(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
溶融金属に添加剤を添加し、該溶融金属にインペラーを浸漬して回転させる溶融金属と添加剤との攪拌、混合方法において、前記溶融金属の浴面から前記インペラーの上端までの浸漬深さｈ（ｍ）、前記インペラーの回転直径ｄ（ｍ）および回転数Ｎ（回／分）が下記の関係を満足することを特徴とする溶融金属と添加剤との攪拌、混合方法。
163.3 ×ｈ1/2 ／ｄ≦Ｎ≦ 200×ｈ1/2 ／ｄ
ｈ：溶融金属の浴面からインペラーの上端までの浸漬深さ（ｍ）
ｄ：インペラーの回転直径（ｍ）
Ｎ：インペラーの回転数（回／分）
【請求項２】
前記溶融金属が溶銑または溶鋼であることを特徴とする請求項１に記載の溶融金属と添加剤との攪拌、混合方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、溶融金属の攪拌方法に関し、特に高温の溶銑や溶鋼等の溶融金属中にインペラーを浸漬して回転させ、添加剤と溶融金属とを効率良く攪拌、混合する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
溶融金属の精錬に際して、回転翼（以下、インペラーという）を溶融金属に浸漬して溶融金属中で回転させ、溶融金属を攪拌する方法が知られている。たとえば溶銑鍋に収納した溶銑に脱硫剤を添加し、インペラーを用いて攪拌して脱硫処理を行なう等の方法が行なわれている。
【０００３】
特公昭42-12343号公報には、インペラーによる溶銑の脱硫方法が開示されている。この方法は、溶銑鍋の溶銑浴面の中央部を小型インペラーによって局部的に高速回転攪拌し、溶銑浴面の中央部に局部的渦流を生ぜしめ、溶銑表面に浮上している脱硫剤を渦流に巻込ませることにより、脱硫を進行させようとするものである。しかしこの方法は、インペラーを用いて溶銑浴面を高速回転攪拌するため、溶銑の飛散が増加し、かつインペラーを構成する耐火物の溶損速度も増大するという問題があった。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上記のような問題を解消し、溶融金属と添加剤との反応効率を損なわず、しかも溶融金属の飛散およびインペラー耐火物の溶損を抑制する攪拌方法を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明は、溶融金属に添加剤を添加し、該溶融金属にインペラーを浸漬して回転させる溶融金属と添加剤との攪拌、混合方法において、溶融金属の浴面からインペラーの上端までの浸漬深さｈ（ｍ）、インペラーの回転直径ｄ（ｍ）および回転数Ｎ（回／分）が下記の (1)式の関係を満足する溶融金属と添加剤との攪拌、混合方法である。
【０００６】
163.3 ×ｈ1/2 ／ｄ≦Ｎ≦ 200×ｈ1/2 ／ｄ                  ・・ (1)
ｈ：溶融金属の浴面からインペラーの上端までの浸漬深さ（ｍ）
ｄ：インペラーの回転直径（ｍ）
Ｎ：インペラーの回転数（回／分）
前記した発明においては、好適態様として、溶融金属が溶銑または溶鋼であることが好ましい。
【０００７】
【発明の実施の形態】
図１は、容器１内に収納された溶融金属４中にインペラー２を浸漬して、静止させた状態の例を示す断面図である。インペラー２はインペラー回転軸３の下端部に配設されている。溶融金属４の浴面からインペラー２の上端までの浸漬深さをｈ（ｍ）とし、インペラー回転軸３が回転することによって形成されるインペラー２の回転体の直径すなわちインペラー回転軸３の中心からインペラー２の翼端までの距離の２倍（以下、回転直径という）をｄ（ｍ）とする。
【０００８】
図２は、溶融金属４中でインペラー２を回転させた状態の例を示す断面図である。
溶融金属４に脱硫剤等の粉粒状の添加剤を投入した場合、特に溶銑や溶鋼等の溶融鉄合金（比重７程度）にソーダ灰や石灰等のフラックス（比重２程度）を添加する場合のように、比重が２倍以上も相違する物質を混合する場合に、浴面上に浮遊した添加剤を効率良く溶融金属４に混合するために、インペラー２を回転させて渦を発生し、浴面に窪みを生じさせる。添加剤は浴面の窪みに巻き込まれ、さらに添加剤が窪み直下で回転しているインペラー２に到達すると、インペラー２の回転によって添加剤は溶融金属４中へ弾き出されるように分散する。
【０００９】
インペラー２によって添加剤を溶融金属４中へ弾き出すためには、インペラー２の回転数を高める必要がある。しかし、発明者らは添加剤が溶融金属４中へ弾き出される状態になれば、それ以上インペラー２の回転数を高めても溶融金属４と添加剤との混合の度合いは変化しないことを見出した。したがってインペラー２を回転させて溶融金属４を攪拌する際に、溶融金属４と添加剤とを混合し、溶融金属４と添加剤との反応を進行させるための最小限の回転数に抑えることによって、溶融金属４の飛散を抑制し、かつインペラー２の耐火物の溶損を抑制することが可能であると考えた。
【００１０】
そこで添加剤がインペラー２によって溶融金属４中へ弾き出され、溶融金属４と添加剤との反応が進行する状態となる回転数Ｎ（回／分）の範囲を求めるために、溶融金属４の浴面からインペラー２の上端までの浸漬深さｈ（ｍ），インペラー２の回転直径ｄ（ｍ）およびインペラー２の回転数Ｎ（回／分）を種々の条件にして溶融金属４の攪拌を行ない、溶融金属４と添加剤との混合の度合い，溶融金属４の飛散量，インペラー２の耐火物の寿命を調査した。
【００１１】
その結果、溶融金属４と添加剤を効率良く混合して反応を進行させ、かつ溶融金属４の飛散やインペラー２の耐火物の溶損を抑制するためのインペラー２の回転数Ｎの範囲として、下記の (1)式の関係が得られた。
163.3 ×ｈ1/2 ／ｄ≦Ｎ≦ 200×ｈ1/2 ／ｄ                  ・・ (1)
ｈ：溶融金属の浴面からインペラーの上端までの浸漬深さ（ｍ）
ｄ：インペラーの回転直径（ｍ）
Ｎ：インペラーの回転数（回／分）
すなわち、インペラー２の回転数Ｎが 163.3×ｈ1/2 ／ｄで算出される値未満の場合は、溶融金属４と添加物とは十分に混合されず、反応が進行しない。インペラー２の回転数Ｎが 200×ｈ1/2 ／ｄで算出される値を超える場合は、溶融金属４の飛散量が増大し、かつインペラー２の耐火物の寿命が短くなる。したがってインペラー２の回転数Ｎは、 (1)式から算出される範囲を満足する必要がある。
【００１２】
【実施例】
溶銑鍋に溶銑を 300ｔ収納し、CaＯを主体とする石灰系脱硫剤を添加した。脱硫剤の添加量は、溶銑１ｔあたり 7.5kgであった。そして図１に示すような、４枚のインペラー２が十文字形状になるようにインペラー回転軸３の下端部に配設された攪拌装置を用いて、溶銑を攪拌した。攪拌時間は15分であった。
【００１３】
その際、溶融金属の浴面からインペラー２の上端までの浸漬深さｈ（ｍ），インペラー２の回転直径ｄ（ｍ）およびインペラー２の回転数Ｎ（回／分）を変化させて、脱硫率（％），溶銑飛散量（kg），インペラー２の耐火物の寿命（回）を調査した。その結果を表１に示す。
なお脱硫率（％）は下記の (2)式で算出され、溶銑飛散量（kg）は下記の (3)式で算出される。
【００１４】
脱硫率（％）＝ 100×（〔Ｓ1 〕−〔Ｓ2 〕）／〔Ｓ1 〕      ・・ (2)
〔Ｓ1 〕：攪拌前の溶銑中のＳ含有量
〔Ｓ2 〕：攪拌後の溶銑中のＳ含有量
溶銑飛散量（kg）＝（攪拌前の溶銑重量）−（攪拌後の溶銑重量）    ・・ (3)
また、インペラー２の耐火物の寿命（回）は、耐火物が使用できなくなるまでに溶銑の攪拌で使用した回数である。
【００１５】
【表１】
0004341132.tif 000002
【００１６】
発明例１および２は、溶融金属の浴面からインペラー２の上端までの浸漬深さｈ（ｍ），インペラー２の回転直径ｄ（ｍ）およびインペラー２の回転数Ｎ（回／分）が (1)式の関係を満足する例である。すなわち発明例１では、ｄ＝1.3 ｍ，ｈ＝0.8 ｍであり、 (1)式から算出されるＮ（回／分）の範囲 112.4≦Ｎ≦137.6 を満足する回転数Ｎ＝125 （回／分）で攪拌した。発明例２では、ｄ＝1.0 ｍ，ｈ＝0.5 ｍであり、 (1)式から算出されるＮ（回／分）の範囲 115.5≦Ｎ≦141.4 を満足する回転数Ｎ＝125 （回／分）で攪拌した。
【００１７】
比較例１〜４は、ｈ（ｍ），ｄ（ｍ）およびＮ（回／分）が (1)式の関係を満足しない例である。たとえば比較例１では、ｄ＝1.3 ｍ，ｈ＝0.8 ｍであるから、 (1)式から算出されるＮ（回／分）の範囲は 112.4≦Ｎ≦137.6 となるのに対して、回転数Ｎ＝150 （回／分）で攪拌した。すなわち比較例１は、溶銑を攪拌するときのインペラー２の回転数Ｎが、 (1)式から算出される範囲の上限より大きい例である。
【００１８】
また比較例２では、ｄ＝1.3 ｍ，ｈ＝1.2 ｍであるから、 (1)式から算出されるＮ（回／分）の範囲は 137.6≦Ｎ≦168.5 となるのに対して、回転数Ｎ＝125 （回／分）で攪拌した。比較例３では、ｄ＝1.3 ｍ，ｈ＝0.8 ｍであるから、 (1)式から算出されるＮ（回／分）の範囲は 112.4≦Ｎ≦137.6 となるのに対して、回転数Ｎ＝100 （回／分）で攪拌した。比較例４では、ｄ＝1.0 ｍ，ｈ＝0.8 ｍであるから、 (1)式から算出されるＮ（回／分）の範囲は 146.1≦Ｎ≦178.9 となるのに対して、回転数Ｎ＝125 （回／分）で攪拌した。すなわち比較例２〜４は、溶銑を攪拌するときのインペラー２の回転数Ｎが、 (1)式から算出される範囲の下限より小さい例である。
【００１９】
発明例１と比較例１〜３を比べると、発明例１は (1)式の関係を満足する範囲で攪拌したので、脱硫率は90％と高くなり、しかも溶銑飛散量は 100kgと低く抑えられている。またインペラー２の耐火物の寿命は50回と長く、耐火物の溶損も低く抑えられている。
一方、比較例１は、ｄおよびｈは発明例１と同じであるが、Ｎは (1)式から算出される範囲の上限より大きい。Ｎを過大に設定しても脱硫反応は促進されず、脱硫率は発明例１と同等である。しかしＮが過大であるために、溶銑飛散量が増大し、インペラー２の耐火物の寿命が短くなっている。
【００２０】
比較例２は、ｄおよびＮは発明例１と同じであるが、ｈは発明例１より大きい。つまり比較例２ではインペラー２が溶銑中に深く浸漬されており、Ｎは (1)式から算出される範囲の下限より小さい。そのため、溶銑飛散量およびインペラー２の寿命は発明例１と同等であるが、脱硫率は発明例１より低下している。
比較例３は、ｄおよびｈは発明例１と同じであるが、Ｎは発明例１より小さい。つまり比較例３ではインペラー２の回転数が少なく設定されており、Ｎは (1)式から算出される範囲の下限より小さい。そのため、溶銑飛散量およびインペラー２の寿命は発明例１と同等であるが、脱硫率は発明例１より低下している。
【００２１】
発明例２と比較例４を比べると、発明例２は (1)式の関係を満足する範囲で攪拌したので、脱硫率は90％と高くなり、しかも溶銑飛散量は 100kgと低く抑えられている。またインペラー２の耐火物の寿命は50回と長く、耐火物の溶損も低く抑えられている。一方、比較例４は、ｄおよびＮは発明例１と同じであるが、ｈは発明例２より大きい。つまり比較例４ではインペラー２が溶銑中に深く浸漬されており、Ｎは (1)式から算出される範囲の下限より小さい。そのため、溶銑飛散量およびインペラー２の寿命は発明例１と同等であるが、脱硫率は発明例２より低下している。
【００２２】
つまり、発明例１および２は、比較例１〜４と比べて、溶銑の飛散およびインペラー２の耐火物の溶損を抑制し、しかも脱硫反応を促進することができる。
なお、ここでは４枚の長方形のインペラー２が十文字形状にインペラー回転軸３の下端部に配設された攪拌装置を用いる例について説明したが、本発明においては、インペラー２の数や形状は特定の構成に限定しない。たとえば半円形のインペラー２を３枚配設した攪拌装置、あるいは門型の攪拌装置を用いても、同様の効果が得られる。
【００２３】
【発明の効果】
本発明では、溶融金属と添加剤との反応効率を損なわず、しかも溶融金属の飛散およびインペラー耐火物の溶損の抑制が達成できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】溶融金属にインペラーを浸漬して静止させた状態の例を示す断面図である。
【図２】溶融金属中でインペラーを回転させた状態の例を示す断面図である。
【符号の説明】
１  容器
２  インペラー
３  インペラー回転軸
４  溶融金属
【図１】
0004341132.tif 000003
【図２】
0004341132.tif 000004