JPH0952168A

JPH0952168A - ポーラスプラグ

Info

Publication number: JPH0952168A
Application number: JP22603095A
Authority: JP
Inventors: Koji Saito; 幸治齋藤; Tetsuo Fushimi; 哲郎伏見; Kazuo Ito; 和男伊藤; Hisahiro Indo; 寿浩印藤; Tamotsu Wakita; 保脇田
Original assignee: Toshiba Ceramics Co Ltd
Current assignee: Coorstek KK
Priority date: 1995-08-11
Filing date: 1995-08-11
Publication date: 1997-02-25

Abstract

(57)【要約】【課題】従来のポーラスプラグに比べて飛躍的に長い
耐用寿命を有するポーラスプラグを提供する。【解決手段】粒子径０．３〜１．０ｍｍの実質的に球
形又はそれに近い形状のアルミナ質球状粒子８５〜９５
重量％と、粒子径５０μｍ以下のジルコニアムライト微
粉１〜５重量％と、さらに、残部をアルミナ微粉、粘土
微粉、シリカ微粉、酸化クロム微粉の４種から選んだ少
なくとも１種の微粉から構成されていることを特徴とす
るポーラスプラグ。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、ポーラスプラグに関
するものである。

【０００２】

【従来の技術】ポーラスプラグはガス吹込み用の多孔質
耐火物であり、取鍋等の溶融金属容器に装着される。ポ
ーラスプラグを介して溶鋼内にガスを吹込み、溶鋼を撹
拌したり、溶鋼中の介在物を浮上除脱するのである。

【０００３】以前は、ポーラスプラグの骨材として、主
に非球状（粉砕）のアルミナ質材料が用いられていた。
しかし、主骨材として非球状の粒子を用いた場合には、
骨材の充填が不均一になり、気孔形状が不整になったり
通気性が不十分となる等の不具合が生じていた。

【０００４】そこで、主骨材として球状の粒子を用いる
ことが提案された。例えば、特公平２−５７０９号公報
には、粒子径２．０〜０．３ｍｍの球状又は球状に近い
アルミナ質球状粒子８０〜９５％と、粒子径５０μｍ以
下の微粉アルミナ１５ｗｔ％以下および／または粒子径
５０μ以下のジルコン粉末若しくはジルコニア１５ｗｔ
％以下からなる配合体を成形、焼成することを特徴とす
るポーラスプラグの製造方法が開示されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、ポーラスプ
ラグの損耗原因の主なものは、ガス吹込みスタート時に
おける溶鋼の浸潤層の剥離、酸素洗浄時の溶鋼の浸潤層
の損耗、及びポーラスレンガ内部でのスポーリングによ
る異常剥離等である。ポーラスレンガ内部への溶鋼の浸
潤が大きければ、損耗が進行し、耐用寿命が短くなって
しまうのである。

【０００６】従来のポーラスプラグにおける損耗の様子
を、図１及び図２に示す。ポーラスプラグ１０は溶鋼容
器（図示せず）の底部に設定され、ポーラスレンガ１
１、キャスタブル１２、ガス供給管１３から構成され
る。

【０００７】図１の状態は、受鋼後、バプリングを開始
するまでに、スラグ及び溶鋼がポーラスレンガ１１の上
方から内部に浸潤し、浸潤層１４が形成された状態であ
る。バブリングを開始すると、図２に示すように、浸潤
層１４がガス圧によって剥離する。さらに、バブリング
終了後、鋳込み終了までの時間にも同様の浸潤層が形成
されるが、これは酸素ブローによって洗浄除去される。
このように、浸潤層が剥離する際に、ポーラスレンガの
損耗が進行するのである。

【０００８】さて、特公平２−５７０９号公報に記載の
製法では、非球状粒子を使用したものに比べて、通気性
を確保し易く、従って成形圧力を大きくすることが可能
である。従って、耐食性を向上し、耐用寿命をある程度
延ばすことが可能である。

【０００９】しかしながら、前記製法でも、十分に長い
耐用寿命を有するポーラスプラグを製造することはでき
なかった。また、この製法でポーラスレンガを製造した
場合に、最大気孔径が大きくなり溶鋼が浸潤し易くなっ
て、十分な耐用寿命が得られないこともあった。

【００１０】例えば、粒子径１．０〜２．０ｍｍの球状
粒子９０重量％と粒子径５０μｍ以下の微粉アルミナ１
０重量％を用いてポーラスプラグを製造しても、最大気
孔径が１ｍｍ以上となり、十分な耐用寿命が得られない
ことがあった。また、粒子径０．５〜１．０ｍｍの球状
粒子８０重量％と粒子径０．３〜０．５ｍｍの球状粒子
１０重量％と粒子径５０μｍ以下のジルコン粉末１０重
量％を用いてポーラスプラグを製造しても、最大気孔径
が０．５ｍｍ以上となり、耐用寿命が不十分となること
があった。

【００１１】本発明は、前記従来技術の問題点に鑑み、
従来のポーラスプラグに比べて大幅に長い耐用寿命を有
するポーラスプラグを提供することを目的としている。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本願第１発明は、粒子径
０．３〜１．０ｍｍの実質的に球形又はそれに近い形状
のアルミナ質球状粒子８５〜９５重量％と、粒子径５０
μｍ以下のジルコニアムライト微粉１〜５重量％と、さ
らに、残部をアルミナ微粉、粘土微粉、シリカ微粉、酸
化クロム微粉の４種から選んだ少なくとも１種の微粉か
ら構成されていることを特徴とするポーラスプラグを要
旨としている。

【００１３】

【実施例】本発明者達は、特公平２−５７０９号公報に
記載の製法で、最大気孔径が大きくなる原因を解明すべ
く鋭意研究を重ね、次の知見を得た。すなわち、当該製
法に規定された粒子径の原料を用いても、その粒子径範
囲内で粒子径がある程度ランダムに選択された場合に
は、最大気孔径が大きくなってしまうことが判明したの
である。

【００１４】本発明のポーラスプラグは、このような考
察に基いて成されたものであり、粒子径０．３〜１．０
ｍｍの実質的に球形又はそれに近い形状のアルミナ質球
状粒子８５〜９５重量％と、粒子径５０μｍ以下のジル
コニアムライト微粉１〜５重量％と、さらに、残部をア
ルミナ微粉、粘土微粉、シリカ微粉、酸化クロム微粉の
４種から選んだ少なくとも１種の微粉から構成すること
を特徴としている。この場合、アルミナ質球状粒子がい
わゆる骨材となる。

【００１５】このような原料を用いることによって、最
大気孔径を１５０μｍ以下とし、通気率を１．５ｃｍ³
・ｃｍ／（ｃｍ²・ｓｅｃ・ｃｍＨ₂Ｏ）以上にして、
緻密で通気性の高いポーラスプラグを得ることが可能と
なる。

【００１６】ところで、ポーラスレンガを緻密にする
と、耐スポーリング性が低下しがちである。そこで、本
発明では、１〜５重量％のジルコニアムライトを添加し
て、耐食性を損なうことなく、耐スポーリング性の低下
を抑える構成になっている。

【００１７】実質的に球形又はそれに近い形状のアルミ
ナ質球状粒子は、粒子径０．５〜１．０ｍｍのアルミナ
質球状粒子３０〜５０重量％と、粒子径０．３〜０．５
ｍｍのアルミナ質球状粒子３５〜６５重量％で構成し、
全体として８５〜９５重量％を占めるようにすることが
好ましい。

【００１８】球状粒子を８５〜９５重量％とした理由を
述べる。球状粒子が８５重量％未満の場合には、微粉が
多くなるため、最大気孔径を小さくできるが、通気率を
１．５ｃｍ³・ｃｍ／（ｃｍ²・ｓｅｃ・ｃｍＨ₂Ｏ）
以上にすることができない。一方、球状粒子が９５％を
超える場合には、微粉が少なくなるため、成形体の強度
が低下し、焼成までの取扱い処理が極めて難しくなって
しまう。

【００１９】アルミナ質球状粒子の粒度配合の限定理由
を述べる。粒子径０．５〜１．０ｍｍの粒子の配合量を
３０重量％以上としたのは、配合量３０重量％未満の場
合に、ポーラスレンガが緻密になり通気率が１．５ｃｍ
³・ｃｍ／（ｃｍ²・ｓｅｃ・ｃｍＨ₂Ｏ）に満たなく
なり、十分な通気量が確保できなくなる恐れがあるから
である。一方、その配合量を５０重量％以下としたの
は、配合量が５０重量％を超えると、最大気孔径が１５
０μｍを超え、溶鋼の浸潤が多くなって十分な耐用寿命
が得られない恐れがあるからである。

【００２０】ジルコニアムライトの添加量の限定理由を
述べる。ジルコニアムライトの添加量を１重量％以上と
したのは、添加量が１重量％未満では耐スポーリング性
を向上できないからである。ジルコニアムライトの添加
量を５重量％以下としたのは、添加量が５重量％を超え
るとＳｉＯ₂量が増加し、酸素洗浄時の耐食性が低下す
るからである。

【００２１】残部をアルミナ微粉、粘土微粉、シリカ微
粉、酸化クロム微粉の４種から選んだ少なくとも１種の
微粉としたのは、ジルコニアムライトとともにマトリッ
クスを形成し、焼成体の強度を向上させるためである。
ジルコニアムライトの添加量と同様、ＳｉＯ₂量の増加
は酸素洗浄時の耐食性低下を引き起こす恐れがあるの
で、残部の微粉添加量はジルコニアムライトに含まれる
ＳｉＯ₂量も合せて、ポーラスレンガ全体のＳｉＯ₂量
を１０重量％以下に抑えることが好ましい。

【００２２】なお、本発明のポーラスプラグはその材質
に特徴があり、従って、形状・寸法等は従来のポーラス
プラグと同様にすることができる。本発明のポーラスプ
ラグは、例えば、図１に示したようにポーラスレンガ１
１、キャスタブル１２及びガス供給管１３から構成する
ことができる。ただし、本発明のポーラスプラグにおけ
る浸潤量は、従来のプラグよりも大幅に少ない。

【００２３】以下、本発明のポーラスプラグの実施例１
〜６及び比較例１〜５を説明する。

【００２４】表１に示す配合割合で骨材と微粉材を準備
し、無機バインダー及び有機バインダーを用い、通常の
方法で混練、成形、焼成し、実施例１〜６のポーラスプ
ラグを作製した。

【００２５】同様に、表２に示す配合割合で比較例１〜
５のポーラスプラグを作製した。

【００２６】そして、これらのポーラスプラグの見掛気
孔率、かさ比重、通気率、最大気孔径を測定した。さら
に、ポーラスプラグを２５０トン取鍋に設定して実用テ
ストを行い、浸潤層の厚さ（ｍｍ）及び耐用（ｃｈ）を
調べた。これらの結果を、表１と表２に示した。

【００２７】なお、表２で浸潤層と耐用の空欄（比較例
１〜４）は、流量不足のため実用テストに至らなかった
ことを示している。

【００２８】表１及び表２から分かるように、本発明の
実施例１〜６は、浸潤が少なく耐用寿命が大幅に長かっ
た。

【００２９】

【表１】

【００３０】

【表２】

【００３１】

【発明の効果】本発明のポーラスプラグは、緻密で通気
性が高い。従って、溶鋼の浸潤が少なくなり、大幅に長
い耐用寿命を享受できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】従来のポーラスプラグの浸潤の様子を示す概略
図。

【図２】従来のポーラスプラグの摩耗の様子を示す概略
図。

【符号の説明】

１０ポーラスプラグ１１ポーラスレンガ１２キャスタブル１３ガス供給管

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者印藤寿浩愛知県刈谷市小垣江町南藤１番地東芝セラミックス株式会社刈谷製造所内 (72)発明者脇田保愛知県刈谷市小垣江町南藤１番地東芝セラミックス株式会社刈谷製造所内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】粒子径０．３〜１．０ｍｍの実質的に球
形又はそれに近い形状のアルミナ質球状粒子８５〜９５
重量％と、粒子径５０μｍ以下のジルコニアムライト微
粉１〜５重量％と、残部をアルミナ微粉、粘土微粉、シ
リカ微粉、酸化クロム微粉の４種から選んだ少なくとも
１種の微粉から構成されていることを特徴とするポーラ
スプラグ。
【請求項２】粒子径０．５〜１．０ｍｍのアルミナ質
球状粒子３０〜５０重量％と、粒子径０．３〜０．５ｍ
ｍのアルミナ質球状粒子３５〜６５重量％から成ること
を特徴とする請求項１に記載のポーラスプラグ。
【請求項３】ＳｉＯ₂の含有量が１０重量％以下であ
ることを特徴とする請求項１又は２のいずれか１項に記
載のポーラスプラグ。
【請求項４】最大気孔径が１５０μｍ以下であり、通
気率が１．５ｃｍ³・ｃｍ／（ｃｍ²・ｓｅｃ・ｃｍＨ
₂Ｏ）以上であることを特徴とする請求項１〜３のいず
れか１項に記載のポーラスプラグ。