(57)【要約】【課題】一日当たりの処理数の多い場合にも、脱硫用インペラの耐火物の寿命を向上できるようにすることにある。【解決手段】脱硫用インペラ１の羽根３上面からの軸部２に施工される耐火物５の最上端位置が、羽根３上面からの軸部全長の６５％以下で、溶銑浸漬時の溶銑界面より２００ｍｍ以上高い位置としたものである。特に、軸部上部の芯金４の露出部に冷却用のフイン９を取り付けることも有効であり、さらに冷却用のフイン９をアンカー状として耐久性を上げることができる。【選択図】　　　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
脱硫用インペラの羽根上面からの軸部に施工される耐火物の最上端位置が、羽根上面からの軸部全長の６５％以下で、溶銑浸漬時の溶銑界面より２００ｍｍ以上高い位置としたことを特徴とする脱硫用インペラ装置。
【請求項２】
軸部上部の芯金の露出部に冷却用のフインを取り付けた請求項１に記載の脱硫用インペラ装置。
【請求項３】
冷却用のフインがアンカー状のものである請求項１または２に記載の脱硫用インペラ装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明が属する技術分野】
本発明は、冶金分野における溶銑脱硫に用いられる脱硫用インペラ装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
ＫＲ法と呼ばれている溶銑脱硫は、溶銑鍋に溶銑を入れ、上方から脱硫用インペラを浸漬させて脱硫剤を投入しつつ、インペラを高速で回転させることにより脱硫剤を溶銑中に懸濁させ、効率よく脱硫を行う方法であり、特開２０００−４５００９号公報、特開２０００−２１２６２号公報等で開示されている。そのインペラの浸漬時間は、処理設備および処理条件によって多少変化するが、およそ１０〜１５分である。
【０００３】
そして、芯金に溶銑が接触すれば、芯金が溶解・溶損するために軸芯部に耐火物が施工される。インペラを溶銑に浸漬後、インペラが回転し始めると、遠心力により溶銑が溶銑鍋の側壁側に偏るため軸部でのメニスカスは低下する。
【０００４】
一般にインペラは、鉄製の芯金の上にアンカーを取り付け、流し込み材を施工して製作する。インペラ用耐火物は、加熱冷却が繰り返されるため、耐熱スポーリング性に優れるアルミナ・シリカ・炭化珪素系の流し込み材が多く使用される。耐食性は、あまり問題にならず、通常インペラ羽根部の耐火物の表面剥離がインペラの寿命を決める。
【０００５】
これは、溶銑への浸漬と放冷待機とが繰り返されるため大きな熱衝撃が加わって、特に形状が複雑な羽根部で剥離が起こるためである。耐火物寿命を上げるために、より耐熱衝撃性の高い耐火物が使用されてきた。
【０００６】
しかし、一日当たりの処理回数が多く、例えば１日に４０チャージ以上になると、軸部の芯金から耐火物が剥がれ落ちて芯金が溶損し、先端のインペラ部が脱落するという問題が発生した。この現象に対して高強度の流し込み材等を適用したが、これを防止するに至らなかった．
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
発明者らは、一日当たりの処理回数が多くなると、芯金から耐火物が剥がれ落ち、芯金が溶損し、先端のインペラ部が脱落するという問題の原因について解析した。その結果をまとめると次のようになる．
【０００８】
（１）一日当たりの処理回数が多くなると、一つの処理と次の処理の問の問隔が短くなるために冷却される時間が少なくなって、芯金温度が上昇する。いくつかの検討例では、芯金温度が７００℃以上に上昇した。
（２）芯金温度の上昇にしたがって、芯金の強度は減少する。鉄鋼材料では、７００℃を超えるとほとんど強度が無くなることが知られている。
（３）インペラ回転中には、芯金には捻り応力がかかる。捻り応力は、溶銑量や回転数によって決定される。
【０００９】
（４）芯金温度の上昇によって芯金強度が低下し、捻り応力より小さくなると、芯金は塑性変形する。つまり、芯金温度が低い場含は塑性変形しないが、芯金温度が上昇すると塑性変形するようになる。
（５）耐火物の強度は、芯金の強度に比較するとあまり大きくなく、芯金が塑性変形すると耐えきれなくなって、耐火物は破壊する。その結果、耐火物が剥がれ落ち、芯金が露出して溶銑と接触、溶損し、羽根部の脱落に至る。
【００１０】
（６）羽根部にも、ある程度の応力はかかるものの、捻り応力より小さいために最初にまず軸部が破壊する。
（７）したがって、軸部の芯金温度の上昇をある程度以下に抑えることによって、軸部の破壊を抑制することができるようになる。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記のような点に鑑みたもので、上記の課題を解決するために、脱硫用インペラの羽根上面からの軸部に施工される耐火物の最上端位置が、羽根上面からの軸部全長の６５％以下で、溶銑浸漬時の溶銑界面より２００ｍｍ以上高い位置としたことを特徴とする脱硫用インペラ装置を提供するものである。
【００１２】
【発明の実施の形態】
本発明の脱硫用インペラ装置は、脱硫用インペラの羽根上面からの軸部に施工される耐火物の最上端位置が、羽根上面からの軸部全長の６５％以下で、溶銑浸漬時の溶銑界面より２００ｍｍ以上高い位置としたことを特徴としている。
【００１３】
図１のように脱硫用インペラ１の軸部２の羽根３上面からの軸部全長をａ、羽根３上面より軸部２の芯金４に耐火物５が施工されている部分の軸部耐火物施工長さをｂとする。
【００１４】
軸部２の芯金４に施工される耐火物５の最上端位置は、上記した軸部全長ａから６５％以下とすることが望ましい。換言すれば、ｂ／ａは０．６５以下が望ましい。６５％以上では、芯金４からの冷却が十分行われず、芯金４の変形による軸部損傷の可能性が大きくなる。より好ましくは、５５％以下である。
【００１５】
軸部２の上部における芯金４を耐火物で覆わずに露出させることで、溶銑浸漬部芯金の温度上昇を防ぐことができるのである。図１の羽根３および軸下部の溶銑浸漬部では、溶銑への浸漬、脱硫処理と空冷待機とが繰り返される。
【００１６】
溶銑温度は、軸芯温度より高いために、耐火物表面から入った熱により溶銑浸漬部５は次第に加熱される。耐火物施工部で溶銑非浸漬部６では芯金４の熱伝導率が耐火物５の熱伝導率よりも大きいため、熱は軸部芯金を通って芯金露出部７へ流れる。芯金露出部７では、外周に向かって輻射と外気への熱伝達によって放熱される。
【００１７】
放熱量が大きければ、溶銑浸漬部芯金８の温度上昇が抑えられる。耐火物５の施工部分が狭く、芯金露出部７の面積が大きければ、芯金露出部７はより冷却されるために、溶銑浸漬部芯金８と芯金露出部７間の温度勾配は大きくなり、溶銑浸漬部芯金８はより低い温度になる。さらに、耐火物施工部で溶銑非浸漬部６の長さが短くなることによっても温度勾配は大きくなり、溶銑浸漬部芯金８はさらに冷却されることになる。これに対して、耐火物５の施工部分が広くなると、溶銑浸漬部芯金８から芯金露出部７への抜熱量は小さくなり、溶銑浸漬部芯金８の温度が上昇し、ついには捻り応力に耐えきれなくなって、軸部の破壊に至るのである。
【００１８】
一方、耐火物５の施工部位の最小値は、溶銑浸漬時の溶銑界面より２００ｍｍ以上高い位置とすることが好ましい。前述のように羽根３が回転し始めると、遠心力により溶銑は溶銑鍋の側壁側に偏るため、軸部でのメニスカスは低下する。したがって、溶銑と芯金が接触する可能性が大きいときは、羽根部を溶銑に浸漬させたときである。この際、溶銑は静止しているので、非浸漬部の長さを大きくとる必要はない。耐火物の施工部の最低位置が溶銑浸漬時の溶銑界面より２００ｍｍ以下では、溶銑鍋への溶銑の充填量の変化などに対応できず、芯金を溶損させる恐れがある。より好ましくは、３００ｍｍ以上である。
【００１９】
さらに、図２のように軸部２の上部の芯金露出部に放熱用のフイン９を取り付けることで、冷却効果を増すことができる。これは、放熱面積の増大および軸の回転によるフイン９から外気への熱伝達の増加の効果による。
【００２０】
フイン９の形状は、特には限定されない。例えば、羽根状のものを取り付けても良いし、またアンカー状のものを多数取り付けることで代用させることも可能である。
【００２１】
耐火物の施工方法は特には限定されないが、型枠を設置して流し込み施工する方法が一般的である。この際、棒状バイブレータや型枠バイブレータを使用しても差し支えない。本発明においては、耐火物の種類を特に限定されない。例えば、アルミナーシリカ系流し込み材、それにＳｉＣを加えたり、カーボン等を加えたりした材料などが使用できる。
【００２２】
【実施例】
脱硫用インペラ１の全長３５００ｍｍ、耐火物で覆われた羽根３の高さ８５０ｍｍ、羽根上面からの軸部全長が２６５０ｍｍ、羽根３の幅１４００ｍｍ、芯金４の外径φ２９０ｍｍ、軸部２の耐火物５の施工厚さ１５５ｍｍ、耐火物５の外径φ６００ｍｍの脱硫用インペラについて、軸部２の耐火物５の施工長さを変化させて、軸部２の寿命変化を調べた。
【００２３】
図１の実施例１は、耐火物５の施工長さを１２００ｍｍとした。この場合の施工された耐火物５の最上端位置は軸部全長の４５％にあたり、浸漬時の溶銑界面よりも４００ｍｍ高い位置にあった。
【００２４】
実施例２は、実施例１に加えて露出部の下部の全長５００ｍｍの範囲にアンカーを溶接してフイン９としたもので、このアンカーの密度は１００ｍｍピッチとした。これに対して比較例では、耐火物施工長さを１８００ｍｍとした。これは軸部全長の６８％にあたる。
【００２５】
一日当たりの処理数が２５〜３０チャージの場合、実施例１、２、比較例ともに寿命差はなく、２５０〜２６５チャージの寿命であった。しかし、一日当たりの処理量が４８〜５０チャージとなった場合、実施例ｌの寿命は２３５〜２５０チャージであり、寿命を決定する損傷は羽根部の欠損であった。使用後の耐火物を除去してみると、芯金に若干の変形が認められた。
【００２６】
他方、実施例２の場合の寿命は、２５０〜２６５チャージとなった。寿命を決定する損傷は、実施例１と同様に羽根部の欠損であった。使用後、耐火物を除去してみたが、芯金の変形が認められなかった。それに対して、比較例の場合、一日当たりの処理量が４８〜５０チャージとなると、寿命は１５０〜１６５チャージに低下し、寿命を決定する損傷は軸部の欠損による羽根部の脱落であった。このように、本発明の優位性が確認された。
【００２７】
【発明の効果】
以上のように本発明にあっては、脱硫用インペラの羽根上面からの軸部に施工される耐火物の最上端位置が、羽根上面からの軸部全長の６５％以下としたので、芯金からの冷却が十分行なわれるようになり、芯金変形がほとんど行なわれず、かつ軸部上部における芯金を耐火物で覆わずに露出させることで、溶銑浸漬部芯金の温度上昇を防ぐことができる。
【００２８】
そして、溶銑浸漬時の溶銑界面より２００ｍｍ以上高い位置とすることによって、溶銑鍋への溶銑の充填量の変化などに対応できて芯金を溶損するのを有効に防止でき、一日当たりの処理数の多い場合にもインペラを被覆する耐火物の寿命を向上できる。
【００２９】
また、軸部上部の芯金の露出部に冷却用のフインを取り付けたことによって、軸部上部の冷却効果を増大でき、上記の効果を一層助長できる。
【００３０】
さらに、冷却用のフインがアンカー状とすることによって、冷却用のフインの製作が容易で、かつ高熱に対しても耐久性を保有するようにできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例の説明用側断面図、
【図２】同上の他の実施例の説明用側断面図。
【符号の説明】
１…脱硫用インペラ　　２…軸部　　　　３…羽根　　　　４…芯金
５…耐火物　　　　　　９…フイン
【図１】
2004035957.tif 000003
【図２】
2004035957.tif 000004