JP2005514523A - 金属、金属溶融物、及び/またはスラグを熱冶金的に処理するための方法、並びに、インゼクター装置 - Google Patents
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Abstract
Description
冶金用の機構ユニット、もしくは溶湯容器内において、金属、金属溶融物、及び/またはスラグを熱冶金的に処理するための、
特に、電気アーク炉(Electric Arc Furnace, EAF)内において、酸素の豊富なガス、及び/または炭素を含有している物質を上吹き/吹込みするための方法において、その際、
このインゼクター装置が、酸素の豊富なガスを超音速に加速し、且つ、
このインゼクター装置内において、場合によっては、これら酸素の豊富なガスに、炭素を含有している物質、有利には微粒子が添加され、且つ、
このインゼクター装置からの高速噴流が、囲繞したガス状の被覆体によって保護された状態で、熱冶金的な処理のために使用される様式の、上記方法に関する。
及び/または、この金属溶融物の脱炭のために、スラグ/気泡スラグ層の下方に存在する金属溶融物の内への、及び/またはその上への酸素の豊富なガスの上吹き/吹込みするための、特に電気アーク炉内において、有利には、金属、金属溶融物を熱冶金的に処理するための、工業用機構ユニット内における使用のための、液状のおよび微粒子状の物質用のインゼクター装置は公知である。
その際、このインゼクター装置は、酸素の豊富なガスが、ノズルを用いて超音速へと加速され、且つ場合によっては、この酸素の豊富なガスに、炭素を含有している微粒子が添加されることを生じさせる。
a)炉壁内における、特別のインゼクター/ノズル装置、
b)扉/炉壁/蓋を貫く、冷却されたランス、
c)扉/炉壁/蓋を貫く、冷却されていないランス、
d)浸漬ノズルシステム、
に関して、組み合わせられた状態、または別個の状態で行われる。
共通のインゼクター装置を介してのガス/固形物噴射の場合、上記された機能性が1つのユニット内においてまとめられねばならない。個別のプロセスステップの間じゅう噴射されるべき構成要素は、所属するインゼクターシステムに対する、異なる、且つ部分的に互いに正反対の諸要件(流動速度、噴射の場所、混合/燃焼挙動(Mischungs-/Ausbrandverhalten)、溶湯内への装入、等)を課せられている。従って、これらのユニットは、極めて大きくなるか、それとも、妥協による解決策が実現されねばならない:
ことの欠点を有している。
この場合、特に、異なる作動状態における、酸素、および固形物の共通の使用に関する公知の装置の欠点、即ち、
・高い、特定のエネルギー使用
・冶金用の機構ユニット内における、必要な諸処置、もしくは多数の開口部
・複雑な構造
は、更に回避されるべきである。
請求項1の典型的な特徴を有する冒頭に記載した様式のインゼクター装置でもって、
ガス状の被覆体が、高温ガスであり、
この高温ガスが、相対的な速度および中央の高速噴流と高温ガス被覆体噴流との間の運動量の相互的交換が最低限に抑えられるように、中央の高速噴流に供給されること(いわば、等運動力学的な供給)によって解決される。
有利には、強度の混合および運動を形成のための、金属溶融物の上方に存在するスラグ層内への、このガス噴流の長さ、および侵入深さの最大化、並びに、
微粒子状の固形物、例えば炭素キャリアー、塵埃(Staeube)、または骨材(Zuschlagstoffe)の噴射の改善が達せられる。
2 高温ガス接続用パイプ
3 高温ガススリーブ
4 環状の間隙ノズル
5、 5′ 高温ガス
6、 6′ 酸素の豊富なガス
7 肉厚部
8 燃料
9 中央噴流
10 酸素インゼクター
11 インゼクター内壁
12 セラミックの保護被膜
13 ラバルノズル
14 噴出開口部
15 添加インゼクター
16 噴出開口部
17 セラミックの保護管体
18 水噴射部
19 水
20 高温ガス発生器
21 送風機
22 圧縮空気回路網
23 空気
25、 25、 27 遮断機器
28、 29、 30 調節機器
31 多方向弁
I 更に別のインゼクター装置
PLS プロセスコントロールシステム
R 中央-自動化ユニット
R1 自動化ユニット
R2 自動化ユニット
R3 自動化ユニット
Claims (24)
- インゼクター装置(1)を用いて、
冶金用の機構ユニット、もしくは溶湯容器内において、金属、金属溶融物、及び/またはスラグを熱冶金的に処理するための、
特に、電気アーク炉内において、酸素の豊富なガスを上吹き/吹込みするための方法であって、その際、
このインゼクター装置が、酸素の豊富なガス(6)を超音速に加速し、且つ、
このインゼクター装置からの高速噴流(6′)が、この高速噴流を完全に覆うガス状の被覆によって保護された状態で、熱冶金的な処理のために使用される様式の上記方法において、
ガス状の被覆体が、高温ガス(5)であり、
この高温ガスが、相対的な速度および中央の高速噴流(6′)と高温ガス被覆体噴流(5′)との間の運動量の相互的交換が最低限に抑えられるように、中央の高速噴流(6′)に供給されること(いわば、等運動力学的な供給)を特徴とする方法。 - 酸素の豊富なガス(6)は、ノズルシステム(有利には、ラバル形状)内において、300から850m/sの速度に、および、
高温ガス(5)が、環状の間隙ノズル(4)を用いて、ほぼ同じ高さの速度に加速されることを特徴とする請求項1に記載の方法。 - 酸素の豊富なガス(6)の酸素含有量は、10から100容積%までの、有利には、>95容積%の値であることを特徴とする請求項1または2に記載の方法。
- 中央の酸素ガス噴流(6)に、場合によって、微粒子状の固形物、及び/または液状の物質(8)が供給され、その際、
この物質の供給が、同軸に酸素インゼクター(10)の内側に設けられた添加インゼクター(15)を用いて、中央で、同一方向で、および、酸素噴流(6)の加速工程の終了の前に行われることを特徴とする請求項1から3のいずれか一つに記載の方法。 - 微粒子状の固形物物質(8)は、炭素(例えば、石炭塵埃またはコークス塵埃)を、アルカリ金属類、及び/またはアルカリ土類金属(例えば、石灰石、生石灰、苦灰石)を、および、液状の物質(8′)が、炭素(例えば、天然ガス、コークスガス、転炉ガス、暖房用石油)を、それぞれに、高い濃度(>30重量%)で含有していることを特徴とする請求項4に記載の方法。
- 高温ガス(5)は、インゼクター装置(1)内へのこの高温ガスの入口のところで、300から1800℃の温度を有していることを特徴とする請求項1から5のいずれか一つに記載の方法。
- 高温ガス(5)は、酸化剤でもっての燃料(8、8′)の外部の反応によって、及び/または、冶金用の機構ユニットからの高温ガスの再循環によって、準備されることを特徴とする請求項6に記載の方法。
- 高温ガスの形成のために、10から100容積%までの、有利には、21容積%の予熱された酸化剤が使用されることを特徴とする請求項7に記載の方法。
- 酸化剤の予熱装置は、インゼクター装置(1)の冷却システム内にまとめられているか、及び/または、この冷却システム自体の基本的な構成要素であることを特徴とする請求項6から8のいずれか一つに記載の方法。
- 高温ガス温度の調節は、インゼクター装置(1)内への入口において、高温ガス発生器(20)の出力調節を介して、及び/または、液状の水(19)の配量添加を介して、高温ガスへのこの高温ガスの加速の前に行われることを特徴とする請求項8または9に記載の方法。
- 酸素インゼクター(10)は、交互に、工業用の酸素および空気でもって作動され、
その際、酸素送込みから空気送込みへの切替え、および再び逆に、空気送込みから酸素送込みへの切替えが、多方向弁(31)を介して行われ、且つ、空気供給のために、酸化剤供給源、または他の供給源、例えば圧縮空気回路網(22)または送風機(21)、が利用されることを特徴とする請求項1から10のいずれか一つに記載の方法。 - 高温ガス発生器(20)の作動の調節、例えば、燃焼のλ値調節(λ-Regelung)、高温ガス温度の調節、冷却空気噴出温度、等の調節は、自動化ユニット(R1)によって行われることを特徴とする請求項1から11のいずれか一つに記載の方法。
- 酸素インゼクター(10)の作動の調節、例えば、容積流量、予圧、等は、自動化ユニット(R2)によって行われることを特徴とする請求項1から12のいずれか一つに記載の方法。
- 添加インゼクター(15)の作動の調節、例えば、質量流量、予圧、等は、更に別の自動化ユニット(R3)によって行われることを特徴とする請求項1から13のいずれか一つに記載の方法。
- 冶金用の機構ユニットに、1つ以上のインゼクター装置(1)、有利には、2つから4つのインゼクター装置が配置されることを特徴とする請求項1から14のいずれか一つに記載の方法。
- 自動化ユニット(R1、R2、R3、I)の作動の調和は、上位の中央−自動化ユニット(R)によって行われ、
この中央−自動化ユニットが、冶金用の機構ユニットのプロセスコントロールシステム(PLS)とのデータ交換における状態にあり、または自主的であり、
その際、更に別のインゼクター装置(1)の相応する自動化ユニットとのデータ交換が行われることを特徴とする請求項1から15のいずれか一つに記載の方法。 - 冶金用の機構ユニット、もしくは溶湯容器内において、金属、金属溶融物、及び/またはスラグを熱冶金的に処理するための、
特に、電気アーク炉内において、酸素の豊富なガス(6)、及び/または炭素を含有している物質(8)を上吹き/吹込みするためのインゼクター装置(1)であって、その際、
このインゼクター装置(1)が、酸素の豊富なガス(6)を超音速に加速し、且つ、
このインゼクター装置内において、場合によっては、これら酸素の豊富なガス(6′)に、炭素を含有している物質(8)、有利には微粒子が添加され、且つ、
このインゼクター装置からの高速噴流が、囲繞したガス状の被覆体によって保護された状態で、熱冶金的な処理のために使用される様式の、特に、請求項1から16のいずれか一つに記載の方法を実施するための上記インゼクター装置において、
上記インゼクター装置が、
高温ガス接続用パイプ(2)によって囲繞された、インゼクター内壁(11)、および、酸素の豊富なガス(6)を加速するためのラバルノズル(13)を有する酸素インゼクター(10)から成る、個別の構造部品群のモジュール的な構造を備えており、
この高温ガス接続用パイプの噴出領域内において、環状の間隙ノズル(4)、または匹敵する作用を有する類似の構造上の解決策が、高温ガス(5)の貫流および加速のために設けられている、
ことを特徴とするインゼクター装置(1)。 - 酸素インゼクター(10)は、軸線方向に摺動可能であり、その際、この酸素インゼクター(10)の噴出面(S)が、このために、面(E3)と(E4)との間のそれぞれ適宜な位置において位置決め可能であるように構成されていることを特徴とする請求項17に記載のインゼクター装置(1)。
- ガスの噴出領域は、共通の高温ガススリーブ(3)によって延長されていることを特徴とする請求項17または18に記載のインゼクター装置(1)。
- 高温ガス接続用パイプ(2)の入口領域内において、水噴射部(18)が設けられていることを特徴とする請求項17から19のいずれか一つに記載のインゼクター装置(1)。
- 中央の酸素インゼクター(10)の内部に、添加インゼクター(15)が、噴出開口部(16)を有する付加的な同軸の管体の様式で設けられており、この燃料ノズルが、開口、またはノズルとして形成されていることを特徴とする請求項17から20のいずれか一つに記載のインゼクター装置(1)。
- 添加インゼクター(15)の噴出開口部(16)は、耐摩耗性の材料から形成されており、且つ、交換可能に形成されていることを特徴とする請求項21に記載のインゼクター装置(1)。
- 添加インゼクター(15)は、軸線方向に摺動可能に形成されており、この添加インゼクターの噴出面(B)でもって、面(E1)と(E2)との間に位置決め可能であるように構成されていることを特徴とする請求項21または22に記載のインゼクター装置(1)。
- インゼクター装置(1)の個別の構造部品群は、強固に冶金用の機構ユニットの壁内において配設されている、共通の構造部品群担持体上に組み付けられていることを特徴とする請求項17から23のいずれか一つに記載のインゼクター装置(1)。
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