TWI515042B - 溶鐵前處理方法以及溶鐵前處理用攪拌體 - Google Patents

Description

溶鐵前處理方法以及溶鐵前處理用攪拌體

本發明是有關於一種溶鐵前處理方法及溶鐵前處理用攪拌體。

先前，在將溶鐵中的雜質除去的精煉(稱作「溶鐵前處理(molten iron preliminary treatment)」)中，將用以與雜質反應而除去雜質的添加劑(精煉劑(a refining agent))添加至溶鐵中，將該溶鐵攪拌(agitate)、混合以促進添加劑與雜質的反應。其原因在於，由於在溶鐵與添加劑的界面產生精煉反應，故藉由攪拌溶鐵而使添加劑捲入至溶鐵中，以增大溶鐵與添加劑的反應界面積。一般來說添加劑的比重小於溶鐵，僅進行添加時會浮在溶鐵的表面。因此，在使溶鐵與添加劑反應方面亦需要進行溶鐵的攪拌。

作為攪拌溶鐵的方法，有向溶鐵吹入氣體而進行的氣體吹入攪拌方式(gas bubbling method)，以及使葉輪等能旋轉的攪拌件浸漬於溶鐵中而對溶鐵進行機械攪拌的機械攪拌方式(stirrer method)。若將氣體吹入攪拌方式與機械攪拌方式加以比較，則機 械攪拌方式中，容易將捲入至溶鐵後而浮出至溶鐵表面的添加劑反覆地捲入至溶鐵中，因而可更有效率地進行精煉反應。因此，目前機械攪拌方式成為主流。

例如，在作為溶鐵前處理之一的溶鐵的脫硫處理(desulfurization)中，廣泛進行如下的機械攪拌式脫硫法：使葉輪(亦稱作「旋轉翼」)浸漬於收容在精煉容器的溶鐵中，一邊使該葉輪旋轉而攪拌溶鐵一邊向精煉容器內的溶鐵中添加脫硫劑，從而使溶鐵脫硫。

在使用葉輪進行的溶鐵的機械攪拌式脫硫法中，以縮短處理時間或削減脫硫劑單位消耗等為目的，為了實現有效率的脫硫處理而提出有各種提案。基本上如非專利文獻1中所記載般，藉由增大葉輪的轉速而增大溶鐵與添加劑的反應界面的面積，來提高反應效率。因此，有效的是使葉輪更高速地旋轉。

然而，若使葉輪的旋轉高速化，則攪拌裝置(葉輪及葉輪的驅動裝置)的振動增大，從而會對攪拌裝置造成損傷。因此，例如專利文獻1所揭示般，在使葉輪高速旋轉時，以如下方式來進行：限制攪拌動力的上限值，使得由振動引起的多餘的力不會作用於攪拌裝置。然而，該方法中，因限制了攪拌動力的上限值，故可以說攪拌能力並不充分，從而無法充分提高反應效率。

另一方面，為了抑制由葉輪的旋轉而引起的振動，在專利文獻2中揭示了一種使用彈簧來支持葉輪的升降機構的攪拌裝置。該攪拌裝置中，能夠利用彈簧來抑制一定程度的振動。然而， 若轉速增高，則由質量的不平衡所引起的離心力或來自溶鐵的攪拌反作用力增大，因而振動急遽增大。彈簧可支撐的力有限，因此，該攪拌裝置中亦難以抑制高速旋轉時的振動。

如此，在使用了葉輪的溶鐵的前處理中，自反應效率提高的觀點考慮，有效的是增大葉輪的轉速，但自防止設備的損傷的觀點考慮，無法將葉輪的轉速提高至某固定值以上。

現有技術文獻 專利文獻

專利文獻1：日本專利特開2005-290434號公報

專利文獻2：日本專利特開2005-48226號公報

非專利文獻

非專利文獻1：鐵與鋼，vol.90 (2004) No.6.p.322-328

本發明鑒於上述情況而完成。本發明的目的在於提供一種溶鐵前處理方法，在該溶鐵前處理中，即便為了提高反應效率而使葉輪的旋轉高速化，亦可減少攪拌裝置的振動，上述溶鐵前處理是使用包含旋轉軸與葉輪的攪拌體，藉由使浸漬於溶鐵中的葉輪旋轉而一邊攪拌溶鐵一邊來進行。而且，本發明的目的在於提供即便使其高速旋轉亦可減少攪拌裝置的振動的溶鐵前處理用攪拌體，其包含旋轉軸、以及安裝於該旋轉軸的前端部的葉輪。

本發明者等人為了解決上述課題而反覆進行了銳意研究。結果發現：在包含旋轉軸與葉輪的攪拌體中，以旋轉軸的一 次彎曲共振頻率大於攪拌溶鐵的葉輪的旋轉頻率(將葉輪的轉速除以60所得的值)的方式，來對旋轉軸的形狀進行控制，藉此即便增高葉輪的轉速，攪拌裝置的振動亦不會增大，從而可更強力地攪拌溶鐵。

本發明基於上述發現而完成，其主旨為以下所示。

[1]一種溶鐵前處理方法，使安裝於旋轉軸的前端部的葉輪浸漬於精煉容器內的溶鐵中，藉由使浸漬的葉輪旋轉而對溶鐵與添加劑進行攪拌，上述旋轉軸的一次彎曲共振頻率大於攪拌溶鐵的葉輪的旋轉頻率。

[2]如[1]所述的溶鐵前處理方法，上述一次彎曲共振頻率為葉輪的旋轉頻率的1.2倍以上。

[3]如上述[1]或上述[2]所述的溶鐵前處理方法，上述旋轉軸為中空構造。

[4]如上述[1]至上述[3]中任一項所述的溶鐵前處理方法，上述葉輪的轉速為100rpm以上且200rpm以下。

[5]如上述[1]至上述[4]中任一項所述的溶鐵前處理方法，上述精煉容器是以底部的內面形狀相對於該精煉容器的中心軸為非軸對稱的方式，底部的耐火物受到施工的精煉容器。

[6]一種溶鐵前處理用攪拌體，包括：旋轉軸；以及安裝在上述旋轉軸的前端部的葉輪，藉由上述旋轉軸及上述葉輪旋轉而攪拌溶鐵，上述旋轉軸的一次彎曲共振頻率為2.0Hz~4.0Hz。

[7]如[6]所述的溶鐵前處理用攪拌體，上述旋轉軸為中空構造。

根據本發明，在使用包含旋轉軸與葉輪的溶鐵前處理用攪拌體來攪拌溶鐵時，使用的是旋轉軸的一次彎曲共振頻率大於攪拌溶鐵的葉輪的旋轉頻率的攪拌體，因而可避免由攪拌體的共振所引起的振動的增大，從而攪拌體的高速旋轉成為可能。藉此，實現將供給至溶鐵的添加劑效率良好地分散於溶鐵中，從而可達成以比先前高的反應效率來對溶鐵進行攪拌處理。結果，例如在溶鐵的脫硫處理的情況下，達成脫硫劑單位消耗的削減、及伴隨此而產生的爐渣量的削減等，從而實現工業上有益的效果。

1‧‧‧攪拌體

2‧‧‧旋轉軸

2a‧‧‧凸緣

3‧‧‧葉輪

3a‧‧‧金屬板

4‧‧‧精煉容器

4A‧‧‧精煉容器

5‧‧‧溶鐵

6‧‧‧添加劑

7‧‧‧耐火物

d₀‧‧‧實心圓柱的外徑

d₁‧‧‧中空圓管的外徑

d₂‧‧‧中空圓管的內徑

L‧‧‧旋轉軸2的長度

θ‧‧‧傾斜角度

圖1是使用本發明的攪拌體一邊攪拌溶鐵一邊對溶鐵進行前處理的情況下的概略圖。

圖2是以通過旋轉軸的中心線的面切斷圖1所示的攪拌體時的概略剖面圖。

圖3是以通過旋轉軸的中心線的面切斷圖1所示的攪拌體時的其他例的概略剖面圖。

圖4是圖2所示的X-X'箭視的概略剖面圖。

圖5是表示底部的耐火物傾斜且底部的內面形狀相對於精煉容器的中心軸為非軸對稱的精煉容器的示例的概略圖。

圖6是將旋轉頻率與相對於旋轉頻率的振動加速度的關係在普通鍋與傾斜鍋中加以比較而表示的圖。

以下，參照隨附圖式對本發明進行具體說明。圖1是表示使用本發明而一邊攪拌溶鐵一邊對溶鐵進行前處理的示例的概略圖。

本發明的溶鐵前處理用攪拌體1包括金屬製的旋轉軸2以及葉輪3，該葉輪3一體化地安裝於該旋轉軸2的前端部，且向旋轉軸2的直徑方向突出。在旋轉軸2的上端部設置著凸緣2a。凸緣2a與包含電動機、減速機、迴轉軸等的旋轉裝置(未圖示)連結。藉由驅動該旋轉裝置，而旋轉軸2及葉輪3以任意的轉速進行旋轉。

在對溶鐵5進行脫硫處理來作為溶鐵前處理時，使旋轉軸2及葉輪3連同旋轉裝置一起下降，使葉輪3自上方浸漬於收容在精煉容器4的溶鐵5中。在該狀態下，經由旋轉軸2而使葉輪3旋轉。藉由葉輪3進行旋轉而對溶鐵5進行攪拌。藉由該攪拌，將供給至溶鐵5的浴面上的添加劑6(該情況下為脫硫劑)與溶鐵5攪拌、混合，進行溶鐵中的硫與添加劑6的反應，從而對溶鐵5施以脫硫處理。溶鐵5的脫硫處理中，作為添加劑6，亦即，作為脫硫劑，使用單獨的生石灰(CaO)、CaO-CaF₂脫硫劑、CaO-Al₂O₃脫硫劑等。

對如上述般使用的溶鐵前處理用的攪拌體1的詳細構造 進行說明。圖2及圖3是以通過旋轉軸2的中心線的面切斷圖1所示的攪拌體1時的概略剖面圖。圖4是圖2所示的X-X'箭視的概略剖面圖。圖2表示旋轉軸2為實心圓柱的情況，圖3表示旋轉軸2為中空圓管的情況。

如圖2~圖4所示，在金屬製的旋轉軸2的下端部，藉由焊接等連接著成為葉輪3的攪拌葉片的芯棒(cored bar)的多個金屬板3a。金屬板3a的周圍由耐火物7被覆而形成葉輪3。旋轉軸2亦由耐火物7被覆。溶鐵5為高溫，浸漬於溶鐵5時的葉輪3由耐火物7保護。旋轉軸2由耐火物7被覆的理由是為了保護旋轉軸2不受溶鐵5的熱的影響。作為耐火物7，例如使用Al₂O₃、MgO、SiO₂及這些化合物或混合物。旋轉軸2及金屬板3a為鋼製即可。圖4中，葉輪3具有4片攪拌葉片，但只要攪拌葉片為2片以上，則不論為幾片均可。

若使浸漬於溶鐵5的葉輪3旋轉，則因離心力及攪拌反作用力，而對葉輪3的攪拌葉片部作用直徑方向的力，也就是，在使旋轉軸2彎曲的方向上作用力。因攪拌時根據葉輪3的轉速而週期性地產生力，故若葉輪3的旋轉頻率與旋轉軸2的一次彎曲共振頻率一致，則產生共振現象而產生大的振動。因此，以使旋轉軸2的一次彎曲共振頻率大於葉輪3的旋轉頻率(將轉速除以60所得的值)的方式來設計旋轉軸2。藉此，不會產生大的振動，可進行規定的轉速下的高速旋轉，從而可獲得有效的攪拌效果。此處，一次彎曲共振頻率設為在旋轉軸2的頻率響應中表示1 次共振頻率者。

具體而言使用以下的手法，而控制成旋轉軸2的一次彎曲共振頻率大於葉輪3的旋轉頻率。

旋轉軸2的彎曲可作為集中質量所在的梁的彎曲振動而模型化，因而旋轉軸2的一次彎曲共振頻率f可由下述(1)式來表示。

(1)式中，E為旋轉軸2的楊氏模量(Pa)，ρ為旋轉軸2的密度(kg/m³)，L為旋轉軸2的長度(m)，I為旋轉軸2的斷面2次矩(second moment of area)(m⁴)，A為旋轉軸2的橫剖面積(m²)。M為作用於旋轉軸2的前端的集中質量(kg)，是耐火物及攪拌時附著的原料金屬或爐渣的總質量。

如圖2所示，在旋轉軸2包含外徑d₀的實心圓柱的情況下，旋轉軸2的斷面2次矩I由下述(2)式來表示。

另一方面，如圖3所示，在旋轉軸2包含外徑d₁、內徑d₂的中空圓管的情況下，旋轉軸2的斷面2次矩I由下述(3)式來表示。

在所使用的旋轉軸2為實心圓柱的情況下，使用(2)式求出旋轉軸2的斷面2次矩I。在所使用的旋轉軸2為中空圓管的情況下，使用(3)式來求出旋轉軸2的斷面2次矩I，將所求出的斷面2次矩I代入至(1)式中而求出旋轉軸2的一次彎曲共振頻率f。以根據(1)式而求出的一次彎曲共振頻率f大於葉輪3的旋轉頻率的方式，來設計旋轉軸2。在無法重新設計攪拌體1的情況下，藉由以葉輪3的旋轉頻率小於根據(1)式而求出的旋轉軸2的一次彎曲共振頻率f的方式，來調整葉輪3的轉速而可抑制振動。

該情況下，以旋轉軸2的一次彎曲共振頻率f為葉輪3的旋轉頻率的1.2倍以上的方式進行調整，藉此可確實地抑制溶鐵前處理中的攪拌體1的振動。如圖6的示例所示，旋轉軸2的振動加速度隨旋轉頻率的增加而變大，且在共振點處為最大。此處，為了使攪拌時的振動加速度充分小，亦即為了使操作時的振動充 分小，宜將旋轉軸2的一次彎曲共振頻率f設為葉輪3的旋轉頻率的1.2倍以上。在共振頻率的1/1.2倍以下的旋轉頻率下的振動加速度為共振頻率下的振動加速度的1/8以下，亦成為操作上不會有問題的水平(level)。自強化攪拌而提高反應效率的觀點考慮，葉輪3的轉速較佳為設為100rpm(旋轉頻率=1.7Hz)以上且200rpm(旋轉頻率=3.3Hz)以下的範圍。這是因為，當葉輪3的轉速小於100rpm時，攪拌強度弱，從而無法獲得所期望的反應效率；若葉輪3的轉速超過200rpm則不僅反應效率飽和而反應效率的上升效果少，且由負載動力的增加而引起的缺點增大。

與葉輪3的最大轉速相對應地，旋轉軸2的一次彎曲共振頻率f較佳為設定為2.0Hz(=100rpm×1.2/60sec)以上且4.0Hz(=200rpm×1.2/60sec)以下的範圍。而且，若旋轉軸2的一次彎曲共振頻率f超過4.0Hz，則就設備方面而言攪拌體1變大，因而旋轉軸2的一次彎曲共振頻率f較佳為4.0Hz以下。然而，旋轉軸的一次彎曲共振頻率f即便超過4.0Hz亦無妨。

而且，本發明等人對如下問題進行了研究：在旋轉軸2包含實心圓柱的情況下及包含中空圓管的情況下，攪拌體1的振動中會產生何種差異。

在旋轉軸2為外徑d₁、內徑d₂的中空圓管的情況下，(1)式中的旋轉軸2的橫剖面積A由下述(4)式來表示。

[數式4]

若將內徑d₂相對於外徑d₁的比率d₂/d₁設為α，則(3)式表示的斷面2次矩I由下述(5)式來表示。

根據(5)式亦可知，在旋轉軸2的質量為固定，亦即，旋轉軸2的橫剖面積A為固定的條件下，相比於旋轉軸2為實心圓柱的情況(α=0)，旋轉軸2為中空圓管的情況下(0<α<1)，斷面2次矩I更大。α越大，具體而言，旋轉軸2的直徑越大且壁厚越薄，則斷面2次矩I越大。斷面2次矩I越大，則根據(1)式而求出的一次彎曲共振頻率f越大，從而產生共振現象的葉輪3的轉速越高，因而可進行高速旋轉。亦即可知：由中空圓管來構成旋轉軸2則更容易防止旋轉軸2的共振現象。尤其在α為0.4以上的情況下，相比於實心構造，可使旋轉軸2的一次彎曲共振頻率f增大約20%以上，從而可獲得有效率的攪拌效果。L通常為2m~7m的範圍，更佳為4m~7m的範圍。

本發明中作為對象的溶鐵前處理中，除上述脫硫處理外，亦為脫矽處理(desiliconization)、脫磷處理 (dephosphorization)。此處，脫矽處理是如下的精煉處理，即，在精煉容器內的溶鐵5中添加氧化鐵，或吹送氧氣，或者併用兩者，而利用氧化鐵中的氧或氧氣中的氧來將溶鐵中的矽氧化除去。若溶鐵中存在矽，則有損溶鐵的脫磷反應，因而為了有效率地進行脫磷處理，而在脫磷處理的前階段進行脫矽處理。脫矽處理中，為了稀釋所生成的氧化矽(SiO₂)，亦有時在溶鐵容器內添加CaO系溶劑而進行。

而且，脫磷處理是如下的精煉處理，即，在精煉容器內的溶鐵5中添加氧化鐵，或吹送氧氣，或者併用兩者，而利用氧化鐵中的氧或氧氣中的氧來將溶鐵中的磷氧化，並由添加至精煉容器內的CaO系溶劑來將所生成的磷氧化物(P₂O₅)固定而除去溶鐵中的磷。

脫矽處理及脫磷處理中的任一前處理中均使浸漬於溶鐵5的葉輪3旋轉而攪拌溶鐵5，以促進所添加的氧化鐵或氧氣與溶鐵的反應。

收容溶鐵5的精煉容器如圖1所示，即便使用精煉容器的底部在水平方向上平坦的精煉容器4亦不會有任何問題。為了進一步提高溶鐵5的攪拌效率，可使用如圖5所示般，以精煉容器4A的底部的內面形狀傾斜或由曲面形成的方式，底部的耐火物受到施工的精煉容器4A。圖5是表示底部的耐火物表面相對於精煉容器4A的底面僅傾斜了角度θ的精煉容器的示例的概略圖。亦即，圖5表示底部的內面形狀傾斜的精煉容器的示例。角度θ為0° ~10°的範圍，更佳為2°~7°的範圍。而且，傾斜即便不一樣亦可。

藉由使用如圖5般的底部的內面形狀傾斜的精煉容器4A，由葉輪3的旋轉而生成的渦流偏心地發生紊亂。藉此，對溶鐵5的攪拌被強化，提昇添加於溶鐵上的脫硫劑等添加劑6與溶鐵5的攪拌、混合，而促進添加劑6在溶鐵中的分散，從而實現高反應效率(脫硫率或脫磷率)下的前處理。

如以上說明般，根據本發明，在使用具有旋轉軸2與葉輪3的溶鐵前處理用攪拌體1來攪拌溶鐵5時，使用的是旋轉軸2的一次彎曲共振頻率f大於攪拌溶鐵5的葉輪3的旋轉頻率的攪拌體1。藉此，因可避免由攪拌體1的共振而引起的振動的增大，故攪拌體1的高速旋轉成為可能。藉此，達成使投入至溶鐵5的添加劑6效率優良地分散於溶鐵中，從而以比先前高的反應效率實現對溶鐵進行攪拌處理。

實施例1

使用圖1所示的設備來實施溶鐵的脫硫處理。

當葉輪的轉速為110rpm(旋轉頻率1.8Hz)時，在旋轉軸由實心圓柱構成的情況下，使用(1)式及(2)式，研究為了使旋轉軸的一次彎曲共振頻率f大於葉輪的旋轉頻率而應將旋轉軸的外徑d₀增大至何種程度。每次研究時，碳鋼製的旋轉軸的楊氏模量E設為2.1×10¹¹Pa、旋轉軸的密度ρ設為7800kg/m³，旋轉軸的長度L設為6.3m，作用於旋轉軸的前端的集中質量M設為8000kg。

結果，可知為了將旋轉軸的一次彎曲共振頻率f設為葉輪的旋轉頻率的1.2倍即2.2Hz以上，將旋轉軸的外徑設為0.343m以上即可。因此，使用共振頻率為2.2Hz、旋轉軸的外徑為0.343m的攪拌體，將葉輪的轉速設為110rpm而實施溶鐵的脫硫處理(本發明例1)。

該脫硫處理中，葉輪的轉速為110rpm時，可避免由共振現象引起的振動增大而可穩定地進行攪拌。

而且，上述脫硫處理條件中，使用(1)式及(3)式來研究旋轉軸由中空圓管構成的情況下的用以使旋轉軸的一次彎曲共振頻率f大於葉輪的旋轉頻率的1.2倍的條件。旋轉軸的楊氏模量E、旋轉軸的密度ρ、旋轉軸的長度L、作用於旋轉軸的前端的集中質量M設為與上述相同。而且，葉輪的轉速與本發明例1同樣地設為110rpm(旋轉頻率1.8Hz)。

結果，可知藉由將包含碳鋼鋼管的旋轉軸的外徑d₁設為0.350m以上，內徑d₂設為0.200m，而旋轉軸的一次彎曲共振頻率f為2.2Hz以上。因此，使用共振頻率為2.2Hz、旋轉軸的外徑d₁為0.350m、內徑d₂為0.200m的攪拌體，實施溶鐵的脫硫處理(本發明例2)。該脫硫處理中，葉輪的轉速為110rpm時，可避免因共振現象而引起的振動增大從而可穩定地進行攪拌。

上述本發明例1與本發明例2中，脫硫時的葉輪的轉速相同。本發明例1與本發明例2的旋轉軸的質量分別為4512kg、3164kg。本發明例2中，藉由將旋轉軸設為中空構造，而可使攪 拌體的質量比本發明例1減少約30%。如此，在將旋轉軸設為中空構造的情況下，與實心構造的情況相比可使旋轉軸輕量化，因此可減輕電動機的負載，從而以更低的成本實現設備。

實施例2

使用本發明而在各種條件下實施溶鐵的脫硫處理。

使用(1)式及(2)式，算出外徑為0.300m、長度為4.5m且為碳鋼製的實心構造的旋轉軸的一次彎曲共振頻率f。每次計算時，碳鋼製的旋轉軸的楊氏模量E設為2.1×10¹¹Pa、旋轉軸的密度ρ設為7800kg/m³，作用於旋轉軸的前端的集中質量M設為7650kg。

結果，上述旋轉軸的一次彎曲共振頻率f為2.9Hz。該值若換算為葉輪的轉速，則相當於174rpm。因此，以旋轉軸的一次彎曲共振頻率f=2.9Hz為葉輪的旋轉頻率的1.2倍以上的方式，將葉輪轉速的上限限定為145rpm而實施脫硫處理(本發明例3)。

此處，為了使葉輪的轉速更大，而將旋轉軸變更為碳鋼鋼管製的旋轉軸。該情況下，以旋轉軸的質量與本發明例3中使用的旋轉軸相等的方式，將旋轉軸設為外徑d₁為0.346m、內徑d₂為0.173m、長度為4.5m的中空構造。該旋轉軸的一次彎曲共振頻率f為3.7Hz。藉由設為比值d₂/d₁=0.5的中空構造，而可不改變旋轉軸的質量便將共振頻率f增大至1.3倍。

該旋轉軸的共振頻率f=3.7Hz若換算為葉輪的轉速，則 相當於222rpm。因此，以旋轉軸的一次彎曲共振頻率f為葉輪的旋轉頻率的1.2倍以上的方式，將葉輪的轉速的上限設為185rpm而對溶鐵鍋的溶鐵進行脫硫(本發明例4)。結果，可進行與本發明例3相比為1.3倍的高速旋轉，從而可獲得有效的攪拌效果，且脫硫速度及脫硫率提高。

實施例3

使用本發明例3中使用的攪拌體，作為精煉容器，使用底部傾斜且其角度θ為5°的圖5所示的精煉容器(以下，記作「傾斜鍋」)，來實施溶鐵的脫硫處理(本發明例5)。

本發明者等人確認：藉由使用該傾斜鍋而在溶鐵中生成紊亂的渦流，與具有平坦底部的容器(以下，記作「普通鍋」)相比，可將脫硫劑的反應效率提高2倍左右。另一方面，在生成紊亂的渦流的影響下，攪拌體的振動變大，在傾斜鍋的情況下，如圖6所示與普通鍋相比攪拌體的振動加速度變為約1.9倍。

圖6是將旋轉軸的旋轉頻率與相對於頻率的振動加速度的關係在普通鍋與傾斜鍋中加以比較而表示的圖。實線表示普通鍋的情況下的旋轉頻率與相對於頻率的振動加速度的關係，虛線表示角度θ為5°的傾斜鍋的情況下的旋轉頻率與相對於頻率的振動加速度的關係。該關係在實心的旋轉軸中與中空的旋轉軸中均未發生變化。而且，圖6表示共振頻率為2.9Hz的情況，即便在共振頻率發生變化的情況下，亦維持著頻率響應整體的形狀，而僅振動加速度為最大時的頻率發生變化。

上述本發明例3中，以旋轉軸的一次彎曲共振頻率f=2.9Hz為葉輪的旋轉頻率的1.2倍以上的方式，將葉輪的轉速的上限設為145rpm(相當於旋轉頻率2.4Hz)，與此相對，本發明例5中，為了抑制為與本發明例3同等的振動加速度，根據圖6，使傾斜鍋中的攪拌體的振動加速度與使用普通鍋時的葉輪的轉速145rpm下的振動加速度同等而以轉速125rpm來進行操作。根據該125rpm的值可知，設為傾斜鍋中葉輪的轉速174rpm的0.72倍以下的轉速即可，該葉輪的轉速174rpm相當於旋轉軸的一次彎曲共振頻率f=2.9Hz。

因此，本發明例5中，可期待藉由傾斜鍋的效果而實現脫硫反應效率的提高，但另一方面，在使用實心的旋轉軸的攪絆體中振動增大，難以提高葉輪的轉速，從而無法充分享有傾斜鍋的效果。

根據該結果，作為本發明例6，使用傾斜鍋，且為了增大葉輪的轉速，而使用本發明例4中使用的具有中空構造的旋轉軸的攪拌體來實施溶鐵的脫硫處理。

如上述般，本發明例4中使用的外徑d₁為0.346m、內徑d₂為0.173m、長度為4.5m且為中空構造的旋轉軸的一次彎曲共振頻率f=3.7Hz。本發明例6中，考慮到傾斜鍋中的振動增大，將成為轉速222rpm的0.72倍的160rpm作為葉輪轉速的上限而進行脫硫處理，上述轉速222rpm相當於共振頻率f=3.7Hz。結果，本發明例6中，可進行與本發明例5相比為1.3倍的葉輪的高速旋 轉，從而可獲得有效的攪拌效果，並且亦添加傾斜鍋的效果，可大幅提高脫硫速度及脫硫率。

另外，本發明並不限定於實施例，例如不限於脫硫處理，亦可用於脫磷、脫矽處理。共振頻率亦不限於實施例，當然可根據攪拌設備來適當設定。

上述說明中，以精煉容器的形狀為圖1所示般底面水平的形狀或圖5所示般底面傾斜的形狀為例進行了說明，但本發明中，精煉容器的形狀並不限於上述示例。例如，精煉容器的底面亦可形成為球面狀。而且，精煉容器的底面亦可組合水平部分、傾斜部分、球面狀部分中的2個以上而形成。而且，亦可將精煉容器的底面形成為凸形狀。

1‧‧‧攪拌體

2‧‧‧旋轉軸

2a‧‧‧凸緣

3‧‧‧葉輪

4‧‧‧精煉容器

5‧‧‧溶鐵

6‧‧‧添加劑

7‧‧‧耐火物

Claims (9)

1. 一種溶鐵前處理方法，使安裝於旋轉軸的前端部的葉輪浸漬於精煉容器內的溶鐵中，藉由使浸漬的葉輪旋轉而對溶鐵與添加劑進行攪拌，上述旋轉軸的一次彎曲共振頻率大於攪拌溶鐵的上述葉輪的旋轉頻率。
2. 如申請專利範圍第1項所述的溶鐵前處理方法，其中上述一次彎曲共振頻率為上述葉輪的旋轉頻率的1.2倍以上。
3. 如申請專利範圍第1項所述的溶鐵前處理方法，其中上述旋轉軸為中空構造。
4. 如申請專利範圍第2項所述的溶鐵前處理方法，其中上述旋轉軸為中空構造。
5. 如申請專利範圍第1項至第4項中任一項所述的溶鐵前處理方法，其中上述葉輪的轉速為100rpm以上且200rpm以下。
6. 如申請專利範圍第1項至第4項中任一項所述的溶鐵前處理方法，其中上述精煉容器是以底部的內面形狀相對於該精煉容器的中心軸為非軸對稱的方式，底部的耐火物受到施工的精煉容器。
7. 如申請專利範圍第5項所述的溶鐵前處理方法，其中上述精煉容器是以底部的內面形狀相對於該精煉容器的中心軸為非軸對稱的方式，底部的耐火物受到施工的精煉容器。
8. 一種溶鐵前處理用攪拌體，包括旋轉軸、以及安裝在上述旋轉軸的前端部的葉輪，藉由上述旋轉軸及上述葉輪旋轉而攪拌溶鐵，上述旋轉軸的一次彎曲共振頻率為2.0Hz~4.0Hz。
9. 如申請專利範圍第8項所述的溶鐵前處理用攪拌體，其中上述旋轉軸為中空構造。