JP2007277669A - 溶銑の脱硫方法 - Google Patents

Abstract

【課題】インペラーを用いた溶銑の脱硫方法において，インペラーの構造を複雑にすることなく，インペラー下方の未撹拌領域においても脱硫効率を向上させる。
【解決手段】本発明の溶銑脱硫方法では，浸漬ランス１８を用いてキャリアガスとともに精錬剤３０を溶銑１４中に吹き込みながら，インペラー１６を用いて溶銑１４を撹拌することにより，溶銑１４と精錬剤３０とを反応させる際に，溶銑１４の液面から浸漬ランス１８の吹き込み位置１８ａまでの鉛直方向の長さＨと，溶銑１４の液面からインペラー１６の下端までの鉛直方向の長さｈと，インペラー羽根部１６ｂの鉛直方向の長さＹとが，Ｈ＞ｈおよびＨ−ｈ≧２Ｙの関係を満たすように配置する。
【選択図】図１

Description

本発明は，溶銑の脱硫方法に関し，特に，溶銑に投入した精錬剤の反応効率を向上させることが可能な溶銑の脱硫方法に関する。

溶銑予備処理では，溶銑中に投入した精錬剤を溶銑中の硫黄と反応させることにより脱硫が行われる。溶銑予備処理の方法としては，一般に，浸漬ランスを用いてキャリアガスとともに精錬剤の微粉末を吹き込む方法（インジェクション法）や，精錬剤を溶銑の液面から投入してインペラーなどを用いて機械撹拌を行う方法（ＫＲ法）などがある。

インジェクション法は，溶銑鍋の底面付近まで浸漬した浸漬ランスから吹き込んだ精錬剤の微粉末が液面付近まで浮上する間に反応するものであり，比較的制御性は良いが，一度浮上した精錬剤は反応に寄与できないため，反応効率が低い。一方，ＫＲ法は，撹拌力が大きく，インジェクション法と比べると比較的反応効率は高い。しかし，比重が溶銑に対し著しく低い精錬剤を溶銑中に投入した場合，ＫＲ法を用いても，これを全量溶銑中に巻き込むことは困難であり，精錬剤の比重が小さく溶解性が悪いと，十分な反応効率を得ることができない。このように，インジェクション法あるいはＫＲ法のいずれか一方では，反応効率面で問題があった。

このような問題に対し，例えば，特許文献１〜３には，基本的にはＫＲ法を用い，インペラーの構造を工夫することにより，反応効率を向上させる技術が記載されている。具体的には，特許文献１には，インペラーの羽根の先端に粉体吹き込み用のノズルを設け，このノズルから粉体を吹き込む溶銑の脱燐方法が記載されている。また，特許文献２には，２段のインペラー翼を備え，この２段のインペラー翼のそれぞれに脱硫剤の吹出口を設けた溶銑の脱硫装置が記載されている。さらに，特許文献３には，インペラー軸の内部に軸方向に沿って粉体吹き込み用配管を設け，インペラー軸の下端に粉体噴出孔を設け，これらを利用して粉体をインペラーの下端から精錬剤を吹き込む溶銑脱硫方法およびインペラー装置が記載されている。

特開昭５９−９３８１４号公報 特開平４−９９２１２号公報 特開２００３−１１９５０９号公報

しかしながら，上記特許文献１〜３に記載の技術は，いずれも，インペラーの羽根あるいは軸，すなわち，回転体そのものより粉体を吹き込む構造を有している。したがって，回転体が中空になったり，インペラー軸内を粉体吹き込み用配管が通ったりするなど，インペラーの構造が複雑となるという問題があった。

また，ＫＲ法のようにインペラーを用いて溶銑を撹拌する場合，インペラーの下方に撹拌による溶銑の流れが生じにくい領域（以下，「未撹拌領域」という）が発生する可能性がある。このような未撹拌領域においては，精錬剤がほとんど存在できないため，脱硫の効率が悪いという問題がある。このような問題に対し，上記特許文献１〜３の技術は，インペラーの周辺から粉体を吹き込むものであるため，インペラー下方の未撹拌領域に精錬剤を存在させることはできず，依然として未撹拌領域における脱硫効率が悪いという問題があった。

そこで，本発明は，このような問題に鑑みてなされたもので，インペラーを用いた溶銑の脱硫方法において，インペラーの構造を複雑にすることなく，インペラー下方の未撹拌領域においても脱硫効率を向上させることを目的とする。

本発明者らは，上記課題を解決するために鋭意検討を重ねた結果，インペラーでの撹拌に加えて精錬剤を吹き込むための浸漬ランスを別に設け，インペラーおよび浸漬ランスの位置を適正な条件に設定することにより，インペラーの構造を既存のものと変えることなく，インペラー単独で用いた場合に発生する可能性のある未撹拌領域においても高効率の脱硫を行うことができることを見出し，この知見に基づいて本発明を完成するに至った。

すなわち，本発明の要旨とするところは，以下のとおりである。
（１）浸漬ランスを用いてキャリアガスとともに精錬剤を溶銑中に吹き込みながら，インペラーを用いて溶銑を撹拌することにより，溶銑と前記精錬剤とを反応させる際に，溶銑の液面から前記浸漬ランスの吹き込み位置までの鉛直方向の長さＨと，溶銑の液面から前記インペラーの下端までの鉛直方向の長さｈと，前記インペラーの羽根部の鉛直方向の長さＹとが，下記式（ｉ）および（ｉｉ）の関係を満たすことを特徴とする，溶銑の脱硫方法。
Ｈ＞ｈ ・・・（ｉ）
Ｈ−ｈ≧２Ｙ ・・・（ｉｉ）
（２）前記インペラーの中心軸と前記浸漬ランスの吹き込み位置との水平方向の距離ｒと，前記インペラーの羽根部の下端部の半径Ｄと，前記浸漬ランスから吹き込まれた前記キャリアガスの水平方向の到達距離Ｌとが，下記式（ｉｉｉ）の関係を満たすことを特徴とする，（１）に記載の溶銑の脱硫方法。
（ｒ−Ｄ）／Ｌ≧０．８ ・・・（ｉｉｉ）
（３）前記精錬剤は，前記浸漬ランスからの投入に加えて，前記溶銑の液面から投入されることを特徴とする，（１）または（２）に記載の溶銑の脱硫方法。

本発明によれば，インペラーを用いた溶銑の脱硫方法において，インペラーの構造を複雑にすることなく，インペラー単独で用いた場合に発生する可能性のあるインペラー下方の未撹拌領域においても脱硫効率を向上させることが可能である。したがって，本発明によれば，既存のインペラーを用いて，溶銑鍋中の溶銑全体としての精錬剤と溶銑中の硫黄との反応効率を著しく向上させることができる。

以下に添付図面を参照しながら，本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお，本明細書及び図面において，実質的に同一の機能構成を有する構成要素については，同一の符号を付することにより重複説明を省略する。

（従来の溶銑予備処理装置の構成）
まず，図８に基づいて，従来のインペラーによる機械撹拌方式（ＫＲ法）の溶銑予備処理装置１００を用いた溶銑の脱硫方法について説明する。なお，図８は，溶銑の脱硫を行う従来の溶銑予備処理装置１００の構成を示す断面図である。

図８に示すように，従来の溶銑予備処理装置１００は，溶銑鍋１２と，インペラー１６と，精錬剤投入ホッパー２０と，を備える。

溶銑鍋１２は，耐熱性の材料で形成された断面が例えば略円形状の容器であり，高炉などで製造された溶銑１４が装入され，この溶銑鍋１２内で脱硫などの溶銑予備処理が行われる。

インペラー１６は，溶銑鍋１２中の溶銑１４を撹拌する。このインペラー１６は，インペラー１６を回転させる回転軸であるインペラー軸１６ａと，インペラー軸１６ａの下端部に設けられ溶銑１４を撹拌する撹拌子としてのインペラー羽根部１６ｂとからなる。インペラー１６は，溶銑１４の液面に近い側に配置される。

精錬剤投入ホッパー２０は，溶銑鍋１２の上方に配設され，精錬剤３０を溶銑１４の液面から投入する。精錬剤投入ホッパー２０から投入された精錬剤３０は，インペラー１６の撹拌により，溶銑１４中に分散される。

精錬剤３０は，溶銑１４中の硫黄と反応して，これらを取り除くために添加されるものであって，精錬剤３０としては，例えば，ＣａＯ（生石灰）をベースとして，Ｍｇやカーバイドなどを混合して使用する例などが一般的である。脱硫の場合には，精錬剤３０と溶銑中の硫黄とが下記のように反応することにより，溶銑１４中から硫黄を取り除くことができる。
２ＣａＯ＋２Ｓ→２ＣａＳ＋Ｏ_２
Ｍｇ＋Ｓ→ＭｇＳ

なお，ＣａＯは，ＣａＣＯ_３（石灰石）を加熱して下記のような反応を起こさせることにより得ることができる。
ＣａＣＯ_３→ＣａＯ＋ＣＯ_２

（従来の溶銑脱硫方法）
上述したような溶銑予備処理装置１００を用いた溶銑の予備処理は，溶銑鍋１２中の溶銑１４をインペラー１６を用いて撹拌しながら，精錬剤投入ホッパー２０などにより溶銑１４の上方，すなわち溶銑１４の液面から精錬剤３０を投入することにより，溶銑１４中に投入された精錬剤３０が溶銑１４中に分散され，精錬剤３０と溶銑１４中の硫黄との反応が行われる。すなわち，溶銑鍋１２内では，インペラー１６の撹拌により，図８に示すような溶銑１４の流れ，具体的には，溶銑鍋１２の側壁付近では溶銑１４が主に上昇するような流れ，インペラー軸１６ａ（溶銑鍋１２の中央）付近では溶銑１４が主に下降するような流れが生じ，精錬剤投入ホッパー２０から投入された精錬剤３０は，この流れに乗って溶銑１４中に分散される。

しかしながら，インペラー１６を用いて溶銑１４を撹拌する場合には，インペラー１６は，溶銑１４の液面に近い側に配置されているので，インペラー１６の下方の溶銑鍋１２の底面に近い側を中心に，インペラー１６による撹拌の寄与があまりなく，インペラー１６の撹拌による溶銑１４の流れが生じにくい未撹拌領域が発生する可能性がある。このような未撹拌領域においては，インペラー１６の撹拌によっても精錬剤３０をほとんど存在させることができないため，精錬剤３０と溶銑１４中の硫黄との反応がほとんど起こらず，脱硫の効率が悪くなるという問題がある。

（本発明の一実施形態に係る溶銑脱硫方法）
そこで，本発明に係る溶銑の脱硫方法では，上記未撹拌領域において精錬剤３０と溶銑１４中の硫黄との反応を起こさせるために，インペラー１６とは別に精錬剤３０投入用の浸漬ランスを設け，この浸漬ランスを用いて溶銑鍋１２の底面付近から精錬剤３０を投入することにより，インペラー１６の未撹拌領域においても精錬剤３０と溶銑１４中の硫黄との反応を起こさせるようにして，脱硫の効率を向上させている。

以下，図１に基づいて，かかる本発明の一実施形態に係る溶銑の脱硫方法について詳細に説明する。なお，図１は，本発明の一実施形態に係る溶銑の脱硫方法に用いる溶銑予備処理装置１０の構成を示す断面図である。

図１に示すように，溶銑予備処理装置１０は，溶銑鍋１２と，インペラー１６と，浸漬ランス１８と，必要に応じ精錬剤投入ホッパー２０と，を備える。溶銑鍋１２，インペラー１６，精錬剤投入ホッパー２０の構成については，上述した従来の溶銑予備処理装置１００と同様であるので，詳細な説明は省略する。

本実施形態に係る溶銑予備処理装置１０は，上述した溶銑予備処理装置１００とは異なり，未撹拌領域において精錬剤３０と溶銑１４中の硫黄との反応を起こさせるために，インペラー１６とは別に精錬剤３０投入用の浸漬ランス１８を備えている。この浸漬ランス１８の下端部には，キャリアガス（例えば，Ａｒ，Ｎ_２などの不活性ガス）とともに精錬剤３０の微粉を溶銑１４中に吹き込むための羽口１８ａが設けられている。この羽口１８ａは，例えば，溶銑鍋１２の中央側に向けて１〜３個設けることができる。

浸漬ランス１８の羽口１８ａから溶銑１４に吹き込まれた精錬剤３０の微粉は，溶銑１４の液面の方に向かって浮上し，この浮上をしている間に，精錬剤３０と溶銑１４中の硫黄とが反応する。また，羽口１８ａから吹き込まれた精錬剤３０が浮上し，インペラー１６の下端付近に到達すると，インペラー１６の撹拌による溶銑１４の流れに巻き込まれて，精錬剤３０の微粉末は，インペラー１６の周囲を中心に対流する。

ここで，本実施形態に係る溶銑予備処理装置１０においては，浸漬ランス１８は，インペラー１６と緩衝しない位置に設けられており，さらに，インペラー１６による未撹拌領域を中心に精錬剤３０が十分に供給されるように，インペラー１６と浸漬ランス１８とは以下のような位置関係となるように配置されている。

すなわち，溶銑１４の液面から浸漬ランスの吹き込み位置（本実施形態においては，羽口１８ａの位置）までの鉛直方向（インペラー軸１６ａ方向）の長さＨと，溶銑１４の液面からインペラー１６のインペラー羽根部１６ｂの下端までの鉛直方向の長さｈと，インペラー羽根部１６ｂの鉛直方向の長さＹとが，下記式（ｉ）および（ｉｉ）の関係を満たすように，インペラー１６と浸漬ランス１８とが配置されている。
Ｈ＞ｈ ・・・（ｉ）
Ｈ−ｈ≧２Ｙ ・・・（ｉｉ）

上記式（ｉ），（ｉｉ）は，インペラー１６による未撹拌領域に精錬剤３０を十分に供給し，安定して高効率の脱硫などの処理を行うことができるように，インペラー１６と浸漬ランス１８の配置の条件を定めたもので，具体的には，本発明者らが実験により導出したものである。この実験の詳細については後述する。

また，インペラー１６の径が小さすぎると，インペラー１６が直接撹拌の影響を及ぼすことができる領域（以下，「撹拌領域」という）が小さくなる。そこで，インペラー１６の径をある程度以上確保するか，あるいは，浸漬ランス１８から吹き込まれた精錬剤３０の微粉末がインペラー１６の撹拌領域に十分に供給されるように，浸漬ランス１８の吹き込み位置（本実施形態では，羽口１８ａの位置）から吹き込まれたキャリアガス（精錬剤３０）の到達距離を十分に確保することが好ましい。

具体的には，インペラー１６のインペラー軸１６ａの中心軸と浸漬ランス１８の羽口１８ａとの水平方向の距離ｒと，インペラー羽根部１６ｂの下端部の半径Ｄと，浸漬ランス１８の羽口１８ａから吹き込まれたキャリアガス（あるいは精錬剤３０）の水平方向の到達距離Ｌとが，下記式（ｉｉｉ）の関係を満たすように，インペラー羽根部１６ｂの径や，インペラー１６と浸漬ランス１８の配置を定めることが好ましい。
（ｒ−Ｄ）／Ｌ≧０．８ ・・・（ｉｉｉ）

上記式（ｉｉｉ）は，浸漬ランス１８から吹き込まれた精錬剤３０がインペラー１６の撹拌領域に十分に供給されるようにして，さらに安定して高効率の脱硫などの処理を行うことができるように，インペラー１６と浸漬ランス１８の配置の条件を定めたもので，具体的には，本発明者らが実験により導出したものである。この実験の詳細については後述する。

なお，浸漬ランス１８の羽口１８ａから吹き込まれたキャリアガスの水平方向の到達距離Ｌは，例えば，『鉄と鋼ｖｏｌ．６１（１９７５年）Ｎｏ．４ Ｓ１１１』などの文献に記載されているように，フルード数Ｆ_ｒを用いて算出することができる。フルード数Ｆ_ｒは，キャリアガスの圧力を溶銑１４の静圧で除したものにほぼ等しい。具体的には，距離Ｌは，下記式（ｉｖ）〜（ｖｉ）により算出することができる。
Ｌ／ｄ＝３．７×（Ｆ_ｒ）^１／３ ・・・（ｉｖ）
Ｆ_ｒ＝ρ_ｇ／（ρ_ｌ−ρ_ｇ）・（Ｖ_ｇ ^２／（ｄ・ｇ）） ・・・（ｖ）
Ｖ_ｇ＝Ｑ_ｇ／（π／４・ｄ^２） ・・・（ｖｉ）

ここで，上記式（ｉｖ）〜（ｖｉ）で，ｄは羽口内径，Ｈ_０は溶銑１４の浴深さ（溶銑１４の液面から溶銑鍋１２の底面までの鉛直方向の長さ），ρ_ｌおよびρ_ｇはそれぞれ溶銑１４の密度およびキャリアガスの密度，Ｖ_ｇはキャリアガスの噴出速度，ｇは重力加速度，Ｑ_ｇはキャリアガスの流量を示す。

また，通常のＫＲ法のように，浸漬ランス１８からの精錬剤３０添加に加えて，溶銑鍋１２の上方，すなわち，溶銑１４の液面からの精錬剤３０の添加を併用すると，精錬剤３０の投入速度が速くなるため，脱硫の速度は上昇し，脱硫時間も短縮することができるため好ましい。このような精錬剤３０の上方からの添加は，精錬剤３０の反応効率の向上よりも，脱硫時間の短縮に大きく寄与する。

以下，実施例により本発明をさらに具体的に説明する。ただし，本発明は，下記実施例にのみ限定されるものではない。

（インペラーと浸漬ランスとの位置関係）
まず，図２および図３に基づいて，インペラー１６と浸漬ランス１８との好適な位置関係について本発明者らが行った実験の結果について説明する。なお，図２は，インペラーと浸漬ランスとの配置条件の検討を行ったときの溶銑予備処理装置１０の構成を示す断面図である。また，図３は，（浸漬ランス１８の深さＨ）／（溶銑１４の浴深さＨ_０）と脱硫率（％）との関係を示すグラフである。ここで，浸漬ランス１８の深さＨとは，上述したように，溶銑１４の液面から浸漬ランスの羽口１８ａの位置までの鉛直方向の長さであり，溶銑１４の浴深さＨ_０とは，溶銑１４の液面から溶銑鍋１２の底面までの鉛直方向の長さである。また，脱硫率（％）は，（（脱硫処理前の硫黄濃度−脱硫処理後の硫黄濃度）／脱硫処理前の硫黄濃度）×１００で表される。

本実験では，図２に示すような溶銑予備処理装置１０を用いて脱硫処理を行うことにより，高効率の脱硫処理を行うことができるようなインペラー１６と浸漬ランス１８との配置条件について検討した。具体的には，容量が４００トンの溶銑鍋１２を使用し，精錬剤３０としては，８５質量％ＣａＯと１５質量％のＡｌ灰とからなる脱硫剤を５ｋｇ／トン用いた。また，脱硫処理前の溶銑中の硫黄濃度は０．０３０質量％であった。本実施例において脱硫処理を行う際は，インペラー１６の深さ（溶銑１４の液面からインペラー１６の下端部までの長さ）ｈは０．４Ｈ_０（Ｈ_０＝３６０ｃｍ）に固定した。

その結果，図３に示すような結果が得られた。すなわち，図３において，Ｈ／Ｈ_０＝０は，通常のＫＲ法による場合（上方から精錬剤３０の粉体を投入）を示しているが，この状態から，Ｈ／Ｈ_０の値を大きく（浸漬ランス１８の深さを深く）していくと，インペラー１６の下端部の位置（溶銑１４の液面からｈ＝０．４Ｈ_０の位置）よりも浸漬ランス１８下端部の羽口１８ａの位置（溶銑１４の液面からＨの位置）の方が下になるＨ／Ｈ_０＝０．４以上となると，急激に脱硫率が高くなることがわかった。これは，図８に示したような未撹拌領域がインペラー１６の下方に発生している場合でも，Ｈ／Ｈ_０＝０．４以上となると，この未撹拌領域に浸漬ランス１８から精錬剤３０が十分に供給されるようになるためであると考えられる。したがって，この結果から，浸漬ランス１８の深さＨの方がインペラー１６の深さｈよりも深い，すなわち，Ｈ＞ｈ（式（ｉ））が必要であることが示された。

ただし，図３に示すように，Ｈ／Ｈ_０＞０．８では，脱硫率はほとんど上昇していなかった。そこで，本発明者らは，単にインペラー１６の下端部よりも浸漬ランス１８の羽口１８ａの位置が下にあれば良いわけではなく，浸漬ランス１８の深さＨは，インペラー１６による撹拌領域と何らかの関係があると考えた。上述のように，インペラー１６による未撹拌領域に精錬剤３０を十分に供給するために浸漬ランス１８を用いて精錬剤３０の微粉末を吹き込むのであるから，単にインペラー１６の下端部よりも浸漬ランス１８の羽口１８ａの位置が下にあるだけでなく，インペラー１６単独で撹拌による溶銑１４の流れが生じる領域（撹拌領域）よりも，浸漬ランス１８の羽口１８ａの位置が下にある方が，より効果的に未撹拌領域に精錬剤３０を十分に供給することができる。すなわち，浸漬ランス１８の羽口１８ａとインペラー１６の下端部との距離Ｈ−ｈを所定距離以上確保することが，安定して高効率の脱硫率を得ることためにより好ましく，これが図３に示す実験の結果から，脱硫率が安定して高い値を維持できるＨ≧０．８Ｈ_０であるということがわかった。

（インペラー羽根部の鉛直方向の長さと浸漬ランスの羽口との位置関係）
一方，インペラー１６による未撹拌領域の発生は，インペラー１６の回転により溶銑１４に伝達される撹拌動力とともに，インペラー１６が直接押しのける溶銑１４の容積に関連がある。よって，インペラー１６の径が同一で，インペラー１６の回転速度が同一であれば，インペラー１６が直接撹拌の影響を及ぼす領域（撹拌領域）の発生位置は，インペラー羽根部１６の鉛直方向の長さＹに依存するものと考えられる。

以下，図４および図５に基づいて，インペラー羽根部１６の鉛直方向の長さＹと，浸漬ランス１８の羽口１８ａとインペラー１６の下端部との距離Ｈ−ｈとの関係について検討を行った実験の結果について説明する。なお，図４は，本発明の一実施例におけるインペラー羽根部１６ｂの鉛直方向の長さＹと浸漬ランス１８の羽口１８ａとの位置関係の検討を行ったときの溶銑予備処理装置１０の構成を示す断面図である。また，図５は，浸漬ランス１８の深さ−インペラー１６の深さ／インペラー羽根部１６ｂの径，すなわち，Ｈ−ｈ／Ｙと脱硫率（％）との関係を示すグラフである。

本実験では，図４に示すような溶銑予備処理装置１０を用いて脱硫処理を行うことにより，高効率の脱硫処理を行うことができるようなインペラー羽根部１６ｂの鉛直方向の長さＹと浸漬ランス１８の羽口１８ａとの配置条件について検討した。具体的には，容量が４００トンの溶銑鍋１２を使用し，精錬剤３０としては，８５質量％ＣａＯと１５質量％のＡｌ灰とからなる脱硫剤を５ｋｇ／トン用いた。また，脱硫処理前の溶銑中の硫黄濃度は０．０３０質量％であった。本実施例において脱硫処理を行う際は，インペラー１６の深さ（溶銑１４の液面からインペラー１６の下端部までの長さ）ｈは０．４Ｈ_０（Ｈ_０＝３６０ｃｍ）に固定し，インペラー羽根部１６ｂの鉛直方向の長さＹは８４０ｍｍおよび６００ｍｍの２種類の場合について実験を行った。

その結果，図５に示すような結果が得られた。すなわち，インペラー羽根部１６ｂの鉛直方向の長さＹが８４０ｍｍ，６００ｍｍいずれの場合も，（Ｈ−ｈ）／Ｙ≧２のとき，すなわち，浸漬ランス１８の羽口１８ａとインペラー１６の下端部との距離が，インペラー羽根部１６ｂの鉛直方向の長さの２倍以上のとき，脱硫率はほぼ一定となっており，安定して高い効率を維持できることがわかった。例えば，Ｙ＝８４０ｍｍの場合は，（Ｈ−ｈ）／Ｙ≧２で安定して９０％程度の高い脱硫率を維持でき，Ｙ＝６００ｍｍの場合も，（Ｈ−ｈ）／Ｙ≧２で安定して７０％程度の高い脱硫率を維持できることがわかった。したがって，この結果から，浸漬ランス１８の羽口１８ａとインペラー１６の下端部との距離が，インペラー羽根部１６ｂの鉛直方向の長さの２倍以上であること，すなわち，（Ｈ−ｈ）／Ｙ≧２（式（ｉｉ））が必要であることが示された。

なお，インペラー羽根部１６ｂの鉛直方向の長さＹが大きい方が脱硫率が高くなっているのは，Ｙが大きいほど，インペラー１６の下端部は溶銑鍋１２の底面に近いところにあり，インペラー１６による撹拌領域が大きい（未撹拌領域が小さい）ことによるものであると考えられる。

（インペラー羽根部の径と浸漬ランスから吹き込まれた精錬剤の到達距離との位置関係）
また，インペラー１６のインペラー羽根部１６ｂの径が小さいほど，インペラー１６が直接撹拌の影響を及ぼすことができる撹拌領域が小さくなる。そこで，上述したように，インペラー羽根部１６ｂの径Ｄをある程度以上確保するか，あるいは，浸漬ランス１８の羽口１８ａの位置から吹き込まれた精錬剤３０の到達距離Ｌを十分に確保することが好ましい。

以下，図６および図７に基づいて，インペラー羽根部１６ｂの径Ｄと浸漬ランス１８から吹き込まれた精錬剤３０の到達距離Ｌとの好適な位置関係について検討した実験の結果について説明する。なお，図６は，本発明の一実施例におけるインペラー羽根部１６ｂの径Ｄと浸漬ランス１８から吹き込まれた精錬剤３０の到達距離Ｌとの位置関係の検討を行ったときの溶銑予備処理装置１０の構成を示す横断面図である。また，図７は，浸漬ランス１８の羽口１８ａからインペラー羽根部１６ｂの浸漬ランス１８側端部との距離（ｒ−Ｄ）と脱硫率（％）との関係を示すグラフである。

本実験では，図６に示すような溶銑予備処理装置１０を用いて脱硫処理を行うことにより，高効率の脱硫処理を行うことができるようなインペラー羽根部１６ｂの径Ｄと浸漬ランス１８から吹き込まれた精錬剤３０の到達距離Ｌとの好適な配置条件について検討した。具体的には，容量が４００トンの溶銑鍋１２を使用し，精錬剤３０としては，８５質量％ＣａＯと１５質量％のＡｌ灰とからなる脱硫剤を５ｋｇ／トン用いた。また，脱硫処理前の溶銑中の硫黄濃度は０．０３０質量％であった。本実施例において脱硫処理を行う際は，インペラー１６の深さ（溶銑１４の液面からインペラー１６の下端部までの長さ）ｈは０．４Ｈ_０（Ｈ_０＝３６０ｃｍ）に固定して実験を行った。

その結果，図７に示すような結果が得られた。すなわち，（ｒ−Ｄ）／Ｌ≧０．８のとき，つまり，浸漬ランス１８の羽口１８ａからインペラー羽根部１６ｂの浸漬ランス１８側端部との距離（ｒ−Ｄ）が，浸漬ランス１８の羽口１８ａから吹き込まれた精錬剤３０の水平方向の到達距離Ｌの０．８以上の距離を有するとき，脱硫率はほぼ一定となっており，安定して高い効率（本実施例の場合は，９０％以上の脱硫率）を維持することができることがわかった。したがって，この結果から，安定して高い脱硫率を維持するためには，（ｒ−Ｄ）／Ｌ≧０．８（式（ｉｉｉ））を満たすことが好ましいということが示された。

このように，浸漬ランス１８の羽口１８ａからインペラー羽根部１６ｂの浸漬ランス１８側端部との距離が，浸漬ランス１８の羽口１８ａから吹き込まれた精錬剤３０の水平方向の到達距離に近いかそれ以上の場合に，安定して高い脱硫率を維持することができるのは，このような配置条件の場合には，浸漬ランス１８の羽口１８ａから吹き込まれた精錬剤３０がインペラー１６の撹拌領域に到達し，インペラー１６の撹拌による流れに巻き込まれ，精錬剤３０が脱硫反応に寄与できる時間が長くなるためであると考えられる。

以下に，本発明の溶銑脱硫方法の実施例を，比較例とともに表１に示す。

試験時の溶銑温度は１４００〜１５００℃，溶銑鍋に３５０ｔの溶銑を装入し試験を行った。また，溶銑の浴深さは３６０ｃｍである。次に，インペラーは，羽根鉛直長さＹ＝８４ｃｍ，羽根下端径２Ｄ＝１２０ｃｍとし，試験時の回転数は１４０ｒｐｍとした。また，インジェクションランスの粉体羽口は１孔とし，羽口内径は２ｃｍのものを使用した。また，インジェクションランスからの吹込み速度は，５０ｋｇ／ｍｉｎ一定とした。なお，検証計算のために式（ｉｖ）〜（ｖｉ）で用いる物性定数は，溶銑密度ρｌ＝６．８ｇ／ｃｍ^３，ガス（Ｎ２使用）密度ρｌ＝０．００１２５ｇ／ｃｍ^３を用いる。また脱硫剤（精錬剤）としては，脱硫剤として８５％ＣａＯ＋１５％Ａｌ灰を使用した。

実施例１は（ｉ）（ｉｉ）式を満たす条件で脱硫処理を行ったものであるが，比較例１の通常の機械攪拌方式（ＫＲ法）の結果や，比較例２の（ｉ）式を満たせなかった場合や，比較例３の（ｉｉ）式を満たせなかった場合よりも，脱硫率は８．６〜１２．５％改善されている。さらに実施例２は式（ｉｉｉ）を満たすように条件をそろえることで，実施例１よりも脱硫率が３．６％向上している。実施例３は，同じ粉体量をインジェクションランスより吹き込んだ。すなわち吹込み速度が同一であることから，処理時間は実施例１と２は同じであるが，上方添加で脱硫剤を２ｋｇ／ｔ添加したため，同一時間内に実施例２よりも脱硫率を３．０％向上させることができ，脱硫速度の向上に繋がった。

以上，添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが，本発明はかかる例に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば，特許請求の範囲に記載された範疇内において，各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり，それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。

本発明の一実施形態に係る溶銑の脱硫方法に用いる溶銑予備処理装置の構成を示す縦断面図である。 本発明の一実施例におけるインペラーと浸漬ランスとの配置条件の検討を行ったときの溶銑予備処理装置の構成を示す縦断面図である。 （浸漬ランス１８の深さＨ）／（溶銑１４の浴深さＨ_０）と脱硫率（％）との関係を示すグラフである。 本発明の一実施例におけるインペラー羽根部の鉛直方向の長さＹと浸漬ランスの羽口との位置関係の検討を行ったときの溶銑予備処理装置の構成を示す縦断面図である。 （浸漬ランスの深さＨ）−（インペラーの深さｈ）／（インペラー羽根部の径Ｙ）と，脱硫率（％）との関係を示すグラフである。 本発明の一実施例におけるインペラー羽根部の径と浸漬ランスから吹き込まれた精錬剤の到達距離との位置関係の検討を行ったときの溶銑予備処理装置の構成を示す横断面図である。 浸漬ランスの羽口からインペラー羽根部の浸漬ランス側端部との距離（ｒ−Ｄ）と脱硫率（％）との関係を示すグラフである。 従来の溶銑予備処理装置の構成を示す縦断面図である。

符号の説明

１０ 溶銑予備処理装置
１２ 溶銑鍋
１４ 溶銑
１６ インペラー
１６ａ インペラー軸
１６ｂ インペラー羽根部
１８ 浸漬ランス
１８ａ 羽口
２０ 精錬剤投入ホッパー
３０ 精錬剤

Claims (3)

1. 浸漬ランスを用いてキャリアガスとともに精錬剤を溶銑中に吹き込みながら，インペラーを用いて溶銑を撹拌することにより，溶銑と前記精錬剤とを反応させる際に，
   溶銑の液面から前記浸漬ランスの吹き込み位置までの鉛直方向の長さＨと，溶銑の液面から前記インペラーの下端までの鉛直方向の長さｈと，前記インペラーの羽根部の鉛直方向の長さＹとが，下記式（ｉ）および（ｉｉ）の関係を満たすことを特徴とする，溶銑の脱硫方法。
   Ｈ＞ｈ ・・・（ｉ）
   Ｈ−ｈ≧２Ｙ ・・・（ｉｉ）
2. 前記インペラーの中心軸と前記浸漬ランスの吹き込み位置との水平方向の距離ｒと，前記インペラーの羽根部の下端部の半径Ｄと，前記浸漬ランスから吹き込まれた前記キャリアガスの水平方向の到達距離Ｌとが，下記式（ｉｉｉ）の関係を満たすことを特徴とする，請求項１に記載の溶銑の脱硫方法。
   （ｒ−Ｄ）／Ｌ≧０．８ ・・・（ｉｉｉ）
3. 前記精錬剤は，前記浸漬ランスからの投入に加えて，前記溶銑の液面から投入されることを特徴とする，請求項１または２に記載の溶銑の脱硫方法。
   
   
   

Images