(57)【要約】  本発明は、鎔湯を攪拌するインペラー及びこれを用いた鎔湯の処理方法であって、インペラーは、長手方向に延びるインペラー胴体と、前記インペラー胴体の下部の一部を貫通するように設けられる吹込ノズル及び前記インペラー胴体の上部に配設されるブレードを備える。このため、本発明の実施形態によれば、ブレードにより発生する攪拌の流れと吹込ノズルを介して鎔湯に吹き込まれる物質による攪拌の流れとが互いに一致し、前記２本の流れが合流されて全体的な攪拌力が向上する。従って、従来に比べてインペラーによる攪拌効率を向上させることができ、これにより、精錬ステップにおける鎔湯と添加剤との間の反応率が上がって精錬効率が向上する【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
鎔湯を攪拌するインペラーであって、
長手方向に延びるインペラー胴体と、
前記インペラー胴体の下部の一部を貫通するように設けられた吹込ノズルと、
前記インペラー胴体の上部に配設されたブレードと、
を備えることを特徴とするインペラー。
【請求項２】
前記インペラー胴体は、鎔湯が収容される容器内に浸漬され、
前記インペラー胴体は、少なくとも鎔湯の湯面から鎔湯の下部領域まで浸漬されることを特徴とする請求項１に記載のインペラー。
【請求項３】
前記インペラー胴体の内部を長手方向に貫通するように形成され、下部の先端が、前記吹込ノズルと連通された供給管を備えることを特徴とする請求項１又は２に記載のインペラー。
【請求項４】
前記容器内に収容される鎔湯の高さをＨとしたとき、
前記ブレードは、前記容器の底面から１／２Ｈ地点の上側領域に配設され、
前記吹込ノズルは、前記容器の底面から１／２Ｈ地点の下側領域に配設されることを特徴とする請求項２に記載のインペラー。
【請求項５】
前記ブレードは、鎔湯の湯面と隣り合うように配設され、前記吹込ノズルが前記容器の底面と隣り合うように設けられたことを特徴とする請求項４に記載のインペラー。
【請求項６】
鎔湯を設ける過程と、
前記鎔湯内に含有されているリン成分を調節する脱リンフラックスを設ける過程と、
前記鎔湯にインペラーを浸漬する過程と、
前記インペラー内に脱リンフラックスを供給して、前記鎔湯に前記脱リンフラックスを吹き込む過程と、
前記インペラーを回転させて前記脱リンフラックスが吹き込まれた鎔湯を攪拌する撹拌過程と、
を含み、
前記攪拌過程は、前記インペラーのブレードにより発生する鎔湯の攪拌の流れ方向と、鎔湯に吹き込まれた脱リンフラックスにより発生する鎔湯の攪拌の流れ方向と、が一致するように攪拌することを特徴とするインペラーを用いた鎔湯の処理方法。
【請求項７】
前記ブレードにより発生する攪拌の流れは、下方向に分岐されて流れ、
前記ブレードの下側方向における鎔湯の攪拌の流れ面積が、前記ブレードの上側方向における鎔湯の攪拌の流れ面積に比べて広いことを特徴とする請求項６に記載のインペラーを用いた鎔湯の処理方法。
【請求項８】
前記ブレードの下側における攪拌の流れ方向は、前記鎔湯に吹き込まれた脱リンフラックスにより発生する鎔湯の攪拌の流れ方向と一致することを特徴とする請求項７に記載の鎔湯のインペラーを用いた処理方法。
【請求項９】
前記脱リンフラックスを設ける過程は、
ＢａＣＯ３を含む主原料を設ける過程と、
前記主原料を加熱してＢａＯが固相及び液相として共存するＢａＣＯ３−ＢａＯの２元系脱リンフラックスを取得する過程と、
を含むことを特徴とする請求項６に記載のインペラーを用いた鎔湯の処理方法。
【請求項１０】
前記脱リンフラックスを設ける過程は、
ＢａＣＯ３を含む主原料を設ける過程と、
前記主原料に炭素成分を混合する過程と、
前記炭素成分が混合された物質を加熱して液相のＢａＣＯ３−ＢａＯの２元系脱リンフラックスを取得する過程と、
を含むことを特徴とする請求項６に記載のインペラーを用いた鎔湯の処理方法。
【請求項１１】
前記主原料に炭素及びＮａＦ２のうちの少なくともいずれか一種を混合する過程を含むことを特徴とする請求項９に記載の鎔湯の処理方法。
【請求項１２】
前記ＮａＦ２は、前記脱リンフラックスの総重量を１００ｗｔ％とした場合に、３．１ｗｔ％を超え１０ｗｔ％以下が混合されることを特徴とする請求項１１に記載のインペラーを用いた鎔湯の処理方法。
【請求項１３】
前記加熱は、大気雰囲気又は不活性ガス雰囲気において、１．５時間乃至５時間行われることを特徴とする請求項１１に記載のインペラーを用いた鎔湯の処理方法。
【請求項１４】
前記炭素成分は、前記ＢａＯのモル数の０．６倍モル以上混合されることを特徴とする請求項１３に記載のインペラーを用いた鎔湯の処理方法。
【請求項１５】
前記加熱は、１０５０℃以上の温度において行われることを特徴とする請求項１３に記載のインペラーを用いた鎔湯の処理方法。
【請求項１６】
前記主原料に、ＮａＦ２を混合する過程を含むことを特徴とする請求項１０に記載のインペラーを用いた鎔湯の処理方法。
【請求項１７】
前記ＮａＦ２は、前記脱リンフラックスの総重量を１００ｗｔ％としたときに、３．１ｗｔ％を超えるように混合されることを特徴とする請求項１６に記載のインペラーを用いた鎔湯の処理方法。
【請求項１８】
前記炭素成分を混合する過程において、
前記炭素成分は、１ｇのＢａＣＯ３当たり０．０１８ｇを超えるように混合されることを特徴とする請求項１０、請求項１６及び請求項１７のうちのいずれか一項に記載のインペラーを用いた鎔湯の処理方法。
【請求項１９】
前記炭素成分が混合された物質の加熱は、
大気雰囲気又は不活性ガス雰囲気において１時間乃至３時間行われることを特徴とする請求項１８に記載のインペラーを用いた鎔湯の処理方法。
【請求項２０】
前記炭素成分は、大気雰囲気において加熱するときに、不活性ガス雰囲気において加熱するときよりも更に多く投入されることを特徴とする請求項１９に記載のインペラーを用いた鎔湯の処理方法。
【請求項２１】
前記加熱は、１０５０℃以上の温度において行われることを特徴とする請求項１８に記載のインペラーを用いた鎔湯の処理方法。
【請求項２２】
前記炭素成分が混合された物質を加熱する過程において、
下記式のような反応が起こることを特徴とする請求項１０に記載のインペラーを用いた鎔湯の処理方法。
ＢａＣＯ３＋Ｃ⇒ＢａＯ＋２ＣＯ
【請求項２３】
前記脱リンフラックスを取得した後に、
前記脱リンフラックスを固相化させる過程と、
固相化された脱リンフラックスを粉砕する過程と、
を含むことを特徴とする請求項９又は請求項１０に記載のインペラーを用いた鎔湯の処理方法。
【請求項２４】
前記固相化された脱リンフラックスを、０ｍｍを超え１ｍｍ以下に粉砕することを特徴とする請求項２３に記載のインペラーを用いた鎔湯の処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、インペラー及びこれを用いた鎔湯の処理方法に係り、より詳しくは、精錬効率を向上させることのできるインペラー及びこれを用いた鎔湯の処理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
製鋼用合金鉄として用いられるフェロマンガン中のリンは、高温脆性を引き起こすなど品質を低下させる要因である。このため、一般に、溶融フェロマンガン、即ち、フェロマンガン鎔湯中のリン（Ｐ）を除去する脱リン操業が行われる。
【０００３】
フェロマンガンの製造のための通常の脱リン操業は、取鍋（ｌａｄｌｅ）内に鎔湯を装入し、前記鎔湯にインペラーを浸漬して鎔湯を攪拌することにより行われる。ここで、通常のインペラー２０は、特許文献１に開示されているように、攪拌棒の下部に羽根、即ち、ブレードが設けられた構造である。
【０００４】
通常のインペラーについて再び説明すると、図２に示すように、インペラーは、上下方向に延びるインペラー胴体２１と、インペラー胴体２１の下部の外周面に連結される複数のブレード２２と、複数のブレード２２の各々を貫通するように形成される吹込ノズル２３と、インペラー胴体２１及びブレード２２の内部の中心を貫通するように形成されて、吹込ノズル２３に脱リン剤及びガスを供給する供給管２４と、インペラー胴体２１の上端と連結されるフランジ２５と、を備える。なお、フランジ２５は、回転動力を提供する駆動部（図示せず）と連結される。
【０００５】
このようなインペラー２０の動作による攪拌の流れについて簡単に説明すると、下記の通りである。
図２に示すように、ブレード２２の回転により発生する攪拌の流れは（実線の矢印）、取鍋１０の内壁方向に発生して衝突した後、前記取鍋１０の内壁に沿って上下方向に分岐して流れる。ところが、吹込ノズル２３から吐き出された脱リン剤及びガスがブレード２２とインペラー胴体２１の外周面に沿って上昇する流れは、ブレード２２の回転により取鍋１０の内壁と衝突した後に上昇して再び下降する流れと衝突する。また、脱リン剤及びガスブレード２２とインペラー胴体２１の外周面に沿って上昇した後、再び取鍋１０の内壁に沿って下降する流れは、ブレード２２の回転により発生して前記取鍋１０の内壁に沿って上昇する攪拌の流れと衝突する。このような流れの衝突により攪拌力が打ち消され、これが鎔湯と脱リン剤との間の反応率を低減して脱リン率を減少させる要因となる。
【０００６】
一方、鎔湯中のリン（Ｐ）成分を制御する方法として、酸化脱リンを通じて鎔湯中のリン（Ｐ）をリン酸化物（Ｂａ３（ＰＯ４）２など）の形にして除去する方法が挙げられる。鎔湯中のリン（Ｐ）成分を調節する脱リン剤として、ＢａＣＯ３、ＢａＯ、ＢａＦ２、ＢａＣｌ２、ＣａＯ、ＣａＦ２、Ｎａ２ＣＯ３、Ｌｉ２ＣＯ３系が用いられており、フラックス（ｆｌｕｘ）状である。
【０００７】
この中で、Ｃａ系物質は脱リン効率が低く、またＮａ形とＬｉ系物質は蒸気圧が高いため復リン現象が生じる。脱リン剤、即ち、脱リンフラックス（Ｆｌｕｘ）としての脱リン能力は高塩基性であればあるほど高いことが知られており、高塩基性であり、且つ、蒸気圧が高くないＢａ系化合物（ＢａＣＯ３、ＢａＯなど）の利用及び開発が主として行われている。
【０００８】
しかしながら、Ｂａ系を用いると、融点が非常に高いため固相として生成されて脱リン効率が低下するという問題がある。このため、これを解消するために、ＢａＣｌ２、ＢａＦ２、ＮａＦ２などを添加する方法の開発が行われている。ＢａＣｌ２の場合、揮発性の強いＣｌ基の気化によりフェロマンガンの上部のスラグ（鉱滓）などが飛散し、揮発されたＣｌ基に起因する設備腐食の問題が引き起こされる虞がある。また、ＢａＦ２は非常に高価であるため、経済的な生産工程の構成の面からみて使用し難い。更に、ＮａＦ２の場合、Ｃｌのように処理工程時間の経過に伴い揮発が起きて濃度が下がる結果、Ｆの効果による融点の下落だけしか期待できず、これを克服するためにはＮａＦ２の含量を増やすことを余儀なくされるという問題がある。
【０００９】
上記のように、スラグの融点が非常に高いので、媒溶剤の効果を得るためにＢａ系元素以外の元素を添加する方法に加えて、Ｂａ系脱リン剤を液相の状態に調製して用いる技術がある（大韓民国特許出願番号第２０１１−００９３７５４）。脱リン剤を液相にして用いると、比較的に低温である固相の脱リン剤の投入による鎔湯の温度の低下を抑えることができ、固化現象による地金の発生を防いで脱リン効果を高めて脱リン後のフェロマンガンの実際の歩留まり率を高めることができるというメリットがある。なお、脱リン剤の液相化温度に応じて媒溶剤として論議されている原料（ＢａＣｌ２、ＢａＦ２、ＮａＦなど）の混合量を低減若しくは排除することができるというメリットがある。
【００１０】
しかしながら、上記の液相溶融脱リン剤を用いる技術において、液相化方法は、脱リン剤の融点よりも高い温度に加熱して液相化させる方法であり、用いられる脱リン剤の融点が高い場合、たとえ融点よりも高い温度において液相化させて用いるとしても、融点と液相化温度との間の幅が狭いため運営幅が狭い。また、一般に、脱リン剤の融点が高くて液相化温度との差分が小さくなると、脱リン剤の流動性が低いため液相脱リン剤の投入に際して制御することが非常に困難になる。
【００１１】
また、Ｂａ系脱リン剤を用いた脱リン工程中に脱リンスラグの塩基度を高く維持するためには、ＢａＯの含量が重要な基準として働く。しかしながら、ＢａＯの場合、脱リンスラグを高塩基性に維持することはできるが、実際の工程においてＢａＯそのものを脱リン剤として用いることが困難である。ＢａＯの場合、通常、ＢａＣＯ３のか焼反応を用いて産生することができるが、産生されたＢａＯは水分との強い反応性により容易に水和物になり、水和物（Ｂａ（ＯＨ）２など）になった場合には大気中のＣＯ２と反応してＢａＣＯ３化されてなど、保管に多くの問題点がある。従って、通常のＢａ系脱リン剤を用いる場合には、ＢａＣＯ３系が主原料として用いられる。
【００１２】
ＢａＣＯ３を用いると、高温のフェロマンガン鎔湯においてか焼反応が起こりながら、発生したＣＯ２ガスが酸化脱リンのために必要な酸素を大量に供給するという作用が得られるというメリットがあり、か焼反応により生成したＢａＯは、スラグに含有されてスラグの塩基度を高く維持することができるというメリットがある。しかし、ＢａＣＯ３か焼反応により発生したＣＯ２ガスの場合、フェロマンガン鎔湯中のＭｎが酸化されてスラグ中におけるＭｎ酸化物の含量が増大し、スラグの塩基度が下がるという問題がある。また、脱リン精錬工程が持続するに伴い、脱リン剤の投入、工程時間の持続により鎔湯が大気に露出されて温度が下がり、Ｍｎの酸化が促進されて脱リン剤の脱リン効率が低下するという問題がある。
【００１３】
固相の脱リン剤を用いるに際しても、初期にＢａＣＯ３−ＮａＦ系を用いると、初期融点が高く、高温の精錬反応によりＢａＣＯ３がか焼されてＢａＯの含量が増大してＢａＯ−ＢａＣＯ３工程組成になっても成分のばらつきにより液相化され難い。なお、精錬過程中に酸化されたＭｎＯ成分が含有されることにより成分がばらついて固相化若しくは地金が生成して液相化され難いという問題がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１４】
【特許文献１】韓国公開特許第２０１１−００６５９６５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
本発明は、精錬効率を向上させることのできるインペラー及びこれを用いた鎔湯の処理方法を提供する。
本発明は、脱リン工程の初期に脱リン能を向上させることのできるフラックス及びその製造方法を提供する。
本発明は、脱リン工程に際してマンガンの酸化率を低下させることのできるフラックス及びその製造方法を提供する。
【００１６】
本発明は、融点を下げて反応効率を向上させることのできる脱リンフラックス及びその製造方法を提供する。
本発明は、フェロマンガンの脱リン効率を向上させることのできるフラックス及びその製造方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
本発明は、鎔湯を攪拌するインペラーであって、長手方向に延びるインペラー胴体と、前記インペラー胴体の下部の一部を貫通するように設けられる吹込ノズルと、前記インペラー胴体の上部に配設されるブレードと、を備える。
前記インペラー胴体は鎔湯が収容される容器内に浸漬され、前記インペラー胴体は少なくとも鎔湯の湯面から鎔湯の下部領域まで浸漬される。
前記インペラーは、前記インペラー胴体の内部を長手方向に貫通するように形成されて、
下部の先端が前記吹込ノズルと連通される供給管を備える。
【００１８】
前記容器内に収容される鎔湯の高さをＨとしたとき、前記ブレードは、前記容器の底面から１／２Ｈ地点の上側領域に配設され、前記吹込ノズルは、前記容器の底面から１／２Ｈ地点の下側領域に配設される。
前記ブレードは鎔湯の湯面と隣り合うように配設され、前記吹込ノズルは前記容器の底面と隣り合うように設けられる。
【００１９】
本発明による鎔湯の処理方法は、鎔湯を設ける過程と、前記鎔湯内に含有されているリン成分を調節する脱リンフラックスを設ける過程と、前記鎔湯にインペラーを浸漬する過程と、前記インペラー内に脱リンフラックスを供給して、前記鎔湯に前記脱リンフラックスを吹き込む過程と、前記インペラーを回転させて前記脱リンフラックスが吹き込まれた鎔湯を攪拌する過程と、を含み、前記攪拌過程は、前記インペラーのブレードにより発生する鎔湯の攪拌の流れ方向と、前記鎔湯に吹き込まれた脱リンフラックスにより発生する鎔湯の攪拌の流れ方向と、が一致するように攪拌する過程を含む  。
【００２０】
前記ブレードにより発生する攪拌の流れは、上下方向に分岐されて流れ、前記ブレードの下側方向における鎔湯の攪拌の流れ面積が、前記ブレードの上側方向における鎔湯の攪拌の流れ面積に比べて広い。
前記ブレードの下側における攪拌の流れ方向は、前記鎔湯に吹き込まれた脱リンフラックスにより発生する鎔湯の攪拌の流れ方向と一致する。
【００２１】
前記脱リンフラックスを設ける過程は、ＢａＣＯ３を含む主原料を設ける過程と、前記主原料を加熱してＢａＯが固相及び液相として共存するＢａＣＯ３−ＢａＯの２元系脱リンフラックスを取得する過程と、を含む。
前記脱リンフラックスを設ける過程は、ＢａＣＯ３を含む主原料を設ける過程と、前記主原料に炭素成分を混合する過程と、前記炭素成分が混合された物質を加熱して液相のＢａＣＯ３−ＢａＯの２元系脱リンフラックスを取得する過程と、を含む。
【００２２】
前記主原料に炭素及びＮａＦ２のうちの少なくともいずれか一種を混合する過程を含む。
前記ＮａＦ２は、前記脱リンフラックスの総重量に対して３．１ｗｔ％超え〜１０ｗｔ％以下が混合される。
前記加熱は、大気雰囲気又は不活性ガス雰囲気において、１．５時間〜５時間行われる。
前記炭素成分は、前記ＢａＯのモル数の０．６倍モルが以上混合される。
【００２３】
前記加熱は、１０５０℃以上の温度において行われる。
前記主原料にＮａＦ２を混合する過程を含む。
前記ＮａＦ２は、前記脱リンフラックスの総重量に対して３．１ｗｔ％を超えるように混合される。
前記炭素成分を混合する過程において、前記炭素成分は、１ｇのＢａＣＯ３当たりに０．０１８ｇを超えるように混合される。
【００２４】
前記炭素成分が混合された物質の加熱は、大気雰囲気又は不活性ガス雰囲気において１時間〜３時間行われる。
前記炭素成分は、大気雰囲気において加熱するときに、不活性ガス雰囲気において加熱されるときよりも更に多く投入される。
前記加熱は、１０５０℃以上の温度において行われる。
【００２５】
前記炭素成分が混合された物質を加熱する過程において、下記式のような反応が起こる。
ＢａＣＯ３＋Ｃ⇒ＢａＯ＋２ＣＯ
前記脱リンフラックスを取得した後に、前記脱リンフラックスを固相化させる過程と、前記固相化された脱リンフラックスを粉砕する過程と、を含む。
前記固相化された脱リンフラックスは、０ｍｍ超え〜１ｍｍ以下に粉砕する。
【発明の効果】
【００２６】
本発明の実施形態によれば、ブレードと吹込ノズルを別々に設け、前記ブレードを鎔湯の上部領域に対応付けて配設し、吹込ノズルを鎔湯の下部領域に対応付けて配設する。このため、ブレードにより発生する攪拌の流れと吹込ノズルを介して鎔湯に吹き込まれる物質による攪拌の流れとが互いに一致し、前記２本の流れが合流されて全体的な攪拌力が向上する。このため、従来に比べてインペラーによる攪拌効率が向上し、これにより、精錬ステップにおける鎔湯と添加剤との間の反応率が上がって精錬効率が向上する。
【００２７】
また、本発明の一実施形態による脱リンフラックス及びその製造方法は、フェロマンガン鎔湯の脱リンに際して、初期の脱リン能を向上させることができる。即ち、ＢａＯが固相及び液相という２相として共存するＢａＣＯ３−ＢａＯの２元系脱リンフラックスを用いて、脱リン時のＣＯ２の分圧を下げて脱リン能を最大化させることができる。なお、脱リンフラックス中のＢａＯの含量が高いので、脱リン工程の初期から高い塩基度を維持することができ、Ｍｎの酸化を抑えることができる。
【００２８】
更に、本発明の他の実施形態によるフラックス及びその製造方法は、フェロマンガンの脱リンフラックスの融点を下げて、脱リン効率を向上させることができる。ＢａＣＯ３を主成分とする脱リンフラックスに炭素（Ｃ）を混合してか焼反応を引き起こしてＢａＣＯ３−ＢａＯ２元系の共融点組成化を通じて脱リンフラックスの融点を下げることができる。このため、比較的低温においても、炭素の添加によるか焼反応を促すことができ、別途の媒溶剤を投入せずとも、相対的に高い温度において炭素の添加によるか焼反応を促すことができる。なお、脱リン効率を向上させて所望の組成の鎔湯を製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】鎔湯及びスラグが収容された取鍋に本発明の実施形態による、インペラーが配設された様子を示す断面図である。
【図２】鎔湯及びスラグが収容された取鍋に従来のインペラーが配設された様子を示す断面図である。
【図３】本発明の実施例による、インペラーと比較例によるインペラーの各々を用いて攪拌を行ったとき、最大面積への到達時間を比較したグラフである。
【図４】本発明の実施例によるインペラーと比較例のインペラーとの夫々を用いて、同じ時間（２０分間）をかけて攪拌を行ったときの、パラフィンオイルの混合率を示す図である。
【図５】温度及びモル分率によるＢａＣＯ３−ＢａＯの２元系状態図である。
【図６】本発明の一実施形態によるフラックスの製造過程を示す手順図である。
【図７】、実施例１により製造されたフラックスを、Ｘ線回折拡張リソース記述子（ＸＲＤ：Ｘ−ｒａｙ  Ｄｉｆｆｒａｃｔｉｏｎ  Ｅｘｔｅｎｓｉｂｌｅ  Ｒｅｓｏｕｒｃｅ  Ｄｅｓｃｒｉｐｔｏｒ）分析した結果を示すグラフである。
【図８】か焼反応により生成されるＢａＯ−ＢａＣＯ３の、２元系脱リンフラックスの状態図である。
【図９】本発明の他の実施形態による脱リンフラックスの、製造過程を示す手順図である。
【図１０】本発明の実施形態６により取得されたフラックスの、ＸＲＤ（Ｘ線回折拡張リソース記述子）分析結果を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
以下、添付図面に基づき、本発明の実施形態を詳述する。しかしながら、本発明は、後述する実施形態に何ら限定されるものではなく、異なる種々の形態で実現される。これらの実施形態は、単に、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。
【００３１】
図１は、鎔湯及びスラグが収容された取鍋に本発明の実施形態によるインペラーが配設された様子を示す断面図であり、図２は、鎔湯及びスラグが収容された取鍋に従来のインペラーが配設された様子を示す断面図である。
【００３２】
インペラー２００は、取鍋に装入された鎔湯、更に好ましくは、鎔湯と前記鎔湯の精錬のために追加的に投入される物質（以下、添加剤）を攪拌する攪拌機である。
図１に示すように、本発明の実施形態によるインペラー２００は、インペラー胴体２１０と、インペラー胴体２１０の下部に設けられて鎔湯に添加剤を吹き込む吹込ノズル２３０と、インペラー胴体２１０の上部に取り付けられる複数のブレード２２０と、を備える。
【００３３】
また、本発明の実施形態によるインペラー２００は、複数のブレード２２０の上側からインペラー胴体２１０の上端に連結されるフランジ２５０と、インペラー胴体２１０の内部を上下方向に貫通するように形成されて、吹込ノズル２３０に添加剤を供給する供給管２４０と、を備える。このようなインペラー２００は、取鍋１００の外部に配設されて回転力を提供する別途の駆動部（図示せず）、例えば、モータと連結され、好ましくは、インペラー２００の構成要素のうちのフランジ２５０と連結される。
【００３４】
ここで、取鍋に装入された鎔湯は、例えば、溶融フェロマンガン、即ち、フェロマンガン鎔湯である。
供給管２４０及び吹込ノズル２３０を介して投入される添加剤は、例えば、鎔湯中のリン（Ｐ）成分を除去するための脱リン剤であり、ＢａＣＯ３−ＢａＯの２元系であり、鎔湯に投入される時点において前記ＢａＯが固相及び液相として共存するか、あるいは、液相の脱リン剤である。
【００３５】
もちろん、本発明はこれに何ら限定されるものではなく、脱リン剤としての固体パウダー状のＢａＣＯ３、ＢａＯ、ＢａＦ２、ＢａＣｌ２、ＣａＯ、ＣａＦ２、Ｎａ２ＣＯ３及びＬｉ２ＣＯ３のうちのいずれか一種であってもよい。脱リン剤が固体パウダーである場合にはガスが一緒に投入されるが、投入されたガスは脱リン剤と共に移動して前記脱リン剤の移動を補助し、鎔湯中に吹き込まれて鎔湯を攪拌する役割を果たす。このようなガスとしては、アルゴン（Ａｒ）、窒素（Ｎ２）などの不活性ガスを用いることが好ましい。
【００３６】
インペラー胴体２１０は、インペラー２００の回転軸又は主軸であり、長手方向又は上下方向に延設され、少なくとも鎔湯の湯面から鎔湯の下部領域まで浸漬されるように延設される。より具体的には、インペラー胴体２１０は、上端がスラグの上側に突出され、下端が鎔湯の下部領域まで延設されて、前記インペラー胴体２１０の下部先端が取鍋１００内の底面と隣り合う。実施形態によるインペラー胴体２１０はその横断面が棒形状であるが、これに何ら限定されるものではなく、回転し易い様々な横断面を有する棒形状であっても構わない。インペラー胴体２１０の上部には、上述したように、フランジ２５０が連結され、前記フランジ２５０は回転力を提供する駆動部と連結される。このため、駆動部の動作によりインペラー胴体２１０が回転し、前記インペラー胴体２１０の回転によりブレード２２０もつれ回転する。
【００３７】
吹込ノズル２３０は、鎔湯中に所定の物質（即ち、吹込物質）を吹き込み、前記吹込物質は、精錬のための添加剤、例えば、脱リン剤であってもよい。このような吹込ノズル２３０はインペラー胴体２１０の下部に設けられるが、上部に配設されるブレード２２０から最大限に隔てられることが効果的である。このため、実施形態においては、吹込ノズル２３０が取鍋１００の内部の底面と隣り合うようにし、ブレード２２０が鎔湯の湯面と隣り合うように設ける。換言すれば、吹込ノズル２３０はブレード２２０と個別的に分離されて配設され、取鍋１００に収容されている鎔湯の下部領域に配設される。
【００３８】
また、吹込ノズル２３０は、インペラー胴体２１０が延びる方向（上下方向延長）と交差される方向に形成されることが好ましい。実施形態による吹込ノズル２３０は、インペラー胴体２１０の左右方向に延設され、インペラー胴体２１０の内部の中心部を上下方向に貫通する供給管２４０を中心として複数の方向に分岐されるように形成される。
【００３９】
分岐される吹込ノズル２３０の数は、複数のブレード２２０の数に見合う分だけ設けられるか、あるいは、ブレード２２０の数以下又は以上に設けられる。実施形態による吹込ノズル２３０は、インペラー胴体２１０の内部を加工して供給管２４０を中心として左右方向に分岐される孔形状であるが、これに何ら限定されるものではなく、内部空間を有する薄いパイプをインペラー胴体２１０の下部に嵌め込んだ構造であってもよい。
【００４０】
ブレード２２０は、取鍋１００に装入された溶融フェロマンガン、即ち、鎔湯に投入される脱リン剤を機械的に攪拌するものであり、インペラー胴体２１０の上部に配設される。即ち、ブレード２２０は、取鍋１００に収容されている鎔湯の上部領域に対応付けて配設され、吹込ノズル２３０と分離されて配設される。例えば、ブレード２２０の上部面が鎔湯の湯面と隣り合うように設けられる。このようなブレード２２０は複数設けられてインペラー胴体２１０の上部の外周面と連結され、複数のブレード２２０はインペラー胴体２１０の外周面から等間隔にて隔設される。そして、複数のブレード２２０は、攪拌効率を極大化させるために、インペラー胴体２１０を間に挟んで十字状に配置され、前記インペラー胴体２１０を中心として一対ずつ対向されるように配置されることが好ましい。
【００４１】
供給管２４０は、インペラー胴体２１０の下部に設けられる吹込ノズル２３０に添加剤を供給するものであり、フランジ２５０及びインペラー胴体２１０の内部を上下方向に貫通するように形成される。実施形態による供給管２４０は、フランジ２５０及びインペラー胴体２１０の内部を加工して形成される孔形状であるが、これに何ら限定されるものではなく、内部空間を有するパイプをフランジ２５０及びインペラー胴体２１０の内部に嵌設する構造であってもよい。このような供給管２４０の上端は添加剤、例えば、脱リン剤が貯留されるタンクと連結され、下端はインペラー胴体２１０の下部に設けられる吹込ノズル２３０と連通される。
【００４２】
上述したように、本発明においては、吹込ノズル２３０は鎔湯の下部領域に配設され、ブレード２２０は鎔湯の上部領域に分離されて配設され、前記ブレード２２０と吹込ノズル２３０が最大限に遠く隔てられるように配設されることが効果的である。本発明の実施形態による吹込ノズル２３０及びブレード２２０の配設位置を具体的に例にとって説明すれば、下記の通りである。まず、説明の便宜のために、取鍋１００に収容される鎔湯の高さをＨとし（取鍋の内部の底面から鎔湯の上面（湯面）までの距離）、前記鎔湯の高さＨを４等分する。
【００４３】
このとき、吹込ノズル２３０は取鍋１００の内部の底面を基準として前記鎔湯の高さＨの１／２地点の下側領域に配設され、ブレード２２０は鎔湯の高さＨの１／２地点の上側領域に配設される。更に好ましくは、吹込ノズル２３０は、取鍋１００の内部の底面を基準として前記鎔湯の高さＨの１／４地点の下側領域に配設され、ブレード２２０は、鎔湯の高さＨの３／４地点の上側領域に配設される。これを取鍋１００の内部に収容される鎔湯の湯面を基準として説明すると、前記湯面を基準として１／４地点以内の領域（湯面と隣り合う方向）にブレード２２０が配設され、３／４地点を超える領域（取鍋の底面と隣り合う方向）に吹込ノズル２３０が配設される。
このように、インペラー２００の吹込ノズル２３０が鎔湯の下部領域に配設され、ブレード２２０が吹込ノズル２３０の上側に配設されることにより、攪拌効率を従来に比べて向上させることができる。
【００４４】
以下、本発明の実施形態によるインペラー２００のブレード２２０により発生する鎔湯の攪拌の流れと吹込ノズル２３０から吹き込まれた添加剤による鎔湯の攪拌の流れについて説明する。
【００４５】
駆動部によりインペラー胴体２１０が回転すると、前記インペラー胴体２１０につれてブレード２２０が回転する。また、図１に示すように、ブレード２２０の回転により発生する攪拌の流れ（実線の矢印）は、前記ブレード２２０から取鍋１００の内壁方向に発生して衝突した後、前記取鍋１００の内壁に沿って上下方向に分岐されて流れる。このとき、ブレード２２０は湯面と隣り合うように配設されているため、ブレード２２０の上側方向における鎔湯の攪拌の流れの面積に比べて前記ブレード２２０の下側方向における鎔湯の攪拌の流れの面積の方が大きい。
【００４６】
より具体的に、取鍋１００の内壁と衝突した後、一部は取鍋１００の内壁に沿って上側方向に移動し、次いで、湯面の上側のスラグを経てインペラー胴体２１０及びブレード２２０の外周面に沿って下降して再び上昇する。そして、他の一部は取鍋１００の内壁の下側方向に移動して前記取鍋１００の内部の下端部まで下降し、ブレード２２０の下側に配設されるインペラー胴体２１０の外周面に沿って再び上昇する。
【００４７】
更に、吹込ノズル２３０を介して吐き出された脱リン剤は、低比重であるため、インペラー胴体２１０の外周面に沿って真っ直ぐに上昇した後、上部に配設されるブレード２２０の回転により鎔湯の上部領域から取鍋１００の内壁に向かって流下し、再びインペラー胴体２１０の外周面に沿って上昇する（点線の矢印）。そして、このような脱リン剤の攪拌の流れにより鎔湯も一緒に攪拌されて流れる。ここで、脱リン剤による流れと上述したブレード２２０による流れは互いに一致する方向又は同じ方向の流れであるため、互いに合流されて攪拌力を向上させる。
【００４８】
一方、従来のインペラー２０は、背景技術の欄において説明したように、インペラー胴体２１の下部にブレード２２が配設され、前記ブレード２２に吹込ノズル２３が設けられる。即ち、従来のインペラー２０においては、ブレード２２と吹込ノズル２３が分離されていない。このとき、図２に示すように、ブレード２２の回転により発生する鎔湯の攪拌の流れ（実線の矢印）は、取鍋１０の内壁方向に発生して衝突した後、前記取鍋１０の内壁に沿って上下方向に分岐されて流れる。
【００４９】
より具体的に、取鍋１０の内壁と衝突した後、一部は取鍋１０の内壁の上側方向に移動し、湯面の上側のスラグを経てインペラー胴体２１及びブレード２２の外周面に沿って下降して再び上昇する。他の一部は、取鍋１０の内壁の下側方向に移動して前記取鍋１０の内部の下端部まで下降して再び上昇する。また、ブレード２２に設けられる吹込ノズル２３を介して吹き込まれる脱リン剤の流れと前記脱リン剤による鎔湯の流れはブレード２２及びインペラー胴体２１の外周面に沿って真っ直ぐに上昇した後、湯面の上側のスラグを経て取鍋１０の内壁に沿って下降する（点線の矢印）。
【００５０】
ところが、吹込ノズル２３から吐き出された添加剤により発生して、ブレード２２とインペラー胴体２１の外周面に沿って上昇する攪拌の流れは、ブレード２２の回転により取鍋１０の内壁と衝突した後に上昇して再び下降する流れと衝突する（図２における点線円による表示部分）。更に、脱リン剤による攪拌の流れは、インペラー胴体２１の外周面に沿って上昇した後、再び取鍋の内壁に沿って下降する流れはブレード２２の回転により発生して前記取鍋１０の内壁に沿って上昇する攪拌の流れと衝突する（図２における点線円による表示部分）。
【００５１】
そして、図２に示すように、ブレード２２に吹込ノズル２３が設けられる従来のインペラー２０においては、上記のような衝突がブレード２２の上側又はブレード２２と対応する個所において発生する。添加剤による攪拌の流れとブレード２２の回転による攪拌の流れが衝突すると、これらの２本の流れが相互作用により打ち消されて、結果的に全体的な攪拌力が低下する。これは、取鍋１０の鎔湯と脱リン剤との間の反応率及び脱リン率を低減させる要因となる。
【００５２】
図３は、本発明の実施例によるインペラーと比較例によるインペラーの各々を用いて攪拌を行ったとき、最大面積への到達時間を比較したグラフである。実験のために、同じ面積の２つの容器に同じ量の水を装入し、一方の容器内に実施例によるインペラーを浸漬し、他方の容器に比較例によるインペラーを浸漬する。そして、各々のインペラーを動作させながら同じ量のチモールを投入する。次いで、実施例によるインペラーが浸漬された容器と、比較例のインペラーが浸漬された容器の各々においてチモールが水中に最大限に拡散される時間を測定した。また、他の変数として、吹込ノズルを介してガスを相対的に少なく吹き込む低流量吹込条件と、相対的に多く吹き込む高流量吹込条件において実験を行った。ここで、チモールが水中に最大限に拡散されるとは、チモールが水の全体的に広がることを意味する。
【００５３】
図４は、本発明の実施例によるインペラーと比較例のインペラーの各々を用いて同じ時間（２０分間）攪拌を行ったとき、パラフィンオイルの混合率のビデオデータを分析して示すものである。
【００５４】
ここで、図４Ａは、比較例によるインペラーを用いたときであり、図４Ｂは、実施例によるインペラーを用いたときである。実験のために、同じ面積の２つの容器に同じ量の水を装入し、一方の容器内に実施例によるインペラーを浸漬し、他方の容器に比較例によるインペラーを浸漬する。次いで、各々のインペラーを動作させながら同じ量のパラフィンオイルを投入する。そして、実施例によるインペラーと比較例によるインペラーを２０分間回転させた後、パラフィンオイルの混入深さを測定した。
【００５５】
ここで、実験に供された実施形態によるインペラー２００は、図１に示すように、鎔湯の下部領域と対応する位置に吹込ノズル２３０が設けられ、鎔湯の下部領域にブレード２２０が配設されたインペラー２００である。そして、比較例によるインペラー２０は、図２に示す従来のインペラー２０であり、ブレード２２に吹込ノズル２３が設けられる構造である。
【００５６】
図３を参照すると、低流量吹込及び高流量吹込とは無関係に、本発明の実施形態によるインペラー２００を用いたときのチモールの最大面積への到達時間が比較例のインペラー２０を用いたときのチモールの最大面積への到達時間に比べて短い。
【００５７】
また、図４Ａ及び図４Ｂを参照すると、実施形態によるインペラー２００を用いた攪拌の場合、パラフィンオイルは水の全体に混入されて赤い色を示すのに対し、比較例によるインペラー２０を用いた攪拌の場合、水の上部領域にのみパラフィンオイルが混入されており、ほとんどの領域には混入されていない。これをより具体的に説明すると、水の表面から容器の底面までの長さを１００％としたとき、実施形態によるインペラー２００を用いた攪拌の場合、水の表面から約９３．５％の地点までパラフィンオイルが混入されているのに対し、従来のインペラー２０を用いた攪拌の場合、水の表面から１９．６％までにしかパラフィンオイルが混入されていない。
【００５８】
前記図３及び図４を参照して説明した実験結果から、本発明の実施形態によるインペラー２００の攪拌効率が比較例によるインペラー２０の攪拌効率に比べて良好であることが分かる。これは、上述したように、実施形態によるインペラー２００においてはブレード２２０と吹込ノズル２３０が分離されて形成され、ブレード２２０が相対的に上側に配設され、吹込ノズル２３０が相対的に下側に配設されて、ブレード２２０の回転により発生した流れと吹込ノズル２３０から吐き出される添加剤の流れが互いに対応する方向に流れて、互いに合流されることにより、全体的な攪拌能が向上するためである。これに対し、比較例によるインペラー２０は、ブレード２２に吹込ノズル２３が設けられる構造であり、ブレード２２による流れと吹込ノズル２３から吐き出された添加剤が互いに衝突し、これにより、全体的な攪拌能が低下するためである。
【００５９】
上記においては、実験の便宜のために、一般容器にチモール又はパラフィンオイルを投入して前記チモール又はパラフィンオイルが拡散される度合いを測定した。しかしながら、図３及び図４に示す結果から、鎔湯が収容されている取鍋１００に実施形態によるインペラー２００を浸漬した場合の攪拌効率が、従来のインペラー２０を用いた攪拌効率に比べて良好であることを予測することができる。
【００６０】
本発明の実施形態による鎔湯の脱リンのために用いられる脱リン剤、即ち、脱リンフラックスはＢａＣＯ３−ＢａＯの２元系であり、一実施形態による脱リン剤（以下、脱リンフラックス）は、鎔湯に投入される時点において前記ＢａＯが固相及び液相として共存し、他の実施形態による脱リンフラックスは、液相のＢａＣＯ３−ＢａＯの２元系フラックスである。
まず、鎔湯に投入される時点において前記ＢａＯが固相及び液相として共存する一実施形態による脱リンフラックスについて説明する。
【００６１】
図５は、温度及びモル分率によるＢａＣＯ３−ＢａＯの２元系状態図である。
本発明においては、脱リンフラックスを液相化させて用いる条件において初期にフェロマンガン鎔湯の脱リン能を極大化させることができる。ＢａＣＯ３−ＢａＯの２元系状態図に表示されている様々な安定相（液相、ＢａＯの固相及び液相の２相共存領域、ＢａＣＯ３の固相及び液相の２相共存領域）のうちフェロマンガン鎔湯の脱リン工程温度である約１２６０℃〜１６００℃の温度においてＢａＯを固相及び液相の２相共存領域（ｓｏｌｉｄ＋ｌｉｕｉｑｄ  ｐｈａｓｅ）に制御すると、初期からフラックスのＢａＯ量を極大化させて高塩基度を維持することができ、同じ温度において存在する安定相のうちＢａＯの２相共存領域においてはＣＯ２分圧を低く制御することができる。
【００６２】
このため、フラックスの投入により脱リンスラグの塩基度を高く維持することができるので、脱リン能を極大化させることができ、温度の下降によるＭｎ及びＭｎ酸化物の分配比が増大され、脱リン工程が持続されることによりリン（Ｐ）の含量が下がってリン（Ｐ）の活動度が低下してＭｎ酸化が容易になる条件においてＣＯ２分圧を低く維持することができてＭｎ酸化を抑えることができる。
【００６３】
このため、比較的に低い温度においてもＭｎ酸化物の混入による脱リンスラグの塩基度が低下することを極力抑えることができて脱リン精錬工程が行われても脱リンスラグの脱リン能を高く維持することが可能になる。
【００６４】
このため、本発明の実施形態においては、ＢａＣＯ３をか焼させてＢａＯが固相及び液相の２相として共存する領域を有する脱リンフラックスを製造する。このとき、か焼反応が行われて同じ温度における組成がＢａＯの含量が高くなる側に移動すると、固相であるＢａＯの含量が増大されてか焼反応の効率が下がるため、目標とする組成の２相領域に制御するためには、目標とする組成において液相領域においてか焼反応が行われるようにすることが最も好ましい。
【００６５】
従って、基本的にフェロマンガン脱リンフラックスとして用いられているＢａＣＯ３のか焼反応を促して組成を制御して２相共存領域の状態で用いることにより、脱リン能が極大化された脱リンフラックスとして用いて脱リン効率を向上させることができる。
本発明による方法は、ＢａＣＯ３又はＢａＣＯ３／ＮａＦにおいてＢａＣＯ３のか焼反応を行って、図５に示すＢａＣＯ３−ＢａＯの２元系相を基準としてＢａＯの２相共存領域を有するＢａＣＯ３−ＢａＯの２元系相を脱リンフラックスとして用いることを特徴とする。
【００６６】
即ち、図５の状態図に表示されているように、ＢａＣＯ３をか焼させてＢａＯを生成するが、ＢａＯ−ＢａＣＯ３組成を基準として液相−固相及び液相の２相共存領域との境界線であるＢａＯの液相線を基準としてＢａＯを固相及び液相の２相共存領域の組成にして脱リンフラックスとして用いる。
【００６７】
このような脱リンフラックスは、脱リンの対象となるフェロマンガン鎔湯の温度に応じて求められる最小組成が変わることを特徴とする。例えば、鎔湯に投入する直前のフラックスの組成が１１００℃を基準として液相線基準にＢａＯが２相共存領域にある場合、ＢａＯとＢａＣＯ３のモル分率が６５／３５であり、１１００℃を基準としたとき、ＢａＯが２相共存領域に含まれるフラックスであるが、鎔湯に投入してフェロマンガン鎔湯の温度が１３５０℃であれば、鎔湯と接触する瞬間のフラックスは液相に変わる。
【００６８】
このため、フェロマンガン鎔湯よりも低い温度においてか焼反応を行ってＢａＯが２相として共存する領域のフラックスを投入してもフェロマンガン鎔湯の温度において必要な相ではない液相単独相になると、まるで既存のＢａＣＯ３系を直接的に投入するかのような結果になる。このため、本発明においては、投入されるフラックスの組成が投入時点のフェロマンガン鎔湯温度を基準（約１２６０〜１６００℃）としてＢａＯが固相及び液相の２相共存領域に含まれるときに脱リン効果を極大化させることができる。
【００６９】
このため、か焼反応温度がフェロマンガン鎔湯よりも高い温度である場合に、ＢａＯが固相及び液相の２相共存領域に含まれるフラックスはいかなる組成であっても、フェロマンガンの鎔湯に投入される場合に初期からＢａＯが固相及び液相の２相として存在することになる。
【００７０】
これに対し、か焼反応温度がフェロマンガン鎔湯よりも低い温度において製造されたフラックスの場合には、上述したように、フェロマンガン鎔湯温度を基準としてＢａＯが２相として共存する領域に含まれるように十分なか焼反応を行うことが好ましい。
【００７１】
本発明の実施形態においては、フェロマンガン脱リンフラックスとしてのＢａＣＯ３をか焼させて、ＢａＣＯ３を、ＢａＣＯ３とＢａＯが共存する２元系であり、既存に用いられていたフラックスに比べてＢａＯが大量含有され、ＢａＯが固相及び液相の２相として共存するように製造する。このとき、ＢａＣＯ３に炭素（Ｃ）と媒溶剤（ＮａＦ２）を更に投入し、加熱に際して温度を調節することにより、フラックス中のＢａＯの状態を制御することができる。
【００７２】
このため、本発明においては、下記の［表１］に示す工程条件を用いてフラックスを製造している。
【表１】
2015537180.tif 000003
【００７３】
前記［表１］を参照すると、主原料であるＢａＣＯ３に混合される物質（ＮａＦ２、炭素（Ｃ）の含量）の有無に応じて加熱温度及び加熱時間が異なり、加熱雰囲気に応じて炭素（Ｃ）の含量が異なる。ここで、炭素の含量は、目標温度のＢａＯの２相共存領域と液相との境界線である液相線を基準として生成されるＢａＯのモル数を計算して必要な炭素のモル数を混合すればよく、大気雰囲気である場合には、生成されるＢａＯのモル数を基準として０．９倍数以上の炭素のモル数を、不活性ガス雰囲気においては０．６倍数以上のモル数以上を混合すれば、か焼反応が促される。大気雰囲気においては、炭素が大気中の酸素と反応して炭素の反応効率が低下するため、不活性ガス雰囲気においてより大量の炭素を必要とする。
【００７４】
そして、ＮａＦ２は、フラックスの融点を下げるために投入されるものであり、その割合を高くすると工程温度を更に下げることができるが、脱リン能への影響及び環境問題の最小化のためには、下げる必要がある。このため、ＮａＦ２は、フラックスの総重量に対して３．１ｗｔ％〜１０ｗｔ％の範囲内において適切に調節して投入すればよい。
このように、フラックスを製造するための工程において、加熱時間条件は、渋滞浴における条件でガス混入などを用いた攪拌条件に応じて、時間を最大３０分まで短縮することができる。
【００７５】
上記の工程において、Ｃ、ＮａＦ２、又はＣとＮａＦ２を混合して所定の温度、即ち、前記［表１］に示す温度以上に加熱すれば、下記の反応式１のような反応が起こる。
［反応式１］
ＢａＣＯ３＋Ｃ⇒ＢａＯ＋２ＣＯ
【００７６】
このときに発生するＣＯガスは、ＢａＣＯ３か焼反応において平衡をなすＣＯ２分圧を更に下げる効果を発生させ、結果的にか焼反応を促す。か焼反応の終了は、上述した条件であるＢａＯが２相共存領域に含まれたときであり、か焼反応の進行度の測定は、重さの変化を感知することにより、あるいは、ＣＯ２又はＣＯガス及びその他の元素の蒸発量を感知することにより行われる。最適なか焼反応の完了条件は、フェロマンガン鎔湯温度におけるＢａＯが２相共存領域となるＢａＣＯ３−ＢａＯ組成に制御する条件であることが重要である。
【００７７】
一方、か焼反応が行われて所定量のＢａＯを含有していても、フェロマンガン鎔湯と接触する瞬間に、ＢａＯが２相共存領域ではなく、液相単独又はＢａＣＯ３が固相及び液相の２相として共存する領域である場合には、ＢａＣＯ３単独を投入する効果が発生して脱リン効果が半減される。但し、所定量のＢａＯ分が初期に含有されている場合には、ＢａＣＯ３を単独で投入するときよりは脱リン効果が良好であるが、ＣＯ２の分圧が高く形成されているため低温におけるＭｎ酸化の防止及び高塩基度の維持の側面からみてＢａＯが２相として共存する領域への投入よりは半減される。
【００７８】
このため、ＢａＣＯ３−ＢａＯの２元系フラックスは、ＢａＣＯ３とＢａＯのモル分率（ｍｏｌｅ  ｆｒａｃｔｉｏｎ）が、ＢａＯが固相及び液相の２相共存領域に含まれる領域に対応する約０／１００〜６７／３３であることが好ましい。
【００７９】
図６は、本発明の一実施形態によるフラックスの製造過程を示す手順図である。
まず、主原料であるＢａＣＯ３を設ける（ステップＳ１００）。ＢａＣＯ３は、パウダー状であってもよい。
【００８０】
次いで、図６Ｂに示すように、主原料に炭素（Ｃ）又は媒溶剤であるＮａＦ２を投入してもよく、炭素（Ｃ）とＮａＦ２を投入して混合してもよい（ステップＳ１０２）。このとき、炭素（Ｃ）としては、コークス、グラファイトなどが使用可能であり、パウダー状にして主原料と混合し、これらが均一に混合されるように攪拌してもよい。炭素（Ｃ）は、ＢａＣＯ３のか焼反応を促してＢａＣＯ３がＢａＣＯ３−ＢａＯの２元系として生成されるのに役立ち、媒溶剤であるＮａＦ２を投入する場合に製造されるフラックスの融点を下げるのに役立つ。
【００８１】
次いで、ＢａＣＯ３又はＢａＣＯ３に炭素（Ｃ）、媒溶剤（ＮａＦ２）が混合された混合物質を加熱してか焼反応を引き起こす（ステップＳ１１０）。このとき、加熱は、大気又は不活性ガス（Ａｒ）などの雰囲気において少なくとも１．５時間以上、好ましくは、１．５〜５時間行われる。加熱温度は、ＢａＣＯ３単独である場合には１３３０℃以上にし、炭素（Ｃ）のみ投入された場合には少なくとも１２００℃以上にし、媒溶剤（ＮａＦ２）が一緒に投入された場合には１０５０℃以上にする。
【００８２】
このようにして混合物質を加熱すると、ＢａＯが固相及び液相の２相として共存するＢａＣＯ３−ＢａＯの２元系フラックスを取得（ステップＳ１２０）することができる。
このようにして製造されたフラックスはそのままフェロマンガン鎔湯の脱リン工程に用いられてもよい。
【００８３】
また、フラックスを常温に降温させて固相化させて用いてもよい。この場合、フラックスの粒子が大き過ぎると、反応効率が低下されるため、０を超え１ｍｍ以下の粒径に破砕して用いてもよい。更に、固相の状態では含有されているＢａＯが水分との反応性が非常に高いため水和され、水和されたＢａＯは空気中のＣＯ２と結合してＢａＣＯ３化されるという問題があるため、一日間以上を保管すると、低融点化効果が下がるため、早い時間内に用いることが好ましい。あるいは、塊状にして保管しておいて使用直前に破砕して用いると、最大１週間まで保管可能である。
【００８４】
以下、温度、加熱雰囲気及び添加剤（Ｃ、ＮａＦ２）の含量などを変えながらフラックスを製造し、製造されたフラックスの成分を分析した結果について説明する。
【表２】
2015537180.tif 000004
前記［表２］は、フラックスの製造条件を示す。このとき、ＮａＦ２の組成は、炭素（Ｃ）成分を除くＢａＣＯ３の総重量に対する割合を示し、炭素（Ｃ）の含量は、１ｇのＢａＣＯ３当たりの重量を示す。
【００８５】
［実施例１］
実施例１においては、９５ｇのＢａＣＯ３と５ｇのＮａＦ２及び１．５ｇの炭素を混合し、この混合物質を不活性ガス（Ａｒ）雰囲気において１３５０℃に２．５時間加熱した。
このとき、炭素は、１３５０℃を基準として、固相及び液相の２相共存領域の境界線である液相線基準の組成においてＢａＯが生成される場合、ＢａＯのモル数をとして１．１倍に相当する１．５ｇ混合された。
【００８６】
［実施例２］
実施例２においては、９５ｇのＢａＣＯ３と、５ｇのＮａＦ２及び１．５ｇの炭素を混合し、この混合物質を大気雰囲気において１１５０℃に５時間加熱した。このとき、炭素の含量は、ＢａＯ液相線に対して１．６倍に相当する。
【００８７】
［実施例３］
実施例３においては、１００ｇのＢａＣＯ３を大気雰囲気において１４５０℃に５時間加熱した。
【００８８】
［比較例１］
比較例１においては、９５ｇのＢａＣＯ３と、５ｇのＮａＦ２及び０．５ｇの炭素を混合し、この混合物質を不活性ガス（Ａｒ）雰囲気において１３５０℃に１時間加熱した。このとき、炭素の含量は、ＢａＯ液相線に対して０．４倍に相当する。
【００８９】
［比較例２］
比較例２においては、９５ｇのＢａＣＯ３及び５ｇのＮａＦ２を混合し、大気雰囲気において１１５０℃に１時間加熱した。
【００９０】
［比較例３］
比較例３においては、常温において９５ｇのＢａＣＯ３及び５ｇのＮａＦ２を混合してフラックスを製造した。
【００９１】
下記の［表３］は、上記の方法と同様にして製造されたフラックスの成分を分析した結果を示す。
【表３】
2015537180.tif 000005
【００９２】
表３を参照すると、実施例１により製造されたフラックスにおけるＢａ、Ｎａ及びＣを分析してＢａＣＯ３及びＢａＯ、ＮａＦ成分を計算した結果、ＢａＣＯ３が３６．８ｗｔ％、ＢａＯが５８．８ｗｔ％、ＮａＦ２が４．４ｗｔ％存在することを確認した。また、図７は、実施例１により製造されたフラックスをＸＲＤ（Ｘ線回折拡張リソース記述子）分析結果を示すグラフであり、ＢａＣＯ３とＢａＯの存在を確認し、未反応炭素（Ｃ）は存在しないことを確認した。ＢａＣＯ３とＢａＯのモル分率は３２．７／６７．３であり、図５の状態図を参照すると、１３５０℃において液相の２相共存領域に含まれることを確認することができる。ＸＲＤ（Ｘ線回折拡張リソース記述子）分析において検出されたＢａＣＯ３は、図５の状態図から確認可能なように、冷却過程において生成されたＢａＣＯ３であることを確認することができる。
【００９３】
実施例２により製造されたフラックスは、分析の結果、ＢａＣＯ３とＢａＯのモル分率は６７．５／３２．４であり、図５に示す状態図を参照すると、１１５０℃を基準としてＢａＯが固相と液相の２相共存領域に含まれることを確認した。
【００９４】
実施例３により製造されたフラックスは、炭素（Ｃ）とＮａＦ２を混合することなく、ＢａＣＯ３単独で１４５０℃の大気雰囲気において５時間か焼反応を行ったものである。このフラックスを分析したところ、ＢａＣＯ３とＢａＯのモル分率が３５．８／６４．２であり、実施例１及び実施例２と同様に、図５の状態図を参照すると、１４５０℃においてＢａＯが固相と液相の２相として共存する領域に含まれることを確認した。
【００９５】
一方、比較例１を参照すると、ＢａＣＯ３とＢａＯのモル分率が、ＢａＯが固相及び液相として共存する領域に含まれることを確認することができる。しかしながら、比較例１の場合、表２に示すように、炭素を投入して製造されたフラックスであり、このときに投入された炭素の含量が上述した範囲よりも少なく、加熱は１時間行われたため、加熱時間もまた提示された範囲に収まらない。
【００９６】
その結果、比較例１により製造されたフラックスは、１３５０℃を基準として液相単独領域に含まれる（図５参照）ことを確認することができる。これは、求められる炭素の含量及び加熱時間、即ち、か焼反応時間が不足して発生した現象であると認められる。即ち、上述した表１の条件によれば、媒溶剤であるＮａＦ２が投入された場合にも１．５時間以上の加熱時間が求められることが分かり、このような現象は、炭素（Ｃ）の含量の不足及び反応時間の不足が最大の原因であると認められる。
【００９７】
一方、このようにして製造されたフラックスのうち実施例１、２及び比較例３により製造されたフラックスをフェロマンガン鎔湯と反応させる脱リンテストを行ってフェロマンガンの脱リン挙動の違いを確認した。
【００９８】
脱リンテストは、実施例１、２及び比較例３により製造されたフラックスの各々をフェロマンガンに投入して行い、このとき、各々のフラックスとフェロマンガンの割合は３０ｇ／２０にし、ＭｇＯ坩堝を用い、脱リン雰囲気はＡｒガスを用いて制御した。なお、テスト温度は１３５０℃であり、１時間反応させた後に生成された試料を急冷して分析した。
【００９９】
下記の［表４］は、実施例１、２及び比較例３により製造されたフラックスを用いた脱リンテスト結果を示す。
【表４】
2015537180.tif 000006
【０１００】
脱リンテストの結果、１３５０℃においてＢａＯが固相及び液相の２相共存領域に含まれる実施例１により製造されたフラックスの場合に、脱リン後にフェロマンガン中のリン（Ｐ）成分が最も低いことを確認することができる。このとき、脱リン率は約７８．４％である。また、反応後にフェロマンガンのマンガン（Ｍｎ）の含量が最も高く、脱リン後にスラグに含有されているマンガン（Ｍｎ）の含量が最も低く、Ｂａ成分が高く形成されたことを確認することができる。
【０１０１】
更に、１１５０℃においてＢａＯが固相及び液相の２相共存領域に含まれる実施例２により製造されたフラックスの場合は、脱リンテストの実施温度である１３５０℃においては液相単独領域であることが分かる。このため、脱リンの結果、実施例１のフラックスよりもリン（Ｐ）の含量がやや高く、フェロマンガン中のマンガン成分が下がったことが分かる。また、スラグ中のマンガン成分が実施例１のフラックスを用いた場合よりも高く、Ｂａの含量が低いことが分かる。これは、ＢａＯが１３５０℃において液相単独である場合、図１に示すように、ＣＯ２分圧が２相共存領域よりは高いためＣＯ２分圧によりリン（Ｐ）の酸化だけではなく、マンガン（Ｍｎ）の酸化にも大きな影響を及ぼすと認められる。
【０１０２】
一方、比較例３により製造されたフラックスは、ＢａＣＯ３及びＮａＦ２を単純に混合して製造されたものであり、図５に示すように、脱リン反応はＢａＣＯ３（固相）から始まる。このため、大量のＣＯ２が供給され、特に、実施例２のように高いＣＯ２分圧が形成された状態では、過剰に供給されたＣＯ２ガスによる影響が実施例２よりも大きいため、リン（Ｐ）の酸化だけではなく、マンガン（Ｍｎ）の酸化も促される。このため、脱リン後にフェロマンガンのマンガン（Ｍｎ）の含量を見ると、最も低いことが分かる。また、スラグ中のマンガン（Ｍｎ）の含量が最も高く、Ｂａの含量は低いことを確認することができる。このため、ＢａＣＯ３のか焼反応により供給されるＣＯ２ガスはリン（Ｐ）の酸化に重要な因子であるが、マンガン（Ｍｎ）の酸化にも大きな影響を及ぼすことを確認することができる。
【０１０３】
マンガン（Ｍｎ）酸化の増加は脱リンスラグの塩基度を低下させて最終的に脱リン効率に影響を及ぼし、表４に示すように、比較例３のフラックスを用いた場合のように脱リン後に鎔湯内におけるリン（Ｐ）の含量が高くなる。即ち、比較例３の場合、リン（Ｐ）の酸化に必要な酸素の主な提供源であるＣＯ２が実施例１、２と比較して最も多いが、結果的に脱リン効率はＣＯ２供給源が最も少ない実施例１が最も高い。このため、脱リンに影響を及ぼす重要な因子である脱リンフラックスの塩基度の影響を把握することができ、高塩基度を維持するためにマンガン（Ｍｎ）酸化の抑制及びＢａの含量を最大化させる必要があり、これにより、ＢａＯが固相及び液相の２相として共存するフラックスを用いることが有利であることを確認することができる。
【０１０４】
本発明の他の実施形態による脱リンフラックスは、フェロマンガン鎔湯に含有されているリン（Ｐ）成分を調節するためのものであり、高塩基性であり、蒸気圧が高くないＢａ系化合物が用いられる。上述したように、Ｂａ系化合物は融点が非常に高いため、固相として生成されて脱リン効率が低下されるという問題がある。このため、本発明においては、Ｂａ系脱リンフラックスの融点を低下させて液相に製造することにより、流動性が増加されてフラックスの供給を手軽に行い、脱リン効率を向上させることができる。
【０１０５】
このため、本発明の実施形態においては、フェロマンガン脱リンフラックスとしてのＢａＣＯ３に炭素（Ｃ）を混合した後に加熱してか焼反応を促すことにより、ＢａＣＯ３をＢａＣＯ３とＢａＯが液相として共存する２元系として生成することができる。このとき、ＢａＣＯ３に添加される炭素の含量及び加熱時の温度を調節することにより、フラックスの融点を低下させて液相化させることができる。
【０１０６】
か焼反応を促するためには、ＢａＣＯ３が初期に液相化することが好ましく、液相化されなければか焼反応効率が下がって工程時間が余計に長引いてしまうという欠点がある。
このため、主原料であるＢａＣＯ３に所定量の炭素（Ｃ）と媒溶剤（ＮａＦ２）を混合し、か焼反応のための加熱温度及び加熱時間を適切に調節することによってか焼反応効率を向上させると共に融点を下げることができる。
【０１０７】
このため、本発明においては、下記の［表５］に示す工程条件を用いてフラックスを製造した。
【表５】
2015537180.tif 000007
【０１０８】
前記［表１］を参照すると、主原料であるＢａＣＯ３に混合される物質（ＮａＦ２の混合有無及び炭素（Ｃ）の含量）に応じて加熱温度が異なり、加熱雰囲気に応じて炭素（Ｃ）の含量が異なる。例えば、大気雰囲気において加熱（か焼反応）する場合には、大気中の酸素との反応が起こるため、不活性雰囲気（Ａｒ）において加熱するときよりも大量の炭素（Ｃ）を混合することができる。また、ＮａＦ２の割合が高くなると、共融点を更に下げることができるが、脱リン能への影響及び環境問題の最小化のために下げる必要がある。このため、ＮａＦ２は、フラックスの総重量に対して３．１ｗｔ％〜１０ｗｔ％の範囲内において適切に調節して投入される。
【０１０９】
このように、フラックスを製造するための工程において、加熱時間は１時間以上であることが好ましく、渋滞浴における条件でガス混入などを用いた攪拌条件に応じて最大約３０分まで短縮することができる。
【０１１０】
上記の工程において、炭素（Ｃ）若しくはＣ、ＮａＦ２を混合して所定の温度、即ち前記［表５］に示す温度以上に加熱すると、上記の反応式１のような反応が起こる。
このときに発生するＣＯガスは、ＢａＣＯ３か焼反応において平衡をなすＣＯ２分圧を更に下げる効果を発生して結果的にか焼反応を促す。
【０１１１】
図８は、か焼反応により生成されるＢａＯ−ＢａＣＯ３の２元系脱リンフラックスの状態図である。
図８を参照すると、ＢａＣＯ３−ＢａＯの２元系脱リンフラックスは、ＢａＣＯ３とＢａＯのモル分率が６７／３３であるときに融点が１０９２℃となる。このように、脱リンフラックスがＢａＯ−ＢａＣＯ３の２元系において共融点が最も低い組成であるときに脱リン効率を増大させることができる。
【０１１２】
このとき、工程の制御は、混合された原料の量から重さの変化を感知して行い、使用可能なモル分率は、ＢａＣＯ３とＢａＯの割合が約５５／４５〜７５／２５であるときにフェロマンガンの脱リン精錬に際して終点温度が約１３００℃まで下がっても安定的に使用可能である。即ち、ＢａＣＯ３とＢａＯのモル分率が提示された範囲に収まるときにフラックスの融点が下がって液相として存在し、脱リン効率が増大される。
【０１１３】
図９は、本発明の他の実施形態による脱リンフラックスの製造過程を示す手順図である。
まず、主原料であるＢａＣＯ３を設ける（ステップＳ１００）。ＢａＣＯ３は、パウダー状であってもよい。
【０１１４】
次いで、主原料に炭素（Ｃ）を投入して混合する（ステップＳ１１０）。炭素（Ｃ）としては、コークス、グラファイトなどが使用可能であり、パウダー状にして主原料と混合し、これらが均一に混合されるように攪拌してもよい。炭素（Ｃ）は、ＢａＣＯ３のか焼反応を促してＢａＣＯ３がＢａＣＯ３−ＢａＯの２元系として生成されるのに役立つ。
このとき、図９Ｂに示すように、主原料に炭素（Ｃ）と共に媒溶剤であるＮａＦ２を投入してもよい（ステップＳ１１２）。媒溶剤であるＮａＦ２を投入する場合、製造されるフラックスの融点を下げるのに役立つ。
【０１１５】
次いで、ＢａＣＯ３と炭素（Ｃ）又は炭素（Ｃ）と媒溶剤（ＮａＦ２）が混合された混合物質を加熱してＢａＣＯ３をか焼させる（ステップＳ１２０）。このとき、加熱は、大気又は不活性ガス（Ａｒ）などの雰囲気において少なくとも１時間以上行われる。また、加熱温度は、炭素（Ｃ）のみ投入された場合に少なくとも１３２０℃以上にし、炭素（Ｃ）と媒溶剤（ＮａＦ２）が一緒に投入された場合には１０５０℃以上にする。
【０１１６】
このようにして混合物質を加熱すると、上述したモル分率の範囲を有する液相のＢａＣＯ３−ＢａＯの２元系フラックスを取得する（ステップＳ１３０）ことができる。取得されたフラックスは、通常的に汎用されるＢａＣＯ３−ＢａＯよりも約２００〜３００℃低い約８００〜１３５０℃の共融点を有する。即ち、フラックスの製造に際して投入される炭素（Ｃ）と媒溶剤（ＮａＦ２）の混合量に応じて共融点を低下することができる。
このようにして製造された液相のフラックスは、液体状態で直ちに使用可能である。このように液相として製造されたフラックスは、高温の状態でフェロマンガン鎔湯に投入されて、脱リンの終点時に液相を維持することができる。
【０１１７】
また、液相のフラックスを常温に降温して固相化させて用いてもよい。この場合、フラックスの粒子が大き過ぎると、反応効率が低下するため、０を超え１ｍｍ以下の大きさに破砕して用いてもよい。更に、固相の状態では、含有されているＢａＯが水分との反応性が非常に高いため水和され、水和されたＢａＯは空気中のＣＯ２と結合してＢａＣＯ３化されるという問題があるため、一日間以上を保管すると、低融点化効果が下がるため、早い時間内に用いることが好ましい。このため、固相化されたフラックスを塊状にして保管し、使用直前に破砕して使用すると、最大１週間まで保管可能である。
【０１１８】
以下、温度、加熱雰囲気及び添加剤（Ｃ、ＮａＦ２）の含量などを変えながらフラックスを製造し、製造されたフラックスの成分を分析した結果について説明する。
【表６】
2015537180.tif 000008
［表６］は、フラックスの製造条件を示す。このとき、ＮａＦ２の組成は、炭素（Ｃ）成分を除くＢａＣＯ３の総重量に対する割合を示し、炭素（Ｃ）の含量は、１ｇのＢａＣＯ３当たりの重量を示す。
【０１１９】
［実施例４］
実施例４においては、６１．５ｇのＢａＣＯ３、２．５ｇのＮａＦ２、及び１ｇのＢａＣＯ３当たり０．０２４ｇの炭素を混合し、この混合物質を不活性ガス（Ａｒ）雰囲気において１１００℃において２．５時間加熱した。
【０１２０】
［実施例５］
実施例５においては、４７．５ｇのＢａＣＯ３、２．５ｇのＮａＦ２、及び１ｇのＢａＣＯ３当たり０．０６１ｇの炭素を混合し、この混合物質を不活性ガス（Ａｒ）雰囲気において１１００℃において１時間加熱した。
【０１２１】
［実施例６］
実施例６においては、４７．５ｇのＢａＣＯ３と、２．５ｇのＮａＦ２、及び１ｇのＢａＣＯ３当たり０．０４ｇの炭素を混合し、この混合物質を大気雰囲気において１１００℃において２．５時間加熱した。
【０１２２】
［実施例７］
実施例７においては、９５ｇのＢａＣＯ３、５ｇのＮａＦ２、及び１ｇのＢａＣＯ３当たり０．０５９ｇの炭素を混合し、この混合物質を大気雰囲気において１１００℃において１時間加熱した。
【０１２３】
［実施例８］
実施例８においては、４７．５ｇのＢａＣＯ３、及び１ｇのＢａＣＯ３当たり０．０６１ｇの炭素を混合し、この混合物質を大気雰囲気において１４００℃において１時間加熱した。
【０１２４】
［比較例４］
比較例４においては、６１．５ｇのＢａＣＯ３、１．５ｇのＮａＦ２、及び１ｇのＢａＣＯ３当たり０．０１６ｇの炭素を混合し、この混合物質を不活性ガス（Ａｒ）雰囲気において１１００℃において１時間加熱した。
【０１２５】
［比較例５］
比較例５においては、４７．５ｇのＢａＣＯ３、及び１ｇのＢａＣＯ３当たり０．０１６ｇの炭素を混合し、この混合物質を大気雰囲気において１１００℃において２．５時間加熱した。
【０１２６】
［比較例３］
比較例６においては、４７．５ｇのＢａＣＯ３を不活性ガス（Ａｒ）雰囲気において１１００℃において１時間加熱した。
【０１２７】
［比較例７］
比較例７においては、４７．５ｇのＢａＣＯ３及び２．５ｇのＮａＦ２を混合し、大気雰囲気において１１００℃において１時間加熱した。
【０１２８】
下記の［表７］は、上記の方法と同様にして製造されたフラックスの成分を分析した結果を示す。
【０１２９】
【表７】
2015537180.tif 000009
［表７］に示すように、実施例４においては、ＢａＣＯ３と炭素（Ｃ）によるか焼反応が起こりながらＢａＯが大量に生成され、製造されたフラックスの組成はＢａＣＯ３が７２．６２ｗｔ％、ＢａＯが２３．１８ｗｔ％であった。また、そのモル分率（ＢａＣＯ３／ＢａＯ）は、液相化領域に含まれる７１／２９であった。実施例４により製造されたフラックスを固相化させると、フラックスが液相として生成され、各構成物質が均一に分布されていた。
【０１３０】
また、実施例５により生成されたフラックスの成分を分析したところ、実施例４と同じ結果が得られた。実施例５は、フラックスの製造に際して加熱時間を実施例４に比べて１．５時間短く設定したが、このように加熱時間を短縮する場合には、ＮａＦ２及びＣの含量を増大させることによって反応速度が増大し、製造されたフラックスが液相化領域に含まれることが分かった。
【０１３１】
実施例６は、実施例５よりもか焼反応を更に進行させ、製造されたフラックスのＢａＣＯ３とＢａＯのモル分率が６９／３１となり、液相化が行われていることが分かる。
図１０は、実施例６により製造されたフラックスのＸＲＤ（Ｘ線回折拡張リソース記述子）分析結果を示す。図１０に示すように、フラックス内にはＢａＯ及びＢａＣＯ３が存在し、Ｂａ（ＯＨ）２も存在することが分かった。Ｂａ（ＯＨ）２は、か焼反応により生成されたＢａＯが水分との強い反応性により生成されたＢａ水和物であると認められる。
【０１３２】
実施例７により製造されたフラックスは、ＢａＣＯ３とＢａＯのモル分率が６４／３６であり、か焼が実施例６に比べて更に進行してＢａＯの含量が増大していることがしめされた。
【０１３３】
以上のように、実施例４から実施例７までの結果から、同じ温度における加熱時間の増加又はＮａＦ２及びＣの含量の増加は、か焼反応を促すということを確認することができた。
一方、実施例８により製造されたフラックスは、ＢａＣＯ３とＢａＯのモル分率が６３／３７となり、やはり液相化が行われていることが分かる。これより、媒溶剤であるＮａＦ２を添加しない場合は、加熱温度が更に上昇することが分かり、この場合、炭素の含量を増大させると、か焼反応が促されるということが分かる。
【０１３４】
比較例４から比較例６において製造されたフラックスの成分結果を参照すると、加熱温度、加熱時間が実施例４から実施例７と同じ場合は、炭素の含量が特定の値以下であると、か焼反応が僅かに起こって微量のＢａＯが生成されるか、あるいは、全く生成されないことが分かる。また、製造されたフラックスが液相化されないことも分かる。比較例４により製造されたフラックスは、フラックスが固相として形成されるため、実験のために人為的に形成した孔がそのまま維持された。
【０１３５】
これに対し、比較例７の場合には製造されたフラックスが液相化されたが、ＢａＣＯ３とＢａＯのモル分率が上述した範囲内に収まらない。このように、比較例７により製造されたフラックスの液相化は、媒溶剤であるＮａＦ２の大量の投入による融点の低下に起因するものであると認められる。
前記分析結果を参照すると、ＢａＣＯ３に所定量の炭素（Ｃ）及びＮａＦ２を投入し、所定の温度以上に加熱すると、か焼反応が促されてフラックスの融点を低下させるということを確認することができた。
【０１３６】
このようにして製造されたフラックスのうち実施例７により製造されたフラックスと比較例７により製造されたフラックスを用いて脱リン平衡実験を行った。
平衡実験は、Ａｒガス雰囲気において１３００℃においてＭｇＯ坩堝を用いて５時間行った。このとき、フラックスと金属の割合は３０ｇ／２０ｇであり、金属としては、フェロマンガン（ＦｅＭｎ）を用いた。平衡実験結果を下記の［表８］に示す。
【０１３７】
【表８】
2015537180.tif 000010
［表８］に示すように、平衡実験後に、実施例７により製造されたＢａＯの含量が高いフラックスを用いた場合、フェロマンガン中のリン（Ｐ）の濃度（含量）が最も低く、マンガン（Ｍｎ）の割合も高いことが分かる。即ち、実施例７により製造されたフラックスの場合に融点が低くて流動性に非常に優れており、初期のＢａＯの含量が高いため脱リンの初期からスラグの塩基度を高く維持することができてフラックスの脱リン効率を向上させるということが分かった。
【０１３８】
以下、鎔湯が収容されている取鍋１００に本発明の実施形態によるインペラー２００を浸漬して前記鎔湯を脱リンする過程を説明する。
まず、取鍋１００にフェロマンガンの製造のための鎔湯、即ち、溶融フェロマンガンを装入し、前記鎔鋼中にインペラー２００を浸漬する。このとき、実施形態によるインペラー２００は、上述したように、インペラー胴体２１０と、インペラー胴体２１０の下部に設けられる吹込ノズル２３０と、インペラー胴体２１０の上部に前記吹込ノズル２３０とが分離されて配設される複数のブレード２２０と、インペラー胴体２１０の内部を上下方向に貫通するように形成されて、吹込ノズル２３０に脱リンフラックスを供給する供給管２４０と、を備える。
【０１３９】
ここで、実施形態によるインペラー２００のブレード２２０は、図１に示すように、鎔湯の上部領域に配設されてその上部面が湯面と隣り合い、吹込ノズル２３０は鎔湯の下部領域に配設されて取鍋１００内の底面と隣り合うように配設される。例えば、取鍋１００の内部に収容される鎔湯の湯面を基準として１／４地点以内の領域にブレード２２０が配設され、３／４地点を超える領域に吹込ノズル２３０が配設される。換言すると、鎔湯内の上部領域にブレード２２０が配設され、鎔銑内の下部領域に吹込ノズル２３０が配設される
【０１４０】
鎔湯にインペラー２００が浸漬されると、駆動部を用いてインペラー２００を回転させ、供給管２４０を介して吹込ノズル２３０に脱リンフラックスを供給する。インペラー２００の全体の回転によりブレード２２０及びインペラー胴体２１０が回転して取鍋１００の内部に収容される中身が互いに攪拌される。即ち、吹込ノズル２３０を介して吐き出される脱リンフラックスと鎔湯が互いに攪拌されて混合される。
【０１４１】
より詳細に説明すると、図１に示すように、ブレード２２０の回転により発生する攪拌の流れ（実線の矢印）は、前記ブレード２２０から取鍋１００の内壁方向に発生して衝突した後、前記取鍋１００の内壁に沿って上下方向に分岐されて流れる。また、吹込ノズル２３０を介して吐き出される脱リン剤フラックスによる攪拌の流れは、インペラー胴体２１０の外周面に沿って真っ直ぐに上昇した後、ブレード２２０の回転により鎔銑の上部領域から取鍋の内壁に向かって流れながら下降し、再びインペラー胴体２１０の外周面に沿って上昇する（点線の矢印）。
【０１４２】
このような脱リンフラックスによる攪拌の流れは、ブレード２２０の回転により発生した流れ、より詳しくは取鍋１００の内壁と衝突した後に下側に移動する流れと一致する方向の流れである。このため、従来のように吹込ノズル２３０から吐き出された脱リンフラックスによる攪拌の流れとブレード２２０による攪拌の流れが衝突することがなく、相互に一致する方向に流れて合流されることにより、攪拌力が向上した。
【０１４３】
このような攪拌により鎔湯と脱リンフラックスが互いに反応し、鎔湯中のリン（Ｐ）がスラグ層に移動して、鎔湯からリン（Ｐ）が除去される。このとき、実施形態によるインペラー２００を用いたことにより、従来に比べて攪拌力が向上するので、鎔湯と脱リンフラックスとの間の反応率が向上し、これにより、鎔湯中のリン（Ｐ）の除去率が向上した。従って、従来に比べてリン（Ｐ）の含量が少ないフェロマンガン鎔湯を容易に製造することができ、リン（Ｐ）の除去のための操業時間を短縮することができるという効果があった。
【０１４４】
また、本発明によるインペラー２００を用いた脱リン過程において用いられる脱リンフラックスは、前記図６により製造された、本発明の一実施形態による脱リンフラックスであり、ＢａＣＯ３−ＢａＯの２元系である。また、ＢａＣＯ３−ＢａＯの２元系フラックスは、ＢａＣＯ３とＢａＯのモル分率が、ＢａＯが固相及び液相の２相共存領域に含まれる領域に対応する０／１００〜６７／３３である。このため、一実施形態による脱リンフラックスを供給管２４０を介して投入すると、鎔湯に投入された時点においてＢａＯが固相及び液相として共存する。また、脱リンフラックスにＮａＦ２を更に含めてもよく、このとき、ＮａＦ２は、前記フラックスの総重量に対して３．１ｗｔ％超え１０ｗｔ％以下含有される。
【０１４５】
このように、ＢａＯが固相及び液相の２相として共存するＢａＣＯ３−ＢａＯの２元系フラックスを用いることにより、脱リンに際してのＣＯ２の分圧を下げて脱リン能を最大化させることができる。また、脱リンフラックス中のＢａＯの含量が高いので、脱リン工程の初期から高塩基度を維持することができて、マンガン（Ｍｎ）の酸化を抑えることができる。
【０１４６】
更に、本発明によるインペラー２００を用いた脱リン過程において用いられる脱リンフラックスは、前記図９により製造された、本発明の他の実施形態による脱リンフラックスであり、ＢａＣＯ３−ＢａＯの２元系である。また、ＢａＣＯ３−ＢａＯの２元系フラックスは、ＢａＣＯ３とＢａＯのモル分率（ＢａＣＯ３／ＢａＯ）が５５／４５〜７５／２５である。加えて、脱リンフラックスにＮａＦ２を更に含めてもよく、このとき、ＮａＦ２は、前記フラックスの総重量に対して３．１ｗｔ％を超えるように含有される。
【０１４７】
このような脱リンフラックスの製造に際して、ＢａＣＯ３を主成分とする脱リンフラックスに炭素（Ｃ）を混合してか焼反応を引き起こしてＢａＣＯ３−ＢａＯの２元系の共融点組成化によって脱リンフラックスの融点を下げることができる。このため、比較的に低温において、炭素の添加によるか焼反応を促すことができ、別途の媒溶剤を投入せずとも相対的に高い温度において炭素の添加によるか焼反応を促すことができる。なお、脱リン効率を向上させて所望の組成の鎔湯を製造することができる。
【０１４８】
上記においては、本発明の実施形態によるインペラー、一実施形態による脱リンフラックス及び他の実施形態による脱リンフラックスをフェロマンガン鎔湯の脱リンのために用いると説明した。しかしながら、本発明はこれに何ら限定されるものではなく、高炉から出銑された鎔銑の脱リンのために用いられてもよい。
【産業上の利用可能性】
【０１４９】
本発明によるインペラー及びこれを用いた鎔湯の処理方法は、鎔湯中に含有されているリン（Ｐ）成分を容易に除去することができる。このため、脱リン工程効率、特に、フェロマンガン鎔湯中のリン（Ｐ）成分を除去する脱リン効率を増大させ、脱リンのための工程時間を短縮することができ、これにより、生産率が向上するという効果がある。
【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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【国際調査報告】
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