(57)【要約】【課題】  溶銑や溶鋼などの溶融鉄の攪拌に優れた形状であり、例えば溶銑の脱硫処理の場合には、ＣａＯ系脱硫剤の凝集を低減し、脱硫反応効率を従来に比較して格段に向上することのできる形状のインペラを備えた精錬用攪拌体を提供する。【解決手段】  本発明の精錬用攪拌体は、回転軸３と、この回転軸の先端部に取り付けられた、前記回転軸の径方向に突出する複数の攪拌羽根４を有するインペラ２と、からなり、前記回転軸と前記インペラとが回転することで溶融鉄を攪拌する精錬用攪拌体１であって、前記攪拌羽根は、大略的に、上面８、下面９、前面（回転方向前方側）、後面（回転方向後方側）及び外側面１２を有する角柱状に形成され、更に、前記外側面から前記下面にかけて角部を切り欠いた傾斜面となる切欠面１３を有し、これによって前記インペラは下方が尖状化した形状を呈している。【選択図】            図４
2014177674.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転軸と、この回転軸の先端部に取り付けられた、前記回転軸の径方向に突出する複数の攪拌羽根を有するインペラと、からなり、前記回転軸と前記インペラとが回転することで溶融鉄を攪拌する精錬用攪拌体であって、
前記攪拌羽根は、大略的に、上面、下面、前面（回転方向前方側）、後面（回転方向後方側）及び外側面を有する角柱状に形成され、更に、前記外側面から前記下面にかけて角部を切り欠いた傾斜面となる切欠面を有し、これによって前記インペラは下方が尖状化した形状を呈することを特徴とする精錬用攪拌体。
【請求項２】
前記切欠面の回転軸方向の長さ（ｂ）は、インペラの回転軸方向の長さ（Ｌ）の０．１５倍以上０．５０倍以下であり、且つ、前記切欠面の回転軸方向の長さ（ｂ）は、切欠面の回転軸の径方向の長さ（ａ）の０．７０倍以下であることを特徴とする、請求項１に記載の精錬用攪拌体。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の精錬用攪拌体に備えられたインペラを溶融鉄に浸漬させ、且つ、インペラを回転させて溶融鉄を攪拌し、溶融鉄の浴面に供給された精錬剤と溶融鉄とを混合して溶融鉄を精錬することを特徴とする、溶融鉄の精錬方法。
【請求項４】
前記溶融鉄が溶銑であり、且つ、前記精錬剤がＣａＯ系脱硫剤であり、溶銑を脱硫処理することを特徴とする、請求項３に記載の溶融鉄の精錬方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、溶銑や溶鋼などの溶融鉄に浸漬され、浸漬された状態で回転して溶融鉄を攪拌するインペラを備えた、溶融鉄に脱硫処理や脱燐処理などを施す際に使用される精錬用攪拌体に関し、並びに、前記精錬用攪拌体を使用した溶融鉄の精錬方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
高炉から出銑される溶銑には、鋼の特性に悪影響を与える燐（元素記号：Ｐ）及び硫黄（元素記号：Ｓ）が高濃度に含有されており、これらを除去する種々の技術が開発されている。今日の鉄鋼精錬プロセスにおいては、特に、効率的に燐、硫黄を除去できることから、転炉での脱炭精錬に先立って溶銑に含有される燐及び硫黄を予め除去する精錬（脱燐処理及び脱硫処理）、所謂、溶銑の予備処理が一般的に行われている。
【０００３】
この予備処理のうち、溶銑の脱硫処理は、水平断面がほぼ円形を有する精錬用容器に溶銑を保持し、脱硫剤を溶銑上に添加し、複数個の攪拌羽根を有するインペラ（「回転翼」、「撹拌翼」とも呼ぶ）を溶銑内に浸漬させ、このインペラを回転させて溶銑と脱硫剤とを撹拌して脱硫する方法（以下、「機械撹拌式脱硫法」という）が広く行われている。この機械撹拌式脱硫法では、強い攪拌力が得られ、安価な生石灰（ＣａＯ）を主成分とするＣａＯ系脱硫剤であっても脱硫処理できることから、一般的に、脱硫剤としてＣａＯ系脱硫剤が使用されている。このＣａＯ系脱硫剤による脱硫反応は、下記の（１）式に示される反応式に基づいて進行する。
[Ｓ]＋ＣａＯ＝(ＣａＳ)＋[Ｏ]・・・（１）
但し、（１）式において、［Ｓ］は溶銑中の硫黄、（ＣａＳ）はスラグ中のＣａＳ、［Ｏ］は溶銑中の酸素を表している。
【０００４】
ところで、ＣａＯは、融点がおよそ２５７０℃であり、脱硫処理時の溶銑の温度範囲である１２５０〜１４５０℃の温度範囲では溶融せず、従って、ＣａＯ系脱硫剤を用いた脱硫反応は、固体のＣａＯと液体の溶銑との固液反応となり、脱硫反応効率は小さい。
【０００５】
機械撹拌式脱硫法において、ＣａＯ系脱硫剤は、一般的に、溶銑を保持した精錬用容器の上方から投入シュートを介して溶銑上に添加されている。脱硫処理後のスラグ（「脱硫スラグ」という）を観察すると、脱硫スラグ中にＣａＯ系脱硫剤の大塊が存在する場合がある。これは、ＣａＯ系脱硫剤の主成分であるＣａＯと溶銑との界面張力は１．７５Ｎ／ｍであり、本来、ＣａＯは溶銑と濡れにくい性質を有することから、溶銑に添加されたＣａＯ系脱硫剤が互いに凝集してしまうことが原因と考えられている。
【０００６】
固液反応である、ＣａＯ系脱硫剤を用いた溶銑の脱硫処理においては、溶銑とＣａＯ系脱硫剤との間の反応界面積を増加させることが脱硫反応効率を高める上で効果的であるが、実際には、上記のように、添加したＣａＯ系脱硫剤が互いに凝集してしまい、凝集体の内部のＣａＯ系脱硫剤は未反応のままであり、脱硫反応効率が低下するという問題が生じていた。
【０００７】
そこで、従来、ＣａＯ系脱硫剤を用いた溶銑の機械撹拌式脱硫法において、脱硫反応効率を向上するべく、種々の手段が提案されている。
【０００８】
例えば、特許文献１には、インペラを用いて溶融金属の浴面に渦を形成させて撹拌する際に、溶融金属の静止湯面から渦中心の凹みまでの距離が、前記静止湯面からインペラ上端までの距離（インペラーの浸漬深さ）よりも大きくなるように、精錬用容器の形状、処理する溶融金属の密度や粘度、インペラの形状などの条件に応じて、撹拌条件を設定する方法が提案されている。特許文献１によれば、精錬用容器の形状、インペラの形状、処理する溶融金属の質量などがどのような場合であっても、最適な攪拌条件で攪拌することができるとしている。
【０００９】
特許文献２には、インペラを用いた溶銑の脱硫方法において、インペラの下端よりも深い位置に浸漬させた浸漬ランスを介して搬送用ガスとともに脱硫剤を溶銑中に吹き込みながら、インペラを用いて溶銑を撹拌して脱硫する方法が提案されている。特許文献２によれば、浸漬ランスを介してインペラの下方に脱硫剤を吹き込むので、インペラの構造を複雑にすることなく、インペラ下方の未撹拌領域においても脱硫反応効率を向上させることができるとしている。
【００１０】
特許文献３には、４つの撹拌羽根を備えたインペラであって、前記撹拌羽根は、それぞれ大略的に、上面、下面、前面、後面及び外側面を有する角柱状に形成され、前記撹拌羽根は、更に、上面から後面にかけて角部を切欠いた傾斜面となる後部上切欠面と、前面から外側面にかけて角部を切欠いた傾斜面となる前部外切欠面と、下面から前面にかけて角部を切欠いた傾斜面となる前部下切欠面と、を有するインペラが提案されている。特許文献３によれば、後部上切欠面、前部外切欠面、前部下切欠面の３つの切欠面により、攪拌能力の高いインペラが得られるとしている。
【００１１】
特許文献４には、精錬用容器の中心位置にインペラを設置し、このインペラの周囲の所定位置に、所定形状の棒部材をその先端部が溶銑に浸漬するように設置し、インペラで溶銑を攪拌して脱硫処理する方法が提案されている。特許文献４によれば、棒部材が障害物となって旋回する溶銑に乱流が起こり、これにより脱硫剤の巻き込み効率が増加し、脱硫反応効率が向上するとしている。
【００１２】
また、特許文献５には、インペラで攪拌されている溶銑浴面に、上吹きランスを介して搬送用ガスとともにＣａＯ系脱硫剤を上吹き添加する方法が提案されている。特許文献５によれば、上吹き添加することで、溶銑浴内への脱硫剤の分散が促進されて脱硫反応効率が向上するとしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１３】
【特許文献１】特開２００７−２６２５０１号公報
【特許文献２】特開２００７−２７７６６９号公報
【特許文献３】特開２００９−１１４５０６号公報
【特許文献４】特開２００９−１２７１１１号公報
【特許文献５】特開２００９−７９２６１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
しかしながら、上記従来技術には以下の問題点がある。
【００１５】
即ち、特許文献１は、どのような条件であっても、インペラによる攪拌力を或る一定値以上確保するという技術であり、脱硫反応効率のバラツキは少なくなり、脱硫反応効率の平均値は上昇するが、従来考えられている脱硫反応効率の最大値を更に高めるという技術ではない。
【００１６】
特許文献２は、インペラ以外に、脱硫剤を吹き込むための浸漬ランスが必要であり、脱硫反応効率が高くなるとしても、ＣａＯ系脱硫剤は安価であることから効果金額は少なく、浸漬ランスの設備費用や、消耗品である浸漬ランスの運転費用により、却って製造コストを上昇させる虞があり、現実的ではない。
【００１７】
特許文献３は、インペラの攪拌羽根の形状を変更しているが、特許文献３で提案する程度の変更では攪拌力の増大は期待できず、インペラの回転数を増大させる方がより効果的に攪拌力を増大させることが達成される。
【００１８】
特許文献４は、溶銑に浸漬させた棒部材によって溶銑浴面に乱流を起こす技術であるが、インペラの昇降を妨げることのない精錬用容器の壁面近傍に棒部材を設置しており、精錬用容器の壁面近傍は溶銑の回転流速が遅く（精錬用容器の壁面では溶銑の回転流速はゼロとなる）、この位置に棒部材を設置しても、脱硫剤の巻き込み効率の増加は限られたものとなる。また、溶銑に浸漬させる棒部材が必要であり、棒部材の設備費用や、消耗品である棒部材の運転費用によって、却って製造コストを上昇させる虞があり、現実的ではない。
【００１９】
特許文献５は、脱硫反応効率を高める上で極めて優れた方法であるが、脱硫剤を吹き込むための上吹きランスが必要であり、上吹きランスの設置費用を要する。
【００２０】
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、溶銑や溶鋼などの溶融鉄の攪拌に優れた形状であり、例えば溶銑の脱硫処理の場合には、ＣａＯ系脱硫剤の凝集を低減し、脱硫反応効率を従来に比較して格段に向上することのできる形状のインペラを備えた精錬用攪拌体を提供することであり、また、前記精錬用攪拌体を使用することで、上吹きランスや浸漬ランスなどを使用しなくても、精錬剤の反応効率を従来に比較して格段に向上することのできる溶融鉄の精錬方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００２１】
上記課題を解決するための本発明の要旨は以下のとおりである。
［１］回転軸と、この回転軸の先端部に取り付けられた、前記回転軸の径方向に突出する複数の攪拌羽根を有するインペラと、からなり、前記回転軸と前記インペラとが回転することで溶融鉄を攪拌する精錬用攪拌体であって、前記攪拌羽根は、大略的に、上面、下面、前面（回転方向前方側）、後面（回転方向後方側）及び外側面を有する角柱状に形成され、更に、前記外側面から前記下面にかけて角部を切り欠いた傾斜面となる切欠面を有し、これによって前記インペラは下方が尖状化した形状を呈することを特徴とする精錬用攪拌体。
［２］前記切欠面の回転軸方向の長さ（ｂ）は、インペラの回転軸方向の長さ（Ｌ）の０．１５倍以上０．５０倍以下であり、且つ、前記切欠面の回転軸方向の長さ（ｂ）は、切欠面の回転軸の径方向の長さ（ａ）の０．７０倍以下であることを特徴とする、上記［１］に記載の精錬用攪拌体。
［３］上記［１］または上記［２］に記載の精錬用攪拌体に備えられたインペラを溶融鉄に浸漬させ、且つ、インペラを回転させて溶融鉄を攪拌し、溶融鉄の浴面に供給された精錬剤と溶融鉄とを混合して溶融鉄を精錬することを特徴とする、溶融鉄の精錬方法。
［４］前記溶融鉄が溶銑であり、且つ、前記精錬剤がＣａＯ系脱硫剤であり、溶銑を脱硫処理することを特徴とする、上記［３］に記載の溶融鉄の精錬方法。
【発明の効果】
【００２２】
従来のインペラは、インペラに取り付けられた攪拌羽根の底面が平坦であり、従来のインペラで攪拌した場合には、インペラの底面直下の溶融鉄に空隙が発生し、この空隙がＣａＯ系脱硫剤などの精錬剤が凝集する１つの原因となっていたが、本発明では、インペラの底部を尖状化したので、インペラの底面直下の溶融鉄に空隙が生成されず、ＣａＯ系脱硫剤などの精錬剤の凝集が抑制され、且つ、従来に比較して攪拌が強化され、精錬剤の反応効率を向上することが実現される。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】水モデル実験で使用した本発明に係るインペラの概略図である。
【図２】水モデル実験で使用した従来のインペラの概略図である。
【図３】水モデル実験の結果を模式的に示す図であり、（Ａ）が従来のインペラを使用した場合、（Ｂ）が本発明に係るインペラを使用した場合を示す図である。
【図４】本発明に係る精錬用攪拌体を回転軸の中心線を通る面で切断したときの概略断面図である。
【図５】図４に示す精錬用攪拌体に備えられたインペラの概略図である。
【図６】本発明に係る精錬用攪拌体を用いて溶銑に脱硫処理を施している状況を示す概略図である。
【図７】本発明例及び従来例における脱硫率の結果を比較して示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下、本発明を詳細に説明する。先ず、本発明に至った経緯について説明する。
【００２５】
本発明者らは、機械撹拌式脱硫法において、ＣａＯ系脱硫剤が凝集して脱硫スラグ中にＣａＯ系脱硫剤の大塊（凝集体）が発生する原因を解明することを目的とし、同時に、大塊の凝集体の発生を防止することを目的として、数値解析及び水モデル実験を行った。
【００２６】
水モデル実験は、精錬用容器の代替として円筒形のアクリル容器を使用し、このアクリル容器に所定量の水を入れ、水に浸漬させたアクリル製のインペラを回転させ、ＣａＯ系脱硫剤の擬似剤として、水との接触角がＣａＯ系脱硫剤と溶銑との接触角に近いテフロン（登録商標）、及び、水との比重比が溶銑とＣａＯ系脱硫剤との比重比に近いポリエチレンを添加し、水と前記擬似剤との混合状態、並びに、前記擬似剤の動きを介して水の流動状況を調査した。水モデルでは、実機の縮尺と同程度になるように、アクリル容器内の水量、並びに、インペラの浸漬深さ及び回転数を設定した。
【００２７】
水モデル実験の結果、機械撹拌式脱硫法で一般的に使用されている従来の形状のインペラの場合には、回転するインペラの底面直下の水中に空隙（空間）が発生することが確認された。尚、機械撹拌式脱硫法で使用されている従来の形状のインペラは、インペラに取り付けられた攪拌羽根の底面が平坦であり、インペラを回転させたときにインペラの下端で形成される回転面は水平面に平行な平坦形状となる。
【００２８】
つまり、従来の形状のインペラでは、インペラ底部の平坦な部位で溶銑の流速が低下し、溶銑に流れの生じにくい領域が発生してインペラ底部と溶銑との境界面に空隙が発生すると考えられる。また、この空隙が発生する部位で、添加したＣａＯ系脱硫剤が凝集してＣａＯ系脱硫剤の大塊が形成すると考えられる。
【００２９】
そこで、インペラ底部直下での空隙の発生を防止することを目的として、インペラの攪拌羽根の形状を変更して、水モデル実験による検証を繰り返し実施した。その結果、従来の攪拌羽根の形状は大略的に角柱状であるが、攪拌羽根の形状を、この角柱状の下部の外側の角部を切り欠いた形状とし、インペラの側面形状を、その下端部が尖状化した形状とすることで、インペラ底部直下の水中での空隙の形成が防止できることを見出した。
【００３０】
図１及び図２に、水モデル実験で使用したインペラの形状を示す。図１が、下端部が尖状化した形状の本発明に係るインペラで、図２が、攪拌羽根の底部が平坦である従来のインペラであり、図１及び図２において、（Ａ）が平面図、（Ｂ）が側面図である。図１及び図２に示す寸法の単位は「ｍｍ」である。
【００３１】
図１及び図２に示すように、本発明に係るインペラ２及び従来のインペラ２Ａともに、回転軸３の径方向に突出する攪拌羽根４を４個有しているが、従来のインペラ２Ａの攪拌羽根４の形状は、大略的に、上面８、下面９、前面１０、後面１１、外側面１２の角柱状であるのに対し、本発明に係るインペラ２の攪拌羽根４は、従来のインペラ２Ａの攪拌羽根４の下部の外側の角部が切り欠かれた形状となっている。
【００３２】
つまり、本発明に係るインペラ２の攪拌羽根４は、大略的に、上面８、下面９、前面１０、後面１１及び外側面１２を有する角柱状に形成され、更に、外側面１２から下面９にかけて角部を切り欠いた傾斜面となる切欠面１３を有し、これによってインペラ２は下方が尖状化した側面形状を呈している。尚、前面１０は、インペラ２の回転方向前方側の面であり、後面１１は、回転方向後方側の面である。インペラ２の厚みは中心線に対して、前面１０の側の方が厚いが、これは溶銑による溶損を防止するためである。また、図１では、切欠面１３の下端位置が下面９の回転軸側の根元位置に設定されており、下面９は線状となっているが、この場合も下面９が存在すると定義する。
【００３３】
また、図３は、水モデル実験の結果を模式的に示す図である。図３（Ｂ）に示すように、本発明に係るインペラ２を使用した場合には、インペラ２の直下に空隙が形成されないが、従来のインペラ２Ａを使用した場合には、図３（Ａ）に示すように、インペラ２Ａの直下に空隙１４が形成されることが観察された。
【００３４】
インペラの旋回直径が同一で且つインペラの高さ方向長さが同一の場合、下方が尖状化した側面形状を呈するインペラ２では、従来のインペラ２Ａよりもインペラ２の有効面積（鉄浴と衝突する部分の面積）が小さくなるので、それだけ攪拌力が小さくなり、均一混合時間が長くなることが懸念された。しかしながら、水モデル実験で両者の均一混合時間を比較したところ、表１に示すように、むしろ下方が尖状化したインペラ２の方が、均一混合時間が短くなることがわかった。この理由は、数値解析の結果、下方が尖状化したインペラ２ではインペラ直下の中心軸付近での線流速が改善されており、攪拌力が向上しているためであることもわかった。
【００３５】
【表１】
2014177674.tif 000003
【００３６】
本発明は上記知見に基づいてなされたものであり、以下、図面に基づいて本発明に係るインペラを備えた、溶融鉄に脱硫処理や脱燐処理などを施す際に使用される本発明に係る精錬用攪拌体について説明する。
【００３７】
図４は、本発明に係る精錬用攪拌体を回転軸の中心線を通る面で切断したときの概略断面図で、図５は、図４に示す精錬用攪拌体に備えられたインペラの概略図で、図５（Ａ）は平面概略図、図５（Ｂ）は側面概略図である。
【００３８】
図４及び図５に示すように、本発明に係る精錬用攪拌体１は、金属製の回転軸３と、この回転軸３の先端部に取り付けられた、回転軸３の径方向に突出する攪拌羽根４を有するインペラ２と、で構成されている。回転軸３の上端部にはフランジ５が設置されており、このフランジ５が、電動機、減速機、旋回軸などからなる回転装置（図示せず）と連結されており、この回転装置を駆動させることで、回転軸３及びインペラ２が任意の回転数で回転するように構成されている。回転軸３は、中実円柱或いは中空円管で構成する。
【００３９】
金属製の回転軸３の下端部に、インペラ２の攪拌羽根４の芯金となる複数個の金属板６が溶接などによって接続されており、この金属板６の周囲を耐火物７で被覆して攪拌羽根４が形成されている。回転軸３も、インペラ２の近傍は耐火物７で被覆されている。溶銑や溶鋼などの溶融鉄は高温であり、溶融鉄に浸漬した際のインペラ２の耐用性が耐火物７によって確保される。また、回転軸３の下部を耐火物７で被覆する理由は、回転軸３を溶融鉄の熱から保護するためである。耐火物７としては、例えばＡｌ2Ｏ3、ＭｇＯ、ＳｉＯ2及びこれらの化合物または混合物を使用し、回転軸３及び金属板６は鋼製とすればよい。尚、図４及び図５では、インペラ２は４枚の攪拌羽根４を有しているが、攪拌羽根４は２枚以上である限り幾つであっても構わない。
【００４０】
本発明に係る精錬用攪拌体１において、インペラ２の攪拌羽根４の形状は、大略的に、上面８、下面９、前面１０、後面１１及び外側面１２を有する角柱状に形成され、更に、外側面１２から下面９にかけて角部を切り欠いた傾斜面となる切欠面１３を有している。尚、攪拌羽根４が「大略的に角柱状である」と記載する理由は、例えば、図５の場合には上面８に相当する面は平坦ではなく、回転方向前方側が高くなっているが（但し、図１では上面８が平坦）、全体的に見れば角柱状であるので、図１のような角柱状である場合を含め、このような形状をまとめて「大略的に角柱状」と記している。
【００４１】
図５（Ｂ）に示す、切欠面１３の回転軸方向の長さ（ｂ）は、インペラ２の回転軸方向の長さ（Ｌ）の０．１５倍以上０．５０倍以下とすることが好ましい。インペラ２の回転軸方向の長さ（Ｌ）に対する切欠面１３の回転軸方向の長さ（ｂ）の比（ｂ／Ｌ）が０．１５未満の場合には、インペラ２の下方が尖状化した形状の効果が少なく、インペラ２の直下に空隙が形成される虞があり、一方、比（ｂ／Ｌ）が０．５０を超える場合には、インペラ２の有効面積が小さくなりすぎて、溶融鉄の攪拌が損なわれる虞があるからである。ここで、インペラ２の回転軸方向の長さ（Ｌ）とは、攪拌羽根４の上面８の最下端位置から下面９までの距離である。尚、図１に示すインペラ２では、比（ｂ／Ｌ）が０．５０である。
【００４２】
また、切欠面１３の回転軸方向の長さ（ｂ）は、切欠面１３の回転軸径方向の長さ（ａ）の０．７０倍以下であることが好ましい。つまり、下面９に対する切欠面１３の傾斜角度が３５°以下であることが好ましい。切欠面１３の回転軸方向の長さ（ｂ）と切欠面１３の回転軸径方向の長さ（ａ）との比（ｂ／ａ）が０．７０を超えると、インペラ底面の面積が大きくなって、インペラ２の直下に空隙が形成される虞があるからである。また、インペラ底面の面積を小さくした状態で比（ｂ／ａ）が０．７０を超えると、インペラ２の有効面積が小さくなりすぎて、溶融鉄の攪拌が損なわれる虞もある。また、比（ｂ／ａ）が小さくなると、切欠面１３と下面９とが実質的に同等になってしまうので、比（ｂ／ａ）の下限値を０．１８（下面９に対する切欠面１３の傾斜角度＝１０°）とすることが好ましい。尚、図１に示すインペラ２では、比（ｂ／ａ）が０．６１（下面９に対する切欠面１３の傾斜角度＝３１．４°）である。
【００４３】
次に、本発明に係る精錬用攪拌体１を用いた溶融鉄の精錬方法として、溶銑の脱硫処理を例として、添付図面を参照して説明する。
【００４４】
図６は、本発明に係る精錬用攪拌体１を用いて溶銑を攪拌し、溶銑に対して脱硫処理を施している状況を示す概略図である。図６において、符号１５は台車、１６は溶銑鍋などの取鍋型精錬用容器、１７は投入シュート、１８はＣａＯ系脱硫剤、１９は溶銑である。更に、取鍋型精錬用容器１６の上方位置には、集塵機（図示せず）に接続する排気ダクト口（図示せず）が備えられ、脱硫処理中に発生するガスやダストが排出されるようになっている。
【００４５】
インペラ２の位置が取鍋型精錬用容器１６のほぼ中心になるように、取鍋型精錬用容器１６を搭載した台車１５の位置を調整し、次いで、インペラ２を下降させて溶銑１９に浸漬させる。インペラ２が溶銑１９に浸漬したならば、回転軸３に接続する電動機（図示せず）を作動させて、回転軸３及びインペラ２の旋回を開始し、所定の回転数まで昇速する。インペラ２の回転数が所定の回転数に達したならば、ＣａＯ系脱硫剤１８を、投入シュート１７を介して攪拌されている溶銑浴面に上置き添加する。この場合、ＣａＯ系脱硫剤１８を攪拌前の溶銑浴面に上置きし、その後、インペラ２による溶銑１９の攪拌を開始してもよい。
【００４６】
所定時間の攪拌が行われたなら、インペラ２の回転数を減少させ停止させる。インペラ２の旋回が停止したなら、インペラ２を上昇させ、取鍋型精錬用容器１６の上方に待機させる。生成したスラグ（脱硫スラグ）が浮上して溶銑表面を覆い、静止した状態で溶銑１９の脱硫処理が終了する。脱硫処理後、生成したスラグを取鍋型精錬用容器１６から排出し、次の精錬工程に取鍋型精錬用容器１６を搬送する。
【００４７】
上記説明では、ＣａＯ系脱硫剤１８を、投入シュート１７を介して上置き添加しているが、上吹きランス（図示せず）を介して搬送用ガス（不活性ガス）とともに溶銑浴面に吹き付け添加してもよい。また、ＣａＯ系脱硫剤１８の上吹き添加と並行して、または、上吹き添加の前後に、或いは脱硫処理期間の全期間に、脱硫反応を促進させるために、金属ＡｌやＡｌドロスなどの脱酸源を取鍋型精錬用容器内に供給してもよい。
【００４８】
ここで、ＣａＯ系脱硫剤１８とは、ＣａＯの含有量が５０質量％を超えるものであり、生石灰（ＣａＯ）、消石灰（Ｃａ(ＯＨ)2）、石灰石（ＣａＣＯ3）、焼成ドロマイト（ＭｇＯ・ＣａＯ）などを単独で使用してもよく、また、これらにアルミナ（Ａｌ2Ｏ3）や蛍石（ＣａＦ2）を混合したものであってもよい。但し、環境対策や発生するスラグの再利用が容易であることから、蛍石などのフッ素源を併用せずに、生石灰（ＣａＯ）、消石灰（Ｃａ(ＯＨ)2）、石灰石（ＣａＣＯ3）、焼成ドロマイト（ＭｇＯ・ＣａＯ）などを単独で使用することが好ましい。
【００４９】
このようにして溶銑１９に対して脱硫処理を施すことで、ＣａＯ系脱硫剤１８の凝集が抑制され、ＣａＯ系脱硫剤１８と溶銑１９との反応界面積が増大し、且つ、攪拌強度が増加することも相まって、脱硫反応が促進され、脱硫率が向上する。
【００５０】
以上説明したように、本発明によれば、インペラ２の底部を尖状化したので、インペラ２の底面直下に空隙が生成されず、ＣａＯ系脱硫剤１８などの精錬剤の凝集が抑制され、且つ、従来に比較して攪拌が強化され、精錬剤の反応効率を向上することが実現される。
【実施例】
【００５１】
以下、本発明の具体的な実施例について説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。図４に示す攪拌体（比（ｂ／Ｌ）＝０．２１、比（ｂ／ａ）＝０．６２）を用い、図６に示す構成の２基の機械攪拌式脱硫装置において、溶銑の脱硫処理試験（本発明例）を実施した。また、比較のために、平底形状の従来のインペラを備えた攪拌体を用いた脱硫処理試験（従来例）も行った。
【００５２】
図７に、本発明例及び従来例における脱硫率の結果を比較して示す。ここで、脱硫率は下記の（２）式で定義される値とした。
脱硫率＝ln［処理前硫黄濃度(質量％)／処理後硫黄濃度(質量％)］・・・（２）
図７に示すように、本発明例では従来例に比較して脱硫率が約１０％向上した。
【００５３】
また、脱硫処理後に脱硫スラグを観察すると、本発明例では、脱硫スラグ中に大塊の凝集体が存在しないことから、水モデル実験で検証したと同様に、インペラ底面での空隙の発生が解消されてＣａＯ系脱硫剤の凝集が抑制され、脱硫率の向上が実現されたと考えられる。
【００５４】
また、表２に本発明例及び従来例における脱硫速度を示す。
【００５５】
【表２】
2014177674.tif 000004
【００５６】
表２から明らかなように、本発明例では従来例に比較して脱硫速度が１１％向上しており、水モデル実験において、インペラの底部を尖状化することで均一混合時間が短縮したように、本発明例では脱硫反応速度が向上することも確認できた。
【符号の説明】
【００５７】
１  精錬用攪拌体
２  インペラ
３  回転軸
４  攪拌羽根
５  フランジ
６  金属板
７  耐火物
８  上面
９  下面
１０  前面
１１  後面
１２  外側面
１３  切欠面
１４  空隙
１５  台車
１６  取鍋型精錬用容器
１７  投入シュート
１８  ＣａＯ系脱硫剤
１９  溶銑
【図１】
2014177674.tif 000005
【図２】
2014177674.tif 000006
【図３】
2014177674.tif 000007
【図４】
2014177674.tif 000008
【図５】
2014177674.tif 000009
【図６】
2014177674.tif 000010
【図７】
2014177674.tif 000011