JP2015503076A - トップサブマージ注入用流体冷却式ランス - Google Patents
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- F27D2009/0002—Cooling of furnaces
- F27D2009/0067—Cooling element inlet and outlet tubes
Abstract
Description
3269829 Belkin,
3321139 De Saint Martin,
3338570 Zimmer,
3411716 Stephan et al,
3488044 Shepherd,
3730505 Ramacciotti et al,
3802681 Pfeifer,
3828850 McMinn et al,
3876190 Johnstone et al,
3889933 Jaquay,
4097030 Desaar,
4396182 Schaffar et al,
4541617 Okane et al,
6565800 Dunne.
これらすべての参考資料は、米国特許3223398 Betram et alおよび3269829 Belkinを除いては、液体を供給通路に沿ってランスの出口先端部へ流し戻り通路に沿って先端部から戻すことができるように配設された同心の最外部管を利用しているが、Beltram et alはこのような流れをランスのノズル部分に限定する改良型を使用している。他方、Belkinは冷却水を提供しているが、これは内管の長さに沿って出口を通過し、内管と外管間の環状通路に沿って供給される酸素と混合して、酸素含有スチームとして注入される。水の加熱および気化によってBelkinのランスの冷却を行なうが、生成され注入されたスチームは溶解湯へ熱を戻すと考えられている。
Claims (20)
- 高温冶金工程において溶解湯のスラグ層内でのトップサブマージランス注入に使用するランスにおいて、該ランスは、最外側管と最内側管と中間の管とを含む少なくとも3本の実質的に同心のランス管の外部シェルを有し、該ランスは、少なくとももう1本のランス管を前記シェル内に実質的に同心状に含み、さらに該ランスの出口端部において環状端壁を有し、これは、前記シェルの最外側ランス管および最内側ランス管のそれぞれの端部を該ランスの出口端部で接合し、前記シェルの中間ランス管の出口端部から離間し、これによって、冷却液は、前記最内側ランス管および前記中間ランス管間から前記出口端部への流れによって、次いで、該ランスに沿って戻り前記出口端部から離れる前記中間ランス管および最外側ランス管間の流れによって、または流れとは逆に、前記シェル内を循環することができ、前記端壁と前記中間管の出口端部との間の離間させることによって冷却液の流れに対する狭窄部を設け、前記端壁と前記中間管との間の冷却液の流速を増速させ、前記少なくとももう1本のランス管は中央穴を画成し、さらに前記少なくとももう1本のランス管は前記シェルの最内側ランス管から離間し、この間に環状通路を画成し、これによって、前記穴および前記通路を通過する材料が前記スラグ層内で注入される際に該ランスの出口端部の近傍で混ざり合い、さらに前記端壁と前記シェルの3本の管のそれぞれの長さの隣接する小部分は、交換可能ランス先端部アセンブリを含み、前記シェルの3本の管の長さの主要部から切り取って交換することができることを特徴とするランス。
- 請求項1に記載のランスにおいて、前記狭窄部によって前記端壁を横断する冷却液の流れは、前記狭窄部の前後の流れに比して、薄膜状もしくは薄い流れ状に操作することができることを特徴とするランス。
- 請求項1または2に記載のランスにおいて、前記中間ランス管はビードを画成し、該ビードは半径方向に湾曲した凸面を有し、これは、例えば涙滴もしくは同様な丸い形をしているため、半環状形などの相補的凹面形状、例えば、該ランスの軸を含む平面において実質的に半円形の端壁に対面していることを特徴とするランス。
- 請求項3に記載のランスにおいて、前記中間管の出口端部と端壁との間における狭窄部は、該狭窄部を備えるビードおよび端壁が約180oまでの、例えば90oから180oまでの角度の場合、該ランスの軸を含む平面における該ランスの半径方向の大幅な範囲であることを特徴とするランス。
- 請求項3または4に記載のランスにおいて、前記狭窄部は、前記中間管と前記最外側管の内面との間において前記ビードから前記中間管の壁厚が増してゆく該ランスの長さの少なくとも一部を越えて継続することを特徴とするランス。
- 請求項1または2に記載のランスにおいて、前記狭窄部は、例えば前記狭窄部が少なくとも90o、例えば約120oまでの角度で延在する場合、前記中間管の端部の円形部から少なくとも部分的に、かつ前記中間管の外面と前記最外側管の内面との間において、前記中間管が壁厚を増す該ランスの長さの少なくとも一部を越えて画成されていることを特徴とするランス。
- 請求項1ないし6のいずれかに記載のランスにおいて、該ランスは、前記出口端部から離間させて前記シェルの上部の範囲の周囲に同心状に配置された環状シュラウドを含むことを特徴とするランス。
- トップサブマージランスと共に使用するシュラウドにおいて、該シュラウドは、最外側管、最内側管および中間の管を含む3本の実質的に同心のシュラウド管の外部シェルを有し、さらに該シュラウドの出口端部において環状端壁を含み、これは前記シェルの最外側シュラウド管および最内側シュラウド管のそれぞれの出口端部を接合し、前記シェルの中間シュラウド管の出口端部から離間させ、これによって、例えば前記シェルに沿って前記出口端部へ向かう前記最内側シュラウド管および中間管間の流れによって、次いで該シュラウドに沿って戻り、前記出口端部から離れる中間シュラウド管および最外側シュラウド管間の流れによって、またはこの流れとは逆に、冷却液を前記シェル内に循環させ、さらに、前記端壁と前記中間管の出口端部との間の離間させることによって冷却液の流れに対する狭窄部を設けて、前記端壁と前記中間管との間の冷却液の流速を増速させることを特徴とするシュラウド。
- 請求項8に記載のシュラウドにおいて、該シュラウドの前記狭窄部によって該シュラウドの端壁を横断する冷却液の流れを操作して、前記狭窄部の前後の流れに比して薄い膜状もしくは薄い流れ状にすることができることを特徴とするシュラウド。
- 請求項8または9に記載のシュラウドにおいて、前記中間シュラウド管の端部はビートを画成し、該ビードは、例えば涙滴もしくは同様な丸い形をしているため、例えば、該シュラウドの軸を含む平面において凹面半環状形などの相補的凹面形状の端部を有する実質的に半円形の端壁に対面し半径方向に湾曲した凸面を有することを特徴とするシュラウド。
- 請求項10に記載のシュラウドにおいて、前記中間管の出口端部と端壁との間における狭窄部は、接近したビードと端壁で約180oまでの、例えば90oから180oまでの角度で狭窄部を備えた場合、前記シュラウドの軸を含む平面における該シュラウドの実質的に半径方向の範囲であることを特徴とするシュラウド。
- 請求項10または11に記載のシュラウドにおいて、前記狭窄部は、前記中間管と前記最外側管の内面との間において前記ビードから前記中間管の壁厚が増してゆく該シュラウドの長さの少なくとも一部を越えて継続することを特徴とするシュラウド。
- 請求項8または9に記載のシュラウドにおいて、前記狭窄部は、例えば前記狭窄部が少なくとも90o、例えば約120oまでの角度で延在する場合、前記中間シュラウド管の端部の円形部から少なくとも部分的に、かつ前記中間シュラウド管の外面と前記最外側シュラウド管の内面との間において、前記中間管が壁厚を増してゆく該シュラウドの長さの少なくとも一部を越えて画成されていることを特徴とするシュラウド。
- 請求項1ないし7のいずれかに記載のランスにおいて、前記狭窄部によりその中の該狭窄部の上流の流速より約6ないし20倍速い冷却液流を生じることを特徴とするランス。
- 請求項1ないし7および15のいずれかに記載のランスにおいて、該ランスは約7.5から約25メートル、例えば10から20メートルまでの長さであることを特徴とするランス。
- 請求項1ないし7、14および15のいずれかに記載のランスにおいて該ランスのシェルは約10mmから650mm、例えば約200mmから500mmの内径であり、150mmから700mm、例えば250mmから550mm外径であることを特徴とするランス。
- 請求項1ないし7および14ないし17のいずれかに記載のランスにおいて、前記もう1本のランス管は該ランスの出口端部まで延在していることを特徴とするランス。
- 請求項1ないし7および14ないし17のいずれかに記載のランスにおいて、前記もう1本のランス管は前記シェル内で前記出口端部から1000mmまでで終端していることを特徴とするランス。
- 請求項1ないし11および14ないし18のいずれかに記載のランスにおいて、該ランスは環状シュラウドを前記シェルの上部の範囲の周囲に同心状に配置し、上端部から離間し、前記シュラウドは請求項8ないし13のいずれかに記載されたものであることを特徴とするランス。
- 高温冶金工程において溶解湯のスラグ層内でトップサブマージランス注入に使用するランスにおいて、該ランスは請求項8ないし13に記載されたシュラウドを有していることを特徴とするランス。
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