(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転磁界と回転軸方向移動磁界を合成した螺旋回転磁界を発する電磁コイルを直立する円筒状の冶金容器の外周に該容器中心軸と同軸に配置することにより該容器内の溶融金属に螺旋回転攪拌を付与することを特徴とする溶融金属の精錬方法。
【請求項２】
溶融金属を溶鋼とし、冶金容器をレードルとし、螺旋回転磁界の推力の方向を下方とし、該レードル底面より精錬用ガスを該溶鋼中に吹き込み、該溶鋼上方の雰囲気を減圧することにより該溶鋼中に含気泡上昇トルネード流を発生せしめ、該レードル内の下層の溶鋼を上層へ移動・促進せしめることを特徴とする請求項１に記載の溶融金属の精錬方法。
【請求項３】
精錬用ガスの流量を２〜２０Ｎリットル／分／溶鋼トンとし、雰囲気圧を３〜３０ｋＰａに維持し、螺旋回転磁界の回転数をレードル内壁面における周速が０．５〜２０ｍ／秒となるよう設定することを特徴とする請求項２に記載の溶融金属の精錬方法。
【請求項４】
溶融金属を溶鋼とし、冶金容器をレードルとし、該溶鋼上に精錬用スラグを置き、該レードル底面より精錬用ガスを２〜２０Ｎリットル／分／溶鋼トンの流量で該溶鋼中に吹き込み、該スラグ上方の雰囲気圧を３〜３０ｋＰａに維持し、螺旋回転磁界の推力の方向を上方とし、渦流の回転数を１０〜６０ｒｐｍとして該溶鋼上面を放物面状に陥没させ、浮遊している該スラグとレードル内壁面の耐火物との接触反応を抑制しつつ該レードル内の下層の溶鋼を上層へ移動・促進することを特徴とする請求項１に記載の溶融金属の精錬方法。
【請求項５】
Ｍｎ、Ｃｒ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｖ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｗ、Ｚｎ，Ｐｂの酸化物の１種以上を精錬用スラグ中に含有させ、還元剤としてＣ、Ｓｉ、Ａｌ、Ｃａ、ＣａＣ２、ＳｉＣの１種以上を上記金属の酸化物とほぼ化学的等量で溶鋼又はスラグ中に添加して上記金属を還元回収することを特徴とする請求項３又は請求項４に記載の溶融金属の精錬方法。
【請求項６】
蒸発性不純物であるＺｎ，Ｐｂ，Ｓｂ，Ａｓを含有している溶鋼から、又は上記金属の酸化物を含有しているスラグから、請求項３又は請求項４の方法により上記金属を蒸発除去することを特徴とする溶融金属の精錬方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は溶融金属、特に溶鋼の精錬方法に関し、精錬速度及び精錬反応の内容に強く影響を与える溶鋼、ガス及びスラグ間の攪拌方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
溶鋼の酸化、還元、脱ガス、脱非金属介在物等の精錬において溶鋼とスラグの攪拌は反応促進の重要なキーとなっている。溶解炉において粗精錬された溶鋼はレードルに移されスラグレス又は適切なスラグのもとで攪拌装置、脱ガス装置、加熱装置などを駆使して製品仕様及び次の鋳造工程に適合するよう、（１）溶鋼成分、温度の均一化と的中、（２）脱酸、脱硫、脱非金属介在物、脱炭、脱ガス等の溶鋼の清浄化、（３）スラグ中の有用成分の還元回収等の仕上精錬がなされている。
【０００３】
製品品質は主に精錬内容とその水準に、精錬コストは精錬内容と精錬速度に強く関わっている。速度が小さいと結果的に再加熱の必要や耐火物の消耗などによりコスト増になる。どの精錬方法においても溶鋼、スラグ及び精錬媒体ガスの攪拌は精錬速度に大きな影響力を持つ。
【０００４】
精錬速度に影響する攪拌の目安として、通常攪拌エネルギー密度即ち溶鋼単位質量当たりの動力Ｅ（Ｗ／トン）が使用される。
【０００５】
一方精錬能率の主体をなす反応速度は次式に示される反応速度係数ｋ（１／ｍｉｎ）が使用される。
（Ｃ−Ｃe）／（Ｃo−Ｃe）＝ｅｘｐ（−ｋ×ｔ）
Ｃ；濃度（１／１），Ｃe；平衡濃度，Ｃo；初期濃度，ｔ；時間（分）
上記特性値Ｅとｋを基に種々の攪拌方法の先行事例を比較、検討する。
【０００６】
事例（１）
特公平１−４６５６３号公報及び文献１には以下の内容が開示されている。
レードル上方の雰囲気圧を３０〜１５０ｔｏｒｒに減圧しつつ容器底部より溶鋼内にガスを吹き込むことにより溶鋼上層部が強力に攪拌される。レードル容量が小さい故にその攪拌エネルギー密度Ｅは０．２（ｋＷ／トン）、脱酸速度係数ｋは０．４（１／分）に達すると示され数分で精錬が完了するほど早い。
【０００７】
欠点として、減圧下のガス・バブリングは、原理上溶鋼上層部の攪拌は強烈であるが下層部では限られた量の吹き込みガスの膨張・浮上による攪拌だけであるから極めて弱くこれが反応律速になっている。従って小容量レードルでは成功しても大容量レードルには不都合という問題がある。
文献１；  The Institute of Metals; 3rd International Conference on CleanSteel,1985,June,P.250
【０００８】
事例（２）
特開平７−１７９９２７号公報には、上記方法において、上記問題解決のため吹込みガス量、雰囲気圧などの処理条件を適正化する方法が提示されている。本方法により改善はなされるが大容量レードルにおける反応速度の低下は否めない。
【０００９】
事例（３）
ＡＳＥＡ  ＪＯＵＲＮＡＬ４，１９７１に溶鋼の誘導攪拌について各種の方法が詳細に述べられている。移動磁界装置を円筒状のレードルの側面に配置して溶鋼を壁面に沿って上方または下方に流動させる型式、レードル外周に移動磁界コイルを同軸に配置してレードル壁面全周に沿って上昇流を与える型式、同様にソレノイド型単相コイルにより溶鋼にピンチ力を作用させて攪拌する型式など示されている。いずれの方法においても平均攪拌エネルギー密度Ｅは０．１（ｋＷ／トン）程度は得られそうで、反応は促進される。
【００１０】
問題の一つはスラグは直接攪拌されない上に溶鋼とスラグ間の接触は層流的であるので両相間の反応は強くない。第２の問題は低周波による穏やかな且つ不定形な流れであるからスラグによって処理された溶鋼と未処理溶鋼が漫然と混合し、精錬反応は漸減的になる。脱酸速度係数ｋは通常０．１〜０．２（１／分）程度と推定される。従って脱酸、脱硫、脱非金属介在物等スラグによる精錬が主体をなす場合には精錬時間の短縮はあまり期待できず再加熱の必要性が生ずる。その結果スラグによる耐火物の溶蝕と言う問題も生ずる。
【００１１】
事例（４）
いわゆるＡＳＥＡ−ＳＫＦ法と称しレードルに上記誘導攪拌装置、真空脱ガス装置及びアーク再加熱装置を付設して高度精錬を行う方法がある。上記同等のＥとｋの値が得られる。
【００１２】
この場合、長時間の精錬に耐えるためレードル壁面のスラグ・レベルには塩基性高級耐火物が使用される。当該耐火物は熱伝導、熱容量とも大きく溶鋼の熱損を招き再加熱負荷を大きくする。これが耐火物の溶蝕を助長させる。高度の品質が得られるが設備費の他、精錬時間、電力、電極棒、耐火物などコスト上の問題が大きい。
【００１３】
事例（５）
特開平１１−３３５７１９号公報には、円筒状のタンディシュの中の溶鋼を水平回転磁界により遠心攪拌しつつガス吹込み条件を特定して微細気泡を分散させ、非金属介在物の浮上分離を促進させる方法が提示されている。
【００１４】
気泡分散に対して攪拌が効果的に利用されているが、問題は、遠心攪拌は意外に混合性が大きくない。即ち均一化時間が小さくないので多くの精錬反応では必ずしも効果的ではない。また精錬作用が気泡による非金属介在物の吸着と分離にとどまり、単機能故に他の精錬効果を求めることには無理がある。
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明はレードル精錬工程における上記問題点を解決するため、溶融金属の効果的な誘導攪拌と減圧下のガス・バブリングとの相乗効果により溶鋼−スラグ−ガス−疑似真空間の反応を促進して多様な精錬を高効率即ち短時間で且つ低コストで実施できる精錬方法を提供するものである。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため反応速度のキーとなっている攪拌エネルギー密度を再検討し二つの指針を得た。一つは、公知の攪拌エネルギー密度Ｅと反応速度係数ｋとの経験的関係式（図４参照）は必ずしも反応速度の限界を規定するものではない。律速過程が存在し、反応領域へのマクロ物質移動にあるらしい。与えた攪拌エネルギーはこの物質移動に対して効果的に作用していない。
【００１７】
もう一つの指針は、従来の種々の攪拌方法では容器の中で回分式に処理され一見規則的攪拌に見えても反応進行部、既反応部、未反応部の三者が漫然と混合するので効率的な反応進行ではない。即ち上記２点から攪拌の様態次第で反応高速化の可能性があることに気づき、実験によりこの仮説がほぼ立証できたので以下の発明を構成した。
【００１８】
本発明の第１は、回転磁界と回転軸方向移動磁界を合成した螺旋回転磁界を発する電磁コイルを直立する円筒状の冶金容器の外周に該容器中心軸と同軸に配置することにより該容器内の溶鋼に螺旋回転攪拌を付与することを特徴とする溶融金属の精錬方法である。
【００１９】
第２の発明は第１の発明において、溶融金属を溶鋼とし、冶金容器をレードルとし、螺旋回転磁界の推力の方向を下方とし、該レードル底面より精錬用ガスを該溶鋼中に吹き込み、該溶鋼上方の雰囲気を減圧することにより該溶鋼中に含気泡上昇トルネード流を発生せしめ、該レードル内の下層の溶鋼を上層へ移動・促進せしめることを特徴とする溶融金属の精錬方法である。
【００２０】
第３の発明は第２の発明において、精錬用ガスの流量を２〜２０Ｎリットル／分／溶鋼トンとし、雰囲気圧を３〜３０ｋＰａに維持し、螺旋回転磁界の回転数をレードル内壁面における周速が０．５〜２０ｍ／秒となるよう設定することを特徴とする溶融金属の精錬方法である。
【００２１】
第４の発明は第１の発明において、溶融金属を溶鋼とし、冶金容器をレードルとし、該溶鋼上に精錬用スラグを置き、該レードル底面より精錬用ガスを２〜２０Ｎリットル／分／溶鋼トンの流量で該溶鋼中に吹き込み、該スラグ上方の雰囲気圧を３〜３０ｋＰａに維持し、螺旋回転磁界の推力の方向を上方とし、渦流の回転数を１０〜６０ｒｐｍとして該溶鋼上面を放物面状に陥没させ、浮遊している該スラグとレードル内壁面の耐火物との接触反応を抑制しつつ該レードル内の下層の溶鋼を上層へ移動・促進することを特徴とする溶融金属の精錬方法である。
【００２２】
第５の発明は第３又は第４の発明において、Ｍｎ、Ｃｒ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｖ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｗ、Ｚｎ，Ｐｂの酸化物の１種以上を精錬用スラグ中に含有させ、還元剤としてＣ、Ｓｉ、Ａｌ、Ｃａ、ＣａＣ２、ＳｉＣの１種以上を上記金属の酸化物とほぼ化学的等量で溶鋼又はスラグ中に添加して上記金属を還元回収することを特徴とする溶融金属の精錬方法である。
【００２３】
第６の発明は第５の発明を使用して、蒸発性不純物であるＺｎ，Ｐｂ，Ｓｂ，Ａｓを含有している溶鋼から、又は上記金属の酸化物を含有しているスラグから、上記金属を蒸発除去することを特徴とする溶融金属の精錬方法である。
【００２４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を図面に従って説明する。図１は第１の発明に適用される精錬装置を例示する概略側面図である。
【００２５】
非磁性鋼板の外皮に耐火物２で内張りされた円筒状の冶金容器１を直立させ、溶融金属３を保持する。該容器１の外周に、該容器１の中心軸４と同軸に一般的な回転磁界装置５が配置され、通電による回転磁界の発生により、該溶融金属３は磁界に引きずられて回転運動即ち渦流が発生する。
【００２６】
このとき該回転磁界装置５を昇降機６により上下に大きく往復運動をさせると、同様に溶鋼も上下動の電磁力を受ける。上昇時は電流を切り、下降時のみ通電すると間欠的であるが下向き螺旋回転磁界が発生する。該溶融金属３は該容器１の壁面に沿って螺旋下降し、底面に達して、底面中央部から上昇する。上層部は順次周辺に引き寄せら容器内全体の循環流７が形成される。該循環流７は必ずしも定型的、安定的ではないが、加えられた攪拌エネルギーは局所的混合にあまり浪費されず、溶融金属各部は主たる反応領域である上層部に効果的に移動する。
【００２７】
螺旋回転磁界の発生方法についてはこの他にも考え得るが例示に止める。
【００２８】
図２は第２の発明の精錬方法に適用される装置の構造を例示する概略側面図である。第２の発明は第１の発明をレードル精錬に応用した例で、気密性且つ非磁性の鉄皮で形成された円筒状のレードル１１の中に溶鋼１３を保持し、螺旋回転磁界を発する電磁コイル１５を該レードル１１の外周に該レードル中心軸１４と同軸に配置し、通電することにより該溶鋼１３に螺旋回転攪拌を与える。
【００２９】
一方排気管１６を付設した真空カバー１７で該レードル１１を密閉し、該レードル内空間を真空ポンプ１８により排気することにより精錬雰囲気を所定圧に維持することができる。
【００３０】
該レードル１１の底面より耐火物製の通気プラグ１９を介してＡｒガス等の精錬ガスを適切な流量で該溶鋼１３中に吹き込むと、浮上する気泡群は螺旋回転攪拌の作用を受けレードル中心軸周辺にトルネード流（竜巻状渦）を形成し、強力な上昇流となって螺旋回転攪拌による循環流７が安定的に強化される。
【００３１】
ガス吹き込みにより沸騰状態にある溶鋼、スラグ表面は真空ポンプの作動により、雰囲気圧が低下すると様相が一変し発泡状になる。そこでは猛烈な攪乱によって気泡−スラグ−溶鋼−疑似真空の４相混合域２１が形成される。
【００３２】
精錬処理条件に従い、該混合域２１で脱酸、脱硫、脱非金属介在物、脱ガス、還元などの諸反応が急速に進行する。公知のように、スラグレスであれば脱ガスに対して、非酸化性塩基性スラグであれば脱酸・脱硫に対して、酸性スラグであれば脱非金属介在物に対して、還元性スラグであれば有用金属酸化物の還元回収に対してそれぞれ効果的精錬が進む。
【００３３】
図３は第４の発明の精錬方法に適用される装置の構造を例示する概略側面図である。第４の発明は第２の発明において螺旋回転攪拌の推力方向を上下逆転したもので、強力なトルネード流は形成されにくいが循環流７’は形成される。同様に溶鋼上層部の発泡現象も随伴する。
【００３４】
電磁コイルの位置、磁束密度、回転数、推力等の攪拌条件を適切に設定すると、強力な渦流により溶鋼上面が放物面状に陥没し、且つ溶鋼より低密度のスラグは遠心力差で中央に引き寄せられる。スラグ／耐火物間接触反応を抑制したい場合には当該攪拌方法が有効である。
【００３５】
第３、第４の発明を実施する際、Ｃｒ，Ｖ等酸素との親和力が比較的強くない合金元素の酸化物とほぼ化学等量分のＣ，Ｓｉ等の還元剤を溶鋼又はスラグ中に追加すると、上記酸化物は急速に還元されほぼ全量溶鋼中に回収される。
【００３６】
前項同様に、産業廃棄物的である電気炉製鋼ダストを添加すると、ダスト中に多量に含有しているＺｎ，Ｐｂ等は溶鋼中のＣ、Ｓｉ等により急速に還元され蒸発する。
【００３７】
該蒸気は排気管１６の途中で酸化処理を受けつつ集塵機２２に誘導され、そこで高濃度酸化物として回収することができる。
【００３８】
【作用】
適切な螺旋流は精錬反応に極めて有効であることを次に説明する。透明円筒容器と回転攪拌翼を用いた水モデルによって流れと混合の状況を観察した。単純渦流の場合、インキを渦のどの部分に滴下しても同心円状に拡散するが意外に均一化が遅い。
【００３９】
容器内面に部分的に螺旋案内翼を取り付けると回転方向に依存して容易に上昇または下降の螺旋流が得られた。そして円筒芯部と周辺部が上下逆方向の比較的安定・規則的な循環流が観察された。この場合インキや懸濁物は急速に均一化した。第１の発明はこの事実をもとに構成された。
【００４０】
円筒内の単純渦流に底部よりガス吹込みを加えると回転と上昇の合成により螺旋流が認められ、芯部上昇・周辺部下降の循環流も得られた。同時に不安定だが状況により含気泡トルネードの発生も見られた。
【００４１】
螺旋案内翼により下向き螺旋攪拌しつつ円筒底部よりガス吹込みを加えると含気泡トルネードと循環流が安定的に持続した。
【００４２】
次に液面上方を減圧して行くと、液面は急速に上昇し沸騰状から発泡状に変化して気相・液相・泡のそれぞれの境界面が不明瞭になり攪乱の激しさとともにトルネードと循環流が維持されることが観察された。第２の発明はこの観察事実に基づいて構成された。
【００４３】
次に攪拌エネルギーについて検討する。吹き込まれた精錬用ガスは該プラグ１９上で気泡を形成するとともに直ちに昇温・膨張して最初の攪拌エネルギーが発生する。次に気泡の上昇と緩やかな膨張による第２の攪拌動エネルギー、液面直下に接近すると気泡外圧（＝溶鋼静圧＋雰囲気圧）の急減による急膨張で第３の攪拌エネルギーが発生する。
【００４４】
各種反応自体は既述のように大部分は発泡・攪乱状態にある気泡−スラグ−溶鋼−疑似真空の４相混合域２０で進行し、且つ周知のように反応自体の速度は極めて大きい。これは充分な量である第３の攪拌エネルギーからもたらされる。一方種々のプロセスにおいて攪拌エネルギーの増加につれ全体の反応速度が増加するという事実は反応領域への物質移動が律速となっていることを示唆している。
【００４５】
先行事例（２）に説明されているように単なる減圧下のガス・バブリングでは通常第３の攪拌エネルギー量に対して第１、第２の攪拌エネルギー量は充分ではない。第１の発明は上記第１，第２の攪拌エネルギーを補強するものである。
【００４６】
攪拌エネルギーの量とともに攪拌エネルギーの作用のあり方も重要である。即ち混合域以外に与えた攪拌エネルギーが主に当該物質移動に消費されるのが望ましい。そのためには攪拌エネルギーが局所攪乱には消費されず、大きな安定的循環流が形成されことが必要である。第１の発明は攪拌エネルギーの強化だけではなく、加えた攪拌エネルギーが循環流の形成を通して物質移動に効果的に作用するメカニズムを具体化したものでもある。
【００４７】
次に第３，第４の発明における処理条件の特定化の根拠を述べる。精錬用ガス流量を２〜２０Ｎリットル／分／溶鋼トンとしたのは、２Ｎリットル／分／溶鋼トン未満では作用力が不足、２０Ｎリットル／分／溶鋼トンを越えると気泡の合体により吹き抜け現象が発生し易くなるためである。
【００４８】
雰囲気圧を３〜３０ｋＰａとしたのは、３ｋＰａ未満では脱ガスには有利だが排気装置としてスチーム・エジェクターが必要になりエネルギーコスト上不利になる。３ｋＰａ以上では設備・操業ともコスト有利な各種ポンプが使用可能となる。３０ｋＰａを越えると減圧下のガス・バブリングの効果が小さくなる。
【００４９】
螺旋回転磁界の回転数を溶鋼外周面での周速が０．５〜２０ｍ／分となるよう特定した根拠は、誘導される導体即ち溶鋼と移動磁界の相対速度が小さいと誘導電磁力は小さく、逆に大きいと表皮効果により鉄皮や溶鋼表皮部で誘導加熱として消費され電磁力が小さくなるからである。事例及び実験から上記範囲が概ね実用可能という事実に基づく。
【００５０】
第４の発明において渦流の回転数を１０〜６０ｒｐｍと特定した理由は以下である。螺旋流の強さがある限度を越えると渦流を形成する。渦表面の形状は放物面になる。陥没の深さは強制渦の方程式より容器内径と回転数の積の二乗に比例する。渦は溶融金属の表面を覆っているスラグを向心させ耐火物壁面から離反させる。１０ｒｐｍ以下では大型レードルにおいても陥没深さが０．２ｍ以下となり、スラグの向心力も弱くスラグが壁面耐火物から離反しないからである。６０ｒｐｍ以上では小型レードルでも渦深さは１ｍを越え、危険性が増すからである。
【００５１】
第５の発明は、事例（１）、事例（２）の方法が開示はしていないが潜在的に保有している強力な還元精錬能、即ち有用元素酸化物の還元回収を効果的に具体化したものである。周知のように、スラグ中の酸化物の還元反応はスラグ内から溶鋼／スラグ界面への物質移動が律速となっている。減圧下のガス・バブリングは溶鋼／スラグ間攪乱に極めて好都合であり、電磁力による循環流の付加は還元から仕上げまでを効率的に処理することを可能とする。
【００５２】
還元対象元素としてはＭｎ，Ｃｒ，Ｎｉ，Ｃｕ，Ｖ，Ｎｂ，Ｍｏ，Ｗ，Ｚｎ，Ｐｂ等があげられる。Ｚｎ，Ｐｂは製鋼温度では蒸気圧が大きいので溶鋼中には回収されず、蒸気として系外に排出され、例えば集塵機２２で回収される。還元剤としてはＣ，Ｓｉ，Ａｌ，Ｃａ，ＣａＣ２，ＳｉＣ等が実用的である。
【００５３】
鉄源として低級スクラップを多量に使用した場合、溶鋼中にはＺｎ，Ｐｂ，Ｓｂ，Ａｓ等の不純物、スラグ中にはそれらの酸化物が残存、増加して品質低下になるが第３，第４の発明の適用により還元、蒸発により除去される。
【００５４】
【実施例】
実験１（第３発明の検証）
高炭素鋼を対象に容量３０トンの同一レードルを使用し、脱酸速度係数について比較例として事例（１）の方法と本発明の方法を比較した。数１０チャージの比較例の処理条件と結果は、溶解炉からの受鋼時の温度は１５７０〜１５９０℃、非酸化性の塩基性スラグを未脱酸溶鋼に上置し、溶解酸素量は６５〜８５ｐｐｍ、雰囲気圧力は約１４〜２１ｋＰａ、Ａｒガスの吹き込み量は１５０〜２００Ｎリットル／分、処理時間は３〜９分。精錬終了時の溶解酸素量は１８〜３２ｐｐｍ、溶鋼温度は１５３５から１５４０℃、脱酸速度係数ｋは平均０．３６（１／分）となった。
【００５５】
上記と同様の条件において本発明の下向き螺旋回転攪拌を適用した。入力１６０ｋＶＡ、周波数１Ｈｚの２極回転磁界をレードルの下１／３の領域に作用させた。電磁力の正確な計算ないし実測が困難なため磁束密度分布測定値と磁界移動速度から概算して攪拌エネルギー密度は約０．２ｋＷ／トンと推測した。処理時間は２．５から６．０分、終了時の溶解酸素量は１３〜２４ｐｐｍｍ、溶鋼温度は１５４０から１５５０℃、脱酸速度係数ｋは約０．５〜０．７に増加して精錬能率が向上した。脱酸速度係数の増加によって脱酸のみならず、脱硫その他の精錬についても能率向上の基盤が確立される。
【００５６】
実験２（第４及び第５発明の検証）
ばね鋼を対象に実験１と類似の条件で、両者とも出鋼時にＣｒ鉱石をＣｒ分で１．０％相当、酸化ＶをＶ分で０．１５％相当を投入し、精錬直前にスラグ上にＦｅ−Ｓｉ粉をＣｒ、Ｖの還元に必要な化学等量分を添加した。
【００５７】
両者ともスラグ中のＣｒ濃度は初期の約３０％から０．４〜０．７％まで減少しＣｒの還元回収が充分なされたが、比較例では８分以上かかり、本発明で５分以内で処理できた。
【００５８】
実験３（第６発明の検証）
上記同様に、脱Ｚｎ反応の確認と比較を行った。電気炉溶解工程で電気炉ダストを溶鋼量の約１％挿入した。ダストの組成はＺｎＯが約２５％、ＦｅＯが約５５％である。比較例ではＺｎはレードル精錬後のスラグ中に０．０１〜０．０３％、溶鋼中に１０〜３０ｐｐｍ残存、本発明ではそれぞれ０．０１〜０．０２％、８〜１６ｐｐｍの残存となり、脱Ｚｎが効率よくなされた。
【００５９】
【発明の効果】
本発明によれば第１の発明では円筒状容器内の溶融金属に円筒内面に沿う螺旋状の電磁誘導攪拌流を生じさせるので非反応領域から反応領域への物質移動を促進させ、精錬諸反応を促進させる。第２の発明では下向き螺旋流と減圧下のガス・バブリングの相互作用によりガス−スラグ−溶鋼−疑似真空間の強烈な接触反応の領域に、含気泡トルネード流を伴う循環流を相乗的に作用させるので一層精錬諸反応を促進させる。第３の発明は上記第２の発明の具体条件を提示したものである。第５の発明を使用するとスラグ中に添加されたＣｒ鉱石のような合金元素の酸化物が高速、且つ歩留まり良く還元回収され、しかも耐火物溶損が少ないのでコスト上有利となる。第６の発明では溶鋼ないしスラグ中のＺｎ等の有害酸化物が容易に蒸発除去される。この効果は低級スクラップの使用拡大や産業破棄物的な電気炉ダストの溶解処理を可能とする等、コスト上極めて効果が大きい。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の発明に適用される精錬装置を例示する概略側面図である。
【図２】第２の発明に適用される精錬装置を例示する概略側面図である。
【図３】第３の発明に適用される精錬装置を例示する概略側面図である。
【図４】攪拌エネルギー密度Ｅと脱酸速度係数ｋの関係を示す図である。
【符号の説明】
１：冶金容器  ２：耐火物  ３：溶融金属  ４：中心軸  ５：回転磁界装置  ６：昇降機  ７，７’：循環流  １１：レードル  １３：溶鋼  １４：中心軸  １５：電磁コイル  １６：排気管  １７：真空カバー  １８：真空ポンプ  １９：通気プラグ  ２０：トルネード流  ２１：４相混合域  ２２：集塵機
【図１】
0003654248.tif 000002
【図２】
0003654248.tif 000003
【図３】
0003654248.tif 000004
【図４】
0003654248.tif 000005