ガス吹き込み用プラグおよびその製造方法
【課題】煩雑な製造工程を必要とせず、必要な量のガスを供給できて、耐用性に優れたガス吹き込み用プラグを提供する。
【解決手段】所定の厚みと平面的な広がりを有し、プラグ本体１の底面１ａから上面１ｂまで連通するように配設されたスリット状ガス通路１を備えたガス吹き込み用プラグＡ１において、スリット状ガス通路を構成する、互いに対向する一対の対向内壁面２ａ，２ｂが、所定の位置に点在する複数の接合部４を介して、所定の間隔をおいて接合され、かつ、スリット状ガス通路を平面に展開したときにおける、複数の接合部の合計平面面積が、接合部を含むスリット状ガス通路全体の平面面積の５〜３０％であるような構成とする。
スリット状ガス通路の厚みを０．１〜０．３ｍｍとする。
1または２以上のスリット状ガス通路を、プラグ本体の底面から上面に向かう方向と直交する方向の断面の中心軸周りを周回するような態様で配設する。
【解決手段】所定の厚みと平面的な広がりを有し、プラグ本体１の底面１ａから上面１ｂまで連通するように配設されたスリット状ガス通路１を備えたガス吹き込み用プラグＡ１において、スリット状ガス通路を構成する、互いに対向する一対の対向内壁面２ａ，２ｂが、所定の位置に点在する複数の接合部４を介して、所定の間隔をおいて接合され、かつ、スリット状ガス通路を平面に展開したときにおける、複数の接合部の合計平面面積が、接合部を含むスリット状ガス通路全体の平面面積の５〜３０％であるような構成とする。
スリット状ガス通路の厚みを０．１〜０．３ｍｍとする。
1または２以上のスリット状ガス通路を、プラグ本体の底面から上面に向かう方向と直交する方向の断面の中心軸周りを周回するような態様で配設する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、金属の精錬分野における取鍋、電気炉、転炉、脱ガス装置などにおいて、溶融金属にガスを吹き込んで攪拌するために用いられるガス吹き込み用プラグおよびその製作方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
転炉、電炉、取鍋、取鍋精錬炉などの溶融金属容器の底部から、ガス吹き込み用プラグを用いてガスを吹き込み、溶鋼や精錬剤を攪拌することが広く行われている。ガス吹き込み方法としては、溶融金属容器の底部に設置されたガス吹き込み用プラグによって溶鋼内にガスを直接吹き込む底吹き法が一般的に採用されている。
【０００３】
代表的なガス吹き込み用プラグとしては、れんが内の気孔を介して通気させるポーラスプラグ、緻密質なれんがに貫通孔を設けた貫通孔プラグ、同じく緻密質なれんがにガス吹き込み方向に貫通するスリットを介して通気させるスリットプラグが知られている。
【０００４】
そして、近年では、ガス吹き込み用プラグの寿命延長や、大型取鍋での攪拌効率の向上の要求に応えるべく、耐用性に優れ、大流量のガス通気が可能なスリットプラグが開発され、使用されるようになっている。
【０００５】
このようなスリットプラグとしては、例えば、以下のような、特許文献１〜４のプラグが提案されている。
【０００６】
(ａ)まず、特許文献１には、緻密質耐火物からなる内装体の側面にその上端から下端にわたって昇華性溶液を帯状に塗布し、緻密質耐火物の外装体を内装体の外側に充填し、一体化した内装体と外装体を加熱して昇華性物質を昇華させてガス吹き込み用のスリットを形成するようにしたガス吹き込みプラグの製造方法が提案されている（特許文献１の図２参照）。
しかしこの製造方法により製造されるスリットプラグの場合、スリットが水平方向に不連続であり、使用中にスリットが目詰まりを起こしやすく、必要なガス流量が確保できなくなるという問題点がある。
【０００７】
(ｂ)また、特許文献２には、プラグの底部から上面まで渦巻状の空隙部が貫通しているガス吹き込み用プラグが提案されている（特許文献２の図１参照）。
しかしながら、この特許文献２のガス吹き込み用プラグの場合、渦巻状にした１枚のシートを燃焼させて形成されるスリットは完全に連続しており、スリットを介して対向する耐火物は、互いに接続されていないため、使用時の熱スポーリングなどにより容易に耐火物が剥離し、損傷速度が非常に大きくなるという問題点がある。
【０００８】
(ｃ)さらに、特許文献３には、スリット通路を区画する内壁面の表面粗さを特定したガス吹き込み用プラグが開示されており、複数本のスリット通路が放射状あるいは円陣状に配置された構成のものが開示されている。
しかしながら、このガス吹き込み用プラグは、スリットが水平方向に不連続であることから、使用中にスリットが目詰まりを起こしやすく、必要なガス流量が確保できなくなるという問題点がある。
【０００９】
(ｄ)また、特許文献４には、非連続の浅いスリットを段違いに形成したガス吹き込み用プラグが開示されている。
しかしながら、ガス通路が連続した部分と非連続の部分とで構成されており、使用毎に新しい断面が露出するが、非連続の浅いスリットを段違いに形成するようにしていることから、スリット内部の緻密部が多くなりすぎてガス流通路が狭くなるという問題点がある。また、スリットに非連続部分が多く、ガスの流通路が複雑になることからも、ガスが通気しにくくなり、必要なガス流量を確保しにくいという問題点がある。
またスリットを形成するためのシートの形状が複雑で、製造が容易でないという問題点がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開平０４−１２４２１２号公報
【特許文献２】特開平１１−１１７０１４号公報
【特許文献３】特許第３８２４１１９号公報
【特許文献４】特許第３１２６１２２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本発明は、上記実情に鑑みてなされたものであり、煩雑な製造工程を必要とせず、溶鋼を攪拌するのに必要な量のガスを確実に供給することが可能で、耐用性に優れたガス吹き込み用プラグを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記課題を解決するため、本発明（請求項１）のガス吹き込み用プラグは、
内部にガス通路を備えた耐火物からなるプラグ本体と、ガス通路にガスを導入するためのガス導入管とを備えた、溶融金属容器の底部から容器内部の溶鋼にガスを吹き込むために用いられるガス吹き込み用プラグであって、
前記ガス通路として、所定の厚みと平面的な広がりを有し、前記プラグ本体の底面から上面まで連通するように配設されたスリット状ガス通路を備え、
前記プラグ本体の前記スリット状ガス通路を構成する、互いに対向する一対の対向内壁面は、所定の位置に点在する複数の接合部を介して、所定の間隔をおいて互いに接合されており、
前記スリット状ガス通路を平面に展開したときにおける、複数の前記接合部の合計平面面積が、前記接合部を含む前記スリット状ガス通路全体の平面面積の５〜３０％であること
を特徴としている。
【００１３】
本発明のガス吹き込み用プラグにおいては、前記スリット状ガス通路の厚みが０．１〜０．３ｍｍであることが好ましい。
【００１４】
また、本発明のガス吹き込み用プラグにおいては、複数の前記スリット状ガス通路を備えていることが好ましい。
【００１５】
また、前記スリット状ガス通路が、前記プラグ本体の底面から上面に向かう方向と直交する方向（水平方向）の断面の中心を軸として、その周りを周回するような態様で配設されていることが好ましい。
【００１６】
また、複数の前記スリット状ガス通路が、前記プラグ本体の底面から上面に向かう方向と直交する方向の断面の中心軸周りを周回するような態様で同心状に配設されていることが好ましい。
【００１７】
また、本発明のガス吹き込み用プラグの製造方法は、
請求項１〜５に記載されたガス吹き込み用プラグの製造方法であって、
前記接合部に対応する貫通孔が設けられた熱消失性材料からなるシートを鋳込み枠の所定の位置にセットする工程と、
前記鋳込み枠に耐火物を鋳込むことにより、内部に前記シートを備えた耐火物成形体を形成する工程と、
前記耐火物成形体を熱処理して、前記シートを消失させる工程と
を具備することを特徴としている。
【発明の効果】
【００１８】
本発明（請求項１）のガス吹き込み用プラグは、ガス通路として、所定の厚みと平面的な広がりを有し、耐火物（通常は、緻密質耐火物が用いられる）からなるプラグ本体の底面から上面まで連通するように配設されたスリット状ガス通路を備えており、スリット状ガス通路を構成する、互いに対向する一対の対向内壁面は、所定の位置に点在する複数の接合部を介して、所定の間隔をおいて互いに接合されているとともに、スリット状ガス通路を平面に展開したときの接合部の合計平面面積が、接合部を含むスリット状ガス通路全体の平面面積の５〜３０％となるように構成されているので、溶鋼を攪拌するのに必要な量のガスを確実に供給することが可能で、耐用性に優れたガス吹き込み用プラグを提供することが可能になる。
【００１９】
すなわち、本発明のガス吹き込み用プラグにおいては、スリット状ガス通路を構成する一対の対向内壁面を、所定の位置に点在する複数の接合部を介して、所定の間隔をおいて接合するようにしているので、スリット状ガス通路は、底面から上面にかけて、さらには、底面から上面に向かう方向と直交する方向（水平方向）の、いずれの方向にも連通し、接合部以外の大きな遮蔽物も存在しないため、スリット状ガス通路をガスが流れる際の圧損を少なくして、良好なガスの流通性や安定したバブリング性を実現することができる。
【００２０】
なお、スリット状ガス通路が、水平方向に不連続である場合には、閉塞のおそれがあることから、多数のスリット状ガス通路を設置する必要があったり、製造工程が複雑になったりするという問題点があるが、本発明の場合そのような問題が生じることはない。
【００２１】
また、スリット状ガス通路に、点在するように複数の接合部が配設され、かつ、スリット状ガス通路を平面に展開したときにおける、接合部の合計平面面積が、接合部を含むスリット状ガス通路全体の平面面積の５〜３０％となるように構成されていることから、プラグ本体の機械的強度を確保して、溶鋼静圧によって破損が生じる（例えば、スリット状ガス通路の内側の中心部分が抜け落ちる）というようなことがなく、かつ、溶鋼の浸入による閉塞や、ガス流量の減少などを招きにくい、耐用性に優れたガス吹き込み用プラグを提供することが可能になる。
【００２２】
なお、点在するように配設される複数の接合部は、規則的に所定の間隔をおいて点在させることが望ましいが、接合部の具体的な配設態様に特別の制約はない。
ただし、接合部の合計平面面積（占有率）は、スリット状ガス通路全体の平面面積の５〜３０％とすることが望ましい。これは、接合部の合計平面面積がスリット状ガス通路全体の平面面積５％を下回ると、スリット状ガス通路を構成する、一対の対向内壁面どうしの結合強度が不十分になって、使用中の溶鋼静圧により容易に破断が生じる（例えば、スリット状ガス通路の内側の中心部分が抜け落ちる）という問題点があり、また、３０％を超えると、スリット状ガス通路の障害物（接合部）が多くなりすぎて、通気が阻害され、ガス流量が低下するという問題点があることによる。
なお、接合部の合計平面面積の、スリット状ガス通路全体の平面面積に対する割合は１０〜２０％の範囲とすることがより好ましい。
【００２３】
また、上記接合部の形状は特に限定されないが、個々の接合部の平面面積（以下「単位面積」ともいう）は、５０〜２００ｍｍ2の範囲が好ましい。
【００２４】
これは、接合部の単位面積が５０ｍｍ2未満の場合、個々の接合部における対向内壁面どうしの結合強度が不十分になって破断しやすくなり、また、２００ｍｍ2を超えると、スリット状ガス通路内の通気障害となり、ガス流量の確保が難しくなることによる。
なお、個々の接合部の平面面積（単位面積）は、７０〜１２０ｍｍ2の範囲とすることがより好ましい。
【００２５】
また、本発明のガス吹き込み用プラグにおいて、スリット状ガス通路の厚み（すなわち、互いに対向する一対の対向内壁面間の距離）を０．１〜０．３ｍｍの範囲とした場合、スリット状ガス通路の閉塞を防止しつつ、溶鋼の攪拌に必要なガス量を確保することが可能になる。
なお、スリット状ガス通路の厚みが０．１ｍｍを下回ると、ガス流量の確保が困難になり、０．３ｍｍを超えると、溶鋼が差し込み易くなり、スリット状ガス通路が閉塞してガス流量を確保できなくなるおそれが生じる。
【００２６】
また、本発明のガス吹き込み用プラグにおいて、複数のスリット状ガス通路を設けるようにした場合、より確実にガスの流通量を確保することが可能になるとともに、スリット状ガス通路の閉塞のおそれを減らすことが可能になり好ましい。
【００２７】
また、スリット状ガス通路を、プラグ本体の底面から上面に向かう方向と直交する方向の断面（水平断面）の中心を軸として、その周りを周回するような態様で配設するようにした場合（すなわち、プラグ本体を底面または上面からみた場合に環状になるような態様でスリット状ガス通路を配設するようにした場合）、プラグ本体の水平断面積に対して、スリット状ガス通路の水平断面積の割合を十分に確保して、ガスの流通性に優れ、より性能の高いガス吹き込み用プラグを提供することが可能になる。
【００２８】
さらに、複数のスリット状ガス通路を、プラグ本体の底面から上面に向かう方向と直交する方向の断面の中心軸周りを周回するよう態様で同心状に配設するようにした場合、バランスよくスリット状ガス通路を配設して、ガスの流通性やバブリング性に優れ、スリット状ガス通路の閉塞のおそれの少ない、信頼性の高いガス吹き込み用プラグを提供することが可能になり、本発明をさらに実効あらしめることができる。
【００２９】
なお、スリット状ガス通路の水平断面形状は特に限定されず、溶鋼に吹き込むべきガス量に合わせて、例えば円形、楕円形、多角形、星型形状などの種々の形状とすることが可能であり、さらに他の形状とすることも可能である。
【００３０】
また、本発明のガス吹き込み用プラグの製造方法は、接合部に対応する貫通孔が設けられた熱消失性材料からなるシートを鋳込み枠の所定の位置にセットし、鋳込み枠に耐火物を鋳込むことにより、内部に上記シートを備えた耐火物成形体を形成した後、耐火物成形体を熱処理して、上記シートを消失させるようにしているので、煩雑な製造工程を必要とせず、必要なガス流量を確保することが可能で、耐用性に優れた本発明のガス吹き込み用プラグを効率よく製造することができる。
【００３１】
なお、熱消失性材料からなるシート（熱消失性シート）としては、厚みが０．１〜０．３ｍｍのものを用いることが好ましい。
【００３２】
なお、熱消失性シートの構成材料には特に制約はなく、加熱することにより消失させることができるものであればよいが、例えば、ポリエチレンやポリスチロールなどの熱可塑性シート、紙などが好ましい材料として例示される。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明の実施例１にかかるガス吹き込み用プラグ（実施例１のガス吹き込み用プラグ）の構成を模式的に示す正面断面図である。
【図２】(ａ)は本発明の実施例１にかかるガス吹き込み用プラグの要部構成を模式的に示す平面図、(ｂ)は図１のＡ−Ａ線断面図である。
【図３】本発明の実施例１にかかるガス吹き込み用プラグを製造するにあたって用いた熱消失性材料からなるシート（熱消失性シート）を模式的に示す図である。
【図４】(ａ)本発明の他の実施例にかかるガス吹き込み用プラグ（実施例２のガス吹き込み用プラグ）を模式的に示す平面図、(ｂ)は内部構造を示す平面断面図である。
【図５】比較例１のガス吹き込み用プラグを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００３４】
以下に本発明の実施例を示して、本発明の特徴とするところをさらに詳しく説明する。
【実施例１】
【００３５】
[１]本発明の実施例にかかるガス吹き込み用プラグ
図１は本発明の実施例にかかるガス吹き込み用プラグの構成を示す正面断面図、図２(ａ)はその要部構成を示す平面図、図２(ｂ)は平面断面図である。
【００３６】
このガス吹き込み用プラグ（実施例１のガス吹き込み用プラグ）Ａ１は、図１，図２(ａ)，(ｂ)に示すように、内部にスリット状ガス通路２を備えた緻密質耐火物からなるプラグ本体１と、スリット状ガス通路２にガスを導入するためのガス導入管３、プラグ本体１の要部を被覆するように配設されたメタルケース５を備えている。
なお、プラグ本体１を構成する耐火物としては、キャスタブル耐火物を用いて形成された、Ａｌ2Ｏ3が９０％の緻密質耐火物が用いられている。
【００３７】
また、スリット状ガス通路２は、所定の厚みと平面的な広がりを有するガス通路であり、円錐台形状のプラグ本体１の底面１ａから上面１ｂまで連通（連続）するように配設されている。
【００３８】
また、スリット状ガス通路２は、図１，図２(ａ)，(ｂ)に示すように、プラグ本体１の底面１ａから上面１ｂに向かう方向と直交する方向（水平方向）の断面の中心（中心軸）Ｃの周りを周回するような態様で配設されており、実施例１のガス吹き込み用プラグＡ１では、同心状に２層のスリット状ガス通路２が配設されている。
そして、各スリット状ガス通路２は、上述のように、円錐台形状のプラグ本体１の底面１ａから上面１ｂまで連通（連続）しているとともに、周方向（水平方向）にも全体的に連通（連続）している。
【００３９】
また、この実施例１のガス吹き込み用プラグＡ１において、スリット状ガス通路２を構成する、互いに対向する一対の対向内壁面１２ａ，１２ｂは、所定の位置に点在する複数の接合部４を介して、所定の間隔をおいて互いに接合されている。接合部４は平面形状が円形で、背の低い円柱状の構造を有している。各接合部４の平面面積（単位面積）は８０ｍｍ2とされている。
ただし、接合部４の平面形状は円形に限られるものではなく、他の形状とすることも可能である。
【００４０】
そして、スリット状ガス通路２を平面に展開したときにおける、複数の接合部４の合計平面面積が、接合部４を含むスリット状ガス通路２全体の平面面積の１０％となるように構成されている。なお、本発明において、接合部４の合計平面面積は５〜３０％の範囲であることが望ましい。
【００４１】
また、この実施例１のガス吹き込み用プラグＡ１において、スリット状ガス通路２は、その厚みＴは０．２ｍｍとなるように構成されている。なお、本発明において、スリット状ガス通路２の厚みＴは０．１〜０．３ｍｍの範囲とすることが好ましい。
【００４２】
[２]本発明の実施例にかかるガス吹き込み用プラグの製造
次に、上述のガス吹き込み用プラグＡ１の製造方法について説明する。
まず、図３に示すように、複数の貫通孔（本発明のガス吹き込み用プラグの接合部に対応する貫通孔）１１ａが設けられた熱消失性材料からなるシート（熱消失性シート）１１を用意した。この実施例では貫通孔１１ａの平面形状は、ガス吹き込み用プラグＡ１の接合部の形状に対応する円形とした。
この実施例では、熱消失性シート１１として、ポリスチロールからなるシートを用いた。
【００４３】
さらに、この実施例では、熱消失性シート１１として、厚みが０．２ｍｍ、各貫通孔１１ａの平面面積が８０ｍｍ2、複数の貫通孔１１ａの合計平面面積が、貫通孔１１ａを含む熱消失性シート１１全体の平面面積の１０％となるような構成のものを用いた。
なお、熱消失性シート１１としては、プラグ本体に形成すべきスリット状ガス通路に対応する寸法のものを、形成すべきスリット状ガス通路の数（この実施例では２層）だけ用意した。
【００４４】
それから、この熱消失性シートを円筒状になるように巻いた状態で、鋳込み枠（図示せず）の所定の位置にセットした後、鋳込み枠に、Ａｌ２Ｏ３が９０％のキャスタブルの緻密質耐火物を、熱消失性シート間およびその周りの空間に鋳込むことにより、内部に熱消失性シートを備えた耐火物成形体を成形する。
【００４５】
そして、養生を行った後、脱型し、２５０℃で乾燥した後、１５００℃で焼成して、ポリスチロールからなる熱消失性シートを焼失させることにより、図１，図２(ａ)，(ｂ)に示すようなプラグ本体１を作製した。
【００４６】
それから、プラグ本体１に、メタルケース５を装着し、ガス導入管３を取り付けることにより、図１，図２(ａ)，(ｂ)に示すようなガス吹き込み用プラグ（実施例１のガス吹き込み用プラグ）Ａ１が得られる。
【００４７】
［他の実施例］
図４(ａ)，(ｂ)は本発明の他の実施例（実施例２）にかかるガス吹き込み用プラグを示す図であり、(ａ)実施例のガス吹き込み用プラグを模式的に示す平面図、(ｂ)は内部構造を示す平面断面図である。
上では、プラグ本体１の底面１ａから上面１ｂに向かう方向と直交する方向（水平方向）の断面の中心軸周りを周回するような態様で、同心状の円筒状のスリット状ガス通路２を２層設けたガス吹き込み用プラグＡ１およびその製造方法について説明したが、同様の方法で、図４(ａ)，(ｂ)に示すように、内側（径方向内側）のスリット状ガス通路２（２ａ）が、プラグ本体１の底面１ａから上面１ｂに向かう方向と直交する方向の断面形状が星形であり、外側（径方向外側）のスリット状ガス通路２（２ｂ）の同方向の断面形状が円形であるガス吹き込み用プラグ（実施例２のガス吹き込み用プラグ）Ａ２を製造した。なお、図４(ａ)，(ｂ)において、図２(ａ)，(ｂ)と同一符号を付した部分は同一または相当する部分を示す。
【００４８】
また、比較のため、
(１)プラグ本体１の底面から上面に貫通する細長い帯状の（縦長の）スリット状ガス通路２１（２１ａ）を複数本、周方向に沿って配設することにより形成された内側スリット状ガス通路２２（２２ａ）と、同じくプラグ本体１の底面から上面に貫通する細長い帯状の（縦長の）スリット状ガス通路２１（２１ｂ）を複数本、周方向に沿って配設することにより形成された外側スリット状ガス通路２２（２２ｂ）とを備えたガス吹き込み用プラグであって、図５に示すように、内側スリット状ガス通路２２（２２ａ）を構成する帯状スリット２１（２１ａ）どうし、および，外側スリット状ガス通路２２（２２ｂ）を構成する帯状スリット２１（２１ｂ）どうしが独立しており、周方向に不連続である、本発明の要件を備えていないガス吹き込みノズル（比較例１のガス吹き込み用プラグ）Ｂ１、
(２)図１，図２(ａ)，(ｂ)に示した本発明の実施例にかかるガス吹き込み用プラグＡ１に準じる構造を有するが、複数の接合部４の合計平面面積が、接合部４を含むスリット状ガス通路２全体の平面面積の４％と、本発明の範囲（本発明では５〜３０％）を下回るガス吹き込み用プラグ（比較例２のガス吹き込み用プラグ）Ｂ２（図示せず）、
(３)図１，図２(ａ)，(ｂ)に示した本発明の実施例にかかるガス吹き込み用プラグＡ１に準じる構造を有するが、複数の接合部４の合計平面面積が、接合部４を含むスリット状ガス通路２全体の平面面積の３５％と、本発明の範囲（本発明では５〜３０％）を超えたガス吹き込み用プラグ（比較例３のガス吹き込み用プラグ）Ｂ３（図示せず）
の３種類のガス吹き込み用プラグを作製した。
【００４９】
[３]評価
上述の実施例のガス吹き込み用プラグＡ１，Ａ２および比較例のガス吹き込み用プラグＢ１〜Ｂ３について、以下の条件でガス流量の測定と耐圧テストを実施した。
【００５０】
(１)ガス流量の測定
各ガス吹き込み用プラグＡ１，Ａ２およびＢ１〜Ｂ３のそれぞれに、０．１ＭＰａの圧力で空気を流し、各ガス吹き込み用プラグにおけるガス流量を測定した。
【００５１】
(２)耐圧テスト
各ガス吹き込み用プラグＡ１，Ａ２およびＢ１〜Ｂ３のそれぞれの、径方向内側の中心部耐火物（図１，図２(ａ)，(ｂ)では符号２０で示した部分）を０．５ＭＰａの圧力で押圧し、破断しなかったガス吹き込み用プラグを良（○）とし、破断したガス吹き込み用プラグを不良（×）として評価した。なお、耐圧テストが良好なガス吹き込み用プラグは、使用時の溶鋼の静圧に対する耐性が高く、耐用性に優れている。
表１に、各ガス吹き込み用プラグの条件、上記の方法で測定したガス流量、および耐圧テストの結果を示す。
【００５２】
【表１】
【００５３】
表１に示すように、本発明の要件を備えた実施例１および２のガス吹き込み用プラグの場合、ガス流量は、実施例１の場合２５０Ｎｌ／ｍｉｎ、実施例２の場合４２５Ｎｌ／ｍｉｎと多く、十分なガス流量が得られることが確認された。また、耐圧テストの結果も良好（○）であることが確認された。
【００５４】
これに対し、スリット状ガス通路が周方向に不連続である（すなわち、スリット状ガス通路２が周方向に連通していない）比較例１のガス吹き込み用プラグＢ１の場合、耐圧テストの結果は良好であることが確認されたが、ガス流量が１８０Ｎｌ／ｍｉｎと少ないことが確認された。なお、比較例１の場合にガス流量の少ないのは、スリット状ガス通路が周方向に連通することを妨げる隔壁が抵抗となり、ガス流通を妨げることによる。
【００５５】
また、複数の接合部の合計平面面積が、スリット状ガス通路全体の平面面積の４％と本発明の範囲を下回る比較例２のガス吹き込み用プラグＢ２の場合、ガス流量は２６０Ｎｌ／ｍｉｎと多かったが、スリット状ガス通路の平面面積に対する接合部の平面面積の割合が低いため、耐圧テストの結果が不良（×）となることが確認された。
【００５６】
さらに、複数の接合部の合計平面面積が、スリット状ガス通路全体の平面面積の３５％と本発明の範囲を上回る比較例３のガス吹き込み用プラグＢ３の場合、耐圧テストの結果は良好（○）であったが、ガス流量は１７５Ｎｌ／ｍｉｎと少なくなり、好ましくないことが確認された。これは、接合部が抵抗となり、ガス流通を妨げることによる。
【００５７】
以上の結果より、スリット状ガス通路は、底面から上面に連通していることはもちろんであるが、周方向にも連通していることが望ましく、また、複数の接合部の合計平面面積が、スリット状ガス通路全体の平面面積の５〜３０％の範囲を逸脱しないことが望ましいことがわかる。
【００５８】
なお、上記実施例では、スリット状ガス通路として、プラグ本体の底面から上面に向かう方向と直交する方向の断面形状が円形のもの（実施例１のガス吹き込み用プラグＡ１）、星形のもの（実施例２のガス吹き込み用プラグＡ１）を示したが、スリット状ガス通路の具体的な形状に特別の制約はなく、例えば円形、楕円形、多角形などの他の形状とすることも可能である。
【００５９】
また、上記実施例ではプラグ本体を構成する耐火材料が、Ａｌ2Ｏ3が９０％のキャスタブルの緻密質耐火物である場合を例にとって説明したが、プラグ本体を構成する耐火材料としては、Ａｌ2Ｏ3，ＭｇＯ，ＭｇＡｌ2Ｏ4，ＺｒＯ2、Ｃｒ2Ｏ3，Ｃなどを適宜組み合わせた種々のものを用いることが可能である。
【００６０】
本発明はさらにその他の点においても上記実施例に限定されるものではなく、プラグ本体の形状やガス導入管の配設態様などに関し、発明の範囲内において種々の応用、変形を加えることが可能である。
【符号の説明】
【００６１】
１ プラグ本体
１ａ プラグ本体の底面
１ｂ プラグ本体の上面
２ スリット状ガス通路
３ ガス導入管
４ 接合部
５ メタルケース
Ｔ スリット状ガス通路の厚み
１１ 熱消失性シート
１１ａ 貫通孔
１２ａ，１２ｂ 一対の対向内壁面
２０ 中心部耐火物
Ａ１，Ａ２ 実施例にガス吹き込み用プラグ
Ｂ１ 比較例１のガス吹き込み用プラグ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、金属の精錬分野における取鍋、電気炉、転炉、脱ガス装置などにおいて、溶融金属にガスを吹き込んで攪拌するために用いられるガス吹き込み用プラグおよびその製作方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
転炉、電炉、取鍋、取鍋精錬炉などの溶融金属容器の底部から、ガス吹き込み用プラグを用いてガスを吹き込み、溶鋼や精錬剤を攪拌することが広く行われている。ガス吹き込み方法としては、溶融金属容器の底部に設置されたガス吹き込み用プラグによって溶鋼内にガスを直接吹き込む底吹き法が一般的に採用されている。
【０００３】
代表的なガス吹き込み用プラグとしては、れんが内の気孔を介して通気させるポーラスプラグ、緻密質なれんがに貫通孔を設けた貫通孔プラグ、同じく緻密質なれんがにガス吹き込み方向に貫通するスリットを介して通気させるスリットプラグが知られている。
【０００４】
そして、近年では、ガス吹き込み用プラグの寿命延長や、大型取鍋での攪拌効率の向上の要求に応えるべく、耐用性に優れ、大流量のガス通気が可能なスリットプラグが開発され、使用されるようになっている。
【０００５】
このようなスリットプラグとしては、例えば、以下のような、特許文献１〜４のプラグが提案されている。
【０００６】
(ａ)まず、特許文献１には、緻密質耐火物からなる内装体の側面にその上端から下端にわたって昇華性溶液を帯状に塗布し、緻密質耐火物の外装体を内装体の外側に充填し、一体化した内装体と外装体を加熱して昇華性物質を昇華させてガス吹き込み用のスリットを形成するようにしたガス吹き込みプラグの製造方法が提案されている（特許文献１の図２参照）。
しかしこの製造方法により製造されるスリットプラグの場合、スリットが水平方向に不連続であり、使用中にスリットが目詰まりを起こしやすく、必要なガス流量が確保できなくなるという問題点がある。
【０００７】
(ｂ)また、特許文献２には、プラグの底部から上面まで渦巻状の空隙部が貫通しているガス吹き込み用プラグが提案されている（特許文献２の図１参照）。
しかしながら、この特許文献２のガス吹き込み用プラグの場合、渦巻状にした１枚のシートを燃焼させて形成されるスリットは完全に連続しており、スリットを介して対向する耐火物は、互いに接続されていないため、使用時の熱スポーリングなどにより容易に耐火物が剥離し、損傷速度が非常に大きくなるという問題点がある。
【０００８】
(ｃ)さらに、特許文献３には、スリット通路を区画する内壁面の表面粗さを特定したガス吹き込み用プラグが開示されており、複数本のスリット通路が放射状あるいは円陣状に配置された構成のものが開示されている。
しかしながら、このガス吹き込み用プラグは、スリットが水平方向に不連続であることから、使用中にスリットが目詰まりを起こしやすく、必要なガス流量が確保できなくなるという問題点がある。
【０００９】
(ｄ)また、特許文献４には、非連続の浅いスリットを段違いに形成したガス吹き込み用プラグが開示されている。
しかしながら、ガス通路が連続した部分と非連続の部分とで構成されており、使用毎に新しい断面が露出するが、非連続の浅いスリットを段違いに形成するようにしていることから、スリット内部の緻密部が多くなりすぎてガス流通路が狭くなるという問題点がある。また、スリットに非連続部分が多く、ガスの流通路が複雑になることからも、ガスが通気しにくくなり、必要なガス流量を確保しにくいという問題点がある。
またスリットを形成するためのシートの形状が複雑で、製造が容易でないという問題点がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開平０４−１２４２１２号公報
【特許文献２】特開平１１−１１７０１４号公報
【特許文献３】特許第３８２４１１９号公報
【特許文献４】特許第３１２６１２２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本発明は、上記実情に鑑みてなされたものであり、煩雑な製造工程を必要とせず、溶鋼を攪拌するのに必要な量のガスを確実に供給することが可能で、耐用性に優れたガス吹き込み用プラグを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記課題を解決するため、本発明（請求項１）のガス吹き込み用プラグは、
内部にガス通路を備えた耐火物からなるプラグ本体と、ガス通路にガスを導入するためのガス導入管とを備えた、溶融金属容器の底部から容器内部の溶鋼にガスを吹き込むために用いられるガス吹き込み用プラグであって、
前記ガス通路として、所定の厚みと平面的な広がりを有し、前記プラグ本体の底面から上面まで連通するように配設されたスリット状ガス通路を備え、
前記プラグ本体の前記スリット状ガス通路を構成する、互いに対向する一対の対向内壁面は、所定の位置に点在する複数の接合部を介して、所定の間隔をおいて互いに接合されており、
前記スリット状ガス通路を平面に展開したときにおける、複数の前記接合部の合計平面面積が、前記接合部を含む前記スリット状ガス通路全体の平面面積の５〜３０％であること
を特徴としている。
【００１３】
本発明のガス吹き込み用プラグにおいては、前記スリット状ガス通路の厚みが０．１〜０．３ｍｍであることが好ましい。
【００１４】
また、本発明のガス吹き込み用プラグにおいては、複数の前記スリット状ガス通路を備えていることが好ましい。
【００１５】
また、前記スリット状ガス通路が、前記プラグ本体の底面から上面に向かう方向と直交する方向（水平方向）の断面の中心を軸として、その周りを周回するような態様で配設されていることが好ましい。
【００１６】
また、複数の前記スリット状ガス通路が、前記プラグ本体の底面から上面に向かう方向と直交する方向の断面の中心軸周りを周回するような態様で同心状に配設されていることが好ましい。
【００１７】
また、本発明のガス吹き込み用プラグの製造方法は、
請求項１〜５に記載されたガス吹き込み用プラグの製造方法であって、
前記接合部に対応する貫通孔が設けられた熱消失性材料からなるシートを鋳込み枠の所定の位置にセットする工程と、
前記鋳込み枠に耐火物を鋳込むことにより、内部に前記シートを備えた耐火物成形体を形成する工程と、
前記耐火物成形体を熱処理して、前記シートを消失させる工程と
を具備することを特徴としている。
【発明の効果】
【００１８】
本発明（請求項１）のガス吹き込み用プラグは、ガス通路として、所定の厚みと平面的な広がりを有し、耐火物（通常は、緻密質耐火物が用いられる）からなるプラグ本体の底面から上面まで連通するように配設されたスリット状ガス通路を備えており、スリット状ガス通路を構成する、互いに対向する一対の対向内壁面は、所定の位置に点在する複数の接合部を介して、所定の間隔をおいて互いに接合されているとともに、スリット状ガス通路を平面に展開したときの接合部の合計平面面積が、接合部を含むスリット状ガス通路全体の平面面積の５〜３０％となるように構成されているので、溶鋼を攪拌するのに必要な量のガスを確実に供給することが可能で、耐用性に優れたガス吹き込み用プラグを提供することが可能になる。
【００１９】
すなわち、本発明のガス吹き込み用プラグにおいては、スリット状ガス通路を構成する一対の対向内壁面を、所定の位置に点在する複数の接合部を介して、所定の間隔をおいて接合するようにしているので、スリット状ガス通路は、底面から上面にかけて、さらには、底面から上面に向かう方向と直交する方向（水平方向）の、いずれの方向にも連通し、接合部以外の大きな遮蔽物も存在しないため、スリット状ガス通路をガスが流れる際の圧損を少なくして、良好なガスの流通性や安定したバブリング性を実現することができる。
【００２０】
なお、スリット状ガス通路が、水平方向に不連続である場合には、閉塞のおそれがあることから、多数のスリット状ガス通路を設置する必要があったり、製造工程が複雑になったりするという問題点があるが、本発明の場合そのような問題が生じることはない。
【００２１】
また、スリット状ガス通路に、点在するように複数の接合部が配設され、かつ、スリット状ガス通路を平面に展開したときにおける、接合部の合計平面面積が、接合部を含むスリット状ガス通路全体の平面面積の５〜３０％となるように構成されていることから、プラグ本体の機械的強度を確保して、溶鋼静圧によって破損が生じる（例えば、スリット状ガス通路の内側の中心部分が抜け落ちる）というようなことがなく、かつ、溶鋼の浸入による閉塞や、ガス流量の減少などを招きにくい、耐用性に優れたガス吹き込み用プラグを提供することが可能になる。
【００２２】
なお、点在するように配設される複数の接合部は、規則的に所定の間隔をおいて点在させることが望ましいが、接合部の具体的な配設態様に特別の制約はない。
ただし、接合部の合計平面面積（占有率）は、スリット状ガス通路全体の平面面積の５〜３０％とすることが望ましい。これは、接合部の合計平面面積がスリット状ガス通路全体の平面面積５％を下回ると、スリット状ガス通路を構成する、一対の対向内壁面どうしの結合強度が不十分になって、使用中の溶鋼静圧により容易に破断が生じる（例えば、スリット状ガス通路の内側の中心部分が抜け落ちる）という問題点があり、また、３０％を超えると、スリット状ガス通路の障害物（接合部）が多くなりすぎて、通気が阻害され、ガス流量が低下するという問題点があることによる。
なお、接合部の合計平面面積の、スリット状ガス通路全体の平面面積に対する割合は１０〜２０％の範囲とすることがより好ましい。
【００２３】
また、上記接合部の形状は特に限定されないが、個々の接合部の平面面積（以下「単位面積」ともいう）は、５０〜２００ｍｍ2の範囲が好ましい。
【００２４】
これは、接合部の単位面積が５０ｍｍ2未満の場合、個々の接合部における対向内壁面どうしの結合強度が不十分になって破断しやすくなり、また、２００ｍｍ2を超えると、スリット状ガス通路内の通気障害となり、ガス流量の確保が難しくなることによる。
なお、個々の接合部の平面面積（単位面積）は、７０〜１２０ｍｍ2の範囲とすることがより好ましい。
【００２５】
また、本発明のガス吹き込み用プラグにおいて、スリット状ガス通路の厚み（すなわち、互いに対向する一対の対向内壁面間の距離）を０．１〜０．３ｍｍの範囲とした場合、スリット状ガス通路の閉塞を防止しつつ、溶鋼の攪拌に必要なガス量を確保することが可能になる。
なお、スリット状ガス通路の厚みが０．１ｍｍを下回ると、ガス流量の確保が困難になり、０．３ｍｍを超えると、溶鋼が差し込み易くなり、スリット状ガス通路が閉塞してガス流量を確保できなくなるおそれが生じる。
【００２６】
また、本発明のガス吹き込み用プラグにおいて、複数のスリット状ガス通路を設けるようにした場合、より確実にガスの流通量を確保することが可能になるとともに、スリット状ガス通路の閉塞のおそれを減らすことが可能になり好ましい。
【００２７】
また、スリット状ガス通路を、プラグ本体の底面から上面に向かう方向と直交する方向の断面（水平断面）の中心を軸として、その周りを周回するような態様で配設するようにした場合（すなわち、プラグ本体を底面または上面からみた場合に環状になるような態様でスリット状ガス通路を配設するようにした場合）、プラグ本体の水平断面積に対して、スリット状ガス通路の水平断面積の割合を十分に確保して、ガスの流通性に優れ、より性能の高いガス吹き込み用プラグを提供することが可能になる。
【００２８】
さらに、複数のスリット状ガス通路を、プラグ本体の底面から上面に向かう方向と直交する方向の断面の中心軸周りを周回するよう態様で同心状に配設するようにした場合、バランスよくスリット状ガス通路を配設して、ガスの流通性やバブリング性に優れ、スリット状ガス通路の閉塞のおそれの少ない、信頼性の高いガス吹き込み用プラグを提供することが可能になり、本発明をさらに実効あらしめることができる。
【００２９】
なお、スリット状ガス通路の水平断面形状は特に限定されず、溶鋼に吹き込むべきガス量に合わせて、例えば円形、楕円形、多角形、星型形状などの種々の形状とすることが可能であり、さらに他の形状とすることも可能である。
【００３０】
また、本発明のガス吹き込み用プラグの製造方法は、接合部に対応する貫通孔が設けられた熱消失性材料からなるシートを鋳込み枠の所定の位置にセットし、鋳込み枠に耐火物を鋳込むことにより、内部に上記シートを備えた耐火物成形体を形成した後、耐火物成形体を熱処理して、上記シートを消失させるようにしているので、煩雑な製造工程を必要とせず、必要なガス流量を確保することが可能で、耐用性に優れた本発明のガス吹き込み用プラグを効率よく製造することができる。
【００３１】
なお、熱消失性材料からなるシート（熱消失性シート）としては、厚みが０．１〜０．３ｍｍのものを用いることが好ましい。
【００３２】
なお、熱消失性シートの構成材料には特に制約はなく、加熱することにより消失させることができるものであればよいが、例えば、ポリエチレンやポリスチロールなどの熱可塑性シート、紙などが好ましい材料として例示される。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明の実施例１にかかるガス吹き込み用プラグ（実施例１のガス吹き込み用プラグ）の構成を模式的に示す正面断面図である。
【図２】(ａ)は本発明の実施例１にかかるガス吹き込み用プラグの要部構成を模式的に示す平面図、(ｂ)は図１のＡ−Ａ線断面図である。
【図３】本発明の実施例１にかかるガス吹き込み用プラグを製造するにあたって用いた熱消失性材料からなるシート（熱消失性シート）を模式的に示す図である。
【図４】(ａ)本発明の他の実施例にかかるガス吹き込み用プラグ（実施例２のガス吹き込み用プラグ）を模式的に示す平面図、(ｂ)は内部構造を示す平面断面図である。
【図５】比較例１のガス吹き込み用プラグを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００３４】
以下に本発明の実施例を示して、本発明の特徴とするところをさらに詳しく説明する。
【実施例１】
【００３５】
[１]本発明の実施例にかかるガス吹き込み用プラグ
図１は本発明の実施例にかかるガス吹き込み用プラグの構成を示す正面断面図、図２(ａ)はその要部構成を示す平面図、図２(ｂ)は平面断面図である。
【００３６】
このガス吹き込み用プラグ（実施例１のガス吹き込み用プラグ）Ａ１は、図１，図２(ａ)，(ｂ)に示すように、内部にスリット状ガス通路２を備えた緻密質耐火物からなるプラグ本体１と、スリット状ガス通路２にガスを導入するためのガス導入管３、プラグ本体１の要部を被覆するように配設されたメタルケース５を備えている。
なお、プラグ本体１を構成する耐火物としては、キャスタブル耐火物を用いて形成された、Ａｌ2Ｏ3が９０％の緻密質耐火物が用いられている。
【００３７】
また、スリット状ガス通路２は、所定の厚みと平面的な広がりを有するガス通路であり、円錐台形状のプラグ本体１の底面１ａから上面１ｂまで連通（連続）するように配設されている。
【００３８】
また、スリット状ガス通路２は、図１，図２(ａ)，(ｂ)に示すように、プラグ本体１の底面１ａから上面１ｂに向かう方向と直交する方向（水平方向）の断面の中心（中心軸）Ｃの周りを周回するような態様で配設されており、実施例１のガス吹き込み用プラグＡ１では、同心状に２層のスリット状ガス通路２が配設されている。
そして、各スリット状ガス通路２は、上述のように、円錐台形状のプラグ本体１の底面１ａから上面１ｂまで連通（連続）しているとともに、周方向（水平方向）にも全体的に連通（連続）している。
【００３９】
また、この実施例１のガス吹き込み用プラグＡ１において、スリット状ガス通路２を構成する、互いに対向する一対の対向内壁面１２ａ，１２ｂは、所定の位置に点在する複数の接合部４を介して、所定の間隔をおいて互いに接合されている。接合部４は平面形状が円形で、背の低い円柱状の構造を有している。各接合部４の平面面積（単位面積）は８０ｍｍ2とされている。
ただし、接合部４の平面形状は円形に限られるものではなく、他の形状とすることも可能である。
【００４０】
そして、スリット状ガス通路２を平面に展開したときにおける、複数の接合部４の合計平面面積が、接合部４を含むスリット状ガス通路２全体の平面面積の１０％となるように構成されている。なお、本発明において、接合部４の合計平面面積は５〜３０％の範囲であることが望ましい。
【００４１】
また、この実施例１のガス吹き込み用プラグＡ１において、スリット状ガス通路２は、その厚みＴは０．２ｍｍとなるように構成されている。なお、本発明において、スリット状ガス通路２の厚みＴは０．１〜０．３ｍｍの範囲とすることが好ましい。
【００４２】
[２]本発明の実施例にかかるガス吹き込み用プラグの製造
次に、上述のガス吹き込み用プラグＡ１の製造方法について説明する。
まず、図３に示すように、複数の貫通孔（本発明のガス吹き込み用プラグの接合部に対応する貫通孔）１１ａが設けられた熱消失性材料からなるシート（熱消失性シート）１１を用意した。この実施例では貫通孔１１ａの平面形状は、ガス吹き込み用プラグＡ１の接合部の形状に対応する円形とした。
この実施例では、熱消失性シート１１として、ポリスチロールからなるシートを用いた。
【００４３】
さらに、この実施例では、熱消失性シート１１として、厚みが０．２ｍｍ、各貫通孔１１ａの平面面積が８０ｍｍ2、複数の貫通孔１１ａの合計平面面積が、貫通孔１１ａを含む熱消失性シート１１全体の平面面積の１０％となるような構成のものを用いた。
なお、熱消失性シート１１としては、プラグ本体に形成すべきスリット状ガス通路に対応する寸法のものを、形成すべきスリット状ガス通路の数（この実施例では２層）だけ用意した。
【００４４】
それから、この熱消失性シートを円筒状になるように巻いた状態で、鋳込み枠（図示せず）の所定の位置にセットした後、鋳込み枠に、Ａｌ２Ｏ３が９０％のキャスタブルの緻密質耐火物を、熱消失性シート間およびその周りの空間に鋳込むことにより、内部に熱消失性シートを備えた耐火物成形体を成形する。
【００４５】
そして、養生を行った後、脱型し、２５０℃で乾燥した後、１５００℃で焼成して、ポリスチロールからなる熱消失性シートを焼失させることにより、図１，図２(ａ)，(ｂ)に示すようなプラグ本体１を作製した。
【００４６】
それから、プラグ本体１に、メタルケース５を装着し、ガス導入管３を取り付けることにより、図１，図２(ａ)，(ｂ)に示すようなガス吹き込み用プラグ（実施例１のガス吹き込み用プラグ）Ａ１が得られる。
【００４７】
［他の実施例］
図４(ａ)，(ｂ)は本発明の他の実施例（実施例２）にかかるガス吹き込み用プラグを示す図であり、(ａ)実施例のガス吹き込み用プラグを模式的に示す平面図、(ｂ)は内部構造を示す平面断面図である。
上では、プラグ本体１の底面１ａから上面１ｂに向かう方向と直交する方向（水平方向）の断面の中心軸周りを周回するような態様で、同心状の円筒状のスリット状ガス通路２を２層設けたガス吹き込み用プラグＡ１およびその製造方法について説明したが、同様の方法で、図４(ａ)，(ｂ)に示すように、内側（径方向内側）のスリット状ガス通路２（２ａ）が、プラグ本体１の底面１ａから上面１ｂに向かう方向と直交する方向の断面形状が星形であり、外側（径方向外側）のスリット状ガス通路２（２ｂ）の同方向の断面形状が円形であるガス吹き込み用プラグ（実施例２のガス吹き込み用プラグ）Ａ２を製造した。なお、図４(ａ)，(ｂ)において、図２(ａ)，(ｂ)と同一符号を付した部分は同一または相当する部分を示す。
【００４８】
また、比較のため、
(１)プラグ本体１の底面から上面に貫通する細長い帯状の（縦長の）スリット状ガス通路２１（２１ａ）を複数本、周方向に沿って配設することにより形成された内側スリット状ガス通路２２（２２ａ）と、同じくプラグ本体１の底面から上面に貫通する細長い帯状の（縦長の）スリット状ガス通路２１（２１ｂ）を複数本、周方向に沿って配設することにより形成された外側スリット状ガス通路２２（２２ｂ）とを備えたガス吹き込み用プラグであって、図５に示すように、内側スリット状ガス通路２２（２２ａ）を構成する帯状スリット２１（２１ａ）どうし、および，外側スリット状ガス通路２２（２２ｂ）を構成する帯状スリット２１（２１ｂ）どうしが独立しており、周方向に不連続である、本発明の要件を備えていないガス吹き込みノズル（比較例１のガス吹き込み用プラグ）Ｂ１、
(２)図１，図２(ａ)，(ｂ)に示した本発明の実施例にかかるガス吹き込み用プラグＡ１に準じる構造を有するが、複数の接合部４の合計平面面積が、接合部４を含むスリット状ガス通路２全体の平面面積の４％と、本発明の範囲（本発明では５〜３０％）を下回るガス吹き込み用プラグ（比較例２のガス吹き込み用プラグ）Ｂ２（図示せず）、
(３)図１，図２(ａ)，(ｂ)に示した本発明の実施例にかかるガス吹き込み用プラグＡ１に準じる構造を有するが、複数の接合部４の合計平面面積が、接合部４を含むスリット状ガス通路２全体の平面面積の３５％と、本発明の範囲（本発明では５〜３０％）を超えたガス吹き込み用プラグ（比較例３のガス吹き込み用プラグ）Ｂ３（図示せず）
の３種類のガス吹き込み用プラグを作製した。
【００４９】
[３]評価
上述の実施例のガス吹き込み用プラグＡ１，Ａ２および比較例のガス吹き込み用プラグＢ１〜Ｂ３について、以下の条件でガス流量の測定と耐圧テストを実施した。
【００５０】
(１)ガス流量の測定
各ガス吹き込み用プラグＡ１，Ａ２およびＢ１〜Ｂ３のそれぞれに、０．１ＭＰａの圧力で空気を流し、各ガス吹き込み用プラグにおけるガス流量を測定した。
【００５１】
(２)耐圧テスト
各ガス吹き込み用プラグＡ１，Ａ２およびＢ１〜Ｂ３のそれぞれの、径方向内側の中心部耐火物（図１，図２(ａ)，(ｂ)では符号２０で示した部分）を０．５ＭＰａの圧力で押圧し、破断しなかったガス吹き込み用プラグを良（○）とし、破断したガス吹き込み用プラグを不良（×）として評価した。なお、耐圧テストが良好なガス吹き込み用プラグは、使用時の溶鋼の静圧に対する耐性が高く、耐用性に優れている。
表１に、各ガス吹き込み用プラグの条件、上記の方法で測定したガス流量、および耐圧テストの結果を示す。
【００５２】
【表１】
【００５３】
表１に示すように、本発明の要件を備えた実施例１および２のガス吹き込み用プラグの場合、ガス流量は、実施例１の場合２５０Ｎｌ／ｍｉｎ、実施例２の場合４２５Ｎｌ／ｍｉｎと多く、十分なガス流量が得られることが確認された。また、耐圧テストの結果も良好（○）であることが確認された。
【００５４】
これに対し、スリット状ガス通路が周方向に不連続である（すなわち、スリット状ガス通路２が周方向に連通していない）比較例１のガス吹き込み用プラグＢ１の場合、耐圧テストの結果は良好であることが確認されたが、ガス流量が１８０Ｎｌ／ｍｉｎと少ないことが確認された。なお、比較例１の場合にガス流量の少ないのは、スリット状ガス通路が周方向に連通することを妨げる隔壁が抵抗となり、ガス流通を妨げることによる。
【００５５】
また、複数の接合部の合計平面面積が、スリット状ガス通路全体の平面面積の４％と本発明の範囲を下回る比較例２のガス吹き込み用プラグＢ２の場合、ガス流量は２６０Ｎｌ／ｍｉｎと多かったが、スリット状ガス通路の平面面積に対する接合部の平面面積の割合が低いため、耐圧テストの結果が不良（×）となることが確認された。
【００５６】
さらに、複数の接合部の合計平面面積が、スリット状ガス通路全体の平面面積の３５％と本発明の範囲を上回る比較例３のガス吹き込み用プラグＢ３の場合、耐圧テストの結果は良好（○）であったが、ガス流量は１７５Ｎｌ／ｍｉｎと少なくなり、好ましくないことが確認された。これは、接合部が抵抗となり、ガス流通を妨げることによる。
【００５７】
以上の結果より、スリット状ガス通路は、底面から上面に連通していることはもちろんであるが、周方向にも連通していることが望ましく、また、複数の接合部の合計平面面積が、スリット状ガス通路全体の平面面積の５〜３０％の範囲を逸脱しないことが望ましいことがわかる。
【００５８】
なお、上記実施例では、スリット状ガス通路として、プラグ本体の底面から上面に向かう方向と直交する方向の断面形状が円形のもの（実施例１のガス吹き込み用プラグＡ１）、星形のもの（実施例２のガス吹き込み用プラグＡ１）を示したが、スリット状ガス通路の具体的な形状に特別の制約はなく、例えば円形、楕円形、多角形などの他の形状とすることも可能である。
【００５９】
また、上記実施例ではプラグ本体を構成する耐火材料が、Ａｌ2Ｏ3が９０％のキャスタブルの緻密質耐火物である場合を例にとって説明したが、プラグ本体を構成する耐火材料としては、Ａｌ2Ｏ3，ＭｇＯ，ＭｇＡｌ2Ｏ4，ＺｒＯ2、Ｃｒ2Ｏ3，Ｃなどを適宜組み合わせた種々のものを用いることが可能である。
【００６０】
本発明はさらにその他の点においても上記実施例に限定されるものではなく、プラグ本体の形状やガス導入管の配設態様などに関し、発明の範囲内において種々の応用、変形を加えることが可能である。
【符号の説明】
【００６１】
１ プラグ本体
１ａ プラグ本体の底面
１ｂ プラグ本体の上面
２ スリット状ガス通路
３ ガス導入管
４ 接合部
５ メタルケース
Ｔ スリット状ガス通路の厚み
１１ 熱消失性シート
１１ａ 貫通孔
１２ａ，１２ｂ 一対の対向内壁面
２０ 中心部耐火物
Ａ１，Ａ２ 実施例にガス吹き込み用プラグ
Ｂ１ 比較例１のガス吹き込み用プラグ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部にガス通路を備えた耐火物からなるプラグ本体と、前記ガス通路にガスを導入するためのガス導入管とを備えた、溶融金属容器の底部から容器内部の溶鋼にガスを吹き込むために用いられるガス吹き込み用プラグであって、
前記ガス通路として、所定の厚みと平面的な広がりを有し、前記プラグ本体の底面から上面まで連通するように配設されたスリット状ガス通路を備え、
前記プラグ本体の前記スリット状ガス通路を構成する、互いに対向する一対の対向内壁面は、所定の位置に点在する複数の接合部を介して、所定の間隔をおいて互いに接合されており、
前記スリット状ガス通路を平面に展開したときにおける、複数の前記接合部の合計平面面積が、前記接合部を含む前記スリット状ガス通路全体の平面面積の５〜３０％であること
を特徴とするガス吹き込み用プラグ。
【請求項２】
前記スリット状ガス通路の厚みが０．１〜０．３ｍｍであることを特徴とする請求項１記載のガス吹き込み用プラグ。
【請求項３】
複数の前記スリット状ガス通路を備えていることを特徴とする請求項１記載または２記載のガス吹き込み用プラグ。
【請求項４】
前記スリット状ガス通路が、前記プラグ本体の底面から上面に向かう方向と直交する方向の断面の中心軸周りを周回するような態様で配設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き込み用プラグ。
【請求項５】
複数の前記スリット状ガス通路が、前記プラグ本体の底面から上面に向かう方向と直交する方向の断面の中心軸周りを周回するような態様で同心状に配設されていることを特徴とする請求項３記載のガス吹き込み用プラグ。
【請求項６】
請求項１〜５に記載されたガス吹き込み用プラグの製造方法であって、
前記接合部に対応する貫通孔が設けられた熱消失性材料からなるシートを鋳込み枠の所定の位置にセットする工程と、
前記鋳込み枠に耐火物を鋳込むことにより、内部に前記シートを備えた耐火物成形体を形成する工程と、
前記耐火物成形体を熱処理して、前記シートを焼失させる工程と
を具備することを特徴とするガス吹き込み用プラグの製造方法。
【請求項１】
内部にガス通路を備えた耐火物からなるプラグ本体と、前記ガス通路にガスを導入するためのガス導入管とを備えた、溶融金属容器の底部から容器内部の溶鋼にガスを吹き込むために用いられるガス吹き込み用プラグであって、
前記ガス通路として、所定の厚みと平面的な広がりを有し、前記プラグ本体の底面から上面まで連通するように配設されたスリット状ガス通路を備え、
前記プラグ本体の前記スリット状ガス通路を構成する、互いに対向する一対の対向内壁面は、所定の位置に点在する複数の接合部を介して、所定の間隔をおいて互いに接合されており、
前記スリット状ガス通路を平面に展開したときにおける、複数の前記接合部の合計平面面積が、前記接合部を含む前記スリット状ガス通路全体の平面面積の５〜３０％であること
を特徴とするガス吹き込み用プラグ。
【請求項２】
前記スリット状ガス通路の厚みが０．１〜０．３ｍｍであることを特徴とする請求項１記載のガス吹き込み用プラグ。
【請求項３】
複数の前記スリット状ガス通路を備えていることを特徴とする請求項１記載または２記載のガス吹き込み用プラグ。
【請求項４】
前記スリット状ガス通路が、前記プラグ本体の底面から上面に向かう方向と直交する方向の断面の中心軸周りを周回するような態様で配設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き込み用プラグ。
【請求項５】
複数の前記スリット状ガス通路が、前記プラグ本体の底面から上面に向かう方向と直交する方向の断面の中心軸周りを周回するような態様で同心状に配設されていることを特徴とする請求項３記載のガス吹き込み用プラグ。
【請求項６】
請求項１〜５に記載されたガス吹き込み用プラグの製造方法であって、
前記接合部に対応する貫通孔が設けられた熱消失性材料からなるシートを鋳込み枠の所定の位置にセットする工程と、
前記鋳込み枠に耐火物を鋳込むことにより、内部に前記シートを備えた耐火物成形体を形成する工程と、
前記耐火物成形体を熱処理して、前記シートを焼失させる工程と
を具備することを特徴とするガス吹き込み用プラグの製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２０１２−４１６１８（Ｐ２０１２−４１６１８Ａ）
【公開日】平成２４年３月１日（２０１２．３．１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１８５８７７（Ｐ２０１０−１８５８７７）
【出願日】平成２２年８月２３日（２０１０．８．２３）
【出願人】（０００００１９７１）品川リフラクトリーズ株式会社 (112)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年３月１日（２０１２．３．１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年８月２３日（２０１０．８．２３）
【出願人】（０００００１９７１）品川リフラクトリーズ株式会社 (112)
【Ｆターム（参考）】
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