００３】
パージプラグは、一般的に縦軸線に沿って延在する耐火性材料のブロックの形態である。ブロックの一端において加圧ガス源に接続されているガス導入口が、ブロックの他端におけるガス導出口に連通している。ガス導入口およびガス導出口は、開気孔ネットワーク、一または複数のチャネル（たとえばスリット形状または円形断面を有する）、または両方の組み合わせを通じて相互に接続されている。開気孔ネットワークは「間接通気性」をもたらすと言われているのに対して、チャネルは「直接通気性」をもたらすと言われている。これは、気孔ネットワークはプラグの通気性に不適当な影響を与える制御不能なねじれを含むのに対して、製作されたチャネルのサイズおよび形状はこのようなねじれを最小限に抑え、これにより同一の等価径または形状の気孔に比べて通気性を増加させるように制御されうるので、一般的に直接通気性プラグは間接通気性プラグよりも効率的であることが認識されている。
【０００４】
図１に示されているように、パージプラグ（１）は、通常、ガス導入口が冶金容器（３１）の外側に向き、ガス導出口が冶金容器（３１）の内側に向き、溶融金属と接触している状態で冶金容器（３１）の壁および裏地に埋設されている。「ガス導入口」および「ガス導出口」という用語は、冶金容器（３１）に注入されるガスの流れ方向（１１）に関して定義される。構造および過酷な作業環境のため、パージプラグは容器の耐火ライナーよりも迅速に消耗し、各回の使用後に数［ｍｍ］またはときとして数［ｃｍ］程度も著しく浸食される。これは、レードルなどの冶金容器の耐用期間においてガスプラグが複数回にわたって交換される必要があることを意味する。ガスプラグの交換は、時間および手間がかかり、かつ、毎回新しいプラグを購入する必要があるため、作業員はプラグ交換間隔を延長するためプラグを可能な限り継続的に使用する傾向がある。しかし、過度に長期間にわたるプラグの継続使用により、プラグが過度に深く浸食され、プラグの残りの基礎が溶融金属の圧力に耐え切れず、溶融金属が流れ出るような穴が容器にぽっかりあく危険性がある。タンディッシュに向けてレードルが輸送される際にこのような事態が発生した場合、１４００℃程度の温度の溶融金属がすべての作業場に散布されて取り返しのつかない結果をもたらすことになる。このような事態を回避するため、パージプラグの再度の使用可否を作業員が判定することができるようにパージプラグが受けている浸食度を当該作業員に知らせるウエアインジケータが当該技術分野において提案されている。
【０００５】
プラグの外形を画定する、非多孔質の耐火性材料により構成されている外側基体と、ガスがプラグの導入口から導出口へ流れることができるように気孔率が高い耐熱性材料により構成されている内側コアと、を備えている間接通気性タイプのプラグ（すなわち、ガス流路がプラグの気孔によって構成されている。）が提案されている（特許文献１参照）。プラグの縦軸線に対して垂直な多孔質コアの横断面は当該縦軸線に沿って変化する。冶金容器がその溶融金属負荷から解放されると、プラグがなおも高温であるためにガスがプラグを通じて注入され、高温のプラグから空の容器の内部に流出するガスが光を放って、容器の内部に露出している多孔質コアの断面形状を画定することにより、作業員に光る部分の形状に応じてプラグの浸食度を示唆する。しかし、このシステムは、間接通気性タイプのプラグに制限され、プラグの内側コアへのガス流路を制限することによりプラグの効力を低減させる。このタイプのプラグの別の欠点はガスの冷却効果である。プラグが冷却されてしまう。これは消耗だけでなく、金属の凍結やプラグの目詰まりの危険性を助長することになる。
【０００６】
同様に、多孔質の外側基体と、当該外側基体の耐火性物質とは異なる放射率を有する多孔質の内側コアと、を備えている多孔質プラグが提案されている（特許文献２参照）。外側基体も多孔質であるためにプラグの有効性を高めていることを除き、特許文献１開示のプラグと原理が酷似している。しかし、この解決手法も多孔質プラグに制限される。
【０００７】
ガス導入口からガス導出口まで延在する一または複数のチャネルと、ガス導入口と連通し、かつ、プラグの使用終了時に対応するまたはほぼ対応する高さまでプラグの縦軸線に沿って延在している多孔質インサートを有するプラグを提供することにより、前記特許文献１および２における原理が直接通気性プラグに拡張されている（特許文献３参照）。浸食が多孔質インサートに到達すると、多孔質インサートを流れるガスが耐火性材料の中心部をその周辺部よりも迅速に冷却することにより、プラグの耐用期間の終了を示すダークスポットを生成する。前記プラグのそれぞれは、容器が空のときにプラグを通じて注入されるガスを必要とし、したがってガス源への接続が必ずしも遮断されない。プラグの冷却によって前記の不都合がもたらされる。
【０００８】
容器に収容されている金属よりも低い融点を有する材料からなり、空洞に挿入されてプラグ上部（溶融金属に接触する）からその耐用期間終了を示唆するように設定されたプラグレベルまで下方に延在するインサートを有するパージプラグが提案されている（特許文献４参照）。低融点インサートは、プラグの上端まで延在して当該上端と同じ高さになり、あるいは当該上端よりも低いレベルまで延在し、耐消耗性が高い耐火性物質により構成されている上部キャップにより空洞の上部が充填されている。上部キャップが消耗し、低融点材料の上部がキャスト対象である溶融金属に接触した場合、低融点材料が溶融して空洞においてキャスト対象である溶融金属に置換される。容器が空になると、金属は空洞に残存し、光を放って作業員により明確に視認される「マジックアイ」を形成する。プラグの浸食が空洞の底部に到達すると、マジックアイが消滅して作業員にプラグ交換の必要性を知らせる。
【０００９】
前者プラグの変形として、「マジックアイ」の発光を助長するために断熱材として機能する非金属管に低融点インサートが封入されているプラグが提案されている（特許文献５参照）。空洞がプラグの基体に穿設される必要があり、インサートがその中に挿入される一方、空洞の壁とインサートとの間のスペースが狭小化される必要があるので、このようなプラグの製造は困難である。すべての必要性が空洞にあるため、低融点ウエアインジケータの要否が疑問視される。さらに、このシステムは、マジックアイが視認可能である限りはプラグが使用可能であることを示すバイナリ信号を提供するが、それはプラグの浸食速度を作業員に知らせるものではない。実用上は安全のため、作業員はマジックアイが出現した場合はプラグを交換する。  
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】米国特許公報  ＵＳ５２０２０７９Ａ
【特許文献２】米国特許公報  ＵＳ４３８５７５２Ａ
【特許文献３】米国特許公報  ＵＳ５２４９７７８Ａ
【特許文献４】米国特許公報  ＵＳ５３３０１６０Ａ
【特許文献５】米国特許公報  ＵＳ５４２１５６１Ａ
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本発明は、簡単かつ安価に製造可能でありながら、プラグの浸食速度の推定を実現する手段を提供することを課題とする。  
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明は、添付の独立請求項により定義されている。従属請求項は、好ましい実施形態を定義している。特に、本発明は、冶金容器にガスを吹き込むためのガスパージプラグであって、
１．（ａ）第１耐火性材料からなり、導入口側の第１端部から導出口側の第２端部まで中心縦軸線に沿って距離Ｈにわたり延在する縦長の基体と、
２．（ｂ）前記基体の前記第１端部に位置するガス導入口を反対側の前記第２端部に位置するガス導出口に連通させる少なくとも１つのガス流路と、
３．（ｃ）中心縦軸線に沿って前記基体の長さＨよりも短い第１距離ｈ１（ｈ１＜Ｈ）だけ前記第１端部から延在する縦長のコアの形態であり、かつ、少なくとも８００〜１５００℃の範囲の温度において前記第１耐火性材料とは外観が異なる第２耐火性材料により構成されている最終ウエアインジケータと、
前記最終ウエアインジケータに部分的に埋設され、前記第１端部を基準として基準距離ｈ０および第２距離ｈ２の範囲に延在し（ｈ０＜ｈ１＜ｈ２＜Ｈ）、かつ、少なくとも８００〜１５００℃の範囲の温度において前記第２耐火性材料とは外観が異なる第３材料により構成されている中間ウエアインジケータと、を備えていることを特徴とする。
【００１３】
所定の温度範囲、特に８００〜１５００℃の温度範囲において、最終ウエアインジケータを構成する第２耐火性材料および中間ウエアインジケータを構成する第３材料が、基体を構成する第１耐火性材料とは異なる外観を呈するように選択された場合は有利であることは明らかであるが、容器を冷却することなくプラグの浸食程度の指標を有することが望ましいため、多くの場合、当該温度範囲において材料間の外観上の差異が出現すれば十分である。
【００１４】
容器が空になった後、金属インジケータの除去によって形成された空洞にキャスト対象である金属が残存するように、前記中間ウエアインジケータを構成する前記第３材料が金属、好ましくはスチール、より好ましくはカーボンスチールまたはステンレススチールであって、キャスト対象である溶融金属と接触して少なくとも部分的に溶融する金属であってもよい。代替的に、少なくとも８００〜１５００℃の範囲に含まれる温度において、プラグ基体を構成する第１耐火性材料および最終ウエアインジケータを構成する第２耐火性材料のそれぞれとは異なる外観を呈する限り、前記中間ウエアインジケータを構成する前記第３材料が、炭化ケイ素、マグネサイト、アルミナ、キャスト可能なＡｌ2Ｏ3−ＳｉＯ2、Ａｌ2Ｏ3、スピネル、Ａｌ−ＣおよびＭｇ−Ｃｒにより構成されている群から選択される耐火性材料であってもよい。優れた視認性のため、金属製インジケータの使用が推奨される。金属の光沢は明確に視認され、作業員の作業を容易にする。
【００１５】
少なくとも８００〜１５００℃の範囲に含まれる温度において、プラグ基体を構成する第１耐火性材料および（中間ウエアインジケータが第３耐火性材料により構成されている場合）中間ウエアインジケータを構成する第３耐火性材料のそれぞれとは異なる外観を呈する限り、前記最終ウエアインジケータを構成する前記第２耐火性材料が、炭化ケイ素、マグネサイト、アルミナ、鋳造可能なＡｌ2Ｏ3−ＳｉＯ2、Ａｌ2Ｏ3、スピネル、Ａｌ−ＣおよびＭｇ−Ｃｒにより構成されている群から選択されてもよい。
【００１６】
前記中間ウエアインジケータの長さｈ２−ｈ０が、２５〜１５０［ｍｍ］の範囲、好ましくは３０〜１００［ｍｍ］の範囲、より好ましくは４０〜７０［ｍｍ］の範囲に含まれている。前記プラグ（１）の下端および前記中間ウエアインジケータの上端との間の距離である前記第２距離ｈ２が、４００［ｍｍ］以下、好ましくは３００［ｍｍ］以下、より好ましくは２００［ｍｍ］以下である。前記中間ウエアインジケータの最終ウエアインジケータに埋設されている部分の長さｈ１−ｈ０が、１０〜７５［ｍｍ］の範囲、好ましくは１５〜５０［ｍｍ］の範囲、より好ましくは２０〜３０［ｍｍ］の範囲に含まれている。中間ウエアインジケータの長さの２０〜８０％、好ましくは４０〜６０％、より好ましくは約半分が最終ウエアインジケータに埋設されていることが好ましい。中間ウエアインジケータによって到達される最低レベルｈ０が、１００〜１５０［ｍｍ］、好ましくは１０５〜１４０［ｍｍ］、より好ましくは１２０〜１３０［ｍｍ］程度であってもよい。  
【００１７】
外観上のさらなる差別化のため、前記中間ウエアインジケータおよび前記最終ウエアインジケータが中心縦軸線に対して垂直な断面において異なる形状を有していてもよい。前記中間ウエアインジケータが金属等の導電性材料により構成されている場合、所定の高さにおいて前記中間ウエアインジケータの離間した２つの点の間に電気回路が形成されることが好ましい。電球、ＬＥＤなどが前記電気回路に接続されてもよい。プラグの浸食が最高の電気的接続に到達すると、電気回路が破壊され、当該破壊点に対応する光が消滅することにより、容器が空になる前であっても浸食があるレベルに達したことを作業員に知らせる。この実施形態は、たとえばレードルとは異なり定期的に空にされることがない容器に特に適している。たとえば、タンディッシュを空にすることなく、当該タンディッシュに取り付けられたパージプラグの浸食度の指標を与えることができる。
【００１８】
本発明のパージプラグは、ガス流路がプラグの第１端部から第２端部に延びる一または複数のスロットにより構成されている直接通気性タイプのプラグであってもよく、あるいは、ガス流路がプラグの基体を構成する第１耐火性材料の開気孔によって構成されている  間接通気性タイプのプラグであってもよい。
【００１９】
本発明は、ガスパージプラグを備え、前記ガス導出口を通じての内部が前記ガスパージプラグに対して連通している冶金容器に関する。前記容器はレードルまたはタンディッシュであってもよい。
【００２０】
本発明の様々な実施形態は添付図に示されている。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】冶金容器の底床に取り付けられているパージプラグの構成説明図。
【図２】中間ウエアインジケータおよび最終ウエアインジケータを示す本発明に係るパージプラグの斜視図。
【図３】プラグの浸食度に応じたプラグの外観図およびプラグの様々なレベルにおける横断面図。
【図４】プラグの消耗度の光インジケータに関する本発明の好ましい実施形態に関する説明図。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
図２に示されているように、本発明に係るパージプラグ（１）は、第１端部におけるガス導入口（３ａ）およびその反対側の第２端部におけるガス導出口（３ｂ）の間で縦軸線（Ｘ１）に沿って延在する基体（２）を備え、当該縦軸線に沿ってガス導入口（３ａ）が少なくとも１つのガス流路を介してガス導出口（３ｂ）に連通している。基体（２）は、第１耐熱性材料により構成されている。直接通気性タイプのプラグを構成するスリット状のガス流路（３）が図２に示されている。本実施形態におけるプラグ基体（２）を構成する第１耐火性材料は実質的に非多孔質であるか、またはプラグのガス導入口（３ａ）からガス導出口（３ｂ）まで延在するガス流路を形成可能な開気孔を有していない。本発明は、ガス流路（３）がプラグ（１）の基体（２）を構成する第１耐火性材料の開気孔によって構成されている間接通気性タイプのプラグにも適用可能である。円錐台形の基体（２）が図示されているが、本発明は第１の縦軸線（Ｘ１）が定義される限り、パージプラグ（１）の外形とは無関係であることは明らかである。
【００２３】
本発明のプラグ（１）は、その少なくとも４段階の異なる浸食度を作業員に知らせることができるように配置されている少なくとも２つの視認可能なウエアインジケータ（４）（５）を備えている。特に、プラグ（１）は、中心縦軸線（Ｘ１）に沿って基体（２）の長さＨよりも短い第１距離ｈ１（ｈ１＜Ｈ）だけ第１端部（２ａ）から延在している縦長のコアの形態の最終ウエアインジケータ（５）を備えている。最終ウエアインジケータ（５）は、少なくとも８００〜１５００℃の範囲に含まれる温度で第１耐火性材料とは異なる外観を呈する第２耐火性材料により構成されている。本発明の最終ウエアインジケータ（５）は、特許文献２記載の多孔質の第２耐火性材料により構成され、基体（２）を構成する非多孔質の第１耐火性材料と同じであるが特許文献３の開示より高い気孔率を有している材料を含んでいてもよい。多孔質のインジケータは、浸食度を示す視覚的なコントラストを実現するためにそれを通じたガスの流入を必要とする。容器が空の状態ではガスの冷却効果が望まれておらず、かつ、ガス供給源が必ずしも利用可能ではないため、最終ウエアインジケータ（５）と基体（２）を構成する第１耐火性材料とが、プラグ（１）を通じたガスの流入を必要とせずに外観上十分に相違していることが好ましい。たとえば、第１耐火性材料および第２耐火性材料は、肉眼でも判定可能な異なる色を有していてもよく、最終ウエアインジケータ（５）が多孔質である必要はない。第１耐火性材料および第２の耐火性材料の外観が少なくとも８００〜１５００℃の範囲に含まれる温度で相違するように、ウエアインジケータが容器を冷却せずに視認可能であることが好ましい。当該２つの材料が、より低い温度で異なる外観を呈する場合、多くの場合、高温においてコントラストまたは差異がさらに際立つことは明らかである。
【００２４】
最終ウエアインジケータ（５）は、縦軸線（Ｘ１）に沿ってプラグ（１）の下端部（２ａ）から測定されるプラグ（１）の浸食の最低許容レベルｈ０よりも高いレベルｈ１まで延在している。最終ウエアインジケータ（５）は、炭化ケイ素、マグネサイト、アルミナ、鋳造可能なＡｌ2Ｏ3−ＳｉＯ2、Ａｌ2Ｏ3、スピネル、Ａｌ−ＣおよびＭｇ−Ｃｒのうちいずれかの材料により構成されてもよい。最終ウエアインジケータ（５）は好ましくはＡｌ−Ｃにより構成されている。
【００２５】
本発明のパージプラグ（１）が、基体（２）を構成する第１耐火性材料および最終ウエアインジケータ（５）を構成する第２耐火性材料のそれぞれとは異なる第３材料により構成されている付加的な中間ウエアインジケータ（４）を備えている。中間ウエアインジケータ（４）を構成する第３材料は、浸食により露出されたときに、上から（すなわち容器の内部から）見たプラグ（１）が、これを囲む基体（２）、中間ウエアインジケータ（４）および最終ウエアインジケータ（５）において異なる外観を呈する。図２および図３（ｅ）に示されているように、中間ウエアインジケータ（４）は、最終ウエアインジケータ（５）に部分的に埋設され、そこから突出する部分を有する縦長のロッドの形態である。中間ウエアインジケータ（４）は、プラグ（１）の下端部（２ａ）を基準として、プラグ（１）の浸食の最大許容レベルと同じまたはわずかに上の高さを定義する高さｈ０から高さｈ２まで延在している。ここで、ｈ０＜ｈ１＜ｈ２＜Ｈ（Ｈはプラグ（１）の高さ）である。
【００２６】
４段階の浸食度の識別を可能にするので、この構成は２つのウエアインジケータを最大限に活用している。図３（ａ）〜（ｄ）に示されているように、浸食がｈ２（＝中間ウエアインジケータ（４）の最高点）より上にあるプラグ（１）の高さｈに達した場合、空の容器を上方から覗いた作業員によって視認されるように、プラグ（１）の上端面はプラグ基体（２）を構成する第１耐火性材料の均一な表面が見える（断面線Ａ−Ａにおける断面図３（ａ）参照）。浸食がｈ２およびｈ１（＝最終ウエアインジケータ（５）が到達する最高点）の間の高さに到達した場合、作業員はプラグ基体（２）を構成する第１耐火性材料により囲まれている中間ウエアインジケータ（４）の断面を視認することができる（断面線Ｂ−Ｂにおける断面図３（ｂ）参照）。浸食がさらにｈ１およびｈ０（＝中間ウエアインジケータ（４）の下端点）の間にまで至ると、作業員は３つの異なる部分、すなわち中間ウエアインジケータ（４）、これを囲う最終ウエアインジケータ（５）、およびさらにこれを囲う包囲体（２）を視認することができる（断面線Ｃ−Ｃにおける断面図３（ｃ）参照）。そして、浸食がｈ０以下にまで進行し、プラグ（１）の上端面の外観は、単に周囲のプラグ基体（２）を構成する第１耐火性材料に埋設されている最終ウエアインジケータ（５）を構成する第２耐火性材料により構成されている（断面線Ｄ−Ｄにおける断面図３（ｄ）参照）。この時点でプラグはそれ以上使用不可能であり、プラグのための穴を残して次回の運転時までに完全に取り外される。
【００２７】
中間ウエアインジケータ（４）は、少なくとも８００〜１５００℃の範囲に含まれる温度において、ｈ２〜ｈ１の範囲に含まれる高さのプラグの浸食が容易に視認されるようにプラグ（１）の基体（２）を構成する第１耐火性材料と異なる外観を呈すること、および、ｈ１〜ｈ０の範囲に含まれる高さのプラグの浸食が認識されるように最終ウエアインジケータ（５）を構成する第２耐火性材料とは異なる外観を呈することを条件として、第２耐火性材料と同じリストの中から選択される第３耐火性材料により構成されてもよい。第３耐火性材料は、浸食によって中間ウエアインジケータ（４）の上端面が露出した際にガスの流通を可能にし、これにより包囲体（２）よりも迅速に冷却されて第１耐火性材料よりも明度が低い色を呈するような高い気孔率を有しながらも、プラグ基体（２）を構成する第１耐火性材料と同一であってもよい。あるいは、第３耐火性材料は、第１耐火性材料および第２耐火性材料から視覚的に区別可能であってもよい。たとえば、第１耐火性材料および第２耐火性材料とは異なる色を与える、カーボンブラックまたは二酸化チタンなどの顔料が充填されてもよい。
【００２８】
他の実施形態において、中間ウエアインジケータ（４）が耐火性ではなく、容器に収容される溶融金属の温度よりも低い融点を有する第３材料により構成されていてもよい。プラグ（１）の浸食が高さｈ２に到達した場合、中間ウエアインジケータ（４）が露出して第３材料の融点よりも高温の溶融金属と接触し、中間ウエアインジケータ（４）が溶融し、溶融した中間ウエアインジケータ（４）によって残された空洞は、容器に収容されている溶融金属で満たされる。容器が空になった後、ある程度の金属が特許文献４により報告されている「マジックアイ」を形成する空洞に残存する。プラグ（１）が高さｈ１まで浸食した場合、最終ウエアインジケータ（５）の上端に接触した溶融金属がそれを溶融し、それにより残された空洞を充填し、プラグ（１）の下端部（２ａ）にまで拡張し、それにより容器から流れて取り返しのつかない結果をもたらすので、最終ウエアインジケータ（５）は低融点材料によって構成されることはないことが強調される。
【００２９】
中間ウエアインジケータ（４）を構成する第３材料としての低融点材料は、ソープストーン、ケイ酸カルシウム、タルクおよび金属の群から選択されてもよい。本発明の好ましい実施形態において、中間ウエアインジケータ（４）は金属により構成され、好ましくはカーボンスチールまたはステンレススチールなどのスチールにより構成されている。ここでの「低融点材料」とは、容器に収容されている溶融金属の温度よりも低温の融点を有する材料を意味する。
【００３０】
そのほか、中間ウエアインジケータ（４）を構成する材料は、容器に収容された溶融金属の温度よりも低温の融点を必ずしも有していない。このような場合、当該材料は、酸素槍切断法によるプラグ（１）の洗浄中に溶融するような材料である。酸素槍切断法によるプラグ（２）の洗浄は必要ではないが、異なるウエアインジケータの識別およびそれらの一部の溶融のうち一方または両方にとって有用である。
【００３１】
中間ウエアインジケータ（４）および最終ウエアインジケータ（５）は任意の断面において縦長の角柱状であるが、筒形状を実現するために断面が円形状であってもよく、多角形状であってもよい。一方が正方形で他方が円形であるというように中間ウエアインジケータ（４）および最終ウエアインジケータ（５）の断面形状が互いに異なる場合、両者間の視覚的差異またはコントラストをさらに際立たせることができ、ｈ２およびｈ１の間の高さまで浸食が進行したこと（すなわち中間ウエアインジケータ（４）が単独で露出している場合）およびｈ１およびｈ０の間の高さまで浸食が進行したこと（すなわち最終ウエアインジケータ（５）が単独で露出している場合）の混同が回避されうる。
【００３２】
中間ウエアインジケータ（４）は通常は２５〜１５０［ｍｍ］の範囲、好ましくは３０〜１００［ｍｍ］の範囲、より好ましくは４０〜７０［ｍｍ］の範囲に含まれる長さを有している。その長さの２０〜８０％、好ましくは４０〜６０％、より好ましくは約半分が最終ウエアインジケータ（５）に埋設されている。プラグは少なくとも１００［ｍｍ］が非浸食のままで残っていれば安全に使用可能である。このため、中間ウエアインジケータ（４）が到達可能な最低点ｈ０は、１００［ｍｍ］よりもわずかに大きく、好ましくは１０５〜１５０［ｍｍ］の範囲に含まれ、より好ましくは１１０〜１３０［ｍｍ］の範囲に含まれている。  
【００３３】
中間ウエアインジケータ（４）が金属等の電気伝導性材料により構成されている場合、中間ウエアインジケータ（４）の少なくとも２つの離間している点に接続された電気回路（１００）（１０１）（１０２）を画定し、さらに当該回路が正常に動作しているか、あるいはプラグの浸食によって破損しているかを示す発光器（Ｌ１）（Ｌ２）（Ｌ３）を備えていることが好ましい。図４は、３つの並列回路のすべてが中間ウエアインジケータ（４）の高さｈ０における下端点に接続され、第１回路（１０２）が中間インジケータ（４）の上端ｈ２に接続され、第２回路（１０１）が中間ウエアインジケータ（４）および最終ウエアインジケータ（５）が接触する高さｈ１に接続され、第３回路（１００）が中間ウエアインジケータ（４）の下端ｈ０（ただし各並列回路および中間ウエアインジケータ（４）の高さｈ０における下端点との接続点から離間している点）に接続されている実施形態を示している。３つの発光器（Ｌ１）（Ｌ２）（Ｌ３）は、各並列回路に接続され、回路が動作している限り点灯する。浸食が中間ウエアインジケータ（４）の上端高さｈ２に到達すると、第１電気回路（１０２）が破壊され、第１発光器（Ｌ２）が消灯して浸食が高さｈ２にまで達したことを示す。浸食が高さｈ１に到達した場合、第２電気回路（１０１）が破壊され、第２発光器（Ｌ１）が消灯して浸食がレベルｈ１に達したことを示す。最終的に浸食が中間ウエアインジケータ（４）の下端高さｈ０に達した場合、第３電気回路（１００）が破壊されるので第３発光器（Ｌ３）が消灯する。各並列回路は、発光器に代えて電気スイッチに接続されてもよく、スイッチは電流が各電気回路（１００）（１０１）（１０２）に流れることができる限り開状態に維持される。各スイッチは、発光器を含む第２の回路に接続されている。中間ウエアインジケータ（４）に対する接続が浸食によって遮断された場合、対応するスイッチが第２の回路を遮断し、対応する発光器を点灯させる。このような外付けの光学的インジケータは、タンディッシュのように短期間で空にならない冶金容器に接続されたプラグの浸食度を監視するために非常に有用である。作業員は、タンディッシュが空になる前にプラグの浸食度に気付くことができる。
【００３４】
前記パージプラグは中間ウエアインジケータ（４）および最終ウエアインジケータ（５）のみを備え、前者は部分的に後者に埋設されている。付加的な第３ウエアインジケータ、さらには第４ウエアインジケータが相互に部分的に埋設されれば、プラグの浸食速度がさらに詳細に識別可能になることは明らかである。なお、本発明に係るデュアル・インジケータプラグは、このようなプラグが使用されるほぼすべてのアプリケーションニーズを満たす。
【００３５】
本発明に係るパージプラグ（１）は非常に簡単かつ経済的に製造可能である。デュアル・インジケータユニットが最初に作製される。縦長のロッドまたは角柱の形態の中間ウエアインジケータ（４）が、最終ウエアインジケータ（５）から突出している部分に対応する深さの空洞においてツールの底部に起立して配置される。続いて、第２耐火性材料のスリップがロッドの上にキャストされ、少なくとも部分的に硬化される。あるいは、第２耐火性材料のスリップが角柱状（好ましくは筒状）のツールにキャストされ、流動性があるうちに第３材料の縦長のロッドまたは角柱が部分的にスリップに覆われ、その後でスリップが少なくとも部分的に硬化される。電気回路が使用される場合、デュアル・インジケータユニットの製造中に配線が最終ウエアインジケータ（５）に埋設されうる。
【００３６】
部分的に硬質であるデュアル・インジケータユニットは、プラグの基体（２）を構成するツールの底に配置されている。プラグが直接通気性タイプのツールである場合、スリットが配置される場所に、焼成温度において劣化するような材料の箔が配置される。プラグの基体（２）を構成するために第１耐火性材料のスリップがデュアル・インジケータユニットにキャストされ、ツールが第１耐火性材料および第２耐火性材料を焼成するためにツールが加熱される。焼成後にプラグが脱型され、当業者に周知の最終処理工程が実施される。これに代えて、プラグが金属筐体に直接的にキャストされてもよい。熱処理および処理工程は当業者によって容易に適用される。
【００３７】
本発明に係るパージプラグは、最終ウエアインジケータ（５）に部分的に埋設された中間ウエアインジケータ（４）を備えている簡素なデュアル・インジケータユニットを用いることにより、（図３に示されているように）プラグの少なくとも４段階の浸食度に関する情報を与える。プラグの簡単な設計により、特許文献４および特許文献５に開示のように、棒を挿入するための空洞を穿設する難儀な加工工程を必要とせず、インジケータのない標準プラグのように、製造が非常に簡単かつ経済的である。これは、付加的機能および簡単な製造方法により、前記特許文献に記載されているような「マジックアイ」の改善を可能にする。本発明は、直接通気性および間接通気性タイプのパージプラグを同様に実現することができる。  
【符号の説明】
【００３８】
１‥パージプラグ、２‥基体、２ａ‥第１端部、２ｂ‥第２端部、３‥ガス流路、４‥中間ウエアインジケータ、５‥最終ウエアインジケータ、Ｘ１‥中心延在軸線。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【国際調査報告】
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