JPS59116311A - 電磁脱硫装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は溶湯と脱硫剤とを電磁的に攪拌することによ
り溶湯内の硫黄を取り除く電磁脱硫装置（こ関する。

εり鉄工用等においては溶湯を得る手段としてキュポラ
が広く利用されているが、キュポラ督こは燃オ・十とし
てコークスが用いられるため、キュポラを使って溶解し
た溶湯は高濃１、（の硫黄を含んでしまう。一方、高品
質の鋳鉄として球状ＭＳ鉛Ｗ１鉄の需要、生産が才すま
ず増加しているが、キュポラ溶湯を用いた場合、含有硫
黄成分のために、球状化ＡＩの副））ｎによる黒鉛球状
化がうまくいかず、このため、キュポラ溶湯を使う球状
黒鉛鋳鉄の製造（こおいては、球状化剤添加前に脱イが
ｔ工程を設けるのが一般的である。この脱流エイ♀は粉
ｊＮ状の脱硫剤を溶湯に添加し、化学反応（こより説（
Ｐｌ［を行う工程であり、脱粒剤としてはカルシウムカ
ーバイトや酸化カルシウム等が用いられる。ここで、カ
ルシウムカーバイトを用いた場合の脱硫過・（♀を示す
と、Ｃ、Ｉ　Ｃｖ　　　＋　　８　　→　Ｃ８８＋　２
　Ｃ０１，１，１１１，（亘）となる。この（１）式（
こむけるＵ　、　Ｈ）　はいわゆるスラグとなって溶湯
の上部に浮上し、ｍ４温度が高いとき（こは気化して大
気中に離散する。上述の脱硫工程においては１兄情剤の
比重が小さいので、反応促・亀のため１こ溶湯の撹拌を
行う必要があり、この攪拌方法として従来はポーラスプ
ラグ法、ガスインジェクション法告が用いられていた。

しかしながら、こｆｌ、らの；Ｖ押力法はｊｔｊ拌によ
る溶湯のｒｌｌ！ｌｌ丁度大きいので、脱硫後の溶湯を
昇温する必要があり、この昇（１試のためＪ）ゲイ・必
炉（例えば碑型誘専炉）′５：別途１こ設けなけイ′１
はならｖｌ特に小規模の生産工場（こおいては昇１．情
炉設置のための経・α比率が大々なり、開門であった。

そこで、本山９へ人は上述の間７１角を解決するため（
こ、昇１品とイ″・ν、拌とを同時に行える鑞磁脱政装
べを先１こ開発した。第１図（イ）はこの硫磁脱蝋装置
の構成を示す断＋Ａｉ図、第１図（ロ）は同図（イ）ｌ
こ示すＡ−Ａ庫矢視図である。この図にεいてｌは水平
断面が同図（切に示すような６ｑとなっている坩堝であ
り、２はこの坩堝１の底部に連通して垂直上方に延びる
円筒上の連通路である。坩堝１と連通路２とは各々コイ
ル５が巻回されている円筒状のコイル用路材１１の内側
に耐火ｖｆ３を用いて形成されている。６はコイル５の
外周に同図（ｒ３）に示すように放射状（こ配置されて
いる継鉄であり、コイル５の外側の磁路を形成し、コイ
ル５からの漏洩磁束をしゃへいして装置外壁を構成して
いる鋼材（図示略）のうず電流による発熱を防止するも
のである。上述したコイル５の上端の高さは、溶湯の吐
出口１５の部分以外では坩堝１内の溶湯のレベルと等し
くなっており、吐出口１５の部分ではこの吐出口１５の
厚さ分だけ下方に位置している。このようにコイル５の
上端位１（を吐出口１５の部分以外で溶湯のレベルと等
しくしたのは、誘導効率を高め、かつ大きな攪拌流を得
るためである。例えば、コイル５の上端が浴湯レベルよ
り低いと誘導効率は良（なるが耐湯表面付近の溶湯が′
）を磁誘導されないので、この部分の溶湯の静圧のため
に攪拌流が溶湯岩面刊近をこおいて弱くなってしまい、
丈た、コイル５の上端が溶湯レベルより高いと誘導効率
そのものが悪くなってしまう。また、このコイル５は中
空鋼管で形成さｔｌ、稼動時には中空部に水を？ｉｆｉ
　Ｌで強制水冷が行なわれる。７はキュポラから連続的
に供給さイ１．るキュポラ’１４ＮＪｔｈ、　８はその
主成分がカルシウムカーバイトや酸化カルシウムである
脱硫剤である。

上述した構成においてコイル５に交流電流を供給すると
、誘導炉等と同様Ｉこ、坩堝１内には図）こ矢印で示す
ような溶湯の流ｆ１が発生し、また同時（こ、坩堝内溶
湯にうず帽引こよる発熱が起る。このようにして坩堝内
溶湯の攪拌、脱流、昇温が行なわ第１、脱流された溶湯
１０が連通路２を通りて外部へ排出される。

このように、本田片、０人が先に開発したｗ、磁脱硫装
（〃（こよれば、攪拌と昇温とが同時に行えるので、経
済的効果は極めて大であった。

ところで、同一の効果を上げる装置であイ１．ば、大き
さの小さい方が、「１作費、　＃ｌ＠持費、保守作業。

設置スペース等の面で惨めで有利である。

この発明は上記事情に鑑み、先に開発したｔｖ、磁脱硫
装謹をさらに一歩押し進め、必要策小限の大きさであり
ながら溶湯の脱ハ、借拌、昇温を効率よく行うことがで
きる’ｔ’ｔ　磁脱硫装置を提供するもので、入湯流量
と坩堝容量との比で決定される溶湯の平均滞留時間が５
〜１０分となるように前記坩堝容量を設定するとともに
、前記平均滞留時間における前記溶湯の上昇温度が５０
〜１００″０となる東方を誘導コイルに供給した場合に
、前記坩堝内溶湯の表面盛上り高さが８〜１６儒となる
ように前記坩堝の直径・深さ比を１投定することを特徴
としている。

以下図面を参照してこの発明の実施例につｌ、）で説明
する。

この発明の一実施例における機械的構成は本出願人が先
に開発した電磁脱硫装置と同様の構成であり、すなわち
、＠１図（イ）、　（＝＝ｆｆ）に示すものと同様であ
る。ただし、この実施例においては装置各部の大きさの
関係が、各々後述する関係になっており、最大効率であ
りながら最小の大きさとなっている。

次（こ、この＊、Ｉａξ例における装置４各部の寸法の
導き方）こついて説明する。

第１図（イ）に示すキュポラ溶湯７は、キュポラの特性
上その流−＋ｉ４がキュポラ容量で決まり、常（こ一定
の流駐とみなずことができる。そして、キュポラ溶湯７
が坩堝１内蚤こ滞留している時間Ｔ　Ｃｍ　）は、キュ
ポラ溶（ＪｊＩ７の流入ｆｉ：Ｑ（Ｋｐ／紹〕と坩堝１
が収納し得る溶湯量（以下坩堝容室と称す）Ｗ（ｔａｐ
　）とによって決まり、 ｌゝ＝Ｗ／Ｑ　　　・・・・・・・・・・　　（２）と
なる。このγ＋１留時間’１１’　Ｃｍ　）は＋１１式
で示した脱硫反応が行なわする時間であり、脱硫工程に
おいては極めて重要な要素である。そして、発明者（こ
よる￥、愉の結果、効率よく脱硫反応が完結するのは、
Ｖ１ｉｉ留時間′Ｖが５〜１０分の時であることが判明
し、このことから効率の良い脱流を行うには（２）式に
おけるｌ゛が５〜１０となるように坩堝容量Ｗを設足す
ればよいことが分る。

次に、坩堝１内の浴湯をどのくらい昇篩ずればよいかを
説明する。

一般的なキュポラ操業でのダクタイル鋳鉄の生産工程で
はキュポラｌ　５３０　’（ｌ出湯−一→従来のなる。

この図式において（）内に示す温度は最終鋳型（こおけ
る適切な銑造温度から逆算した各工程での必要温度、（
）のない温度は実際に現われる温度であり、実際１易度
があきらかに低下しすぎていることが分る。このために
、従来は脱硫装置の後ｔこ昇温炉を設けたりしており、
このことが、キュポラ操業によるダクタイル生産におけ
る経済的な問題となっていることはすでに述べた。した
がって、脱硫装置においては前記図式（こ示すように最
低でも５０℃の昇温を行なわねばならない。

また、工場の事１Ｈによってはさらに大きな昇温が必要
な場合もあるが、一般には５０〜１００″Ｏの範囲の昇
温で充分といえる。

ところで、鋳鉄の比熱は一般に Ｐ１＋）６＝２１［ｋｗｈ／ｌｏｎ〕−■旧−＋３１と
表わさイアるが、こねはｌ　ｔｏｎの溶湯を１００℃だ
け昇温させるのに必要なエネルギーは２１　ｋｗｈであ
ることを示す。したがって、滞留溶湯を△１゛ｅ（５０
≦△Ｔｅ≦１００）だけ昇温させるの昏こ必要な電力Ｐ
（ｋｗ）は、流入計をＱ’〔ｔ　ｏｎ　／　＝　）とす
れば、＝０．２１△’１．’ｅ−’Ｉｌ’−Ｑ’　　　
・−＝−＋４１となり、この（４）式１こおけるＱ’　
（ｔ　Ｏｎ７ｍ　）　ｆＱ２〔にｐ／ｍ］こ変よ゛きし
て、定数部分をに、とおくとＰ＝に、−△Ｔｅ−Ｔ−Ｑ
　　　−−ｔ５）となる。したがって、この（６）式に
より算出される電力が坩堝内溶湯に誘導され和げよいの
で、コイル５（こ供給すべき′電力は（５）式に示すＰ
に対応して決定さイアる。なお、この種の装置において
は坩堝内溶湯にｒｋＦｊ導される電力の全んどが熱とな
り、攪拌エネルギーになるのは全体の０．１％以下であ
ることは周知の１１Ｖｉっである。

次齋こ、第２図は坩堝ｌを円１１■形に見たてたモデル
系であり、ｄが内径、ｌが探さである。この深さｌは連
通路２（第１図（イ））の開口部高さで決まる。コイル
５に電力が供給されると、坩堝内溶湯（こは図に矢印で
示す攪拌流が発生することはすでに述べたが、この時、
坩堝内溶湯の上面は上方（こ開放されているので、図に
示ずよ引こ盛り上る。

この盛上り高さをｈＣｃｒｌＬ〕とすわば、ｈは次の式
で示されることが知られている０ なお、ρ〔Ω−鑵〕：溶湯の・鑞気比抵抗Ｐ（ｋｗ）：
浴湯）こ誘導される電力 ｓ　Ｃｆｌ　／ｃｎｔ〕：酎湯の比重 耐ＣＨｚ）：コイル５に供給される電σｙの周波数であ
る。

この盛上り高さｈがＩ岸伴流の強さ（こ対応することは
容易蔓こ理解できるが、発明者の実４６４こよると、盛
上り高さ１１が８〜１６ＣｒｒＬの場合に脱硫反応の促
進もこ必要十分な攪拌流が得ら第１ると判明した。また
、（６）式からは、攪拌力が投入成力に比例し、坩堝の
直径と深さＩこ反比例することが理）Ｗできる。

そして、（６）式（こおける定数部分（ρ、ｆ、πｌ’
１３．１６．１０”）を１（、とおき、〔１１＝ηとお
くときなり、この（７）式のｈ（こ８〜１６ｉ−代入し
、Ｐ（こ剖１．ｊ−ｆ、温度（こより法定さイ１．る電
力１１μを代入すると、必要十分な（ｊ伴流を与えるη
（すなわちｄ−７？）を得ることができる。一方、坩堝
容ＸＩ　Ｖは第２（肉から πｄ！ ■＝□・ｌ　・・　　・・・・・・・　（８）と表わせ
るから、前述した坩堝容ｔψＷはπｄ２ Ｗ−一・ｌ−８×１＜３−ｓ　　・・・・・・・・・　
（９）と表わすことができ、この式の定数部分をＫ１１
とおくと Ｗ＝に、・η・ｄ　　　・・・・・印・　リ〔と表わす
ことができる。

さて、上述したよう（こ、τ甫留時間Ｔを５〜１０分、
千１温温度△Ｔｅ　　を５０〜１００℃、盛上り高さｈ
を８〜１６ＣＩｎに各々設定すると、以下（こ示すに＝
ｒＷｉにより坩堝１の必要最小限でありながら、脱硫、
（晃拌、昇滉の各効率を最大にする内径ｄと深さｌを求
めることがでへる。

（ｐ：前述の（５）式から用堝内溶湯（こ誘導さｆｌ、
るべき１ベカＰが一義的（こ求まる。

■：■で求めたＰを用いて（７）式により必要十分な（
す伴流を与えるηが求まる。

■＝（２）式から使用Ｃるキュポラの能力に対応する必
要最小限の坩堝容＃Ｗが一義的に求まる。

■：■で求めたηと■で求めたＷを用いて軸式から坩堝
１の内径ｄが求まる。

■：■で求めたｄと■で求めたＷを用いて（Ｑｊ式から
坩堝深さｌが１徒的（こ求まる。

以上のよう（こして、昇温に必」厚な１に力によって適
切な梢拌力が得られ、かつ、脱硫反応が充分得ら第１．
る滞留時間を得るための坩堝１の容、十へ、内径。

および深さを茸、出することができる。

以上説明したようにこの発明１こよｔｌば、入湯流イ１
４：と坩堝容量との比で決定さイア、る溶湯の平均滞留
時間が５〜ＩＯ分となるようにｒ＋Ｑ記坩堝容州二を設
定するときも（こ、前記平均滞留時間における１記溶湯
の上昇（、〜＆　ｌ’−”が５０〜１００χ〕となる′
威力を誘導コイル（こ洪キｊ≧した場合（こ、前記坩堝
内酊湯の表面盛上り高さ〕）；８〜１６（流となるよう
に前記坩堝の内径・ｉ、ｆさ比・′２設定するようにし
たので、必要だ）不眠の大きさでありながら、（Ｒ湯の
脱ｊ’ｌｊ　ｖ　＋、’を拌。

昇畠を効率よく行いｆ帰る利点が得らイアる。

４、図面のＩｆｉ’ｉ　’Ｉ’−な説明第１図（イ）は
不出願人が先に開発した６イ、磁脱硫装置旨の廼成を示
す断ｔ＋ｉ図、第１Ｌζ１（ロ）；ま同しシ１（イ）に
示すＡ　−Ａ　４Ｑ矢滉図、ぢ１）２図は坩堝１を円１
４１形ｔこ見たてた！λ）合のモデル系を示す概略構成
図である。

１・・・・坩堝、ｄ・　・＠径、ｌ　・・・・深さ、ｈ
・・・・盛上り高さ。

出願人　＋ＩＰ晰ｌ乱伐抹式会社 第１図（イ） ＩＩ 第１図（ロ） 手続補正書（自船 ５９．１２６− 昭和　　　年　　　月　　　日 特許庁長官殿 １、　事件の表示 昭和５７年特許願第２２４６６７号 ２、発明の名称 電磁脱硫装置 ３、　補正をする者 特許出願人 神鋼電機株式会社 ４、代理人 明細書の「特許請求の範囲」の榴。

６、補正の内容 特許請求の範囲 溶湯が連続的に供給される坩堝と、この坩堝の底部に連
通ずるとともに開口部が前記底部より上方にあって脱硫
後の溶湯を外部へ排出する連通路とを各々筒状に巻回さ
れた誘導コイルの内部に設け、電磁誘導により前記坩堝
内溶湯の昇温と攪拌とを同時に行う電磁脱硫装置におい
て、（ａ）　　前記坩堝は、入湯流量と前記坩堝容量と
の比で決定される溶湯の平均滞留時間が５〜１０分とな
る容量を有するとともに、前記平均滞留時間における前
記溶湯の上昇温度が５０〜１００°Ｃとなる電力を前記
誘導コイルに供給した場合に、前記坩堝内溶湯の表面盛
上り高さが８〜１６ｃｒＩＬとなる直径・深さ比を有し
、 （ｂｌ　　前記誘導コイルはその上端位置が前記坩堝内
溶湯の上面の平均的高さと一致またはそれ以下とするこ
とを特徴とする電磁脱硫装置。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 溶湯が連続的に供給さ（する坩堝と、この坩堝の１戊部
   に連通ずるとともに開口部が前記底部より上方にあって
   脱ロイｉｌ後のｌ？′７湯を外ｔｌｌヘゼ１−出する連
   ａ路とを各々筒状に巻回された誘導コイルの内部をこ設
   け、基磁誘導により前記坩層ｌ内岱湯の昇温と１挽拌と
   を同時）こ行う、４工磁脱硫装置（こおいて、（ａ）　
   　Ａｆｌ　ｉ′ｉ＋２坩堝は、入湯流量と前記坩堝容預
   との比で決定さイする溶湯の平均面留時間が５〜１０分
   となる容）ｉｌを有するととも（こ、前記平均滞留時間
   （こおけるＲｉｌ　＋Ｓｉ４　ｈ’ｌ　ｒ銹〕上＋４．
   ｍ＋　９ｉが５０〜１００℃となるｌＡＬ力をｒｉｉｌ
   記誘導コイルに１↓１−＠シた場合に、前Ｒｅ川用内酊
   湯の表面盛上り、Ｉ３さが８〜Ｌ６ｃｍとなる直径・深
   さ比を有し、 （ｔ））　　Ｎ’ｌＪ記誘導コイルはその上ｙ高位置、
   が前記坩堝内溶湯の上面の平均的高さと一致づ−る、こ
   とを％徽とする′Ｉａ礎脱硫装置。