JPH08502209A

JPH08502209A - 渦抑制流れ制御装置

Info

Publication number: JPH08502209A
Application number: JP6513606A
Authority: JP
Inventors: サンカラナラヤナン，ラマニ; ガスリー，ローデリック・アイ．・エル．
Original assignee: アール．・ガスリー・リサーチ・アソシエーツ・インコーポレイテッド
Priority date: 1992-12-08
Filing date: 1993-12-07
Publication date: 1996-03-12
Anticipated expiration: 2015-03-13
Also published as: FI952787A0; FI952787A; WO1994013840A1; AU5621094A; ES2133157T3; US5382003A; KR0170045B1; AU671182B2; DK0673442T3; KR950704517A; EP0673442B1; DE69325107T2; DE69325107D1; ATE180514T1; BR9307757A; EP0673442A1; CA2084845A1; JP3019267B2

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２２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３４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２２２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４３４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６５４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８８４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（２２、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、３８、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、３８、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、８２）。

───────────────────────────────────────────────────── 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，ＭＣ，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，ＪＰ，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

【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（２２、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、８２）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、３８、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、３８、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、８２）。