JP2011509394A - 電気アーク炉用のバーナー及びランス複合装置 - Google Patents
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Abstract
【選択図】 図4
Description
・溶融工程と、
・精錬工程と
を本質的に含んでいる。
−AC(交流)炉のフェーズの間と、
−スラグの入口付近と、
−溶融金属溜まり付近と
に据え付けられる。
・溶融工程の間に、バーナーへの燃料及び支燃剤の流量、並びに、ランスへのアクチュエータガスの流量を制御し、
・精錬工程の間に、ランスへのガスの流量を制御する
ための制御設備をも備えている。
・溶融工程のバーナーの化学量論制御に基づいた溶融工程の開ループ制御のため、及び/又は、
・例えば、溶融工程の開始からの経過時間若しくは電極によって供給される電気エネルギーに応じて判定される、又は光学手段、例えばレーザーによって判定される原材料金属の堆積形状の展開に基づいた、溶融工程の閉ループ制御のため
の制御システムを備え得る。
・原材料金属装入物への熱移動を最適にするように、溶融プロセスの間にバーナーによって作り出される火炎の傾きを制御することによって、又は
・ポスト燃焼を最適にするように、炉内に注入される酸素の全体流量を制御することによって、又は
・好ましくは、火炎の傾きと酸素注入との双方を制御することによって
最適にすることを可能にする制御設備にも関する。
・バーナーへの燃料及び支燃剤の流量とランスへのアクチュエータガスの流量とを、溶融工程が進行し、原材料の堆積形状が変化するのに応じて、バーナーによって作り出される火炎をランスによって注入されるアクチュエータガスジェットとの流体相互作用によって前記堆積に対する適切な傾きに保つように制御し、更には、
・バーナーによって支燃剤(の一部)として炉内に注入される酸素の量及びランスによってアクチュエータガス(の一部)として炉内に注入される酸素の量を、バーナー及びランスによって炉内に注入された酸素のうち燃料の燃焼に必要とされる酸素の量を超過した量がポスト燃焼に利用可能となるように調節することによって、ポスト燃焼を最適化する。
・バーナーへの支燃剤及び/又は燃料の流量が、最小バーナー流量又はパイロットバーナー流量を上回り続けることと、
・ランスへのガスの流量が、最小ランス流量又はパイロットランス流量を上回り続けることと
を確実にする。
−前記装置のバーナーは、その低出力のパイロットモード又は非動作モードから、2乃至6MWの出力でのその公称出力バーナーモードへと切り替えられ、
−同時に、ランスはパイロットモードに維持される、又は、状況により、このランスは、低レベルのアクチュエータガス流を注入して、火炎をほぼ最適な配置(約20°)に維持するのに使用される。アクチュエータフローが酸素流である場合、この酸素は、火炎の化学量論に対する補足的な酸素として及び/又はポスト燃焼用の追加の酸素として働く。これらの流量は、制御設備により、例えばオフガス分析デバイスに基づいて制御され得る。
−バーナーは、その公称出力バーナーモードに維持され、
−アクチュエータ流は、火炎を偏向して、水平面に対するこの火炎の角度を、屑鉄の堆積の崩壊を考慮してできる限り最適に、例えば20°乃至45°に保つべく、次第に増加される。また、このアクチュエータ流は、(場合によっては、バーナーへの燃料流量の低減を伴う)火炎の化学量論への補助的な酸素として、及び/又は、ポスト燃焼のために使用される追加の酸素としても役立つ。これらの流量は、例えば、炉雰囲気の分析に応じて、及び、特に、前記雰囲気のCO含有量に応じて制御され得る。
−バーナーは、パイロットモード又は非動作モードに戻され、
−ノズルは、超音速モードに切り替えられ、超音速酸素ジェットを電気アーク炉内に注入する、
−溶融工程中に非動作モードに保持されていた微粉炭インジェクタは、微粉炭を電気アーク炉内に注入するのに使用される。超音速酸素及び石炭注入は、泡状スラグを生成するように制御される。泡状スラグプロセスの最適な効率のために、超音速酸素及び石炭注入は、オフガス分析のためのセンサ、電子的パラメータの測定又は最先端技術において説明されている任意の等価なセンサに基づいた閉ループ制御を使用する制御システムによって制御される。
Claims (14)
- 電気アーク炉内での使用のための装置(1)であって、
・燃料及び支燃剤を燃焼させるための、バーナー軸(22)及びバーナー出口開口部(21)を有したバーナー(2)と、
・ランス軸(32)及びランス出口開口部(31)を有し、径がdであるソニックスロートを具備した中細ノズル(36)を備えたランス(3)と
を具備し、
・前記ランス出口開口部(31)及び前記バーナー出口開口部(21)は同心ではなく、互いに距離Dを以って位置しており、D≦20×d、好ましくは≦10×dであることと、
・前記ランス軸(32)は、前記バーナー軸(22)と、10°乃至40°、好ましくは15°乃至30°の範囲内にある角度αを成すことと
を特徴とする装置。 - 前記バーナー(2)及び前記ランス(3)が取り付けられた水冷パネル(4)を更に具備した請求項1に記載の装置。
- 微粉炭インジェクタを更に具備した請求項1又は2に記載の装置。
- 電気アーク炉に取り付けられている請求項1乃至3の何れか1項に記載の装置。
- 前記バーナー軸(22)は、水平面と、10°乃至40°、好ましくは15°乃至30°の角度βを成す請求項5に記載の装置。
- 前記ランス軸(32)は、水平面と、30°乃至60°、好ましくは35°乃至45°の角度γを成す請求項5又は6に記載の装置。
- 鉄系原材料金属を電気アーク炉内で溶融させる方法であって、
・溶融工程と、
・精錬工程と
を含み、
・前記電気アーク炉は、請求項4乃至6の何れか1項に記載の装置(1)を備えており、
・前記バーナー(2)が、前記溶融工程の少なくとも一部の間、燃料及び支燃剤を燃焼させて火炎を前記電気アーク炉内に作り出すのに使用され、
・前記ランス(3)が、前記精錬工程の少なくとも一部の間、超音速ジェットを作り出すのに使用され、
前記溶融工程の少なくとも一部の間、前記ランス(3)が、前記バーナーが燃料及び支燃剤を燃焼させて火炎(32)を作り出すのに使用されている間にアクチュエータガスのジェット(35)を前記電気アーク炉に注入するのに使用され、それにより、前記アクチュエータガスのジェットがバーナーによって作り出された火炎を偏向させること
を特徴とする方法。 - 前記原材料金属は鉄系原材料金属である請求項7に記載の方法。
- 前記アクチュエータガスのジェット(35)は、酸素含有量が、少なくとも25体積%、好ましくは少なくとも50体積%、より好ましくは少なくとも90体積%である請求項7又は請求項8に記載の方法。
- 前記電気アーク炉は、前記バーナーへの燃料及び支燃剤の流量と、前記ランスへのガスの流量とを制御する制御設備を更に備えている請求項7乃至9の何れか1項に記載の方法。
- 前記アクチュエータガスは、酸素を含んだガスであり、前記溶融工程の間、前記制御設備は、前記バーナーによって作り出される前記火炎(23)を、前記火炎(23)と前記ランス(3)によって注入される前記アクチュエータガスジェット(35)との間の流体相互作用によって前記原材料金属に対する最適な傾きに保つように、前記バーナーへの燃料及び支燃剤の流量と、前記ランスへのアクチュエータガスの流量とを制御する請求項10に記載の方法。
- 前記アクチュエータガスは、酸素を含んだガスであり、前記溶融工程の間、前記制御デバイスは、前記バーナー(2)及び前記ランス(3)によって前記炉に注入される酸素の量を制御する請求項10又は11に記載の方法。
- 請求項4乃至6の何れか1項に記載の少なくとも1つの装置を具備した電気アーク炉。
- 請求項10乃至12の何れか1項に記載した制御設備を更に具備した、請求項25に記載の電気アーク炉。
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