JP2001526320A - 冶金容器内にガスを吹き込むための方法及び吹込ランス - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 本発明は、真空処理容器内にある金属浴、特にＲＨ容器内の鋼、を処理するための吹込ランスであって、中心管とこれに対して同軸で配置される外套管とを有し、この外套管が冷却媒体によって冷却可能であり、中心管も外套管も供給管路に接続されており、これらの供給管路が酸素ステーション、燃焼ガスステーション、不活性ガスステーションと固体供給装置とに接続可能であるものに関する。冷却式外套管（２６）がその全長にわたって中心管（２２）から離して配置されており、両方の管（２２、２６）の間の自由環状面積（Ａ_R）がＡ_R＝０．８〜１．２×Ａ_Zであり、ここにＡ_Z＝中心管の自由横断面積であり、中心管の出口がラバル状に構成されており、中心管（２２）のノズル端（２４）が外套管（２６）の内部に外套管から距離（ａ）を置いて配置されており、ａ＝０．５〜０．８×ｄであり、ここにｄ＝中心管の自由直径である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】 本発明は、冶金容器内にある金属浴、特に真空にされたＲＨ容器内の鋼浴、よ
り上の自由空間内に冷却式ランスによって、場合によって固体を添加された燃焼
可能なガスを吹き込むための方法及びこの方法を実施するための吹込ランスに関
する。

【０００２】 国際出願第ＷＯ９７／０８３４８号により真空容器内で金属を精錬するための
方法が公知であり、そこで使用されるランスは同軸に配置される外套管によって
包み込まれる中心管を有する。この中心管は直円筒形状であり、外套管の出口ま
で直接に突出している。この外套管自体は出口領域内で円錐形に拡散している。

【０００３】 更に、国際出願第ＷＯ９６／１６１９０号により多機能ランスが公知であり、
このランスはＲＨ容器内で鋼を真空処理するのに利用可能であり、またこのラン
スによって、固体と共に又はそれなしで酸素を吹込む操作と燃焼炎の形成が相互
に独自に可能である。この多機能ランスは摺動可能な直円筒形中心管を有し、こ
の中心管は円錐形に開口する出口を有する外套管内にこれと同軸で配置されてい
る。

【０００４】 これら公知のランスで操業するとき、特に燃焼操業時に高い騒音負荷が発生す
る。他の欠点としてランスの設計構造が比較的複雑である。

【０００５】 本発明は、特に燃焼段階において媒体の個々の装入率を下げることなく簡単な
設計手段で騒音発生を著しく減らす方法及びこれに適した吹込ランスを提供する
ことを目的とした。

【０００６】 本発明はこの目的を方法請求項１と装置請求項７の特徴部分の特徴によって達
成する。残りの請求項は本発明の有利な諸構成を表す。

【０００７】 本発明によれば、中心管に通される第１ガス流は、中心管の出口から流出して
再膨張中に、外套管に通されて第１ガス流を包み込む第２ガス流に第１ガス流が
衝突するように導かれる。第１ガス流は第２ガス流及び／又はランスの外套管の
内壁によってはね返され、ランスの外側の下流で集束される。意外なことに、こ
のはね返りは吐出し率を殆ど妨げず、しかもそれに続く集中的集束が騒音の著し
い低下をもたらすことが判明した。

【０００８】 その際に使用される吹込ランスは冷却式外套管を有し、この外套管内に中心管
が同軸で配置されており、この中心管の出口はラバル状に構成されている。中心
管のノズル端は外套管の内部で、しかもａ＝０．５〜０．８×ｄの距離を置いて
、成端しており、ここにｄは中心管の自由直径である。

【０００９】 一つの構成では、中心管に通される第１ガス流が振動を励振される。振動を励
振されるこのガスは高いガス率においても確実に集束することができる。このた
めに、中心管のラバル状部分内に、振動発生器として役立つ室が設けられている
。この室は環状に構成されており、実質的にラバルノズル（末広ノズル）の内壁
に追従し、又は全体に円筒形に構成されている。

【００１０】 一つの有利な構成では、実際に吹込まれるガス量に応じて騒音を最低レベルに
抑えるために、中心管を軸方向で限定的に動かすことが提案される。

【００１１】 更に、外套管をその出口箇所で距離ａに相当する領域にわたってガス流方向で
円錐形に１°〜１０°の角度αで収斂させることが提案される。この構成は、中
心管から流出する第１ガス流の集束を促進する。

【００１２】 本発明の１実施例が添付図面に示してある。

【００１３】 図１が示す吹込ランス２１が中心管２２を備えており、この中心管が水冷式外
套管２６によって包み込まれる。中心管２２は間座要素２９によって外套管２６
内で調心して支承されている。

【００１４】 中心管２２の出口２３はラバルノズル状に構成されており、直径がｄである。
ノズル端２４自体は壁厚がｂ＞５ｍｍであり、こうして出口に十分な強度を与え
る。

【００１５】 中心管２２は外套管２６内に、ノズル端２４が外套管２６のノズル端から０．
５〜０．８×ｄの距離を有するように、配置されている。

【００１６】 図の下側で外套管２６の内壁２７は、出口が距離ａに相当する領域にわたって
ガス流方向で円錐形にα＝１〜１０°の角度で収斂するように構成されている。

【００１７】 図の右側には吹込ランスの断面が示してあり、外套管２６と中心管２２との間
の自由環状面積Ａ_Rを示しており、この自由環状面積は中心管の自由横断面積を Ａ_ZとしてＡ_R＝０．８〜１．２×Ａ_Zの大きさである。

【００１８】 図２が示す冶金容器１１は浴Ｓが充填されている。この浴Ｓ内に突出するＲＨ
容器１２が真空装置１３に接続されており、またこのＲＨ容器内に吹込ランス２
１が突出する。

【００１９】 吹込ランスは各種の媒体供給源に、しかも冷却媒体源３１に、酸素管路３３を
介して酸素供給源３２に、燃焼ガス管路３５を介して燃焼ガス供給源３４に、固
体管路３７を介して固体供給源３６に、そして不活性ガス管路３９を介して不活
性ガス供給源３８に、接続されている。個々の管路３３、３５、３７、３９は適
切なバルブを介して遮断可能である。

【００２０】 図３は、振動発生器としての室２５、２８を有する中心管２２の出口２３を示
している。中心管２２の出口は直径がｄ、壁厚がｂである。ラバルノズルの長さ
はＬ_L、臨界直径はｄ_Kで示してある。ガス流方向における臨界直径ｄ_Kから出発 してラバルノズルの長さはｌ_aで表される。

【００２１】 図３の左側に示してあるラバル状環状室２５は長さがｌ_L、流れ方向で室２５ の末端における直径がＤ_Lである。ラバル状環状室２５の長さにわたって直径Ｄ_L はラバルノズルの仮想直径ｄ_Lに対して一定した関係にある。

【００２２】 右側には長さＬ_Zと一定した直径Ｄ_Lとを有する円筒室２８が設けられている。
この室２８はラバル状出口２３の臨界直径ｄ_Kから距離ｌ_aだけ離間している。

【図面の簡単な説明】

【図１】 吹込ランスの出口領域を示す断面図であり、図中の符号２１乃至２９はランス
装置の構成物である。

【図２】 真空処理設備の配置を示すブロック図であり、図中の符号１１乃至１３は真空
処理設備の構成物、符号３１乃至３９はエネルギー供給装置の構成物である。

【図３】 振動発生器としての中心管を示す断面図である。

【符号の説明】

１１ 冶金容器 １２ ＲＨ容器 １３ 真空装置 ２１ 吹込ランス ２２ 中心管 ２３ 出口（２２） ２４ ノズル端（２２） ２５ ラバル状環状室 ２６ 外套管 ２７ 内壁 ２８ 円筒室 ２９ 間座要素 ３１ 冷却媒体 ３２ 酸素供給源 ３３ 酸素管路 ３４ 燃焼ガス供給源 ３５ 燃焼ガス管路 ３６ 固体供給源 ３７ 固体管路 ３８ 不活性ガス供給源 ３９ 不活性ガス管路 Ｓ 浴 ｄ 出口、ラバルノズルの直径 ｄ_K ラバルノズルの臨界直径 ｄ_L ラバルノズルの直径 Ｄ_L 室（２５、２８）の直径 ｌ_a 臨界直径のラバルノズルの長さ ｌ_L 室２５の長さ ｌ_Z 室２８の長さ Ｌ_L ラバルノズルの長さ Ｐ_B 燃焼ガスの圧力 Ｐ_O 酸素の圧力 ａ 距離 ｂ 壁厚（２２）

【手続補正書】特許協力条約第３４条補正の翻訳文提出書

【提出日】平成１１年１２月６日（１９９９．１２．６）

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】特許請求の範囲

【補正方法】変更

【補正内容】

【特許請求の範囲】

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＣＹ， ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，Ｉ Ｔ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＧＷ，ＭＬ， ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，ＧＭ，Ｋ Ｅ，ＬＳ，ＭＷ，ＳＤ，ＳＺ，ＵＧ，ＺＷ)，ＥＡ(ＡＭ ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ，ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ) ，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ，ＡＺ，ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ， ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＵ，ＣＺ，ＤＫ，Ｅ Ｅ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＥ，ＧＨ，ＧＭ，ＨＲ，ＨＵ ，ＩＤ，ＩＬ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ， ＫＺ，ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，Ｍ Ｄ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ， ＳＬ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＳ，Ｕ Ｚ，ＶＮ，ＹＵ，ＺＷ (72)発明者 ディットリヒ，ライナー ドイツ連邦共和国、デー 47055 デュイ スブルク、ツー・デン・レーヴィーゼン ６ (72)発明者 シェーラー，ホルスト‐ディーター ドイツ連邦共和国、デー 47058 デュイ スブルク、シュヴァイツァー・シュトラー セ 563 (72)発明者 プロッホ，アンドレアス ドイツ連邦共和国、デー 46535 ディン スラーケン、シュロスシュトラーセ 86 (72)発明者 ツァイメス，マンフレート ドイツ連邦共和国、デー 40723 ヒルデ ン、フェアビンドゥンクスシュトラーセ 44 Ｆターム(参考） 4K013 CA01 CA04 CA05 CA07 CA12 CA16 CA21 CB04 CC04 CD08 CE01 CF13 DA02 DA05 DA08 DA12 DA14 EA30 FA04

Claims (12)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 冶金容器内にある金属浴、特に真空にされたＲＨ容器内の鋼
   浴、より上の自由空間内に冷却式ランスによって、場合によって固体を添加され
   た燃焼可能なガスを吹き込むための方法において、 ａ）その出口をラバル状に構成された中心管に第１ガス流が通されるステップ、 ｂ）操業方式に応じてこのガスに固体粒子が添加されるステップ、 ｃ）中心管と同軸に配置される環状室を介して中心管の出口を越えるまで第２ガ
   ス流が通されて第１ガス流を包み込むステップ、 ｄ）ラバル状中心管の出口から流出時に、再膨張する第１ガス流がそれを包み込
   む第２ガス流に衝突し、第２ガス流及び／又はランスの外套管の内壁によっては
   ね返され、ランスの外側の下流で集束されるステップを特徴とする方法。
2. 【請求項２】 中心管に通される第１ガス流が化石燃焼ガス、例えば天然ガ
   ス、であり、環状室に通される第２ガス流が酸素であり、燃焼ガスと酸素がほぼ
   理論比に調整され、動的圧力がｐ_B／ｐ_O＝１．４〜１．８／１に調整され、ここ
   に ｐ_B＝燃焼ガスの圧力、 ｐ_O＝酸素の圧力であることを特徴とする、請求項１記載の方法。
3. 【請求項３】 燃焼ガスに固体、例えば炭塵、が混和されることを特徴とす
   る、請求項２記載の方法。
4. 【請求項４】 中心管に通される第１ガス流が酸素であり、環状室に通され
   る第２ガス流が化石燃焼ガスであり、酸素と燃焼ガスがほぼ理論比に調整され、
   圧力がｐ_B／ｐ_O＝１．４〜１．８／１に調整されることを特徴とする、請求項１
   記載の方法。
5. 【請求項５】 中心管に通される第１ガス流が酸素であり、環状室に通され
   るガス流が不活性ガスであり、酸素吹込量ｍ_O＝３０００〜４０００Ｎｍ³／ｈの
   とき量比がｍ_O／ｍ_G＝２０／１〜５０／１に調整され、ここに ｍ_O＝酸素の量、 ｍ_G＝不活性ガスの量であることを特徴とする、請求項１記載の方法。
6. 【請求項６】 中心管に通される第１ガス流が、ｐ＝４〜６バールの圧力（
   ｐ）において中心管の出口で振動を励振されることを特徴とする、請求項１〜５
   のいずれか１項記載の方法。
7. 【請求項７】 請求項１に記載された方法を実施するための、真空処理容器
   内にある金属浴、特にＲＨ容器内の鋼、を処理するための吹込ランスであって、
   中心管とこれに対して同軸で配置される外套管とを有し、この外套管が冷却媒体
   によって冷却可能であり、中心管も外套管も供給管路に接続されており、これら
   の供給管路が酸素ステーション、燃焼ガスステーション、不活性ガスステーショ
   ン及び固体供給装置に接続可能であるものにおいて、冷却式外套管（２６）がそ
   の全長にわたって中心管（２２）から離して配置されており、両方の管（２２、
   ２６）の間の自由環状面積（Ａ_R）が Ａ_R＝０．８〜１．２×Ａ_Zであり、ここに Ａ_Z＝中心管の自由横断面積であり、 中心管の出口がラバル状に構成されており、中心管（２２）のノズル端（２４）
   が外套管（２６）の内部に外套管から距離（ａ）を置いて配置されており、 ａ＝０．５〜０．８×ｄであり、ここに ｄ＝中心管の自由直径であることを特徴とする吹込ランス。
8. 【請求項８】 中心管（２２）のラバル状に構成される出口（２３）のノズ
   ル端（２４）がｂ＞５ｍｍの壁厚を有することを特徴とする、請求項７記載の吹
   込ランス。
9. 【請求項９】 ラバル状出口（２３）が環状室（２５）を有し、この環状室
   が出口（２３）内の中心でｌ_L＝０．７〜０．９×Ｌ_Lの長さｌ_Lにわたって延び 、ここにＬ_L＝ラバルノズルの長さであり、半径方向外方にはＤ_L＝１．１〜１．
   ５×ｄ_Lの大きさにわたって延び、ここにＤ_L＝室外壁の直径、ｄ_L＝ラバルノズ ルの直径であることを特徴とする、請求項８記載の吹込ランス。
10. 【請求項１０】 ラバル状出口（２３）の長さｌ_a ｌ_a＝０．０５〜０．１５×Ｌ_L にわたってガス流方向に延びたのち、 長さ（Ｌ_Z） Ｌ_Z＝０．７〜０．９×Ｌ_L 直径Ｄ_L Ｄ_L＝１．１〜１．５×ｄ_L の円筒室（２８）が設けられていることを特徴とする、請求項８記載の吹込ラン
    ス。
11. 【請求項１１】 中心管（２２）が脚部端側で横方向に移動可能に固着され
    ており、且つその全長にわたって配設された間座要素（２９）を介して調心可能
    であることを特徴とする、請求項７記載の吹込ランス。
12. 【請求項１２】 冷却式外套管（２６）の内壁（２７）が、出口箇所で、距
    離（ａ）に相当する領域にわたってガス流方向で円錐形に角度αで収斂しており
    、α＝１°〜１０°であることを特徴とする、請求項７〜１１のいずれか１項記
    載の吹込ランス。