(57)【要約】【課題】添加剤を低速かつ一定の速度で溶鋼に投入することにより、快削鋼の歩留りの向上と向上と安定を図ることができる添加剤の投入装置を提供すること。【解決手段】取鍋１７に入れられた溶鋼１９にＰｂ粒２４を投入する添加剤の投入装置において、Ｐｂ粒を秤量する秤量ホッパー３と、該秤量ホッパー３に貯留されたＰｂ粒２４を送り出すロータリーバルブ８と、該ロータリーバルブ８の下方に配設され、送り出されたＰｂ粒２４の管路の開閉を切替可能なバタフライ弁１１とを備えるものであり、前記ロータリーバルブ８のロータ６の羽根の先端とロータ６を収納するケーシングの内面との隙間は、Ｐｂ粒の粒径の２〜１０倍となるように構成される。【選択図】  図１
2005023368.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
取鍋中の溶鋼へ投入される添加剤の投入装置であって、溶鋼への溶解度が低く、溶鋼より比重が重い元素を含む粒状添加剤が貯留されるホッパーと、該ホッパーに一時的に貯留された添加剤を送り出すロータリーバルブと、該ロータリーバルブの下方に配設され、ロータリーバルブから送り出された添加剤の経路の開閉を切替可能なバタフライ弁とを備え、前記ロータリーバルブのロータの羽根の先端とロータを収納するケーシングの内面との隙間を前記添加剤の粒径の２〜１０倍としたことを特徴とする溶鋼への添加剤の投入装置。
【請求項２】
前記添加剤が、Ｐｂ、Ｂｉ及びその化合物であることを特徴とする請求項１に記載の溶鋼への添加剤の投入装置。
【請求項３】
前記バタフライ弁は、その内部に添加剤の経路と直角方向に架設される弁軸と、該弁軸に一体に固着されて弁軸の軸線を中心に回転可能な弁体とを備え、該弁体は弁軸を中心に回転することにより下方に向かって開放する部分を有し、前記ロータリーバルブから前記バタフライ弁に至る添加剤の経路は略垂直に立設される管路により構成され、前記管路内部のうち、前記バタフライ弁の弁体が下方に向かって開放しない部分を含む一側の上方には、管路の断面の一部を閉塞する閉塞部材が配設されてなり、該閉塞部材の上面は閉塞されない一側に向かって下降する傾斜面が形成されることを特徴とする請求項１又は２に記載の溶鋼への添加剤の投入装置。
【請求項４】
取鍋中の溶鋼に溶鋼への溶解度が低く、溶鋼より比重が重い元素を含む粒状添加剤を投入するに際し、ホッパーに一時的に貯留される粒状の添加剤を、ロータの羽根の先端とロータを収納するケーシングの内面との間に形成される隙間が添加剤の粒径の２〜１０倍であるロータリーバルブのロータを回転させて送り出し、ロータリーバルブの下方に設けられるバタフライ弁を開放して取鍋中の溶鋼に投入するようにしたことを特徴とする溶鋼への添加剤の投入方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、取鍋中の溶鋼中に快削元素を含有する粒状の添加剤を投入・溶解させて快削鋼を製造する添加剤の溶鋼への投入装置及びその投入方法に関し、更に詳しくはホッパーに一時的に貯留される鉛（Ｐｂ）粒などの粒状の添加剤をロータリーバルブを介して取鍋中の溶鋼に投入して快削鋼を製造するための溶鋼への添加剤の投入装置及びその添加剤の投入方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
鋼材の被削性向上を目的として、イオウ（Ｓ）、カルシウム（Ｃａ）、鉛（Ｐｂ）、ビスマス（Ｂｉ）などの元素（快削元素）を添加した快削鋼が広く用いられている。これら快削元素の中でも特にＰｂ、Ｂｉは母材中に均一に分布することで切屑破砕性等が向上する上、母材強度への影響が少ないことから、Ｐｂ、Ｂｉを添加した鋼材は広範囲の用途に用いられている。
【０００３】
溶鋼中への快削元素の投入は、快削元素からなる、又は快削元素を含有する添加剤を用いて行われるものであり、鋼材にこのような添加剤を投入・添加する方法としては、例えばＣＡＳ法（Ｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ  Ａｄｊｕｓｔｉｎｇ  Ｐｒｏｃｅｓｓ  ｂｙ  Ｓｅａｌｅｄ  Ａｒｇｏｎ  Ｂｕｂｂｌｉｎｇ）が用いられている。図３はＣＡＳ法により添加剤としてＰｂ粒を投入するための投入装置の概略を示した模式図である。図に示されるように投入装置は、Ｐｂ粒を貯留するためのものであってその底部に開閉可能なゲート２を備えるＰｂホッパー１と、このＰｂホッパー１の下方に配設され、Ｐｂホッパー１から供給されるＰｂ粒２４を一時的に貯留する秤量ホッパー３と、この秤量ホッパー３の底部に配設される開閉弁５１と、この開閉弁５１の開閉を操作する動力源であるエアシリンダー５０と、この開閉弁５１の排出側に配設され、中心線２３を中心に例えば矢印ｂの方向に回転可能に構成される旋回シュート１５と、この旋回シュート１５の先端に接続される浸漬管１６とを備える。
【０００４】
そして、Ｐｂホッパー１からＰｂ粒２４がゲート２を通じて秤量ホッパー３に供給され、その後、Ｐｂホッパー３の底部の開閉弁５１、旋回シュート１５、浸漬管１６を通じて溶鋼中に投入される。この際、秤量ホッパー３の底部に配設される開閉弁５１の開閉を繰り返すことにより、所定の単位時間当たりの投入量（以下、投入速度と記す）で投入すると共に浸漬管１６の先端を溶鋼中に浸して投入することにより溶鋼１９の表面に浮遊するスラグ２２をカットして露出する裸湯に直接Ｐｂ粒が投入されるようにする。さらに、投入操作中は旋回シュート１５を回転させること、及び取鍋１７の底部に設けられるポーラスプラグ１８からＡｒガスを吹き込んでその気泡２０により溶鋼１９を撹拌し、投入されたＰｂの濃度が均一となるようにするものである。
【０００５】
このような構成によれば、簡単な設備でＰｂ粒を投入することができるため、低い製造コストで鉛快削鋼を製造することができるという利点を有する。しかしながらＰｂは比重が大きく、かつ溶鋼中への溶解度が低いことから、溶鋼中に溶解・拡散せずに残ったＰｂが沈降・凝集し、大きなＰｂ粒を形成すると、これが鋳造時に鋳片、鋼塊中に混入して不良品となる。これを防止するために取鍋１７の底の近傍の溶鋼は投入後に抜取り孔２１より抜き取る必要があり、その分だけ歩留りが低下する。
【０００６】
本発明者らは、安価なＰｂ粒を添加剤として投入する方法で製造される鉛快削鋼の歩留りの向上を図るべく研究を行った結果、ある程度の大きさのＰｂ粒を添加剤として用いたとしても、Ｐｂ粒の投入速度を低速かつ一定に維持することでＰｂ快削鋼の歩留りを向上させることができることを知見したものである。しかしながら、前述のエアシリンダーと開閉ゲートとを組み合わせた構成では、Ｐｂの投入速度は開閉ゲートの開閉周期により調整されるが、低速かつ一定に維持するための微調整は困難なため、その結果歩留りにばらつきが生じることになる。また、上記開閉ゲートを用いる構成では、Ｐｂ粒がゲートにより潰され、結合して巨大なＰｂ粒となって溶鋼に投入されるという問題点もある。
【０００７】
鉛快削鋼の製造コストを増加させずに歩留りの向上を図る方法としては、例えば、市販の粒径１〜５μｍ程度の亜酸化Ｐｂを粒径０．５〜５．０ｍｍの大きさの顆粒状に固めたものを添加剤として用い、溶鋼が入れられた取鍋の底部に設けられるポーラスプラグからＡｒガスを吹き込み、このＡｒガスの気泡により溶鋼表面のスラグが押しのけられて現れた裸湯に、Ｐｂホッパーに貯留された前記顆粒状の亜酸化Ｐｂに炭酸カルシウムを２〜８重量％の範囲で混合した混合粉をＰｂシュートから自然落下方式により投入する方法が提案されている（特許文献１参照）。
【０００８】
この方法によれば、顆粒状の亜酸化Ｐｂに炭酸カルシウムを混合することによりＰｂの溶鋼中への均一溶解を促進して歩留りの向上を図ることができ、また、従来より用いられる自然落下方式の簡易な投入設備をそのまま用いてＰｂ快削鋼を製造することができるため、製造コストの増加を抑制することができる。しかしながら、自然落下方式ではＰｂの投入速度を一定にすることが困難で、歩留りを安定させることが困難である。また、炭酸カルシウムは含有量を増加させると母材に悪影響を与えることも懸念される。
【０００９】
他方、添加剤として粒状のＰｂを用いない方法としては、ワイヤーフィーダ法やパウダーインジェクション法などがある。ワイヤーフィーダ法は、シース管内にＰｂ粉末を充填したワイヤーを溶鋼中に所定速度で投入・添加することによりＰｂを投入するという方法である。また、パウダーインジェクション法は、例えばＰｂＯ粉末にキャリアとしてＣａＯを混合した混合粉をキャリアガスにより溶鋼内に吹き込むことで溶鋼にＰｂを投入・添加するという方法である（ワイヤーフィーダ法やパウダーインジェクション法の詳細については非特許文献１参照）。しかしながら、これら非特許文献１に記載の方法では、歩留りの向上を図ることができるものの、前記の方法及び構成に比較して高価なＰｂ粉末やＰｂＯ粉末を使うため製造コストが大幅に上昇する。
【００１０】
このため、快削鋼などの製造コストの上昇を抑制しつつ、溶鋼への均一な投入並びに歩留りの安定的向上を図ることができる溶鋼への添加剤の投入装置が望まれていた。
【００１１】
【特許文献１】
特開２０００−１７８６３２号公報
【非特許文献１】
梶岡博幸  鉄鋼技術の流れ２  取鍋精錬法  地人書館
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
本発明が解決しようとする課題は、特に溶鋼への快削元素の添加剤として安価なＰｂ粒などを用い、均質な組成の快削鋼が得られると同時に製造コストを上昇させることなく歩留りの向上及び安定を図ることができるＰｂ粒からなる添加剤の投入装置及び投入方法を提供することである。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
このような課題を解決するため、請求項１に係る発明は、取鍋中の溶鋼へ投入される添加剤の投入装置であって、溶鋼への溶解度が低く、溶鋼より比重が重い元素を含む粒状添加剤が貯留されるホッパーと、該ホッパーに一時的に貯留された添加剤を送り出すロータリーバルブと、該ロータリーバルブの下方に配設され、ロータリーバルブから送り出された添加剤の経路の開閉を切替可能なバタフライ弁とを備え、前記ロータリーバルブのロータの羽根の先端とロータを収納するケーシングの内面との隙間を前記添加剤の粒径の２〜１０倍としたことを要旨とするものである。
【００１４】
かかる構成によれば、例えば快削元素としてＰｂのような溶鋼への溶解度が低く比重が大きい元素を含む粒状の添加剤が秤量ホッパー内に一時的に貯留された状態で、ロータリーバルブのロータの回転速度を調整してバタフライ弁を開放すると、粒状の添加剤は投入速度が低速かつ一定に維持されて取鍋中の溶鋼へ投入される。ここでロータリーバルブのロータの羽根の先端とケーシング内面の隙間が添加剤の粒径の２〜１０倍程度とされていることから、この隙間から添加剤が不用意に流出することを防止して一定の投入速度での添加剤の投入を達成すると共に、添加剤が不用意にロータとケーシングの内面に噛み込まれて巨大な添加剤の粒を生成することを防止する。
【００１５】
この場合において、請求項２に記載のように、前記添加剤が、Ｐｂ、Ｂｉ及びその化合物であれば、快削鋼としての均質性は良好なものとなり、市販の安価な添加剤をそのまま用いることができるため、製造コストの低廉化も図れる。
【００１６】
また、請求項３に記載のように、前記バタフライ弁は、その内部に添加剤の経路と直角方向に架設される弁軸と、該弁軸に一体に固着されて弁軸の軸線を中心に回転可能な弁体とを備え、該弁体は弁軸を中心に回転することにより下方に向かって開放する部分を有し、前記ロータリーバルブから前記バタフライ弁に至る添加剤の経路は略垂直に立設される管路により構成され、前記管路内部のうち、前記バタフライ弁の弁体が下方に向かって開放しない部分を含む一側の上方には、管路の断面の一部を閉塞する閉塞部材が配設されてなり、該閉塞部材の上面は閉塞されない一側に向かって下降する傾斜面が形成されておれば、バタフライ弁が閉じている状態においては、ロータリーバルブから送り出された、あるいはロータリーバルブのロータの羽根の先端とケーシング内面との隙間から流出した添加剤は、バタフライ弁の弁体の下方に向かって回転する一側に偏らせて堆積させることができ、このため添加剤が弁体上に堆積した場合であっても、小さい力で弁体を操作できる。
【００１７】
更に請求項４に記載の発明は、取鍋中の溶鋼への添加剤の投入方法であって、取鍋中の溶鋼に溶鋼への溶解度が低く、溶鋼より比重が重い元素を含む粒状添加剤を投入するに際し、ホッパーに一時的に貯留される粒状の添加剤をロータの羽根の先端とロータを収納するケーシングの内面との間に形成される隙間が添加剤の粒径の２〜１０倍のロータリーバルブのロータを回転させて送り出し、ロータリーバルブの下方に設けられるバタフライ弁を開放して取鍋中の溶鋼に投入するようにしたことを要旨とするものである。
【００１８】
これに本発明の目的は達成されるものであるが、添加剤を投入する際においてロータリーバルブを回転させて添加剤を投入するときに、添加剤の投入速度を小さくすることができる。そして溶鋼に添加剤を投入するときに旋回シュートを回転させると共に不活性ガスを吹き込んで溶鋼を撹拌するようにすれば、溶鋼に対する溶解性の低い添加剤であっても均一に溶解させることができ、また、添加剤はバタフライ弁の下方に開放する一側に偏って落下堆積するため、バタフライ弁を開放するときに小さい力で開放することができ、安定した溶鋼への添加剤の投入が行われることになる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の一実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。本発明者らは、添加剤として安価なＰｂ粒を用い、投入速度を低速かつ一定に維持する構成としてロータリーバルブを適用することについて研究を行った結果、ロータリーバルブのロータの羽根の先端とケーシング内面との隙間（以下、ケーシングの隙間と記す）を使用するＰｂ粒径に合わせて最適化を図ると共に、Ｐｂ粒の漏出防止のための構成を付加することにより、安価で歩留りの安定的向上を図ることができる投入装置及び投入方法を発明したものである。なお、従来の構成と同一の部分については同一の符号を付して用いる。
【００２０】
図１は本発明の一実施の形態に係るＰｂ粒からなる添加剤の投入装置の構成を示した模式図である。なお図１は模式図であり、各部の寸法は現実の寸法の比率を示すものではない。図１に示すように本実施の形態に係る添加剤の投入装置は、Ｐｂ粒２４を貯留するためのものであって底部に開閉ゲート２を備えるＰｂホッパー１と、このＰｂホッパー１の下方に配設され、Ｐｂホッパー１からＰｂ粒２４の供給を受けて一時的に貯留する秤量ホッパー３と、秤量ホッパー３に一時的に貯留されるＰｂ粒２４を所定の投入速度で送り出すためのロータリーバルブ８と、ロータリーバルブ８の吐出管７側に接続され、Ｐｂ粒２４の経路を断続するバタフライ弁１１と、バタフライ弁１１を通過したＰｂ粒２４を浸漬管１６に導くための経路であって、その上端がバタフライ弁１１の下端側に配設され、下端が円運動をするように回転可能に構成される旋回シュート１５と、旋回シュート１５の下端側に接続される浸漬管１６とを備える。また、ロータリーバルブ８とバタフライ弁１１との間の管路９には、経路の一部を閉塞する閉塞部材１０が設けられる。
【００２１】
各部について詳しく記すと、Ｐｂホッパー１は添加剤であるＰｂ粒２４を大量に貯留しておくための容器であり、その底部には排出口を有し、この排出口には開閉ゲート２が設けられて通常は閉塞した状態に維持される。このＰｂホッパー１の底面は排出口（開閉ゲート２）に向かって傾斜面が形成され、Ｐｂホッパー１内に貯留されるＰｂ粒２４はこの排出口（開閉ゲート２）を通じて排出され、秤量ホッパー３にＰｂ粒２４を供給し得るように構成される。この開閉ゲート２は排出口の開閉を切り替えることができるものであればその構造は限定されるものではなく、例えばスライド式、バタフライ式など各種のゲートを用いることができる。
【００２２】
秤量ホッパー３は、Ｐｂ粒２４を秤量するために前記Ｐｂホッパー１からＰｂ粒２４の供給を受けて一時的に貯留するための容器であり、その底部にはＰｂ粒の排出口が形成され、その排出口に向かって傾斜面が形成されてＰｂ粒が排出口から排出されるように構成される。そしてこの排出口にはロータリーバルブ８が接続されて秤量ホッパー３内のＰｂ粒を送り出すように構成される。この秤量ホッパー３は少なくとも１回の投入操作で投入する量のＰｂ粒を貯留できるだけの容量を有することが望ましい。
【００２３】
秤量ホッパー３の排出口に配設されるロータリーバルブ８は、基本的には粉状物や粒状物を搬送するのに一般的に用いられるロータリーバルブと同一の構造を有するものである。具体的には、複数の羽根を有し回転することによりＰｂ粒を掻き出すようにして送り出すロータ６と、このロータ６を囲繞するように収納するケーシング４と、このケーシング４から延設され、Ｐｂ粒２４をロータ６へ導入する導入管５と、ロータ６から送り出されたＰｂ粒を吐出する吐出管７とを備える。そして、このロータリーバルブ８の導入管５は秤量ホッパー３の排出口に、吐出管７はバタフライ弁１１側の管路９にそれぞれ接続される。
【００２４】
このロータリバルブ８のケーシングの隙間は、添加剤であるＰｂ粒の粒径の２〜１０倍となるように構成されるものが望ましい。
【００２５】
すなわちＰｂは極めて軟らかい材料であるため、このケーシングの隙間が小さい場合には、ロータ６が回転した際にケーシングの隙間にＰｂ粒が噛み込まれて複数のＰｂ粒が結合し巨大なＰｂ粒を生成するおそれがある。このような巨大なＰｂ粒が溶鋼内に投入されると、大きい速度で沈降し、かつ溶解・拡散しにくいことから、取鍋１７の底部に溜まって歩留りの低下やばらつきを生じさせる原因となる。また、噛み込まれたＰｂにより目詰まりを起こし、ロータリーバルブ８の動作不良を引き起こしかねない。
【００２６】
一方、ケーシングの隙間が大きい場合には、秤量ホッパー３に一時的に貯留されると、Ｐｂ粒２４がケーシングの隙間から流出してＰｂ粒の漏れが生じ、その結果Ｐｂ粒の投入速度を低速かつ一定に維持することが困難となり、やはり歩留りの低下やばらつきの原因となる。
【００２７】
本発明者らは、ロータリーバルブの適用に際し、Ｐｂ粒の結合による巨大なＰｂ粒の生成を防止するためには、ケーシングの隙間がＰｂ粒の粒径の２倍以上であることが望ましく、またケーシングの隙間からＰｂ粒が流出することを防止するためには、Ｐｂ粒の粒径の１０倍以下であることが望ましいことを知見したものであり、これによりケーシングの隙間を添加剤の粒径の２〜１０倍とするものである。
【００２８】
ロータリーバルブ８の吐出管７の下端には略垂直に立設される管路９が接続され、この管路９の下端にはバタフライ１１弁が配設される。このような構成によればロータリーバルブ８から送り出されたＰｂ粒は自然落下により管路９を通じてバタフライ弁１１に送られることとなる。
【００２９】
このバタフライ弁１１は管路１４の開閉を切り替えるためのものであり、一般的な構造を有するバタフライ弁を適用できるものである。その構造の概略を説明すると、管路１４内に管路の方向に直角に架設され、その軸線を中心として回転可能な弁棒１３と、この弁棒１３に一体に固着されて弁棒１３の回転に伴って管路１４内を回転する板状の弁体１２とを備え、図示しない動力源により弁体１２が回転して管路１４の開閉を切り替えられるように構成される。そして垂直に立設される管路内で弁体１２が水平状態にある場合には管路１４を閉鎖し、弁棒１３を中心に弁体１２の一側が上方に向かい、他の一側が下方に向かうように矢印ａの向きに回転することにより管路１４を開放するように配設される。なお、このバタフライ弁１１はＰｂ粒の投入を行わないときには管路１４を閉鎖した状態に維持される。
【００３０】
このような構成とすることにより、Ｐｂホッパー１内のＰｂ粒２４を秤量ホッパー３に供給に供給する際、仮にＰｂ粒が前記ケーシングの隙間から流出した場合であっても、バタフライ弁１１によりせき止められるため、Ｐｂ粒が旋回シュート１５及び浸漬管１６を通じて不用意に外部へ漏出することを防止する。
【００３１】
また、前記ロータリーバルブ８とバタフライ弁１１の間の略垂直に立設される管路９には、当該管路内の断面の一部を閉塞する閉塞部材１０が配設される。この閉塞部材１０は、バタフライ弁１１の弁体１２が弁軸１３を中心に一側が下方に、他の一側が上方に向かって矢印ａの向きに回転して管路１４を開放する際に、上方側に向かって開放する一側を閉塞するように配設される。このような構成とすることにより、ロータリーバルブ８から落下したＰｂ粒はこの閉塞部材１０により管路９の閉塞されない側に集められ、バタフライ弁１１の弁体１２の下方へ向かって開放する一側に偏って落下する。このため、バタフライ弁１１が閉じている場合には、Ｐｂ粒は弁体１２の下方に向かって開放する一側に偏って堆積し、弁体１２上にＰｂ粒が堆積している状態からでも均一に堆積した場合に比較して小さい力で弁体１２を回転させてバタフライ弁１１を開放することができ、バタフライ弁１１の回転動力源を小型化することができる。
【００３２】
この閉塞部材１０はまた、上面側、すなわちロータリーバルブ８側の面は傾斜面となっており、ロータリーバルブ８から落下してきたＰｂ粒はこの傾斜面上を流落して堆積しないように構成されることが望ましい。
【００３３】
なお、バタフライ弁１１の弁体１２が下方に向かって開放する一側にＰｂ粒２４を堆積させてバタフライ弁の動作に必要な力を小さくする構成としては、前記閉塞部材１０を配設する構成のほか、部分的に小径の管路を組み込み、当該小径の管路の中心をバタフライ弁１１の弁体１２の下方側へ開放する一側に偏らせて配設する構成や、管路の中間に漏斗状の部材を設け、漏斗下部の排出口がバタフライ弁１１の弁体１２の下方側へ開放する一側の上方に位置するように配設する構成などを適用することができるものであり、要はロータリバルブ８から送り出されたＰｂ粒がバタフライ弁１１の弁体１２上に少なくとも下側に向かって開放する側に重心が位置するように偏って堆積させることができる構成であれば前記閉塞部材を配設する構成や径の細い管路を用いる構成に限られるものではない。
【００３４】
そして、秤量ホッパー３、ロータリーバルブ８、バタフライ弁１１及びロータリーバルブ８とバタフライ弁１１との間の管路９を一体的に構成することにより投入装置の小型化を図ることができる。
【００３５】
旋回シュート１５は、バタフライ弁１１を通過したＰｂ粒を浸漬管１６に送るための経路であり、その上端側は漏斗状に開口部が広がってバタフライ弁１１の下端側に位置するように配設され、バタフライ弁１１を通過したＰｂ粒を漏れることなく受け入れるように構成される。また下端側は浸漬管１６の上端に接続され、上端と下端の間の経路は上端側から下端側に向かって傾斜して配設される。このため、バタフライ弁１１を通過したＰｂ粒はこの旋回シュート１５の傾斜面を流落して浸漬管１５に導かれる。そしてバタフライ弁１１を通過したＰｂ粒を受ける上端を回転中心（中心線２３）として下端側が水平面内を円周運動（矢印ｂの向きに回転する運動）をするように構成される。なお、旋回シュート１５の傾斜部分は管路であっても上面が開放した経路であっても良い。
【００３６】
浸漬管１６はその上端は旋回シュート１５の下端に接続され、下端はＰｂ粒を投入するときに溶鋼中に浸される。そして旋回シュート１５の円周運動に伴って円周運動をする。
【００３７】
このような構成を有するＰｂ粒の投入装置を用いて溶鋼にＰｂ粒を投入する操作手順は次の通りである。
【００３８】
まずＰｂ粒２４を秤量するため、Ｐｂホッパーの底部に設けられる開閉ゲート２を開放してＰｂ粒２４を落下させる。このＰｂ粒の粒径は０．０５〜３．０ｍｍの範囲にあることが望ましく、更に０．７ｍｍ以下にあることが望ましい。
【００３９】
落下したＰｂ粒はロータリーバルブ８のロータ６より上方及び秤量ホッパー３内に一時的に貯留される。この際、一時的に貯留されたＰｂ粒の一部がロータリーバルブ８のケーシングの隙間から漏れて吐出管７側に流出する場合もあり得るが、このケーシングの隙間はＰｂ粒の粒径の１０倍以下であるため、流出するＰｂ粒の量が少なく抑えられて、大量のＰｂ粒がバタフライ弁１１の弁体１２上に堆積することが防止される。したがって、投入操作においてバタフライ弁１１を開放した際、大量のＰｂ粒が一時に投入されて投入速度が不均一となることを防止し、歩留りの向上を図ることができる。また、投入操作前は、吐出管７側に接続されるバタフライ弁１１が閉鎖しているため、旋回シュート１５及び浸漬管１６を経て外部に漏れ出すことがない。
【００４０】
そしてロータリーバルブ８のロータ６を所定の速度で回転させると共にバタフライ弁１１を開放すると、ロータリーバルブ８のロータより上方あるＰｂ粒が、ロータ６の回転速度に応じた投入速度で吐出管７側に送り出され、開放されたバタフライ弁１１、旋回シュート１５及び浸漬管１６を通じて溶鋼中に投入される。そして投入操作中においてもケーシングの隙間からのＰｂ粒の流出が防止されるため、投入速度が不均一になること、特にケーシングの隙間からの流出分が加わることにより投入速度が大きくなることが防止され、歩留りの向上と均一化を図ることができる。この際、従来例と同じく浸漬管１６の先端を溶鋼に浸すことにより露出している裸湯に直接Ｐｂ粒を投入し、またＰｂ粒の投入操作中には旋回シュートを回転させると共に取鍋の底部に設けられるポーラスプラグ１８からＡｒガスなどの不活性ガスを吹き込んでその気泡２０により溶鋼を撹拌してＰｂが溶鋼内に均一に拡散して溶解するようにする。
【００４１】
【実施例】
最後に本発明に係る添加剤の投入装置の効果を確認するために行った実験について記す。実験はＳ４５Ｃに０．０８重量％Ｐｂの鉛快削鋼を製造するものである。投入するＰｂ粒は粒径が０．３〜０．７ｍｍの範囲にあるものを用い、２５ｋｇ毎分の投入速度で投入した。ケーシングの隙間は約２ｍｍに設定している。
【００４２】
図２は、実験結果の頻度率（％）を示したグラフで、この頻度率（％）は、実験を行った回数のうち、Ｐｂ歩留りがそれぞれの区間に現れた頻度（回数）を百分率で示したものである。図に示されるように、従来の投入装置を用いた場合にはＰｂ歩留りは６０〜９５％の間に分布しているのに対し、本発明に係る装置によればＰｂ歩留りは７０〜９５％の間に表れており、Ｐｂ歩留りのばらつきが小さくなっていることが確認されたものである。また従来の投入装置によれば、Ｐｂ歩留りは７５〜８０％の区間に最も多く表れているのに対し、本発明に係る投入装置を用いた場合には８０〜８５％の区間に最も多く現れており、歩留りが全体として向上している。
【００４３】
このように本発明に係る投入装置によれば、従来の投入装置に比較してＰｂ歩留りのばらつきを防止すると共に、その向上を図ることができるという効果を奏するものである。
【００４４】
以上、本発明の一実施の形態について説明したが、本発明は上記実施の形態及び実施例に何ら限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の改変が可能である。例えば、適用する添加剤は前記Ｐｂ粒に限られるものではなく、このほか公知の各種添加剤の投入に適用することができる。また、ロータリーバルブは各種あるが、ケーシングの隙間が所定の範囲に構成されるものであれば、開放型、ポケット型、ヘリカル型などいずれのタイプを用いても良く、タイプが限定されるものではない。また、本実施の形態においては快削鋼を製造する目的で添加剤（快削元素）を投入・添加する例を示しているが、その他の目的で添加される各種元素の投入装置として用いることも可能である。
【００４５】
【発明の効果】
請求項１に記載の発明によれば、秤量ホッパー内のＰｂ粒はロータリーバルブのロータの回転により送り出されるため、エアシリンダーと開閉ゲートの組合せに比較してＰｂ粒の投入速度を低速かつ一定速度に維持することができ、また、ロータリーバルブのロータの羽根の先端とケーシング内面との間の隙間が添加剤の粒径に合わせて最適化されているため、この隙間から添加剤が漏出することが少なくなり添加剤の投入速度にばらつきが生じることを防止できる。更に、ロータリーバルブのロータの羽根の先端とケーシング内面との間の隙間に添加剤を噛み込んで巨大な添加剤の粒を生成することが少なくなり、巨大な添加剤が溶解せずに取鍋の底にたまって歩留りが低下することを防止する。このため快削鋼の歩留りの安定的な向上を図ることができる。
【００４６】
また請求項２に記載のように、添加剤として、Ｐｂ、Ｂｉ及びその化合物を用いるものであれば、例えばＰｂを快削元素として鉛快削鋼を製造するときに、市販の安価なＰｂ粒をそのまま添加剤として用いることができ、原料コストの上昇を抑制することができる。
【００４７】
請求項３に記載の発明によれば、バタフライ弁が添加剤の経路を閉鎖している状態においては、ロータリーバルブから送り出された、あるいはロータリーバルブのロータの羽根の先端とケーシング内面との隙間から流出した添加剤は、バタフライ弁の弁体の下方に向かって回転する一側に偏らせて堆積することになる。このため、例えば重量の大きいＰｂからなる添加剤が弁体上に堆積した場合であっても小さい力でバタフライ弁を開放することができ、バタフライ弁の動力源を小型化することができる。
【００４８】
請求項４に記載の発明によれば、秤量ホッパーに貯留される添加剤を投入するのにロータリーバルブを用いるため、添加剤を投入する際においてロータリーバルブを回転させて添加剤を投入するときに、添加剤の投入速度を小さくすることができる。そして溶鋼に添加剤を投入するときに旋回シュートを回転させると共に不活性ガスを吹き込んで溶鋼を撹拌するため、溶鋼に対する溶解性の低い添加剤であっても均一に溶解させることができる。また、添加剤はバタフライ弁の下方に開放する一側に偏って落下堆積するため、バタフライ弁を小さい力で開放することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態に係る添加剤の投入装置の構成を示した模式図である。
【図２】本発明の投入装置を用いた場合と、従来の方法を用いた場合との鉛快削鋼の歩留りの比較を示したグラフである。
【図３】従来のＣＡＳ法による添加剤の投入装置の構成を示した模式図である。
【符号の説明】
３  秤量ホッパー
６  ロータ
８  ロータリーバルブ
１１  バタフライ弁
１７  取鍋
１９  溶鋼
２４  Ｐｂ粒
【図１】
2005023368.tif 000003
【図２】
2005023368.tif 000004
【図３】
2005023368.tif 000005