JPH0826388B2 - 酸素吹錬用ランス - Google Patents
酸素吹錬用ランスInfo
- Publication number
- JPH0826388B2 JPH0826388B2 JP62042452A JP4245287A JPH0826388B2 JP H0826388 B2 JPH0826388 B2 JP H0826388B2 JP 62042452 A JP62042452 A JP 62042452A JP 4245287 A JP4245287 A JP 4245287A JP H0826388 B2 JPH0826388 B2 JP H0826388B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- lance
- inner tube
- tube
- nozzle
- sectional area
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
Links
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C21—METALLURGY OF IRON
- C21C—PROCESSING OF PIG-IRON, e.g. REFINING, MANUFACTURE OF WROUGHT-IRON OR STEEL; TREATMENT IN MOLTEN STATE OF FERROUS ALLOYS
- C21C5/00—Manufacture of carbon-steel, e.g. plain mild steel, medium carbon steel or cast steel or stainless steel
- C21C5/28—Manufacture of steel in the converter
- C21C5/42—Constructional features of converters
- C21C5/46—Details or accessories
- C21C5/4606—Lances or injectors
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (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)
- Surgical Instruments (AREA)
- Percussion Or Vibration Massage (AREA)
- Physical Or Chemical Processes And Apparatus (AREA)
- Furnace Charging Or Discharging (AREA)
- Manufacture And Refinement Of Metals (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 本発明は上方から酸素を吸込んで金属または鉄合金の
精錬を行うための酸素吹錬用ランスに関するものであ
る。
精錬を行うための酸素吹錬用ランスに関するものであ
る。
精錬用の鉛直酸素ジェットを供給するいわゆるランス
であれ、それに加えてさらに一酸化炭素を再燃焼させる
ための斜方流を供給する側方導管等を備えるランスであ
れ、吹錬用ランスを使用するにあたっては以下の２つの
物理量の計算値がわかっている必要がある。その物理量
とはマッハ数と最適ガス流量である。
であれ、それに加えてさらに一酸化炭素を再燃焼させる
ための斜方流を供給する側方導管等を備えるランスであ
れ、吹錬用ランスを使用するにあたっては以下の２つの
物理量の計算値がわかっている必要がある。その物理量
とはマッハ数と最適ガス流量である。
マッハ数はガスジェットの衝撃や流速、すなわちガス
ジェットの固さの程度を表わす数値である。ランスのノ
ズルは、普通、収束部分とこの収束部分の下流側の発散
部分とを備える。ところでマッハ数は、出口となる発散
部分の直径と収束部分のスロートでの直径の比の関数で
ある。また、最適ガス流量は、ノズルの入口の圧力と収
束部分のスロートでの直径の関数である。
ジェットの固さの程度を表わす数値である。ランスのノ
ズルは、普通、収束部分とこの収束部分の下流側の発散
部分とを備える。ところでマッハ数は、出口となる発散
部分の直径と収束部分のスロートでの直径の比の関数で
ある。また、最適ガス流量は、ノズルの入口の圧力と収
束部分のスロートでの直径の関数である。
上記の２つの物理量はノズルの形状により変化し、し
かも互いに独立に変化させることはできない。つまり、
最適ガス流量が大きなランスを用いて少ない流量で強い
ガスジェットを発生させることや、流量が大きなランス
を用いて少ない流量で弱いガスジェットを発生させるこ
とを、ノズルの形状に関係するこの２つの物理量の最適
値からある程度離れることなく実現するのは不可能であ
る。ガス流量と吹出口でのそのガスの流速が所定の値を
越えると、転炉内部とランスの吹出口近傍に衝撃波が発
生する。するとガスジェットの特性が低下するため、ラ
ンスの損耗が早まる。
かも互いに独立に変化させることはできない。つまり、
最適ガス流量が大きなランスを用いて少ない流量で強い
ガスジェットを発生させることや、流量が大きなランス
を用いて少ない流量で弱いガスジェットを発生させるこ
とを、ノズルの形状に関係するこの２つの物理量の最適
値からある程度離れることなく実現するのは不可能であ
る。ガス流量と吹出口でのそのガスの流速が所定の値を
越えると、転炉内部とランスの吹出口近傍に衝撃波が発
生する。するとガスジェットの特性が低下するため、ラ
ンスの損耗が早まる。
精錬中に、大流量の酸素で発生させた弱い鉛直酸素ジ
ェットをメタル浴表面に衝突させたいことがある。特
に、精錬中によく酸化されたスラグを形成する場合にこ
のような酸素ジェットを利用できることが望ましい。さ
らに、小流量の酸素で弱い酸素ジェットを発生させたい
こともある。これは、転炉に供給される全酸素量を減ら
してスラグが酸化するのを防止するとともにメタルを完
全に脱炭しておくためである。
ェットをメタル浴表面に衝突させたいことがある。特
に、精錬中によく酸化されたスラグを形成する場合にこ
のような酸素ジェットを利用できることが望ましい。さ
らに、小流量の酸素で弱い酸素ジェットを発生させたい
こともある。これは、転炉に供給される全酸素量を減ら
してスラグが酸化するのを防止するとともにメタルを完
全に脱炭しておくためである。
本発明の目的は、最小限の可動部材を用いて、マッハ
数と最適ガス流量を互いに独立に変化させることのでき
る酸素吹錬用ランスを提供することである。
数と最適ガス流量を互いに独立に変化させることのでき
る酸素吹錬用ランスを提供することである。
重要なのは、使用する機械的手段を最小限にするこ
と、すなわちノズルの出口の形状を変化させることので
きる手段を使用せずに目的を達成する必要があることで
ある。実際、ノズルの発散部分の直径を変化させること
のできる機械的手段があったところで手頃な価格で作製
することはできないであろう。
と、すなわちノズルの出口の形状を変化させることので
きる手段を使用せずに目的を達成する必要があることで
ある。実際、ノズルの発散部分の直径を変化させること
のできる機械的手段があったところで手頃な価格で作製
することはできないであろう。
上記の目的を達成するため、本発明に従うと、ヘッド
が少なくとも酸素を成分として含む複合ガスのジェット
を導く少なくとも１本のノズルを備える、酸素を上吹し
て金属または鉄合金の精錬を行うための酸素吹錬用ラン
スであって、上記ノズルは、下部が収束部分とスロート
と発散部分とを備えるラバール管をなし、該発散部分の
下端部が吹出口となっている内管と、該内管と同軸であ
り、横断面の断面積が該内管の横断面の断面積よりも広
く、下端が上記ノズルの吹出口となっている外管とで構
成されており、上記ランスは上記内管のスロートの断面
積を変化させる手段を備え、上記内管の吹出口は上記ノ
ズルの吹出口よりも引込んだ位置に設定され、上記内管
はガス流量調節用バルブを備え、上記外管はガスの流速
を亜音速に調整する手段を備えることを特徴とするラン
スが提供される。
が少なくとも酸素を成分として含む複合ガスのジェット
を導く少なくとも１本のノズルを備える、酸素を上吹し
て金属または鉄合金の精錬を行うための酸素吹錬用ラン
スであって、上記ノズルは、下部が収束部分とスロート
と発散部分とを備えるラバール管をなし、該発散部分の
下端部が吹出口となっている内管と、該内管と同軸であ
り、横断面の断面積が該内管の横断面の断面積よりも広
く、下端が上記ノズルの吹出口となっている外管とで構
成されており、上記ランスは上記内管のスロートの断面
積を変化させる手段を備え、上記内管の吹出口は上記ノ
ズルの吹出口よりも引込んだ位置に設定され、上記内管
はガス流量調節用バルブを備え、上記外管はガスの流速
を亜音速に調整する手段を備えることを特徴とするラン
スが提供される。
本発明の一態様によれば、上記内管のスロートの断面
積を変化させる手段は該内管の軸線に沿って移動可能な
ほぼ針状の部材からなり、該針状部材の尖がった部分は
該内管内でさまざまな位置をとることができる。
積を変化させる手段は該内管の軸線に沿って移動可能な
ほぼ針状の部材からなり、該針状部材の尖がった部分は
該内管内でさまざまな位置をとることができる。
本発明の別の実施態様では、上記内管のスロートの断
面積を変化させる手段は該内管の収束部分内にあり、圧
力可変のガス源に接続された環状開口部からなることが
可能である。この場合、上記環状開口部は、上記収束部
分の壁面により分割された複数の部分からなることが好
ましい。
面積を変化させる手段は該内管の収束部分内にあり、圧
力可変のガス源に接続された環状開口部からなることが
可能である。この場合、上記環状開口部は、上記収束部
分の壁面により分割された複数の部分からなることが好
ましい。
さらに本発明の一実施態様に従うと、上記内管の発散
部分内に、該内管と上記外管を連通する超音速フィルタ
を設ける。この場合、上記超音速フィルタは、上記内管
の発散部分の壁面に設けた孔により構成されることが好
ましい。
部分内に、該内管と上記外管を連通する超音速フィルタ
を設ける。この場合、上記超音速フィルタは、上記内管
の発散部分の壁面に設けた孔により構成されることが好
ましい。
さらに本発明の別の実施態様によれば、上記外管内の
ガスの流速を亜音速に制限する手段は、開口度可変のバ
ルブで構成されることが好ましい。また、上記外管内の
ガスの流速を亜音速に制限する手段は、環状ラバール管
と該環状ラバール管に後続するキャビティとで構成する
ことも可能である。
ガスの流速を亜音速に制限する手段は、開口度可変のバ
ルブで構成されることが好ましい。また、上記外管内の
ガスの流速を亜音速に制限する手段は、環状ラバール管
と該環状ラバール管に後続するキャビティとで構成する
ことも可能である。
本発明の好ましい態様によれば、上記内管の吹出口は
上記ノズルの吹出口から数10cmまたは十数cm引込んでい
る。
上記ノズルの吹出口から数10cmまたは十数cm引込んでい
る。
さらに本発明の別の実施態様によれば、上記内管の横
断面の断面積は上記外管の横断面の断面積の50〜90％で
あることが好ましい。
断面の断面積は上記外管の横断面の断面積の50〜90％で
あることが好ましい。
本発明の主要な利点は、精錬中の異なる段階で、必要
とされる最適ガス流速を常に維持したまま、メタル浴中
に導入する酸素の量を容易に変化させることができるこ
とである。
とされる最適ガス流速を常に維持したまま、メタル浴中
に導入する酸素の量を容易に変化させることができるこ
とである。
以下に本発明を図面を参照して説明する。
第１図は水冷手段２を備えるランスのヘッドの部分図
である。精錬用の酸素を供給するのに用いるノズル１
は、収束部分21を有する内管20と、この内管と同軸でや
はりほぼ円筒状の外管３とから主として構成される。内
管20の吹出口25はノズル１の吹出口５から数10cmまたは
十数cm引込んだ位置に配置してある。内管と外管にはそ
れぞれ互いに独立なバルブ22と４が設置されていて、各
バルブを用いて内部を通過するガスの量と圧力を調節す
る。実際には、これらバルブは、吹出口のはるか上流、
例えばランスを固定している支持体の高さの位置に設置
する。内管20内には針状部材23が配置されている。この
針状部材は内管と外管の両方に共通する軸線上を両矢印
24の方向に移動できる。針状部材の駆動にはモータ、例
えばステップ型リニヤモータを用いる（不図示）。第１
図にはさらに領域７が描いてある。この領域では、内管
20からの発散超音速中央酸素ジェット26と、この中央酸
素ジェットを取り囲む亜音速環状酸素ジェット６とが相
互作用する。その結果、外管３の吹出口の断面積が実質
的に狭くなる。
である。精錬用の酸素を供給するのに用いるノズル１
は、収束部分21を有する内管20と、この内管と同軸でや
はりほぼ円筒状の外管３とから主として構成される。内
管20の吹出口25はノズル１の吹出口５から数10cmまたは
十数cm引込んだ位置に配置してある。内管と外管にはそ
れぞれ互いに独立なバルブ22と４が設置されていて、各
バルブを用いて内部を通過するガスの量と圧力を調節す
る。実際には、これらバルブは、吹出口のはるか上流、
例えばランスを固定している支持体の高さの位置に設置
する。内管20内には針状部材23が配置されている。この
針状部材は内管と外管の両方に共通する軸線上を両矢印
24の方向に移動できる。針状部材の駆動にはモータ、例
えばステップ型リニヤモータを用いる（不図示）。第１
図にはさらに領域７が描いてある。この領域では、内管
20からの発散超音速中央酸素ジェット26と、この中央酸
素ジェットを取り囲む亜音速環状酸素ジェット６とが相
互作用する。その結果、外管３の吹出口の断面積が実質
的に狭くなる。
このようにするために、内管20の出口には収束部分21
が形成されている。この収束部分の実効断面積は、針状
部材23の位置を変えることにより変化させることかでき
る。この内管内に、調節バルブ22を用いて初期圧力を調
節した精錬用酸素ジェットを導入する。この酸素ジェッ
トは、針状部材23の位置により実効面積が決まる内管吹
出口25を通って外管３内に達する。この超音速中央酸素
ジェット26は外管内に噴出すると膨張する。
が形成されている。この収束部分の実効断面積は、針状
部材23の位置を変えることにより変化させることかでき
る。この内管内に、調節バルブ22を用いて初期圧力を調
節した精錬用酸素ジェットを導入する。この酸素ジェッ
トは、針状部材23の位置により実効面積が決まる内管吹
出口25を通って外管３内に達する。この超音速中央酸素
ジェット26は外管内に噴出すると膨張する。
外管３内は環状に酸素ジェット６が通過する。酸素ジ
ェットの代わりに空気ジェットにしてもよい。酸素流量
を調節バルブ４を用いて制御して超音速中央酸素ジェッ
ト26を環状酸素ジェット６で包み込む。本発明は超音速
ジェットと亜音速ジェットの間での膨張現象を利用して
いるため、バルブ４が最大限開いたときに環状酸素ジェ
ット６が超音速となっていなくてはならない。そうでな
い場合はノズルがもはや所期の機能を果たさないことが
ある。ところで、ノズル１から吹出す酸素ジェットの静
圧を、冶金反応容器の内圧とほぼ等しくすることが望ま
しい。内部の圧力を大気圧よりも高い状態にした超音速
酸素ジェットを横方向に「ガイド」するノズルから超音
速酸素ジェットが噴出するときには、超音速酸素ジェッ
トが横方向に激しく膨張するためこの超音速ジェット内
の圧力が大気圧よりも小さくなり、その結果として衝撃
波が発生するということを思い起こされたい。本発明の
ノズルでは、吹出口での超音速酸素ジェットの圧力に対
するこのような制約をわずかならがもゆるくし、しかも
超音速酸素ジェットの動きをあまり乱さないということ
が可能となる。実際、亜音速環状酸素ジェット６は超音
速中央酸素ジェット26を取り囲んだままであるため、こ
の環状酸素ジェットにより横方向の膨張が妨げられる。
ェットの代わりに空気ジェットにしてもよい。酸素流量
を調節バルブ４を用いて制御して超音速中央酸素ジェッ
ト26を環状酸素ジェット６で包み込む。本発明は超音速
ジェットと亜音速ジェットの間での膨張現象を利用して
いるため、バルブ４が最大限開いたときに環状酸素ジェ
ット６が超音速となっていなくてはならない。そうでな
い場合はノズルがもはや所期の機能を果たさないことが
ある。ところで、ノズル１から吹出す酸素ジェットの静
圧を、冶金反応容器の内圧とほぼ等しくすることが望ま
しい。内部の圧力を大気圧よりも高い状態にした超音速
酸素ジェットを横方向に「ガイド」するノズルから超音
速酸素ジェットが噴出するときには、超音速酸素ジェッ
トが横方向に激しく膨張するためこの超音速ジェット内
の圧力が大気圧よりも小さくなり、その結果として衝撃
波が発生するということを思い起こされたい。本発明の
ノズルでは、吹出口での超音速酸素ジェットの圧力に対
するこのような制約をわずかならがもゆるくし、しかも
超音速酸素ジェットの動きをあまり乱さないということ
が可能となる。実際、亜音速環状酸素ジェット６は超音
速中央酸素ジェット26を取り囲んだままであるため、こ
の環状酸素ジェットにより横方向の膨張が妨げられる。
上記の現象をよりよく理解するために、バルブ４と22
が所定の位置にあるときに針状部材23を引込めて吹出口
25の実効断面積を広くした場合を考える。このとき超音
速酸素ジェットの流量は増大する。簡単に考えると、所
期圧力が一定だとラバール管内のマッハ数は発散部分の
吹出口の直径／収束部分のスロートの直径の比の関数で
あるから吹出口の酸素ジェットの流速は減少すると結論
しがちである。実際、最初の非常に短期間は吹出口の酸
素ジェットの流速は減少する。流速の減少に伴い超音速
ジェット内の圧力が上昇する。その結果、亜音速環状ジ
ェットがあるにもかかわらず超音速ジェットが膨張する
ため、この超音速ジェットの流速は針状部材の位置を変
更する前の流速に再び近づく。
が所定の位置にあるときに針状部材23を引込めて吹出口
25の実効断面積を広くした場合を考える。このとき超音
速酸素ジェットの流量は増大する。簡単に考えると、所
期圧力が一定だとラバール管内のマッハ数は発散部分の
吹出口の直径／収束部分のスロートの直径の比の関数で
あるから吹出口の酸素ジェットの流速は減少すると結論
しがちである。実際、最初の非常に短期間は吹出口の酸
素ジェットの流速は減少する。流速の減少に伴い超音速
ジェット内の圧力が上昇する。その結果、亜音速環状ジ
ェットがあるにもかかわらず超音速ジェットが膨張する
ため、この超音速ジェットの流速は針状部材の位置を変
更する前の流速に再び近づく。
これに対してバルブ22を開くと、酸素の流量が増えて
酸素ジェットの流速が大きくなる。初期流量に戻すには
針状部材を用いて吹出口25の実効断面積を狭くする。
酸素ジェットの流速が大きくなる。初期流量に戻すには
針状部材を用いて吹出口25の実効断面積を狭くする。
バルブ４の開き具合を勝手に調節することはできない
ことに注意されたい。このバルブ４の重要な機能は、酸
素源の圧力を小さくして超音速環状酸素ジェットを生成
させないことである。亜音速酸素ジェットが外管内に噴
出するときには内圧は大気圧と等しいため、繰返して実
験を行うことにより所定の流量と流速の範囲の超音速酸
素ジェットに対して膨張状態や最適の収縮状態となるバ
ルブの開き具合を自由に選ぶことができる。バルブの開
き具合を一旦決めると、その状態を比較器40のゼロとす
る（第２図に関する以下の説明を参照のこと）。ランス
の動作状態がいろいろ変わってもバルブ４の開き具合は
ほとんど変化しない。
ことに注意されたい。このバルブ４の重要な機能は、酸
素源の圧力を小さくして超音速環状酸素ジェットを生成
させないことである。亜音速酸素ジェットが外管内に噴
出するときには内圧は大気圧と等しいため、繰返して実
験を行うことにより所定の流量と流速の範囲の超音速酸
素ジェットに対して膨張状態や最適の収縮状態となるバ
ルブの開き具合を自由に選ぶことができる。バルブの開
き具合を一旦決めると、その状態を比較器40のゼロとす
る（第２図に関する以下の説明を参照のこと）。ランス
の動作状態がいろいろ変わってもバルブ４の開き具合は
ほとんど変化しない。
第２図は本発明の酸素吹錬用ランスの動作を制御する
方法を示す図である。駆動要素は、調節バルブ22と４お
よび針状部材23の運動制御装置である。これに対し測定
要素は、圧力検知器30、針状部材の位置検知器31、収束
部分21の上流での精錬用酸素ジェットの温度検知器32、
それに、ノズル１の吹出口５での酸素ジェットの圧力検
知器33である。
方法を示す図である。駆動要素は、調節バルブ22と４お
よび針状部材23の運動制御装置である。これに対し測定
要素は、圧力検知器30、針状部材の位置検知器31、収束
部分21の上流での精錬用酸素ジェットの温度検知器32、
それに、ノズル１の吹出口５での酸素ジェットの圧力検
知器33である。
ラバール管に関する理論によると、以下の関係式が成
立することが知られている。
立することが知られている。
ここに、 −P0はラバール管の入口の圧力（パスカル）、 −T0はラバール管の入口の温度（°Ｋ）、 −Paはラバール管の出口の圧力（パスカル）（本実施例
では転炉内の圧力）、 −ｋはガスの定圧比熱と定積比熱の比、すなわちCP／
CV、 −αはラバール管内での損失を表わす速度係数（理想状
態ではα＝１）、 −ρＮは標準状態、すなわち20℃、１気圧でのガスの密
度（Kg/Nm3）、 −Qnはガスの体積流量（Ｎm3／秒）、 −Ｒは単位質量当たりの気体定数（Ｒ＝CP／CV）（J/Kg
・°Ｋ）、 −Alはラバール管のスロートの実効断面積（m2）、 −Mamは吹出口でのマッハ数、 である。
では転炉内の圧力）、 −ｋはガスの定圧比熱と定積比熱の比、すなわちCP／
CV、 −αはラバール管内での損失を表わす速度係数（理想状
態ではα＝１）、 −ρＮは標準状態、すなわち20℃、１気圧でのガスの密
度（Kg/Nm3）、 −Qnはガスの体積流量（Ｎm3／秒）、 −Ｒは単位質量当たりの気体定数（Ｒ＝CP／CV）（J/Kg
・°Ｋ）、 −Alはラバール管のスロートの実効断面積（m2）、 −Mamは吹出口でのマッハ数、 である。
上記の２つの関係式（１）と（２）の値はそれぞれ関
数発生器42と43で計算される。関数発生器42の入力は、
転炉内の圧力Paとノズル１の吹出口５での酸素ジェット
の望ましい流速（実際はマッハ数Mam）とである。（計
算された）圧力値P0がラバール管の入口の圧力となって
いなくてはならない。そこで、この圧力値P0と圧力検知
器30で測定された実際の圧力値を比較器44で比較する。
両圧力値の差はバルブ22を制御する制御装置45に送られ
る。関数発生器43には、ラバール管の入口の望ましい圧
力P0、所望のガス流量Qn、それに、ラバール管の入口の
温度T0が入力される。比較器46で、計算されたスロート
の断面積の値と位置検知器31により測定されたスロート
の実際の断面積値とが比較される。両断面積値の差を表
わす信号が針状部材23の位置を制御する制御装置47に送
られる。比較器40では吹出口での酸素ジェットの圧力と
転炉内の圧力Paとを比較する。この比較器40の出力は制
御装置41に入力される。その結果、バルブ４が調節され
てあらゆる圧力差が消える。各制御装置は、「最適カル
マン型」制御装置であることが望ましい。
数発生器42と43で計算される。関数発生器42の入力は、
転炉内の圧力Paとノズル１の吹出口５での酸素ジェット
の望ましい流速（実際はマッハ数Mam）とである。（計
算された）圧力値P0がラバール管の入口の圧力となって
いなくてはならない。そこで、この圧力値P0と圧力検知
器30で測定された実際の圧力値を比較器44で比較する。
両圧力値の差はバルブ22を制御する制御装置45に送られ
る。関数発生器43には、ラバール管の入口の望ましい圧
力P0、所望のガス流量Qn、それに、ラバール管の入口の
温度T0が入力される。比較器46で、計算されたスロート
の断面積の値と位置検知器31により測定されたスロート
の実際の断面積値とが比較される。両断面積値の差を表
わす信号が針状部材23の位置を制御する制御装置47に送
られる。比較器40では吹出口での酸素ジェットの圧力と
転炉内の圧力Paとを比較する。この比較器40の出力は制
御装置41に入力される。その結果、バルブ４が調節され
てあらゆる圧力差が消える。各制御装置は、「最適カル
マン型」制御装置であることが望ましい。
第３図は、可動部分がまったくない断面積可変ノズル
の一実施例の略図である。冷却装置の図示は省略してあ
る。可動針状部材の代わりに該部材と共通の軸線のまわ
りに亜音速ジェット301を注入する。この亜音速ジェッ
トの圧力は、超音速中央酸素ジェットの局所静圧よりも
わずかに大きくしておく。この「環状」亜音速ジェット
の源をたどるとラバール管306のスロートに設けた環状
開口部310にまず至る。この環状開口部は圧力バッファ
の機能をもつ円環状空間311に連通している。この円環
状空間311には、パイプ312を介して圧力が伝達される。
圧力値を変えると環状亜音速ジェット301の大きさが変
化する。環状亜音速ジェットを形成するガスは、超音速
中央酸素ジェット305と化学的に反応しないガスであれ
ば何でもよい。しかし、酸素または空気を使用すること
が好ましい。環状亜音速ジェット301は、スロートを通
過した後、超音速フィルタとなる孔を有する発散部分で
消えてしまう（つまり、孔は、亜音速ジェットに対して
は「透明」であり、超音速ジェットに対しては存在して
いないかのごとく振舞う。これは、超音速ジェットが膨
張収縮性をもつからである）。このため、環状亜音速ジ
ェット303に合流するガスの量は少ない。その結果、こ
の環状亜音速ジェット303はほとんど乱されない。
の一実施例の略図である。冷却装置の図示は省略してあ
る。可動針状部材の代わりに該部材と共通の軸線のまわ
りに亜音速ジェット301を注入する。この亜音速ジェッ
トの圧力は、超音速中央酸素ジェットの局所静圧よりも
わずかに大きくしておく。この「環状」亜音速ジェット
の源をたどるとラバール管306のスロートに設けた環状
開口部310にまず至る。この環状開口部は圧力バッファ
の機能をもつ円環状空間311に連通している。この円環
状空間311には、パイプ312を介して圧力が伝達される。
圧力値を変えると環状亜音速ジェット301の大きさが変
化する。環状亜音速ジェットを形成するガスは、超音速
中央酸素ジェット305と化学的に反応しないガスであれ
ば何でもよい。しかし、酸素または空気を使用すること
が好ましい。環状亜音速ジェット301は、スロートを通
過した後、超音速フィルタとなる孔を有する発散部分で
消えてしまう（つまり、孔は、亜音速ジェットに対して
は「透明」であり、超音速ジェットに対しては存在して
いないかのごとく振舞う。これは、超音速ジェットが膨
張収縮性をもつからである）。このため、環状亜音速ジ
ェット303に合流するガスの量は少ない。その結果、こ
の環状亜音速ジェット303はほとんど乱されない。
超音速中央酸素ジェット309は、大気圧と等しい圧力
値になるまで環状亜音速ジェット303内で膨張する。こ
の環状亜音速ジェット303の流量は、アキュムレータの
機能をもつキャビティ308の上流にある環状ラバール管3
07により制御されている。環状ラバール管307とキャビ
ティ308で膨張制御装置の主要部分が構成される。
値になるまで環状亜音速ジェット303内で膨張する。こ
の環状亜音速ジェット303の流量は、アキュムレータの
機能をもつキャビティ308の上流にある環状ラバール管3
07により制御されている。環状ラバール管307とキャビ
ティ308で膨張制御装置の主要部分が構成される。
環状亜音速ジェット303を形成するガスは、ラバール
管306の上流に位置する超音速中央酸素ジェット305の取
り込み口304からのものである。取り込まれるガスの量
は超音速中央酸素ジェット305により運ばれるガスの量
に比べると無視できるぐらいに少ない。環状ラバール管
307の入口の圧力は超音速中央酸素ジェットの圧力変化
をもろに受けるが、この圧力変化は環状ラバール管307
とアキュムレータの機能をもつキャビティ308の相乗作
用により大きく弱められる。環状ラバール管とキャビテ
ィの大きさは、先にバルブ４（第２図）に関連して説明
したように、超音速ジェットの機能する範囲の広さに応
じて決める。特にキャビティの下流部分での静圧が超音
速中央酸素ジェットの静圧より小さくなるようにする。
管306の上流に位置する超音速中央酸素ジェット305の取
り込み口304からのものである。取り込まれるガスの量
は超音速中央酸素ジェット305により運ばれるガスの量
に比べると無視できるぐらいに少ない。環状ラバール管
307の入口の圧力は超音速中央酸素ジェットの圧力変化
をもろに受けるが、この圧力変化は環状ラバール管307
とアキュムレータの機能をもつキャビティ308の相乗作
用により大きく弱められる。環状ラバール管とキャビテ
ィの大きさは、先にバルブ４（第２図）に関連して説明
したように、超音速ジェットの機能する範囲の広さに応
じて決める。特にキャビティの下流部分での静圧が超音
速中央酸素ジェットの静圧より小さくなるようにする。
第４図は、本発明のランスにより実現可能な酸素ジェ
ットをガス流量とガスの流速の関数として表わした特性
曲線を示すグラフである。横軸はマッハ数Ｍで、縦軸に
はノズル１から噴出する酸素ジェットの流量ＱをＮm3／
分で表わしてある。ノズル１の大きさ（ノズルの上流に
位置するパイプの断面積、収縮部分の輪郭線、スロート
の断面積の最大値と最小値、吹出口までの距離等）に応
じて、ランスの動作が最適になる領域50が存在してい
る。もちろんこの領域外に出ることもできる。例えば収
縮部分の上流の圧力値を大きく増大させてマッハ数をM2
よりもはるかに大きくすることができる。しかし、この
場合にはエネルギの損失（特に衝撃波）も大きくなる。
領域50内には酸素吹込み過程での軌跡51が描いてある。
この軌跡上の相異なる動作状態52、53、54、55はそれぞ
れ所定の精錬工程に対応する。領域50に含まれるいかな
る動作状態に対しても最適状態でランスを動作させるこ
とのできる第２図に示したシステムを使用する代わり
に、精錬工程で通常必要とされるいくつかの動作状態
（例えば52、53、54、55）すべてを単に実験を行うだけ
で決定し、その動作状態のみを利用することも可能であ
ろう。
ットをガス流量とガスの流速の関数として表わした特性
曲線を示すグラフである。横軸はマッハ数Ｍで、縦軸に
はノズル１から噴出する酸素ジェットの流量ＱをＮm3／
分で表わしてある。ノズル１の大きさ（ノズルの上流に
位置するパイプの断面積、収縮部分の輪郭線、スロート
の断面積の最大値と最小値、吹出口までの距離等）に応
じて、ランスの動作が最適になる領域50が存在してい
る。もちろんこの領域外に出ることもできる。例えば収
縮部分の上流の圧力値を大きく増大させてマッハ数をM2
よりもはるかに大きくすることができる。しかし、この
場合にはエネルギの損失（特に衝撃波）も大きくなる。
領域50内には酸素吹込み過程での軌跡51が描いてある。
この軌跡上の相異なる動作状態52、53、54、55はそれぞ
れ所定の精錬工程に対応する。領域50に含まれるいかな
る動作状態に対しても最適状態でランスを動作させるこ
とのできる第２図に示したシステムを使用する代わり
に、精錬工程で通常必要とされるいくつかの動作状態
（例えば52、53、54、55）すべてを単に実験を行うだけ
で決定し、その動作状態のみを利用することも可能であ
ろう。
本発明は、ほぼ円筒形の外管と内管とからなるノズル
を例にとって説明した。もちろん、内管はラバール管が
満たしているべき条件を満足していさえすればいかなる
形状でもよい（例えば楕円形）。同様に、針状部材やガ
ス「ベルト」の代わりに実効断面積を変化させることの
できる任意の手段を用いることができる。
を例にとって説明した。もちろん、内管はラバール管が
満たしているべき条件を満足していさえすればいかなる
形状でもよい（例えば楕円形）。同様に、針状部材やガ
ス「ベルト」の代わりに実効断面積を変化させることの
できる任意の手段を用いることができる。
第１図は、本発明の酸素吹錬用ランスの一実施例を示す
図であり、 第２図は、マッハ数と最適ガス流量を独立に変化させる
ための、第１図に示した酸素吹錬用ランスの各要素の制
御装置の概略図であり、 第３図は、本発明の酸素吹錬用ランスの別の実施例を示
す図であり、 第４図は、酸素ジェットの流速−流量特性曲線を表わす
グラフである。 （主な参照番号） １……ノズル、３……外管、4,22……バルブ、5,25……
吹出口、６……亜音速酸素ジェット、20……内管、23…
…針状部材、26……超音速酸素ジェット、30,33……圧
力検知器、31……位置検知器、32……温度検知器、41,4
5,47……制御装置、42,43……関数発生器、301,303……
環状亜音速ジェット、302……孔、305,309……超音速中
央酸素ジェット、307……環状ラバール管、308……キャ
ビティ
図であり、 第２図は、マッハ数と最適ガス流量を独立に変化させる
ための、第１図に示した酸素吹錬用ランスの各要素の制
御装置の概略図であり、 第３図は、本発明の酸素吹錬用ランスの別の実施例を示
す図であり、 第４図は、酸素ジェットの流速−流量特性曲線を表わす
グラフである。 （主な参照番号） １……ノズル、３……外管、4,22……バルブ、5,25……
吹出口、６……亜音速酸素ジェット、20……内管、23…
…針状部材、26……超音速酸素ジェット、30,33……圧
力検知器、31……位置検知器、32……温度検知器、41,4
5,47……制御装置、42,43……関数発生器、301,303……
環状亜音速ジェット、302……孔、305,309……超音速中
央酸素ジェット、307……環状ラバール管、308……キャ
ビティ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ジャン リーシュ ルクセンブルク国 4020 エッシュ／アル ゼット リュ ガストン バルバンソン １ (72)発明者 カルロ ハインツ ルクセンブルク国 2154 ルクセンブルク スクワール アロイゼ マイヤー ２ (72)発明者 アンリ クライン ルクセンブルク国 4602 ニーダーコーン アヴニュ ドゥ ラ リベルテ 141 (72)発明者 ジャン・フランソワ リーシュ ルクセンブルク国 4062 エッシュ／アル ゼット リュ クレール−シェンヌ 109 アー
Claims (9)
- 【請求項１】ヘッドに少なくとも酸素を成分として含む
複合ガスのジェットを導く少なくとも１本のノズルを備
えた酸素を上吹して金属または鉄合金の精錬を行うため
の酸素吹錬用ランスにおいて、 上記ノズルは内管と外管とで構成され、内管の下端部は
収束部分とスロートと発散部分とを有するラバール管と
なり、発散部分の下端部は吹出口となり、外管は内管と
同軸で且つ横断面積が内管の横断面積よりも広く、下端
が上記ノズルの吹出口となり、 上記ランスは内管のスロートの断面積を変化させる手段
を備え、 内管の吹出口は上記ノズルの吹出口よりも引込んだ位置
に設定され、内管はガス流量調節用バルブを備え、 外管はガスの流速を亜音速に調整する手段を備えてい
る、 ことを特徴とするランス。 - 【請求項２】内管のスロートの断面積を変化させる手段
が該内管の軸線に沿って移動可能なほぼ針状の部材から
なり、該針状部材の尖がった部分は該内管内で異なった
位置をとることができるようになっている特許請求の範
囲第１項に記載のランス。 - 【請求項３】内管のスロートの断面積を変化させる手段
が内管の収束部分内に設けられ且つ可変圧力ガス源に接
続された環状開口部からなる特許請求の範囲第１項に記
載のランス。 - 【請求項４】環状開口部が収束部分の壁面で分割された
複数の部分からなる特許請求の範囲第３項に記載のラン
ス。 - 【請求項５】内管の発散部分内に、内管と外管とを連通
する超音速フィルタが設けられている特許請求の範囲第
３項に記載のランス。 - 【請求項６】超音速フィルタが内管の発散部分の壁面に
設けた孔で構成される特許請求の範囲第５項に記載のラ
ンス。 - 【請求項７】外管内のガスの流速を亜音速に制限する手
段が開口度が可変なバルブで構成される特許請求の範囲
第１項に記載のランス。 - 【請求項８】外管内のガスの流速を亜音速に制限する手
段が環状ラバール管と、該環状ラバール管に続くキャビ
ティとで構成される特許請求の範囲第１項に記載のラン
ス。 - 【請求項９】内管の横断面積が外管の横断面積の50〜90
％である特許請求の範囲第１項に記載のランス。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| LU86322A LU86322A1 (fr) | 1986-02-25 | 1986-02-25 | Lance de soufflage d'oxygene |
| LU86322 | 1986-02-25 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62207815A JPS62207815A (ja) | 1987-09-12 |
| JPH0826388B2 true JPH0826388B2 (ja) | 1996-03-13 |
Family
ID=19730647
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62042452A Expired - Lifetime JPH0826388B2 (ja) | 1986-02-25 | 1987-02-25 | 酸素吹錬用ランス |
Country Status (10)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4730784A (ja) |
| EP (1) | EP0235621B1 (ja) |
| JP (1) | JPH0826388B2 (ja) |
| AT (1) | ATE77839T1 (ja) |
| AU (1) | AU580471B2 (ja) |
| BR (1) | BR8700867A (ja) |
| CA (1) | CA1323758C (ja) |
| DE (1) | DE3780042T2 (ja) |
| ES (1) | ES2032762T3 (ja) |
| LU (1) | LU86322A1 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20210015447A (ko) * | 2019-08-02 | 2021-02-10 | 주식회사 포스코 | 용융가스화로의 풍구 유속 조정 장치 |
Families Citing this family (23)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4911744A (en) * | 1987-07-09 | 1990-03-27 | Aga A.B. | Methods and apparatus for enhancing combustion and operational efficiency in a glass melting furnace |
| LU87353A1 (fr) * | 1988-09-28 | 1990-04-06 | Arbed | Lance de soufflage d'oxygene |
| LU87855A1 (fr) * | 1990-12-10 | 1992-08-25 | Arbed | Lance de soufflage |
| US6133577A (en) * | 1997-02-04 | 2000-10-17 | Advanced Energy Systems, Inc. | Method and apparatus for producing extreme ultra-violet light for use in photolithography |
| DE19755876C2 (de) * | 1997-12-04 | 2000-02-24 | Mannesmann Ag | Blaslanze zum Behandeln von metallischen Schmelzen und Verfahren zum Einblasen von Gasen |
| US6180952B1 (en) | 1998-04-03 | 2001-01-30 | Advanced Energy Systems, Inc. | Holder assembly system and method in an emitted energy system for photolithography |
| US6065203A (en) * | 1998-04-03 | 2000-05-23 | Advanced Energy Systems, Inc. | Method of manufacturing very small diameter deep passages |
| US6105885A (en) | 1998-04-03 | 2000-08-22 | Advanced Energy Systems, Inc. | Fluid nozzle system and method in an emitted energy system for photolithography |
| US6194733B1 (en) | 1998-04-03 | 2001-02-27 | Advanced Energy Systems, Inc. | Method and apparatus for adjustably supporting a light source for use in photolithography |
| IT1302798B1 (it) | 1998-11-10 | 2000-09-29 | Danieli & C Ohg Sp | Dispositivo integrato per l'iniezione di ossigeno e gastecnologici e per l'insufflaggio di materiale solido in |
| GB0128878D0 (en) | 2001-12-03 | 2002-01-23 | Boc Group Plc | Metallurgical lance and apparatus |
| AT411530B (de) * | 2002-08-21 | 2004-02-25 | Voest Alpine Ind Anlagen | Verfahren und vorrichtung zur entkohlung einer stahlschmelze |
| US20090016150A1 (en) * | 2007-07-13 | 2009-01-15 | Emile Mimran | Ice cream and topping mixing attachment |
| DE102009025873A1 (de) * | 2009-05-27 | 2010-12-02 | Saar-Metallwerke Gmbh | Verwendung einer höhenkompensierenden Düse |
| DE102010047969A1 (de) * | 2010-03-31 | 2011-10-06 | Sms Siemag Aktiengesellschaft | Vorrichtung zur Einblasung von Gas in ein metallurgisches Gefäß |
| JP5273125B2 (ja) * | 2010-11-04 | 2013-08-28 | 新日鐵住金株式会社 | 溶融金属減圧精錬用ノズル |
| CN102643946B (zh) * | 2012-04-24 | 2013-11-06 | 北京科技大学 | 采用超音速氧枪喷粉脱磷的转炉炼钢方法及超音速氧枪 |
| DE102012213927A1 (de) | 2012-08-07 | 2013-06-06 | Carl Zeiss Smt Gmbh | Vorrichtung zur Erzeugung eines Gasvorhangs, Gasdüse und EUV-Lithographiesystem damit |
| CN107779545A (zh) * | 2017-10-25 | 2018-03-09 | 江阴市弘诺机械设备制造有限公司 | 一种炼钢电弧炉炉壁氧枪 |
| CN110961044A (zh) * | 2018-09-30 | 2020-04-07 | 中国石油天然气股份有限公司 | 一种催化裂化装置提升管用喷嘴及其应用 |
| CN109680118B (zh) * | 2019-02-27 | 2024-02-06 | 中冶赛迪工程技术股份有限公司 | 同轴双超音速氧流集束氧枪 |
| CN111467722B (zh) * | 2020-05-21 | 2023-07-04 | 南京湛泸科技有限公司 | 一种消防喷砂炮管及其型面的设计方法 |
| GB2596317B (en) * | 2020-06-24 | 2023-11-15 | Douwe Egberts Bv | Variable opening nozzle and beverage preparation machine |
Family Cites Families (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US736473A (en) * | 1902-10-24 | 1903-08-18 | Ernest M Arnold | Oil-burner. |
| NL81050C (ja) * | 1951-03-22 | 1956-04-16 | ||
| AT174388B (de) * | 1951-12-07 | 1953-03-25 | Voest Ag | Verfahren und Vorrichtung zur Behandlung von mit Schlacke bedeckten Metallschmelzen durch Aufblasen von Gasen |
| AT216032B (de) * | 1959-02-20 | 1961-07-10 | Arbed | Vorrichtung zum Beblasen eines Metallbades von oben |
| US3130252A (en) * | 1959-02-20 | 1964-04-21 | Arbed | Lances for treatment of metal baths |
| LU44701A1 (ja) * | 1962-12-04 | 1963-12-27 | ||
| NL6710354A (ja) * | 1966-07-27 | 1968-01-29 | ||
| FR2108856A1 (fr) * | 1970-10-13 | 1972-05-26 | Siderurgie Fse Inst Rech | Procede pour l'introduction de combustibles auxilliaires dans un haut fourneau et tuyere pour la mise en oeuvre de ce procede |
| US4022447A (en) * | 1976-02-23 | 1977-05-10 | United States Steel Corporation | Supersonic nozzle for submerged tuyere oxygen steelmaking process |
| AU543552B2 (en) * | 1978-12-26 | 1985-04-26 | Sumitomo Metal Industries Ltd. | Gasification of solid carbonaceous materials |
| SE447675B (sv) * | 1982-10-15 | 1986-12-01 | Ifm Dev Ab | Dysa for injektionslans |
| JPS59145717A (ja) * | 1983-02-04 | 1984-08-21 | ユジンヌ・アシエ | 鋳鉄，特にクロム鋳鉄を脱炭するための安定した超音速流を噴出する酸素噴射ノズル |
-
1986
- 1986-02-25 LU LU86322A patent/LU86322A1/fr unknown
-
1987
- 1987-02-02 CA CA000528772A patent/CA1323758C/fr not_active Expired - Fee Related
- 1987-02-09 EP EP87101777A patent/EP0235621B1/fr not_active Expired - Lifetime
- 1987-02-09 AT AT87101777T patent/ATE77839T1/de not_active IP Right Cessation
- 1987-02-09 DE DE8787101777T patent/DE3780042T2/de not_active Expired - Lifetime
- 1987-02-09 ES ES198787101777T patent/ES2032762T3/es not_active Expired - Lifetime
- 1987-02-20 US US07/017,763 patent/US4730784A/en not_active Expired - Lifetime
- 1987-02-24 BR BR8700867A patent/BR8700867A/pt not_active IP Right Cessation
- 1987-02-25 AU AU69253/87A patent/AU580471B2/en not_active Ceased
- 1987-02-25 JP JP62042452A patent/JPH0826388B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20210015447A (ko) * | 2019-08-02 | 2021-02-10 | 주식회사 포스코 | 용융가스화로의 풍구 유속 조정 장치 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS62207815A (ja) | 1987-09-12 |
| ES2032762T3 (es) | 1993-03-01 |
| AU580471B2 (en) | 1989-01-12 |
| DE3780042T2 (de) | 1992-12-24 |
| DE3780042D1 (de) | 1992-08-06 |
| EP0235621A3 (en) | 1989-03-15 |
| EP0235621B1 (fr) | 1992-07-01 |
| LU86322A1 (fr) | 1987-09-10 |
| ATE77839T1 (de) | 1992-07-15 |
| CA1323758C (fr) | 1993-11-02 |
| BR8700867A (pt) | 1987-12-22 |
| US4730784A (en) | 1988-03-15 |
| EP0235621A2 (fr) | 1987-09-09 |
| AU6925387A (en) | 1987-08-27 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JPH0826388B2 (ja) | 酸素吹錬用ランス | |
| CA2794247C (en) | Device for injecting gas into a metallurgical vessel | |
| US3556497A (en) | Lance with venturi oxygen nozzle | |
| JP2786266B2 (ja) | 酸素吹き込みランス | |
| Higuchi et al. | Effect of nozzle twisted lance on jet behavior and spitting rate in top blown process | |
| US20030122291A1 (en) | Metallurgical lance and apparatus | |
| US4022447A (en) | Supersonic nozzle for submerged tuyere oxygen steelmaking process | |
| US3322348A (en) | Apparatus for the treatment of metal melts with gases | |
| US5227118A (en) | Top blowing refining lance | |
| CA1042208A (en) | Adjustably positionable supersonic nozzle means | |
| US5571307A (en) | Process and device for blowing oxygen over metal melts | |
| US4730813A (en) | Oxygen nozzle for metal refining | |
| US4171798A (en) | Method and apparatus for obtaining and securing optimum thrust of blast fluid flowing into a metallurgical furnace | |
| JP2641287B2 (ja) | 精錬用ランスノズル | |
| JP2002226907A (ja) | 溶融金属の精錬用ランスおよび精錬方法 | |
| JP2001220617A (ja) | ガス吹きランス | |
| KR20230098865A (ko) | 야금조 내에서 용융 금속 및/또는 슬래그를 처리하기 위한 처리 방법 및 용융 금속을 처리하기 위한 야금 설비 | |
| JPS62228427A (ja) | 精錬用ランスのノズル | |
| JPS5477209A (en) | Oxygen blowing into blast furnace tuyere | |
| CA1117757A (en) | Method and appartus for varying the velocity of blast air flowing into a metallurgical furnace | |
| SU392101A1 (ru) | Библиотека | |
| Bock et al. | Lance for Blowing Oxygen |