JP5358987B2 - Impeller of mechanical stirring desulfurization equipment - Google Patents
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Abstract
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。 TECHNICAL FIELD The present invention relates to an impeller that is installed at the lower end of a mechanical stirring desulfurization apparatus and rotates and stirs and mixes hot metal and a desulfurizing agent while immersed in hot metal.
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。 When manufacturing steel from hot metal melted in a blast furnace, the hot metal discharged from the blast furnace has a high concentration of about 0.04 to 0.05 mass% of sulfur (S) that adversely affects the quality of the steel. In addition, in the converter refining process of the next process, the purpose is to remove impurities by oxidation refining, so removal of sulfur mainly removed by reduction reaction cannot be expected. In the hot metal stage where it is easy to desulfurize due to the influence of the above, the hot metal is preliminarily desulfurized by various methods according to the required quality.
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。 This preliminary desulfurization treatment may be carried out by blowing an inert gas such as Ar gas into the hot metal and stirring the hot metal to add the desulfurization agent into the hot metal with the carrier gas, or by impellers immersed in the hot metal (" The method is generally carried out by adding a desulfurization agent while stirring the hot metal by rotating the rotary blade or the “rotary blade”, and is particularly high even when an inexpensive CaO-based desulfurization agent is used. Since a desulfurization rate can be obtained, a desulfurization method using a mechanical stirring method has become the mainstream in recent years. In this case, as the CaO-based desulfurization agent, quick lime alone or a mixture obtained by adding fluorite (CaF 2 ) or alumina (Al 2 O 3 ) to quick lime is used. The desulfurization reaction by the CaO-based desulfurization agent proceeds based on the reaction formula shown by “CaO + S → CaS + O”. Incidentally, a desulfurization apparatus using a mechanical stirring method is called a mechanical stirring desulfurization apparatus.
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。
FIG. 2 shows a hot metal desulfurization treatment method in a mechanical stirring desulfurization apparatus equipped with a conventional impeller. In this desulfurization treatment method, as shown in FIG. 2, the
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。 However, in the desulfurization process using the mechanical stirring type desulfurization apparatus, the desulfurization agent cannot be pulverized in order to prevent the CaO-based desulfurization agent from being sucked into the dust collector or scattered to the surroundings. Used in the form of particles of about 2 mm. The melting point of CaO is a high temperature exceeding 2000 ° C., and the reaction with sulfur in the hot metal occurs only on the surface of the CaO-based desulfurization agent, and the inside of the CaO-based desulfurization agent does not contribute to the desulfurization reaction. In addition, the CaO-based desulfurization agent has poor wettability with hot metal, and is difficult to get caught in the hot metal, and the desulfurization agent added to the hot metal bath is agglomerated in the bath surface of the hot metal or in the bath with strong stirring. As a result, the reaction interface area further decreases.
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。 For this reason, the desulfurization reaction efficiency of the CaO-based desulfurization agent is currently as low as about 6%. Here, the desulfurization reaction efficiency is the ratio of the mass of CaO that contributed to the desulfurization reaction to the mass of added CaO, and therefore, 90% or more of CaO in the CaO-based desulfurization agent does not contribute to the desulfurization reaction. ing.
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。 Therefore, many techniques for increasing the desulfurization reaction efficiency of CaO-based desulfurization agents have been proposed.
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。
For example,
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。
However, in
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。
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。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and the object of the present invention is to eliminate CaO-based desulfurization without spending new facility modification costs when desulfurizing hot metal with a mechanical stirring desulfurization apparatus equipped with an impeller. It is an object of the present invention to provide an impeller for a mechanically agitated desulfurization apparatus that can suppress agglomeration of the agent, thereby increasing the desulfurization reaction interfacial area and increasing the desulfurization reaction efficiency to efficiently perform the desulfurization treatment.
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。 The inventors of the present invention diligently studied and studied to solve the above problems. As a result, the place where the CaO-based desulfurizing agent is most likely to aggregate is a portion where the flow rate of the hot metal formed immediately below the impeller is reduced, and an impeller having a shape such that this portion is not formed or reduced is used. Thus, it was found that aggregation of the CaO-based desulfurizing agent was suppressed and the desulfurization reaction efficiency was improved.
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。 The present invention has been made based on the above knowledge, and the impeller of the mechanical stirring desulfurization apparatus according to the present invention includes an impeller shaft and a plurality of blades provided around the impeller shaft, and the impeller An impeller of a mechanical stirring type desulfurization device that rotates about a shaft as a rotation center and desulfurizes hot metal, and is inclined downward from the blade side toward the impeller shaft side on the lower surface of the blade and the impeller shaft. The protrusion part which the side protruded more below is provided.
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。 According to the impeller of the mechanical agitation desulfurization apparatus according to the present invention, the lower surface of the impeller is provided with a protrusion that protrudes further downward on the impeller shaft side. When a conventional impeller having a flat bottom is used, a portion where the hot metal flow velocity decreases immediately below the formed impeller is not formed, thereby suppressing aggregation of the CaO-based desulfurization agent and increasing the desulfurization reaction interfacial area. In addition, the desulfurization reaction efficiency is improved and the desulfurization treatment can be performed efficiently.
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。 Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing a state in which hot metal is desulfurized using an impeller of a mechanical stirring desulfurization apparatus according to the present invention.
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。
As shown in FIG. 1, an
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。
Since the shearing force due to the
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。
The mechanical agitation desulfurization apparatus includes a lifting device for immersing the
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。
A method for desulfurizing the
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。
First, the
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。
Next, the
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。
Since the protrusion 4 is formed on the lower surface of the
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。
When the desulfurization process is performed for a predetermined time, the rotation of the
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。
As described above, by performing the desulfurization process using the
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
9 CaO系脱硫剤
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