(57)【要約】【課題】作業者が高温のインペラに近づくことなくインペラ交換作業を行うことができ、またインペラ交換時間も短縮できる攪拌式脱硫装置を提供する。【解決手段】攪拌用駆動源５によって回転駆動される主軸７の下方にインペラ軸８を連結する。主軸７とインペラ軸８とは、主軸フランジ７ａ及びインペラフランジ８ｃを介して連結される。インペラ軸８を上下方向に二分割し、インペラフランジ８ｃが設けられる上側の分割インペラ軸８ａの下端部に、雌ねじ１０及び雄ねじ１１のいずれか一方を形成する。回転翼４が設けられる下側の分割インペラ軸８ｂの上端部に、雌ねじ１０及び雄ねじ１１のいずれか一方に螺合する雌ねじ１０及び雄ねじ１１の他方を形成する。【選択図】図２
2012031463.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
溶銑中に浸漬された回転翼を回転させる攪拌式脱硫装置であって、
上下方向に伸び、下端に主軸フランジを有する主軸と、
前記主軸をその軸線の回りに回転駆動する攪拌用駆動源と、
上端に前記主軸フランジに接合されるインペラフランジを有すると共に、下端に回転翼を有し、前記インペラフランジ及び前記回転翼を上下方向に伸びるインペラ軸で連結するインペラと、を備え、
前記インペラの前記インペラ軸が上下方向に二分割され、
前記インペラフランジが設けられる上側の分割インペラ軸の下端部に、雌ねじ及び雄ねじのいずれか一方が形成され、
前記回転翼が設けられる下側の分割インペラ軸の上端部に、前記雌ねじ及び前記雄ねじのいずれか一方に螺合する前記雌ねじ及び前記雄ねじの他方が形成される攪拌式脱硫装置。
【請求項２】
前記上側の分割インペラ軸に雌ねじが形成され、前記下側の分割インペラ軸に雄ねじが形成されることを特徴とする請求項１に記載の攪拌式脱硫装置。
【請求項３】
前記上側の分割インペラ軸を前記下側の分割インペラ軸にねじ込むとき、前記攪拌用駆動源が前記上側の分割インペラ軸を回転させる方向は、脱硫工程において前記攪拌用駆動源が前記回転翼を回転させる方向と一致していることを特徴とする請求項１又は２に記載の攪拌式脱硫装置。
【請求項４】
溶銑中に浸漬された回転翼を回転させる攪拌式脱硫装置の主軸に、交換可能に接合される攪拌式脱硫装置用インペラであって、
上下方向に伸びるインペラ軸と、
前記インペラ軸の上端に設けられ、攪拌用駆動源によって回転駆動される主軸の主軸フランジに接合されるインペラフランジと、
前記インペラ軸の下端に設けられる回転翼と、を備え、
前記インペラの前記インペラ軸が上下方向に二分割され、
前記インペラフランジが設けられる上側の分割インペラ軸の下端部に、雌ねじ及び雄ねじのいずれか一方が形成され、
前記回転翼が設けられる下側の分割インペラ軸の上端部に、前記雌ねじ及び前記雄ねじのいずれか一方に螺合する前記雌ねじ及び前記雄ねじの他方が形成される攪拌式脱硫装置用インペラ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、取鍋内の溶銑にインペラ（回転翼）を浸漬し、インペラ（回転翼）を回転させて溶銑と脱硫剤をかき混ぜて脱硫を行う攪拌式脱硫装置及び脱硫装置用インペラに関する。
【背景技術】
【０００２】
製鉄工程において、溶鋼中の硫黄は、冷却に伴い表面や中心に偏在していき、製品鋼材の脆さの原因となり、機械的性質に悪影響を及ぼすことはよく知られている。近年、鋼材の品質に対する要求の高まりに伴い、低硫鋼や極低硫鋼の需要が増加しており、脱硫技術の向上が求められてきている。その脱硫処理は、より高いコストがかかる二次精製よりも、その前工程において反応効率の観点から硫黄の活量が高い溶銑を対象として行う方が望ましく、既に各種の方法が工業化されている。中でも、溶銑に浸漬したランス（パイプ）を通じて脱硫剤を吹き込むインジェクション脱硫法や、溶銑中にインペラ（回転翼）を浸漬し、溶銑と脱硫剤とをかき混ぜる機械的攪拌法が普及している。
【０００３】
攪拌式脱硫装置は、攪拌機の主軸の下端部にフランジ継手を介して取付けられたインペラを取鍋内の溶銑中に浸漬し、回転攪拌することにより、脱硫処理を行うものである。この攪拌式脱硫装置において、溶銑中に浸漬されるインペラは、通常、表面が耐火物で覆われており、繰り返し使用されるものである。使用回数が増加すると、インペラが溶損又は欠落したり、溶銑やスラグが付着する。このような理由により、インペラは定期的に取り換えなければならない。
【０００４】
上述のように、インペラは主軸にフランジ継手を介して連結される。すなわち、インペラ軸の上端にはインペラフランジが設けられ、主軸の下端には主軸フランジが設けられ、これらのフランジは複数本のボルトやコッターにより互いに接合される。従来のインペラの交換方法は、オペレータがフランジ継手の複数のボルトやコッターを緩め、主軸からインペラを取り外し、新しいインペラを主軸に再びフランジ継手を介して接合することにより、行われていた。
【０００５】
ところで、インペラの交換中は脱硫処理ができなくなるため、生産性が低下する。代替のインジェクション脱硫法を使用しても、機械的攪拌法に比較してコストが高くなるため、インペラ交換作業はなるべく短時間で完了する必要がある。
【０００６】
インペラの交換作業を短時間にし、交換作業を容易にするために、特許文献１には、フランジ継手のボルトの替わりにフランジのボルト孔を貫通するロッドを設け、ロッドにコッター等の抜け止め部材を係合させ、シリンダによってロッドを昇降させることによって、主軸のフランジとインペラのフランジとを結合させる技術が開示されている。
【０００７】
特許文献２には、インペラ軸の上端のフランジの下部に張出し部を設け、インペラ交換台車に設けた支持アームにより張り出し部を架空で支持し、その架空支持の下でインペラの交換を行うインペラ交換装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】実開平５−３７９４９号公報
【特許文献２】特開２００３−１８５３５８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかし、インペラのフランジと主軸のフランジを接合するためのボルトやコッターは、十分な接合強度を得るため、通常複数本使用されている。特許文献２に記載の発明にあっては、インペラの交換にあたって、作業員が手作業で複数本のボルトの取り外し、取り付けを行う必要があるので、作業に時間がかかるという問題がある。さらに、インペラが高温であること、インペラ交換作業中に設備に堆積した石灰の飛散が生じることから、インペラ交換作業前に十分な時間をかけ、インペラの冷却及び設備の気吹き清掃を行う必要もある。
【００１０】
特許文献１に記載の発明のように、フランジ継手のボルトの替わりにロッドを使用しても、シリンダの操作やコッター等の抜け止め部材の着脱作業に時間がかかるという問題がある。
【００１１】
本発明は、従来のインペラ交換作業の上述の問題を解決するものであり、作業者が高温のインペラに近づくことなくインペラ交換作業を行うことができ、またインペラ交換時間も短縮できる攪拌式脱硫装置及び攪拌式脱硫装置用インペラを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記課題を解決するために、本発明の一態様は、溶銑中に浸漬された回転翼を回転させる攪拌式脱硫装置であって、上下方向に伸び、下端に主軸フランジを有する主軸と、前記主軸をその軸線の回りに回転駆動する攪拌用駆動源と、上端に前記主軸フランジに接合されるインペラフランジを有すると共に、下端に回転翼を有し、前記インペラフランジ及び前記回転翼を上下方向に伸びるインペラ軸で連結するインペラと、を備え、前記インペラの前記インペラ軸が上下方向に二分割され、前記インペラフランジが設けられる上側の分割インペラ軸の下端部に、雌ねじ及び雄ねじのいずれか一方が形成され、前記回転翼が設けられる下側の分割インペラ軸の上端部に、前記雌ねじ及び前記雄ねじのいずれか一方に螺合する前記雌ねじ及び前記雄ねじの他方が形成される攪拌式脱硫装置である。
【００１３】
本発明の他の態様は、溶銑中に浸漬された回転翼を回転させる攪拌式脱硫装置の主軸に、交換可能に接合される攪拌式脱硫装置用インペラであって、上下方向に伸びるインペラ軸と、前記インペラ軸の上端に設けられ、攪拌用駆動源によって回転駆動される主軸の主軸フランジに接合されるインペラフランジと、前記インペラ軸の下端に設けられる回転翼と、を備え、前記インペラの前記インペラ軸が上下方向に二分割され、前記インペラフランジが設けられる上側の分割インペラ軸の下端部に、雌ねじ及び雄ねじのいずれか一方が形成され、前記回転翼が設けられる下側の分割インペラ軸の上端部に、前記雌ねじ及び前記雄ねじのいずれか一方に螺合する前記雌ねじ及び前記雄ねじの他方が形成される攪拌式脱硫装置用インペラである。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、インペラ軸を上下方向に二分割し、二分割されたインペラ軸を雌ねじ及び雄ねじにより接合するので、インペラの分解及び接合時に攪拌用モータの回転駆動を利用できる。したがって、作業者が高温のインペラに近づくことなくインペラ交換作業を行うことができ、インペラ交換時間も短縮できる。しかも、インペラ軸の上端には、主軸フランジに取り付けられるインペラフランジが設けられるので、既存の攪拌式脱硫装置にも上下方向に二分割されたインペラ軸を取り付けることができる。万が一、雌ねじ及び雄ねじの接合が強固であり、インペラ軸を二分割できない場合であっても、フランジ継手部分で主軸からインペラ軸を取り外すことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の一実施形態における脱硫装置の断面図
【図２】本発明の一実施形態における脱硫装置用インペラの側面図（図中（ａ）は主軸にインペラを接合した状態を示し、図中（ｂ）は下側の分割インペラ軸を上側の分割インペラ軸から外した状態を示す）
【図３】比較例の脱硫装置用インペラの側面図（図中（ａ）は主軸にインペラを接合した状態を示し、図中（ｂ）は主軸からインペラを外した状態を示し、図中（ｃ）は図中（ｂ）のＣＣ線矢視図を示す）
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、添付図面に基づいて、本発明の一実施形態における脱硫装置用インペラを詳細に説明する。図１は、本発明の一実施形態の攪拌式脱硫装置を示す。図１において、１は取鍋、２は溶銑、３は、図示されていない脱硫剤供給装置から投入された脱硫剤である。溶銑２中には回転翼４が浸漬される。回転翼４は、攪拌用駆動源としての攪拌用モータ５によってその軸線の回りを高速に回転駆動される。回転翼４を回転させると、溶銑２の上面に渦流陥没部が形成され、溶銑２と脱硫剤３とがかき混ぜられる。
【００１７】
攪拌用モータ５は、移動機構のガイド６に支持されている。図示しない移動機構は、回転翼４を溶銑２中に出し入れできるように、攪拌用モータ５が取り付けられるガイド６を昇降させ、またガイド６を水平方向に移動させる。
【００１８】
攪拌用モータ５には、上下方向に伸びる主軸７が連結される。主軸７の下方には、インペラ軸８が同軸上に連結される。主軸７及びインペラ軸８は中実管からなる。主軸７の下端には、主軸フランジ７ａが設けられる。インペラ軸８の上端には、主軸フランジ７ａに接合されるインペラフランジ８ｃが設けられる。主軸７とインペラ軸８とは、フランジ継ぎ手となる主軸フランジ７ａ及びインペラフランジ８ｃを介して接合される。インペラ軸８の下端には、回転翼４が設けられる。攪拌用モータ５の主軸７の回転がインペラ軸８を介して回転翼４に伝わる。
【００１９】
回転翼４は、溶銑に浸漬されるため、表面には耐火物が備えられている。使用回数が増加してくると、耐火物が溶損したり、欠落したり、または溶銑やスラグが付着し、攪拌性能が低下してくる。このため、定期的な交換が必要になる。通常、回転翼４とインペラ軸８とは一体構造となっているので、回転翼４を交換する場合は、インペラ軸８と同時に交換する必要がある。
【００２０】
図２は、脱硫装置用インペラの側面図を示す。図２（ａ）はインペラ軸８を主軸７に接合した状態を示し、図２（ｂ）は下側の分割インペラ軸８ｂを上側の分割インペラ軸８ａから外した状態を示す。
【００２１】
この実施形態のインペラ軸８は上下方向に二分割され、ねじ部にて結合される。すなわち、インペラ軸８は上下方向に上側の分割インペラ軸８ａと、下側の分割インペラ軸８ｂとに二分割される。インペラフランジ８ｃが設けられる上側の分割インペラ軸８ａの下端には、雌ねじ１０が形成される。回転翼４が設けられる下側の分割インペラ軸８ｂの上端には、雄ねじ１１が形成される。雌ねじ１０と雄ねじ１１とは互いに螺合する。
【００２２】
図３は、比較例としての従来の脱硫装置用インペラの側面図を示す。図３（ａ）はインペラ軸２８を攪拌用モータ２５の主軸２７に接合した状態を示し、図３（ｂ）は主軸７からインペラ軸２８を取り外した状態を示し、図３（ｃ）は図３（ｂ）のＣ−Ｃ線矢視図を示す。
【００２３】
この比較例において、主軸２７とインペラ軸２８は主軸フランジ２７ａ、及びインペラフランジ２８ａにより接合されている。インペラを交換する場合は、主軸フランジ２７ａ及びインペラフランジ２８ａを接続しているボルト３０を手作業で取り外すことになる。ボルト３０は、取り付け強度の確保等のため、フランジ継手に放射状に複数本設けられており（図３（ｃ）参照）、図３の例では１２本である。ボルト３０は複数本あり、またボルト３０の取り外しは作業員による手作業によるため、インペラの交換には非常に時間がかかる。
【００２４】
これに対し、図２に示すように、本発明の一実施形態においては、インペラの交換時、主軸フランジ７ａ及びインペラフランジ８ｃを分解せずに、雌ねじ１０及び雄ねじ１１を分解することによって、インペラの交換を行う。その際、攪拌用モータ５の回転駆動力を利用する。すなわち、攪拌用モータ５の回転方向を、脱硫工程における回転翼４の回転方向とは逆、例えば図２の上方から見て反時計回りに回転させる。すると、雌ねじ１０が雌ねじ１１に対して緩む方向に回転するので、下側の分割インペラ軸８ｂを上側の分割インペラ軸８ａから容易に取り外せる。
【００２５】
図２には示していないが、インペラの交換を補助するため、インペラ交換台車が使用される。インペラ交換台車はインペラを積載する収納容器を有しており、収納容器は上下に昇降可能である。収納容器にインペラを載せ、インペラ交換台車に設けた回り止めによりインペラの回転を止め、攪拌用モータ５を回転させて雌ねじ１０及び雄ねじ１１を緩めながら収納容器を徐々に下降していくことにより、取り外したインペラ（下側の分割インペラ軸８ｂ）を収納容器に収容する。
【００２６】
新しいインペラを取り付ける場合には、インペラ交換台車の収納容器に新しいインペラ（下側の分割インペラ軸８ｂ）を載せ、インペラ交換台車によって新しいインペラを主軸７の下方に移動させる。そして、インペラの回り止めを施した後、収納容器を徐々に上昇させながら、攪拌用モータ５の回転方向を例えば図２の上方から見て時計回りに回転させる。上側の分割インペラ軸８ａの雌ねじ１０が新しい下側の分割インペラ軸８ｂの雄ねじ１１に対してねじ込むように回転するので、下側の分割インペラ軸８ｂが上側の分割インペラ軸８ａに接合される。
【００２７】
このように、既存の攪拌用モータ５を作動させるだけで、作業員の手作業に依らずに遠隔操作によって容易に下側の分割インペラ軸８ｂを上側の分割インペラ軸８ａに取り外し、取り付けることができる。また、上側の分割インペラ軸８ａの上端には、インペラフランジ８ｃが設けられるので、既存の攪拌式脱硫装置にも、上下方向に二分割された分割インペラ軸８ａ，８ｂを取り付けることができる。万が一、雌ねじ１０及び雄ねじ１１の接合が強固であり、攪拌用モータ５を逆方向に回転させてもインペラ軸８を二分割できない場合が生じても、主軸フランジ７ａからインペラ軸８を取り外すことができる。
【００２８】
脱硫工程における攪拌用モータ５の回転方向が、図２の上方から見て時計回りの場合、回転翼４の溶銑攪拌中に雌ねじ１０及び雄ねじ１１が緩むのを防止するために、雌ねじ１０及び雄ねじ１１を右ねじとする必要がある。一方、脱硫工程における攪拌用モータ５の回転方向が、図２の上方から見て反時計回りの場合、雌ねじ１０及び雄ねじ１１を左ねじとする必要がある。つまり、上側の分割インペラ軸８ａの雌ねじ１０を回転させる方向は、必ず脱硫工程における回転翼４の回転方向と一致させる必要がある。
【００２９】
インペラの交換時、インペラ軸８やフランジ７ａ，８ｃに付着したスラグが落下する場合がある。下側の分割インペラ軸８ｂに雌ねじを形成した場合、落下したスラグや石灰の堆積物などの異物が雌ねじに入り込んでしまう。使用済みの分割インペラ軸８ｂの雌ねじに異物が入り込んでも特に問題にならないが、新しい分割インペラ軸８ｂの雌ねじに異物が入り込むと、上側の分割インペラ軸８ａとの十分な接合ができなくなる。そのような場合、手作業によって雌ねじに入り込んだスラグなどの異物を除去する作業が必要になる。図２（ｂ）に示すように、下側に分割インペラ軸に形成されるねじを雄ねじ１１にしておけば、この問題を防止できる。仮に、雄ねじ１１の表面に付着しても、雄ねじ１１であるので容易に異物の除去は可能である。
【実施例１】
【００３０】
図に示す従来例と比較して、インペラ交換時間は、１回あたり６０分から２０分へと大幅に低減した。インペラ交換の際には、脱硫バックアップとして、インジェクション脱硫法を行った。インジェクション脱硫法はインペラ脱硫法に比べてコストが高いので、脱硫バックアップを行えば行うほど、すなわちインペラ交換に時間を要するほど脱硫処理コストが増加する。インペラ交換時間が１／３と大幅に低下したので、脱硫処理コストを大幅に低減することができた。
【符号の説明】
【００３１】
３…脱硫剤
４…回転翼
５…攪拌用モータ（攪拌用駆動源）
７…主軸
７ａ…主軸フランジ
８…インペラ軸
８ａ…上側の分割インペラ軸
８ｂ…下側の分割インペラ軸
８ｃ…インペラフランジ
【図１】
2012031463.tif 000003
【図２】
2012031463.tif 000004
【図３】
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