(57)【要約】  本発明に係る溶銑処理装置は、容器の直径方向に容器の側壁を貫通するように配設され、容器内の溶銑にインペラーが浸漬される前の状態であるとき、溶銑の湯面の高さに比べて高く、容器内の溶銑にインペラーが浸漬されて回転する状態であるとき、溶銑の最上部の湯面の高さに比べて低く位置するように配設されて、容器内に溶銑精錬のための精錬剤を吹き込むノズルを有する精錬剤投入機を備える。  したがって、本発明の実施形態によれば、従来のように、容器の上側から精錬剤を投入するときに比べて精錬効率が向上し、精錬剤の使用量及び精錬時間を短縮させることができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
溶銑を受鋼可能な容器と、
容器内に装入されて回転可能であり、容器内の溶銑に浸漬されて前記溶銑を攪拌するインペラーを有する攪拌器と、
前記容器の直径方向に前記容器の側壁を貫通するように配設され、前記容器内の溶銑に前記インペラーが浸漬される前の状態であるとき、前記溶銑の湯面の高さに比べて高く、前記容器内の溶銑に前記インペラーが浸漬されて回転する状態であるとき、前記溶銑の最上部の湯面の高さに比べて低く位置するように配設されて、前記容器内に溶銑の精錬のための精錬剤を吹き込むノズルを有する精錬剤投入機と、
を備えることを特徴とする溶銑処理装置。
【請求項２】
前記精錬剤投入機は、
前記精錬剤が貯留された精錬剤貯留部と、
一方の端が前記精錬剤貯留部に連結され、他方の端が前記ノズルに連結された精錬剤供給ラインと、
前記精錬剤供給ラインに連結されて前記精錬剤の移動のための不活性ガスを供給するガス供給ラインと、
を備えることを特徴とする請求項１に記載の溶銑処理装置。
【請求項３】
前記ノズルは、前記容器の外側面に接して前記容器の幅方向に延びた延長線と垂直をなすように配設されたことを特徴とする請求項２に記載の溶銑処理装置。
【請求項４】
前記ノズルは、前記容器の外側面に接して前記容器の幅方向に延びた延長線となす角度が鈍角又は鋭角となるように斜設されたことを特徴とする請求項２に記載の溶銑処理装置。
【請求項５】
前記ノズルは、前記インペラーの回転方向又は反対方向に斜設されることを特徴とする請求項４に記載の溶銑処理装置。
【請求項６】
前記ノズルは、前記容器内の溶銑に前記インペラーが浸漬される前の状態での溶銑の上部の表面との上側方向の離隔距離が１０ｃｍ以上、前記容器内の溶銑に前記インペラーが浸漬されて回転する状態での前記溶銑の最上側の表面との下側方向の離隔距離が１５ｃｍ以上となるように配設されることを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれか一項に記載の溶銑処理装置。
【請求項７】
前記ノズルは、向かい合うように複数配設されることを特徴とする請求項６に記載の溶銑処理装置。
【請求項８】
前記溶銑処理装置は、ＫＲ装置（Ｋａｎｖａｒａ  ｒｅａｃｔｏｒ）であり、
前記精錬剤は、溶銑中の硫黄（Ｓ）を取り除く脱硫剤であることを特徴とする請求項７に記載の溶銑処理装置。
【請求項９】
容器に溶銑を受鋼する過程と、
容器内の前記溶銑にインペラーを浸漬して、回転動作により前記溶銑を攪拌する過程と、
前記容器の側壁から内側に向かって精錬剤を投入する過程と、
を含み、
前記容器の側壁から内側に向かって精錬剤を投入するに当たって、
前記容器内の溶銑に前記インペラーが浸漬される前の状態であるとき、前記溶銑の湯面の高さに比べて高く、前記容器内の溶銑に前記インペラーが浸漬されて回転する状態であるとき、溶銑の最上部の湯面の高さに比べて低い位置から前記精錬剤が投入されることを特徴とする溶銑処理方法。
【請求項１０】
前記容器の側壁から内側に向かって精錬剤を投入するに当たって、
前記精錬剤とともに不活性ガスを吹き込んで前記精錬剤を移動させて容器内に投入することを特徴とする請求項９に記載の溶銑処理方法。
【請求項１１】
前記容器の側壁から内側に向かって前記精錬剤を投入するに当たって、
前記容器内の溶銑に前記インペラーが浸漬される前の状態での溶銑の上部の表面との上側方向の離隔距離が１０ｃｍ以上、前記容器内の溶銑に前記インペラーが浸漬されて回転する状態での前記溶銑の最上側の表面との下側方向の離隔距離が１５ｃｍ以上の位置から前記精錬剤を投入することを特徴とする請求項１０に記載の溶銑処理方法。
【請求項１２】
前記容器の側壁から内側に向かって前記精錬剤を投入するに当たって、
前記精錬剤は、前記容器の外側面に接して前記容器の幅方向に延びた延長線と垂直をなすように配設されたノズルを介して吐き出されて投入されることを特徴とする請求項１０に記載の溶銑処理方法。
【請求項１３】
前記容器の側壁から内側に向かって前記精錬剤を投入するに当たって、
前記精錬剤は、前記容器の側壁に配設され、前記容器の外側面に接して前記容器の幅方向に延びた延長線がなす角度が鈍角又は鋭角となるように斜設されたノズルを介して投入されることを特徴とする請求項１０に記載の溶銑処理方法。
【請求項１４】
前記容器の側壁から内側に向かって前記精錬剤を投入するに当たって、
前記ノズルは、前記インペラーの回転方向又は反対方向に斜設されて、前記インペラーの回転方向と対応する方向又は前記インペラーの回転方向と反対となる方向に精錬剤を投入することを特徴とする請求項１３に記載の溶銑処理方法。
【請求項１５】
前記容器の側壁から内側に向かって前記精錬剤を投入する前に前記容器の上側から精錬剤を投入する過程を含むことを特徴とする請求項９に記載の溶銑処理方法。
【請求項１６】
前記溶銑に精錬剤を投入して前記溶銑を精錬する合計の時間に対して、精錬が終わる時点を１００％の時点としたとき、
前記溶銑の精錬の開始後から１０％以下の時点まで前記容器の上側から前記精錬剤を投入し、
前記溶銑の精錬の開始後から１０％を超える時点から前記容器の側壁から内側に向かって前記精錬剤を投入することを特徴とする請求項９に記載の溶銑処理方法。
【請求項１７】
前記精錬剤は、溶銑中の硫黄（Ｓ）を取り除く脱硫剤であることを特徴とする請求項９乃至請求項１６のいずれか一項に記載の溶銑処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、溶銑処理装置及び溶銑処理方法に係り、より詳しくは、脱硫剤の反応効率を高めることのできる溶銑処理装置及び溶銑処理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
高炉における製銑工程により製造された溶銑は、最終的に所望の成分の溶鋼及び製品を得るために溶銑中の一部の成分の含有量を調節する精錬過程を経る。通常、溶銑中に含有されている硫黄（Ｓ）、リン（Ｐ）の含有量を所定のレベル以下に調整する精錬過程を経た後に転炉に装入され、転炉においては、酸素の吹錬により硫黄（Ｓ）、リン（Ｐ）などの成分及び温度を制御した後、２次精錬として、更に成分の調整を行う。
ここで、硫黄（Ｓ）の場合、硫黄（Ｓ）の含有量が高く維持される鋼種である快削鋼などを除く通常の鋼の場合、溶銑の脱硫段階を経て０．０１重量％以下の硫黄（Ｓ）の濃度に調節される。最近では、Ｓ規格が非常に低いことが求められており、予備処理の脱硫段階においては、通常、０．００３％以下になるよう脱硫処理が施されている。
【０００３】
溶銑を脱硫する方法としては、脱硫効率が比較的高い機械的な攪拌法が用いられている。機械的な攪拌法は、溶銑が収容された容器にインペラー（Ｉｍｐｅｌｌｅｒ）と呼ばれる攪拌装置を沈設して回転させながら、脱硫剤を投入して溶鋼と脱硫剤との間の反応を通じて脱硫を行う方法である。
機械式攪拌法を用いた脱硫方法の代表例として、ＫＲ設備（Ｋａｎｖａｒａ  ｒｅａｃｔｏｒ：ＫＲ）を用いる脱硫方法が挙げられる。ＫＲ設備は、溶鋼が収容される取鍋と、溶鋼に浸漬されて回転するインペラーと、取鍋の上側に位置して取鍋に脱硫剤を投入する投入機と、を備える。このようなＫＲ設備によれば、投入機を介して取鍋の上側から脱硫剤を投入し、インペラーを回転させれば、脱硫剤が攪拌中の溶銑と反応して溶銑中の硫黄（Ｓ）が除去される。
【０００４】
一方、脱硫効率を高めるために、通常、粉体（Ｐｏｗｄｅｒ）又は微粉状態の固相の脱硫剤を用いるが、脱硫反応生成物であるＣａＳは、固相の微粉脱硫剤の表面に約１０〜２０μｍの厚さに生成され、その被膜が緻密であるためさらなる脱硫反応が行われることを妨げる。すなわち、ＣａＳは、固相の微粉脱硫剤の表面を取り囲み、このため、内部に存在するＣａＯと溶銑中の硫黄（Ｓ）との反応を妨げる。更に、脱硫剤粒子同士の凝集が起き、脱硫剤が投入された際、数分以内に直径数ｍｍの凝集体を形成し、その凝集体の表面にＣａＳの被膜が形成されるため脱硫効率が５〜１０％のレベルまで下がってしまう。
このように、脱硫剤の反応効率を高めるために、特許文献１には、インペラー羽根に分散孔を設けて脱硫剤の分散を促して脱硫効率を向上させる方法が開示されているが、インペラーの構造自体が脆弱であるため、頻繁な設備の取り替えが必要となるという問題がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】大韓民国公開特許第２０１３−００２４１９５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は上記の事情に鑑みてなされたものであって、その目的とするところは、脱硫剤の反応効率を高めることのできる溶銑処理装置及び溶銑処理方法を提供することにある。
更に、本発明の他の目的とするところは、脱硫剤の使用量及び脱硫時間を低減させることのできる溶銑処理装置及び溶銑処理方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の目的を達成するためになされた本発明の溶銑処理装置は、溶銑を受鋼可能な容器と、容器内に装入されて回転可能であり、容器内の溶銑に浸漬されて溶銑を攪拌するインペラーを有する攪拌器と、容器の直径方向に容器の側壁を貫通するように配設され、容器内の溶銑にインペラーが浸漬される前の状態であるとき、溶銑の湯面の高さに比べて高く、容器内の溶銑にインペラーが浸漬されて回転する状態であるとき、溶銑の最上部の湯面の高さに比べて低く位置するように配設されて、容器内に溶銑の精錬のための精錬剤を吹き込むノズルを有する精錬剤投入機と、を備えることを特徴とする。
【０００８】
精錬剤投入機は、精錬剤が貯留された精錬剤貯留部と、一方の端が精錬剤貯留部に連結され、他方の端がノズルに連結された精錬剤供給ラインと、精錬剤供給ラインに連結されて精錬剤の移動のための不活性ガスを供給するガス供給ラインと、を備えることが好ましい。
ノズルは、容器の外側面に接して容器の幅方向に延びた延長線と垂直をなすように配設されることがよい。
【０００９】
ノズルは、容器の外側面に接して容器の幅方向に延びた延長線となす角度が鈍角又は鋭角となるように斜設されることができる。
ノズルは、インペラーの回転方向又は反対方向に斜設されることがよい。
【００１０】
ノズルは、容器内の溶銑にインペラーが浸漬される前の状態での溶銑の上部の表面との上側方向の離隔距離が１０ｃｍ以上、容器内の溶銑にインペラーが浸漬されて回転する状態での溶銑の最上側の表面との下側方向の離隔距離が１５ｃｍ以上となるように配設されることが好ましい。
ノズルは向かい合うように複数配設されることができる。
溶銑処理装置は、ＫＲ装置（Ｋａｎｖａｒａ  ｒｅａｃｔｏｒ）であり、精錬剤は、溶銑中の硫黄（Ｓ）を取り除く脱硫剤であることがよい。
【００１１】
上記の目的を達成するためになされた本発明の溶銑処理方法は、容器に溶銑を受鋼する過程と、容器内の溶銑にインペラーを浸漬して、回転動作により溶銑を攪拌する過程と、容器の側壁から内側に向かって精錬剤を投入する過程と、を含み、容器の側壁から内側に向かって精錬剤を投入するに当たって、容器内の溶銑にインペラーが浸漬される前の状態であるとき、溶銑の湯面の高さに比べて高く、容器内の溶銑にインペラーが浸漬されて回転する状態であるとき、溶銑の最上部の湯面の高さに比べて低い位置から精錬剤が投入されることを特徴とする。
【００１２】
容器の側壁から内側に向かって精錬剤を投入するに当たって、精錬剤とともに不活性ガスを吹き込んで精錬剤を移動させて容器内に投入することができる。
容器の側壁から内側に向かって精錬剤を投入するに当たって、容器内の溶銑にインペラーが浸漬される前の状態での溶銑の上部の表面との上側方向の離隔距離が１０ｃｍ以上、容器内の溶銑にインペラーが浸漬されて回転する状態での溶銑の最上側の表面との下側方向の離隔距離が１５ｃｍ以上の位置から精錬剤を投入することが好ましい。
【００１３】
容器の側壁から内側に向かって精錬剤を投入するに当たって、精錬剤は、容器の外側面に接して容器の幅方向に延びた延長線と垂直をなすように配設されたノズルを介して吐き出されて投入されることができる。
容器の側壁から内側に向かって精錬剤を投入するに当たって、精錬剤は、容器の側壁に配設され、容器の外側面に接して容器の幅方向に延びた延長線がなす角度が鈍角又は鋭角となるように斜設されたノズルを介して投入されることが好ましい。
容器の側壁から内側に向かって精錬剤を投入するに当たって、ノズルは、インペラーの回転方向又は反対方向に斜設されて、インペラーの回転方向と対応する方向又はインペラーの回転方向と反対となる方向に精錬剤を投入することがよい。
【００１４】
溶銑処理方法は、容器の側壁から内側に向かって精錬剤を投入する前に容器の上側から精錬剤を投入する過程を含むことができる。
溶銑に精錬剤を投入して溶銑を精錬する合計の時間に対して、精錬が終わる時点を１００％の時点としたとき、溶銑の精錬の開始後から１０％以下の時点まで容器の上側から精錬剤を投入し、１０％を超える時点から容器の側壁から内側に向かって精錬剤を投入することが好ましい。
精錬剤は、溶銑中の硫黄（Ｓ）を取り除く脱硫剤であることがよい。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の実施形態によると、容器の側壁を貫通し、インペラーの攪拌前である待機状態であるときの溶銑の湯面の高さに比べて高く、インペラーが最大の速度で回転している状態であるときの最上部の湯面の高さに比べて低い位置にノズルを配設して、精錬剤を投入する。これにより、従来の容器の上側から精錬剤を投入するときに比べて精錬効率が向上するため、精錬剤の使用量及び精錬時間を低減させることができる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の実施形態に係る溶銑処理装置を説明するための側面図であり、（ａ）は、攪拌器のインペラーが溶銑に浸漬される前の状態、（ｂ）は、インペラーが溶銑に浸漬された状態を示す。
【図２】本発明の実施形態に係るノズルの配設状態を示す溶銑処理装置の上面図。
【図３】本発明の実施形態の第１の変形例に係るノズルの配設状態を示す溶銑処理装置の上面図。
【図４】本発明の実施形態の第２の変形例に係るノズルの配設状態を示す溶銑処理装置の上面図。
【図５】脱硫剤の投入時期を説明するための概念図。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、添付した図面に基づき、本発明の実施形態について詳細に説明する。しかしながら、本発明は以下に開示される実施形態に何ら限定されるものではなく、異なる様々な形態として実現され、単にこれらの実施形態は本発明の開示を完全たるものにし、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。本発明の実施形態の図面は説明のために誇張されており、図中、同じ符号は、同じ構成要素を指し示す。
【００１８】
図１は、本発明の実施形態に係る溶銑処理装置を説明するための側面図であり、（ａ）は、攪拌器のインペラーが溶銑に浸漬される前の状態、（ｂ）は、インペラーが溶銑に浸漬された状態を示す。
図２は、本発明の実施形態に係るノズルの配設状態を示す溶銑処理装置の上面図である。また、図３は、本発明の実施形態の第１の変形例に係るノズルの配設状態を示す溶銑処理装置の上面図である。更に、図４は、本発明の実施形態の第２の変形例に係るノズルの配設状態を示す溶銑処理装置の上面図である。なお、図５は、脱硫剤の投入時期を説明するための概念図である。
図１に示したとおり、本発明の実施形態に係る溶銑処理装置は、精錬のための溶銑Ｍが収容された容器Ｌと、容器Ｌの内部に浸漬されて溶銑を攪拌する攪拌器２００と、溶銑Ｍの攪拌前の溶銑Ｍの湯面の高さに比べて高く、攪拌器２００を用いた溶銑の攪拌時の溶銑Ｍの最上部の高さに比べて低い位置に容器Ｌの側壁を貫通するように嵌設されて、溶銑に精錬剤を投入するノズル１１０を有する精錬剤供給器１００と、を備える。
【００１９】
以下では、本発明の実施形態に係る溶銑処理装置及び溶銑処理方法について説明するに当たって、溶銑中の硫黄（Ｓ）に対する成分の調整を行う脱硫処理装置及び脱硫方法を例にとって説明する。
容器Ｌは、溶銑Ｍが貯留又は収容される手段であって、内部に空間を形成する容器である。例えば、色々な操業段階において溶銑Ｍを受鋼又は収容  するのに用いられる取鍋（ｌａｄｌｅ）であってもよい。容器Ｌは、高温の溶銑を貯留するため、外皮及び外皮の内側に配備される耐火物壁体を備えていてもよい。
いうまでもなく、容器Ｌは、取鍋に限定されるものではなく、容器Ｌとして、溶銑を収容可能であり、攪拌器２００及びノズル１１０を配設可能である限り、種々の手段の容器が採用可能である。
【００２０】
攪拌器２００は、容器Ｌに受鋼された溶銑Ｍに浸漬されて、回転動作により溶銑Ｍを攪拌する手段であり、ＫＲ装置の通常の攪拌器２００と略同じタイプに形成されてもよい。すなわち、攪拌器２００は、複数のブレードにより構成され、溶銑Ｍに浸漬されて溶銑Ｍを攪拌するインペラー２１０と、上下方向に延設されてインペラー２１０の上部に連結されたシャフト２２０と、シャフト２２０に回転動力を与える駆動部２３０と、を備える。
ここで、複数のブレードにより構成されたインペラー２１０は、上端部の幅が下端部の幅に比べて大きく形成されてもよい。すなわち、上端部から下端部に向かって進むにつれて、幅が狭くなるように斜設されてもよい。これにより、インペラー２１０の回転により攪拌される溶銑Ｍから下降流を発生させることが可能になる。インペラー２１０は、容器Ｌに受鋼された溶銑Ｍを十分に攪拌可能である限り、その構造や形状が特に限定されない。
精錬剤供給器１００は、溶銑Ｍの精錬、例えば、脱硫のための脱硫剤が貯留された精錬剤貯留部１２０と、精錬剤貯留部１２０から提供された精錬剤を容器Ｌに投入するノズル１１０と、一方の端が精錬剤貯留部１２０に連結され、他方の端がノズル１１０に連結された精錬剤供給ライン１３０と、精錬剤を精錬剤供給ライン１３０を介して移動可能にするガスが貯留されたガス貯留部１４０と、一方の端がガス貯留部１４０に連結され、他方の端が精錬剤供給ライン１３０又は精錬剤貯留部１２０に連結されて、精錬剤をノズル１１０に移動可能にするガス供給ライン１５０と、を備える。
【００２１】
精錬剤は固相であり、粉体又は微粉粒子の状態であり、例えば、脱硫剤であってもよく、より具体的に、ＣａＯ系材料であってもよい。いうまでもなく、本発明はこれに何等限定されるものではなく、ＣａＣ２系、Ｍｇ系の脱硫剤が使用可能である。このような脱硫剤は、精錬剤貯留部１２０に貯留され、精錬剤供給ライン１３０及びノズル１１０を介して容器Ｌの内部に供給される。
本発明の実施形態に係る精錬剤貯留部１２０は、ホッパー（ｈｏｐｐｅｒ）であるが、これに何等限定されるものではなく、精錬剤を貯留又は収容することができ、精錬剤供給ラインに精錬剤を供給可能である限り、様々な貯留手段が採用可能である。
精錬剤供給ライン１３０及びガス供給ライン１５０は、上記のとおり、精錬剤貯留部１２０の精錬剤をノズル１１０に移動させるための移動通路であって、内部空間を有する管又はパイプの形状を呈する。
【００２２】
一方、インペラー２１０が溶銑に浸漬される前には、図１の（ａ）に示したとおり、溶銑の最上部の表面の高さがほとんど変化しない水平な湯面の状態を保つ。しかしながら、インペラー２１０が溶銑に浸漬されて回転すれば、図１の（ｂ）に示したとおり、インペラー２１０が対応位置する溶銑領域、すなわち、中心の湯面の高さは、周縁の湯面に比べて低くなる湯面の挙動を示す。換言すれば、インペラー２１０を中心として両側に向かって進むにつれて湯面の高さが高くなるという湯面の挙動が現れる。
本発明においては、このように、インペラーの浸漬前のとき及びインペラーの浸漬後の攪拌中であるときの溶銑の湯面の高さを考慮して、ノズル１１０の配設位置を決定する。
ノズル１１０は、容器Ｌの側壁から幅方向（容器の幅方向）に貫通するように配設されて、容器Ｌ内に受鋼された溶銑Ｍに精錬剤、例えば、脱硫剤を投入する。このとき、ノズル１１０が容器Ｌに配設されるに当たって、その配設される高さが限定されるが、溶銑Ｍの攪拌前又は攪拌器２００動作前の状態（以下、待機状態と称する。）で溶銑Ｍの最上部の表面の湯面の高さＨ１に比べて高く（図１の（ａ）参照）、精錬又は脱硫のために攪拌器２００が動作するとき（以下、溶銑の精錬操業時）の溶銑Ｍの最上部の表面（図２参照）の高さＨ２に比べて低く位置する。また、より具体的に、待機状態での溶銑Ｍの湯面から少なくとも１０ｃｍ以上、更に好ましくは、１５ｃｍ以上の上側に位置し、精錬（脱硫）操業の際にインペラー２１０が最大の速度で回転したとき、溶銑Ｍの湯面から少なくとも１５ｃｍ以上の下側に位置するように配設される。ここで、待機状態での溶銑Ｍの湯面から１０ｃｍの上側の位置は、ノズル１１０の最下限値の高さとなり、精錬（脱硫）操業の際の溶銑の湯面から１５ｃｍの下側の位置は、ノズルの最上限値の高さとなる。
【００２３】
このように、ノズル１１０の最下限値の高さを待機状態での溶銑Ｍの湯面から１０ｃｍに限定する理由は、溶銑Ｍを精錬しない待機状態、スラグの厚さ、容器の搬送中の湯面の揺れなどによりノズル１１０が溶銑と接触されて溶損又は閉塞などの問題が生じることを防ぐためである。すなわち、換言すれば、ノズル１１０が待機状態の溶銑Ｍの湯面の上側に位置するが、溶銑Ｍの湯面から１０ｃｍ未満の上側に位置する場合、溶銑Ｍと接触されて損傷又は閉塞の問題が生じる虞があるため、本発明においては、ノズル１１０の最下限値の高さを待機状態の溶銑Ｍの湯面から１０ｃｍに限定する。
また、ノズル１１０の最上限値の高さを攪拌時又は精錬操業時の最上側の湯面の高さから１５ｃｍの下側に限定する理由は、精錬効率又は脱硫効率を向上させ、精錬剤の飛散を防ぐためである。例えば、攪拌時又は精錬操業時の溶銑の最上側の湯面の高さの下側に位置するが、油面より１５ｃｍ未満の下側の高さにあり、本発明の設定よりあまりにも高く位置すれば、溶銑の攪拌効率、精錬剤の吹込み効率が急激に低下してしまい精錬効率が低下し、精錬剤の飛散が激しくなる。したがって、本発明においては、ノズルの最上限値の高さを攪拌又は精錬中の溶銑の最上部の高さから１５ｃｍに限定する。
本発明の実施形態に係るノズル１１０は、図２に示したとおり、容器Ｌの直径方向と並ぶように、又は直径方向に延びた仮想線に沿って並ぶように配設される。すなわち、ノズル１１０が容器の直径方向と並ぶように、又は直径方向に延びた仮想線に沿って並ぶように設けられる。換言すれば、ノズル１１０は、容器Ｌの外側面に接して容器Ｌの幅方向に延びた延長線Ａと垂直をなすように配設される。つまり、精錬剤が吹き込まれるノズル１１０の先端が容器Ｌの直径方向の中心を向くように配設される。
【００２４】
ノズル１１０の配設方向は、図２に示した実施形態に何等限定されるものではなく、図３に示した第１の変形例のように、ノズル１１０と、容器Ｌの外側面に接して容器Ｌの幅方向に延びた延長線Ａとがなす角度θが鈍角又は鋭角となるように斜設されるが、インペラー２１０の回転方向と対応する方向に斜設されてもよい。このような第１の変形例によれば、ノズル１１０から吹き込まれた脱硫剤がインペラー２１０の回転方向と対応する方向に吹き込まれて、本発明の実施形態に比べて溶銑Ｍの回転攪拌力が向上するという効果があり、これにより、従来に比べて脱硫効率が向上する。
また、他の例によれば、図４に示した第２の変形例のように、ノズル１１０と、容器Ｌの外側面に接して容器Ｌの幅方向に延びた延長線Ａとがなす角度θが鈍角又は鋭角となるように斜設されるが、インペラー２１０の回転方向とは反対となる方向に斜設されてもよい。この場合、第２の変形例に比べては攪拌力は低いとはいえ、精錬剤の投入方向がインペラー２１０の回転方向とは反対の方向であるため、その攪拌の流れに伴う衝突が発生する。このため、ＣａＯ系脱硫剤を用いる場合、溶銑Ｍの反応により脱硫剤の表面にＣａＳ被膜が形成されるが、この脱硫剤が溶銑Ｍと衝突することにより、ＣａＳ被膜が剥がされるため、精錬剤、すなわち、ＣａＯが露出されて再び溶銑Ｍの脱硫に与るため、脱硫効率が向上する。なお、上記の衝突により精錬剤が分散されるので、表面積が広くなって脱硫効率が向上する。
【００２５】
以下では、本発明の実施形態に係る溶銑処理装置を用いた溶銑処理方法について説明する。このとき、精錬剤として脱硫剤を用い、溶銑Ｍを脱硫する過程を例にとって説明する。
まず、脱硫させようとする溶銑Ｍを容器、例えば、取鍋に受鋼し、溶銑精錬処理位置に搬送する。次いで、ガス供給ライン１５０を介してノズル１１０に窒素、アルゴン、二酸化短となどの不活性ガスを所定の圧力で供給してノズル１１０への溶銑の浸透を防ぐ。次いで、攪拌器２００のインペラー２１０を回転させて溶銑に浸漬又は沈設させ、溶銑に脱硫剤を投入する。
このとき、まず、容器Ｌの上側から容器Ｌ内に脱硫剤を落下させる方法で脱硫剤を投入した後、次いで、ノズル１１０を介して脱硫剤を投入する。より具体的に説明すれば、溶銑Ｍに精錬剤を投入して溶銑を精錬する総時間に対して、精錬が終わる時点を１００％の時点としたとき、溶銑Ｍの精錬の開始後から１０％〜１５％以下の時点まで（すなわち、初期の区間）容器Ｌの上側から精錬剤を投入し、次いで、インペラー２１０の回転速度を最大の速度まで高めながらノズル１１０から脱硫剤を投入する（図５参照）。
【００２６】
以上のとおり、脱硫剤を投入するに当たって、容器Ｌの上側及びノズル１１０を介して段階的に分けて投入したが、脱硫のために投入しようとする脱硫剤の全量をノズル１１０を介して投入してもよい。
このような脱硫剤の投入により、容器Ｌ内においては溶銑と硫黄（Ｓ）とが反応して脱硫が行われる。
このように、本発明においては、待機時の溶銑の最上部の湯面高さＨ１の上側、溶銑Ｍの攪拌時の溶銑Ｍの最上部の湯面高さＨ２の下側の位置に配設されたノズル１１０を介して脱硫剤を投入することにより、溶銑Ｍ内における脱硫剤の分散度が従来に比べて向上し、その結果、反応性が向上し、これにより、従来のように容器Ｌの上側からのみ脱硫剤を投入するときに比べて脱硫効率を向上させることができる。
これにより、目標とする硫黄（Ｓ）の濃度を合わせるために必要な脱硫剤の消耗量及び処理時間を低減させることができる。
【００２７】
以下では、本発明の実施形態及び比較例に係る溶銑処理方法により脱硫処理を施した結果を比較して説明する。
実験のために、第１乃至第３の実施形態及び比較例において、同じ成分組成を有する溶銑を用いた。なお、表１に示したとおり、脱硫条件を異ならせて脱硫を行った。
第１の実施形態に係る溶銑処理方法は、本発明の実施形態に係るノズル１１０を用いた脱硫剤の吹き込みが行われ、比較例に係る溶銑処理方法は、容器Ｌの上側からのみ脱硫剤が投入され、ノズル１１０からは脱硫剤の吹き込みが行われていない。
【００２８】
【表１】
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【００２９】
表１に示したとおり、第１乃至第３の実施形態に係る溶銑処理方法により脱硫処理が施された溶銑中の硫黄（Ｓ）の濃度が比較例に比べて低い。このことから、本発明に係るノズル１１０を有する溶銑処理装置は、従来の溶銑処理装置に比べて脱硫率が高いことが分かる。
また、脱硫剤を容器Ｌの上側及びノズル１１０にを介して分割して吹き込む第１の実施形態に比べて、脱硫剤を全てノズル１１０を介して吹き込む第２の実施形態の硫黄（Ｓ）の濃度が低い。これは、インペラー２１０による回転力にノズル１１０から吹き込まれる脱硫剤による回転力が加算されて合計の溶銑の攪拌力が比較例に比べて高いためである。
【００３０】
更に、第３の実施形態の場合、比較例に比べて脱硫剤の合計の投入量が１３％ほど少なく、処理時間も１０％低減させたにも拘わらず、比較例に比べて低い硫黄（Ｓ）の濃度を示した。このことから明らかなように、本発明の実施形態に係るノズル１１０を介して脱硫剤を投入することにより、従来に比べて脱硫剤の投入量及び処理時間を低減させることができる効果が得られる。
このように、本発明の実施形態においては、容器Ｌの側壁を貫通し、インペラー２１０の攪拌前である待機状態であるときの溶銑Ｍの湯面高さに比べて高く、インペラー２１０が最大の速度で回転している状態であるときの最上部の湯面高さに比べて低い位置にノズル１１０を配設して、精錬剤を投入する。このため、従来のように容器Ｌの上側から精錬剤を投入するときに比べて精錬効率が向上することにより、精錬剤の使用量及び精錬時間を低減させることができる効果がある。
【産業上の利用可能性】
【００３１】
本発明に係る溶銑処理装置及び溶銑処理方法によれば、容器の側壁を貫通し、インペラーの攪拌前である待機状態であるときの溶銑の湯面の高さに比べて高く、インペラーが最大の速度で回転している状態であるときの最上部の湯面の高さに比べて低い位置にノズルを配設して、精錬剤を投入する。このため、従来の容器の上側から精錬剤を投入するときに比べて精錬効率が向上することにより、精錬剤の使用量及び精錬時間を低減させることができる効果がある。
【符号の説明】
【００３２】
１００：精錬剤供給器
１１０：ノズル
１２０：精錬剤貯留部
１３０：精錬剤供給ライン
１４０：ガス貯留部
１５０：ガス供給ライン
２００：攪拌器
２１０：インペラー
２２０：シャフト
２３０：駆動部
Ａ：延長線（接線）
Ｈ１：待機時の溶銑の最上部の湯面高さ
Ｈ２：攪拌時の溶銑の最上部の湯面高さ
Ｌ：容器
Ｍ：溶銑
θ：（ノズル１１０と、延長線Ａとがなす）角度
【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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【国際調査報告】
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