(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
容器内の溶融金属に上方から浸漬され、かつ回転して回転軸の下端部付近から径方向に突出する複数の撹拌羽根で溶融金属を撹拌する溶融金属撹拌用インペラにおいて、
撹拌羽根は、
それぞれ大略的に、上面、下面、前面、後面および外側面を有する角柱状に形成され、前面が回転方向前方側であり、後面が回転方向後方側であり、外側面が径方向外側であり、
さらに、上面から後面にかけて角部を切欠いた傾斜面となる後部上切欠面と、
前面から外側面にかけて角部を切欠いた傾斜面となる前部外切欠面と、
下面から前面にかけて角部を切欠いた傾斜面となる前部下切欠面と、
を有することを特徴とする溶融金属撹拌用インペラ。
【請求項２】
前記前部外切欠面は、
回転方向後方へ向かうにつれて下方に傾斜するように形成されることを特徴とする請求項１記載の溶融金属撹拌用インペラ。
【請求項３】
前記撹拌羽根は、
下面から後面にかけて角部を切欠いた傾斜面となる後部下切欠面を有することを特徴とする請求項１または２記載の溶融金属撹拌用インペラ。
【請求項４】
前記撹拌羽根は、
下面に対して後面の成す角度が９０度未満であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載の溶融金属撹拌用インペラ。
【請求項５】
請求項１ないし４のいずれか１つの溶融金属撹拌用インペラと、
溶融金属を入れる容器と、を備え、
容器の中心線に対して回転軸の軸線がずれて偏心するように溶融金属撹拌用インペラが配置されることを特徴とする溶融金属撹拌装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、たとえば溶融金属より比重の小さい添加物と溶融金属との混合に用いられ、溶融金属に浸漬され回転して撹拌する溶融金属撹拌用インペラおよびそれを備える溶融金属撹拌装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、溶融金属の不純物を低減する精錬は、溶融金属にフラックスを添加してもしくはフラックスを添加しながら気体吹込撹拌または機械撹拌している。精錬反応は、溶融金属とフラックスとの界面で進行するので、溶融金属を撹拌してフラックスを溶融金属中に巻込み、溶融金属とフラックスとの反応界面を広くすることが反応促進にとって好ましい。フラックスは、溶融金属に比べて比重が小さく、添加しただけでは溶融金属の表面に浮くので、溶融金属とフラックスとを混合して反応界面を広くするために気体吹込撹拌または機械撹拌が行なわれる。
【０００３】
気体吹込撹拌と機械撹拌とを比べると、機械撹拌の方が、溶融金属に巻込まれた後に浮上するフラックスを繰返し巻込みやすいので、より効果的に精錬反応を進行させることができる。このことから、たとえば溶鋼の脱硫では、取鍋内の溶鋼に脱硫フラックスを添加し、インペラと呼ばれる撹拌羽根を有する回転体が、溶鋼に浸漬され回転して撹拌する機械撹拌式脱硫法が行なわれている。
【０００４】
インペラを用いて機械撹拌する溶鋼の脱硫では、効率的な脱硫を実現するべく種々の提案がなされている。たとえば、インペラの回転数を増して脱硫率の温度依存性を小さくし、低温操業で脱硫速度を向上することが提案されている（非特許文献１参照）。しかし、インペラの回転数を増すと、インペラの寿命が短くなり、溶鋼の飛散が多くなり、回転による振動が大きくなるという問題がある。
【０００５】
また、溶鋼を入れる容器内にじゃま板を設けることによって、撹拌時の溶鋼に不規則な上下流を生成し、フラックスを効率的に巻込んで脱硫率を向上することが提案されている（非特許文献２参照）。しかし、溶鋼は温度が高いので、溶鋼中に設けられるじゃま板は、熱および溶鋼の流動によって損傷するおそれが高く、損傷によって溶鋼に混入したじゃま板の砕片が非金属介在物の生因になるという問題がある。
【０００６】
また溶鋼を入れる容器の中心線に対してインペラの軸線がずれるように偏心させて回転することにより、溶鋼の流れを不規則化し撹拌能力を向上することが提案されている（非特許文献３参照）。しかし、インペラを偏心配置して回転すると、振動を助長する。偏心量を少なくすれば振動を問題ない程度に低減し得るが、少ない偏心量では、偏心による撹拌能力向上効果を期待することができないという問題がある。
【０００７】
そこで、インペラの撹拌羽根の形状を工夫し、容器内の溶鋼に上下流を形成して撹拌能力を向上することが提案されている（たとえば、特許文献１および特許文献２参照）。特許文献１および２では、インペラの撹拌羽根の形状を工夫することで撹拌能力を高め、低速回転でも脱硫時間の短縮効果が得られるとする。
【非特許文献１】ＣＡＭＰ−ＩＳＩＪ、社団法人日本鉄鋼協会、２００２年、Ｖｏｌ．１５、ｐ．８７３
【非特許文献２】鉄と鋼、社団法人日本鉄鋼協会、２００４年、Ｖｏｌ．９０、Ｎｏ．６、ｐ．３２９−３３３
【非特許文献３】鉄と鋼、社団法人日本鉄鋼協会、２００２年、Ｖｏｌ．８８、Ｎｏ．１、ｐ．１−７
【特許文献１】実開平０５−２７０４４号公報
【特許文献２】実開平０７−４１４００号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
特許文献１および２では、普通炭素鋼の溶鋼を脱硫精錬の対象とする。しかし、溶融金属の精錬では、普通炭素鋼の脱硫に比べてより強い撹拌をしなければ効率よく精錬できない場合がある。たとえば、ステンレス溶鋼の脱硫である。ステンレス溶鋼は、耐食性をよくするためにＣｒを多く含有する。ＣｒがＳの活量を低下させる元素であるため、Ｃｒを含有するステンレス鋼では脱硫反応が進行しにくい。したがって、ステンレス溶鋼の脱硫では、普通炭素鋼の脱硫に比べてより強い撹拌が必要になる。特許文献１および２に開示される撹拌羽根形状を有するインペラによって普通炭素鋼で達成される程度の撹拌能力では、ステンレス溶鋼の脱硫にとって十分でない。
【０００９】
本発明の目的は、撹拌能力に優れる溶融金属撹拌用インペラおよびそれを備える溶融金属撹拌装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の溶融金属撹拌用インペラは、容器内の溶融金属に上方から浸漬され、かつ回転して回転軸の下端部付近から径方向に突出する複数の撹拌羽根で溶融金属を撹拌することに用いられる。撹拌羽根は、それぞれ大略的に、上面、下面、前面、後面および外側面を有する角柱状に形成され、前面が回転方向前方側であり、後面が回転方向後方側であり、外側面が径方向外側である。撹拌羽根は、さらに、上面から後面にかけて角部を切欠いた傾斜面となる後部上切欠面と、前面から外側面にかけて角部を切欠いた傾斜面となる前部外切欠面と、下面から前面にかけて角部を切欠いた傾斜面となる前部下切欠面とを有することを特徴とする。
【００１１】
また本発明で、前記前部外切欠面は、回転方向後方へ向うにつれて下方に傾斜するように形成されることを特徴とする。
【００１２】
また本発明で、前記撹拌羽根は、下面から後面にかけて角部を切欠いた傾斜面となる後部下切欠面を有することを特徴とする。
【００１３】
また本発明で、前記撹拌羽根は、下面に対して後面の成す角度が９０度未満であることを特徴とする。
【００１４】
さらに本発明は、前記いずれかの溶融金属撹拌用インペラと溶融金属を入れる容器とを備え、容器の中心線に対して回転軸の軸線がずれて偏心するように溶融金属撹拌用インペラが配置されることを特徴とする溶融金属撹拌装置である。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、撹拌羽根の後部上切欠面が溶融金属を下方に引込む流れを作り、前部外切欠面が溶融金属を回転軸の径方向外方へ押出す流れおよび下方に押出す流れを作り、前部下切欠面が溶融金属を下方に押出す流れを作る。このように撹拌羽根に切欠面を形成することによって、容器内の溶融金属に外方向および上下方向に強い流れを作ることが可能になるので、撹拌能力に優れる溶融金属撹拌用インペラを提供することができる。
【００１６】
また溶融金属撹拌用インペラに後部下切欠面を形成することによって、インペラ側に向う上方向の流れを作る。インペラ後面側は流れの停滞する澱みが生じ易いが、後部下切欠面により、流れの停滞が緩和され、インペラ前面により多くの体積を供給することができるので、一層撹拌能力に優れる溶融金属撹拌用インペラを提供することができる。
【００１７】
また後部上切欠面に連なる後面が下面に対して成す角度を９０度未満にすることによって、後部上切欠面で下方に引込まれる溶融金属を、後面に沿って円滑に下方へ向って流すことができるので、一層撹拌能力に優れる溶融金属撹拌用インペラを提供することができる。
【００１８】
さらに本発明の溶融金属撹拌装置によれば、撹拌能力に優れる溶融金属撹拌用インペラは、容器の中心線に対して回転軸の軸線がずれて偏心するように配置されて回転する。溶融金属撹拌用インペラが偏心配置されて回転することで溶融金属に不規則で複雑な流れを作ることができる。また撹拌能力に優れる溶融金属撹拌用インペラは、小さい偏心量で十分に強く撹拌することができるので、偏心に起因する装置の振動が抑制される。このようにして撹拌能力に優れる溶融金属撹拌装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
図１は、本発明の一つの実施形態である溶融金属撹拌用インペラ１の構成を示す。溶融金属撹拌用インペラ１は、容器内の溶融金属に上方から浸漬され、かつ矢符１０で示す時計まわりに回転して回転軸２の下端部４付近から径方向に突出する複数の撹拌羽根５で溶融金属を撹拌することに用いられる。本実施形態では、４つの撹拌羽根５を有する溶融金属撹拌用インペラ１について例示する。以後、溶融金属撹拌用インペラを単にインペラと略記する。
【００２０】
撹拌羽根５は、それぞれ大略的に、上面１１、下面１２、前面１３、後面１４および外側面１５を有する角柱状に形成される。ここで、前面１３は回転方向前方側であり、後面１４は回転方向後方側であり、外側面１５は径方向外側である。また下面１２は、回転軸２の軸線３に対して垂直になるように形成される。
【００２１】
撹拌羽根５は、さらに、上面１１から後面１４にかけて角部を切欠いた傾斜面となる後部上切欠面１６と、前面１３から外側面１５にかけて角部を切欠いた傾斜面となる前部外切欠面１７と、下面１１から前面１３にかけて角部を切欠いた傾斜面となる前部下切欠面１８と、下面１２から後面１４にかけて角部を切欠いた傾斜面となる後部下切欠面１９とを有する。また前部外切欠面１７は、回転方向後方へ向うにつれて下方に傾斜するように形成される。
【００２２】
撹拌羽根５は、下面１２に対して後面１４の成す角度θが９０度未満になるように形成される。θの下限は特に限定しないが、好ましくは６０度以上である。θを６０度未満にすると、撹拌羽根５の回転方向の厚みが薄くなり、強度低下が懸念されるからである。
【００２３】
インペラ１の材料としては、たとえば耐火モルタルなどの不定形耐火物が好適に用いられる。不定形耐火物を所望の形状に成形し焼成してインペラ１を製造することができる。
【００２４】
図２は、撹拌羽根５で形成される溶融金属の流れの状態を示す。撹拌羽根５はそれぞれ同じ形状をしているので、図２では流れの状態を判りやすくするために１つの撹拌羽根５のみを示す。容器に入れた溶融金属に撹拌羽根５の全部または一部を上方から浸漬し、インペラ１を軸線３まわりに回転させるのに伴い、撹拌羽根５が軸線３を中心として周回運動する。撹拌羽根５の周回運動によって、撹拌羽根５に形成される各切欠面１６，１７，１８，１９は、溶融金属に次のような流れを作る。
【００２５】
後部上切欠面１６は、溶融金属を下方に引込む流れ２１を作る。前部外切欠面１７は、溶融金属を回転軸２の径方向外方および周方向に押出す流れ２２と、溶融金属を下方に押出す流れ２３とを作る。前部下切欠面１８は、溶融金属を下方に押出す流れ２４を作る。
【００２６】
また後部下切欠面１９は、インペラ側に向う上方向の流れ２５を作る。インペラ後面側は、流れの停滞するよどみが生じ易く、インペラ前面により押出され得る溶融金属の体積を減少させる。流れ２５によってインペラ後面側の澱みが解消され、より多量の溶融金属をインペラ前面から吐出させることができる。
【００２７】
撹拌羽根５の各切欠面１６，１７，１８，１９が、溶融金属を引込みかつ押出して容器内の溶融金属に外方向および上下方向の不規則で複雑な強い流れを作り、撹拌能力を向上する。このように切欠面を有する形状の撹拌羽根５とすることによって、溶融金属の撹拌能力に優れるインペラ１を提供することができる。
【００２８】
なお、インペラ１の撹拌能力向上は、主として、前部外切欠面１７が溶融金属を回転軸２の径方向および周方向に押出し、前部下切欠面１８が溶融金属を容器の底面に向けて下方に押出し、後部上切欠面１６が溶融金属表層の流れを下方に引込むという循環する流れによって達成される。後部下切欠面１９は、上記の循環する流れの中で形成されがちな澱みを解消することによって、撹拌能力のさらなる向上に寄与していると考えられる。
【００２９】
図３は、本発明の他の実施形態である溶融金属撹拌装置３１の構成を簡略化して示す。溶融金属撹拌装置３１は、インペラ１と溶融金属３２を入れる容器３３とを備え、容器３３の中心を通り鉛直方向に延びる線３４に対して、回転軸２の軸線３がずれて偏心するようにインペラ１と容器３３とが相対配置される。ここで、容器３３の中心を通り鉛直方向に延びる線３４を中心線３４と呼ぶ。なお、図３では図示を省略するが、溶融金属撹拌装置３１は、容器３３の周辺にインペラ１を回転させるモーターならびにモーターおよびインペラ１を取付ける枠体を含む。
【００３０】
容器３３は、底付き円筒形状であり、鉄製の外殻３５および外殻３５に内張りされる耐火物３６で構成される。このような容器３３には、たとえば溶融金属３２としてステンレス溶鋼を入れる取鍋などがある。
【００３１】
インペラ１は、溶融金属３２に浸漬されて撹拌するとき、その特徴的な形状により、優れた撹拌能力を発揮する。溶融金属撹拌装置３１は、インペラ１の軸線３を中心線３４から偏心させることによって、一層優れた撹拌能力を発揮することができる。インペラ１の軸線３と容器中心３４との偏心量をＥｃで表す。
【００３２】
図４は、溶融金属撹拌装置３１における溶融金属３２の流れの状態を簡略化して示す。図４（ａ）は横断面から見た状態を示し、図４（ｂ）は平面から見た状態を示す。中心線３４に対して偏心配置されるインペラ１の回転によって容器３３内の溶融金属３２に形成される流れを図４中に矢符で示す。
【００３３】
溶融金属３２の流れについて以下に説明する。上下方向については、偏心により容器３３の内壁までの距離が狭まっている側で、下方に押出された溶融金属が、容器３３の底面に衝突し反射して上方に向きを変え、さらにインペラ１によって引込まれるという極めて不規則かつ複雑な流れを形成する。また周方向については、偏心により容器３３の内壁までの距離が広まっている側で、前部外切欠面１７によって径方向外方へ向って押出される溶融金属が、周方向の流れを霍乱して不規則な流れを形成する。
【００３４】
強い撹拌力を発揮するインペラ１を備え、インペラ１の軸線３と中心線３４とをわずかに偏心させることで、装置の振動を助長することなく、インペラ１によって形成される溶融金属の流れの不規則さおよび複雑さを増幅することができる。このことによって、一層優れた撹拌能力を有する溶融金属撹拌装置を提供することが可能になる。
【００３５】
このように、溶融金属撹拌装置３１は、極めて優れた撹拌能力を有するので、強い撹拌力を必要とするたとえばステンレス溶鋼の脱硫装置として好適である。ステンレス溶鋼にフラックスを添加し、溶融金属撹拌装置３１で撹拌すると、その強い撹拌力によって、フラックスをステンレス溶鋼中へ強く巻込み、また巻込み後一旦浮上しても繰返し巻込むことができるので、ステンレス溶鋼とフラックスとの反応界面の面積を広くすることができる。
【００３６】
（実施例）
以下、本発明の実施例について説明する。
図５は、撹拌能力の試験に用いた試験装置４１の構成を簡略化して示す。試験装置４１は、インペラを備える溶融金属撹拌装置を模した水モデル機４１である。インペラを備える溶融金属撹拌装置の実機としては、溶融金属にステンレス溶鋼、フラックスに脱硫フラックス、容器に取鍋を用いる機械撹拌式脱硫装置を想定した。水モデル機４１では、ステンレス溶鋼の代わりに水４２、脱硫フラックスの代わりにシリカ系中空球体、取鍋の代わりにアクリル樹脂製の容器４３を用いた。以後、シリカ系中空球体をトレーサーと呼ぶ。
【００３７】
本実施例では、実機の約１／３サイズの水モデル機４１により撹拌能力を試験した。水モデル機４１は、容器４３の直径ｄｍを９２０ｍｍ、静止状態の水深さｄｗを６６０ｍｍ、インペラを浸漬したときのインペラ下端部の容器底面からの高さである浸漬深さｄｅを２７０ｍｍに設定した。
【００３８】
試験に用いたインペラのサイズも、実機の約１／３の寸法に設定した。インペラには、実施例を１種類、比較例を３種類使用した。実施例には、図１に示す形状のインペラ１を使用した。３種類の比較例１〜３には、実施例に形状が類似し、実施例に比べていずれかの切欠面を有していないインペラ４４ａ，４４ｂ，４４ｃを使用した。比較例１〜３のインペラを総称するときは参照符号４４で表記する。なお、水モデル機４１に使用したインペラ１，４４は鋼製である。
【００３９】
図６は、比較例１のインペラ４４ａの構成を簡略化して示す。比較例１のインペラ４４ａは、下面１２ａと後面１４ａとの成す角度θが８５度に設定されているが、切欠面を有していない。
【００４０】
図７は、比較例２のインペラ４４ｂの構成を簡略化して示す。比較例２のインペラ４４ｂは、前部下切欠面１８ｂおよび後部下切欠面１９ｂを有し、下面１２ｂと後面１４ｂとの成す角度θが８５度に設定されているが、前部外切欠面および後部上切欠面を有していない。
【００４１】
図８は、比較例３のインペラ４４ｃの構成を簡略化して示す。比較例３のインペラ４４ｃは、前部外切欠面１７ｃ、前部下切欠面１８ｃおよび後部下切欠面１９ｃを有し、下面１２ｃと後面１４ｃとの成す角度θが８５度に設定されているが、後部上切欠面を有していない。
【００４２】
図９は、水モデル機４１に使用したインペラ１，４４の形状に関する各部の寸法測定位置を示す。寸法測定位置を以下に説明し、実測値を表１に示す。
Ａ：撹拌羽根が突出する方向での撹拌羽根上端部のインペラの径
Ｂ：撹拌羽根が突出する方向での撹拌羽根下端部のインペラの径
Ｃ：撹拌羽根の回転方向の厚み
Ｄ：インペラ回転時の最大外周径
Ｈ：撹拌羽根の上下方向の長さである幅
θ：下面と後面との成す角度
【００４３】
【表１】
0005252670.tif 000002
【００４４】
想定する実機との相似則を考慮し、フルード数および単位容量の撹拌動力を同一として、式（１）および式（２）により、水モデル機４１のインペラ１，４４の回転数ならびにトレーサーの大きさおよびかさ比重を定めた。
【００４５】
Ｎ２＝Ｎ１（Ｄ２／Ｄ１）２／３                                  ・・・（１）
ここで、Ｎ１：実機のインペラの回転数
Ｎ２：水モデル機のインペラの回転数
Ｄ１： 実機のインペラ回転時の最大外周径
Ｄ２：水モデル機のインペラ回転時の最大外周径
【００４６】
ｒ２／ｒ１＝（Ｎ２Ｄ２／Ｎ１Ｄ１）
×√｛（１−ρｓ１／ρｌ１）／（１−ρｓ２／ρｌ２）｝・・・（２）
ここで、ｒ１：フラックスの径
ｒ２：トレーサーの径
ρｓ１：フラックスのかさ比重
ρｓ２：トレーサーのかさ比重
ρｌ１：ステンレス溶鋼の比重
ρｌ２：水の比重
【００４７】
なお、トレーサーは、式（２）から平均粒径１２０μｍ、かさ比重０．２９が得られたので、これに基づいて撹拌の予備試験をしたが、撹拌によりトレーサーが水中に分散する時間が極めて短く、挙動を十分に観察することができなかった。そこで、観察に適する平均粒径が１０ｍｍ、かさ比重が約０．８のトレーサーに変更して試験した。
【００４８】
インペラ１，４４の回転については、容器３３の中心線３４とインペラ１，４４の軸線３とを一致させた偏心なしの場合と、ずらして偏心させた場合とについて試験した。偏心量Ｅｃは、２５ｍｍ、５０ｍｍおよび７５ｍｍの３段階に変化させた。
【００４９】
図５に戻って撹拌能力の評価方法について説明する。インペラ１，４４が回転し撹拌している状態での評価要素には、水面盛上り高さｈｉ、渦中心位置深さｈｗおよびトレーサー侵入深さｈｅの３つがある。水面盛上り高さｈｉとは、インペラ１，４４が回転して容器４３内の水面が静止水面よりも高くなったとき、その水面が最も高くなった位置の容器底面からの高さをいう。渦中心位置深さｈｗとは、インペラ１，４４が回転して渦が形成され、渦の中心で静止水面よりも水面が低くなったとき、その水面が最も低くなった位置の容器底面からの高さをいう。トレーサー侵入深さｈｅとは、水に巻込まれたトレーサーが容器４３の中で達することができた最も深い位置の容器底面からの高さをいう。
【００５０】
水面盛上り高さｈｉおよび渦中心位置深さｈｗは、ともに流れの強さの指標になるが、必ずしも水とトレーサーとが撹拌され混合されている状態を表すものではない。トレーサー侵入深さｈｅは、トレーサーが侵入した深さが深いほど浮上するまでに時間を要するので、トレーサーが水中に滞在している時間を表していると言える。トレーサーが水中に滞在している時間が長いと、同じ機会に水中に存在し得るトレーサーの量が多くなるので、水とトレーサーとの接触界面すなわち反応界面の面積が広いと解することができる。そこで、トレーサー侵入深さｈｅで撹拌能力を評価した。トレーサー侵入深さｈｅが小さいほど、すなわちトレーサーがより深い位置まで侵入するほど撹拌能力が優れると判定した。
【００５１】
以下、試験結果について説明する。
図１０は、偏心なしの場合における比較例１および比較例２について回転数とトレーサー侵入深さとの関係を示す。図１１は、偏心なしの場合における比較例３および実施例について回転数とトレーサー侵入深さとの関係を示す。
【００５２】
実施例および比較例１〜３のいずれにおいても、回転数の増加に伴いトレーサー侵入深さｈｅが減少した。回転数１００ｒｐｍの場合、実施例、比較例２および比較例３では、トレーサー侵入深さｈｅが５０ｍｍ未満まで達したのに対して、比較例１では、トレーサー侵入深さｈｅが４５０ｍｍまでしか達することができなかった。
【００５３】
回転数が１５０ｒｐｍ以上の場合、実施例、比較例２および比較例３ではトレーサー侵入深さｈｅが０ｍｍ、すなわちトレーサーが容器底面まで達したのに対して、比較例１ではトレーサー侵入深さｈｅが約１８０ｍｍまでしか達することができなかった。このことから、切欠面を有する実施例および比較例２，３は、切欠面を有していない比較例１よりも撹拌能力が優れていることが判る。
【００５４】
さらに、回転数が５０ｒｐｍの低速回転の場合、実施例のみトレーサー侵入深さｈｅが６００ｍｍ未満に達したが、比較例１〜３では、トレーサー侵入深さｈｅが６００ｍｍ超えであった。このように、前部外切欠面、前部下切欠面、後部上切欠面および後部下切欠面を有する実施例は、前部外切欠面および後部上切欠面を有していない比較例２および後部上切欠面を有していない比較例３に比べて撹拌能力の高いことが判る。
【００５５】
次に、インペラ１，４４の軸線３と中心線３４とが偏心量Ｅｃを有する場合の試験結果を説明する。偏心ありの試験は、偏心なしの場合に切欠面の効果が認められた実施例および比較例２，３のインペラについて行なった。図１２は、偏心量Ｅｃが２５ｍｍの場合における比較例２、比較例３および実施例について回転数とトレーサー侵入深さとの関係を示す。図１３は、偏心量Ｅｃが５０ｍｍの場合における比較例２、比較例３および実施例について回転数とトレーサー侵入深さとの関係を示す。図１４は、偏心量Ｅｃが７５ｍｍの場合における比較例２、比較例３および実施例について回転数とトレーサー侵入深さとの関係を示す。
【００５６】
偏心量Ｅｃが７５ｍｍと大きい場合、回転数が１００ｒｐｍ以上では、実施例、比較例２および比較例３のいずれもトレーサーが容器底面まで達して差が生じなかった。回転数が５０ｒｐｍの低速回転でも、実施例および比較例２のトレーサー侵入深さｈｅが１００ｍｍ、比較例３のトレーサー侵入深さｈｅが１５０ｍｍであり、３者の間に大きな差が生じなかった。
【００５７】
しかし、偏心量Ｅｃを７５ｍｍよりも小さくすると、実施例と比較例２および比較例３とでトレーサー侵入深さｈｅに差が生じた。特に偏心量Ｅｃが小さい２５ｍｍの場合、回転数５０ｒｐｍの低速回転では、実施例のトレーサー侵入深さｈｅが１５０ｍｍまで達することができたのに対して、比較例２では３００ｍｍ、比較例３では３５０ｍｍにしか達しなかった。
【００５８】
偏心量Ｅｃを大きくすると、比較例２および比較例３でもトレーサー侵入深さｈｅは小さくなり撹拌能力が向上するが、装置の振動が懸念される。しかし、切欠面を有して高い撹拌能力を発揮し得る実施例のインペラを使用し、小さな偏心量に設定することにより、振動の問題がなく、かつ優れた撹拌能力を有する溶融金属撹拌装置を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５９】
【図１】本発明の一つの実施形態である溶融金属撹拌用インペラ１の構成を示す図である。
【図２】撹拌羽根５で形成される溶融金属の流れの状態を示す図である。
【図３】本発明の他の実施形態である溶融金属撹拌装置３１の構成を簡略化して示す断面図である。
【図４】溶融金属撹拌装置３１における溶融金属３２の流れの状態を簡略化して示す図である。
【図５】撹拌能力の試験に用いた試験装置４１の構成を簡略化して示す断面図である。
【図６】比較例１のインペラ４４ａの構成を簡略化して示す図である。
【図７】比較例２のインペラ４４ｂの構成を簡略化して示す図である。
【図８】比較例３のインペラ４４ｃの構成を簡略化して示す図である。
【図９】水モデル機４１に使用したインペラ１，４４の形状に関する各部の寸法測定位置を示す図である。
【図１０】偏心なしの場合における比較例１および比較例２について回転数とトレーサー侵入深さとの関係を示すグラフである。
【図１１】偏心なしの場合における比較例３および実施例について回転数とトレーサー侵入深さとの関係を示すグラフである。
【図１２】偏心量Ｅｃが２５ｍｍの場合における比較例２、比較例３および実施例について回転数とトレーサー侵入深さとの関係を示すグラフである。
【図１３】偏心量Ｅｃが５０ｍｍの場合における比較例２、比較例３および実施例について回転数とトレーサー侵入深さとの関係を示すグラフである。
【図１４】偏心量Ｅｃが７５ｍｍの場合における比較例２、比較例３および実施例について回転数とトレーサー侵入深さとの関係を示すグラフである。
【符号の説明】
【００６０】
１，４４  インペラ
２  回転軸
３  軸線
５  撹拌羽根
１１  上面
１２  下面
１３  前面
１４  後面
１５  外側面
１６  後部上切欠面
１７  前部外切欠面
１８  前部下切欠面
１９  後部下切欠面
３１  溶融金属撹拌装置
３２  溶融金属
３３  容器
３４  中心線
４１  水モデル機
【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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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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