JPH059543A - Refining lance - Google Patents

Refining lance

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JPH059543A
JPH059543A JP31079391A JP31079391A JPH059543A JP H059543 A JPH059543 A JP H059543A JP 31079391 A JP31079391 A JP 31079391A JP 31079391 A JP31079391 A JP 31079391A JP H059543 A JPH059543 A JP H059543A
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JP
Japan
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lance
refining
gas
nozzle
head
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JP31079391A
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Japanese (ja)
Inventor
Victor Bleser
ブレゼル ビクトル
Andre Bock
ボツク アンドレ
Patrick Derungs
デルングス パトリツク
Carlo Heintz
ハインツ カルロ
Carlo Lux
ルクス カルロ
Robert Mousel
モーゼル ロベール
Francois Witry
ウツトリー フランソワ
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Arcelor Luxembourg SA
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Arbed SA
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Publication date
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C21METALLURGY OF IRON
    • C21CPROCESSING OF PIG-IRON, e.g. REFINING, MANUFACTURE OF WROUGHT-IRON OR STEEL; TREATMENT IN MOLTEN STATE OF FERROUS ALLOYS
    • C21C5/00Manufacture of carbon-steel, e.g. plain mild steel, medium carbon steel or cast steel or stainless steel
    • C21C5/28Manufacture of steel in the converter
    • C21C5/42Constructional features of converters
    • C21C5/46Details or accessories
    • C21C5/4606Lances or injectors

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Carbon Steel Or Casting Steel Manufacturing (AREA)
  • Treatment Of Steel In Its Molten State (AREA)

Abstract

PURPOSE: To provide an oxygen blowing lance which can mutually independently adjust the speed and the flow rate of gas stream and continuously shift the impact point to the bath surface during refining work.
CONSTITUTION: The refining gas stream is divided into at least two individually almost same jets around the center of flow-out refining gas stream in the downstream zone of a nozzle 12 freely adjustable in the body 2 of the lance 1, and a separating device 18 flowing out these jets from a lance head 3 into the directions having almost equal angle to the axial line of the lance and mutually facing in the diameter direction to the axial line, is arranged.
COPYRIGHT: (C)1993,JPO

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、精製ランスに関するも
のである。特に、冶金ベッセルに収容したモルテン金属
浴に酸化精製ガスを噴射してモルテン金属を精製するの
に使用するための精製ランスに関する。
FIELD OF THE INVENTION This invention relates to refining lances. In particular, it relates to a refining lance for use in refining a molten metal by injecting an oxidizing refining gas into a molten metal bath contained in a metallurgical vessel.

【0002】[0002]

【従来の技術】ホットメタルまたは鉄合金を、酸化ガ
ス、一般的には技術的な酸素(technicaloxygen)を上方
から冶金ベッセル内の液状金属浴に噴射または吹き込む
ことにより精製する精製プロセス中には、当該精製プロ
セスの進行状況に応じて、酸化ガスの流れの特性並びに
浴の表面の射出ポイントを変更できるか否かが最も重要
になる。このことは、最近の精製テクノロジーが主に酸
化ガスの超音速ジェットを使用するときはより重要であ
る。
During the refining process of refining hot metal or iron alloys by jetting or blowing an oxidizing gas, generally technical oxygen, from above into a liquid metal bath in a metallurgical vessel. Depending on the progress of the refining process, it is of utmost importance whether the characteristics of the oxidizing gas flow and the injection point on the surface of the bath can be changed. This is even more important when modern refining technologies use primarily supersonic jets of oxidizing gas.

【0003】上述の精製プロセスに使用するよう設計す
るガス吹き込みランスの製造は、複雑になる。実際、酸
化ガスは、一方では金属浴に反応して鉄の脱炭のような
反応を生ずることが必要となり、他方では浴の表面の上
方で脱炭反応の結果生ずる一酸化炭素のポスト燃焼が確
実に生ずるようにすることが必要となる。更に、ガス流
の速度とは無関係に独立的にベッセルに吹き込む酸化ガ
スの量を調整することができなければならない。更に、
ガス流が浴に当たるスポットを精製作業を行っている浴
の表面にわたって移動させ、冶金反応を生ずる領域を拡
大し、ガス流による攪拌効果を促進することが望まし
い。更に、ポスト燃焼のための酸素は、浴の表面の最大
限の反応領域にわたり拡散できなければならないととも
に、同時に一酸化炭素のポスト燃焼は、浴の表面にでき
るかぎり近接するが、発散エネルギがランス及び/また
はベッセル開口に損傷を与える危険性があるベッセル上
部の付近であってはならない。
The manufacture of gas-blown lances designed for use in the refining process described above is complicated. In fact, the oxidizing gas is required on the one hand to react with the metal bath to produce a reaction such as the decarburization of iron, and on the other hand above the surface of the bath the post-combustion of carbon monoxide which results from the decarburization reaction. It is necessary to make sure that it occurs. Furthermore, it must be possible to adjust the amount of oxidizing gas blown into the vessel independently of the gas flow rate. Furthermore,
It is desirable to move the spot where the gas stream strikes the bath across the surface of the bath undergoing the refining operation to enlarge the area in which the metallurgical reaction takes place and to promote the stirring effect of the gas stream. Furthermore, the oxygen for post-combustion must be able to diffuse over the maximum reaction area of the bath surface, while at the same time the post-combustion of carbon monoxide is as close as possible to the bath surface, but the divergent energy does not lance. And / or not near the top of the vessel which could damage the vessel opening.

【0004】ルクセンブルグ国特許第86322 号(米国特
許第4,730,784 号−ヨーロッパ国特許第235,621 号)に
おいては、酸素流の流出速度(マッハ数)及び流量を互
いに独立的に変化させることができる酸素頂部吹き込み
精製ランスについて記載している。この精製ランスは、
ルクセンブルグ国特許第87353 号(米国特許出願第395,
104 号)に記載されているように更に改良され、オペレ
ータが精製サイクルの進行フェーズの関数として浴に供
給する第一次酸素の量を変化させるとともに、酸素ジェ
ットに対して必要とされる最適形状及び速度も与えるよ
うにしている。このルクセンブルグ国特許第87353 号に
よれば、この精製ランスには、第一次酸素ジェットを束
ねて案内するノズルを設ける。このノズルは、断面が可
変の導管により形成し、この断面は先ず集束セグメン
ト、次にネック部分、最終的に拡開セグメントを画定す
る。このノズルは、ネック部のレベルでノズルの軸線に
沿って移動可能な中心本体を有する。この中心本体は、
ほぼ円筒形の主要部分に凹面状にテーパーがついたノー
ズ部分が連続する形状を有する。この中心本体を移動す
ることにより、ネック部の自由断面及びノズル通路の拡
開部分の形状が変更され、この結果としてノズルの動作
パラメータを連続的に調整することができるようにな
る。
In Luxembourg 86322 (US Pat. No. 4,730,784-European patent 235,621), oxygen top blowing in which the outflow rate (Mach number) and the flow rate of the oxygen stream can be changed independently of one another Describes refining lances. This refined lance
Luxembourg Patent No. 87353 (US Patent Application No. 395,
No. 104), the operator changed the amount of primary oxygen supplied to the bath as a function of the progressive phase of the purification cycle and the optimum geometry required for the oxygen jet. Also, I try to give speed. According to Luxembourg No. 87353, the refining lance is provided with a nozzle for bundling and guiding the primary oxygen jet. The nozzle is formed by a conduit of variable cross section, which first defines a focusing segment, then a neck portion and finally a diverging segment. The nozzle has a central body movable along the axis of the nozzle at the level of the neck. This central body is
It has a shape in which a concavely tapered nose portion is continuous with a substantially cylindrical main portion. By moving this central body, the free cross-section of the neck and the shape of the widened part of the nozzle passage are modified, so that the operating parameters of the nozzle can be adjusted continuously.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】本発明による酸素吹き
込みランスは、ルクセンブルグ国特許第87353 号に記載
の装置を使用し、好適な組み込み方法により新規な金属
精製ランスの設計に改良することを目的としている。
The oxygen-blown lance according to the invention is intended to improve the design of a novel metal refining lance by means of the apparatus described in Luxembourg Patent No. 87353 and by suitable incorporation methods. There is.

【0006】ルクセンブルグ国特許第86321 号(米国特
許第4,730,813 号)には、酸素頂部吹き込み精製ランス
に関連して、ランスヘッドから流出する酸素流を所定限
界範囲内で、ランスの主軸線に対して偏向させ、精製す
べき浴の表面の種々のポイントに入射させるよう指向さ
せる装置について記載している。このルクセンブルグ国
特許第86321 号による装置には、ランスヘッドの流出口
の近傍にほぼ截頭西洋なしのような形状の室を設けてい
る。ノズルの出口レベルの近傍でノズルから流出する第
一次酸素の主要流に側方から突き当たるガスジェットに
よりこの主要流をほぼ截頭西洋なしのような形状の室の
一方の側面に転向させる。この転向した流れは、側方偏
向ジェットが流出する側面とは反対側の室の壁に沿って
移動する。この方法により超音速酸素流は、ランス本体
の軸線に対して所定の角度をなしてランスヘッドの開口
から流出する。酸素流のこの偏向角度は、室の壁の形状
に大きく依存する。側方ガスジェットのために数個のポ
ートを設けること、及びジェットを順次主要流に対して
指向させることによりこの主要流の金属浴の表面へのイ
ンパクトポイントは円周に沿ってシフトし、または偏向
させるための側方ジェットの位置に基づき、浴の表面の
一定のスポットに指向することができる。
In Luxembourg No. 86321 (US Pat. No. 4,730,813), in connection with an oxygen top blowing refining lance, the oxygen flow exiting the lance head is, within certain limits, relative to the main axis of the lance. A device is described which is deflected and directed to impinge on various points on the surface of the bath to be purified. The apparatus according to Luxembourg Patent No. 86321 is provided in the vicinity of the outlet of the lance head with a chamber shaped almost like a truncated western pear. A gas jet impinging laterally on the main stream of primary oxygen exiting the nozzle near the exit level of the nozzle diverts this main stream to one side of a generally frustoconical chamber. This diverted flow travels along the wall of the chamber opposite the side from which the laterally deflected jet exits. By this method, the supersonic oxygen flow exits the opening of the lance head at a predetermined angle with respect to the axis of the lance body. This angle of deflection of the oxygen stream depends largely on the shape of the chamber wall. By providing several ports for the lateral gas jets and by directing the jets to the main stream in sequence, the impact point of this main stream on the surface of the metal bath shifts along the circumference, or Depending on the position of the lateral jets for deflecting, it is possible to direct a certain spot on the surface of the bath.

【0007】このようにして、超音速主要酸素流を偏向
させることができるが、従来のランスは、ランス本体の
懸垂及び係止部分に対して大きな側方反作用力を与える
ことになり、保持装置に関連する問題に対する信頼性の
ある解決法を見出すのは困難となる。更に、このルクセ
ンブルグ国特許によるランスの設計に対しては、第一次
酸素の主要流の偏向は、側方偏向ジェットのポートに対
応する特定の位置に規定された所定の部分でしか生じな
いという問題点がある。
In this way, the supersonic main oxygen flow can be deflected, but the conventional lance gives a large lateral reaction force to the suspension and locking parts of the lance body, and the holding device. It is difficult to find a reliable solution to the problem associated with. Moreover, for the design of the lance according to this Luxembourg patent, the deflection of the main stream of primary oxygen occurs only in certain parts defined at specific positions corresponding to the ports of the laterally deflecting jets. There is a problem.

【0008】従って、本発明の目的は、ガス流の速度及
び流量を互いに独立的に調整することができ、液状浴の
表面に対するインパクトポイントを精製作業中に連続的
に移動させることができる酸素吹き込みランスを得るに
ある。
Therefore, it is an object of the present invention to blow oxygen in which the velocity and the flow rate of the gas stream can be adjusted independently of each other and the impact point on the surface of the liquid bath can be continuously moved during the refining operation. To get a lance.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】この目的を達成するた
め、本発明酸素吹き込み精製ランスは、ランスの本体内
で調整自在のノズルの下流域における流出精製ガス流の
中心の周りに、前記精製ガス流を少なくとも2個の個別
のほぼ等しいジェットに分割し、これらジェットをラン
スの軸線に対してほぼ等しい角度をなし、軸線に対して
直径方向に互いに対向する方向にランスのヘッドから流
出させる分離装置を配置したことを特徴とする。
To achieve this object, the oxygen-blown refining lance of the present invention comprises a refining gas around the center of the effluent refining gas stream downstream of an adjustable nozzle within the body of the lance. Separation device for splitting a stream into at least two individual, substantially equal jets, which jets exit the head of the lance in diametrically opposite directions with respect to the axis of the lance at substantially equal angles. Is arranged.

【0010】[0010]

【実施例】次に、図面につき本発明の好適な実施例を説
明する。
The preferred embodiments of the present invention will now be described with reference to the drawings.

【0011】図1の及び図2に示すように、本発明によ
る酸素吹き込みランス1は、主に、ランス本体2に溶接
したランスヘッド3により構成する。このランス本体2
は、同心状のスチールパイプにより形成した4個の壁
4、5、6及び7のダブルマントルにより構成し、これ
ら壁は溶接スペーサにより互いに離れた状態に維持し、
ランスヘッド3を支持する。ランス本体2のこれらの素
子は、3個の壁4、5、6により区切られてランスヘッ
ド3に向けて下方に延びる水冷却回路9を構成する。
As shown in FIGS. 1 and 2, the oxygen blowing lance 1 according to the present invention mainly comprises a lance head 3 welded to a lance body 2. This lance body 2
Consists of a double mantle of four walls 4, 5, 6 and 7 formed by concentric steel pipes, which are kept separated from each other by welding spacers,
Support the lance head 3. These elements of the lance body 2 form a water cooling circuit 9 bounded by three walls 4, 5, 6 and extending downwards towards the lance head 3.

【0012】ランス本体並びに流体例えば、〔作用〕移
送、窒素及び冷却水の供給パイプの懸垂方法は、本発明
の目的には関係ないので、図1及び図2に示さない。
The lance body and the method of suspending the fluid, for example the [transport] transfer, the nitrogen and cooling water supply pipes, are not shown in FIGS. 1 and 2 as they are not relevant for the purposes of the present invention.

【0013】ランス本体2の内側壁7は、ラバル(Lava
l) ノズル形状の下端部12を支持する同心状の支持シャ
フト11とともに長手方向軸線a−a′の方向の断面で見
て環状空間10を形成する。支持シャフト11は、以下に説
明する種々の制御機構に電流を供給するための電気的接
続部(図示せず)に一体にすることができるパイプによ
り構成すると好適である。他の実施例によれば、シャフ
ト11及び内壁7自体を、上述の制御機構に電流を供給す
る導体として作用させることもできる。
The inner wall 7 of the lance body 2 has a Laval
l) Together with a concentric support shaft 11 supporting the lower end 12 of the nozzle form an annular space 10 when viewed in cross section in the direction of the longitudinal axis aa '. The support shaft 11 is preferably formed by a pipe that can be integrated with an electrical connection (not shown) for supplying electric current to various control mechanisms described below. According to another embodiment, the shaft 11 and the inner wall 7 itself can act as conductors for supplying current to the control mechanism described above.

【0014】ラバルノズルの形態の支持シャフト11の下
端部12は、リニアサーボモータ14のような駆動機構を介
して支持シャフト11に連結した並進移動ピース13の一部
をなすとともに、円筒形のスリーブ15を有し、このスリ
ーブ内で上述の並進移動ピース13を精製ランス1の軸線
a−a′の方向に移動可能にする。図2に示すように、
並進ピース13の下端部12は、連続した空力学的な流線型
カーブを描くニードル形状を有し、精製ガス流の乱流発
生を減少するようにする。
The lower end 12 of the support shaft 11 in the form of a Laval nozzle is part of a translation piece 13 connected to the support shaft 11 via a drive mechanism such as a linear servomotor 14 and a cylindrical sleeve 15. And with which the abovementioned translation piece 13 can be moved in this sleeve in the direction of the axis aa ′ of the refining lance 1. As shown in FIG.
The lower end 12 of the translation piece 13 has a needle shape that draws a continuous aerodynamic streamline curve, so as to reduce turbulence generation of the purified gas flow.

【0015】ランス本体2を形成するダブルマントルの
壁7の内部には、精製ガス即ち、第一次酸素のための同
心状の導管即ちダクト16を配置する。並進ピース13のレ
ベルにおいて、同心導管16には、収縮部とネック部17と
を設け、並進ピース13のニードル状のヘッド部分12とと
もにラバルノズルを形成し、このラバルノズルの特性ま
たはパラメータは並進ピース13を移動することによって
変更することができる。このラバルノズルにより、精錬
ガスの流速を、ラバルノズルから流出するとき、及び導
管16のネック部17に同心状に流入するときにガス流が有
する超音速とは無関係に制御することができる。
Inside the wall 7 of the double mantle forming the lance body 2 is arranged a concentric conduit or duct 16 for the purified gas, ie primary oxygen. At the level of the translation piece 13, the concentric conduit 16 is provided with a constriction and a neck 17 to form a Laval nozzle with the needle-like head portion 12 of the translation piece 13, the characteristic or parameter of which is the translation piece 13. It can be changed by moving. This Laval nozzle allows the flow rate of the refining gas to be controlled independently of the supersonic velocity of the gas flow as it flows out of the Laval nozzle and as it concentrically flows into the neck 17 of the conduit 16.

【0016】断面の変化するラバルノズルが作用する様
子は、ルクセンブルグ特許第87353号に詳細に記載され
ており、この特許の主な特徴を本明細書に記載する。
The manner in which a Laval nozzle of varying cross section acts is described in detail in Luxembourg Patent No. 87353, the main features of which are described herein.

【0017】本発明によれば、精製ガスの導管16のネッ
ク部17の下流域において、酸素吹き込みランス1には、
超音速ガス流の流出チャンネルの中心の周りに配置した
分離装置18(図1参照)を設け、この分離装置18により
このガス流を空力学的に正確に少なくとも2個の別個の
ほぼ等しい超音速ジェットに分離する。分離装置18から
流出した後、精製ガスのこれら超音速ジェットは、ラン
スのヘッド部分3に流入し、以下に説明するように所定
の角度の偏向を受ける。
According to the invention, in the region downstream of the neck 17 of the purified gas conduit 16, the oxygen blowing lance 1 is
A separating device 18 (see FIG. 1) arranged around the center of the outflow channel of the supersonic gas stream is provided, which separates the gas stream aerodynamically exactly into at least two distinct and approximately equal supersonic speeds. Separate into jets. After exiting the separator 18, these supersonic jets of purified gas enter the head portion 3 of the lance and are deflected at a predetermined angle as described below.

【0018】上述の分離装置18は、ロータの形状を有
し、ピース40内に同心状に配置する。このピース40は下
端で導管16の下方部分に気密に取り付ける。図示の実施
例においては、分離ロータ装置18をロール軸受としての
上方支持体21及び下方支持体22に懸垂する。ロータ18の
上方部分は、タービンブレードの形式の駆動翼42を設け
た作動機構または回転駆動機構41により構成する。ラバ
ルノズルからくる中心精製ガス流は、駆動翼42に衝突
し、ロータ18を回転させる。ロータ装置18の回転速度
は、ロータ装置18内で駆動翼42の直ぐ下方に設けたスリ
ット43(図3及び図4参照)により制御調整される。制
動ガスをこれらスリット43から吹き込む。制動ガスは、
精製ガスと同一の成分とすると好適である。このガスい
わゆる風切りガスは、先ず壁7と導管16とにより形成さ
れる環状空間、次に、ピース40の開孔44を経てスリット
43に達する。
The separating device 18 described above has the shape of a rotor and is arranged concentrically within the piece 40. This piece 40 is hermetically attached at its lower end to the lower part of the conduit 16. In the illustrated embodiment, the separating rotor device 18 is suspended on an upper support 21 and a lower support 22 as roll bearings. The upper part of the rotor 18 is constituted by an actuation mechanism or rotary drive mechanism 41 provided with drive blades 42 in the form of turbine blades. The central purified gas flow coming from the Laval nozzle impinges on the drive vanes 42, causing the rotor 18 to rotate. The rotation speed of the rotor device 18 is controlled and adjusted by a slit 43 (see FIGS. 3 and 4) provided immediately below the drive blade 42 in the rotor device 18. Breathing gas is blown through these slits 43. The braking gas is
It is preferable to use the same components as the purified gas. This gas, the so-called windbreak gas, is slit through the annular space formed by the wall 7 and the conduit 16 and then through the opening 44 in the piece 40.
Reaching 43.

【0019】ロータ18の中空内部は、図示の実施例で
は、中心ランプ45により2個の別個の室に分割し、ラバ
ルノズルからくる酸化精製ガスの中心超音速流を、空力
学的に正確に2個の別個のしかし同一の(ほぼ同一の)
超音速ジェットに分割する。
The hollow interior of the rotor 18 is, in the illustrated embodiment, divided into two separate chambers by a central ramp 45 to provide an aerodynamically accurate center supersonic flow of the oxidized purified gas coming from the Laval nozzle. Individual but identical (nearly identical)
Divide into supersonic jets.

【0020】図1は、左側に2個の超音速精製ガスジェ
ットのうちの一方のためのチャンネル46を示すように選
択したロータの2個の部分断面を示し、右側に分割中心
ランプ45を示す。図1に示すように、ガスダクト47は、
分割ランプ45の下流域の一部を占める。このガス導管47
は、有孔ロータ前壁49を経てランス1のヘッド3の流出
ノズル48に連通する。以下に詳細に説明するようにガス
導管47に流入する酸化ガスの超音速流は、有孔ロータ前
壁49から流出ノズル48に流入し、この流出ノズル48は、
2個の精製ガス超音速ジェット間に生ずる空間を占有す
る。流出ノズル48の側壁50は、いわゆる「コアンダ効果
(Coanda-effect) 」の下で、ロータ18のチャンネル46か
らくる超音速精製ガスジェットを、ランス1の中心軸線
a−a′に対して所定の角度だけ側方に偏向させる曲率
にする。この分割した精製ガスジェットの側方偏向は、
ガスダクト47から超音速で流出する加圧ガス流により促
進される。ガスダクト47から超音速で流出する加圧ガス
流は、超音速ジェットを包囲案内し、ランス1の中心軸
線a−a′から逸れる一つの方向に維持する。一方の精
製ガス超音速ジェットの形成及び偏向について上述した
が、他方の精製ガス超音速ジェットも、ロータ18から流
出し、ランス1の中心軸線a−a′に対して所定の同一
角度だけ但し、第1ジェットの方向とは直径方向に対向
する方向に向かう角度で側方に偏向することは当業者に
とって明らかであろう。このジェットの独自性により、
ランスは半径方向の動的力を受けない(但し、ロータに
作用する残留モーメントは存在する)。本発明による装
置においては、超音速ジェットの力は、力が互いに相殺
するため、中和される。従って、本発明により精製ラン
ス1を支持案内するためのアタッチメントも、ランス軸
線に対して精製ガスの超音速ジェットが偏向することか
ら生ずる応力を受けることがない(ルクセンブルグ国特
許第86321 号には、従来の装置ではこのような応力を受
けることが記載されている)。
FIG. 1 shows two partial cross-sections of a rotor selected to show a channel 46 for one of the two supersonic purified gas jets on the left side and a split center ramp 45 on the right side. . As shown in FIG. 1, the gas duct 47 is
It occupies a part of the downstream region of the split lamp 45. This gas conduit 47
Communicates with the outflow nozzle 48 of the head 3 of the lance 1 through the perforated rotor front wall 49. As described in detail below, the supersonic flow of the oxidizing gas flowing into the gas conduit 47 flows from the perforated rotor front wall 49 into the outflow nozzle 48, and this outflow nozzle 48,
It occupies the space created between two purified gas supersonic jets. The side wall 50 of the outflow nozzle 48 has a so-called “Coanda effect”.
Under "Coanda-effect", the supersonic refined gas jet coming from the channel 46 of the rotor 18 has a curvature that deflects laterally by a predetermined angle with respect to the central axis aa 'of the lance 1. The lateral deflection of this split purified gas jet is
It is promoted by the pressurized gas flow exiting the gas duct 47 at supersonic speed. The pressurized gas flow exiting the gas duct 47 at supersonic speed surrounds and guides the supersonic jet and maintains it in one direction away from the central axis aa 'of the lance 1. Although the formation and deflection of one purified gas supersonic jet has been described above, the other purified gas supersonic jet also flows out of the rotor 18 and at a predetermined same angle with respect to the central axis aa 'of the lance 1, It will be apparent to those skilled in the art to deflect laterally at an angle towards the diametrically opposite direction of the direction of the first jet. Due to the uniqueness of this jet,
The lance is not subject to radial dynamic forces (although there are residual moments acting on the rotor). In the device according to the invention, the supersonic jet forces are neutralized because the forces cancel each other out. Therefore, the attachment for supporting and guiding the refining lance 1 according to the invention is also free from the stresses that result from the deflection of the supersonic jet of the refining gas with respect to the lance axis (Luxembourg Patent No. 86321). It is described that the conventional device is subjected to such stress).

【0021】本発明の他の特徴によれば、ロータ18のヘ
ッドは、ジェットに回転運動を与える。この結果、精製
ガスのジェットが精製プロセスにおける液状金属浴の表
面に吹きかかるポイントが円形経路に沿って連続的に移
動する。この経路の半径は、ジェットの偏向角度と、ラ
ンス3のヘッドと浴との間の距離の関数である。精製ガ
スの超音速ジェットの偏向角度は流出ノズル48の側壁50
の曲率の関数である。
According to another feature of the invention, the head of the rotor 18 imparts rotational movement to the jet. As a result, the point at which the jet of refining gas hits the surface of the liquid metal bath in the refining process moves continuously along a circular path. The radius of this path is a function of the jet deflection angle and the distance between the head of the lance 3 and the bath. The deflection angle of the supersonic jet of purified gas depends on the side wall 50 of the outlet nozzle 48.
Is a function of the curvature of.

【0022】第1図に示す本発明装置の好適な実施例に
おいては、ランス3のヘッドの着想は、ランス本体にヘ
ッドを容易かつ迅速に取り付けることができるととも
に、ランス本体から取り外すことができるように選択し
てある。図面には、混雑をなくすためすべての詳細を示
さないが、ランス3のヘッドを形成するすべてのピース
をロータ18に完全に装着すること、またロータ18を完全
に装着することは当業者にとっては周知のことである。
In the preferred embodiment of the apparatus of the present invention shown in FIG. 1, the idea of the head of the lance 3 is that the head can be easily and quickly attached to the lance body and removed from the lance body. Has been selected. Although the drawings do not show all the details in order to avoid congestion, it is not necessary for a person skilled in the art to completely attach all the pieces forming the head of the lance 3 to the rotor 18, and to attach the rotor 18 completely. It is well known.

【0023】これらの理由により、このようなランス
は、ランスの作動中に受ける高温の影響又は浴からの液
状金属粒子の飛散いわゆる飛びはねによる磨耗を受ける
全てのピースを迅速に交換できる。更に、ロータ18及び
ランス1のヘッド3の側壁50の迅速な交換も可能にな
る。
For these reasons, such a lance allows rapid replacement of all pieces which are subject to the effects of high temperatures during the operation of the lance or to the wear of the so-called splashing of liquid metal particles from the bath. Furthermore, the rotor 18 and the side wall 50 of the head 3 of the lance 1 can be replaced quickly.

【0024】図1から明らかなように、ロータ18はラン
スのヘッド3の流出オリフィス33に対して僅かに後方に
配置し、精製作業中に飛び散る液体金属の粒子からラン
スのヘッド3を保護する。
As is apparent from FIG. 1, the rotor 18 is located slightly rearward of the outlet orifice 33 of the lance head 3 to protect the lance head 3 from liquid metal particles which are scattered during the refining operation.

【0025】ポスト−燃焼(post-combustion) ノズル34
を中心オリフィス33の周りでランスのヘッド3に設け
る。図示の実施例においては、8個のノズルを設ける。
これらノズルは、ランスヘッドの周囲に沿って等間隔に
配置する。好適には、ポスト−燃焼ノズル34は、ルクセ
ンブルグ国特許第87354 号に記載の「ダブルプランドル
(double Prandle-Meyer)効果」形とする。このようなノ
ズルは、精製ガスの2個の超音速ジェットの周りに傘の
ようなほぼ連続したガススクリーンを構成する。ポスト
−燃焼ノズル34には、第二次ガス流により酸素を供給
し、このためにランス1のダブルマントルの壁6、7間
の環状空間を設けておく。超音速のこの第二次ガス流
も、同心状ピース40の壁に配置した開孔51及び環状室52
によりガスダクト47を通過する超音速ガス流をロータ18
の有孔前壁49の方向に垂直向きに維持する。開孔51の寸
法は、ガスダクト47を経て有孔ロータ前壁49に転向する
ガス量にほぼ等しい第二次ガスをポスト−燃焼ノズル34
に供給することができるよう選択しておく。
Post-combustion nozzle 34
On the lance head 3 around the central orifice 33. In the illustrated embodiment, eight nozzles are provided.
These nozzles are arranged at equal intervals along the circumference of the lance head. Preferably, the post-combustion nozzle 34 is a "double prandle nozzle" as described in Luxembourg Patent No. 87354.
(double Prandle-Meyer) effect ”form. Such a nozzle constitutes an almost continuous gas screen, like an umbrella, around two supersonic jets of purified gas. The post-combustion nozzle 34 is supplied with oxygen by means of a secondary gas flow and for this purpose is provided with an annular space between the walls 6 and 7 of the double mantle of the lance 1. This supersonic secondary gas flow is also generated by the openings 51 and the annular chamber 52 arranged in the wall of the concentric piece 40.
The supersonic gas flow passing through the gas duct 47 by the rotor 18
The vertical front wall 49 is maintained in the vertical direction. The dimensions of the apertures 51 are approximately equal to the amount of gas that is diverted to the perforated rotor front wall 49 via the gas duct 47 and the secondary gas post-combustion nozzle 34.
To be able to supply.

【0026】[0026]

【発明の効果】本発明は、製鉄所の処理施設において、
モルテン金属浴を酸化ガスにより精製するための冶金ベ
ッセルのための特別な噴射ランスを提供する。実際、本
発明の着想により、この特別なランスは、精製作業工程
中でも、可変ラバルノズルによりランスが精製ガス流の
特性を変更することができ、更に、ガス流を分割しかつ
発生した個別のジェットの回転及び向きを変更する機構
により浴の表面に吹きつける各個別のジェットの衝突ポ
イントを移動することができる。
INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention relates to a processing facility of an iron mill,
Provide a special injection lance for a metallurgical vessel for refining a molten metal bath with oxidizing gas. In fact, according to the idea of the invention, this special lance allows the lance to change the characteristics of the refined gas stream by means of a variable Laval nozzle, even during the refining process, and further divides the gas stream and separates the individual jets generated. A mechanism of rotation and diversion allows the impingement point of each individual jet to be sprayed onto the surface of the bath.

【0027】各超音速精製ガスジェットのモルテン金属
浴の内部への貫入は、精製作業の全工程中に確実に行わ
れ、この浴をまた浴に浮遊するスラグを攪拌することが
できる。
The penetration of each supersonic refining gas jet into the molten metal bath is ensured during the whole process of the refining operation, and this bath can also stir the slag suspended in the bath.

【0028】ランスは、作業中に作動効率及び信頼性を
損なう機械的応力を受けないよう設計する。第二次ガス
流は、モルテン金属粒子の飛散による破壊作用からラン
スの回転部分を保護し、第二次ガスのこれらのジェット
は、精製処理中に浴から流出する反応ガスのポスト燃焼
に必要な酸化ガスを供給する。
The lance is designed so that it is not subjected to mechanical stress during operation which would impair operating efficiency and reliability. The secondary gas stream protects the rotating parts of the lance from the destructive effects of flying molten metal particles, and these jets of secondary gas are necessary for the post-combustion of the reaction gases leaving the bath during the refining process. Supply oxidizing gas.

【0029】上述したところは、本発明の好適な実施例
を説明したに過ぎず、請求の範囲において種々の変更を
加えることができること勿論である。例えば、精製ガス
のメイン超音速ガス流を2個の互いに等しい個別のジェ
ットに分割するだけでなく、他の数の互いに等しい個別
のジェットに分割する回転分割手段を使用することも本
発明の範囲である。
The above description merely describes the preferred embodiments of the present invention, and it is needless to say that various modifications can be made within the scope of the claims. For example, it is within the scope of the invention to use not only the main supersonic gas stream of purified gas to divide into two equal jets but also other numbers of equal jets. Is.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明によるランスの実施例のランス本体のロ
ータヘッドを有する下流域部分の縦断面であり、右半分
と左半分とは互いに90°角度がずれた断面図である。
FIG. 1 is a vertical cross-sectional view of a downstream region portion having a rotor head of a lance body of an embodiment of a lance according to the present invention, in which a right half and a left half are cross-sectional views which are deviated from each other by 90 °.

【図2】図1に示すランス本体の上流域部分の縦断面で
ある。
FIG. 2 is a vertical cross section of an upstream region of the lance body shown in FIG.

【図3】図1に示すランスのロータ本体の縦断面図であ
る。
3 is a vertical cross-sectional view of the rotor body of the lance shown in FIG.

【図4】図3のA−A線上の横断面である。FIG. 4 is a cross section taken along the line AA in FIG.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 酸素吹き込みランス 2 ランス本体 3 ランスヘッド 4, 5, 6, 7 壁 9 水冷却回路 10 環状空間 11 支持シャフト 12 下端部(ラバルノズル) 13 並進移動ピース 14 リニアサーボモータ 15 スリーブ 16 ダクト 17 ネック部 18 分離ロータ装置 21, 22 ロール軸受 33 流出オリフィス 34 ポスト−燃焼ノズル 40 ピース 41 回転駆動機構 42 駆動翼 43 スリット 44 開孔 45 分割中心ランプ 46 チャンネル 47 ガスダクト 48 流出ノズル 49 有孔ロータ前壁 50 側壁 51 開孔 52 環状室 1 Oxygen blowing lance 2 Lance body 3 lance head 4, 5, 6, 7 wall 9 Water cooling circuit 10 annular space 11 Support shaft 12 Lower end (Laval nozzle) 13 Translation piece 14 Linear servo motor 15 sleeve 16 ducts 17 Neck 18 Separation rotor device 21, 22 Roll bearing 33 Outflow orifice 34 Post-combustion nozzle 40 pieces 41 Rotation drive mechanism 42 drive wing 43 slits 44 holes 45 split center lamp 46 channels 47 gas duct 48 outflow nozzle 49 Perforated rotor front wall 50 side wall 51 holes 52 Ring room

─────────────────────────────────────────────────────
─────────────────────────────────────────────────── ───

【手続補正書】[Procedure amendment]

【提出日】平成3年12月10日[Submission date] December 10, 1991

【手続補正1】[Procedure Amendment 1]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】請求項10[Name of item to be corrected] Claim 10

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction content]

【手続補正2】[Procedure Amendment 2]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】0025[Name of item to be corrected] 0025

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction content]

【0025】ポスト−燃焼(post-combustion) ノズル34
を中心オリフィス33の周りでランスのヘッド3に設け
る。図示の実施例においては、8個のノズルを設ける。
これらノズルは、ランスヘッドの周囲に沿って等間隔に
配置する。好適には、ポスト−燃焼ノズル34は、ルクセ
ンブルグ国特許第87354 号に記載の「ダブルプランドル
(double Prandle-Meyer)効果」形とする。このようなノ
ズルは、精製ガスの2個の超音速ジェットの周りに傘の
ようなほぼ連続したガススクリーンを構成する。ポスト
−燃焼ノズル34には、第二次ガス流により酸素を供給
し、このためにランス1のダブルマントルの壁6、7間
の環状空間を設けておく。サブソニックのこの第二次ガ
ス流も、同心状ピース40の壁に配置した開孔51及び環状
室52によりガスダクト47を通過するサブソニックガス流
をロータ18の有孔前壁49の方向に垂直向きに維持する。
開孔51の寸法は、ガスダクト47を経て有孔ロータ前壁49
に転向するガス量にほぼ等しい第二次ガスをポスト−燃
焼ノズル34に供給することができるよう選択しておく。
Post-combustion nozzle 34
On the lance head 3 around the central orifice 33. In the illustrated embodiment, eight nozzles are provided.
These nozzles are arranged at equal intervals along the circumference of the lance head. Preferably, the post-combustion nozzle 34 is a "double prandle nozzle" as described in Luxembourg Patent No. 87354.
(double Prandle-Meyer) effect ”form. Such a nozzle constitutes an almost continuous gas screen, like an umbrella, around two supersonic jets of purified gas. The post-combustion nozzle 34 is supplied with oxygen by means of a secondary gas flow and for this purpose is provided with an annular space between the walls 6 and 7 of the double mantle of the lance 1. This secondary gas flow of the subsonic also causes the subsonic gas flow passing through the gas duct 47 by the opening 51 and the annular chamber 52 arranged in the wall of the concentric piece 40 to be perpendicular to the direction of the perforated front wall 49 of the rotor 18. Maintain orientation.
The size of the opening 51 is such that the front wall 49 of the perforated rotor passes through the gas duct 47.
The secondary gas is selected to be capable of being supplied to the post-combustion nozzle 34 in an amount approximately equal to the amount of gas diverted to

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 パトリツク デルングス ルクセンブルグ国 エル−8356 ガーニツ シユ リユ デ シヤン 17 (72)発明者 カルロ ハインツ ルクセンブルグ国 エル−2154 スクワー ル アロイーズ メイヤー 2 (72)発明者 カルロ ルクス ルクセンブルグ国 エル−8054 ベルトラ ンジユリユ デ ダーリアス 5 (72)発明者 ロベール モーゼル ルクセンブルグ国 エル−3422 デユード ランジユ リユ コムト ベルテイエ 20 (72)発明者 フランソワ ウツトリー ルクセンブルグ国 エル−3563 デユード ランジユ リユ エム シユミツト 9   ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continued front page    (72) Inventor Patrick Delugs             Country of Luxembourg El-8356 Garnits             Shuriyu Deshiyan 17 (72) Inventor Carlo Heinz             Country of Luxembourg El-2154 Squaw             Le Alloy Mayer 2 (72) Inventor Carlo Lux             Country of Luxembourg El-8054 Beltra             Ndjyuriyu de Darius 5 (72) Inventor Robert Moselle             L-Luxembourg El-3422 Dude             Runge Yuryu Komto Berthier 20 (72) Inventor François Uttrie             Country of Luxembourg El-3563 Dude             RANJYURYU M MUYU Mitsu 9

Claims (11)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】冶金ベッセルに収容したモルテン金属浴に
酸化精製ガスを噴射してモルテン金属を精製するのに使
用するため、精製ガス流の速度及び流量をそれぞれ独立
的に調整するため断面が調整自在の同軸状のノズル組立
体(12 〜16) を有する精製ランスにおいて、ランス(1)
の本体内で調整自在のノズル(12)の下流域における流出
精製ガス流の中心の周りに、前記精製ガス流を少なくと
も2個の個別のほぼ等しいジェットに分割し、これらジ
ェットをランス(1) の軸線(a−a′)に対してほぼ等
しい角度をなし、軸線(a−a′)に対して直径方向に
互いに対向する方向にランスのヘッド(3)から流出さ
せる分離装置(18)を配置したことを特徴とする精製ラン
ス。
1. A cross section is adjusted to independently adjust the speed and flow rate of a purified gas flow, because the purified gas is used for injecting an oxidized purified gas into a molten metal bath contained in a metallurgical vessel to refine the molten metal. In a refining lance with a free coaxial nozzle assembly (12-16), the lance (1)
Around the center of the effluent purified gas stream downstream of the adjustable nozzle (12) in the body of the jet, the purified gas stream is divided into at least two individual, approximately equal jets, which lances (1) A separating device (18) which makes an approximately equal angle with respect to the axis (a-a ') of the lance, and which flows out from the head (3) of the lance in a direction diametrically opposed to the axis (a-a'). Purification lance characterized by having been placed.
【請求項2】前記分離装置(18)に対してランス(1)の
軸線(a−a′)の周りに回転させる駆動手段(41)を設
けた請求項1に記載の精製ランス。
2. The refining lance according to claim 1, further comprising drive means (41) for rotating the separating device (18) around an axis (aa ') of the lance (1).
【請求項3】調整自在のノズル(12)は、精製ガス流に超
音速の速度を与えるラバルノズルの形状にし、このラバ
ルノズルには、ノズル通路の特性を変化させ、速度とは
無関係に独立的に精製ガスの流量を制御する位置に配置
する調整手段(14)を設けた請求項1又は2に記載の精製
ランス。
3. The adjustable nozzle (12) is in the form of a Laval nozzle which imparts a supersonic velocity to the purified gas stream, the Laval nozzle varying the characteristics of the nozzle passage and independently of the velocity. The refining lance according to claim 1 or 2, further comprising adjusting means (14) arranged at a position for controlling the flow rate of the refining gas.
【請求項4】分離ロータ装置(18)を円筒形形状にし、こ
の円筒形の内部の中空部分を分割中心ランプ(45)により
少なくとも2個の等しい室に分離した請求項1乃至3の
うちのいずれか一項に記載の精製ランス。
4. The method according to claim 1, wherein the separating rotor device (18) has a cylindrical shape, and the hollow portion inside the cylindrical shape is separated into at least two equal chambers by a split center lamp (45). The purification lance according to any one of items.
【請求項5】ガスダクト(47)を中心分割ランプ(45)の下
方の下流域部分に一体にし、このガスダクト(47)をラン
ス(1)のヘッド(3)に開口させ、またガスの超音速
流により送り込み、精製ガス超音速ジェット間のギャッ
プを埋める請求項4に記載の精製ランス。
5. A gas duct (47) is integrated in a downstream region below the central split lamp (45), the gas duct (47) is opened to the head (3) of the lance (1), and the supersonic velocity of gas is increased. The refining lance according to claim 4, wherein the refining lance is fed by a flow to fill a gap between the refined gas supersonic jets.
【請求項6】ランスのヘッド(3)の内側側壁(50)によ
り流出ノズル(48)を画定し、これら壁(50)は、中心分割
ランプ(45)から流出する精製ガスジェットが、いわゆる
「コアンダ効果」により、ランス(1) の軸線(a−
a′)に対してほぼ等しい角度をなし、軸線(a−
a′)に対して直径方向に互いに対向する方向に転向す
る曲率に形成した請求項1乃至5のうちのいずれか一項
に記載の精製ランス。
6. An inner side wall (50) of the head (3) of the lance defines an outflow nozzle (48) in which the so-called "purified gas jet outflowing from the central split lamp (45)". Due to the "Coanda effect", the axis of the lance (1) (a-
a ') forms an almost equal angle with respect to the axis (a-
The refining lance according to any one of claims 1 to 5, wherein the refining lance has a curvature that is diametrically opposed to a ').
【請求項7】前記分離ロータ装置(18)を、ランス(1)
の本体に容易に着脱自在かつ交換可能に取り付けた請求
項1乃至6のうちのいずれか一項に記載の精製ランス。
7. The separation rotor device (18) is provided with a lance (1).
7. The refining lance according to any one of claims 1 to 6, wherein the refining lance is attached to the main body in a detachable and replaceable manner.
【請求項8】分離装置(18)に回転運動を与える駆動機構
(41)は、タービンブレードの形状の駆動翼(42)を有する
ものとして構成した請求項2乃至7のうちのいずれか一
項に記載の精製ランス。
8. A drive mechanism for imparting rotary motion to a separating device (18).
The refining lance according to any one of claims 2 to 7, wherein the (41) has a driving blade (42) in the shape of a turbine blade.
【請求項9】分離装置(18)の回転速度をスリット(43)に
より制御及び調整し、これらスリット(43)は駆動翼(42)
の真下で前記分離装置(18)に設け、またこれらスリット
(43)に制動ガスを噴射する構成とした請求項8に記載の
精製ランス。
9. The rotation speed of the separating device (18) is controlled and adjusted by slits (43), and these slits (43) are driven blades (42).
Installed in the separating device (18) directly under the
The refining lance according to claim 8, wherein the braking gas is injected to the (43).
【請求項10】ランスのヘッド(3)にはポスト燃焼ノ
ズル(34)を設け、このポスト燃焼ノズル(34)に酸化ガス
の第二次超音速流を供給する請求項1乃至9のうちのい
ずれか一項に記載の精製ランス。
10. A lance head (3) is provided with a post-combustion nozzle (34), and a secondary supersonic flow of an oxidizing gas is supplied to this post-combustion nozzle (34). The purification lance according to any one of items.
【請求項11】水供給冷却回路(9)をランス(1)の
ダブルマントル部分及び前記ヘッド部分(3)に一体に
設けた請求項1乃至10のうちのいずれか一項に記載の精
製ランス。
11. A refining lance according to claim 1, wherein a water supply cooling circuit (9) is provided integrally with the double mantle part of the lance (1) and the head part (3). .
JP31079391A 1990-12-10 1991-11-26 Refining lance Pending JPH059543A (en)

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