(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
容器に収容された溶融物を攪拌する装置であって、
前記容器の上部に上下方向に移動自在に配設される回転軸と、
前記回転軸に放射状に延設される複数のブレードと、
を備え、
前記ブレードは、前記回転軸の回転方向に対して前方に配設される前面の面積の方が背面の面積よりも大きく、
前記ブレードは、前記回転軸の回転により前記溶融物と接触する前面に上下方向及び水平方向のうちの少なくともいずれか一方の方向に延設される凹凸構造を備え、
前記凹凸構造は、前記容器の内壁と隣り合う前記ブレードの外側に進むにつれて段差が高くなる階段状を呈することを特徴とする攪拌装置。
【請求項２】
容器に収容された溶融物を攪拌する装置であって、
前記容器の上部に上下方向に移動自在に配設される回転軸と、
前記回転軸に放射状に延設される複数のブレードと、
を備え、
前記ブレードは、前記回転軸の回転方向に対して前方に配設される前面の面積の方が背面の面積よりも大きく、
前記ブレードは、前記回転軸の回転により前記溶融物と接触する前面に上下方向及び水平方向のうちの少なくともいずれか一方の方向に延設される凹凸構造を備え、
前記凹凸構造は、前記回転軸と隣り合う前記ブレードの内側に進むにつれて段差が高くなる階段状を呈することを特徴とする攪拌装置。
【請求項３】
前記前面は、上下方向に傾くように形成されることを特徴とする請求項１または２に記載の攪拌装置。
【請求項４】
前記前面の上部側の直線の長さは、背面の上部側の直線のそれよりも大きく形成されることを特徴とする請求項３に記載の攪拌装置。
【請求項５】
前記前面の面積は、前記背面の面積よりも１．２倍〜２倍ほど大きなことを特徴とする請求項４に記載の攪拌装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、攪拌装置に係り、さらに詳しくは、溶銑などの溶融物を効率よく攪拌することのできる攪拌装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、高炉から生産される溶銑は炭素の含有量が多く、且つ、リン（Ｐ）、硫黄（Ｓ）、ケイ素（Ｓｉ）などの不純物が含まれているため、炭素の量を減らして不純物を除去するような製鋼工程が求められる。この工程において、溶銑に含まれている不純物である硫黄（Ｓ）などの成分を除去するために生石灰（ＣａＯ）などの脱硫剤が主として用いられる。
【０００３】
このような溶銑の精錬過程においては、高炉から出銑された溶銑を精錬設備に搬送して取鍋に入れた状態で機械撹拌式脱硫（Ｋａｎｖａｒａ Ｒｅａｃｔｏｒ、以下、ＫＲ工程と称する。）を行うか、あるいは、高炉から出銑された溶銑を精錬容器に移してＫＲ工程を行う。このとき、ＫＲ工程は、図１に示すように、機械撹拌式脱硫設備（ＫＲ設備）１００において、制御部１４０の制御下でホッパ１３０を用いて溶銑に脱硫剤を投入し、表面に耐火物を被覆した攪拌装置を用いて溶銑を攪拌することにより行われる。すなわち、ＫＲ工程は、溶銑を攪拌するためのインペラー１２０を取鍋１１０に入れられた溶銑に浸漬して回転させながら溶銑を攪拌し、これにより発生する攪拌力により溶銑の硫黄及び脱硫剤が反応して滓化されることにより行われる。
【０００４】
このような精錬過程において、インペラー１２０は、溶銑に浸漬された状態で回転して溶銑を攪拌するが、インペラー１２０は、上下方向に移動自在に配設される回転軸１２２と、回転軸１２２の外周面に回転軸１２２を中心として放射状に配設される複数のブレード１２４と、を備える。したがって、回転軸１２２が回転するに伴い、回転軸１２２の外周面に配設されるブレード１２４が溶銑と接触して溶銑を攪拌することになる。
【０００５】
このようにブレード１２４と溶銑との接触により溶銑が攪拌されるが、溶銑の攪拌効率を向上させるための方法として、ブレード１２４の形状や面積を変更することが一般に用いられている。しかしながら、単にブレード１２４の形状や面積を変更する場合には溶銑による抵抗により回転軸１２２を回転させるのに多くのエネルギーが消耗され、また、ブレード１２４を構成する耐火物の溶銑が避けられないという問題がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】大韓民国公開特許公報第１０−２００８−００６１４９０号
【特許文献２】日本国公開実用新案公報実開平７−４１４００
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、溶融物とブレードとの接触面積を増大させて溶融物の攪拌効率を向上させることのできる攪拌装置を提供することである。
【０００８】
また、本発明の他の目的は、溶融物の攪拌に際してブレードに形成される凹凸構造を用いて溶融物に方向性を与えることのできる攪拌装置を提供することである。
【０００９】
さらに、本発明のさらに他の目的は、耐火物の溶損を抑えることのできる攪拌装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記の目的を達成するために、本発明の実施形態による攪拌装置は、 容器に収容された溶融物を攪拌する装置であって、前記容器の上部に上下方向に移動自在に配設される回転軸と、前記回転軸に放射状に延設される複数のブレードと、を備え、前記ブレードは、前記回転軸の回転方向に対して前方に配設される前面の面積の方が背面の面積よりも大きなことを特徴とする。
【００１１】
好ましくは、前記ブレードは、前記回転軸の回転により前記溶融物と接触する前面に上下方向及び水平方向のうちの少なくともいずれか一方の方向に延設される凹凸構造を備える。
【００１２】
また、好ましくは、前記凹凸構造は、複数の山部及び谷部が交互に配列されて形成される。
【００１３】
さらに、好ましくは、前記複数の山部は、前記前面の全体に亘って同じ高さに形成される。
【００１４】
さらに、好ましくは、前記複数の山部のうちの少なくともいずれか一つは、他の山部とは異なる高さを有する。
【００１５】
さらに、好ましくは、前記凹凸構造は、前記容器の内壁と隣り合う前記ブレードの外側に進むにつれて段差が高くなる階段状を呈する。
【００１６】
さらに、好ましくは、前記凹凸構造は、前記回転軸と隣り合う前記ブレードの内側に進むにつれて段差が高くなる階段状を呈する。
【００１７】
さらに、好ましくは、前記前面は、上下方向に傾くように形成される。
【００１８】
さらに、好ましくは、前記前面の上部側の直線の長さは、背面の上部側の直線の長さよりも大きく形成される。
【００１９】
さらに、好ましくは、前記前面の面積は、前記背面の面積よりも１．２倍〜２倍ほど大きい。
【発明の効果】
【００２０】
本発明に係る攪拌装置は、溶銑、溶鋼などの溶融物とブレードとの接触面積を増大させて溶融物を効率よく攪拌することができる。すなわち、回転軸の回転方向に対して前方に配設されるブレードの前面に凹凸構造を形成したり凹溝を形成したりして溶融物との接触面積を増大させることにより、攪拌効率を向上させることができる。このとき、ブレードの前面に形成される凹凸構造の方向に応じて溶融物に形成される流れに上部側または下部側への方向性を与えて攪拌効率をさらに向上させることができる。水平方向はもとより、上下方向への流れを形成することができる。また、凹凸構造を水平方向に形成する場合には、ブレードに傾斜面を形成して溶融物をブレードの前面に形成される傾斜面に沿って移動させることにより、溶融物による抵抗を減らすことができるので、ブレードが連結される回転軸の駆動にかかるエネルギーを節減することができるとともに、ブレードを構成する耐火物の溶損を抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】従来の技術による鎔湯処理装置を概略的に示す図である。
【図２】本発明の第１実施形態による攪拌装置の斜視図である。
【図３】（ａ）は図２に示す攪拌装置の平面図である。（ｂ）は図２に示す攪拌装置の正面図である。
【図４】（ａ）は本発明の第２実施形態による攪拌装置の平面図である。（ｂ）は本発明の第２実施形態による攪拌装置の平面図である。
【図５】本発明の第１実施形態による攪拌装置を用いて溶銑を攪拌するときに発生する溶銑の流れを説明するための図である。
【図６】本発明の第３実施形態による攪拌装置の斜視図である。
【図７】図６に示す攪拌装置を用いて溶銑を攪拌するときに発生する溶銑の流れを説明するための図である。
【図８】（ａ）は本発明の第４実施形態による攪拌装置の斜視図である。（ｂ）は本発明の第４実施形態による攪拌装置の斜視図である。
【図９】本発明の第５実施形態による攪拌装置の斜視図である。
【図１０】（ａ）は図９に示す攪拌装置の正面図である。（ｂ）は図９に示す攪拌装置の平面図である。（ｃ）は図９に示す攪拌装置の底面図である。
【図１１】（ａ）は本発明の第５実施形態による攪拌装置を用いて溶銑を攪拌するときにブレードに溶銑が接触する状態を示す図である。（ｂ）は本発明の第５実施形態による攪拌装置を用いて溶銑を攪拌するときにブレードに溶銑が接触する状態を示す図である。
【図１２】（ａ）は図１０に示すＸ−Ｘ’線による断面図である。（ｂ）は図１０に示すＸ−Ｘ’線による断面図である。
【図１３】（ａ）は本発明の第６実施形態による攪拌装置の斜視図である。（ｂ）は本発明の第７実施形態による攪拌装置の斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、添付図面に基づき、本発明の好適な実施形態についてより詳細に詳述する。しかしながら、本発明は以下に開示される実施形態に限定されるものではなく、異なる様々な形態に具体化可能であり、単に、これらの実施形態は、本発明の開示を完全たるものにし、本発明の属する技術の分野における通常の知識を有する者に発明の範囲を完全に知らせるために提供されるものである。なお、図中、同じ符号は同じ構成要素を示す。
【００２３】
本発明に係る攪拌装置は、溶銑などの溶融物が収容される容器、例えば、取鍋の上部に上下方向に移動自在に配設される回転軸と、回転軸に放射状に連結されるブレードと、を備え、ブレードは、回転軸の回転方向に対して前方に配設される前面の面積の方が背面の面積よりも大きく形成される。これにより、溶融物とブレードとの間の接触面積を増大させて溶融物の攪拌効率を向上させることができる。溶融物は、高炉や電気炉などにおいて製造された溶銑であり、このとき、溶銑の温度は、約１３００〜１５００℃である。以下、本発明の様々な実施形態について説明する。
【００２４】
図２は、本発明の第１実施形態による攪拌装置の斜視図であり、図３の（ａ）は、図２に示す攪拌装置の平面図であり、図３の（ｂ）は図２に示す攪拌装置の正面図であり、図４の（ａ）及び（ｂ）は、本発明の第２実施形態による攪拌装置の平面図であり、図５は、本発明の第１実施形態による攪拌装置を用いて溶銑を攪拌するときに発生する溶銑の流れを説明するための図である。また、図６は、本発明の第３実施形態による攪拌装置の斜視図であり、図７は、図６に示す攪拌装置を用いて溶銑を攪拌するときに発生する溶銑の流れを説明するための図であり、図８の（ａ）及び（ｂ）は、本発明の第４実施形態による攪拌装置の斜視図である。さらに、図９は、本発明の第５実施形態による攪拌装置の斜視図であり、図１０の（ａ）は、図９に示す攪拌装置の正面図であり、図１０の（ｂ）は図９に示す攪拌装置の平面図であり、図１０の（ｃ）は図９に示す攪拌装置の底面図であり、図１１の（ａ）及び（ｂ）は、本発明の第５実施形態による攪拌装置を用いて溶銑を攪拌するときにブレードに溶銑が接触する状態を示す図であり、図１２の（ａ）及び（ｂ）は、図１０に示すＸ−Ｘ’線による断面図であり、図１３の（ａ）は、本発明の第６実施形態による攪拌装置の斜視図であり、図１３の（ｂ）は、本発明の第７実施形態による攪拌装置の斜視図である。
【００２５】
図２及び図３を参照すると、本発明の第１実施形態による攪拌装置２００は、容器、例えば、溶銑が収容される取鍋の上部に上下方向に移動自在に配設される回転軸２１０と、回転軸２１０の外周面に放射状に配設されるブレード２２０と、を備える。このとき、ブレード２２０における少なくとも回転軸２１０の回転方向に配設される前面２２０ａには上下方向に延設される凹凸構造が形成される。
【００２６】
回転軸２１０は取鍋の上部に上下方向に移動自在に配設されて、溶銑の処理時に下降してその下部が溶銑中に浸漬される。溶銑を攪拌するときに取鍋の上部に脱硫剤などの添加剤を回転軸２１０を介して投入する。このため、回転軸２１０の内部には添加剤が移動する通路が形成される。このとき、通路は、溶銑中に添加剤を供給可能なように回転軸２１０の下部や側面に開放されるように形成される。
【００２７】
ブレード２２０は、回転軸２１０の外周面に放射状に複数、例えば、４枚延設される。ブレード２２０は、所定の厚さを有する翼状に形成され、その一方の側が回転軸２１０の外周面につながる。このとき、複数のブレード２２０は等間隔に離隔されて回転軸２１０の外周面につながる。または、複数の間隔、例えば、異なる間隔に離隔されて回転軸２１０の外周面につながる。例えば、４枚のブレード２２０を第１ブレード、第２ブレード、第３ブレード及び第４ブレードとしたとき、第１ブレード及び第２ブレードは第１間隔に隔設され、第２ブレード及び第３ブレードは第２間隔に隔設され、第３ブレード及び第４ブレードは第１間隔に隔設され、第４ブレード及び第１ブレードは第２間隔に隔設される。
【００２８】
上述したように、ブレード２２０は、所定の厚さを有するプレート状、例えば、多角形、円形、楕円形など様々なプレート状に形成される。ここで、ブレード２２０が上広下狭状の四角プレート状に形成される場合を例にとって説明する。
【００２９】
ブレード２２０における回転軸２１０の回転方向を基準として回転軸２１０の回転方向に沿って回転して溶銑と接触する面を前面２２０ａとし、その反対側の面を背面２２０ｂとする。また、ブレード２２０における前面２２０ａ及び背面２２０ｂがつながる上部側を上部面２２０ｃとし、その下部側を下部面２２０ｄとする。
【００３０】
ブレード２２０の前面２２０ａには上下方向に延設される凹凸構造が形成される。前面２２０ａは、溶銑を攪拌するときに溶銑と接触して溶銑を回転軸２１０の回転方向に押し出し、前面２２０ａと溶銑との接触により溶銑が攪拌される。このとき、前面２２０ａの面積が広い場合に溶銑との接触面積が増大されて溶銑の攪拌効率を一層向上させることができる。このため、凹凸構造はブレード２２０の前面２２０ａに亘って形成されて溶銑と接触する前面２２０ａの表面積を増大させることができる。したがって、溶銑を攪拌するとき、凹凸構造が形成されて前面２２０ａの表面積が増大されたブレード２２０は溶銑を集めて押し出す効果が奏されて攪拌効率を一層向上させることができる。
【００３１】
このとき、ブレード２２０の前面２２０ａの面積は、ブレード２２０の背面２２０ｂのそれよりも１．２倍〜２倍ほど大きく形成される。ブレード２２０の前面２２０ａとブレード２２０の背面２２０ｂとの面積差が上記の範囲を下回る場合には溶銑の攪拌効率を向上させることができない。これに対し、ブレード２２０の前面２２０ａとブレード２２０の背面２２０ｂとの面積差が上記の範囲を上回る場合には溶銑の攪拌効率を向上させることはできるが、ブレード２２０の前面２２０ａの面積を増大させるには限界があり、回転軸を回転させるのに多くのエネルギーが消耗されるという問題がある。このように、ブレード２２０の前面２２０ａと背面２２０ｂとの面積比は後述する様々な実施形態にも適用可能である。
【００３２】
凹凸構造は、複数の谷部２２２及び山部２２３が繰り返し配列されて形成され、谷部２２２及び山部２２３は回転軸２１０の長手方向と平行な方向、すなわち、前面２２０ａの上下方向に延設されて蛇腹状を呈する。谷部２２２及び山部２２３はその断面形状が尖っていてもよく、図示はしないが、丸められていてもよい。前者の場合には、ブレード２２０を上部側からみたときに、図３の（ａ）に示すように、前面２２０ａが鋸歯状を呈する。また、後者の場合には、前面２２０ａが波打ち状を呈する。
【００３３】
凹凸構造を形成する複数の山部２２３は同じ高さに形成されてもよいが、図４（ａ）及び図４（ｂ）に示す第２実施形態のように異なる高さに形成されてもよい。図４（ａ）は、複数の山部２２３のうちのいずれか一つが所定の周期をもって高く形成された場合を示す。また、図４（ｂ）の場合には、一方向、例えば、ブレード２２０における回転軸２１０と隣り合う内側よりも取鍋の内壁と隣り合う外側に進むにつれて山部２２３の高さが増大される。このように、ブレード２２０の前面２２０ａに形成される山部２２３の高さを調節することにより、溶銑の攪拌に際して高さが相対的に高い山部２２３が位置する領域において溶銑との接触面積が増大されて溶銑の攪拌効率を向上させることができる。
【００３４】
また、図示はしないが、山部２２３及び谷部２２２は、延びる方向に沿って高さまたは深さが変化するように形成される。
【００３５】
図５は、第１実施形態による攪拌装置を用いて溶銑を攪拌するときの溶銑の流れを示す。図５を参照すると、攪拌装置の回転軸２１０を一方向、例えば、反時計回り方向に回転させると、回転軸２１０につれてブレード２２０が回転される。このとき、ブレード２２０における回転軸２１０の回転方向に位置する前面２２０ａは溶銑と接触して溶銑を回転軸２１０の回転方向に押し出しながら攪拌する。これにより、溶銑は回転軸２１０の回転方向に渦巻きを形成する。また、溶銑は、ブレード２２０の前面２２０ａと接触しながら前面２２０ａに形成された凹凸構造、すなわち、谷部２２２に沿って移動しながら上下方向への流れも形成する。このため、溶銑の攪拌時に投入される脱硫剤などの添加剤を効率よく混合することができる。
【００３６】
一方、単に前面２２０ａに凹凸構造を形成して面積を増大させる場合、溶銑と接触するときに抵抗が発生して回転軸２１０を回転させるのに多くのエネルギーが消耗される。このため、ブレード２２０の前面２２０ａに凹凸構造を形成するとともに、傾斜面を形成することができる。
【００３７】
傾斜面は、ブレード２２０の前面２２０ａを上下方向に傾けて形成する。これにより、回転軸２１０を回転させて溶銑を攪拌する場合、上下方向で同じ個所に位置する溶銑がブレード２２０の前面２２０ａと異なる時点で接触するので、ブレード２２０の前面２２０ａにかかる抵抗が減少して回転軸２１０を回転させるのに消費されるエネルギーの量を低減することができ、ブレード２２０を形成する耐火物の溶損も抑えることができる。
【００３８】
また、前面２２０ａに傾斜面を形成すると、溶銑がブレード２２０の前面２２０ａに形成される傾斜面に乗って移動して回転軸を中心として回転する渦巻きはもとより、溶銑中に上昇流または下降流を形成することができる。
【００３９】
例えば、ブレード２２０の前面２２０ａに形成される傾斜面は、ブレード２２０の下部面２２０ｄと鋭角をなして傾設される。このとき、前面２２０ａの下部側が回転軸の回転方向に対して前方に位置し、上部側が後方に位置する。この場合、溶銑はブレード２２０の前面２２０ａに接触されて攪拌され、ブレード２２０の前面２２０ａの下部側から押し上げられて上昇流を形成する。これにより、回転軸をはじめとするブレード２２０を中心として溶銑が上昇する上昇流が形成され、取鍋の内壁側には溶銑が下降する下降流が形成される。
【００４０】
さらに、ブレード２２０の前面２２０ａに形成される傾斜面は、ブレード２２０の上部面２２０ｃと鋭角をなして傾設される。このとき、前面２２０ａの上部側が回転軸の回転方向に対して前方に位置し、下部側が後方に位置する。この場合、溶銑はブレード２２０の前面２２０ａに接触されて攪拌され、前面２２０ａの上部側から押し付けられて下降しながら下降流を形成する。これにより、回転軸をはじめとするブレード２２０を中心として溶銑が下降する下降流が形成され、取鍋の内壁側には溶銑が上昇する上昇流が形成される。
【００４１】
加えて、ブレード２２０は、上部面２２０ｃにつながる前面２２０ａの上部側の長さが上部面２２０ｃにつながる背面２２０ｂの上部側の長さよりも長く形成される。この場合、前面２２０ａの面積が背面２２０ｂの面積よりも増大される効果が奏されて溶銑の攪拌効率を向上させることができる。
【００４２】
図６は、攪拌装置３００の第３実施形態を示す図であり、ブレード３２０の前面３２０ａに形成される凹凸構造が水平方向に延設された場合を示す。この実施形態においては、ブレード３２０の前面に形成される凹凸構造の方向について主として説明するが、上述したブレードの特徴をいずれも有する。
【００４３】
まず、図６を参照すると、ブレード３２０の前面３２０ａには谷部３２２及び山部３２３が水平方向、すなわち、回転軸３１０と隣り合う内側から取鍋の内壁と隣り合う外側に向かって延設される。谷部３２２及び山部３２３は、回転軸３１０の長手方向と交差する方向に蛇腹状に形成される。このような凹凸構造が形成されるブレード３２０の前面３２０ａは、表面積が増大されることにより溶銑との接触面積が増大される。このため、溶銑の攪拌効率を向上させることができる。
【００４４】
このように形成される凹凸構造は、溶銑の攪拌時に溶銑に方向性を与えることができる。凹凸構造は、谷部３２２及び山部３２３がブレード３２０の前面３２０ａに水平方向に延設されるが、溶銑の攪拌に際して溶銑はブレード３２０の前面３２０ａに接触されて回転軸３１０の回転方向に沿って回転しながら水平方向に渦巻きを形成する。これと共に、溶銑は、前面３２０ａに形成される谷部３２２に沿ってブレード３２０の外側に移動する。これは、回転により発生する遠心力により溶銑が外側、すなわち、取鍋の内壁に向かって移動しようとする性質を持つことによる。このため、図６に示す攪拌装置を用いて溶銑を攪拌する場合、図７に示すように、溶銑中に形成される渦巻きの大きさが水平方向に増大される。このため、ブレードの水平方向の長さが、汎用のブレードの水平方向の長さに等しい場合、渦巻きの大きさが水平方向に増大されて溶銑の攪拌効率を一層向上させることができる。このような特性に鑑みたとき、ブレードの水平方向の長さを短縮しても、通常の大きさのブレードを用いて溶銑を攪拌するときと同一または類似の効果が得られる。
【００４５】
以上、凹凸構造が山部及び谷部からなる場合、山部及び谷部が上下方向に延設されるか、あるいは、水平方向に延設されると説明したが、山部及び谷部は上下方向及び水平方向に延設されてもよい。例えば、山部及び谷部は、所定の位置において折り曲げられる「Ｌ」字状、「＜」字状など様々な形状に形成されてもよい。なお、谷部及び山部はブレードの前面に対角方向に形成されてもよい。
【００４６】
本発明の第４実施形態によれば、攪拌装置は、ブレード４２０、５２０の前面４２０ａ、５２０ａに階段状の凹凸構造４２２、５２２を備えていてもよい。階段状の凹凸構造は、図８（ａ）に示すように、ブレード４２０の外側に進むにつれて段差が高くなる形状に形成されてもよく、図８（ｂ）に示すように、ブレード５２０の外側に進むにつれて段差が低くなる形状に形成されてもよい。このような階段状の凹凸構造４２２、５２２は、ブレード４２０、５２０の前面の面積を増大させて溶銑の攪拌効率を向上させることができる。また、前者の場合には、ブレード４２０の外側が回転軸の回転方向に突設されて溶銑の攪拌に際して溶銑を集めて押し出す効果を奏でる。さらに、後者の場合には、ブレード５２０の外側が同一線上に位置する溶銑と接触される時点が相対的に遅いため、相対的に移動距離が大きなブレード５２０の外側に加えられる抵抗が減少して回転軸５１０を回転させるのに消費されるエネルギーを低減することができる。
【００４７】
また、階段状の凹凸構造もブレードの前面に上下方向に延設されるので、上記の実施形態及び変形例において説明したように、溶銑に上下方向に流れを形成することができる。
【００４８】
図９及び図１０を参照すると、本発明の第５実施形態による攪拌装置６００は、容器、例えば、溶銑が収容される取鍋６１０に上部に上下方向に移動自在に配設される回転軸６１０と、回転軸６１０の外周面に放射状に配設されるブレード６２０と、を備える。このとき、ブレード６２０における回転軸６１０の回転方向に配設される前面６２０ａの少なくとも一部には曲面が形成される。
【００４９】
曲面は、ブレード６２０の前面６２０ａに亘って形成される。曲面は、ブレード６２０の前面６２０ａにブレード６２０の長手方向、すなわち、回転軸６１０と隣り合うブレード６２０の内側から取鍋と隣り合うブレード６２０の周縁に向かって撓むように形成される。換言すると、ブレード６２０の前面６２０ａは、回転軸６１０の回転方向に向かって撓むように形成される。このため、溶銑を攪拌するとき、曲面が形成されたブレード６２０の前面６２０ａが溶銑を集めて押し出す効果が奏されて攪拌効率を一層向上させることができる。
【００５０】
また、ブレード６２０は上広下狭状に形成されるため、曲面は前面６２０ａの上部側の６２０ｌ及び下部側６２０ｍにおいて異なる曲率を有するように形成され、例えば、前面６２０ａの下部側６２０ｍの曲率が上部側の６２０ｌにおける曲率よりも大きく形成される。また、曲面は、前面６２０ａの上部側の６２０ｌまたは下部側２２０ｍにおいて同じ曲率をもって円弧状に形成されるが、ブレード６２０の周縁側に進むにつれて曲率が変化するように形成される。例えば、曲面は、ブレード６２０の周縁側に進むにつれて曲率が増大されて前面６２０ａの周縁側が内側、すなわち、回転軸６１０側に向かって折り曲げられるように形成され、曲面の中心が一方の側、すなわち、外側に偏るように形成される。
【００５１】
一方、単に前面６２０ａに曲面を形成して面積を増大させる場合、溶銑と接触するときに抵抗が発生して回転軸６１０を回転させるための多くのエネルギーが消耗される。このため、ブレード６２０の前面６２０ａに曲面を形成するとともに、傾斜面を形成する。図１１を参照すると、回転軸６１０を回転させて溶銑を攪拌する場合、上下方向に同じ個所に位置する溶銑がブレード６２０の前面６２０ａに接触する時点は異なるため、ブレード６２０の前面６２０ａにかかる抵抗が減少して回転軸６１０を回転させるのに消費されるエネルギーの量を低減することができ、ブレード６２０を形成する耐火物の溶損も抑えることができる。
【００５２】
また、前面６２０ａに傾斜面を形成すると、溶銑がブレード６２０の前面６２０ａに形成される傾斜面に乗って移動して、回転軸を中心として回転する渦巻きはもとより、溶銑中に上昇流または下降流を形成することができる。
【００５３】
図１２の（ａ）を参照すると、ブレード６２０の前面６２０ａに形成される傾斜面は、ブレード６２０の下部面６２０ｄを基準として点線で表示される垂直線に対してαの傾斜角をもって傾設される。このとき、前面６２０ａの下部側が回転軸の回転方向に対して前方に位置し、上部側が後方に位置する。この場合、溶銑はブレード６２０の前面６２０ａに接触されて攪拌され、ブレード６２０の前面６２０ａの下部側から押し付けられて上昇しながら上昇流を形成する。これにより、回転軸６１０をはじめとするブレード６２０を中心として溶銑が上昇する上昇流が形成され、取鍋の内壁側には溶銑が下降する下降流が形成される。
【００５４】
さらに、図１２の（ｂ）を参照すると、ブレード６２０の前面６２０ａに形成される傾斜面は、ブレード６２０の上部面６２０ｃを基準として点線で表示される垂直線に対してβの傾斜角をもって傾設される。このとき、前面６２０ａの上部側が回転軸の回転方向に対して前方に位置し、下部側が後方に位置する。この場合、溶銑はブレード６２０の前面６２０ａに接触されて攪拌され、前面６２０ａの上部側から押し付けられて下降しながら下降流を形成する。これにより、回転軸６１０をはじめとするブレード６２０を中心として溶銑が下降する下降流が形成され、取鍋の内壁側には溶銑が上昇する上昇流が形成される。
【００５５】
図１３は、攪拌装置７００、８００の第６実施形態を示す図であり、ブレード７２０、８２０の前面７２０ａ、８２０ａに形成される曲面が複数の凹溝７２２、８２２状に隔設される場合を示す。この実施形態においては、ブレードの前面に形成される凹溝について主として説明するが、上述したブレードの特徴をいずれも有する。
【００５６】
まず、図１３の（ａ）を参照すると、ブレード７２０の前面７２０ａには複数の凹溝７２２が隔設される。凹溝７２２は、ブレード７２０の前面７２０ａに底面が曲面を有する半球状に形成されて前面７２０ａの面積を増大させる効果を奏する。このため、ブレード７２０の前面７２０ａと溶銑との接触面積を増大させて溶銑の攪拌効率を向上させることができる。また、凹溝７２２はゴルフボールのディンプルのような役割を果たして、溶銑との接触時に抵抗を減少することができ、回転軸７１０を回転させるのに消費されるエネルギーを節減することができる他、しかも、ブレード７２０を形成する耐火物の溶損も抑えることができる。
【００５７】
また、ブレード７２０の前面７２０ａの面積を増大させるために、ブレード７２０の水平方向の長さを前面７２０ａ及び背面７２０ｂにおいて異ならせる。すなわち、図１３の（ａ）に示すように、ブレード７２０の水平方向の長さにおいて、前面７２０ａ側の直線の長さＢを背面７２０ｂ側の直線の長さＡよりも大きく形成して、前面７２０ａの面積を増大させる。このような特徴は、上述した他の実施形態にも適用可能である。
【００５８】
図１３の（ｂ）は、上述した第５実施形態におけるブレード６２０に凹溝８２２を適用した状態を示す。すなわち、ブレード８２０の前面８２０ａの全体に亘って曲面を形成し、曲面が形成された前面８２０ａにさらに半球状の凹溝８２２を形成する。これにより、ブレード８２０の前面８２０ａの面積の増大を極大化させて溶銑の攪拌効率を向上させることができ、凹溝８２２を用いて溶銑の攪拌に際して加えられる抵抗を減少して回転軸８１０を回転させるのに消費されるエネルギーの量を低減することができる。
【００５９】
ここでは、高炉や電気炉から出鋼された溶銑を予備処理する場合に適用される攪拌装置について説明しているが、前記攪拌装置は、溶銑、溶鋼などの溶融物の攪拌を必要とする様々な工程において使用可能であるということはいうまでもない。なお、種々の流体を攪拌する攪拌装置にも上述した特徴が同様に適用可能である。
【００６０】
以上、添付図面及び上述した好適な実施形態を参照して、本発明に係る攪拌装置について詳細に説明したが、本発明はこれに何ら限定されるものではなく、後述する特許請求の範囲によって限定される。よって、この技術分野における通常の知識を有する者であれば、後述する特許請求の範囲の技術的思想から逸脱しない範囲内において本発明を種々に変形及び修正することができる筈である。
【符号の説明】
【００６１】
１００：機械撹拌式脱硫設備（ＫＲ設備）
１１０：取鍋
１２０：インペラー
１２２：回転軸
１２４：ブレード
１３０：ホッパ
１４０：制御部
２００、３００、４００、５００、６００、７００、８００：攪拌装置
２１０、３１０、４１０、５１０、６１０、７１０、８１０：回転軸
２２０、３２０、４２０、５２０、６２０、７２０、８２０：ブレード
２２０ａ、３２０ａ、４２０ａ、５２０ａ、６２０ａ、７２０ａ、８２０ａ：前面
２２０ｂ、３２０ｂ、４２０ｂ、５２０ｂ、６２０ｂ、７２０ｂ、８２０ｂ：背面
２２２、３２２：谷部
２２３、３２３：山部
４２２、５２２：階段状の凹凸構造
６２２、７２２、８２２：凹溝
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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