JPH01275713A

JPH01275713A - 精錬用ランスノズル

Info

Publication number: JPH01275713A
Application number: JP1059473A
Authority: JP
Inventors: Romain Henrion; ロマン　アンリオン; Henri Klein; アンリ　クライン; Francois Knaff; フランスワ　クナッフ; Robert Mousel; ロベール　ムーゼル; Michel Decker; ミシュル　デッケール; Carlo Heintz; カルロ　ハインツ; Carlo Lux; カルロ　リュックス; Patrick Derungs; パトリック　ドゥラン; Henri Hoerold; アンリ　ヘロルド; Andre Bock; アンドレ　ボック
Original assignee: Arbed SA
Current assignee: Arcelor Luxembourg SA
Priority date: 1988-03-11
Filing date: 1989-03-10
Publication date: 1989-11-06
Anticipated expiration: 2012-08-13
Also published as: DE68902411T2; CA1330874C; AU611777B2; EP0336109B1; JP2641287B2; BR8901017A; US4971297A; EP0336109A1; DE68902411D1; ES2034433T3; AU3116089A; LU87156A1; ATE79412T1

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】産業上の利用分野本発明は、精錬用ランスノズルに関する。より詳細には
、精錬中の溶融金属浴上の空間に二次燃焼酸素を供給す
るノズルに関する。

従来の技術超音速の精錬用酸素を供給する垂直なノズルの他に、垂
直軸線に対して２５〜６０°の角度で配置された複数の
補助ノズルを備えた精錬用ランスは公知である（例えば
ルクセンブルク国特許１７８９０６号および第８３８１
４号を参照）。この補助ノズルからは二次燃焼用の酸素
ジェットが噴射される。この酸素ジェットは亜音速であ
るので、補助ノズルには、流量の調整が可能な独立した
酸素供給回路から酸素が供給される。

また、上記二次燃焼酸素を導入するためのノズルの通路
中に、酸素ジェットの乱流状態を大きくするための手段
を備えた精錬用ランスも公知である（ルクセンブルク国
特許第８２８４６号参照）。この手段は、補助ノズルの
通路内に渦を発生させるように配置された複数のプレー
トで構成することができる。また、他の方法として、補
助ノズルの通路の管壁に、通路の軸線に対して直角な面
内で環状の溝を形成するか、螺旋状の溝を形成すること
もできる。

二次燃焼酸素ジェットの傾斜角はノズルの傾斜角によっ
て決定される。しかし、上記従来の構造では、テストま
たは経験的手法（主酸素ジェットの角度とその配置、転
炉の大きさ、ランス頭部の湯浴からの高さ等を考慮して
経験的に決定する方法）によってこの二次燃焼酸素ジェ
ットの傾斜角を一旦決定した後は、その後に二次燃焼酸
素ジェットの傾斜角を変えることはできない。また、こ
のノズルでは湯浴上の空間を吹き払うことはできず、精
錬の進行段階に合わせて、転炉に送られる二次燃焼酸素
ジェットの角度を変化させることもできない。

ルクセンブルク国特許第８６３２９号には、溶融金属湯
浴上の空間に、二次燃焼酸素を角度を変えながら供給す
ることができる超音速ノズルが開示されている。この超
音速ノズルでは、ガスが管壁に沿ってノズルを直線的に
通った後に、吹き出し口の一部を形成する尖ったエツジ
に到達する。ジェットはこの尖ったエツジの頭頂部の所
で拡大され且つ偏向される。この偏向角はこのエツジの
所の圧力によって決まる。すなわち、この位置における
圧力が高い場合には、偏向角が大きくなり、逆に、この
位置でガスの速度が亜音速になっている場合には、エツ
ジによる偏向の効果は実質的に０である。また、ノズル
に供給するガスの圧力を所定の範囲内で変化させること
により、３０°に近い角度で吹き付けることができ、こ
の結果転炉内に生じる乱流によって、常に酸素が供給さ
れている区域の面積を大きくすることができ°る。

このノズルは、従来のノズルよりも二次燃焼率が優れて
いるが、まだ改良の余地がある。事実、このノズルを配
置できるランス頭部の場所は限られるという構造上の制
限がある。すなわち、このノズルは、ランス頭部の全外
周を取り囲むように配置することができず、不連続な位
置にしか配置できないため、上記空間に不完全にしか酸
素を供給できないという欠点がある。

発明が解決しようとする課題本発明の目的は、転炉の溶融金属湯浴上に酸素の層を実
質的に均一に形成することが可能なノズルを提供するこ
とにある。

課題を解決するための手段本発明の上記目的は、独立請求項に記載の特徴を有する
ノズルによって達成することができる。

また、本発明の好ましい実施態様は従属請求項に記載さ
れている。

実施例以下、本発明の実施例を添付図面を用いて詳細に説明す
る。

第１図は、ランスの本体１と、ランス頭部から吹き出た
精錬用酸素ジェット２とを示している。

ランス頭部から数十〇ｍはど離れた位置には、二次燃焼
酸素を供給するためのノズルの吹き出し口３がランスの
本体の全外周に亘って複数個形成されている。これらノ
ズルの吹き出し口の上流側には必要な場合には、スロー
トが設けられており、このスロートの前に、流路を狭く
絞った狭窄部を設けることもできる。この吹き出し口の
垂直方向端縁は尖っているほどでなくとも鋭いエツジに
なっており、一方、この吹き出し口の水平方向端縁は丸
くなっているのが好ましい。これら全てのノズルには、
１系統の酸素源と単一の減圧弁（不図示）から並列に酸
素を供給することができる。

この構造の場合には、各ノズル間および１つの吹き出し
口の異なる位置で圧力差（圧損の差）が生じないように
供給導管の寸法を決定する必要がある。そのためには、
圧力センサ（不図示）によって、これらのノズルの中の
いずれかのノズルの入り口における実際の圧力Ｐを測定
し、この圧力Ｐを基準圧力Ｐ。と比較し、両者の間に差
があった場合には調整ループを作動させて、バルブの開
度を調節するようにする。

上記の基準圧力Ｐ。は、各吹き出し口が受は持つ領域に
均一に酸素が供給されるような偏向状態が得られるよう
に、一連のテストを行って決定される。すなわち、圧力
を０から増加１させながらノズル３にガスを供給すると
、ガスジェットの速度も上昇する。そして、ノズルの構
造によって決まる限界圧力を超えると、吹き出すガスの
速度は音速となる。しかし、それ以上供給圧力を増加さ
せても、それによって吹き出すガスの速度は影響されず
、音速のままで、ガスの内圧のみが上がる。

吹き出し口の所は、ジェットの速度の増加とジェットの
両側への偏向度の増加とのちととなる多数の衝撃波が発
生する地点となって、この位置でジェットは膨張する。

この場合の偏向角は、吹き出し口におけるガスの圧力に
よって変化する。すなわち、この位置でのガス圧力が大
きければ、偏向角および偏向するガスの量も大きくなり
、その結果、ノズルから直線的に吹き出されるガスの量
とノズルの両側へ偏向するガスの量との比は小さくなる
。ノズルと対向している空間に最も均一にガスを供給す
ることができる圧力範囲が存在することは当然である。

もちろん、吹き出し口の上側と下側に回り込んで偏向す
るジェットも存在するが、吹き出し口の上側と下側の幅
は広くなく、また、わずかに丸くなっているので、これ
らの作用はほとんど問題にならない。また、ノズルから
耐火性ライニングへ向かって高速の酸素ジェットが吹き
出されるので、耐火性ライニングがすぐに消耗すること
が予想されるが、このような現象は観察されていない。

その理由は、衝撃波と放圧されたジェットとの間の干渉
によってジェットが減速され、耐火物まで届かないため
と考えられる。この干渉によって生じる乱流は、−酸化
炭素の燃焼に好都合である。

構造上の制約から、第１図に示す二次燃焼ノズルの構造
を取ることができない場合も多い。その場合には、丸い
二次燃焼孔２１を有する標準的な亜音速吹錬用ランスの
頭部２０を改造して、本発明によって得られる酸素層を
形成することも可能である。第２図はこの場合を示して
いる。

この場合には、上記の二次燃焼孔２１に挿入部材３１を
外側から差し込んで、挿入部材３１によって狭窄流路部
分とスロートとを形成し、それと同時に垂直且つ平行な
鋭いエツジ３３ができるように吹き出し口の形状を変更
する。これらのエツジは互いに、例えば１ｃｍ離れてお
り且つ元の二次燃焼孔の輪郭に合った湾曲部分を介して
その上部と下部で互いに連結されている。この挿入部材
３１を取り付けることで吹き出し孔の断面積は大幅に減
少するが、ガスは超音速で吹き出されるので、上記空間
に吹き出されるガスの量は増加する。

従来型の二次燃焼ノズルの場合にも、酸素ジェットが吹
き出し口から超音速で出るような圧力で酸素を供給すれ
ば、当然、吹き出し口の周囲で偏向が起こる。しかし、
この状態は好ましくない。

すなわち、この場合には、ジェットは吹き出し方向の軸
線の周りにしか拡散せず、この拡牧角は圧力に比例し、
隣接する各ジェットが互いに連続しない。従って、均一
なガス層が形成されない。

第２図の構造の場合には、上記二次燃焼ノズルの傾斜角
を垂直軸線に対して数十度傾けることと、必要な場合に
は、二次燃焼ノズルをランスの前方の精錬用ノズルの周
囲に円形に配置することは比較的容易にできる。第１図
の場合には、酸素の層は水平になるが、この場合には、
酸素の層は溶融金属湯浴の表面に対して傾斜したほぼ４
分の３はど開いた傘のような形状にすることができる。

第１図に示したノズルの構造では、湯浴から発生する全
ての一酸化炭素は煙道に到達する前に、連続した酸素の
層を必ず横切らなければならない。これに対して、この
変形例の場合には、ジェットは湯浴に向かって方向性を
もって吹き出されるので、湯浴から発生したＣＯＯ中で
上記の傾斜した酸素層によって規定される面の外側で浴
から発生したＣＯは燃焼しない。しかし、このＣＯの量
は総発生量のほんの一部にすぎないので問題はない。こ
の構造の利点は、湯浴に対してより短い距離の所で燃焼
が起こり、それによって熱効率がより良くなる点にある
。

上記二次燃焼ノズルをランス頭部の周りに均一に分布さ
せないで、２個ずつ組にして配置してもよい。この場合
には、２対のノズル間の空間に酸素がより均一に分配さ
れるように各ノズルの吹き込み軸線を変更するのが好ま
しい。第４図はこの場合の一対のノズル４３を示してい
る。この場合、各挿入部材４Ｉはスロートの無い単一の
狭窄部のみを形成し、各挿入部材４１の吹き出し軸線４
２は隣のノズルの対の方向に向けられている。これと同
時に、他の対のノズルに隣接している吹き出し口の端縁
のエツジをランス本体の内部の方向に引っ込めて（参照
番号４４参照）、ランス頭部からジェットが吹き出す前
に、引っ込めた側の端縁の方向へジェットを偏向させる
こともできる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のノズルを具備した精錬用ランスの概念
図であり、第２図は本発明の他の実施例のノズルを具備した精錬用
ランスの概念図であり、第３図は第２図Ｉ−ＩＩＩにおける断面図であり、第４
図は本発明のさらに他の実施例による互いに隣接して配
置された２つのノズルの断面図である。〔主な参照番号〕、２０・・・ランス２・・・・・精錬用酸素ジェット３・・・・・吹き出し口２１・・・・・二次燃焼孔３、４１・・・挿入部材３３・・・・・エツジ４２・・・・・吹き出し軸線４３・◆・・・ノズル特許出願人　　アルベツド　ニス、アー。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）精錬用ランスのノズル、特に、精錬中の溶融金属
湯浴上の空間に二次燃焼用酸素を供給するためのノズル
であって、減圧弁を介して酸素源に接続されたガス供給
路の延長上に位置し、且つ吹き出し口と、この吹き出し
口の上流の流路狭窄部と、必要に応じて設けられるスロ
ートとを有するノズルにおいて、上記吹き出し口が、ランスの軸線をほぼ通過する面内に
配置された互いに平行な２つの細長い尖ったエッジを有
し、これら２つのエッジはその上部と下部でわずかに丸
められた各エッジによって互いに連結されていること特
徴とするノズル。
（２）上記の細長い尖ったエッジの長さと、２つのエッ
ジを上部と下部で互いに連結しているエッジの長さの比
が３以上であることを特徴とする請求項１に記載のノズ
ル。
（３）上記２つの尖ったエッジの離間距離が１５ｍｍ以
下であることを特徴とする請求項１に記載のノズル。
（４）上記の尖ったエッジが９０°の角度を成している
ことを特徴とする請求項１に記載のノズル。
（５）上記２つの尖ったエッジの中の一方が尖っており
、他方は丸くなっていることを特徴とする請求項１に記
載のノズル。
（６）上記２つの尖ったエッジの一方が他方よりも後方
に配置されていることを特徴とする請求項１に記載のノ
ズル。
（７）吹き出し口におけるガスの圧力が、２００，００
０パスカル以上であることを特徴とする請求項１〜６の
いずれか１項に記載のノズル。
（８）上記２つの細長い尖ったエッジがランスの軸線に
対して平行であることを特徴とする請求項１〜７のいず
れか１項に記載のノズル。
（９）ノズルの軸線がランスの軸線に対して５００未満
の角度で傾いていることを特徴とする請求項１〜８のい
ずれか１項に記載のノズル。
（１０）上記スロートが上記狭窄部と吹き出し口との間
に配置されていることを特徴とする請求項１〜９のいず
れか１項に記載のノズル。