(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属溶湯に挿入されて該金属溶湯を攪拌するための攪拌装置であって、
回転軸と、該回転軸に一体化され該回転軸の径方向外方に突出している複数個の攪拌翼と、を持ち、
該攪拌翼の下面の全面は、該金属溶湯を下方に押圧する傾斜面状をなし、
該傾斜面の下方に向けた突出高さは、該回転軸の回転方向の先側から後側に向けて大きくなることを特徴とする攪拌装置。
【請求項２】
前記攪拌翼は、下面と側面とを有し、
該側面は、該金属溶湯を該回転軸の回転方向の先側および径方向外方に押圧する、請求項１に記載の攪拌装置。
【請求項３】
前記攪拌翼の上面は平坦面状をなす請求項１または請求項２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、溶鋼、溶銑、アルミニウム合金、銅合金などの金属溶湯を攪拌するための攪拌装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
金属溶湯を攪拌するための攪拌装置としては、従来から種々のものが知られている（例えば、特許文献１〜３参照）。特許文献１〜３に紹介されている攪拌装置は、回転軸と攪拌翼とを持つ。攪拌翼は回転軸に一体化され、回転軸の回転に伴って回転する。この攪拌装置を金属溶湯に挿入して攪拌翼を回転させることで、金属溶湯を攪拌することができる。
【０００３】
攪拌装置には、金属溶湯をムラ無く攪拌する機能が求められている。しかし、この種の攪拌装置で金属溶湯を攪拌する場合、金属溶湯のなかで攪拌翼よりも下側に存在する部分（以下、下側溶湯と呼ぶ）には攪拌ムラが生じ易い。特に、金属溶湯に脱硫材等の添加剤を添加する場合には、添加材を金属溶湯中に均一に分散させ難い問題があった。
【０００４】
特許文献１、２には、攪拌翼の側面にテーパ面または曲面の部分を設けて下側溶湯を攪拌する技術が提案されている。しかしこの種の攪拌装置であっても、下側溶湯を充分に攪拌することはできず、金属溶湯の攪拌ムラを無くすことはできなかった。したがって、金属溶湯の攪拌ムラをさらに低減できる攪拌装置が求められている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許第４３１９３８７号公報
【特許文献２】特開平１０−３０６３３０号公報
【特許文献３】特開昭６２−２９７４２２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、金属溶湯の攪拌ムラを低減できる攪拌装置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】
【０００７】
上記課題を解決する本発明の攪拌装置は、金属溶湯に挿入されて該金属溶湯を攪拌するための攪拌装置であって、回転軸と、該回転軸に一体化され該回転軸の径方向外方に突出している複数個の攪拌翼と、を持ち、該攪拌翼の下面の全面は、該金属溶湯を下方に押圧する傾斜面状をなし、
該傾斜面の下方に向けた突出高さは、該回転軸の回転方向の先側から後側に向けて大きくなることを特徴とする。
【０００８】
本発明の攪拌装置において、前記攪拌翼の上面は平坦面であるのが好ましい。
【発明の効果】
【０００９】
金属溶湯のなかで攪拌翼の回転領域内および回転領域の径方向外側に存在する部分には、攪拌翼の回転による力（攪拌力と呼ぶ）を効率良く受ける。しかし、下側溶湯は回転領域の下方に存在するため、攪拌力を受け難い。このため、特許文献１、２に開示されている攪拌装置によると、下側溶湯が充分に攪拌されず、金属溶湯の攪拌ムラが生じると考えられる。
【００１０】
本発明の攪拌装置では、下側溶湯に攪拌力を作用させることができ、金属溶湯の攪拌ムラを低減できる。これは以下の理由による。以下、攪拌装置における回転軸の回転方向を単に回転方向と呼ぶ。
【００１１】
本発明の攪拌装置においては、攪拌翼の下面の少なくとも一部が傾斜面状をなす。この傾斜面の下方に向けた突出高さは、回転方向の先側から後側に向けて大きくなる。換言すると、本発明の攪拌装置は攪拌翼の下面に突出形状を持つ。このため、攪拌翼の下面によって下側溶湯を直接攪拌できる。
【００１２】
また、攪拌翼の下面は、回転方向先側から後側に向けて下方への突出高さが徐々に大きくなるように傾斜しているため、回転方向先側から後側に向けて下側溶湯を下方向に連続的に押圧できる。このため攪拌翼の下面は、下側溶湯を下方向に流動させることができ、下側溶湯の流動によって下側溶湯全体を攪拌するのに有利である。さらに、攪拌翼の下面は、単なる突出形状でなく傾斜面状をなし、下側溶湯を下方向に連続的に押圧するために、下側溶湯を滑らかに流動させ得る。すなわち攪拌翼の下面は、下側溶湯を整流しつつ下方向に流動させ得る。本発明の攪拌装置は、これらの協働によって、金属溶湯の攪拌ムラを低減できる。
【００１３】
本発明の攪拌装置において、攪拌翼の上面が平坦面である場合には、金属溶湯表面（上面）の波立ちを低減でき、金属溶湯の酸化や飛散等を低減できる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】実施例１の攪拌装置を模式的に表す要部拡大斜視図である。
【図２】実施例１の攪拌装置を図１中Ａ−Ａ位置で切断した様子を模式的に表す断面図である。
【図３】実施例１の攪拌装置を図１中Ｂ−Ｂ位置で切断した様子を模式的に表す断面図である。
【図４】実施例１の攪拌装置を使用している様子を模式的に表す説明図である。
【図５】実施例１の攪拌装置を使用している様子を模式的に表す説明図である。
【図６】実施例２の攪拌装置を模式的に表す要部拡大斜視図である。
【図７】実施例３の攪拌装置を模式的に表す要部拡大斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、図面を基に、本発明の攪拌装置を具体的に説明する。
【００１６】
（実施例１）
実施例１の攪拌装置を模式的に表す図を図１〜５に示す。詳しくは、図１は実施例１の攪拌装置を模式的に表す要部拡大斜視図である。図２は実施例１の攪拌装置を図１中Ａ−Ａ位置で切断した様子を模式的に表す断面図である。図３は実施例１の攪拌装置を図１中Ｂ−Ｂ位置で切断した様子を模式的に表す断面図である。図４、５は実施例１の攪拌装置を使用している様子を模式的に表す説明図である。以下、本明細書において、上、下とは、図１に示す上、下を指す。回転方向の先側、後側とは、図１に示す先側、後側を指す。
【００１７】
図１〜４に示すように、実施例１の攪拌装置は、芯部３と、芯部３を一体に覆う被覆部４と、芯部３と被覆部４との間に介在しているスタッド５と、を持つ。
【００１８】
図２、３に示すように、芯部３は、筒状をなす軸芯３０と、軸芯３０の下端部分に一体化されている４つの翼芯３１とを持つ。４つの翼芯３１は、互いに離間しつつ軸芯３０の周方向に配列している。各翼芯３１は、軸芯３０の中心線（後述する回転軸１の軸線Ｌ）に沿って軸芯３０に一体化され、軸芯３０の径方向外方に放射状に突出している。したがって、各翼芯３１は、上下方向および軸芯３０の径方向に延在している。なお、芯部３は鉄製であることが好ましい。
【００１９】
被覆部４は軸芯３０および翼芯３１を一体に覆っている。被覆部４のなかで軸芯３０を覆っている部分を軸被覆部４０と呼び、被覆部４のなかで翼芯３１を覆っている部分を翼被覆部４１と呼ぶ。被覆部４は、耐火物の一種であるキャスタブルで形成されていることが好ましい。具体的には、アルミナ、マグネシア、アルマグカーボン（アルミナ−マグネシア−カーボン系耐火物）、アルミナカーボン（アルミナ−カーボン系耐火物）、マグネシアカーボン（マグネシア−カーボン系耐火物）製であるのが好ましい。なお、アルマグカーボンなどのカーボン含有耐火材は、カーボンを含有するために、伝熱性に優れ均熱性を高め得るとともに、金属溶湯を弾き易く耐食性に優れる利点がある。
【００２０】
スタッド５は略Ｙ字状をなす。スタッド５は軸芯３０に一体化され、被覆部４に向けて略Ｖ字状に突出している。スタッド５は、鉄等の比較的強度に優れた金属材料製であるのが好ましい。
【００２１】
軸芯３０、スタッド５および軸被覆部４０は、実施例１の攪拌装置における回転軸１を構成している。また、翼芯３１および翼被覆部４１は、実施例１の攪拌装置における攪拌翼２を構成している。各攪拌翼２の中心線は、軸線Ｌと平行な直線状をなし、上下方向に延びている。
【００２２】
図１〜４に示すように、各攪拌翼２の下面２０は傾斜面状をなす。詳しくは、各下面２０の下方への突出高さＨは、攪拌翼２の全高さＨ０よりも小さく、回転軸１の回転方向Ｐの先側から後側に向けて徐々に大きくなっている。より詳しくは、各下面２０のなかで回転方向Ｐの後側に位置する端部（後側端部２１）の下方への突出高さは、回転方向Ｐの先側に位置する端部（先側端部２２）の下方への突出高さよりも大きい。以下、下面２０の下方への突出高さを、単に突出高さと呼ぶ。下面のなかで後側端部２１と先側端部２２とを接続する部分（接続部２３）の突出高さは、先側端部２２から後側端部２１に向けて徐変している。
【００２３】
攪拌翼２の上面２４は略平坦面状をなしている。実施例１の攪拌装置は、図略の駆動手段を持つ。駆動手段は、回転軸１に接続されて回転軸１および攪拌翼２を駆動する。
【００２４】
実施例１の攪拌装置は、金属溶湯９を攪拌するための装置である。金属溶湯は、例えば溶銑鉄等の溶融金属材料のみからなっても良いし、溶融金属材料に脱硫材、脱リン材、脱酸材、酸化鉄等の添加材を添加したものでも良い。
【００２５】
図４に示すように、実施例１の攪拌装置を容器９２内の金属溶湯９に挿入し、攪拌翼２を回転させると、攪拌翼２における回転方向Ｐの先側に位置する側面２５が金属溶湯９を回転方向Ｐおよび径方向外方に押圧する。
【００２６】
攪拌翼２の下面２０は下側溶湯９０を攪拌する。詳しくは、下側溶湯９０は、先ず攪拌翼２の先側端部２２に当接し、下方に押圧される。先側端部２２によって下方に押圧された下側溶湯９０は、接続部２３によってさらに下方に押圧され、後側端部２１によってより一層下方に押圧される。このため、下面２０は下側溶湯９０を連続的に下方向に押圧し、下側溶湯９０を下方向に流動させる。攪拌翼２によって下側溶湯９０が流動することは、下側溶湯９０全体を攪拌するのに有利である。攪拌翼２の下面２０は直状の傾斜面状をなすために、下側溶湯９０は連続的に押圧され滑らかに流動する。したがって下側溶湯９０の流動性が向上する。よって、実施例１の攪拌装置は金属溶湯９の攪拌ムラを低減できる。
【００２７】
また、攪拌翼２の上面２４が略平面状をなすために、金属溶湯９の湯面ＷＡ付近の揺動を低減できる。
【００２８】
実施例１の攪拌装置は、図５に示すように、攪拌翼２の全体を金属溶湯９に挿入せず、攪拌翼２の上側部分を金属溶湯９の上側に露出させて使用することもできる。この場合にも、攪拌翼２の下面２０が下側溶湯９０を下方向に押圧し、下側溶湯９０を下方向に流動させるために、金属溶湯９の全体を攪拌できる。したがってこの場合にも、金属溶湯９の攪拌ムラを低減できる。さらに、図５中の二点鎖線で示す金属溶湯９の湯面ＷＡ０よりも、攪拌翼２の上側部分が僅かに下方に配置される程度に、攪拌翼２の全体を金属溶湯９に挿入して使用しても良い。
【００２９】
（実施例２）
実施例２の攪拌装置は、攪拌翼の形状以外は実施例１の攪拌装置と同じものである。実施例２の攪拌装置を模式的に表す要部拡大斜視図を図６に示す。
【００３０】
実施例２の攪拌装置における攪拌翼２は、回転軸１の周壁面１５に沿って湾曲している。詳しくは、各攪拌翼２の回転方向Ｐの先側に位置する側面２５は、傾斜した湾曲面状をなす。この側面２５の上端部２７は、下端部２８よりも、回転方向Ｐの先側に位置している。上端部２７と下端部２８とを接続する接続部２９は、上端部２７と下端部２８とを滑らかに接続する湾曲面状をなす。各攪拌翼２の中心線Ｌ０は曲線状をなし、軸線Ｌと平行ではない。攪拌翼２の下面２０は、実施例１の攪拌装置における攪拌翼２の下面２０と同様に、傾斜面状をなす。
【００３１】
実施例２の攪拌装置によると、攪拌翼２の下面２０によって下側溶湯９０を下方に流動させることができ、かつ、攪拌翼２の側面２５によっても金属溶湯９を径方向外方かつ下方に流動させることができる。このため実施例２の攪拌装置によると、金属溶湯９の攪拌ムラをさらに低減できる。
【００３２】
（実施例３）
実施例３の攪拌装置は、攪拌翼の形状以外は実施例１の攪拌装置と同じものである。実施例３の攪拌装置を模式的に表す要部拡大斜視図を図７に示す。
【００３３】
実施例３の攪拌装置における攪拌翼２は、側面２５が傾斜した平面状をなすこと以外は、実施例２の攪拌装置と同じものである。実施例３の攪拌装置によると、実施例２の攪拌装置と同様に、攪拌翼２の下面２０によって下側溶湯９０を下方に流動させることができ、かつ、攪拌翼２の側面２５によっても金属溶湯９を径方向外方かつ下方に流動させることができる。このため実施例３の攪拌装置によっても、金属溶湯９の攪拌ムラをさらに低減できる。なお、実施例３の攪拌装置は、側面２５が傾斜した平面状をなすために、容易かつ安価に製造できる利点がある。
【００３４】
実施例１、２の攪拌装置においては、攪拌翼２の下面２０全面が傾斜面状をなすが、本発明の攪拌装置においては、攪拌翼２の下面２０の少なくとも一部が傾斜面であれば良い。例えば一部が平坦面等であっても良い。下面２０全面が傾斜面状をなす場合には、攪拌効率を向上させ得る。
【００３５】
攪拌翼２の下面２０は、傾斜した平面であっても良いし、傾斜した湾曲面であっても良い。何れの場合にも、下面２０が傾斜面であれば下側溶湯９０を下方向に流動させ得る。また、攪拌翼２の側面２５は、傾斜面であっても良いし、平坦面、テーパ面、湾曲面等の他の形状であっても良い。
【００３６】
攪拌翼２の側面２５の傾斜方向は、上端部２７が下端部２８よりも回転方向Ｐの先側に位置する方向（すなわち、実施例２、３における側面２５の傾斜方向）であっても良いし、逆方向であっても良い。側面２５が、実施例２、３と同じ方向に傾斜する場合には、側面２５によって金属溶湯９を下方向に流動させ得る。また、側面２５がこの逆方向に傾斜する場合には、側面２５によって金属溶湯９を上方向に流動させ得る。
【００３７】
金属溶湯９の攪拌ムラを低減するためには、攪拌翼２の下面２０の突出高さＨは大きい方が好ましい。突出高さＨが過小であれば、攪拌ムラ低減の効果が小さくなる。また、金属溶湯９による流体抵抗を考慮すると、攪拌翼２の下面２０の突出高さＨは小さい方が好ましい。突出高さＨが過大であれば、金属溶湯９による流体抵抗が過大になり、攪拌翼２による溶湯攪拌能力が低下する。したがって、攪拌翼２の下面２０の突出高さＨは、攪拌翼２の大きさ、攪拌翼２の回転数、金属溶湯９の種類等に応じて適宜設定できるが、突出高さＨには好ましい範囲が存在する。具体的には、図１に示す攪拌翼２の全高さＨ０を１００としたときの攪拌翼２の下面２０の突出高さＨは、３〜５０であるのが好ましく、５〜４０であるのがより好ましく、７〜３０であるのがさらに好ましい。全高さＨ０を１００とした突出高さＨの上限値は、５０または４０であるのが好ましい。下限値は３または５であるのが好ましい。
【００３８】
芯部３および被覆部４の材料は、実施例の組み合わせに限定されず、種々の材料を選択できる。例えば、芯部３はセラミックス等を材料としても良い。また、芯部３（軸心３０）は、筒状でなく中実状であっても良い。また、被覆部４は他の耐火物を材料としても良い。回転軸１の全体および／または攪拌翼２の全体を耐火物で構成しても良い。
【符号の説明】
【００３９】
１：回転軸    ２：攪拌翼    ２０：攪拌翼の下面    ９：金属溶湯    ９０：下側溶湯
【図１】
0005758144.tif 000002
【図２】
0005758144.tif 000003
【図３】
0005758144.tif 000004
【図４】
0005758144.tif 000005
【図５】
0005758144.tif 000006
【図６】
0005758144.tif 000007
【図７】
0005758144.tif 000008