JPH02504651A - How to minimize process gas consumption in metallurgical processes - Google Patents
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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。 (57) [Summary] This bulletin contains application data before electronic filing, so abstract data is not recorded.
Description
【発明の詳細な説明】 発明の名称 冶金学的プロセスにおけるプロセスガスの消費を最小化する方法 技術分野 本発明は、アルゴン、酸素、又は空気等のガスが溶融金属の中に内側管とこれに 同心の外側管とから成り溶融金属液液面の下で終端する供給管を通って吹込まれ る、冶金学的プロセスにおけるプロセスガスの消費を最小化する方法に関する。[Detailed description of the invention] name of invention How to minimize process gas consumption in metallurgical processes Technical field The present invention allows a gas such as argon, oxygen, or air to enter the molten metal into the inner tube and into the inner tube. The molten metal is blown through a feed pipe consisting of a concentric outer pipe and terminating below the liquid surface. The present invention relates to a method for minimizing the consumption of process gases in metallurgical processes.
背景技術 ここ数年の間に、冒頭に記載の技術の方法の多数の用途が藁出された。これに対 応して、主ガス及び洗浄ガスの消費を最小化するための提菓を行うことを目的と する調査が行われた、何故ならばこのような方法におけるガス消費は、明らかに この方法の経済性にとって決定的に重要であるからである。例えば”5teel Research 55(1984) ”誌第12冊目537頁−579頁に 、溶融金属の中へのガス吹込みのためのノズルの構成の基礎が科学的に調査され 、ガス導入のためのこのような方法の実際的な実施のためには、最小のガス流と 最大のガス流との間の領域を調整することが可能であることが必要であることが 指摘された。勿論ガスの最小質量流を下回ってはならない、何故ならば下回ると 供給管又はノズルが閉塞するからである。上記の文献に記載の構成上の処方は、 出口横断面において丁度音速が吐出速度として調整されるように最小体積流がリ ング状間隙及びノズルを吹抜けなければならないと定めている。これにより、溶 融金属槽の溶融鋼の静圧より大きい圧力をノズル出口において調整することが可 能となる。このときノズルの閉塞は不可能である。Background technology During the last few years, numerous applications of the technical methods described at the outset have been developed. Against this Accordingly, the purpose is to carry out confectioning to minimize the consumption of main gas and cleaning gas. A study was conducted to show that the gas consumption in such a method is clearly This is because it is of critical importance to the economics of this method. For example, “5teel” Research 55 (1984)” Magazine, Volume 12, pp. 537-579 , the basics of nozzle configuration for blowing gas into molten metal were scientifically investigated. , for the practical implementation of such a method for gas introduction, a minimum gas flow and It is necessary to be able to adjust the area between the maximum gas flow and pointed out. Of course, the minimum mass flow of gas must not be lowered, because if This is because the supply pipe or nozzle becomes clogged. The compositional prescription described in the above-mentioned literature is The minimum volume flow is adjusted so that the sonic velocity is adjusted as the discharge velocity at the exit cross section. It stipulates that the air must be blown through the ring-shaped gap and nozzle. This will cause the melt to It is possible to adjust a pressure greater than the static pressure of molten steel in the molten metal tank at the nozzle outlet. Becomes Noh. At this time, nozzle blockage is impossible.
これまでのところ当業者の間では、本明細書に関係するプロセスにおいてガスは 吹き込み流としてではなく噴流として溶融金属槽の中に侵入するべきであるとい う一致した意見が支配している。この場合に泡から噴流への移行は遅くとも音速 に到達すると行われる。Up to now, it is understood among those skilled in the art that in the processes related to this specification, gases are It is said that it should enter the molten metal bath as a jet rather than as a blow stream. A consensus of opinion prevails. In this case, the transition from bubbles to jet flow is at the speed of sound at the latest. This is done when the .
しかしこれに関連して、コンバータ(転炉)で例えば特殊鋼を生成する場合に例 えばアルゴン又は酸素又は窒素等のテクニカルガスがおびただしい量で消費され ることも考慮しなければならない。However, in this context, for example when producing special steel in a converter (converter), For example, technical gases such as argon or oxygen or nitrogen are consumed in large quantities. must also be taken into consideration.
所要の酸素量は溶融金属量とそして主に除去すべき炭素とにより決まる。The amount of oxygen required depends on the amount of molten metal and primarily on the carbon to be removed.
所要の酸素流は、例えばアーク炉により前もって与えられている時間クロックに より決まる。これによりノズルの幾何学的構成が設定される、何故ならば前述の ように上方と下方で制限されている領域の中で動作するからである。The required oxygen flow depends on the time clock given in advance by e.g. an electric arc furnace. Depends more. This sets the geometry of the nozzle, since the This is because it operates within an area that is restricted above and below.
しかしこれは、たとえこの導入により行わなければならない冶金学的作業がより 少ない量で遂行される場合であっても、高価な不活性ガス特にアルゴンをノズル の幾何学的構成により設定される最小量で櫓の中に導かれなければならないこと を意味する。However, this is true even though this introduction requires more metallurgical work to be done. Nozzles with expensive inert gases, especially argon, even when carried out in small quantities shall be guided into the turret with a minimum amount set by the geometric configuration of means.
従って、ノズルの調整領域をより小さい質量流の方向に拡張することのできる装 置は、著しいコストの節約を実現する。Therefore, a device with which the adjustment area of the nozzle can be extended in the direction of smaller mass flow The installation provides significant cost savings.
技術的課題 本発明の課題は、溶融金属液液面の下で終端する、例えばアルゴン又は酸素又は 窒素等のガスのための供給管の閉塞を阻止するだけでなく、これらのガスの消費 も最小化することにある。technical challenges The object of the invention is to terminate below the molten metal liquid surface, e.g. with argon or oxygen or It not only prevents blockage of supply pipes for gases such as nitrogen, but also reduces the consumption of these gases. The aim is to minimize the
上記課題は、特許請求の範囲第1項の特徴部分に記載の特徴により解決される。The above object is solved by the features described in the characterizing part of claim 1.
ガスの体積はその温度に比例するという公知の物理的法則を用いて、プロセスガ スの消費量をこれまでの約半分そして多分それより小さい量に低減することが可 能である。ここにおいて本発明の特別の利点が示されている。ノズル又はガス出 口開口部に空間を維持するためには、ガス噴流の形式のガス流を生成だけのガス 量が必要であり、このためには″質量流″ではなく、ノズル先端において音速に 到達することが肝要である。Using the well-known physical law that the volume of a gas is proportional to its temperature, process gas It is possible to reduce energy consumption to about half what it used to be, and perhaps even less It is Noh. A particular advantage of the invention is here indicated. nozzle or gas outlet To maintain the space in the mouth opening, just generate a gas flow in the form of a gas jet For this purpose, rather than a "mass flow", the velocity of sound at the nozzle tip is The key is to reach it.
音速a −(kRT)”” (k、R;は定数)の値は(7)+zt に比例 して変化するが、しかしガスの速度は、質量流が一定の場合にTに比例して増加 するので音速は高い温度T2 > T、の持歩い質量流s2〈1で到達され、従 ってノズルは温度T、の場合に、低い温度T、の場合の質量流に比して少い質量 流によりノズルに空間を保持することが可能である。The value of sound speed a - (kRT)"" (k, R; are constants) is proportional to (7) + zt However, the gas velocity increases proportionally to T when the mass flow is constant. Therefore, the sound velocity is reached at a carrying mass flow s2<1 at a high temperature T2>T, and the That is, the nozzle has a smaller mass flow at a temperature T than the mass flow at a lower temperature T. The flow allows space to be maintained in the nozzle.
しかし活発な洗浄又は処理時間の間でさえも、ガスを加熱すると有利である。ガ スのノズル横断面及び動作圧は、洗浄ガスの特定の作用形式のために互いに特定 の関係にあり、ガスの最大供給のために構成されている。調整領域はこの場合に 非常に狭く制限されている0本発明によるガス加熱により簡単な方法で調整領域 を拡張することができる。これは、調整領域を下方に拡張することにより行われ る。However, even during active cleaning or processing times it is advantageous to heat the gas. Ga The nozzle cross section and operating pressure of the cleaning gas are mutually specific for the specific mode of action of the cleaning gas. and is configured for maximum gas supply. In this case, the adjustment area is Adjustment range in a simple manner by gas heating according to the invention, which is very narrowly limited can be expanded. This is done by extending the adjustment area downwards. Ru.
プロセスガスの加熱のために金属の溶融工程において、他に多分利用できないで あろう十分な熱源を用いることができる。従って、加熱するプロセスガスは溶融 金属の中への導入前に、このプロセスガスの温度を可能性に依存して雰囲気温度 より数百度高く加熱する熱交換器を通すことが可能である。溶融金属の中へのガ ス吹込みの際に、約500°Cへのガス温度の加熱により35%から50%の節 約を実現することができる。In metal melting processes for the heating of process gases, which may otherwise not be available. Any sufficient heat source can be used. Therefore, the process gas to be heated is melted. The temperature of this process gas before its introduction into the metal can depend on the ambient temperature. It is possible to pass it through a heat exchanger that heats it several hundred degrees higher. gas into molten metal 35% to 50% savings by heating the gas temperature to approximately 500°C during gas injection. It is possible to realize the promise.
実施例は特許請求の範囲第2項及び第3項の特徴部分から得られる。Embodiments result from the features of claims 2 and 3.
特許請求の範囲第4項に記載の組合せ手段は特に有利である。The combination measures according to claim 4 are particularly advantageous.
付加的に、この本発明による方法においては、泡流において発生する不利と見な される圧力変動を最小許容プロセスガス流の検査のために用いる。Additionally, the method according to the invention eliminates the disadvantages that occur in foam flows. The resulting pressure fluctuations are used to check the minimum allowable process gas flow.
本発明は、内側管の中の良好に検出された圧力変動を、ガス消費を最小化するた めに用いることができるという認識を基礎としている。The invention utilizes well-detected pressure fluctuations in the inner tube to minimize gas consumption. It is based on the recognition that it can be used for
本発明による方法の実際的な実施において、ガス供給ノズルの内側管において圧 力センサが取付けられる。In a practical implementation of the method according to the invention, the pressure in the inner tube of the gas supply nozzle is A force sensor is attached.
これにより、個々の吹込みの形成及び中断により発生する圧力変動が検出される 。This detects the pressure fluctuations caused by the formation and interruption of individual blows. .
圧力変動は、これを検出し信号として更に処理することができる程十分に強い、 信号は信頼できる圧力変動を表す、従って、ガス流のための調整弁をこの信号を 用いて、ガス流が初期値から出発して、圧力変動の閾値を越えるまで連続的に減 少されるように制御することもできる0次いで弁は所定値だけ開放されサイクル が新たに開始する。The pressure fluctuations are strong enough that they can be detected and further processed as a signal. The signal represents a reliable pressure fluctuation, therefore the regulating valve for gas flow The gas flow starts from an initial value and decreases continuously until it exceeds a threshold pressure fluctuation. It can also be controlled so that the valve is opened by a predetermined value and the cycle begins. starts anew.
この本発明による調整により最小ガス流は、すべてを決めるパラメータ即ちコー ティングの摩耗特性曲線と温度及び、冶金用容器の内容と、主に、導入するガス の調整された温度とに整合される。With this adjustment according to the invention, the minimum gas flow is determined by the all-determining parameter, i.e. The wear characteristic curve and temperature of the metallurgical vessel and the contents of the metallurgical vessel and mainly the gas introduced. Adjusted temperature and matched.
装置には付加的に圧力センサ及び周波数フィルタが必要であるにすぎない、圧力 センサは、液体により充填されていることもある圧力供給管がノズル管から圧力 センサまで導かれている場合には任意の場所に接続することができる。The device only additionally requires a pressure sensor and a frequency filter. The sensor is connected to a pressure supply tube, which may be filled with liquid, that receives pressure from the nozzle tube. If it is led to the sensor, it can be connected at any location.
本発明の方法の実際的な試験においてはガス流は互いに無関係にリング間隙及び ノズルの中において、不利な作用が発生する又は予測される直前まで減少される 。この場合に、1.75鋤”N /winより小さい体積流において内側ノズル を完全に自由空間で維持することは、導入するガスの温度が高められないと可能 でないことが分かった。予測されたように、この限界値は、泡沫により惹起され る圧力変動に基づき検出することができる。In practical tests of the method of the invention, the gas flow is independent of each other in the ring gap and in the nozzle until just before an adverse effect occurs or is anticipated. . In this case, the inner nozzle at a volume flow smaller than 1.75"N/win is possible to maintain completely in free space unless the temperature of the introduced gas is increased. I found out that it wasn't. As expected, this limit value is caused by foam. can be detected based on pressure fluctuations.
補正書の翻訳文提出書 (特許法第184条の8) 平成2年2月26― 特許庁長官 吉 1)文 毅 殿 1、国際出動の表示 PCT/DE8 B100464 2 発明の名称 冶金学的プロセスにおけるプロセスガスの消費を最小化する方法3、 特許出願 人 住 所 ドイツ連邦共和国 デー4000 デュンセルドルフ 1、マンネ スマンウーファ 2 名 称 マンネスマン・アクチェンゲゼルシャフト4、代理人 〒107 技術分野 本発明は、アルゴン又は酸素又は窒素等のガスが溶融金属の中に、内側管とこれ に同心の外側管とから成り溶融金属液液面の下で終端する供給管の中に吹込まれ る、冶金学的プロセスにおけるプロセスガスの消費を最小化する方法に関する。Submission of translation of written amendment (Article 184-8 of the Patent Act) February 26, 1990- Commissioner of the Japan Patent Office Yoshi 1) Takeshi Moon 1. Indication of international dispatch PCT/DE8 B100464 2 Name of the invention Method 3 of minimizing process gas consumption in metallurgical processes, patent application Man Address: Federal Republic of Germany, Day 4000, Dünseldorf 1, Manne Suman woofer 2 Name: Mannesmann Akchengesellschaft 4, Agent: 107 Technical field The present invention provides a method in which a gas such as argon or oxygen or nitrogen is introduced into the molten metal and into the inner tube. The molten metal is blown into a feed pipe consisting of a concentric outer pipe and terminating below the liquid surface. The present invention relates to a method for minimizing the consumption of process gases in metallurgical processes.
゛ 背景技術 例えばフランス特許出願公開第a401453号公報から、吹込み管の出口端部 を冷却するための流体媒体の導入を、圧力と供給時間との間の関係か監視され最 適の値に調整されることにより最小化することが公知である。゛゛ Background technology For example, from French Patent Application No. A401 453, the outlet end of the blow tube The introduction of a fluid medium for cooling is monitored and the relationship between pressure and supply time is It is known that this can be minimized by adjusting it to an appropriate value.
更に英国特許出願公開第1062591号公報から、取鍋の中の溶融金属を事後 処理するために、溶融金属の中に導入するガスを200℃より低くない温度に予 熱することが公知である。一方ではこれにより空洞等の鋳物の欠陥が回避されζ 他方ではこれにより水素等のガスが除去されるだけでなく、溶融金属が、比較的 大きい合金組成を受容することができるように影響されることが可能である。Furthermore, from British Patent Application Publication No. 1062591, the molten metal in the ladle is For processing, the gas introduced into the molten metal is preheated to a temperature not lower than 200°C. It is known to heat. On the one hand, this avoids casting defects such as cavities. On the other hand, this not only removes gases such as hydrogen, but also makes the molten metal relatively It can be influenced to accommodate large alloy compositions.
しかしプロセスガスの消費の最小化はこれらの文献から読取ることはできない。However, minimization of process gas consumption cannot be gleaned from these documents.
ここ数年の間に、冒頭に記載の形式の方法の多数の用途が案出された。これに対 応して、主ガス及び洗浄ガスの消費を最小化するための提案を行うことを目的と する調査が行われた、何故ならばこのような方法におけるガス消費は、明らかに この方法の経済性にとって決定的に重要であるからである。従って例えば” 5 teel Re5earch 55(1984) ”誌第12冊目537頁− 579頁に科学的に溶融金属の中へのガス吹込みのためのノズルの構成の基礎が 調査され、ガス導入のためのこのような方法の実際的な実施のためには、最小の ガス流と最大のガス流との間の領域を調整することが可能であることが必要であ ることが指摘された。ガスの最小質量流を下回っては勿論ならない、何故ならば 下回ると供給管又はノズルが閉塞するからである。上記の文献に記載の構成上の 規則は、出口横断面において丁度音速が吐出速度として調整されるように最小体 積流がリング状間隙及びノズルを吹抜けなければならないと定めている。これに より、溶融金属槽の溶融鋼の静圧より大きい圧力をノズル出口において調整する ことが可能となる。ノズルの閉塞は従って不可能である。During the last few years, numerous applications of methods of the type mentioned at the outset have been devised. Against this Accordingly, the objective is to make suggestions for minimizing the consumption of main gas and cleaning gas. A study was conducted to show that the gas consumption in such a method is clearly This is because it is of critical importance to the economics of this method. Therefore, for example, “5 "teel Re5search 55 (1984)" Magazine Volume 12, Page 537- On page 579, the basics of nozzle construction for blowing gas into molten metal are scientifically explained. It has been investigated and for the practical implementation of such a method for gas introduction a minimum It is necessary to be able to adjust the area between the gas flow and the maximum gas flow. It was pointed out that Of course it must not be less than the minimum mass flow of gas, because This is because if the temperature drops below this level, the supply pipe or nozzle will become clogged. The configuration described in the above literature The rule is that the minimum body should be adjusted so that the velocity of sound is exactly adjusted as the discharge velocity in the exit cross section. It stipulates that the bulk flow must blow through the ring-shaped gap and the nozzle. to this The pressure is adjusted at the nozzle outlet to be greater than the static pressure of the molten steel in the molten metal bath. becomes possible. Blocking of the nozzle is therefore impossible.
国際調査報告 国際調査報告 S^ 23467international search report international search report S^ 23467
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