JPH08502209A - 渦抑制流れ制御装置 - Google Patents
渦抑制流れ制御装置Info
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Abstract
(57)【要約】
そらせ板(28、46、58、88)と、液体を排出するノズル(22、34、54、84)を中心に放射状に配設されかつそらせ板をノズルから離隔するようになっている複数の仕切り(30、48、56、89)とを備えた流れ制御装置(20、32、52、82)。装置は、ドレン容器内の液体流を遮断する渦流ファンネルの形成により生ずる、冶金スラグのような上層相または酸化雰囲気の取り込みを実質上なくす特定の作用を行なう。
Description
【発明の詳細な説明】
渦抑制流れ制御装置技術分野
本発明は、液体が容器から排出されるときの渦流ファンネル(vortexing funn
el)または渦の形成を制限するのに使用される流れ制御装置、より特定すると、
タンディッシュ(tandish)、レードルまたは底部に栓が配設された(bottom-ta
pped)電気アーク炉(EAF)の床または塩基性酸素炉(BOF)転炉の側壁の
傾斜した栓形成位置にあるノズルを介して溶融鋼を排出する場合に使用する制御
装置に関する。本発明はまた、金属処理以外の分野においても用途が見出されて
おり、例えば、層別流体の分離、精留塔、プロペラントタンク内の燃料流におい
て使用されるとともに、液体を容器から排出する場合の圧送あるいは圧力または
重力駆動の排流の際に、表面に浮く(supernatant)流体(液体または気体)の
取り込み(entrainment)を避けなければならないときに使用される。
本発明は、以下の説明において、液体鋼の流れについて説明する。背景技術
下方の一部精練された液体金属(鋼)からスラグを含む不純物(表面に浮く軽
い相)を分離することは、冶金容器(metallurgical vessel)の鋼を空ける場合
に通常行なわれている。容器から流す場合に、多量のスラグを液体金属の流れに
取り込むことにより、金属の品質に関する問題を引き起こすファンネルまたは渦
が形成されることは異常なことではない。更に、渦は容器を出る液体鋼の所望の
流線形流に悪影響を及ぼす。
レードルおよびタンディッシュのような製鋼容器、BOF転炉並びにEAFは
、「渦流」および「非渦流」ファンネルによるスラグの取り込みを避け、あるい
は最小限度に抑えるようにするため、完全に空にはされない。これは、一方の容
器から他方の容器へのスラグの持ち込みを避けるのに必要であるが、製品の品質
、収量および生産性のロスを招くことになる。
空にする容器内の流れの挙動は、液体の回転速度成分の影響を受ける。このよ
うな速度成分がない場合には、空にする容器を出る液体は、出口ノズルを包囲す
る半回転楕円領域から主として取り出され、排流ノズル(drainage nozzle)の
は
るか上方の表面の液体はほとんど動きを示さない。排流ノズルの実際の端部へ向
けての表面に浮く流体の取り込みは、漏斗状のコアを介しての「非渦流」ファン
ネルとして生ずる。
有意の回転速度成分が液体に存在する場合、特に、回転速度成分の回転軸線が
排流ノズルの軸線に極めて近接している場合には、排流の有意の流出が液体の表
面から生じ、下方へ向かう。軸線方向の流れと回転速度成分の組み合わせにより
、ノズルの軸線に近接した領域においてノズルの軸線を中心とする接線方向の速
度が増大し、その結果として「渦流」ファンネルが形成されることになる。
渦はまた、容器の床における流れが、首尾よく構成されていないノズルのよう
な要因により生ずる有意の流れ損失を受けたときにも生ずる。容器の床の液体の
流れの速度が中断されかつ低下すると、軸線方向下方の流れがある程度不可避と
なり、渦を形成する傾向が生ずる。その結果、表面に浮く流体の取り込みを招く
ことになる。
充填、不活性ガスの撹拌、容器の構成などにより生ずる不可避の接線方向の速
度成分が、充填の開始時にレードルまたはタンディッシュに偶然存在する場合に
は、渦およびこれに関連するファンネルの形成により、これまで一般に認識され
ていたよりも多くのスラグによる鋼の汚染が生ずる可能性がある。かかるファン
ネルは、表面に浮く相を取り込むだけでなく、回転速度成分の存在により流出流
を押し拡げる(即ち、非流線形流とする)ことになる。流出流のかかる押し拡げ
は、流速に悪影響を及ぼし、製鋼作業の場合には、液体鋼の望ましくない再酸化
を引き起こすことになる。
製鋼における渦(または「渦流」ファンネル)をなくすことを目的としたこれ
までの装置に、スプラインノズル(Castellated nozzle)、浮きプラグ(floati
ngplug)およびストッパロッド(stopper rod)がある。
スプラインノズルは、出口ノズルへ向かう金属の流れを阻止して、ノズルを介
して下りようとする回転流を抑制するように構成されている。
スプラインノズルを修正したものに、「リブ付き」ノズルがあるが、流出流の
垂直方向の軸線と整合する一連の凸面をもって回転流を抑制しあるいは少なくと
も制限しようとするものである。しかしながら、これらのノズルは、種々の理由
により、特に効率的であるとは示されておらず、しかもエロージョンが大きな問
題となっている。
浮きプラグは別の欠点を有している。このプラグは、ノズルがエロージョンを
生じ、あるいはプラグが出口ノズルに対して適正に心出しされていないと、金属
流を完全には遮断することができない場合がしばしば生ずる。これらのプラグの
成功率は概ね50%である。一方、ストッパロッドは、渦流に対して著しく有意
な妨害を行なうようにしたものである、しかしながら、渦流がストッパロッドか
ら離れた軸線を中心に回転して、空気またはスラグを取り込んでしまう可能性が
ある。更に、ストッパロッドは、排流ノズルを介して容器の下方から気体を吸引
することにより、流れを不安定にし、流れを低下させ、しかも再酸化の可能性を
招くことが知られている。従って、これらの装置または技術はいずれも、渦流の
可能性を排除するのに完全に有効なものとはなっていない。
広く使用されている「スライドゲート」(”slide-gate”)ノズルクロージャ
装置に関連する凝固の問題をなくすことを目的としたこれまでの研究の結果、種
々の回転注入ノズルが開発された(例えば、米国特許第2,698,630号、
3,651,998号、第3,685,706号、第3,760,992号、第
4,200,210号および第4,840,295号)。これまでのかかる研究
においては、容器からの液体の流れを規制することができるように、ノズル構造
体内に内部回転素子を使用することにより容器からの液体の流れを制御する手段
が教示されている。
米国特許第4,840,295号には、かかるノズルは渦形成の問題を低減す
ることができると説明されているが、渦の形成を最少にするのに必要なパラメー
タを認識していない。米国特許第4,840,295号の図5乃至図7に記載の
幾何学形状と同等の形状構成のノズルを使用して行なった一連の試験においては
、かかる構成の欠点が幾つか明らかになっている。先づ、表面に浮かぶ「スラグ
」相が存在すると、1乃至2cm程度の回転流が存在する場合でも、表面相の取
り込みを招くことがわかった。排流の開始直後から、有意の量の液体が排流ノズ
ルの途中で短絡し、2つの液体間の界面を直ちに漏斗状に変形させ、最終的に「
渦流」ファンネルを介して取り込みを行なうことがわかった。また、流出流は、
かなりの回転振動および側方振動を示すことがわかった。更に、改良されたノズ
ルの全排出係数は、同じ出口直径を有する簡単な直線チューブノズルと比べて有
意に低いことがわかった。
かかる流れの挙動は、ノズル入口における液体の突然の加速および垂直方向下
方のノズルの入口における有意の急激な圧力降下により促進され、表面の「スラ
グ」相の迅速な取り込みおよび崩壊を招くことになる。容器の底部に沿ったこれ
らの圧力降下が大きいと、ある程度の量の液体が容器の上部から引き入れられる
ことが不可避となり(流れを目視したところ、螺旋状の流路ラインが明らかとな
り)、かくして、渦の形成およびスラグの取り込みは避けることができないもの
となる。これにより、嵩の小さい「金属」相内に表面の「スラグ」相の細かい液
滴が混在した高分散混合物が形成される。
本発明は、ノズルから出る液体が回転渦を実質上含まない幾つかの集束する放
射状の流れとなってノズルに近づくことができるように構成することにより、先
行技術を有意に改良するものである。本発明は、少なくとも鋼排出構造体におい
て通常見受けられる角速度の範囲内において、渦の取り込みを実質上なくすのに
十分な長さを有する放射状通路を各流れが通ることができるように構成されてい
る。
本発明に基づく渦抑制装置は、プロセスのパラメータを変えることを必要とせ
ずに、現存する冶金容器に適合させることができる。更に、本発明は、鋼の酸化
を避けようとする場合の最も望ましい要件である安定かつ緻密な流出流を提供す
るものである。
従って、本発明の目的は、容器からノズル状の開口を介して排出される液体に
おける渦または回転流の形成により生ずる上記した課題に対処するものである。
ドレン容器(draining container)内に渦流を生ずる軸線方向下方の流れを抑制
するのに使用する手段は、誤って流れ損失を大きくし、排出係数(discharge co
efficient)を低下させ、あるいは流出流を不安定にすることがないようにすべ
きである。流れの状態は、流出液の大部分がノズルへ向けて容器の床に沿って放
射状に引き入れられるようにするとともに、表面の液体が液体の主たる部分を介
してノズルの軸線へ移行することができないように定められるようにする。発明の開示
本発明によれば、使用の際に、垂直方向の軸線を有するノズルの上方に配置さ
れかつノズルを液体の表面から直接下方へ向かう流れから隔離するそらせ板を備
えた流れ制御装置が提供されている。仕切り(divider)が、そらせ板をノズル
から垂直方向に離隔するように配設され、液体の流れを案内しかつ制御するとと
もに、前記軸線を中心とした回転流を阻止しかつ液体がノズルに入る前に前記軸
線へ向けてそらせ板の下を放射状に流れることができるように構成されている。図面の説明
以下、本発明の実施例を添付図面に関して説明するが、図面において、
図1は、タンディッシュにおいて使用される本発明の第1の実施例を、タンデ
ィッシュの床の一部とともに示す概略斜視図であり、
図2は、図1の2−2線断面平面図であり、
図3および図4は、本発明の第2の実施例を示す互いに関連する断面図であっ
て、図3は図4の3−3線断面図、図4は図3の4−4線断面平面図であり、
図5は、内側部品が流れを制御し、停止させあるいは開始させるように、固定
された外側部品内で回転するように構成された2個部品集成体からなる本発明の
第3の実施例を示す概略断面図であり、
図6は、集成前の状態にある図5の2個部品の斜視図であり、
図7は、2個部品集成体からなり、内側部品が外側部品内を垂直方向に上下す
ることにより流れを制御し、停止させあるいは開始させるように構成された本発
明の第4の実施例を示す断面図であり、
図8は、図7の8−8線断面図である。発明を実施するための最良の形態
上記したように、本発明は製鋼に関して説明しているものであり、その好まし
い実施例は製鋼に関するものである。しかしながら、図1の構成は、本技術分野
における本発明の実施の範囲を示すために云えば、レードル、底部に栓が設けら
れたEAFまたは傾斜した状態にあるBOF転炉の側壁に適用することもできる
ものである。図1に示すように、流れ制御装置20が、タンディッシュ(一部だ
けを図示)の床24に着座されたノズル22の上方に配置されている。ノズル2
2は、床包囲体の上面と面一をなす入口27から長手方向に延びる、中心に配設
された排出口26を備え、この排出口は床24の外側面で終端しまたは該外側面
の下方で終端する出口29を有している。
流れ制御装置20は、ノズル22を覆うように配設されかつノズルの軸線を中
心に配置された円形のそらせ板28と、4つの仕切り30の形態をなす放射状仕
切りとを備え、各仕切りはノズルの従って排出口26の前記軸線に対して半径方
向に延びている。仕切り30は、排出口26とそらせ板28の周囲との間を延び
ている。更に、仕切り30は、そらせ板28を排出口26から上方へ、ノズルの
出口29における排出口26の直径の少なくとも2分の1倍乃至1倍の高さ距離
だけ離隔させるようにそらせ板28を支持している。仕切りはプレート28およ
びノズル22と協働して、仕切り30の周囲を含む仮想の直円箇体により画成さ
れるノズル供給容積(nozzle-supply volume)を画定している。この供給容積は
また、液体の鋼をノズルの口に導く個々の半径方向の流路の集まりと考えること
ができる。産業上の利用可能性
使用の際には、そらせ板28は、ノズルの排出口26をそらせ板の上方に含ま
れる液体におけるあらゆる方向流(directional flow)から隔離する。かかる方
向流は、液体における回転流だけでなく、ノズルに対して下方へ向けられる主に
軸線方向の成分を含むとともに、「渦流」ファンネルの形成の主役を占める流れ
も含む。実験によれば、そらせ板28は、ノズルをかかる流れから有効に隔離し
かつかかる「渦流」ファンネルの形成を阻止するために、ノズルの出口29にお
ける排出口26の直径よりも少なくとも4倍、好ましくは、6乃至8倍大きい直
径を有するのが好ましいことがわかった。
ノズル供給容積を形成する放射状の流路に入る液体の残りの動きは、ノズルの
排出口26へ向かう流れが、完全に水平ではない場合に、実質上水平となるよう
に仕切り30により制御される。これにより、一の流路からの液体は、ノズルを
通過する前にノズルの実質上軸線において他の流路からの液体と遭遇する。
ノズルにおける流れの分離およびその結果としてのノズルの近傍での包含物の
沈積を最少にするように、仕切りの表面は、図2の横断面図に一層明瞭に示すよ
うに、滑らかな輪郭に形成されている。図示を簡略にするため、仕切りの数は4
に制限されているが、用途および連係するノズルの寸法に応じて変えることがで
きる。そらせ板の横断面および仕切りの最少断面は渦抑制性能にとっては臨界的
ではないものである。従って、これらの形状と寸法は、意図される機械的強度お
よび耐エロージョンに関する要件に基づいて選択されるべきである。
実験結果によれば、流れ制御装置20のノズルを介して排出口26から出る液
体の流出流は、周囲の雰囲気(床24の下の気体)の顕著な押し拡げ(flaring
)または取り込みを伴うことのない緊密かつ緻密なものとすることができること
がわかった。これは、仕切り間の流路の全横断面積を、ノズルを通る流れの横断
面積と少なくとも同等とすることにより最良なものとすることができる。ノズル
の排出口26への液体の供給は、この装置による制限を受けない。
この装置を使用することにより、ノズル付近の流れは、装置の周辺からの液体
の緩慢な流れにより、容器の床に沿って実質上水平に連続して供給される。鋼中
の不純物は浮上する傾向があることはよく知られており、ノズルは底部から液体
が供給されるので、不純物はノズルに引き込まれる鋼からスラグ中に上昇する可
能性が一層高まる。
更にまた、渦流ファンネルの形成を抑えることにより、オペレータはこの装置
を介して、(スラグを取込む危険性なしに)タンディッシュを一層完全に空にす
ることができる。これにより、製造プロセスからの液体鋼の回収量を一層多くす
ることができる。液体の鋼の生産をこのように改良することにより、装置の使用
による経済的効果を大きくすることができる。別の実施例
本発明の別の実施例が図3および図4に示されており、この実施例は冶金容器
とともに広く使用されているタンダック(TUNDAK)[フォセコ・インターナショ
ナル・リミテッド(Foseco International Limited)の商標]コーン(cone)と
ともに使用されるようになっている。流れ制御装置32は、容器の床36にくぼ
んで形成されたノズル34と連係して使用され、ノズルは排出口38と出口40
とを有している。出口40は通常、床36の外側面と面一に形成される。
入口42が床の上面から下方へ離隔して配設され、タンダックコーン44が床
36に沿って配列され、床を通る開口を画成しており、液体の金属はこの開口を
介して容器から排出されるようになっている。通常の実施態様によれば、タンダ
ックコーンはタンディッシュの床に配設される。
本発明のこの実施例においては、装置32は、同様に円形をなしかつ床36の
上面と整合するタンダックコーンの直径と略同等の直径を有するそらせ板46を
備えている。タンダックコーンは、液体におけるあらゆる方向の流れをノズル3
4から隔離するのに有効であるように継続して作用するように、出口40の直径
の4倍よりも大きい直径を通常有している。しかしながら、ノズル供給容積はタ
ンデックコーンの配設により増加するので、プレート46の周囲とプレート46
の中心との間を延びて排出口38と交差する仕切り48を設けるのが好ましい。
かかる構成とすることにより、液体がコーンを介して移行する前に水平方向に移
動するときに半径方向の流路を確保することにより、タンダックコーンに入る液
体中の残りの回転運動を有効に阻止することができる。
タンダックコーンは、タンデッシュの床の一部を構成するので、床に対して停
滞している鋼の層が冷却しても、仕切り間における液体金属流の通過を妨害する
ことがないようにしている。
レードルに用いる場合、容器に溶融金属を充填する前にコーン44にサンド(
sand)を詰めて金属凝固の問題をなくすようにするために、この種のノズルとコ
ーンの組み合わせを使用することは恒常的に行なわれている。このような冶金容
器においては、ノズルサンドはまた、金属流が初期の充填期間の際に早期に流れ
始めるのを防止するノズルプラグとしても作用する。ある最小の液体金属ヘッド
が容器内に形成されおよび/または液体金属が容器から排出される準備が整うと
、サンドはノズル34を介して解放され、液体金属はノズルを閉塞することなく
流れる。当然のことであるが、サンドを所定の場所に入れるようにアクセスしな
ければならない。これは、特に、そらせ板46の孔50(鎖線で図示)を設ける
ことにより行なうことができる。タンディッシュに用いる場合には、この手順は
必要であるとはわからなかった。
孔50は、一対の仕切り48間に配置され、一般的には、直径が約1乃至3イ
ンチ(2.5乃至7.5cm)である。実験結果によれば、(中心の場合でも)
そらせ板に孔が存在すると、軸線方向の速度が、装置により形成され、制御され
る半径方向の流れを必ずしも支配するものではないことがわかった。
図3および図4に関して上記した種類の装置32を使用して行なった実験によ
れば、タンディッシュのノズルからの流出流は、ローピング(roping)および押
し拡げが少なく比較的優れており、しかも本発明に係る装置が装備されていない
タンディッシュのノズルからの流れよりも一層滑らかになることがわかった。
かかる実験においては、(ノズルサンド充填孔50を除外した)装置32は、
低セメント、低水分、高アルミナの注型性配合物であるフォアキャスト(Foreca
st)82およびフォアキャスト70(フォセコ・インターナシヨナル・リミテッ
ドの商標)から形成したが、2つの配合物のうち後者の方が優れていることがわ
かった。
装置を4ストランド、12トンのタンディッシュに装備し、125インチ/分
/ストランド即ち235kg/分/ストランドの公称注型速度で4”x4”のビ
レットを製造した。
この装置は、タンディッシュのタンキャスト(Tuncast)(フォセコ・インタ
ーナショナル・リミテッドの商標)をスプレーした底部に単に押し付けることに
より容易に据え付けられた。装置は、タンキャストスプレーライニングを通常の
態様で乾燥させて所定の場所に設置された。
装置は、予熱を何ら必要とせず、ストランドを十分に自由に開放することがで
き、注型の開始時に凝固の問題は起こらず、しかも通常の注型機の操作を妨害す
ることなく通常の4乃至5のレードル系列を達成することができた。
本発明の第3の実施例が、図5および図6において参照番号52により全体示
されている。本実施例においては、本発明に係る流れ制御装置は、一体的なノズ
ル54を有しており、このノズルは、ノズルとこれを覆う円形のプレート58の
周辺との間を放射状に延びる4つの仕切り56(図5においては、仕切りは3つ
図示されている)の下方で中央に配置されシリンダにより画成されている。図5
においては、装置52は、容器の床60を貫通するノズル54とともに示されて
いる。
ノズル54内に滑り嵌めすることができる寸法に形成された内側スリーブから
なる流れ栓体(flow obturator)が配設され、該栓体には、栓体をノズル内で回
転させたときに仕切り56間のギャップと位置合わせ自在に配設された4つの長
手方向に延びる丸いスロット4が上端に形成されている。栓体62の外側端部に
設けられたショルダ8には、アクチュエータとして作用するハンドル66が配設
されている。図5においては、装置は「閉止」状態にある。
本発明のこの実施例においては、ノズルを貫通する排出口は、出口74を有す
る栓体62を貫通する軸線方向の開口70(図5)により画成されている。
本実施例においても、そらせ板58は、液体中の方向流をノズルから隔離する
作用を行ない、仕切り56は回転流を偏向させることにより、仕切り間で排出口
70に入る液体は、開口に対して主として半径方向の動きの向きを有することに
なる。流れ栓体62を回転させて、スロットと仕切り56との位置合わせを行な
いあるいはかかる位置合わせを解除するすることにより、液体のノズル供給容積
を変えて容器内の状態を変えることにより、必要に応じてノズルを通る流れを規
制することができる。
本発明の第4の実施例が、図7および図8において参照番号82により全体が
概略示されている。本実施例においては、流れ制御装置82は、一体的なノズル
84を有しており、このノズルは、該ノズルとノズルを覆う円形のプレート88
の周辺との間を放射状に延びる4枚の仕切り89の下方の中央に配置されたシリ
ンダにより画成されている。図7においては、装置82は、容器の床90(およ
び鋼のシェル92)を介して延びるノズル84とともに図示されている。内側ス
リーブからなる流れ栓体94がノズル84内に滑り嵌めすることができる寸法に
形成されており、この栓体は、装置82の中央へ向けてノズル84の放射状の仕
切り89を延ばし、かつ、液体流のチャンネルを相互間に画定するアーム86(
図8)からなる十字状部を上端に備えている。アーム86は、プレート88の下
側に形成された対応する凹部91に収容され、かつ、軸線方向へ動く際に栓体を
案内する端部87から下方へ離隔して配置されている。栓体94は、一組の液圧
ピストン104を作動させることにより、仕切り89間の液体流の前記チャンネ
ルにより画定されるノズル供給容積に対して軸線方向に動くことができ、この動
きによりノズルを介して流れる容積流を制御するようになっている。通常の使用
の際には、栓体は、アーム86の下面の入口から栓体94の外側面の出口102
へ延びる中央に配設された排出口98の中へ通路を介して流れる液体金属流を最
大にするように引き出される。
栓体(62および94)との整合面と面一をなす図5のノズル54およ図7の
ノズル84に埋め込まれた、リングの形態をなす多孔質のれんがを、この多孔質
れんがに不活性ガスを給送する手段とともに組み込むことにより、可動部材間に
気体のフィルムによる滑性を提供するとともに、整合面における金属の漏洩の防
止を図ることができる。
本発明の上記実施例に対する変更例およびこれらの実施例の均等例は請求の範
囲に含まれるものである。
参照番号の説明
20 流れ制御装置、図1および図2
22 ノズル
24 床
26 排出口
27 入口
28 そらせ板
29 出口
30 放射状仕切り
32 流れ制御装置、図3および図4
34 ノズル
36 床
38 排出口
40 出口
42 入口
44 コーン
46 そらせ板
48 仕切り
50 孔
52 流れ制御装置、図5および図6
54 ノズル
56 仕切り
58 そらせ板
60 床
62 栓体
64 スロット
66 ハンドル
68 ショルダ
70 軸線方向の開口
74 出口
82 流れ制御装置、図7および図8
84 ノズル
86 アーム
87 端部
88 そらせ板
89 放射状仕切り
90 床
92 鋼シェル
94 流れ栓体
98 排出口
102 出口
104 ピストン
【手続補正書】特許法第184条の8
【提出日】1994年12月5日
【補正内容】
かなりの回転振動および側方振動を示すことがわかった。更に、改良されたノズ
ルの全排出計数は、同じ出口直径を有する簡単な直線チューブノズルと比べて有
意に低いことがわかった。
かかる流れの挙動は、ノズル入口における液体の突然の加速および垂直方向下
方のノズルの入口における有意の急激な圧力降下により促進され、表面の「スラ
グ」相の迅速な取り込みおよび崩壊を招くことになる。容器の底部に沿ったこれ
らの圧力降下が大きいと、ある程度の量の液体が容器の上部から引き入れられる
ことが不可避となり(流れを目視したところ、螺旋状の流路ラインが明らかとな
り)、かくして、渦の形成およびスラグの取り込みは避けることができないもの
となる。これにより、嵩の小さい「金属」相内に表面の「スラグ」相の細かい液
滴が混在した高分散混合物が形成される。
JP−A−632539においては、渦の形成を抑制しかつスラグの取り込み
を最少にするように、出口ノズルから離隔配置されたディスク状のせき(weir)
が開示されている。
本発明は、ノズルから出る液体が回転渦を実質上含まない幾つかの集束する放
射状の流れとなってノズルに近づくことができるように構成することにより、先
行技術を有意に改良するものである。本発明は、少なくとも鋼排出構造体におい
て通常見受けられる角速度の範囲内において、渦の取り込みを実質上なくすのに
十分な長さを有する放射状通路を各流れが通ることができるように構成されてい
る。
本発明に基づく渦抑制装置は、プロセスのパラメータを変えることを必要とせ
ずに、現存する冶金容器(metallurgical vessel)に適合させることができる。
更に、本発明は、鋼の酸化を避けようとする場合の最も望ましい要件である安定
かつ緻密な流出流を提供するものである。
従って、本発明の目的は、容器からノズル状の開口を介して排出される液体に
おける渦または回転流の形成により生ずる上記した課題に対処するものである。
ドレン容器(draining container)内に渦流を生ずる軸線方向下方の流れを抑制
するのに使用する手段は、誤って流れ損失を大きくし、排出係数(discharge co
efficient)を低下させ、あるいは流出流を不安定にすることがないようにすべ
きで
ある。流れの状態は、流出液の大部分がノズルへ向けて容器の床に沿って放射状
に引き入れられるようにするとともに、表面の液体が液体の主たる部分を介して
ノズルの軸線へ移行することができないように定められるようにする。
請求の範囲
1.垂直方向の軸線と入口(27、42)から出口(29、40、74、102
)へ軸線方向に延びる排出口(26、38、70、98)とを有するノズル(2
2、34、54、84)を介して垂直方向へ排出される液体における回転流を抑
制するように構成され、かつ、使用の際にノズル(22、34、54、84)の
上方に配置されるそらせ板(28、46、58、88)を備えた流れ制御装置(
20、32、52、82)において、排出口(26、38、70、98)の長手
方向の軸線を中心に配設されかつ排出口から軸線方向にそらせ板(28、46、
58、88)を離隔するようにそらせ板を支持する放射状の仕切り(30、48
、56、89)とを備え、仕切りはノズルを通る流れの横断面積と少なくとも同
じ大きさの組み合わせ横断面積を有する放射状の流路を画成し、しかも仕切りは
液体が流路が合流する場所においてノズルへ向けて放射状にかつ水平に流路に沿
って流れ、次いで液体が流路から軸線方向にかつノズルを介して流れるように液
体における回転力を遮断するようになっていることを特徴とする流れ制御装置(
20、32、52、82)。
2.ノズルは装置と一体をなすことを特徴とする請求の範囲第1項に記載の装置
(20、32、52、82)。
3.そらせ板(28、46、58、88)は円形でありかつノズル(22、34
、54、84)の出口(29、40、74、102)における排出口(26、3
8、70、98)の直径よりも少なくとも4倍大きい直径を有することを特徴と
する請求の範囲第1項に記載の装置(20、32、52、82)。
4.そらせ板(28、46、58、88)は円形でありかつノズル(22、34
、54、84)の出口(29、40、74、102)における排出口(26、3
8、70、98)の直径よりも少なくとも6乃至8倍大きい直径を有することを
特徴とする請求の範囲第1項に記載の装置(20、32、52、82)。
5.そらせ板(28、46、58、88)はノズル(22、34、54、84)
を排出前に特定の物質で充填することができるようにする孔(50)を有するこ
とを特徴とする請求の範囲第1項に記載の装置(20、32、52、82)。
6.孔(50)は排出口(26、38、70、98)の前記長手方向の軸線に対
して偏心していることを特徴とする請求の範囲第5項に記載の装置(20、32
、52、82)。
7.仕切り(30、48、56、89)はそらせ板(28、46、58、88)
をノズル(22、34、54、84)の出口(29、40、74、102)にお
いて測定される排出口の直径の半分よりも小さくない高さ距離だけ排出口から離
隔させることを特徴とする請求の範囲第1項に記載の装置(20、32、52、
82)。
8.仕切り(30、48、56、89)はノズル(22、34、54、84)の
入口(27、42)において排出口(26、38、70、98)と交差すること
を特徴とする請求の範囲第1項に記載の装置(20、32、52、82)。
9.仕切り(30、48、56、89)は排出口(26、38、70、98)と
そらせ板(28、46、58、88)の周辺部との間を延びることを特徴とする
請求の範囲第1項に記載の装置(20、32、52、82)。
10.ノズル(22、34、54、84)は装置と一体をなし、かつ、ノズルは
仕切り(30、48、56、89)と対応する数の長手方向へ延びるスロット(
64)を有する内側スリーブからなる流れ栓体(62、94)を備えており、流
れ栓体はスロットが仕切りに対して選択的に位置合わせされることにより排出さ
れる液体の流れを規制することができるように排出口を中心に回転自在となって
いることを特徴とする請求の範囲第8項に記載の装置(20、32、52、82
)。
11.ノズル(22、34、54、84)は装置と一体をなし、かつ、ノズルは
排出口(26、38、70、98)に対して軸線方向に移動自在に配設されて排
出される液体の流れを規制する内側スリーブからなる流れ栓体(62、94)を
有することを特徴とする請求の範囲第1項に記載の装置(20、32、52、8
2)。
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(81)指定国 EP(AT,BE,CH,DE,
DK,ES,FR,GB,GR,IE,IT,LU,M
C,NL,PT,SE),OA(BF,BJ,CF,CG
,CI,CM,GA,GN,ML,MR,NE,SN,
TD,TG),AT,AU,BB,BG,BR,BY,
CH,CZ,DE,DK,ES,FI,GB,HU,J
P,KP,KR,KZ,LK,LU,LV,MG,MN
,MW,NL,NO,NZ,PL,PT,RO,RU,
SD,SE,SK,UA,UZ,VN
(72)発明者 ガスリー,ローデリック・アイ.・エル.
カナダ国エイチ3ゼット・2エル6ケベッ
ク州 ウエストマウント,ロズリン・アベ
ニュー・328
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1.垂直方向の軸線と入口(27、42)から出口(29、40、74、102 )へ軸線方向に延びる排出口(26、38、70、98)とを有するノズル(2 2、34、54、84)を介して垂直方向へ排出される液体における回転流を抑 制する流れ制御装置(20、32、52、8 2)において、 使用の際にノズル(22、34、54、84)の上方に配置されるそらせ板( 28、46、58、88)と、 排出口(26、38、70、98)の長手方向の軸線を中心に配設されかつ排 出口から軸線方向にそらせ板(28、46、58、88)を離隔するようにそら せ板を支持する放射状の仕切り(30、48、56、89)とを備え、仕切りは ノズルを通る流れの横断面積と少なくとも同じ大きさの組み合わせ横断面積を有 する放射状の流路を画成し、しかも仕切りは液体が流路が合流する場所において ノズルへ向けて放射状にかつ水平に流路に沿って流れ、次いで液体が流路から軸 線方向にかつノズルを介して流れるように液体における回転力を遮断するように なっていることを特徴とする流れ制御装置(20、32、52、82)。 2.ノズルは装置と一体をなすことを特徴とする請求の範囲第1項に記載の装置 (20、32、52、82)。 3.そらせ板(28、46、58、88)は円形でありかつノズル(22、34 、54、84)の出口(29、40、74、102)における排出口(26、3 8、70、98)の直径よりも少なくとも4倍大きい直径を有することを特徴と する請求の範囲第1項に記載の装置(20、32、52、82)。 4.そらせ板(28、46、58、88)は円形でありかつノズル(22、34 、54、84)の出口(29、40、74、102)における排出口(26、3 8、70、98)の直径よりも少なくとも6乃至8倍大きい直径を有することを 特徴とする請求の範囲第1項に記載の装置(20、32、52、82)。 5.そらせ板(28、46、58、8 8)はノズル(22、34、54、84 )を排出前に特定の物質で充填することができるようにする孔(50)を有する ことを特徴とする請求の範囲第1項に記載の装置(20、32、52、82)。 6.孔(50)は排出口(26、38、70、98)の前記長手方向の軸線に対 して偏心していることを特徴とする請求の範囲第5項に記載の装置(20、32 、52、82)。 7.仕切り(30、48、56、89)はそらせ板(28、46、58、88) をノズル(22、34、54、84)の出口(29、40、74、102)にお いて測定される排出口の直径の半分よりも小さくない高さ距離だけ排出口から離 隔させることを特徴とする請求の範囲第1項に記載の装置(20、32、52、 82)。 8.仕切り(30、48、56、89)はノズル(22、34、54、84)の 入口(27、42)において排出口(26、38、70、98)と交差すること を特徴とする請求の範囲第1項に記載の装置(20、32、52、82)。 9.仕切り(30、48、56、89)は排出口(26、38、70、98)と そらせ板(28、46、58、88)の周辺部との間を延びることを特徴とする 請求の範囲第1項に記載の装置(20、32、52、82)。 10.ノズル(22、34、54、84)は装置と一体をなし、かつ、ノズルは 仕切り(30、48、56、89)と対応する数の長手方向へ延びるスロット( 64)を有する内側スリーブからなる流れ栓体(62、94)を備えており、流 れ栓体はスロットが仕切りに対して選択的に位置合わせされることにより排出さ れる液体の流れを規制することができるように排出口を中心に回転自在となって いることを特徴とする請求の範囲第1項に記載の装置(20、32、52、82 )。 11.ノズル(22、34、54、84)は装置と一体をなし、かつ、ノズルは 排出口(26、38、70、98)に対して軸線方向に移動自在に配設されて排 出される液体の流れを規制する内側スリーブからなる流れ栓体(62、94)を 有することを特徴とする請求の範囲第1項に記載の装置(20、32、52、8 2)。
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