(57)【要約】【課題】脱硫スラグがインペラーに付着しても、脱硫スラグの溶銑への巻き込み、分散状態の悪化を抑制し、脱硫率を高値に維持することができる脱硫方法及び装置を提供する。【解決手段】容器に溶銑を装入し、脱硫剤を添加すると共に、２枚以上の羽根を有するインペラーを浸漬、回転させ、溶銑を撹拌することにより脱硫する際に、上記羽根の上端の高さが交互に高く又は低くなる高低差をもつインペラーを用いて溶銑を撹拌する溶銑の脱硫方法及び装置である。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
容器に溶銑を装入し、脱硫剤を添加すると共に、２枚以上の羽根を有するインペラーを浸漬、回転させ、溶銑を撹拌することにより脱硫する方法において、上記羽根の上端の高さが交互に高く又は低くなる高低差をもつインペラーを用いて溶銑を撹拌することを特徴とする溶銑の脱硫方法。
【請求項２】
前記インペラーに、回転軸方向の長さが相対的に長い羽根と短い羽根を交互に設置した、請求項１に記載の脱硫方法。
【請求項３】
前記インペラーに、羽根を上下２段に設置し、上段の羽根を下段の羽根の一つおきに且つ下段の羽根の真上に位置合わせした、請求項１に記載の脱硫方法。
【請求項４】
羽根の下端から相対的に高い上端までの高低差は、羽根の下端から相対的に低い上端までの高低差の１．５倍以上３倍以下である、請求項１乃至３のいずれかに記載の脱硫方法。
【請求項５】
脱硫スラグ中ＣａＦ２濃度が６％以下の条件で溶銑の脱硫を行う、請求項１乃至４のいずれかに記載の脱硫方法。
【請求項６】
溶銑を装入する容器、及び、容器内の溶銑を撹拌するインペラーを備えた脱硫装置において、前記インペラーに２枚以上の羽根を、当該羽根の上端の高さが交互に高く又は低くなる高低差をもたせて設置したことを特徴とする溶銑の脱硫装置。
【請求項７】
前記インペラーに、回転軸方向の長さが相対的に長い羽根と短い羽根を交互に設置した、請求項６に記載の脱硫装置。
【請求項８】
前記インペラーに、羽根を上下２段に設置し、上段の羽根を下段の羽根の一つおきに且つ下段の羽根の真上に位置合わせした、請求項６に記載の脱硫装置。
【請求項９】
羽根の下端から相対的に高い上端までの高低差は、羽根の下端から相対的に低い上端までの高低差の１．５倍以上３倍以下である、請求項６乃至８のいずれかに記載の脱硫装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、容器へ装入した溶銑にインペラーを浸漬、回転して脱硫する方法及び装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
溶銑を脱硫処理する方法の一つとして、図５に示すように、溶銑４を溶銑鍋等の容器３に装入し、脱硫剤を添加してインペラー１００で撹拌して脱硫する方法がある。このようなインペラー撹拌による溶銑脱硫法を行う場合には、表層の脱硫スラグ５がインペラー羽根２’,２’間の隙間から溶銑中へ侵入し、インペラーからの吐出流によって溶銑中へ分散される。このときに分散される脱硫スラグの量が多いほど、脱硫スラグ中の脱硫剤と溶銑との反応界面積が増加し、効率よく脱硫が進む。ところが、インペラーの上部には脱硫スラグが付着しやすいため、そのまま操業を続けるとスラグが徐々に堆積し、インペラー軸周囲を囲むようにブリッジを形成して成長し、やがてインペラー上部に陣笠状にスラグが堆積する。インペラー上部にスラグが陣笠状に堆積した状態では、脱硫剤がインペラー羽根間の隙間から溶銑中へ侵入できなくなり、インペラーの回転による脱硫スラグの溶銑への巻き込み、分散が悪化するため、脱硫率が低下してしまう。
【０００３】
インペラー撹拌の際に脱硫スラグがインペラーに付着するのを防止する方法として、（１）脱硫剤等の添加剤組成をコントロールしてスラグの付着を防止する方法、（２）インペラーに付着したスラグを可及的に速やかに取り除く方法（特許文献１）、（３）インペラー上面に３０〜７０度の傾斜をもつスラグ付着防止板を設けてスラグを付着しにくくする方法（特許文献２）がある。
【０００４】
しかしながら、添加剤組成をコントロールする方法では、スラグ付着を防止する効果が充分に得られない。また、インペラーに付着したスラグを可及的に速やかに取り除く方法は、スラグ除去作業を頻繁に行う必要があるため生産性を落とし、頻繁な除去作業によってインペラーが損傷しすい。また、インペラー上面に３０〜７０度の傾斜をもつスラグ付着防止板を設ける方法は、スラグ付着量をある程度低減できるが充分とは言えず、処理回数を重ねるにつれてスラグ付着量が増加するため、やがてインペラー上部にスラグが陣笠状に付着し、脱硫率の低下を来たす。従って、このような傾斜板を設ける場合でも、インペラー上部に付着したスラグを定期的に除去する必要がある。
【特許文献１】
実開平３−７２２９９号公報
【特許文献２】
特開２００１−２４８９７６号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、脱硫スラグがインペラーに付着しても、脱硫剤の溶銑への巻き込み、分散状態の悪化を抑制し、脱硫率を高値に維持することができる脱硫方法及び装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明者は、インペラーの羽根の上端の高さを交互に高く又は低くなるようにすることで上述した「陣笠状のスラグ付着」を回避できることを見出した。
【０００７】
すなわち、本発明により提供される溶銑の脱硫方法は、容器に溶銑を装入し、脱硫剤を添加すると共に、２枚以上の羽根を有するインペラーを浸漬、回転させ、溶銑を撹拌することにより脱硫する方法において、上記羽根の上端の高さが交互に高く又は低くなる高低差をもつインペラーを用いて溶銑を撹拌することを特徴とする。
【０００８】
また、本発明により提供される溶銑の脱硫装置は、溶銑を装入する容器、及び、容器内の溶銑を撹拌するインペラーを備えた脱硫装置において、前記インペラーに２枚以上の羽根を、当該羽根の上端の高さが交互に高く又は低くなる高低差をもたせて設置したことを特徴とする。
【０００９】
本発明によれば、隣接し合う羽根相互に、各羽根の上端の高さが交互に高く又は低くなるように高低差をもたせて、高い羽根同士の間の角度を大きくしたことによって、羽根の上部に脱硫スラグが付着しても、羽根と羽根の間に陣笠状になるまで堆積が成長せず、連続操業による脱硫率の低下を回避することができ、スラグを除去する頻度を少なくすることができる。
【００１０】
インペラーの羽根の上端の高さが交互に高く又は低くなるように高低差をもたせる方法としては、回転軸方向の長さが相対的に長い羽根と短い羽根を交互に設置する方法がある。或いは、インペラーの羽根を上下２段に設置し、上段の羽根を下段の羽根の一つおきに且つ下段の羽根の真上に位置合わせする方法がある。
【００１１】
羽根の下端から相対的に高い上端までの高低差は、羽根の下端から相対的に低い上端までの高低差の１．５倍以上３倍以下とすることが好ましい。
【００１２】
本発明によれば、脱硫スラグ中ＣａＦ２濃度が６％以下となるような蛍石の使用量が少ない条件で溶銑の脱硫を行う場合でも、脱硫スラグがインペラーの羽根の上部に陣笠状に堆積することを防止することができるので、蛍石の多量使用による不都合を回避することができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
本発明においては、溶銑鍋等の容器に溶銑を装入し、脱硫剤を添加すると共に、２枚以上の羽根を有するインペラーを浸漬、回転させ、溶銑を撹拌することにより脱硫する方法において、上記羽根の上端の高さが交互に高く又は低くなる高低差をもつインペラーを用いて溶銑を撹拌する。
【００１４】
図１は、本発明で用いるインペラー（１０１）の一例であり、図１ａは側面図、図１ｂは平面図である。インペラー１０１は、回転軸１の先端部に回転軸方向の長さＬａが相対的に長い羽根２ａと長さＬｂが短い羽根２ｂを、９０度間隔で交互に設置して構成されている。すなわちインペラー１０１の場合、４枚のインペラーの羽根の長さを２種に分け、対角に位置する２枚の羽根２ａの長さＬａは、他の２枚の羽根２ｂの長さＬｂより長い。これらの４枚の羽根を、下端Ｂをそろえて回転軸１の周囲に設置しているので、長い羽根２ａの上端Ｔａの高さと、短い羽根２ｂの上端Ｔｂの高さの間に高低差（Ｔａ−Ｔｂ）があり、隣接しあう羽根の間では高さが異なる２種の上端Ｔａ、Ｔｂが交互に入れ替わる。
【００１５】
図２は、上記インペラー１０１を備えた本発明の脱硫装置（２０１）の一例である。脱硫装置２０１は、溶銑鍋等の容器３、及び、容器内に装入された溶銑４を撹拌するために耐火物製の羽根２ａ、２ｂを有するインペラー１０１を備える。この装置の容器内に溶銑を装入し、脱硫剤を添加する。なお、脱硫剤を添加後に溶銑を装入してもよい。
【００１６】
脱硫剤としては、安価で脱硫能が高い点からＣａＯを主原料とし、蛍石を副原料として併用することが好ましい。蛍石の使用量が多いほど脱硫能は向上するが、コストアップ、脱硫スラグからのフッ素溶出という環境上の問題、耐火物溶損速度の増加という問題を来たす。そのため、脱硫能を考慮しながら蛍石の使用量を少なくすることが望ましいが、蛍石の使用量が少なすぎると脱硫スラグ中ＣａＦ２濃度が低くなり流動性が悪化するため、インペラーへのスラグ付着を抑制することが困難になる。従来のインペラー撹拌においては、脱硫スラグ中ＣａＦ２濃度が６％以下になると脱硫スラグの流動性が急激に悪化するため、インペラー上部への脱硫スラグの付着、堆積は顕著であった。これに対して本発明の方法によれば、脱硫スラグ中ＣａＦ２濃度が６％以下になってもインペラー上部への脱硫スラグの付着、堆積を抑制するので、蛍石の使用量を低減することができる。
【００１７】
脱硫装置２０１の容器３内に溶銑を装入し、脱硫剤を添加した後、溶銑中に浸漬したインペラー１０１を回転することにより溶銑を撹拌し、添加した脱硫剤を充分に分散させる。この際に脱硫スラグ５が生成し、溶銑４の湯面４ａ上に浮遊するが、インペラー１０１は、対角に位置する２枚の羽根の上端Ｔａの高さを、他の２枚の羽根の上端Ｔｂの高さよりも高くしたことにより、羽根の上部に脱硫スラグが付着しても、羽根と羽根の間に陣笠状になるまで堆積が成長せず、連続操業による脱硫率の低下を回避することができ、スラグを除去する頻度を少なくできる。インペラー１０１は、上端の高さが高い羽根同士の間の角度が１８０度と大きいために羽根と羽根の間にスラグがブリッジを形成し難くなり、陣笠状にまで堆積が成長しないと考えられる。
【００１８】
本発明においてインペラーに設置する羽根の数は特に制限されないが、インペラー１０１のように羽根の数を合計４枚とし、上端の高さが相対的に高い羽根と低い羽根を各々１対ずつ対角状に設置し、隣接する高い羽根と低い羽根の間隔を９０度とした場合には、陣笠状の堆積形成を抑制する効果が特に優れているので好ましい。
【００１９】
また、インペラーには、同じ寸法の羽根同士を対角状に且つ同じ高さに合わせて設置することが好ましい。同じ寸法の羽根を回転軸を中心にして対称に且つ同じ高さに設置することによって、インペラーの重心が中心軸上に位置されるので、インペラー回転時に回転装置に余分な負荷がかからずにすむ。
【００２０】
羽根の下端から相対的に高い上端までの高低差、すなわち図１においては（Ｔａ−Ｂ）で表され、羽根２ａの長さＬａに等しい高さは、羽根の下端から相対的に低い上端までの高低差、すなわち図１においては（Ｔｂ−Ｂ）で表され、羽根２ｂの長さＬｂに等しい高さの１．５倍以上３倍以下であることが好ましい。この高低差が１．５倍未満では脱硫スラグのインペラー上部への付着、堆積による脱硫率悪化を抑制する効果がやや低下してしまう。一方、この高低差が３を超えると、上端の高さが低い羽根による攪拌動力が低下し、溶銑を攪拌する効果が薄れるため、脱硫効率が低下してしまう。
【００２１】
本発明は、隣接し合う羽根の相互に、各羽根の上端の高さが交互に高く又は低くなるように高低差をもたせることによって、高い羽根同士の間の角度を大きくし、羽根と羽根の間に陣笠状にスラグが堆積することを抑制するものである。
【００２２】
図３は、本発明で用いる他のインペラー（１０２）の一例であり、図３ａは側面図、図３ｂは平面図である。インペラー１０２は、回転軸１の先端部に、回転軸方向の長さＬが同じ羽根６ａ、６ｂを、上端の高さが交互に高く又は低くなるように、９０度間隔で設置して構成されている。インペラー１０２のように、各羽根の下端の高さが異なる場合には、最も低い下端から各羽根の上端までの工程差により、羽の高さの比を計算する。すなわちインペラー１０２の場合は、羽根の下端から相対的に高い上端までの高低差とは、最も低い下端である羽根６ｂの下端Ｂから相対的に高い位置に設置された羽根６ａの上端Ｔａまでの高低差であり、（Ｔａ−Ｂ）で表される。一方、羽根の下端から相対的に低い上端までの高低差とは、最も低い下端である羽根６ｂの下端Ｂから相対的に低い位置に設置された羽根６ｂの上端Ｔｂまでの高低差であり、（Ｔｂ−Ｂ）で表される。そして高低差（Ｔａ−Ｂ）が高低差（Ｔｂ−Ｂ）の１．５倍以上３倍以下であることが好ましい。
【００２３】
図４は、本発明で用いる他のインペラー（１０３）の一例であり、図４ａは側面図、図４ｂは平面図である。インペラー１０３は、回転軸１の先端部に羽根を上下２段に分けて設置している。下段には軸方向の長さＬａが互いに同じ羽根７を９０度間隔で４枚配列し、上段には軸方向の長さＬｂが互いに同じ羽根８を１８０度間隔で２枚配列し、上段の羽根を下段の羽根の一つおきに且つ下段の羽根の真上に位置合わせした構成となっている。
【００２４】
インペラー１０３の場合は、羽根７と羽根８が２段に設置されている位置では羽根８の上端Ｔａがあり、下段の羽根７のみ設置されている位置では羽根７の上端Ｔｂがあり、隣接しあう羽根の間では高さが異なる２種の上端Ｔａ、Ｔｂが交互に入れ替わる。インペラー１０３のように羽根を上下２段に設置する場合は、下段の羽根の下端から下段の羽根の上端までの高低差（Ｔｂ−Ｂ）と、下段の羽根の下端から上段の羽根の上端までの高低差（Ｔａ−Ｂ）により羽の高さの比を計算する。高低差（Ｔａ−Ｂ）が高低差（Ｔｂ−Ｂ）の１．５倍以上３倍以下であることが好ましい。
【００２５】
【実施例】
（従来例１）
鍋に１３５０〜１４００℃の溶銑（平均組成を表１に示す）２５０ｔを装入し、４枚羽根インペラーにより回転速度１００ｒｐｍで攪拌した。インペラーは新品のＡｌ２Ｏ３−ＳｉＯ２系耐火物製であり、同じ高さ（８５０ｍｍ）の羽根を９０度の均等角度で設置した。攪拌しながら鍋内の溶銑中に脱硫剤として生石灰を６kg/t及び蛍石を脱硫スラグ中ＣａＦ２濃度が約５％となるように添加した。脱硫剤添加後のインペラー攪拌時間は１５分間とした。なお、インペラー浸漬深さは、羽根の上端と溶銑の静止湯面との距離が溶銑深さの１／４となるようにした。
【００２６】
この脱硫処理を連続して３０チャージ行った。処理後の溶銑の組成（５チャージごとの平均値）及び脱硫スラグ中ＣａＦ２濃度を表１に示す。脱硫処理回数の増加に伴いインペラー上部へのスラグ付着量が増加していくことが目視観察により確認され、２１〜２５チャージ以上連続処理すると、脱硫率が目標の８５％以上を達成できなくなった。
【００２７】
【表１】
2004204303.tif 000003
【００２８】
（従来例２）
鍋に１３５０〜１４００℃の溶銑（平均組成を表２に示す）２５０ｔを装入し、４枚羽根インペラーにより回転速度１００ｒｐｍで攪拌した。インペラーは新品のＡｌ２Ｏ３−ＳｉＯ２系耐火物製であり、同じ高さ（８５０ｍｍ）の羽根を９０度の均等角度で設置した。攪拌しながら鍋内の溶銑中に脱硫剤として生石灰を６kg/t及び蛍石を脱硫スラグ中ＣａＦ２濃度が０〜８．５％となるように添加した。脱硫剤添加後のインペラー攪拌時間は１５分間とした。なお、インペラー浸漬深さは、羽根の上端と溶銑の静止湯面との距離が溶銑深さの１／４となるようにした。
【００２９】
この脱硫処理を、脱硫スラグ中ＣａＦ２濃度を変更して連続して３０チャージずつ行った。処理後の溶銑の組成（処理後半２１〜３０チャージ目の平均値）及び脱硫スラグ中ＣａＦ２濃度を表２に示す。
【００３０】
脱硫スラグ中ＣａＦ２濃度が６％を超えるとインペラー上部へのスラグ付着量の増加が抑制されることが目視観察により確認され、３０チャージ連続処理しても脱硫率が目標の８５％以上を達成できた。
【００３１】
【表２】
2004204303.tif 000004
【００３２】
（従来例３）
鍋に１３５０〜１４００℃の溶銑（平均組成を表３に示す。）２５０ｔを装入し、４枚羽根インペラーにより回転速度１００ｒｐｍで攪拌した。インペラーは新品のＡｌ２Ｏ３−ＳｉＯ２系耐火物製であり、同じ高さ（８５０ｍｍ）の羽根を９０度の均等角度で設置した。攪拌しながら鍋内の溶銑中に脱硫剤として生石灰を６kg/t及び蛍石を脱硫スラグ中ＣａＦ２濃度が約５％となるように添加した。脱硫剤添加後のインペラー攪拌時間は１５分間とした。なお、インペラー浸漬深さは、羽根の上端と溶銑の静止湯面との距離が溶銑深さの１／４となるようにした。
【００３３】
この脱硫処理を、連続して３０チャージ行った。処理後の溶銑の組成（処理後半２１〜３０チャージ目の平均値）及び脱硫スラグ中ＣａＦ２濃度を表３に示す。
【００３４】
４枚羽根インペラーではスラグが陣笠状に堆積することが目視観察により確認され、処理後半２１〜３０チャージ目の平均脱硫率が目標の８５％以上を達成できなかった。
【００３５】
【表３】
2004204303.tif 000005
【００３６】
（実施例１）
鍋に１３５０〜１４００℃の溶銑（平均組成を表４に示す。）２５０ｔを装入し、４枚羽根インペラーにより回転速度１００ｒｐｍで攪拌した。インペラーは新品のＡｌ２Ｏ３−ＳｉＯ２系耐火物製であり、高い羽根（回転軸方向の長さが相対的に長い羽根）２枚と低い羽根（回転軸方向の長さが相対的に短い羽根）２枚を交互に９０度の均等角度で設置した。高い羽根の高さは９００ｍｍとし、低い羽根の高さを高い羽根の高さの１．０〜４．０の範囲で変更した。
【００３７】
攪拌しながら鍋内の溶銑中に脱硫剤として生石灰を６kg/t及び蛍石を脱硫スラグ中ＣａＦ２濃度が約５％となるように添加した。脱硫剤添加後のインペラー攪拌時間は１５分間とした。なお、インペラー浸漬深さは、高い羽根の上端と溶銑の静止湯面との距離が溶銑深さの１／４となるようにした。
【００３８】
この脱硫処理を、連続して３０チャージずつ行った。処理後の溶銑の組成（処理後半２１〜３０チャージ目の平均値）及び脱硫スラグ中ＣａＦ２濃度を表４に示す。
【００３９】
インペラーの羽根の高さの比を１．５〜３．０とすることで、処理後半２１〜３０チャージ目の平均脱硫率が目標の９０％以上を達成できた。
【００４０】
【表４】
2004204303.tif 000006
【００４１】
（実施例２）
鍋に１３５０〜１４００℃の溶銑（平均組成を表５に示す）２５０ｔを装入し、２段羽根インペラーにより回転速度１００ｒｐｍで攪拌した。インペラーは新品のＡｌ２Ｏ３−ＳｉＯ２系耐火物製であり、上段下段とも羽根の高さ（回転軸方向の長さ）を４５０ｍｍとし、上段と下段の羽根の間隔は羽根の高さの１／４とし、下段は４枚の羽根を９０度の均等角度で設置し、上段は２枚の羽根を対角状に且つ下段の羽根の真上に位置合わせして設置した。
【００４２】
攪拌しながら鍋内の溶銑中に脱硫剤として生石灰を６kg/t及び蛍石を脱硫スラグ中ＣａＦ２濃度が約５％となるように添加した。脱硫剤添加後のインペラー攪拌時間は１５分間とした。なお、インペラー浸漬深さは、高い羽根の上端と溶銑の静止湯面との距離が溶銑深さの１／４となるようにした。
【００４３】
この脱硫処理を、連続して３０チャージ行った。処理後の溶銑の組成（処理後半２１〜３０チャージ目の平均値）及び脱硫スラグ中ＣａＦ２濃度を表５に示す。
【００４４】
処理後半２１〜３０チャージ目の平均脱硫率が目標の８５％以上を達成できた。
【００４５】
【表５】
2004204303.tif 000007
【００４６】
【発明の効果】
本発明によれば、インペラー攪拌により溶銑の脱硫処理を行う際に、脱硫スラグがインペラー上部に陣笠状に堆積するのを抑制して、脱硫スラグの溶銑への巻き込み、分散状態の悪化を回避でき、２０チャージ以上連続して脱硫処理を行っても脱硫率を高値で維持することができた。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に用いられるインペラーの一構成例を示す図であり、図１ａは側面図、図１ｂは平面図である。
【図２】本発明に属する溶銑の脱硫装置の一構成例を示す図である。
【図３】本発明に用いられるインペラーの別の構成例を示す図であり、図３ａは側面図、図３ｂは平面図である。
【図４】本発明に用いられるインペラーの別の構成例を示す図であり、図４ａは側面図、図４ｂは平面図である。
【図５】従来のインペラーを備えた溶銑の脱硫装置の一例を示す図である。
【符号の説明】
１００…従来のインペラー
１０１、１０２、１０３…インペラー
２０１…脱硫装置
１…回転軸
２’…従来のインペラー羽根
２（２ａ、２ｂ）…羽根
３…容器
４…溶銑
５…脱硫スラグ
６（６ａ、６ｂ）、７、８…羽根
【図１】
2004204303.tif 000008
【図２】
2004204303.tif 000009
【図３】
2004204303.tif 000010
【図４】
2004204303.tif 000011
【図５】
2004204303.tif 000012