铁水预处理方法以及铁水预处理用搅拌体的制作方法
【专利摘要】在使用由旋转轴与叶片构成的搅拌体边通过使浸渍在铁水中的叶片旋转来搅拌铁水边进行的铁水预处理中，即便为了提高反应效率而提高叶片的转速，也能够减轻搅拌装置的振动。本发明所涉及的铁水预处理方法使安装于旋转轴(2)的前端部的叶片(3)浸渍在精炼容器(4)内的铁水(5)，并通过旋转浸渍的叶片来搅拌铁水与添加剂(6)，其以旋转轴的一次弯曲共振频率比搅拌铁水的叶片的旋转频率高的方式来进行搅拌。
【专利说明】铁水预处理方法以及铁水预处理用搅拌体
【技术领域】
[0001] 本发明涉及铁水预处理方法以及铁水预处理用搅拌体。
【背景技术】
[0002] 以往，在除去铁水中的杂质的精炼（称为"铁水预处理（molten iron preliminary treatment)"）中，向铁水添加用于与杂质反应来除去杂质的添加剂（精炼剂（a refining agent))，并搅拌（agitate) ·混合该铁水来促进添加剂与杂质的反应。这是因为，精炼反应 在铁水与添加剂的界面发生，因此通过搅拌铁水使添加剂卷入铁水中，从而使铁水与添加 剂的反应界面面积增大。一般而言，添加剂与铁水相比，比重小，添加之后会浮在铁水的表 面。因此，在使铁水与添加剂反应方面也需要搅拌铁水。
[0003] 作为搅拌铁水的方法，执行如下方法，即向铁水吹入气体来进行的气体吹入搅拌 方法（gas bubbling method)和使叶片等旋转的搅拌件浸渍于铁水来机械式地搅拌铁水的 机械搅拌方法（stirrer method)。将气体吹入搅拌方法与机械搅拌方法进行比较，机械搅 拌方法更容易使卷入铁水后浮上铁水表面的添加剂反复卷入铁水中，因此能够更高效地进 行精炼反应。因此，现在机械搅拌方法成为主流。
[0004] 例如，在作为铁水预处理之一的铁水的脱硫处理（desulfurization)中，广泛执 行如下机械搅拌式脱硫法，即，使叶片（也称为"旋转翼"）浸渍在收纳于精炼容器的铁水 中，边使该叶片旋转来搅拌铁水边向精炼容器内的铁水添加脱硫剂，从而对铁水进行脱硫。
[0005] 在铁水的使用叶片的机械搅拌式脱硫法中，以处理时间的缩短、脱硫剂原单位的 减少等为目的，提出各种用于实现高效的脱硫处理的方案。基本如非专利文献1所记载，通 过增大叶片的转速来增大铁水与添加剂的反应界面的面积，由此提高反应效率。因此，使叶 片更高速地旋转是有效的。
[0006] 然而，若提高叶片的旋转速度则搅拌装置（叶片以及叶片的驱动装置）的振动变 强，从而牵涉到搅拌装置的损伤。因此，例如专利文献1所公开的那样，在高速旋转叶片时， 限制搅拌动力的上限值，以便不会有因振动而产生的过度力作用于搅拌装置。其中，在该方 法中，限制了搅拌动力的上限值，因此不能说搅拌能力充足，从而无法充分提高反应效率。
[0007] 另一方面，为了抑制因叶片的旋转而产生的振动，专利文献2公开了使用弹簧来 支承叶片的升降机构的搅拌装置。在该搅拌装置中，能够利用弹簧来抑制某种程度的振动。 然而，若转速升高则会因由质量的不平衡产生的离心力、来自铁水的搅拌反作用力增大而 导致振动急剧变强。利用弹簧能够支承的力受限，因此，利用该搅拌装置也难以抑制高速旋 转时的振动。
[0008] 这样，在使用了叶片的铁水的预处理中，从反应效率的提高的观点出发，增大叶片 的转速是有效的，但从防止设备的损伤的观点出发，叶片的转速无法提高至某一定值以上。
[0009] 专利文献1 :日本特开2005-290434号公报
[0010] 专利文献2 :日本特开2005-48226号公报
[0011] 非专利文献 1 :铁与钢，vol. 90 (2004) No. 6· P. 322-328
【发明内容】
[0012] 本发明是鉴于上述情况而完成的。本发明的目的在于提供一种铁水预处理方法， 即，在使用由旋转轴与叶片构成的搅拌体且边通过使浸渍在铁水中的叶片旋转来搅拌铁水 边进行的铁水预处理中，即便为了提高反应效率而提高叶片的旋转速度，也能够减轻搅拌 装置的振动。另外，本发明的目的还在于提供一种铁水预处理用搅拌体，该铁水预处理用搅 拌体由旋转轴和安装于该旋转轴前端部的叶片构成，即便使其高速旋转也能够减轻搅拌装 置的振动。
[0013] 本发明人等为了解决上述课题而反复进行了深入研宄。其结果是，发现如下情况： 在由旋转轴与叶片构成的搅拌体中，通过将旋转轴的形状控制为旋转轴的一次弯曲共振频 率比搅拌铁水的叶片的旋转频率（叶片的转速除以60的值）高，即便提高叶片的转速，搅 拌装置的振动也不会变强，从而能够更强力地搅拌铁水。
[0014] 本发明是根据上述见解而完成的，其要旨如下所述。
[0015] [1] -种铁水预处理方法，其特征在于，使安装于旋转轴的前端部的叶片浸渍在精 炼容器内的铁水，并通过旋转浸渍的叶片来搅拌铁水与添加剂，
[0016] 上述旋转轴的一次弯曲共振频率比搅拌铁水的叶片的旋转频率高。
[0017] [2]根据[1]所记载的铁水预处理方法，其特征在于上述一次弯曲共振频率为叶 片的旋转频率的1.2倍以上。
[0018] [3]根据上述[1]或上述[2]所记载的铁水预处理方法，其特征在于，上述旋转轴 为中空构造。
[0019] [4]根据上述[1]?[3]中任一项所记载的铁水预处理方法，其特征在于，上述叶 片的转速为IOOrpm以上200rpm以下。
[0020] [5]根据上述[1]?[4]中任一项所记载的铁水预处理方法，其特征在于，上述精 炼容器以底部的内表面形状相对于该精炼容器的中心轴为非轴对称的方式对底部的耐火 物进行处理。
[0021] [6] -种铁水预处理用搅拌体，其具有旋转轴和安装于该旋转轴的前端部的叶片， 并通过上述旋转轴以及上述叶片旋转来搅拌铁水，所述铁水预处理用搅拌体的特征在于， 上述旋转轴的一次弯曲共振频率为2. 0?4. 0Hz。
[0022] [7]根据[6]所记载的铁水预处理用搅拌体，其特征在于，上述旋转轴为中空构 造。
[0023] 根据本发明，在使用由旋转轴与叶片构成的铁水预处理用搅拌体来搅拌铁水时， 使用旋转轴的一次弯曲共振频率比搅拌铁水的叶片的旋转频率大的搅拌体，因此能够避免 因搅拌体的共振而引起的振动的增大，因而能够实现搅拌体的高速旋转。由此，能够实现使 供给至铁水的添加剂高效地分散到铁水中，与以往相比，能够实现以高的反应效率搅拌铁 水的处理。其结果是，例如在铁水的脱硫处理的情况下，能够实现脱硫剂原单位的减少、以 及伴随于此的产生炉渣量的减少等，从而带来工业上有益的效果。
【专利附图】
【附图说明】
[0024] 图1是边使用本发明所涉及的搅拌体来搅拌铁水边对铁水进行预处理的情况的 示意图。
[0025] 图2是以通过旋转轴的中心线的面剖切图1所示的搅拌体时的示意剖视图。
[0026] 图3是以通过旋转轴的中心线的面剖切图1所示的搅拌体时的其它例的示意剖视 图。
[0027] 图4是基于图2所示的X-X'向视的示意剖视图。
[0028] 图5是示出底部的耐火物倾斜、且底部的内表面形状相对于精炼容器的中心轴为 非轴对称的精炼容器的例子的示意图。
[0029] 图6是在普通锅与倾斜锅中以比较的方式示出旋转频率与相对于旋转频率的振 动加速度的关系的图。
【具体实施方式】
[0030] 以下，参照附图具体地对本发明进行说明。图1是示出边应用本发明来搅拌铁水 边对铁水进行预处理的例子的示意图。
[0031] 本发明所涉及的铁水预处理用的搅拌体1具有金属制的旋转轴2和一体化地安装 于该旋转轴2的前端部的、向旋转轴2的径向突出的叶片3。在旋转轴2的上端部设置有凸 缘2a。凸缘2a与由电动机、减速机、旋转轴等构成的旋转装置（未图示）连结。驱动该旋 转装置，从而旋转轴2以及叶片3以任意的转速旋转。
[0032] 在作为铁水预处理而对铁水5进行脱硫处理时，使旋转轴2以及叶片3与旋转装 置一起下降，从而从上方使叶片3浸渍在收纳于精炼容器4的铁水5。在该状态下，经由旋 转轴2使叶片3旋转。通过叶片3旋转来搅拌铁水5。通过上述搅拌，供给至铁水5的浴面 上的添加剂6(该情况下为脱硫剂）与铁水5被搅拌?混合，铁水中的硫黄与添加剂6进行 反应，从而对铁水5实施脱硫处理。在铁水5的脱硫处理中，作为添加剂6即脱硫剂，使用 生石灰（CaO)本身、CaO-CaFJA硫剂、CaO-Al 2O3脱硫剂等。
[0033] 对上述那样使用的铁水预处理用的搅拌体1的详细构造进行说明。图2以及图3 是以通过旋转轴2的中心线的面剖切图1所示的搅拌体1时的示意剖视图。图4是基于图 2所示的X-X'向视的示意剖视图。图2表示旋转轴2为实心圆柱的情况，图3表示旋转轴 2为中空圆管的情况。
[0034] 如图2?图4所示，在金属制的旋转轴2的下端部，构成叶片3的搅拌叶片的芯铁 的多个金属板3a通过焊接等而连接。用耐火物7覆盖金属板3a的周围形成叶片3。旋转 轴2也被耐火物7覆盖。铁水5处于高温下，浸渍在铁水5时的叶片3被耐火物7保护。 用耐火物7覆盖旋转轴2的理由是保护旋转轴2远离铁水5的热。作为耐火物7,使用例 如八1 203、1%0、5102以及它们的化合物或者混合物。旋转轴2以及金属板3 &为钢制的即可。 图4中，叶片3具有4片搅拌叶片，但搅拌叶片只要是2片以上，可以为任意片。
[0035] 若使浸渍于铁水5的叶片3旋转，则因离心力以及搅拌反作用力，在叶片3的搅拌 叶片部作用有径向的力，即在使旋转轴2弯曲的方向上作用有力。搅拌时会根据叶片3的 转速周期性地产生力，因此叶片3的旋转频率与旋转轴2的一次弯曲共振频率一致，则产生 共振现象，从而产生较大的振动。因此，以使旋转轴2的一次弯曲共振频率比叶片3的旋转 频率（转速除以60的值）大的方式设计旋转轴2。由此，能够实现规定的转速下的高速旋 转，而不产生较大的振动，从而能够获得有效的搅拌效果。这里，一次弯曲共振频率表示旋 转轴2的频率响应中的一次共振频率。
[0036] 具体地使用以下方法进行控制，使得旋转轴2的一次弯曲共振频率比叶片3的旋 转频率大。
[0037] 旋转轴2的弯曲能够模型化为存在集中质量的梁的弯曲振动，因此旋转轴2的一 次弯曲共振频率f能够以下述的式（1)来表示。
[0038] [式 1]
【权利要求】
1. 一种铁水预处理方法，其特征在于， 使安装于旋转轴的前端部的叶片浸溃在精炼容器内的铁水，通过使浸溃中的叶片旋转 来对铁水和添加剂进行揽拌， 所述旋转轴的一次弯曲共振频率比揽拌铁水的叶片的旋转频率高。
2. 根据权利要求1所述的铁水预处理方法，其特征在于， 所述一次弯曲共振频率是叶片的旋转频率的1. 2倍W上。
3. 根据权利要求1或2所述的铁水预处理方法，其特征在于， 所述旋转轴为中空构造。
4. 根据权利要求1?3中任一项所述的铁水预处理方法，其特征在于， 所述叶片的转速为10化pm W上20化pm W下。
5. 根据权利要求1?4中任一项所述的铁水预处理方法，其特征在于， 对所述精炼容器而言，底部的耐火物被处理为使底部的内表面形状相对于该精炼容器 的中屯、轴为非轴对称。
6. -种铁水预处理用揽拌体，其具有旋转轴和安装于该旋转轴的前端部的叶片，通过 所述旋转轴W及所述叶片旋转来揽拌铁水， 所述铁水预处理用揽拌体的特征在于， 所述旋转轴的一次弯曲共振频率为2. 0?4. OHz。
7. 根据权利要求6所述的铁水预处理用揽拌体，其特征在于， 所述旋转轴为中空构造。
【文档编号】F27D27/00GK104471082SQ201380037805
【公开日】2015年3月25日 申请日期:2013年7月12日 优先权日:2012年7月20日
【发明者】石垣雄亮, 西名庆晃, 桥谷亮治, 菊池直树, 松井章敏 申请人:杰富意钢铁株式会社