JP2000313913A - 多重コヒーレントジェットランス - Google Patents

多重コヒーレントジェットランス

Info

Publication number
JP2000313913A
JP2000313913A JP2000096901A JP2000096901A JP2000313913A JP 2000313913 A JP2000313913 A JP 2000313913A JP 2000096901 A JP2000096901 A JP 2000096901A JP 2000096901 A JP2000096901 A JP 2000096901A JP 2000313913 A JP2000313913 A JP 2000313913A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
gas
lance
jet
nozzle
fuel
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP2000096901A
Other languages
English (en)
Other versions
JP3901423B2 (ja
Inventor
John Erling Anderson
ジョン・アーリング・アンダーソン
Dennis Robert Farrenkopf
デニス・ロバート・ファレンコプフ
Richard Thomas Semenza
リチャード・トマス・セメンザ
Pravin Chandra Mathur
プラビン・チャンドラ・マトゥル
William John Mahoney
ウィリアム・ジョン・マホーニー
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Praxair Technology Inc
Original Assignee
Praxair Technology Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Praxair Technology Inc filed Critical Praxair Technology Inc
Publication of JP2000313913A publication Critical patent/JP2000313913A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP3901423B2 publication Critical patent/JP3901423B2/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21C—PROCESSING OF PIG-IRON, e.g. REFINING, MANUFACTURE OF WROUGHT-IRON OR STEEL; TREATMENT IN MOLTEN STATE OF FERROUS ALLOYS
    • C21C5/00—Manufacture of carbon-steel, e.g. plain mild steel, medium carbon steel or cast steel or stainless steel
    • C21C5/28—Manufacture of steel in the converter
    • C21C5/42—Constructional features of converters
    • C21C5/46—Details or accessories
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23D—BURNERS
    • F23D14/00—Burners for combustion of a gas, e.g. of a gas stored under pressure as a liquid
    • F23D14/32—Burners for combustion of a gas, e.g. of a gas stored under pressure as a liquid using a mixture of gaseous fuel and pure oxygen or oxygen-enriched air
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23D—BURNERS
    • F23D14/00—Burners for combustion of a gas, e.g. of a gas stored under pressure as a liquid
    • F23D14/20—Non-premix gas burners, i.e. in which gaseous fuel is mixed with combustion air on arrival at the combustion zone
    • F23D14/22—Non-premix gas burners, i.e. in which gaseous fuel is mixed with combustion air on arrival at the combustion zone with separate air and gas feed ducts, e.g. with ducts running parallel or crossing each other

Abstract

(57)【要約】 【課題】 単一のランスを使用して互いに接近した複数
のコヒーレントガスジェットを形成する方法を提供す
る。 【解決手段】 ランスに設けた対応する複数のノズルか
ら複数のガスジェットを噴出させ、そしてその複数のガ
スジェットの周囲に火炎エンベロープを形成する。ガス
ジェットはそれらの長さにわたって別個のままであり合
体しない。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、一般には、ガスの
流れに関する。本発明は、単一のランスから１つよりも
多くのガス流れが別個の状態を維持しながら互いに接近
して長い距離にわたって流れるようにすることを可能に
するものである。
【０００２】
【従来の技術】ガスの流れを確立又は形成することがし
ばしば望まれる。例えば、ガスの流れは、幾つかの理由
のうちの１つ又はそれ以上のために液体中に注入される
場合がある。反応性ガスを液体中に注入して液体中の１
つ以上の成分と反応させること、例えば、酸素を溶融鉄
中に注入してその溶融鉄中の炭素と反応させて鉄を脱炭
し、且つ熱を溶融鉄に与えることができる。また、酸素
を銅、鉛及び亜鉛のような他の溶融金属中に精錬又は精
製目的で注入し、又は水性液体若しくは炭化水素液体中
に注入して酸化反応を実施することができる。例えば、
液体全体にわたる良好な温度分布又は良好な成分分布を
促進させるために、不活性ガスのような非酸化性ガスを
液体中に注入して液体を撹拌することができる。
【０００３】しばしば、ガス流れを超音波速度のような
高速度で長い距離にわたって流動させることが望ましい
場合がある。これは、ガス流れを火炎エンベロープで包
囲することによって行なうことができる。火炎エンベロ
ープは周囲ガスがガス流れ中に吸引されるのを防止し、
そしてこれは、ガス流れ速度のいかなる有意の低下も又
はガス流れの直径の有意の減少も伴わずに長い距離にわ
たって流れることができるコヒーレントガス流れの形成
をもたらす。
【０００４】操作において１つよりも多くのガス流れを
使用することが望ましい場合が多い。このガスはガス流
れの全部について同じであってよく、又はガス流れの１
つ若しくはそれ以上について異なるガスを使用すること
もできる。例えば、電気アーク炉又は塩基性酸素炉の応
用例では、酸素を溶融金属中に単一の位置におけるより
も２つ又はそれ以上の位置において注入することが好ま
しい場合が多い。その上、電気アーク炉の応用例では、
溶融金属へのガス注入のために１つ以上のガス流れを、
更に、炉容器のヘッド空間に後燃焼のために酸素を供給
するために１つ上のガス流れを使用することが望ましい
場合がある。
【０００５】かかる多重ガス流れの応用例においてガス
流れもコヒーレント性であることが望まれるときには、
これは、これまでは、各ガス流れに対して別個の注入ラ
ンスを使用しこれによってガス流れの各々に対して相当
する火炎エンベロープ用のガス流れ及び流体を供給する
ことによって達成されてきた。多重ランスを使用するか
かる装置系は多重コヒーレントガス流れを効率的に提供
するけれども、それは、使用するのがコスト高になり且
つ困難である。これらの問題は、個々のランスの数が増
加するにつれて増加する。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】従って、本発明の目的
は、単一の噴射ランスを使用するだけで済む多重コヒー
レントガスジェット（multiple coherent gas jet ）の
形成法及び装置を提供することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】発明の概要 ここに、本発明によれば、上記の目的及び他の目的（こ
れらは、当業者には本発明の開示の通読時に明らかにな
るであろう）が達成される。
【０００８】本発明の１つの面は、単一ランスから多重
コヒーレントガスジェットを形成する方法において、
（Ａ）端部を有するランスに複数のノズルを備え、ここ
で該ノズルの各々はノズルからガスを噴出させるための
出口開口を有するものとし、（Ｂ）各ノズル出口開口か
らガスをジェットの形で送り出して複数のガスジェット
を形成し、ここで各ガスジェットはノズル出口開口から
流れ出るようにし、（Ｃ）ランスの端部から燃料及び酸
化剤を少なくとも１つの流れで送り出し、そして該燃料
を該酸化剤と共に燃焼させて複数のガスジェットの周囲
に火炎エンベロープを形成し、そして（Ｄ）各ガスジェ
ットの流れを該ガスジェットの長さにわたって別個に維
持する、ことを含む多重コヒーレントガスジェットの形
成法、である。
【０００９】本発明の他の面は、多重コヒーレントガス
ジェットを形成するためのランスにおいて、（Ａ）入口
開口及び出口開口を有する複数のノズルを備えた端面を
有するランス、（Ｂ）各ノズル入口開口はガスの源と連
通し、そして各ノズル出口開口はランス端部の作用面に
配置されること、（Ｃ）ランス端面にあって複数のノズ
ル入口開口を包囲する少なくとも１つの噴出手段、及び
（Ｄ）ランス端面から伸びる外延部であって、複数のノ
ズル出口開口及び噴出手段の各々と連通する容積を形成
する外延部、を含むランス、である。
【００１０】本発明のもう１つの他の面は、単一ランス
から多重コヒーレントガスジェットを形成する方法にお
いて、（Ａ）端部を有するランスに複数のノズルを備
え、ここで該ノズルの各々はノズルからガスを噴出させ
るための出口開口を有するものとし、（Ｂ）各ノズル出
口開口からガスをジェットの形で送り出して複数のガス
ジェットを形成し、ここで各ジェットはノズル出口開口
から流れ出るようにし、（Ｃ）ランスの端部から燃料を
少なくとも１つの流れで複数のガスジェットの周囲に送
り出し、そして該燃料を燃料流れ中に連行された空気と
共に燃焼させて複数のガスジェットの周囲に火炎エンベ
ロープを形成し、そして（Ｄ）各ガスジェットの流れを
該ガスジェットの長さにわたって別個に維持する、こと
を含む多重コヒーレントガスジェットの形成法、であ
る。
【００１１】本明細書において用語「環状」を使用する
ときには、それは、リングの形状にあることを意味す
る。
【００１２】本明細書において用語「火炎エンベロー
プ」を使用するときには、それは、少なくとも１つの他
のガス流れを同軸方向で包囲する燃焼流れを意味する。
【００１３】本明細書においてガスジェットを説明する
ときに用語「長さ」を使用するときには、それは、ガス
がガスジェットの意図する衝撃点に噴射されるところの
ノズルからの距離を意味する。
【００１４】本明細書においてガスジェットを説明する
ときに用語「別個の」を使用するときには、それは、他
のガスジェットと有意には相互作用しないことを意味す
る。
【００１５】本明細書にいて用語「含有される酸素流
量」を使用するときには、それは、酸化剤流量に酸化剤
中の酸素％を掛けて１００で割ったものを意味する。例
えば、１０，０００ＣＦＨ純酸素は１０，０００ＣＦＨ
の含有酸素を有し、そして１０，０００ＣＦＨ空気は約
２，１００の含有酸素を有する。
【００１６】
【発明の実施の形態】発明の具体的な説明 ここで、図面を参照しながら本発明を詳細に説明する。
図面における参照数字は、共通の部材に対しては同じで
ある。先ず、図１及び２を説明すると、ランス１は、複
数のノズル３を収容する端部又は先端部２を有する。図
１は、ノズルがそれぞれ先細／末広ノズルであるところ
の本発明の好ましい具体例を例示するものである。ノズ
ル３の各々は、入口開口４及び出口開口５を有する。好
ましくは、これらの図面に示されるように、ノズルの出
口開口は円形状であるけれども、楕円形ノズル開口のよ
うな多の形状を採用することもできる。入口開口４はそ
れぞれ、ガスの源と連通している。図１に例示される具
体例では、入口開口４の全部が同じガス源と連通してい
るが、その源はランス１内のガス通路６である。他の具
体例として、入口開口４のうちの１つ又はそれ以上が他
のガス源と連通することができよう。ノズルの全部に同
じ組成を有するガスを供給することができ、又はノズル
のうちの１つ又はそれ以上に異なるガスを供給すること
ができる。実際に、ノズルの各々に異なるガスを供給す
ることができる。本発明の実施においてノズルから噴射
させるために使用することができるガスとしては、空
気、酸素、窒素、アルゴン、二酸化炭素、水素、ヘリウ
ム、ガス状炭化水素、他のガス状燃料、及びこれらの１
種又はそれ上を含む混合物を挙げることができる。
【００１７】ガスジェットは、ランスからの噴出時に任
意の角度で出ることができる。図面には、本発明のある
種の好ましい具体例が示されている。図１〜３を説明す
ると、ノズルは、ランスの端部においてそれらの中心線
がランスの中心線と平行になるように配置することがで
きる。図１に示されるように、ノズルは、ランスの端部
においてそれらの中心線がランスの中心線に対して外向
きの角度Ａをつけて配置される。角度Ａは６０度まで又
はそれ以上であってよく、そして好ましくは０〜３０
度、最も好ましくは０〜１５度の範囲内である。好まし
くは、ノズルの喉の直径は０．２５〜３インチの範囲内
であり、そして出口開口５の直径は０．３〜４インチの
範囲内である。好ましくは、ノズルの中心線は、ランス
端部２の作用面７の上に直径Ｄを有する円を描く。好ま
しくは、Ｄは少なくとも０．４インチでせいぜい１０イ
ンチであり、そして最も好ましくは０．５〜８インチの
範囲内である。
【００１８】所望ならば、ノズルは、１つ以上のジェッ
トがランスからランスの中心線に対して内向きの角度で
噴出されるように配置されることができる。
【００１９】ガスは、ノズルの出口開口５の各々から、
好ましくは超音波速度でそして一般には５００〜１０，
０００ｆｔ／秒（ｆｐｓ）の範囲内の速度で噴出され、
しかして複数のガスジェットが形成され、そして各々の
ガスジェットはノズルの出口開口から外向きに流れる。
【００２０】また、ランス端部は、ノズルから少なくと
も１つのガス流れを好ましくは複数のガスジェットの周
囲で同心方向に送り出すために少なくとも１つの噴出手
段好ましくは管状噴出手段を有する。噴出手段から出る
ガス流れは任意の効果的な形状であってよく、そして複
数のガスジェットを完全に包囲して流れる必要はない。
１つの管状噴出手段を採用するときには、同心状のガス
流れは、燃料と酸化剤との混合物からなるのが好まし
い。本発明の１つの具体例では、噴出手段は燃料だけを
供給することができ、そして燃料と共に燃焼して火炎エ
ンベロープを形成するのに要求される酸化剤は燃料流れ
中に連行された空気から生じることができる。好ましく
は、図１及び２に示されるように、ランス端部は、ラン
スからそれぞれ燃料及び酸化剤を２つの同心流れで送り
出すために第一環状噴出手段８及び第二環状噴出手段９
を有する。燃料は、メタン、プロパン、ブチレン、天然
ガス、水素、コークス炉ガス、又は油のような任意の流
体燃料であってよい。酸化剤は、空気、又は空気の酸素
濃度を超えた酸素濃度を有する流体であってよい。好ま
しくは、酸化剤は、少なくとも３０モル％最も好ましく
は少なくとも５０モル％の酸素濃度を有する流体であ
る。好ましくは、燃料は第一環状噴出手段を経て供給さ
れ、そして酸素がノズルから噴出されるガスである場合
には酸化剤は第二環状噴出手段を経て供給される。ノズ
ルから不活性ガスが噴出される場合には、好ましくは、
酸化剤は第一環状噴出手段を経て供給され、そして燃料
は第二環状噴出手段を経て供給される。所望ならば、燃
料及び酸化剤は、３つの環状噴出手段を使用して供給さ
れることができ、かくして酸化剤は内部及び外部環状噴
出手段から供給され、そして燃料は中央環状噴出手段か
ら供給されることができる。環状噴出手段の片方又は両
方がランス作用面７上に燃料又は酸化剤を噴出させる連
続リング開口を形成することができるけれども、図２に
示されるように、第一及び第二環状噴出手段の両方が燃
料及び酸化剤の２つの同心流れを噴出させる一連の別個
の開口、例えば、丸穴を形成するのが好ましい。噴出手
段は、ガスジェットを完全に包囲して燃料及び酸化剤を
供給する必要はない。
【００２１】ランス端部の作用面にある第一環状噴出手
段は複数のノズル出口開口を囲んでリングを形成し、そ
してランス端面にある第二環状噴出手段は第一噴出手段
を囲んでリングを形成する。第一及び第二環状噴出手段
から放出された燃料及び酸化剤は、燃焼して複数のガス
ジェットの周囲に火炎エンベロープを形成する。燃料及
び酸化剤を噴出させるエンベロープがその混合物を自己
発火させるのに十分なだけ熱くない場合には、燃焼を開
始させるのに別個の点火源が要求される。好ましくは、
火炎エンベロープは、ガスジェットの各々の速度よりも
低い速度でそして一般には１００〜１０００ｆｐｓの範
囲内の速度で移動する。
【００２２】図３は、コヒーレントガスジェット２０を
包囲する火炎エンベロープの横断面を示す。ランス作用
面の近くには、図３において火炎エンベロープ２１によ
って示されるように、コヒーレントガスジェットの全部
が火炎エンベロープ内に収納されている単一の火炎エン
ベロープが存在する。ランスの設計及び操作条件に依存
して、ランス作用面よりも更に下流側では、コヒーレン
トガスジェットの全部が内部に収容された単一の火炎エ
ンベロープ及び／又はコヒーレントガスジェットの各々
を包囲する個々の火炎エンベロープを観察することがで
きる。図３には、例示の目的で、燃焼する流れ２１及び
２２によって表わされるかかる個々の火炎エンベロープ
が示されている。
【００２３】好ましくは、図２に示されるように、ラン
ス端面７から一般には０．５〜６インチの範囲内の長さ
を有する外延部１０が伸びて容積１１を形成しており、
これに複数のノズル出口開口５、第一環状噴出手段８及
び第二環状噴出手段９の各々が連通し、そしてその内部
で複数のガスジェット及び複数のガスジェットを包囲す
る火炎エンベロープの各々が初期において形成する。外
延部１０によって形成される容積１１は、ガス流れ並び
に燃料及び酸化剤をランス端部２からのそれらの流出時
に直ちに保護し、かくして各ガスジェットに対してコヒ
ーレント性を得るのを助ける働きをする保護帯域を形成
する。この保護帯域は、ガスジェットの周囲でそしてあ
る場合には個々の各ガスジェットの周囲で燃料及び酸化
剤を循環させるのを誘発する。かくして、たとえ燃料及
び酸化剤が初期においてガスジェットを完全に包囲して
容積１１に供給されないとしても、保護帯域内での燃料
及び酸化剤の循環は、各ガスジェットに対してコヒーレ
ント性を得るように１つ又はそれ以上の有効な火炎エン
ベロープが形成されるのを確実にする働きをする。
【００２４】各ガスジェットの流れは、かかるガスジェ
ットがその目標に達するまでガスジェットの全長にわた
ってランス１のノズル出口開口から送り出される他のガ
スジェットの全部の流れとは別個のままである。かかる
目標は、例えば、溶融金属若しくは水性液体のような液
体プールの表面であってよく、又は固体状目標若しくは
ガスジェットが相互作用する他のガスジェットのような
ガス状目標であってもよい。これは、従来のガスジェッ
トが同じランスから噴出されるときに起こることとは著
しく対照をなす。このような従来のガスジェットの場合
には、ジェットは迅速に合流し又は一緒に流れて単一の
ガスジェットを形成する。ガスジェットは、少なくとも
１０個のノズル出口直径典型的には少なくとも２０個の
ノズル出口直径の距離にわたってそして一般には２０〜
１００個のノズル出口直径の範囲内の距離にわたって別
個のままである。
【００２５】ノズルから送り出されるガスジェットの全
流量が増加するにつれて、火炎エンベロープを形成する
ために噴出手段から送り出される燃料及び酸化剤の全流
量も増加するが、しかしガスジェット流量の増加よりは
少ない速度で増加する。ノズルから送り出されるガスジ
ェットの全流量が２０，０００〜１００，０００ＣＦＨ
の範囲内であるときには、火炎エンベロープを形成する
燃料の全流量は２〜１５ミリオンＢＴＵ／時間（ＭＭＢ
ＴＵ／ｈｒ）の範囲内であるのが好ましく、そして火炎
エンベロープを形成する酸化剤中の含有酸素の全流量は
２，０００〜１５，０００ＣＦＨの範囲内であるのが好
ましい。ノズルから送り出されるガスジェットの全流量
が４００，０００〜２，０００，０００ＣＦＨの範囲内
であるときには、火炎エンベロープを形成する燃料の全
流量は１０〜７０ＭＭＢＴＵ／ｈｒの範囲内であるのが
好ましく、そして火炎エンベロープを形成する酸化剤中
の含有酸素の全流量は１０，０００〜７０，０００ＣＦ
Ｈの範囲内であるのが好ましい。
【００２６】本発明の有効性を例証するために、図１〜
３に例示されるものと同様の本発明の具体例を使用しそ
してノズルから送り出されるガスとして酸素を使用して
試験を実施した。この試験及び結果を以下に説明し、そ
して比較試験の結果と一緒に図４に示す。これらの試験
は例示又は比較目的のために報告されるものであって、
いかなる点においても本発明を限定しようとするもので
はない。
【００２７】ランス軸を包囲する円の周囲に４個のノズ
ルを設置した。各ノズルは、先細／末広ノズルであっ
て、それぞれ０．２７及び０．３９インチの喉直径及び
出口直径を有していた。円直径は（Ｄ）は３／４インチ
であった。コヒーレントガスジェットとランス軸との間
の角度（Ａ）は０度であり、そして各ジェットの周辺は
隣接ジェットの周辺から０．１４インチの間隔を置かれ
ていた。火炎エンベロープ用の天然ガス及び酸化剤を２
つの穴リング、即ち、天然ガス用の内側リング（２イン
チ直径の円に０．１５４インチ直径の１６個の穴）及び
酸化剤用の外側リング（２ 3/4インチ直径の円に０．１
９９インチ直径の１６個の穴）を介して供給した。この
場合に、酸化剤は、約９９．５モル％の酸素濃度を有す
る市販純酸素であった。ランスの端部には外延部（３ 1
/2インチ直径、２インチ長さ）を付設してガスの再循環
を提供し、かくして火炎を安定化した。
【００２８】ノズルから送り出される主酸素に対して１
５０ｐｓｉｇの供給圧を使用して試験を実施した。ノズ
ルの直ぐ上流側でのその圧力において、各ノズルを通る
酸素の流量はすべての４つのノズルで４０，０００ＣＦ
Ｈの全流量について１０，０００立方フィート／時間
（ＣＦＨ）であった。ノズル出口におけるコヒーレント
ガスジェットの計算された出口温度、速度及びマッチ数
（Ｍａｃｈ Ｎｕｍｂｅｒ）は、それぞれ、−１９３°
Ｆ、１７００ｆｐｓ及びマッチ２．２３であった。内側
及び外側の穴リングへの天然ガス及び酸素流量は、それ
ぞれ、５，０００及び６，０００ＣＦＨであった。
【００２９】４つの別個のコヒーレントガスジェットを
視覚的に観察したが、各ジェット間に明確な相互作用は
全くなかった。ノズル面から１８、２４及び３０インチ
のところで行なった図１に示される如き面Ｂ−Ｂでのピ
トー管による測定から計算した速度を図４において曲線
Ａ、Ｂ及びＣとして示す。
【００３０】緊密に接近した状態にある通常のガスジェ
ットでは、連行によってジェットが一緒に引かれて、図
４で曲線Ｄによって示されるように単一のジェットを形
成する。この曲線は、４つのガスジェットの周囲に火炎
エンベロープを形成せずに上記の試験を反復したときに
得られた結果を示す。曲線Ｄに示されるピトー管による
測定は、ノズル面から１０．２５インチのところで行な
われた。この連行は、ここに開示した本発明の試験で
は、たとえコヒーレントガスジェットが共に極めて密接
しているとしても起こらなかった。これは、特に４つの
コヒーレントガスジェットがランス軸に対して平行であ
り且つ各ジェットの周辺が隣接ジェットの周辺から１／
４インチ未満離れている場合に極めて顕著であった。各
ジェットは、あたかもそれが遊離空間においてノズル面
からかなりの距離の間コヒーレント性のままである単一
ジェットであるが如く動作した。多重コヒーレントガス
ジェットに対して火炎エンベロープを提供する極めて効
果的な手段は、コヒーレントガスジェットの全部を包囲
する２つの穴リング（天然ガス及び酸素用）によるもの
である。この配置は、ノズルの近くでガス循環を生じる
外延部と一緒になって、各コヒーレントガスジェットの
周囲で均一な火炎をもたらす。
【００３１】図５は、図１に示されるものと同様の本発
明の他の具体例で得られた結果を例示するが、但し、こ
の具体例では２個のノズルが使用された。各ノズル開口
はランス軸から５度の外向き角度で配置され、そしてそ
れらのノズル開口の中心線間の距離は０．８７５インチ
であった。２０，０００ＣＦＨの流量の酸素が各ノズル
を通過し、そしてノズル出口ではノズル出口の周囲間の
隔離は０．３２インチであった。天然ガス及び二次酸素
は、それぞれ、穴の２つの環状リングから５，０００及
び４０００ＣＦＨで流れ出た。２つの別個のコヒーレン
トガスジェットが形成され、そして１８インチ（曲線
Ｅ）及び２４インチ（曲線Ｆ）における速度プロファイ
ルを図５に示す。２つのジェット間に干渉は全くなく、
そして各ジェットはそれがあたかも自由空間において単
一ジェットである如く動作した。
【００３２】図６は、図７に横断面図で示される本発明
の他の具体例で得られた結果を例示する。この具体例で
は、ランス端部は、２つの穴又は出口開口を持つ２個の
ノズルを有し、そしてその穴の中心線間の距離は０．７
２５インチであった。第一ノズルは３０，０００ＣＦＨ
酸素用に設計され、そしてその軸はランス軸と平行であ
った。第二ノズルは１０，０００ＣＦＨ酸素用に設計さ
れ、そしてその軸はランス軸から外向きに５度の角をな
していた。出口において、隣接する穴の周囲間の離間は
０．２０インチであった。穴のリング（図示されていな
い）への天然ガス及び二次酸素は、それぞれ、５，００
０及び４，０００ＣＦＨであった。２つの先細／末広ノ
ズルを通る流量は３倍ほど異なっていた。ランス作用面
から３０、３４及び３８インチにおける速度プロファイ
ルを図６に曲線Ｇ、Ｈ及びＩとして示す。高流量ジェッ
ト（３０，０００ＣＦＨ酸素）では、そのプロファイル
は、ノズル面からの距離の範囲にわたって本質上同じで
あった。コヒーレントガスジェットは、ランス軸に対し
て平行のままであった。予測されるように、低流量ジェ
ット（１０，０００ＣＦＨ酸素）は、ランス面から３０
インチ超えたところでそのコヒーレント性を失い始め
た。ピークの位置は、ジェットがランス軸から外向きに
約５．５度の角をなしていたことを示す。この値は、ラ
ンス作用面における５度の角のものと接近していた。２
つのジェット間に明らかな干渉はなかった。これらの結
果は、多重穴コヒーレントガスジェットランスで可能な
融通性を例示する。例えば、単一の多重ノズルランスを
使用して酸素吹込（ランシング）及び後燃焼の両方用の
酸素が可能になる。１つのジェットは酸素吹込のために
溶融浴に向けることができ、これに対してそれよりも小
さいなジェットは後燃焼のために浴の上方に向けられ
る。これはすべて、多重コヒーレントガスジェットラン
スを使用して達成することができる。
【００３３】塩基性酸素炉の操作において使用される本
発明の１つの特に好ましい具体例では、３〜６個のガス
ジェットが互いに末広角度で且つそれぞれ超音波速度で
使用され、この場合に各ジェットは同じガス組成を有
し、そして火炎エンベロープは複数のガスジェットの周
囲で燃料及び酸化剤の２つの同心流れを使用して形成さ
れる。
【００３４】ある種の好ましい具体例に関して本発明を
詳細に説明したけれども、当業者には、本発明の精神及
び特許請求の範囲内に本発明の他の具体例が包含されて
いることが認識されよう。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施において使用することができるラ
ンスの端部又は先端部の１つの好ましい具体例の横断面
図である。
【図２】図１に示されるランス端部の頭部の図であっ
て、ランスの端部又は先端部の作用面を示す。
【図３】図１に示されるランス端部の動作状態での横断
面図である。
【図４】本発明を使用して得られる試験結果をいくつか
の比較結果と共に示すグラフである。
【図５】本発明を使用して得られる試験結果をいくつか
の比較結果と共に示すグラフである。
【図６】図７に部分横断面図で示される本発明の具体例
を使用して得られる試験結果を示すグラフである。
【図７】本発明のランスの１つの具体例の部分断面図で
ある。
【符号の説明】
１：ランス ２：端部 ３：ノズル ４：入口開口 ５：出口開口 ６：ガス通路 ７：作用面 ８：第一環状噴出手段 ９：第二環状噴出手段 １０：外延部 １１：容積
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｃ２２Ｂ 19/32 Ｃ２２Ｂ 19/32 (72)発明者 デニス・ロバート・ファレンコプフ アメリカ合衆国コネティカット州ベセル、 コートランド・ドライブ17 (72)発明者 リチャード・トマス・セメンザ アメリカ合衆国ニューヨーク州シュラブ・ オーク、デイトン・レイン1202 (72)発明者 プラビン・チャンドラ・マトゥル アメリカ合衆国ニューヨーク州ブロンク ス、ウエイン・アベニュー3450、アパート メント161 (72)発明者 ウィリアム・ジョン・マホーニー アメリカ合衆国ニューヨーク州ストーニ ー・ポイント、イースト・メイン・ストリ ート15 ナンバー２ビー

Claims (10)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 単一ランスから多重コヒーレントガスジ
    ェットを形成する方法において、 （Ａ）端部を有するランスに複数のノズルを備え、ここ
    で該ノズルの各々はノズルからガスを噴出させるための
    出口開口を有するものとし、 （Ｂ）各ノズル出口開口からガスをジェットの形で送り
    出して複数のガスジェットを形成し、ここで各ガスジェ
    ットはノズル出口開口から流れ出るようにし、 （Ｃ）ランスの端部から燃料及び酸化剤を少なくとも１
    つの流れで送り出し、そして該燃料を該酸化剤と共に燃
    焼させて複数のガスジェットの周囲に火炎エンベロープ
    を形成し、そして （Ｄ）各ガスジェットの流れを該ガスジェットの長さに
    わたって別個に維持する、ことを含む多重コヒーレント
    ガスジェットの形成法。
  2. 【請求項２】 少なくとも２つのガスジェットが末広形
    の流れで流れる請求項１記載の方法。
  3. 【請求項３】 少なくとも２つのガスジェットが平行形
    の流れで流れる請求項１記載の方法。
  4. 【請求項４】 燃料及び酸化剤が、複数のガスジェット
    を包囲してランスの端部から２つの同心流れでそれぞれ
    送り出される請求項１記載の方法。
  5. 【請求項５】 各ガスジェットが超音波速度を有する請
    求項１記載の方法。
  6. 【請求項６】 ガスジェットのうちの少なくとも１つが
    酸素を含む請求項１記載の方法。
  7. 【請求項７】 ３〜６個のガスジェットが形成され、該
    ガスジェットの各々は他のガスジェットに対して末広角
    において超音波速度で流れ、且つ他のガスジェットの各
    々と同じガス組成を有し、そして複数のガスジェットの
    周囲でランス端面から燃料及び酸化剤を２つの同心流れ
    で送り出すことによって火炎エンベロープが形成される
    請求項１記載の方法。
  8. 【請求項８】 多重コヒーレントガスジェットを形成す
    るためのランスにおいて、 （Ａ）入口開口及び出口開口を有する複数のノズルを備
    えた端面を有するランス、 （Ｂ）各ノズル入口開口はガスの源と連通し、そして各
    ノズル出口開口はランス端部の作用面に配置されるこ
    と、 （Ｃ）ランス端面にあって複数のノズル入口開口を包囲
    する少なくとも１つの噴出手段、及び （Ｄ）ランス端面から伸びる外延部であって、複数のノ
    ズル出口開口及び噴出手段の各々と連通する容積を形成
    する外延部、を含むランス。
  9. 【請求項９】 噴出手段が、ランスの端面にあって複数
    のノズル出口開口を包囲する第一環状噴出手段と、ラン
    スの端面にあってその第一環状噴出手段を包囲する第二
    環状噴出手段とを含む請求項８記載のランス。
  10. 【請求項１０】 単一ランスから多重コヒーレントガス
    ジェットを形成する方法において、 （Ａ）端部を有するランスに複数のノズルを備え、ここ
    で該ノズルの各々はノズルからガスを噴出させるための
    出口開口を有するものとし、 （Ｂ）各ノズル出口開口からガスをジェットの形で送り
    出して複数のガスジェットを形成し、ここで各ジェット
    はノズル出口開口から流れ出るようにし、 （Ｃ）ランスの端部から燃料を少なくとも１つの流れで
    複数のガスジェットの周囲に送り出し、そして該燃料を
    燃料流れ中に連行された空気と共に燃焼させて複数のガ
    スジェットの周囲に火炎エンベロープを形成し、そして （Ｄ）各ガスジェットの流れを該ガスジェットの長さに
    わたって別個に維持する、ことを含む多重コヒーレント
    ガスジェットの形成法。
JP2000096901A 1999-04-02 2000-03-31 多重コヒーレントジェットの形成法 Expired - Fee Related JP3901423B2 (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US09/285097 1999-04-02
US09/285,097 US6171544B1 (en) 1999-04-02 1999-04-02 Multiple coherent jet lance

Related Child Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2006297540A Division JP2007056373A (ja) 1999-04-02 2006-11-01 多重コヒーレントジェットランス

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2000313913A true JP2000313913A (ja) 2000-11-14
JP3901423B2 JP3901423B2 (ja) 2007-04-04

Family

ID=23092723

Family Applications (2)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2000096901A Expired - Fee Related JP3901423B2 (ja) 1999-04-02 2000-03-31 多重コヒーレントジェットの形成法
JP2006297540A Pending JP2007056373A (ja) 1999-04-02 2006-11-01 多重コヒーレントジェットランス

Family Applications After (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2006297540A Pending JP2007056373A (ja) 1999-04-02 2006-11-01 多重コヒーレントジェットランス

Country Status (20)

Country Link
US (1) US6171544B1 (ja)
EP (1) EP1041341B1 (ja)
JP (2) JP3901423B2 (ja)
KR (1) KR100446795B1 (ja)
CN (1) CN1231297C (ja)
AT (1) ATE247255T1 (ja)
AU (1) AU758104B2 (ja)
BR (1) BR0001522A (ja)
CA (1) CA2303650C (ja)
DE (1) DE60004424T2 (ja)
ES (1) ES2199718T3 (ja)
ID (1) ID25440A (ja)
MY (1) MY125382A (ja)
NO (1) NO322546B1 (ja)
PL (1) PL339357A1 (ja)
PT (1) PT1041341E (ja)
RU (1) RU2239139C2 (ja)
TR (1) TR200000872A2 (ja)
TW (1) TW526099B (ja)
ZA (1) ZA200001650B (ja)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009501279A (ja) * 2005-07-13 2009-01-15 プラクスエア・テクノロジー・インコーポレイテッド コヒーレント・ジェットの形成方法
JP2013519796A (ja) * 2010-02-16 2013-05-30 プラクスエア・テクノロジー・インコーポレイテッド 銅陽極精錬システム及び方法
JP2013533950A (ja) * 2010-06-07 2013-08-29 プラクスエア・テクノロジー・インコーポレイテッド 炉内に形成された付着物を除去するための方法及びシステム

Families Citing this family (25)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6176894B1 (en) * 1998-06-17 2001-01-23 Praxair Technology, Inc. Supersonic coherent gas jet for providing gas into a liquid
US6139310A (en) * 1999-11-16 2000-10-31 Praxair Technology, Inc. System for producing a single coherent jet
US6400747B1 (en) 2001-05-18 2002-06-04 Praxair Technology, Inc. Quadrilateral assembly for coherent jet lancing and post combustion in an electric arc furnace
US20020187446A1 (en) * 2001-06-07 2002-12-12 Wong Chi Lam Torch lighter for cigar
US6432163B1 (en) * 2001-06-22 2002-08-13 Praxair Technology, Inc. Metal refining method using differing refining oxygen sequence
GB0128878D0 (en) 2001-12-03 2002-01-23 Boc Group Plc Metallurgical lance and apparatus
US6450799B1 (en) * 2001-12-04 2002-09-17 Praxair Technology, Inc. Coherent jet system using liquid fuel flame shroud
US6604937B1 (en) * 2002-05-24 2003-08-12 Praxair Technology, Inc. Coherent jet system with single ring flame envelope
BE1015533A5 (fr) * 2002-05-24 2005-05-03 Praxair Technology Inc Systeme de jets coherents avec enveloppe de flammes annulaire unique.
US6773484B2 (en) * 2002-06-26 2004-08-10 Praxair Technology, Inc. Extensionless coherent jet system with aligned flame envelope ports
US6875398B2 (en) * 2003-01-15 2005-04-05 Praxair Technology, Inc. Coherent jet system with outwardly angled flame envelope ports
US6932854B2 (en) * 2004-01-23 2005-08-23 Praxair Technology, Inc. Method for producing low carbon steel
US20060003961A1 (en) * 2004-06-18 2006-01-05 The John Hopkins University Negative regulation of hypoxia inducible factor 1 by OS-9
US7438848B2 (en) * 2004-06-30 2008-10-21 The Boc Group, Inc. Metallurgical lance
TWI381897B (zh) * 2004-12-22 2013-01-11 Taiyo Nippon Sanso Corp 金屬超微粉之製造方法
US20080264209A1 (en) * 2006-02-02 2008-10-30 Adrian Deneys Method and system for injecting gas into a copper refining process
US20070175298A1 (en) * 2006-02-02 2007-08-02 Adrian Deneys Method for refining non-ferrous metal
US7452401B2 (en) * 2006-06-28 2008-11-18 Praxair Technology, Inc. Oxygen injection method
BRPI0720287B1 (pt) * 2006-12-15 2017-05-09 Praxair Technology Inc método de injetar gás inerte no banho localizado dentro de um forno metalúrgico tendo uma atmosfera de forno aquecida.
US7632090B2 (en) * 2007-10-30 2009-12-15 Air Products And Chemicals, Inc. Burner system and method of operating a burner for reduced NOx emissions
US8142711B2 (en) * 2009-04-02 2012-03-27 Nu-Core, Inc. Forged copper burner enclosure
RU2555598C1 (ru) * 2014-02-04 2015-07-10 Открытое акционерное общество "Конструкторское бюро химавтоматики" Смесительная головка метано-кислородного парогенератора
DE112018007865A5 (de) * 2018-08-01 2021-07-15 Sata Gmbh & Co. Kg Düsensatz für eine Spritzpistole, Spritzpistolensystem, Verfahren zum Ausgestalten eines Düsen-Moduls, Verfahren zur Auswahl eines Düsen-Moduls aus einem Düsensatz für eine Lackieraufgabe, Auswahlsystem und Computerprogrammprodukt
RU196552U1 (ru) * 2019-12-06 2020-03-04 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Объединенный институт высоких температур Российской академии наук (ОИВТ РАН) Смесительный элемент водородно-кислородного пароперегревателя
CN114719605A (zh) * 2020-06-09 2022-07-08 姜春辉 一种用于金属/合金熔炼过程中添加材料的智能喷射装置

Family Cites Families (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3216714A (en) 1963-02-04 1965-11-09 Bot Brassert Oxygen Technik Ag Heating and blowing device for metallurgical purposes
FR1424029A (fr) 1964-01-06 1966-01-07 Union Carbide Corp Procédé et appareil pour introduire un courant de gaz de traitement dans un bain de métal en fusion
US3889933A (en) 1974-02-28 1975-06-17 Int Nickel Canada Metallurgical lance
US3972517A (en) 1974-08-05 1976-08-03 Fedor Vladimirovich Kraizinger Tuyere for introducing reactants into a bath of molten metal
US4642047A (en) * 1984-08-17 1987-02-10 American Combustion, Inc. Method and apparatus for flame generation and utilization of the combustion products for heating, melting and refining
WO1989002051A1 (en) 1987-09-02 1989-03-09 Aga Aktiebolag A method to generate an oxidizing flame, a burner and a use for a burner
US4907961A (en) * 1988-05-05 1990-03-13 Union Carbide Corporation Oxygen jet burner and combustion method
US5102330A (en) * 1990-03-29 1992-04-07 Union Carbide Industrial Gases Technology Corporation Opposed fired rotary kiln
CA2029522C (en) 1990-11-14 1997-10-07 Claude Bissonnette Fluid cooled cutting torch adapted for operation with a premix and postmix nozzle
US5100313A (en) 1991-02-05 1992-03-31 Union Carbide Industrial Gases Technology Corporation Coherent jet combustion
US5700421A (en) 1992-11-25 1997-12-23 Bissonnette; Claude Cutting nozzle assembly for a postmixed oxy-fuel gas torch
US5599375A (en) 1994-08-29 1997-02-04 American Combustion, Inc. Method for electric steelmaking
US5714113A (en) 1994-08-29 1998-02-03 American Combustion, Inc. Apparatus for electric steelmaking
JP3167888B2 (ja) * 1995-07-27 2001-05-21 川崎製鉄株式会社 含クロム溶鋼の脱炭精錬方法及び精錬ガス用上吹ランス
US5823762A (en) * 1997-03-18 1998-10-20 Praxair Technology, Inc. Coherent gas jet

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009501279A (ja) * 2005-07-13 2009-01-15 プラクスエア・テクノロジー・インコーポレイテッド コヒーレント・ジェットの形成方法
JP2013519796A (ja) * 2010-02-16 2013-05-30 プラクスエア・テクノロジー・インコーポレイテッド 銅陽極精錬システム及び方法
JP2013533950A (ja) * 2010-06-07 2013-08-29 プラクスエア・テクノロジー・インコーポレイテッド 炉内に形成された付着物を除去するための方法及びシステム

Also Published As

Publication number Publication date
CN1231297C (zh) 2005-12-14
ID25440A (id) 2000-10-05
TR200000872A3 (tr) 2000-11-21
JP3901423B2 (ja) 2007-04-04
TW526099B (en) 2003-04-01
CA2303650C (en) 2006-12-05
PT1041341E (pt) 2003-12-31
EP1041341B1 (en) 2003-08-13
CA2303650A1 (en) 2000-10-02
DE60004424T2 (de) 2004-07-01
DE60004424D1 (de) 2003-09-18
AU758104B2 (en) 2003-03-13
AU2517500A (en) 2000-10-05
PL339357A1 (en) 2000-10-09
EP1041341A1 (en) 2000-10-04
ATE247255T1 (de) 2003-08-15
KR20010014673A (ko) 2001-02-26
NO20001677L (no) 2000-10-03
NO20001677D0 (no) 2000-03-31
BR0001522A (pt) 2000-11-14
TR200000872A2 (tr) 2000-11-21
CN1269425A (zh) 2000-10-11
KR100446795B1 (ko) 2004-09-04
ES2199718T3 (es) 2004-03-01
US6171544B1 (en) 2001-01-09
JP2007056373A (ja) 2007-03-08
NO322546B1 (no) 2006-10-23
RU2239139C2 (ru) 2004-10-27
MY125382A (en) 2006-07-31
ZA200001650B (en) 2000-10-24

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP2000313913A (ja) 多重コヒーレントジェットランス
EP0866138B1 (en) Method for introducing gas into a liquid
ES2229586T3 (es) Chorro de gas coherente supersonico para proporcionar gas a un liquido.
EP1102003B1 (en) System for producing a single coherent jet
RU98105422A (ru) Способ введения газа в жидкость
EP1122492B1 (en) System and method for providing proximate turbulent and coherent gas jets
EP1497471B1 (en) Lance for injecting particulate material into liquid metal
EP1497472B1 (en) Injection of solids into liquids by means of a shrouded supersonic gas jet
NL1023731C2 (nl) Systeem voor een samenhangende gasstraal zonder verlenging met in lijn liggende openingen voor een vlamomhulsel.
MXPA00003210A (es) Lanza de chorro coherente multiple
GB1561119A (en) Injection of fuels into tuyeres
MXPA98002063A (en) Method to introduce gas in a liquid

Legal Events

Date Code Title Description
A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20060314

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20060502

A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20060704

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A821

Effective date: 20060721

RD04 Notification of resignation of power of attorney

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7424

Effective date: 20060721

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20060804

RD02 Notification of acceptance of power of attorney

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7422

Effective date: 20060731

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A821

Effective date: 20060804

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20061101

A911 Transfer to examiner for re-examination before appeal (zenchi)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A911

Effective date: 20061109

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20061219

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20061226

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110112

Year of fee payment: 4

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110112

Year of fee payment: 4

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120112

Year of fee payment: 5

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130112

Year of fee payment: 6

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees