JPH06506759A - 加熱冶金法の浴に浸すためのランスおよびランスを含む方法 - Google Patents

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】 加熱冶金法の浴に浸すためのランスおよびランスを含む方法本発明は、加熱冶金 法の浴に浸すためのランスおよびランスを含む方法に関する。 浴での精練操作を実施する場合、空気または酸素富化空気を加えた燃料を浴の表 面下に注入して、浴の加熱と、ガス泡が浴中を通過することに伴って生ぜしめら れる撹拌による混合とを達成している。ガスと燃料の注入は、３つの主たる方法 によって達成される。即ち、 （１）　ピアス−スミス式転炉や亜鉛スラグヒユーム炉におけるように側面吹込 み羽口を用いる方法、 （２）炭化水素で覆われたサバールーリー注入式で普通に用いられる底部人口羽 口を用いる方法、 （３）ランスの先端が燃え尽きるのを防ぐために冷却されなければならない頂部 貫通人口ランスを用いる方法である。 三菱の方法では、鋼製のランスが、スラグ浴の表面に配置され、低速で燃えるま まにされる一方、上方から浴中に供給されるうえ、消耗を確実にすべく回転せし められる。 Ｌ述の従来技術の方法は、「埋もれ燃焼」法である。埋もれ燃焼法と択一的方法 として、浴の液面上に空冷のランスが配置され、酸素上吹転炉製鋼法におけるよ うに、（燃料添加または燃料非添加の）空気または酸素が、超音速で浴に吹き込 まれる。 埋もれ燃焼式のランスの一形態は、米国特許４．２５１．２７１号に述べられて いる。 この特許では、燃料の燃焼のために用いる空気による冷却を採用している。この 場合、ランスの寸法は、ランスの管を通るガスの流量と流速が、スラグ層をラン スの外表面で凝固させて、浴によるアタックからランスを防御するように設定さ れる。この型のランスでは、ガスの流速を増し、壁を伝っての流れるガスへの熱 伝達が促進されるように渦（スワール）が用いられる。この渦は、中央の管を過 つて供給される空気と燃料との混合を改善する目的にも役立つ。この型のランス は、幾つかの浴での精練に成功裏に用いられているが、幾つかの欠点を有してい る。 ランスの先端付近での必要な熱伝達を達成するために、ガスはマツハ１に近い速 度まで加速されるので、空気をより高速で流そうとすると、渦中の螺旋流路が、 衝撃ダクトとして挙動する。すると、ガスを圧縮し、より高い質量流量を達する には、非常に大きな圧力の増加が必要となる。かくて、適度な柔軟性を達成し、 ２：１程度の適切なターンダウン比を提供するためには、圧縮空気ラインから３ ００〜４００ｋ　Ｐ　ａ程度の圧力の圧縮空気を供給する必要がある。燃焼用の 空気は、ランスの冷却媒体であるから、余り高い酸素組成ではランスの先端が燃 えてしまうので、この空気を３５％以上の酸素で富化することはできない。 概して言えば、本発明では、このような制限は、冷却空気が十分高い質量流量と 流速で流れてランスの外側管状部材を冷却するような環状ダクトを用いることに よって少な（とも減じられる。 本発明の一態様によれば、溶融加熱冶金法の洛中に材料を埋もれ注入するための ランスが備えられ、このランスは、上記洛中に没せられる端部と、長手方向に延 びる外側管状部材と、この外側管状部材内に配置され、長手方向に延びる内側管 状部材と、内側、外側管状部材で区切られ、酸素または酸素を含むガスを開口端 に供給するための環状ダクトと、上記内側管状部材内に長手方向に延びるように 配置され、酸素または酸素を含むさらなるガスをランスの端部に供給する導管と 、上記内側管状部材と導管とで区切られ、ランスの端部に可燃性のガスを運ぶ長 手方向の通路と、上記通路と環状ダクトを連通ずる少なくとも１つのポートと、 上記導管と環状ダクトを上記ポートの下流側の箇所で連通し、導管からのさらな るガス流を環状ダクトに向けるための少なくとも１つの出口通路とからなる。　 本発明の他の態様によれば、溶融加熱冶金法の浴中にランスによって材料を注入 する方法が提供され、この方法は、酸素または酸素を含む第１のガスが、ランス 内の第１通路を通って上記浴に運ばれ、可燃性の流体が、ランス内の他の通路を 通って上記浴に運ばれ、酸素または酸素を含むさらなるガスが、ランス内のさら なる通路を通って上記浴に運ばれ、上記第１通路は、第１のガスがランスの冷却 媒体として働くように配置されていることを特徴とする。 本発明のさらなる態様によれば、溶融加熱冶金法の浴中にランスによって材料を 注入する方法が提供され、この方法は、ランスの端部が浴中に没し、上記ガスが ランスに沿って環状ダクトと導管を通ってランスの端部の出口に流れるようにラ ンスが配置されていることを特徴とする。 上記環状ダクトは、その開口端部付近で複数のダクト部分を形成するように分割 されてもよい。複数のダクト部分は、内側と外側の管状部材の間に延びる少なく とも１つの半径方向のそらせ板（バッフル）で構成してもよい。好ましくは、少 なくとも１つの半径方向のそらせ板は、環状ダクト内のガス流に渦を与えるよう に螺旋状に形成されている。 ここで用いられる「可燃性流体」という言葉は、天然ガスまたは石油や液化石油 ガスなどの蒸気状の燃料のような他のガス状燃料等の可燃性ガス（但し、これに 限らず）、並びにキャリアガスによって運ばれる石油または粉化石炭のような微 粒子の固体や液体燃料を含むと理解されなければならない。 好ましくは、本発明の方法を実施する場合、可燃性流体は、上記ポートを経て外 へ出るために長手方向の通路を通過する。上記ポートは、穴または溝穴の形態で あり、好ましくは、環状ダクトの開口端部から実質上１０００１１Ｉ１以内に位 置する。 １つ以上のポートが存在する場合は、これらは、環状ダクトの周囲に配置される 。 好ましくは、１つ以上の出口通路が存在し、これらは、好ましくは内側管状部材 の周囲に配置される。上記長手方向の通路は、その端部が閉鎖材で終わり、導管 は、この閉鎖材を通って延びて、開口端部および出口通路を経るガスの流出を提 供する。好ましくは、通路は、環状ダクトの開口端部から上流側へ外側管状部材 の内径の実質上３倍以内の箇所で、環状ダクトに向かって開口している。 内側管状部材は、外側管状部材の開口端部の内側１勤１らこの開口端部を越えて 外側管状部材の直径の数倍までの範囲で終わることができる。 ランスを使用する場合に用いられるガスは、典型的には、空気である。このガス の圧力は、５０〜１００ｋＰａにすることができる。ガスは、適切なブロワで供 給でき、導管を経て環状ダクトの開口端部付近に供給される少量の酸素を付加し た付加燃料の燃焼によって「ターンアップ」が達成される。他の実施例では、液 体燃料が、長手方向の通路と噴霧ノズルに設けられた少な（とも１つのポートと を通って供給される。 導管を経て一部または総ての酸素を分離して導くことによって、より高い富化を 達成することが可能である。可能な富化の程度は、操作および応用の規模に依存 する。しかし、小径のランス（直径２５■■）が、有効な７０％の酸素富化レベ ルで操作されることが価値がある。 内側と外側管状部材は、都合層くは同軸であり、導管も、内側管状部材と同軸で ある。ランスは、鋼、好ましくはステンレス鋼で作られる。使用時には、凝固し たスラグ層が、ランスの表面に形成される。環状ダクトは、典型的には上述の如 ＜１００ｋＰａを超えない低い供給圧力で、必要な冷却空気流量が達成できるよ うな寸法であるのが好ましい。 上述の付加燃料が必要な場合、過剰な付加燃料は供給空気の量によっては燃焼で きるが、付加酸素は、ランスの軸およびランスの開口端部の近傍の位置で、導管 を経て燃料と空気の流れに注入される。従って、上記付加酸素は、燃料と空気の 混合気がランスの開口端部を通過するまでの短い時間内に、上記混合気に完全に は混じらない。それ故、強度に酸素で富化された空気と外側管状部材との接触は 、避けられるが、酸素は、ランス先端の直ぐ前の炎における燃焼のために用いら れる。かくて、保護スラグ層を形成するのに必要な最小の流量でもって環状ダク トから流出する空気流中で燃料が燃えることによって、浴への最小の熱入力が達 成できる。酸素を付加した付加燃料の燃焼で達成される上述のより高い熱入力へ の「ターンアップ」は、冷却空気の流量（ひいては供給圧力）を増やすことなく 生ぜしめられる。 本発明のさらなる態様によれば、溶融加熱冶金法の浴中に浸されるランスが提供 され、このランスは、外側管状部材と、この外側管状部材と同心の内側管状部材 と、この内側管状部材内に配置される導管と、外側、内側管状部材で区切られる 環状部とからなり、この環状部は、端部が開口しており、これを通って空気が十 分な流量と流速で外側管状部材の内面を通って流れて、外側管状部材を冷却し、 洛中の溶融体を外側管状部材の表面に凝固させて保護層を形成するとともに、上 記環状部は、開口端部付近で少な（とも１つの半径方向に延びるそらせ板によっ て複数のダクトに分けられている。 以下、本発明を図示の実施例により詳細に説明する。 図１は、本発明によるランスの一部破断の断面図である。 図２は、図１の部分詳細図であるが、本発明によるランスの変形例を示している 。 同軸の外側管状部材１と内側管状部材２は、冷却と部分的な燃焼のための空気が 流れる環状ダクト３を形成している。この流れは、図示の如くランスの端部に向 かう下方流である。使用時には、ランスの端部は、浴中に没せられる。 ランスの端部において、内側管状部材２は、外側管状部材１からのそらせ板５に よって支えられる。導管７が、内側管状部材２内に同軸に配置されて、内側管状 部材２の内面と導管の外面との間に長平方向の通路１２を区切っている。上記導 管は、内側管状部材と導管との連結を提供する部材８．９によって、所定位置に 固定される。部材９は、内側管状部材２の下端部に位置する。 部材９は、環状の形状をなして、内側管状部材２をその下端部で実質上または部 分的に閉鎖する。導管７は、部材９を同軸に貫いて延びて、部材９の下端の下に 少し隔てて位置する導管の端部を通るガスの流出を提供するようになっている。 そらせ板５は、環状ダクト３内を流れる空気の渦（スワール）を与えるように螺 旋形であってもよく、あるいは短い螺旋部で終わる真っ直ぐな形状であってもよ い。 穴または溝穴の形状のボート６は、内側管状部材２の側壁を貫いて延びている。 ２つの択一的な位置が示されており、６は２の下端で部材９の直上にあり、一方 ６ａは内側管状部材２の回りの渦翼領域への燃料の流入を許すものである。穴と 溝穴の寸法および渦翼領域における位置を適切に選択することによって、次の調 整が可能になる。 ａ）渦翼領域に流入する燃料の比率、 ｂ）混合の程度。 このような手段によって、燃焼の強度を調整することができる。ボート６ｂも示 されており、このボートは、内側管状部材２からの流出を提供すべく部材９を軸 方向に貫いて延びている。ボート６ａと６ｂは、ボート６に代えて、またはボー ト６に加えて備えることができる。 キャリアガスによって輸送される粉化された石炭は、長手方向の通路１２を流れ 下って、環状ダクト３を流れ下る酸素を含んだガスに合流する。この合流は、ボ ート６．６ａおよび／またはボート６ｂを介して生じる。酸素は、導管７および 通路１０を経て環状ダクト３に出てくるが、出てくる位置は、キャリアガスと粉 化石炭がボート６．６ａまたは６ｂから出てくる位置よりも下流側である。 内側管状部材２は、図１の破線４で示すように、内側管状部材の端部に向かって 広がる部分を有してもよい。 長手方向の通路１２から環状ダクト３への流れを助けるために、部材９は、截頭 円錐状の上面９ａを有し、ボート６は、断面図に見られるように、部材９の截頭 円錐状の上面の角度に対応するような角度を有することができる。 図２に示すように、部材９は、その下端部にさらなる截頭円錐状の部分を有して もよく、この部分は、外側管状部材１の端部の下方の位置で、環状ダクト３の開 口端部を横切るように突出している。この配置によって、ランスの先端から流出 するガスに、横方向の運動量が与えられる。図２のランスにおいて、ボート６ｂ は設けられず、ボート６および／または６ａのみが設けられる。図２において、 導管７の端部は、部材９によって閉ざされており、導管７からの流出は、部材９ および内側管状部材２を貫く出口通路１０を経て生じる。図１のランスにおける と同様に、導管の開口端部を介する導管７からの流出のための備えがなされる。 図１のランスには、択一的または付加的に図２に示すような出口通路１０が設け られる。 図示のランスの一般的な操作は、次のとおりである。 １、可燃性のガスまたはキャリアガスによって運ばれる微細に砕がれた石炭は、 内側管状部材２内の長手方向の通路１２を通過し、環状ダクト３の開口端部がら 実質的に１１００ｈ以内の位置にある周囲のボート６または６ａあるいはこれと 択一的に軸」−のボート６ｂを通って、環状ダクト３（このダクトはそらせ板５ によって分割されている）内を流れる高速の空気流に供給される。 ２、酸素は、内側管状部材２内の導管７を経て輸送され、好ましくは石炭の注入 点よりも下流側で、外側管状部材１の開口端部がら上流側へ外側管状部材の直径 の３倍以内の箇所で、ボート１０（図２）またはボート１１（図１）を介して空 気と燃料の流れに注入される。 ３、環状ダクト３を形成する内側管状部材２は、好ましくは、外側管状部材の開 口端部より内側へＩｌｌから、外側管状部材の開口端部を越えて外側管状部材の 直径の数倍までの間で変化する位置で終わる。 ４、ランスは、ブロワによって供給できる典型的には５０〜１００ｋ　Ｐ　ａの 空気圧力で操作され、「ターンアップ」は、ランスの端部付近に供給される比較 的少量の酸素を添加した付加燃料の燃焼によって達成される。 ５、他のランスの実施例では、液体燃料が噴霧ノズルを経て高速の空気流に供給 される。 上述の如く、環状ダクトを形成する内側管状部材２は、破線４で示されたような 拡大部分を有しうる。この拡大部分は、内側管状部材の端部がら２１Ｉまでの距 離にあって、環状ダクト３の環状の面積を減じ、がっ環状ダクトを流れるガスに 高速を与える役目を果たす。上記拡大部分は、ランスが操作される最高の空気流 量下で、流速が、ランスの上部の広い環状部分内での略１００■／ｓｅｃから外 側管状部材１の開口端部付近の狭い環状部分内での略マツハ０．９にまで増加す るような形状をなす。 これと択一的に、環状ダクトの開口端部に向かっての流速の増加の一部または全 部は、半径方向に延びるそらせ板５を、その全長または部分に亘って既述の如く 螺旋状に形成することによって達成できる。これは、ランスから流出するガスに 渦を与えて、空気と石炭と酸素との混合を促進する。渦の角度は、好ましくは、 螺旋状の速度がマツハ０．９を超えないように設計され、１つまたは複数の半径 方向のそらせ板による渦の角度は、流れのチョーキングが回避され、低圧での操 作が達成できるものであるのが一般に好ましい。しかし、操作では、螺旋状の速 度がマツハ１に達するチョーキング流れ操作を行なうべく、供給圧力を上昇させ ることも可能である。 ランスの端部へ向かっての流速の増加の主たる目的は、凝固スラグの被覆を維持 するための十分な冷却を確保すべ（、浴に没しているランスの部分に亘る非常に 高率の熱伝達を達成することである。速い流出速度も、浴に入ったガスを分散さ せるのを助ける。渦を用いれば、ガスは、ランス先端の下方にガス泡が過度に浸 透するのを防止する横方向の運動量を獲得する。ガスに渦が与えられない場合は 、横方向の運動量は、内側管状部材の下部を、環状ダクト３の開口端部の箇所で 張り出させることによって与えられる。例えば、亜鉛スラグヒユーム浴などの強 度に還元性の浴中でランスを使用したい場合は、石炭の大部分は、燃料として用 いられる一方、残部（典型的には全石炭の１／４から１／３）が、浴中での還元 剤の役目を果たす。燃料として用いられる石炭の粉は、ランスの先端に炎が存在 する時間内に完全に燃焼するように、典型的には７５μ■以下に１００％微細に 砕かれなければならない。還元剤として用いられる石炭の微粉は、供給管を経て ガス流に供給しつる大きさまでその寸法が変化しつる。択一的に、石炭の断片は 、塊として浴の表面に装入することができる。燃料として用いられる石炭の微粉 は、燃焼域で急速に燃えるような十分に高い揮発性の成分（典型的には１０％以 上）を有することができる。 銅精錬、直接式の鉛精練またはニッケル精練などの酸化性の精練系でランスを使 用したい場合は、急速な燃焼に対する要求は厳しくない。石炭は、ランスの燃焼 域に輸送できるに必要な程度まで寸法を減じるだけで足りる。その理由は、金属 塊相を含む浴は、非常に能率的な酸素キャリアとして働くので、上記浴は、ラン ス先端の過剰な不反応ガスによって過剰に酸化され、続いて注入ガスで引き起こ される撹拌によって石炭微粉が浴中に混合される際に、この石炭微粉によって還 元されるからである。 さて、本発明のさらなる実施例について、次の例を参照しつつ述べる。これらの 例は、本発明を決して限定するものではないと解釈されねばならない。 例１　１３００〜１３５０℃および１４００〜１４５０℃において、６０％の０ ８を含むガス燃料を用いて、６０ｋｇ／ｈでスラグを精練する。 炉は、１２５０℃に予熱され、次いでこの炉にランスが降ろされる。ランスは、 ３つの同心のステンレス鋼管、即ち、厚さが１．６鰭で外径が２５．４１１■の 管と、厚さが１゜６＋＋−で外径が１５．８閣−の内側の燃料管と、厚さが０． ８關で外径が６鰭の中央の酸素管からなる。ランスの上端には、空気と天然ガス と酸素の供給のための連結部を備えた連結部材が取り付けられている。ランスの 下端には、５５■■ピツチの二条の渦層が、燃料管に１５０ｍ１ｌに亘って取り 付けられていて、端部から５０ＩＩｍの所で終わっている。酸素管は、ランスの 外側の管の端部から３ｌ１以内にある燃料管の端部を越えて、ｌｈ■だけ延びて いる。 溶融スラグ浴は、ランスを降ろし、ランスからの高温の燃焼ガスを衝突させて容 器内のスラグを溶融させることによって準備され、浴中にランスが没するに足る 溶融スラグの深さが得られるまで、スラグが加えられた。ランスは、先端がスラ グ表面の僅か」二になるまで降ろされ、スラグの保護層がランスの外側の管を覆 うまでその位置に保持された後、溶融スラグ中に浸けられた。 粒状のスラグが、５０ｋｇ／ｈの率で１５分間連続的に供給され、酸素流量１１ １１Ｎｍ”／ｈ。 空気流量３１Ｎ＋３／ｈ、天然ガス流量１３．１Ｎ■３　／　ｈの下で酸素組成 が５０％に増加された。 その後、スラグの供給率が６０ｋｇ／ｈに増加され、この供給率が５５分間維持 された。 空気流量２８Ｎ＋ｍ３／ｈ、酸素流量２６Ｎ■３／ｈ、天然ガス流量１６．９Ｎ ｇ＋”／ｈの下で酸素組成が６０％に増加された。温度は、炉に５１．８ＭＪの 熱負荷を加えることにょっ１３００〜１３５０℃に維持された。 炉の容量に達した後、ランスは上げられ、ランス先端の検査は、最小の表面アタ ックを示した。 この時点で、略６０ｋｇのスラグが炉から抜き取られ、空気流量２８．２Ｎ園’ ／ｈ、酸素流量２６Ｎ園３／ｈ、ガス流量１６．９Ｎｍ”／ｈの下で６０ｋｇ／ ｈの率でスラグの精練が続行され、温度を１４００〜１４５０℃に維持すべく３ ４ＭＪの熱負荷が１時間だけ再び加えられた後、スラグが炉から型に流し込まれ た。ランス先端の検査は、数關の腐食を示しただけであった。 例２　ランス材料の試験−６０％、６５％、７０％の酸素で富化した空気を用い 、１３００〜１４００℃のスラグ中での３０４ステンレス綱、２５３ＭＡ、クロ ム鋼の試験。 ６０ｋｇの溶融スラグ浴が準備され、例１と同じ外径１寸法のランスが用いられ た。 第１の試験では、３０４ステンレス鋼製の外側管をもっランスが、既述の方法で スプラッシュ（跳ね）被覆された。そして、ランスが浴に浸けられ、６ｏにの酸 素富化が設定され、空気流量が２７．７Ｎ閤３／ｈ、ガス流量が１７．７Ｎｍ” ／ｈ、酸素流量が２６゜５Ｎｅ３／ｈに夫々設定され、炉に６８ＭＪの熱負荷を 加えて温度が１３００〜１４００℃に維持された。３０分後、空気流量を２７． ７Ｎ−３／ｈに維持したまま酸素富化が６５％に、ガス流量が２１．ＯＮ＋＊３ ／ｈに、酸素流量が３４．０Ｎ−３／ｈに夫々増加され、熱負荷を１１４ＭＪに 増やすことによって温度が１３００−１４００’Ｃに維持された。３０分後にラ ンスが上げられ、ランス先端の検査は、外面が略１０−■腐食されていることを 示した。ランスは、再びスプラッシュ被覆されて、スラグ中に浸され、空気流量 を２７．７Ｎ■ｓ／ｈに維持したまま酸素富化が７０％に増やされ、ガス流量が ２５．１Ｎｍ”／ｈ、酸素流量が什８Ｎ■３／ｈに夫々増加され、熱負荷を２０ ６ＭＪに増やすことによって温度が１３００〜１４００℃に再び維持された。３ ０分後にランスが上げられ、ランス先端の検査は、さらなる腐食を何ら示さなか った。 第２の試験では、ランスの外側管が、硬質クロムメッキされた３０４ステンレス 鋼管に置き換えられた。ランスは、既述の方法でスプラッシュ被覆され、ランス 先端がスラグ浴中に浸された。か（て、ランスは浴に浸され、酸素富化が６０％ に設定され、空気流量が２７．７Ｎ■３／ｈ、ガス流量が１７．７Ｎｍ”／ｈ、 酸素流量が２６．５Ｎ■３／ｈに夫々設定されるとともに、６８ＭＪの熱負荷を 炉に加えることによって温度が１２５０〜１４００℃に維持された。３０分後に 、酸素富化が６５％に増加され、空気流量を２７．７Ｎｍ３／ｈに維持したまま ガス流量が２１．　ＯＮｍ！／ｈ、酸素流量が３４．ＯＮ■３　／　ｌ、に夫々 増加され、熱負荷を１１４ＭＪに増やすことによって温度が１３００〜１４００ ℃に維持された。３０分後にランスが上げられ、ランス先端の検査は、ランス先 端が酸素管から平衡距離（つまりｌ　Ｑ＋ｕの距離）だけ腐食で後退しているこ とを示した。ランスは、再びスプラッシュ被覆された後、スラグ中に降ろされ、 酸素富化が７０％に増加され、空気流量を２７．”ｌＮｍ３／ｈに維持したまま ガス流量が２５．ＩＮ■３／ｈ、酸素流量が什８Ｎｍ３／ｈに夫々増やされ、熱 負荷を２０６ＭＪに増加することによって温度が再び１３００〜１４００℃に維 持された。３０分後に、ランスが上げられ、ランス先端の検査は、さらなる腐食 を全く示さなかった。 例３　１３００〜１４００℃において、酸素６０％で富化した天然ガス燃料を用 いて、５０ｋｇ／ｈで銅を精練する。 例１と同じ外径と寸法のランスが用いられた。炉が１３００℃に予熱された後、 炉にランスが降ろされ、例１と同様に４０ｋｇの溶融スラグが準備された。 そして、ランスは、先端がスラグ表面の僅か上になるまで降ろされ、スラグの保 護層がランスの外側の管を覆うまでその位置に保持された後、溶融スラグ中に浸 けられた。 次いで、酸素流量が３６Ｎ■３／ｈ、空気流量が３７Ｎｍ’／ｈ、天然ガス流量 が１５．９Ｎ■３／ｈの下で、酸素富化が５０％に制御されて、銅の濃縮ペレッ トが、５０ｋｇ／ｈの率で３５分間炉に連続的に供給された。その後、酸素富化 が６０％に増やされ、そのレベルが２時間維持された。空気流量が３７Ｎｍ３／ ｈ、酸素流量が３６．１Ｎｍ’／ｈ、天然ガス流量が１５．９Ｎｍ’／ｈに夫々 設定された。温度は、１４７〜１８８ＭＪの熱負荷を炉に加えることによって、 １３００〜１３５０℃に維持された。 炉の容量に達した後、ランスは上げられ、炉の内容物が型に抜き取られた。ラン スの検査は、ランス先端の最小の表面アタックと略３ｍｌの腐食を示した。 上記総ての例においては、ランスの同じ内側の管が用いられ、例１２例２の第１ 試験および例３においては、３０４ステンレス鋼製のランスの外側の管が用いら れた。 第３の試験では、ランスの外側管は、先端が酸素管から１０１１閣だけ後退した ２５３ＭＡ鋼製のさやに置き換えられた。ランスは、再び既述の方法でスプラッ シュ被覆され、ランス先端がスラグ浴中に浸された。かくて、ランスは浴に浸さ れ、酸素富化が６０％に設定され、空気流量が２７．７Ｎ■３／ｈ、ガス流量が １７．７Ｎｍ”／ｈ、酸素流量が２６．５Ｎｍ３／ｈに夫々設定されるとともに 、炉に６８ＭＪの熱負荷を加えることによって温度が１３００〜１４００℃に維 持された。３０分後に、酸素富化が６５％に増やされ、空気流量を２７．７Ｎ＋ ＋３／ｈに維持したままガス流量が２１．　ＯＮｍ’／ｈ、酸素流量が３４．Ｏ Ｎｍ３／ｈに夫々増加され、熱負荷を１１４ＭＪに増すことによって温度が１３ ００〜１４００℃に維持された。３０分後にランスが上げられ、ランス先端の検 査は、粗雑な先端を示したが、著しい腐食を何ら示さなかった。ランスは、再び ススプラッシュ被覆された後、スラグ浴中に降ろされ、酸素富化が７０％に増や され、空気流量を２７．７Ｎ＋＋”／ｈに維持したままガス流量が２５．１Ｎｍ ’／ｈ、酸素流量が４１．８Ｎ■３／ｈに夫々増加され、熱負荷を２０６ＭＪに 増すことによって温度が再び１３００〜１４００℃に維持された。３０分後に、 ランスが上げられ、ランス先端の検査は、さらなる腐食を何ら示さなかった。 例４　１３００〜１３５０℃において、６０％の酸素で富化した粉化石炭を燃料 として用いて、５０ｋｇ／ｈでスラグを精練する。 例１と同じ外径１寸法のランスが用いられた。炉は、１３００℃に予熱された後 、ランスを降ろすことによって溶融スラグ浴（４０ｋｇ）が準備され、ランスか ら高温の燃焼ガスを表面に衝突させて容器内のスラグが溶解された。燃料として １３．１Ｎｍ’／ｈの流量の天然ガスが用いられ、空気流量は４６Ｎｍ’／ｈ、 酸素流量は１４．８Ｎ■Ｓ／ｈであった。 洛中にランスが没するに足る溶融スラグの深さが得られるまで、スラグが加えら れた。 ランスは、既述の方法でスプラッシュ被覆された後、溶融スラグ中に浸された。 粒状のスラグが、５０ｋｇ／ｈの率で２０分間連続的に炉に供給され、酸素流量 ２２゜５Ｎ■３／ｈ、空気流量３８．９Ｎ■３／ｈ、粉化石炭流量２０ｋｇ／ｈ の下で酸素富化が５０％に制御された。酸素富化は、酸素流量２５．２Ｎｍ３／ ｈ、空気流量２６Ｎ■３／ｈ、粉化石炭流量２０ｋｇ／ｈの下で、続く８０分の 間６０％に増加され、温度は、炉に１４７ＭＪの熱負荷を加えることによって１ ３００〜１３５０℃に維持された。このような条件は、ランス内の低圧（５０ｋ 　Ｐ　ａ）、非チ３−キング流れを与える。チョーキング流れの効果を実証する ために、酸素流量を３０．２Ｎ■ｓ／ｈ、空気流量を３１．２Ｎ園３／ｈ、粉化 石炭流量を２４ｋｇ／ｈに夫々増加させた。すると、チョーキング流れが生じ、 望ましい空気流れを維持するためには、空気圧力を１４０ｋ　Ｐ　ａまで著しく 増加させる必要があった。 ２時間の間スラグを精練した後、ランスが上げられ、炉の内容物が型に注ぎ出さ れた。ランスの検査は、ランス先端の腐食を全く示さなかった。 補正書０翻訳文提出書（特許法第１８４条′）８）　印平成５年１０月１９日

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．溶融加熱冶金法の浴中に材料を埋もれ注入するためのランスであって、上記 浴中に没せられる端部と、長手方向に延びる外側管状部材と、この外側管状部材 内に配置されて長手方向に延びる内側管状部材と、上記内側，外側管状部材で区 切られ，酸素ガスまたは酸素を含むガスを開口端に供給するための環状ダクトと 、上記内側管状部材内に長手方向に延びるように配置され，さらなる酸素がスま たは酸素を含むガスをランスの端部に供給する導管と、上記内側管状部材と導管 とで区切られ、ランスの端部に可燃性のガスを運ぶ長手方向の通路と、この通路 と環状ダクトを連通する少なくとも１つのポートと、上記導管と環状ダクトを上 記ポートの下流側の箇所で連通し、上記導管からのさらなるガス流を環状ダクト に向けるための少なくとも１つの出口通路とからなることを特徴とするランス。 ２．上記環状ダクトは、その開口端部付近で、複数のダクト部分を形成するよう に分割されている請求項１に記載のランス。 ３．上記複数のダクト部分には、上記内側，外側管状部材の間に延びる少なくと も１つの半径方向のそらせ板が設けられている請求項２に記載のランス。 ４．少なくとも１つの半径方向のそらせ板が、上記環状ダクト内のガス流に渦を 与えるように螺旋状に形成されている請求項３に記載のランス。 ５．１つまたは複数の半径方向のそらせ板による渦の角度は、流れのチョーキン グが回避され、低圧での操作が達成できるものである請求項４に記載のランス。 ６．１つまたは複数の半径方向のそらせ板による渦の角度は、螺旋状の速度がマ ッハ０．９を超えないようなものである請求項４に記載のランス。 ７．上記内側管状部材は、拡大部分を有する請求項１乃至６のいずれか一つに記 載のランス。 ８．上記拡大部分は、上記内側管状部材の端部に向かって設けられている請求項 ７に記載のランス。 ９．上記内側管状部材と外側管状部材は、同軸である請求項１乃至８のいずれか 一つに記載のランス。 １０．上記導管は、上記内側管状部材と同軸である請求項１乃至９のいずれか一 つに記載のランス。 １１．上記環状ダクトは、低い供給圧力で、所望のガス流量が達成できるような 寸法である請求項１乃至１０のいずれか一つに記載のランス。 １２．上記供給圧力は、１００ｋＰａを超えない請求項１１に記載のランス。 １３．上記供給圧力は、上記螺旋状の速度がマッハ１に達するチョーキング流れ 操作を達成するために、上昇せしめられる請求項１１に記載のランス。 １４．上記内側管状部材の端部は、上記外側管状部材の開口端部の内側１ｍから この開口端部を超えて外側管状部材の直径の数倍までの範囲で終わる請求項１乃 至１３のいずれか一つに記載のランス。 １５．上記長手方向の通路は、その端部が閉鎖材で終わっている請求項１乃至１ ４のいずれか一つに記載のランス。 １６．上記閉鎖材は、上記長手方向の通路から環状ダクトヘの流れを助けるため に、截頭円錐状の上面を有する請求項１５に記載のランス。 １７．上記ポートは、上記截頭円錐状の上面の実質上近傍に位置する請求項１６ に記載のランス。 １８．上記ポートは、上記截頭円錐状の上面の角度に対応するような角度になっ ている請求項１７に記載のランス。 １９．上記閉鎖材は、下端部にさらなる截頭円錐状の部分を有していて、この部 分は、上記外側管状部材の端部の下方の位置で、上記環状ダクトの開口端部を横 切るように突出している請求項１５乃至１８のいずれか一つに記載のランス。 ２０．上記導管は、上記閉鎖材を通って延びて、導管の開口端部および少なくと も１つの出口通路を経るガスの流出を提供する請求項１５乃至１８のいずれか一 つに記載のランス。 ２１．上記ポートは、穴または溝穴である請求項１乃至２０のいずれか一つに記 載のランス。 ２２．１つ以上のポートが存在し、これらのポートは、上記内側管状部材の周囲 に配置される請求項１乃至２１のいずれか一つに記載のランス。 ２３．少なくとも１つのポートが、上記環状ダクトの開口端部から実質上１００ ０ｍｍ以内に位置する請求項１乃至２２のいずれか一つに記載のランス。 ２４．１つ以上の出口通路が存在し、これらの出口通路は、上記内側管状部材の 周囲に配置される請求項１乃至２３のいずれか一つに記載のランス。 ２５．上記出口通路は、上記環状ダクトの開口端部から上流側へ上記外側管状部 材の内径の実質上３倍以内の箇所で、上記環状ダクトに開口している請求項１乃 至２４のいずれか一つに記載のランス。 ２６，上記ガスは、空気である請求項１乃至２５のいずれか一つに記載のランス 。 ２７．「ターンアップ」を達成するために、酸素が、上記導管を経て上記環状ダ クトの開口端部付近に供給される請求項１乃至２６のいずれか一つに記載のラン ス。 ２８．上記長手方向の通路を経て液体燃料を供給するために、少なくとも１つの ポートに噴霧ノズルが設けられている請求項１乃至２７のいずれか一つに記載の ランス。 ２９．上記ランスは、鋼で作られている請求項１乃至２８のいずれか一つに記載 のランス。 ３０．上記鋼は、ステンレス鋼である請求項２９に記載のランス。 ３１．溶融加熱冶金法の浴中に浸されるランスであって、外側管状部材と、この 外側管状部材と同心の内側管状部材と、この内側管状部材内に配置される導管と 、上記外側管状部材と内側管状部材とで区切られる環状部とからなり、この環状 部は、端部が開口しており、この開口を通って空気が十分な流量と流速で上記外 側管状部材の内面を通って流れて、外側管状部材を冷却し、浴中の溶融体を上記 外側管状部材の表面に凝固させて保護層を形成するとともに、上記環状部は、開 口端部付近で少なくとも１つの半径方向に延びるそらせ板によって複数のダクト に分けられていることを特徴とするランス。 ３２．溶融加熱冶金法の浴中にランスによって材料を注入する方法であって、請 求項１乃至２８のいずれか一つに記載のランスは、端部が浴中に没し、上記ガス が、ランスに沿って上記環状ダクトと導管を通ってランスの端部付近の出口に流 れるように配置されていることを特徴とする方法。 ３３．溶融加熱冶金法の浴中にランスによって材料を注入する方法であって、酸 素からなるまたは酸素を含む第１のガスが、上記ランス内の第１通路を通って上 記浴に運ばれ、可燃性の流体が、上記ランス内の他の通路を通って上記浴に運ば れ、酸素からなるまたは酸素を含むさらなるガスが、上記ランス内のさらなる通 路を通って上記浴に運ぼれ、上記第１通路は、上記第１のガスが上記ランスの冷 却媒体として働くように配置されていることを特徴とする方法。