JP2009221559A

JP2009221559A - 機械攪拌式脱硫装置のインペラー

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Publication number: JP2009221559A
Application number: JP2008068642A
Authority: JP
Inventors: Tomoji Oyama; 智史大山; Yoshiyuki Tanaka; 芳幸田中; Ikuhiro Sumi; 郁宏鷲見
Original assignee: JFE Steel Corp
Current assignee: JFE Steel Corp
Priority date: 2008-03-18
Filing date: 2008-03-18
Publication date: 2009-10-01
Anticipated expiration: 2028-03-18
Also published as: JP5358987B2

Abstract

【課題】インペラーを備えた機械攪拌式脱硫装置で溶銑を脱硫処理するにあたり、新たな設備改造費用を費やすことなく、ＣａＯ系脱硫剤の凝集を抑制することができ、それによって、脱硫反応界面積を増加させ、脱硫反応効率を高めて効率良く脱硫処理することのできる、機械攪拌式脱硫装置のインペラーを提供する。
【解決手段】本発明の機械攪拌式脱硫装置のインペラーは、インペラー軸２と、該インペラー軸の周囲に設けられた複数の羽根３とを備え、前記インペラー軸を回転中心として回転して溶銑を脱硫処理する機械攪拌式脱硫装置のインペラー１であって、前記羽根及び前記インペラー軸の下面に、羽根側からインペラー軸側に向かって下方に傾斜し、インペラー軸側がより下方に突出した突出部４が設けられていることを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、機械攪拌式脱硫装置の下端に設置され、溶銑中に浸漬された状態で回転して溶銑と脱硫剤とを攪拌・混合するためのインペラーに関するものである。

高炉で溶製される溶銑から鋼を製造するに当たり、高炉から出銑された溶銑には、鋼の品質に悪影響を及ぼす硫黄（Ｓ）が０．０４〜０．０５質量％程度の高濃度で含まれており、しかも、次工程の転炉精錬工程では、酸化精錬による不純物の除去を目的としていることから、主として還元反応により除去される硫黄の除去は期待できず、そこで、他の含有成分などの影響から脱硫しやすい溶銑の段階において、要求される品質に応じて、種々の方法によって溶銑の予備脱硫処理が行われている。

この予備脱硫処理は、Ａｒガスなどの不活性ガスを溶銑中へ吹き込んで溶銑を攪拌しながら脱硫剤を搬送用ガスとともに溶銑中に吹込み添加する方法や、溶銑中に浸漬させたインペラー（「回転羽根」または「回転翼」とも呼ぶ）を回転させて溶銑を攪拌しながら脱硫剤を上置き添加して行う方法が一般的であり、特に、安価なＣａＯ系脱硫剤を使用した場合でも高い脱硫率が得られることから、近年は機械攪拌方式による脱硫方法が主流になっている。この場合、ＣａＯ系脱硫剤としては、生石灰単独、或いは、生石灰に蛍石（ＣａＦ₂）またはアルミナ（Ａｌ₂Ｏ₃）を加えたものが使用されている。このＣａＯ系脱硫剤による脱硫反応は、「ＣａＯ＋Ｓ→ＣａＳ＋Ｏ」に示される反応式に基づいて進行する。尚、機械攪拌方式による脱硫装置を機械攪拌式脱硫装置と呼んでいる。

従来のインペラーを備えた機械攪拌式脱硫装置における溶銑の脱硫処理方法を図２に示す。この脱硫処理方法は、図２に示すように、溶銑８に浸漬させた、複数個の羽根３を有するインペラー１を、そのインペラー軸２を回転軸として回転させ、それによって溶銑８を旋回・攪拌し、この状態でシュート７を介して溶銑上にＣａＯ系脱硫剤９を添加して、旋回・攪拌する溶銑中にＣａＯ系脱硫剤９を分散させ、溶銑中の硫黄とＣａＯ系脱硫剤９とを反応させて、脱硫する方法である。尚、図２中の符号５は処理容器、６は搬送台車である。

しかしながら、機械攪拌式脱硫装置を用いた脱硫処理では、ＣａＯ系脱硫剤が、集塵機に吸引されたり、周囲に飛散したりすることを防止するために、脱硫剤を微粉化できず、０．５〜２ｍｍ程度の粒子状として使用される。ＣａＯの融点は２０００℃を超える高温であり、溶銑中の硫黄との反応はＣａＯ系脱硫剤の表面のみで起こり、ＣａＯ系脱硫剤の内部は脱硫反応に寄与しない。また、ＣａＯ系脱硫剤は、溶銑との濡れ性が悪く、溶銑中へ巻き込まれにくい上に、溶銑浴上へ添加された脱硫剤が、強攪拌されている溶銑の浴表面または浴中で凝集してしまい、反応界面積が更に低下する。

このために、ＣａＯ系脱硫剤の脱硫反応効率は、６％程度と低いのが現状である。ここで、脱硫反応効率とは、添加したＣａＯの質量に対する脱硫反応に寄与したＣａＯの質量の比率であり、従って、ＣａＯ系脱硫剤中のＣａＯの９０％以上は脱硫反応に寄与しないことを示している。

そこで、ＣａＯ系脱硫剤の脱硫反応効率を高める技術が多数提案されている。

例えば、特許文献１には、インペラー軸の側壁に、粉体の脱硫剤を略水平方向に向けて吹き込むための吹込み孔を備えたインペラーが提案されている。特許文献１によれば、略水平方向に向けて吹き込むことにより、インペラーの下方に形成されるガス溜りに捕捉されるＣａＯ系脱硫剤は大幅に減少し、ＣａＯ系脱硫剤の凝集が抑制されて、溶銑中に効率的に分散されるとしている。また、特許文献２には、機械攪拌式脱硫装置を用いて溶銑を脱硫処理するに際し、インペラーによって攪拌されている溶銑に、鉄系シース材でＣａＯ系脱硫剤を被覆した鉄被覆脱硫用ワイヤーを供給して脱硫処理する方法が提案されている。特許文献２によれば、超微粒のＣａＯ系脱硫剤であっても添加時の飛散が無く、脱硫剤の添加歩留まりが向上し、そして、添加された脱硫剤は溶銑と強攪拌されるので、脱硫反応界面積が増加して脱硫反応が促進され、脱硫反応効率を向上させることができるとしている。

しかしながら、特許文献１では、インペラーに吹込み孔を設置する必要があり、また、特許文献２では、鉄被覆脱硫用ワイヤーを供給するための装置が必要であり、両者ともに従来の機械攪拌式脱硫装置に新たな装置を追加しなければならない、つまり、新たな設備改造費用が必要であるという欠点がある。

ところで、特許文献３には、インペラー上面に３０〜７０度の傾斜を持つスラグ付着防止板を配設、或いはインペラー自体の上面に３０〜７０の傾斜を持たせたインペラーが提案されている。しかしながら、特許文献３は、脱硫処理中におけるインペラー上部への脱硫剤の付着・堆積を防止する技術であり、脱硫反応効率を向上させる技術とは異なる技術である。
特開２００６−２８６１５号公報特開２００７−３１８１０号公報特開２００１−２４８９７６号公報

本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、インペラーを備えた機械攪拌式脱硫装置で溶銑を脱硫処理するにあたり、新たな設備改造費用を費やすことなく、ＣａＯ系脱硫剤の凝集を抑制することができ、それによって、脱硫反応界面積を増加させ、脱硫反応効率を高めて効率良く脱硫処理することのできる、機械攪拌式脱硫装置のインペラーを提供することである。

本発明者等は、上記課題を解決すべく鋭意、検討・研究を実施した。その結果、ＣａＯ系脱硫剤が最も凝集しやすい場所は、インペラーの下方直下に形成される溶銑の流速が低下する部位であり、この部位が形成されないまたは削減されるような形状のインペラーを使用することで、ＣａＯ系脱硫剤の凝集が抑制され、脱硫反応効率が向上するとの知見が得られた。

本発明は、上記知見に基づいてなされたものであり、本発明に係る機械攪拌式脱硫装置のインペラーは、インペラー軸と、該インペラー軸の周囲に設けられた複数の羽根とを備え、前記インペラー軸を回転中心として回転して溶銑を脱硫処理する機械攪拌式脱硫装置のインペラーであって、前記羽根及び前記インペラー軸の下面に、羽根側からインペラー軸側に向かって下方に傾斜し、インペラー軸側がより下方に突出した突出部が設けられていることを特徴とするものである。

本発明に係る機械攪拌式脱硫装置のインペラーによれば、インペラーの下面に、インペラー軸側がより下方に突出した突出部が設けられているので、この突出部によってインペラーの底面でも溶銑は攪拌され、底部が平坦である従来のインペラーを使用した場合に形成されたインペラー直下の溶銑流速の低下する部位が形成されず、これにより、ＣａＯ系脱硫剤の凝集が抑制されて、脱硫反応界面積が増加し、脱硫反応効率が向上して効率良く脱硫処理することが可能となる。

以下、添付図面を参照して本発明を具体的に説明する。図１は、本発明に係る機械攪拌式脱硫装置のインペラーを用いて溶銑を脱硫処理する状態を示す概略断面図である。

図１に示すように、本発明に係る機械攪拌式脱硫装置のインペラー１は、インペラー軸２と、このインペラー軸２の周囲に設けられた複数の羽根３とを備え、羽根３及びインペラー軸２の下面には、羽根３の側からインペラー軸２の側に向かって下方に傾斜し、インペラー軸２の側がより下方に突出した突出部４が形成されている。この突出部４は、羽根３と同様に耐火物製であり、羽根３をインペラー１に設置する際に羽根３と一体的に施工してもよく、また、羽根３を施工した後に突出部４を形成してもどちらでもよい。尚、インペラー軸２は、軸心を金属製とし、その外周及び底部には耐火物が被覆されている。

突出部４には、溶銑中でインペラー１が回転することに起因して溶銑８による剪断力が働くので、突出部４の羽根３との接合部分での厚みは、羽根３の厚みと同等とすることが好ましい。また、突出部４の突出高さ（Ｈ）は、特に規定する必要はなく、溶銑８に攪拌力を与えることができる高さであれば十分である。具体的には、突出高さ（Ｈ）として１００ｍｍを確保すれば十分である。また、突出部４は、図１では全ての羽根３の下面に設置されているが、突出部４の役割は溶銑８に攪拌力を付加するものであることから、全ての羽根３の下面に設置する必要はなく、少なくとも１つの羽根３の下面に設置されていれば十分である。

機械攪拌式脱硫装置には、インペラー１を処理容器５に収容された溶銑８に浸漬させるための昇降装置、インペラー１を、インペラー軸２を回転中心として回転させるための駆動装置、インペラー１や前記駆動装置の昇降をガイドするための固定枠、及び、発生するダストを吸引・除去するための集塵機などが設置されているが、図１では省略している。

このような形状の本発明に係るインペラー１を用いた溶銑８の脱硫処理方法を、以下に説明する。

先ず、高炉から出銑された溶銑８を処理容器５にて受銑する、或いは、トーピードカーで受銑した溶銑８をトーピードカーから処理容器５に移し、この処理容器５を搬送台車６に搭載して機械攪拌式脱硫装置１の直下に搬送する。このとき、インペラー１は、処理容器５の上方で待避した状態で保持される。処理容器５は、インペラー１による溶銑８の旋回・攪拌が得られやすいことから、水平断面形状が円形であることが好ましく、従って、処理容器５としては、取鍋型の溶銑鍋や転炉装入鍋などが好適である。

次いで、インペラー１を下降させて処理容器５に収容された溶銑８に浸漬させ、インペラー１が所定の浸漬深さに達したときに下降を停止する。このとき、インペラー１は予め回転させてもよいし、浸漬した後に回転させてもよい。その後、シュート７を介してＣａＯ系脱硫剤９を、旋回・攪拌されている溶銑８に上置き添加し、インペラー１の回転速度を適宜に調整して脱硫処理を施す。ＣａＯ系脱硫剤９としては、生石灰単独、或いは、生石灰に蛍石（ＣａＦ₂）またはアルミナ（Ａｌ₂Ｏ₃）を加えたものを使用し、そのサイズは、脱硫反応効率を高めるために、最大径を２ｍｍ程度以下の粒子状とする。

インペラー１の下面には、突出部４が形成されているので、この突出部４によってインペラー１の底面でも溶銑８は強攪拌され、その結果、インペラー１の直下での溶銑流速も十分に確保され、当該位置におけるＣａＯ系脱硫剤９の凝集が抑制されて、脱硫反応界面積が増加し、効率良く脱硫反応が進行する。

所定時間脱硫処理を実施したなら、インペラー１の回転を停止し、インペラー１を上方に引き上げて脱硫処理を終了する。脱硫処理後、次工程の転炉設備や、脱燐処理などの溶銑予備処理を更に実施する場合には溶銑予備処理設備へと、溶銑８を収容した処理容器５を搬出する。

以上説明したように、本発明に係るインペラー１を使用して脱硫処理することにより、底部が平坦である従来のインペラーを使用した場合に形成されたインペラー直下の溶銑流速の低下する部位が形成されず、これによってＣａＯ系脱硫剤９の凝集が抑制され、脱硫反応効率が向上し、効率良く脱硫処理することが可能となる。

本発明に係るインペラーを用いた溶銑の脱硫処理方法を示す概略断面図である。従来のインペラーを用いた溶銑の脱硫処理方法を示す概略断面図である。

符号の説明

１インペラー
２インペラー軸
３羽根
４突出部
５処理容器
６搬送台車
７シュート
８溶銑
９ＣａＯ系脱硫剤

Claims

インペラー軸と、該インペラー軸の周囲に設けられた複数の羽根とを備え、前記インペラー軸を回転中心として回転して溶銑を脱硫処理する機械攪拌式脱硫装置のインペラーであって、前記羽根及び前記インペラー軸の下面に、羽根側からインペラー軸側に向かって下方に傾斜し、インペラー軸側がより下方に突出した突出部が設けられていることを特徴とする機械攪拌式脱硫装置のインペラー。