JPS59501278A - ランス吹き可能な酸素−燃料バ−ナ - 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】 発明の背景 製品の高温加熱に使用するバーナに関する。このバーナは、高温炎を形成するよ うに燃料と酸素を混合築するためのものである。また、本発明は、製品のランス 吹きの方法に関する。

更に具体的には、本発明は、黒鉛のバーナブロック内に燃焼室か設けられている ロケットバーナ型の酸素−燃料バーナに関し、ここでは、燃゛科が膜冷却するよ うに燃焼室の壁に対して供給され、燃焼室の内側に酸素が供給され、熱が燃焼器 壁から水冷ジャケットに伝達されることによってバーナブロックが間接的に冷却 され、バーナブロックや燃焼室の温度を下げる。バーすに供給された酸素や燃料 は酸素の高速流のまわりに炎の包囲体を形成するように調整され、酸素を予熱し 、炎から先へ製品の方へ酸素を向けて製品をランス吹きする。

高速または「ロケット」バーナは、高温条件で、また炎を所定の区域へ向けるの が好ましい条件で利用される。炎の高温によって、燃焼器の温度はバーナを急速 に劣化するほどに上昇する。成る用途では、バーナ内の製品がまだ熱い間に、若 しくは他の加熱源てよって製品がまだ加熱されている間にバーナへの酸素と燃料 の供給を止めることが望ましい。こういった状況では、バーすは製品や他の熱源 から出る熱ださらされて劣化し続げろ。その上、炉によっては、溶融金属材料の 重いスプラッシュが溶解サイクル中に生じてバーナノズルを完全に閉塞する。

従来、炉雰囲気で高温酸素−燃料バーナの劣化を避けるためにいろいろな手段が 利用された。例えば、成る炉設計では、水冷を特徴とし、バーナかも熱を取り去 るために、多量の水を急速循環させている。これによって、バーナの急速な酸化 や他の劣化は防止できる。

炉の操作によっては、バーナの吹き込みが無い間は、炉内（／ｃ発する熱に対し てバーナを過度に晒さないように、炉室からバーナを物理的に引き込ませろ。ま た炉によっては、アイドルバーナは炉室から引込ませないが、空気の供給をアイ ドルバーナから炉内へ続け、空気１（よってバーナの露出面を部分的に冷却し、 バーナノズルをスプラッシュから守る。

前述の特徴のものでは、炉用の高温高速バーナの寿命を延ばすことに成功したも のもあったが、解決されない問題もあった。例えば、アイドルバーナが炉から引 き出されるとき、一定量の熱や溶融金属のスプラッシュが炉外に放出され、そし てバーナを引き出せるよって設計しなければならない。バーナノズルへの溶融材 料のスプラッシュからバーナを冷却保護する（Ｃは、アイドラバーナを介して空 気を供給するが、このとき、炉内へ加えられた空気によって、製品を処理する化 学条件が変わりやすい。また、高温燃焼器を直接に冷却するため水を使用するこ とは、次の点で幾分危険でよって水がバーナの内部や炉に漏れることがあれば、 爆発が生じるだろう。

炉内の製品が所定の温度に加熱された後、鋼の製造においては、導管を介して溶 湯中（Ｃ酸素を吹き込んだり、溶湯の表面（Ｃ酸素を吹きつｉ・すたりして製品 のランス吹きをするのが望ましい。酸素は製品中の炭素を酸化することによって 鋼を精錬し、また酸素は鉄、イオウ、リンなどの製品中の元素と反応する。酸素 と溶融製品の間の接触面に多量の熱が発生する。

典型的な表面ランス吹き過程では、多量の酸素が溶湯と反応しないで炉外へ排出 される。これは、酸素が製品の近くにあるときは酸素の全てが反応を始めるのに 充分な温度てなっていないからである。また、典型的には炉は開放型であって、 酸素の供給導管は開口から炉中に挿入され、導管の開放端が溶湯の周辺で動いて 溶湯の表面を通して酸素を供給する。このような先行技術のランス吹き作業では 、熱が炉から逃げ、製品の酸素と炭素の間に適当な反応を起こすのに長時間かか る。

酸素の利用率を増すと共にランス吹きプロセスを完了するの６で必要な時間を短 くするために、酸素を予熱し、予熱された酸素を成るパターンで高温製品の広範 囲な表面（で向けて製品の表面積との接触の増大を図るのが好ましい。

酸素流が予熱されて、未だ融点に達していない炉中の予熱されたスクラップに吹 きつけられると、酸素はスクラップと反応して発熱する。この熱は、特に酸素流 がスクラップに吹きつげられた区域では、スクラップを急速て溶解するの乙で役 立つ。酸素の予熱によって、予熱されたスクラップの酸化が一層活発になり、溶 融プロセスを促進する。更に、予熱されない酸素の代りに予熱された酸素を使用 する場合、予熱されたスクラップの温度は、酸素とスクラップの間に必要な反応 を生じさせるの６で、それほど高くする必要はない。従って、酸素を予熱してか ら炉中のスクラップに吹きつけると、溶は落ち時間を短くでき、従って製鋼プロ セスの精錬サイクルに必要な時間が短くなる。

また、炉中のスクラップに活性化酸素を吹きつけることによって、スクラップの 最終溶解と製品の最初の精錬が同時に行われる。

要約すれば、本発明は、炉などに使用する高温高速酸素−燃料バーナかもなり、 炉などの内部に直接に晒される耐高熱バーナブロックがあって、このバーナブロ ックには、バーナブロックの高温面を貫通してバーナブロックの中に延びる燃焼 室がある。開示した実施例では、酸素の供給導管がバーナブロックの後から延び て、酸素を燃焼室の中央部分内に吹き込むと共に、燃料供給導管がバーナブロッ クの中を延びて、燃料の主要部分を燃焼室の基部へ酸素の周囲に吹き込んで、そ して燃焼室の凹み表面に追加の燃料を吹き込み、従って凹み表面に供給された燃 料で燃焼室内６て膜冷却が生じ、そして酸素が炎の中央に大体存在し、燃料が炎 中の酸素を大体取り囲む。このように酸素と燃料の導入をすれば、燃焼室内で最 初の混合が生じろ。

本発明の一実施例では、バーナブロックの後面から内部へ複数の冷却孔が形成さ れ、燃焼室付近で円形の形で互いに平行に配置されている。冷却材供給導管が冷 却孔に入れ予成に受け入れられ、供給導管によって、バーナブロックの高温面に 隣接する冷却孔の端０て液体冷却材を供給する。他の実施例では、水冷ジャケッ トがバーナブロックのまわりを延びている。

酸素供給導管はバーナブロックの長さに沿って可動であり、酸素の供給は、燃焼 室の長さに沿っているいろな所で行える。燃焼室内で生じて燃焼室から出る炎の 形と速度は酸素供給導管を再配置することによって制御できろ。

燃焼室から出る炎は高速炎であり、燃料が全体的に酸素を囲んでいろ。金属の装 入材が溶けて装入材の温度が上昇’ｆろ炉作業時期では、燃料と酸素の比は通常 は化学量論的に調整されろ。製品が酸素のランス吹きに必要な温度に達したら、 ・燃料と酸素の比は、酸素の供給を増大するように変えられる。酸素は依然とし て燃料してよって囲まれており、バーナによって作られた炎の包囲体が、酸素の 高速流を、それが炎を通って炉中（Ｃ入るときに予熱する。炎の中で消費されな い過剰の酸素の予熱は酸素を活性化し、従って高温製品に吹きつけられる酸素の ほぼ全てが、製品の表面で鉄、炭素、イオウ、リンなどと反応しやすくなる。

本発明の一実施例では、炉のまわりに数個のバーナが周方向に間を置いて配置さ れ、炉の中心軸線の片側へ成る角度に且つ下側υＣ向けられており、従ってバー ナかも出た炎と活性化酸素は、炉内で渦を巻く形尾なり、溶湯を撹乱しやすくな る。そして、溶湯の撹乱てよって、溶湯内で熱の分布が一層均一になり、未だ酸 化されていない溶湯の部分を表面如移動させて活性化酸素と直接に接触させる。

また、角度のついたバーナから出た活性化酸素の流れが溶湯のほぼ全表面と接触 する傾向にあって、精錬プロセスの速度を増大すると共に、ランス吹きプロセス に利用される酸素の率を高める。

従って、本発明の目的は、酸素と燃料の混合体Ｄ・ら高温、高速の炎を発生させ 、この炎を炉などの他の空間内に向けるバーナを提供することであり、）く−ナ には、炉の内部に直接にさらされるノく一ナブロックがあり、バーナブロックと このバーナブロック内の燃焼室の表面が液体１でよって連続的に冷却され、・ぐ −ナブロックの燃焼室の表面は燃料の膜冷却によって保護される。

本発明の他の目的は、高温の炉の内部に直接に晒される黒鉛バーナブロックを含 む酸素−燃料ノく−ナを提供することであり、バーナブロックはその寿命を長く するためて内部冷却される。

本発明の他の目的は、燃焼室の中を通ってそしてそれを越えて噴出する炎の形を 調整する手段を含むロケットバーナ型の酸素−燃料ノく−ナを提供することであ る。このバーナは、炉の内側に連続的に晒されるノ＜−ナブロックとバーナブロ ックを冷却して／ζ−ナフ゛ロックの燃焼室を保護する手段とを含む。

本発明の他の目的は、高速炎を噴出し、作業におし・て寿命が長く、多用途性で 、製造・維持の費用が低℃・酸素−燃料バーナを提供することである。

本発明の他の目的は、燃料が酸素を大体囲むような炎を発生する酸素と燃料の混 合体を生じる酸素−燃料バーナを提供することであり、酸素と燃料の比は、炎の 中上・にある過剰の酸素が炎の中で消費されてしまわずに、周囲の炎色囲体によ って予熱され、炉中の製品の表面に向けられて、酸素のランス吹きを行うように する。

本発明の他の目的は、酸素が、炉中の製品に向けられる炎の中を通る間Ｏて予熱 され、この予熱酸素で禍を精錬する方、去を改良することである。

本発明の他の目的は、短時間で炉中の鋼を精錬する方法と装置を提供することで ある。

本発明のこれらの目的や特徴や利点は、添付の図面を参照して以下の説明を読め ば明らかになるであろう。

第１図は、バーす組立体の横断面図。

第２図は、第１図の線２−２に沿う前記ノく−ナ組立体の端部断面図。

第３図は、第１図の線３−３て沿う前記バーナ組立体の端部断面図。

第４図は、第１図の線４−４に沿うバーナ組立体の端部断面図である。

第５図は、第１図と同様な、部分側断面図で、本発明の第２実施例を示す。

第６図は、第１図名よび第５図と同様ケ、部分側断面図で、本発明の第３実施例 を示す。

第７図は、炉の内部の平面略図で、第１〜６図（で示す数個のバーナから発生す る炎を示す。

詳細な説明 図面６でついてさら（Ｃ詳細に検討するが、図面には、同様の部材には同様の数 字を付しである。第１図ては酸素−燃料バーナ１０が示されているが、当該バー す１０は、バーナブロック１１、バーナブロック支持カラー１２、冷加水ヘツダ −１３、燃料供給導管１４および酸素供給導管１５を有する。

面１９、上面２０、下面２１、および側’１ｉ２２．２３（第２図）がある。高 温面１８の中央部外を円筒形の孔２５が貫通していて、バーナブロック１１の内 部を延びている。円筒形の孔２５にはらせんねじ２６が設けられていると共に平 らな内面２８がある。円筒形の孔２５の縦方向中心軸線２９は、高温面１８の面 に対して直角になっている。

また、バーナブロックＩＩＫは導孔３０がバーナブロックの後部を貫通しており 、円筒形の孔２５より小径で、中実軸線２９と同軸でもある。導孔３０にはらせ んねじ３１が内部に設けられている。対向する孔３２が導孔３０に対して同心に 後面１９を貫通している。

直線状で円筒形の複数の冷却孔３４がバーナブロック１１に形成されている。冷 却孔３４は互いに平行て配置され、バーナブロック１１の中実軸線２９にも平行 で、円筒形の孔２５のまわりに円形の列を作って（第２図）いる。各冷却孔３４ は内部にらせんねじが設けられていて、各冷却孔）ま、高温面１８近くから後へ １９を貫通して開いている。

一対の環状燃料供給溝３５．３６がバーナブロック１１に形成されており、円筒 形の孔２５から半径方向外側疋延び、環状燃料供給溝３５はバーナブロックの高 部面１８の近くにあり、環状燃料供給溝３６は環状燃料供給溝３５と円筒形の孔 ２５の平らな内側壁２８との間のほぼ中央に配置されている。直線状の溝３８（ 第２図）がバーナブロックえ形成され、バーナブロックに対し縦方向１（かつ中 実軸線２９に平行１・ζ延びている。直線状の溝３８は円筒形の孔２５のまわり に９０度の間隔で形成され、円筒形の孔２５から半径方向外側に延び、環状燃料 供給溝３５から反対側穴３２（する。直線状の溝３８は３９の所でアンダーカッ トされており、そこで導孔３０およびその面３３と交差する。環状の凹み４０は バーナブロック１１の高温面１８に形成され、円筒形の孔２５のまわりπ同心状 ｉｃ延びている。

第１図と第４図シて示すよって、バーナブロック支持カラー１２が矩形の枠体４ ２を含み、これが一端で支持板４４によって支えられている。枠体４２はバーナ ブロック１１の外側に摺動自在にゆるくはめ込まれており、バーナブロック１１ は支持板４４と接触する。

の方へ約１／３の距離を延びている。支持板４４は枠体４２から外側に延び、取 付穴４５を含み、これらの取付穴を通して、ねじ、ボルトなどの固定手段を差込 んでバーナ組立体１０を炉などに取付ける。中央開口４６が支持板４４　Ｋ形成 され、中央開口４６の内径がバーナブロック１１の反対側穴３２の径に対応する 。

内側スリーブ４８が支持板４４から中央開口４６のまわりを延び、円形フランジ ４９がスリーブ４８から半径方向外１ｌｌＩに延びている。スリーブ４８はバー ナ組立体の中実軸１１３Ｊ２９に対して同心になっている。外側のハウジング側 壁５０も支持板４４て取りつげられており、外側フランジ５１が側壁５０から半 径方向外側て延びている。外側の矩形フランジ５１が内側フランジ４９て対し同 一面に配置されていて、そして外側のハウジング側壁５０が内側のカラー４８の まわりだ設げられており、従って、ヘッダー室５２は支持板４４の後で、内側ス リーブ４８とハウジング側壁５０の間に形成さｎている。接続開口５３が外側フ ランジ５１に形成されている。第１図〜第５図に図示された実施例では、内側の スリーブ４８は円形で、外側のハウジング側壁５０’＋ま矩形配置に形成され、 ヘッダー室５２のまわり疋支持伜を形成している。

第１図〜第３図に図示するように、冷却水供給ヘッダー１３は、離隔した一対の 平行な支持板５５．５６と、支持板５５　＋　５６に端で結合された内側スペー サスリーブ５７と、外側壁部分５８，５９，６０．６１からなっている。外側壁 ５８〜６１は互いに矩形配置に結合されていて、各々支持板５５．５６に結合さ れて、冷却水ヘッダー室６２を形成する。水供給導管６４が、外側壁６１の開口 ６５を介してヘッダー室６２と連通している。

複数の冷却液（＃給開口６６が支持板５５′Ｌ形成され、支持板４４の冷却１夜 供給開口４７と同心に、かつバーナブロック］１の冷却孔３４と同心に心合わせ されている。取付穴６８が支持板５５に形成されると共に、取付穴６９か支持板 ５６に形成されている。ボルトなどの接続部材７０が冷却水ヘッダー１３をバー ナブロック支持カラー１２に結合している。

第１図に示すように、燃料供給導管１４が中央導管部分７１を含み、中央導管部 分（・まバーナブロック１１の中実軸線２９と同軸（ｔこ延び、バーナブロック 支持カラー１２の中央スリーブ４８と冷却水ヘングー１３の中央スリーブ５７を 貫通し、供給端７２がバーナブロックの反対側穴３２に入り込んでいる。カスヶ ソｌ−７４が供給端７２と反対側穴３２の平面３３の間＆Ｃある。

供給枝管７５が燃料供給導管１４の中央部分７１と交差している。取付はフラン ジ７６が中央部分７１がも半径方間外側て延び、取付穴７８がフランジ７６に形 成され、取付穴７８が冷却水ヘッダーの取付穴６９と心合わせされている。ボル ト７９のような接続部材が心合わせされた穴６９．７８を貫通して、ガス供給導 管１４を冷却水ヘッダー１３だ取り付けている。同様て小さめの取付はフランジ ８０が中央部分７１の後側部分から半径方間外側に延びていて、取付は穴８１を そこに形成している。

酸素供給導管１５が、供給端にノズル８２を連結した直線状導管からなり、その 中実軸線２９′ＪＬはノズル開口８３が配置され、燃焼器スリーブ１００の中央 を酸素流が通るよう・足なっている。

供給端のノズル８２は、バーナブロック１１の導孔３０のねじ３１に係合づ−る らせんねじ８４の外側にねじ込まれている。取付は板８５は、ガス供給導管１５ のまわりπ入れ子に配置された中央開口８６と、カス板８０　、８５を結合しで ある。これによって、酸素供給導管１５をバーナブロック１１の中実軸線２９に 対し同心（Ｃ保持する。酸素供給導管１５のノズル８２の位置は、酸素供給導管 １５を回転さぜろことによって、バーナブロック１１の円筒形穴２５内で変更で きる。

酸素供給導管１５を回転すると、係合し合うねじ３１とねじ８４が酸素供給導管 １５とそのノズル８２をバーナブロック１１の中実軸線２９ｙｃ沿−って移動し 、／′スズル円筒形穴２５へ出し入れするように動かす。

第１図、第２図、第４図シて示すように、バーナブロック１１の冷却孔３４は、 内側６τらせんねじ９０が設けられていて、直線状の水出口管またはスリーブ９ １が冷却孔３４の中に設けられているっ各スリーブ９１冷却孔３４の内ねじと係 合する。スリーブ９１はバーナブロック１１の高温面１８の付近からバーナブロ ックの後面１９を介して後へ延び、支持板・１・４の冷却液供給開口４７を介し て、ヘッダー室５２に入り込んで液体供給導Ｗｇ　５は冷却水ヘッダー」３の冷 却液供給開口６６内に設けられており、各供、−＋８′導庁９５ま・・−ナブロ ック１１のスリーブ９内：て入→し手形（！こ７（す、へんでいる。位置決めフ ィン９６か液体供給導管ｆ’　９５　〕）末端から半径方向に突出１−で、液体 供給導管９５をスリーブ９１に対し同心離隔関係（て保持しているっこれによっ て、各液体供給導管近９５とそのスリーブ９１Ｊ〕間に環状の空間９８か形成さ れろ。従って、液体供給導管９５か、冷却水ヘッダー室６２かも入れ予成にスリ ーブ９】を介して冷却孔；３４の内側端の方−入液体を移動させ、当該液体Ｄ・ 、各液体供給導管９５グつまわりの環状空間９８を通って反対方間へ流れて戻り 、スリ、そこでバーす組立体から排出されろう燃焼器スリーブ１００がバーナブ ［Ｉツク１１の円筒形孔２５内（・で配置されている。燃焼器スリーブ１００の 外側面が溝３８に対１ろ隔壁となり、当該溝が長い燃料流路となり、谷溝１＝１ ＝は、燃焼器スリーブと酸素供給導管１５０間に燃料入口４］かある。、燃焼器 スＩＪ　−ブ１００の外側面には、らせんねじ１．０１が形成され、燃焼器スリ ーブのねじ］、　Ｏ］は、円筒形孔２５のね−２６と係合している。燃焼器スリ ーブは、３つの一体杓円筒形部分、内側部分１０２、中間部分１０３、外側部： ’（］、　０４内（で形成されている。円筒形部分１０２．１０３，１０４の壁 厚（：ｉ、内側部分から外側部分・＼崖セ疋薄くなり、従って円筒形部分１０２ ，１０３．１０４の重臣Ｉｌま内側部分り・ら外側部分に向って徐々に大きくな る。これシてよって、内側部分１．０２と中間部分１０３の間に第１の環状リム １０６が形成され、中間部分１０３と外側部分１０４の間に第２の環状リム１０ ７か形成される。複数の第１燃料入口孔１０９が環状リム１０６の直ぐ１隣りの 中間部分１０３内に形成さ才ｔ、複数の第２燃料人口孔１１０が環状リム１０７ の直ぐ隣りの外側円筒形部分１０４内に形成されている。第１燃料入口孔１０９ がバーナブロック１１の環状燃料供給溝３６と連通していると共に、第２燃料入 口孔１１０が環状燃料供給溝３５と連通している。

面板１１１が燃焼器スリーブ１００の外側端部に結合されていて、バーナブロッ ク１１の高温面１８内の環状凹み４０内て入り込んでいる。面板は反射遮蔽とし て働き、バーナブロックから放射熱を反射する。

第５図Ｇで示されるよ５Ｋ、本発明の第２実施例は燃焼器スリーブを含んでいな いのであって、バーナブロック１３４の孔１３５が円筒形部分１３６，１３８゜ １４、０　、１４２に形成され、これらが内側の円筒形部分１３６から外側の円 筒形部分１４２の方・＼徐々に大きくなっていて、環状のＮ１３７，１３９，１ ４１が円筒形部分の間に形成されている。内側の円筒形部分１３６が導孔１４４ につながり、４つの直線状溝１４５が導孔１４４のまわりだ９０度の間隔で形成 されている。酸素供給導管１４６は導孔１４４内にねじ込まれており、直線状溝 の内側を閉じて、直線状溝１４５を燃料流路て形成し、これによって酸素供給導 管１４８のまわりの燃料供給導管からバーナブロックの孔１３５の円筒形部分１ ３６，１３８，１４０．１４２に燃料を導く。酸素は酸素供給導管１４６から導 かれ、ノズル開口１４７を通って中実軸線１４９に沿って燃焼室内に導かれる。

従って、燃料は酸素流の外側に供給され、点火されると、炎が全体に酸素を囲む 。

第６図には、バーナブロック１５０が、内側に冷却孔が延びていない形式でも作 られることを示しており、バーナブロック１５０のまわりに冷却ジャケット１５ １があって、その中を水が循環している。この実施例では、冷却ジャケット１５ １が炉壁に強固て取り付けられ、その中を下向きの角度で延びる円筒形開口１５ ２が形成されている。冷却ジャケットには、炉壁て冷却ジャケットを取りつげる 取付はフランジ１５４と、円筒形開口１５２を囲む水室１５５がある。水供給導 管と水排出導管（図示せず）が、バーナブロック１５０つまわりに冷却水を循環 させるために水室１５５と連通している。開口１５２には円錐形状冗テーパがつ いていて、炉の内側にある部分は炉の外側にある部分よりやや小さくなっている 。バーナブロック１５０の外側表面も円錐形状にテーパがついていて、開口１５ ２の表面とバーナブロックの外側面の間ＣＣ李擦はめ合いを形成している。これ によって、バーナブロック１５０と冷却ジャケット１５１の間に空気隙間が形成 されて＜＜なり、従って、これらの機素の間の熱伝達を勝れたものにする。

取付はフィン１５８，１５９が、取付はフランジ１５４から上方に成る角度で、 またバーナブロックの中実軸線１６０に平行な成る角度で延びている。そして、 バーナブロック支持板１６１の中に溝１６２，１６ノト１５１の内側面に対しバ ーナブロックを摩擦接触させる。さらに、バーナブロック１６１の取付はフィン １５８，１５９に対する喫係合があるから、導管とその付随部品をバーナブロッ クから炉の外側へ延ばしたとき、バーナブロック１５０てなく、バーナブロック 支持板１６１によって支持できる。

燃焼器スリーブ１６７は第１図の燃・焼器スリーブと同様に、３つの部分すなわ ち大径部分１６８、中間径部分１７０、小径部分１７２、および中間のリム１６ ９．１７１を含む。複数の第１燃料入ロ孔１７４が中間径部分１７０内の環状リ ム１７１の直ぐ隣って形成され、そして複数の第２燃料入ロ孔１７５が外側の円 筒形部分１０４内の環状リム１６９の直ぐ隣りに形成されている。燃料入口孔１ ７４，１７５が燃焼器スリーブ１６７の外側のバーナブロックの環状燃料供給溝 １７６．１７７と連通していると共に、燃料供給溝１７６．１７７が、軸方向（ （延びる燃料供給溝１７８と連通している。燃焼器１６７が外側にねじ切りされ ており、バーナブロックの内側ねじ孔１７９内てねじ込まれている。

燃料供給導管１８０は燃料供給溝１７８に燃料を供酸素供給導管１８１の開端１ ８４は燃焼器１６７内の中央に配置されたノズルとして作用し、酸素流がノズル 開端１８４から燃焼器１６７内に噴出するようになっている。一方、燃料は、燃 料供給孔１７４．１７５を介して、また燃料供給溝１７８の所で燃焼器１６７の 内側端に形成された開口１８５を介して燃焼器１６７に入るように導かれる。従 って、燃料はノズル１８４から出る酸素流のまわりへ燃焼器１６７に供給される 。

操作 酸素燃料バーす１０の操作中には、水などの冷却液の供給は、加圧の下に冷却水 ヘッダー１３に対して（第１図）行われ、冷却水はヘッダー室６２から液体供給 導管９５の列を介してバーナブロック１１内に送られる。冷却液がバーナブロッ クの高温面の近くにある液体供給導管９５の開端を通った後、冷却液は、液体供 給導管９５とスリーブ９１の間の環状空間９８を通つて逆方向に流れ始める。こ うして、冷却液は燃焼器スリーブ１００のまわりに円形列の形で分配され、冷却 孔３４のスリーブ９１に沿った冷却液の動きによって、スリーブ９１から熱が抽 出されることになる。冷却孔３・１のねじ９０乃間の堅固な接触（でよって、バ ーナブロック１工とスリーブ９１の間の熱伝達か最大（でなり、バーナブロック から熱伝達（Ｃよって除去される熱が最大になる。スリーブ９］がら出ろ水がヘ ソグー室５２　Ｋ入り、バーナ組立体から排出されろ。

一方、燃料と酸素はバーナブロック１１へ供給される。酸素は酸素供給導管１５ およびノズル８２を介して供給され、ノズル開口８３がもＩ燃焼器スリーブ１０ ０へ送られる５、・燃料は酸素洪１袷導管１５のまわり７１つカス供給導管１・ ４を斤して供給され、燃料は複数のへ腺状溝３８を介してバーナブロック内（で 入る。大部分の燃料は円筒形孔２５の平らな内１側傍２８を貫−する孔４１を介 して燃焼器スリーブ１．　ＯＯ内（Ｃ送られ、残香）の１然料が環状燃刺供、袷 溝３５．３６−＼送られ、そこで燃料は燃焼器スリーブ１００″Ｊ）まわりを循 環し、燃料人口孔］、　０９　、１．１０を介して燃焼器スリーブにべろ。

この構成では、酸素が燃焼器スリーブ１００へ集中するように供給され、燃焼器 スリーブ１００の軸方向に７′ズル開［コ８３によって向シナもれ、そして燃料 が燃焼器スリーブへ酸素を囲むように供給される。従って、バーナブロック１１ の円筒形孔２５とその燃焼器スリーブ１００が燃焼室１１５を形成し、燃焼室１ １５がバーナブロック１１の高温面１８を介ｔ２て開いており、炎が燃焼室１１ ５の中（τ噴出され、燃焼室から外側・＼バーナブロック１１からＡさかろよう ５τ向げられる。

燃料が酸素のよりって供給されるから、バーナから出た炎か酸素を炎の中央に配 置する傾向となり、そして燃料の一部が主に炎の周辺（５で存在する。これによ って、化学量論的な炎温度疋まで非酸ｆヒ性炎を形成しやす（なる。

燃′＆室１１５・〜の段階的な燃料の移動・、家、まず燃焼室の内側端の孔・１ １を通り、燃料人口孔１０９を通り、燃料人口孔１１０を通り、炎を・燃焼室］ １５内（て発生さぜる。まｔこ、燃仲ｊｉ′！、燃焼器スリーブ１００の内側面 １で膜髪形成する傾向・：Ｉ：あり、これてよって炎の熱から燃胤器スリーブを 遮５俵するっ燃焼器スリーブ１００の重臣か徐々に増大することにより、燃焼室 １００の第２、第３の円１奇形部分Ｓτお（づ゛る燃料膜の形成を強め燃焼室内 ；Ｃ発生した炎の形は、酸素供給導管］５のノズル８２を再１配置することによ って成る８産制ｆ卸てきる。ノズル８２は酸素供給４管１５を回転すること疋よ って燃焼室１１５内−＼さらて移動′１−ろことかでき、係合する内側１のねじ ３１とねじ８４がノズル８２を再配置する。

第３図（で略図で示すよ５ｙ、冷却水ヘッダー室５２・〜・の流体の供給は、水 供、袷導管６・１内ｉ′ｃ配置された弁によって制、卸できる。例えば、水導管 １１８が水弁１１９によって水兵、＠導庁６４に連結され、空気導管１２０か空 気弁１２１によって水供給導管６１４１て供給される。この構成ては、装置内の 水が、水弁１１９を閉じて空気弁１２］を開くことによって一掃さ汎る。これに よって、オペレータかノ・−すの漏肚や誤動作を検知した場合シて・・−すかろ 水を９速に除去できる。さらＩＣ、バーナの冷却を続１するのにその空′気を［ 吏用できる。

第１図に略図で示すように、燃料供給導管１・１か弁１２３をｆ「シて燃料配管 ］２２に運、桔されており、弁１２５を介して希ガス供給配管１２４　ｖｃも連 結されている。この構成では、弁１２３を開いてカスや他の燃料か供給さｎ、一 方、弁１２５を介して供給配管１２４から希カスが供、給される。これは、バー ナが燃焼状１態でなく、アイドリンク状態にあって、依然として炉内に置かれて いて、炉内の製品から出る熱−や他のバーすから出る炎にさらされているような 場合て望ましい。

希ガスは、燃焼室Ｉ　Ｊ−５Ｋ雲を形成する傾向にあり、燃焼室を酸化から守る 。さら冗、これらのアイドリンク状態でバーナからの酸素（Ｃ対向する希カスの 供給（・てよって、炉内の他のバーナの操作の間に酸素が炉−送られない。一方 、冷却水はバーナの中を循環し続けることができ、連続的に・・−すを冷却しバ ーナを劣化しないように保護する。、さらに、・・−す１０・）よ、低黙焼状態 で操作でき、炉内からの溶湯スプラッシュによるバーす燃焼スリーブ１．００の 閉塞を防止するように高温に保持できる。酸素供給導管１５−＼の酸素の供給は 、供給配管１２９，１３０内の升１２７，１２８（／Ｉ：よって制菌てきる。

第５図の酸素−燃セ１バーナ］３３の操作はバーナ１０の操作（・Ｃ似ているか 、燃５叫の全てが燃料流路１４５を介して孔１３５に入る。燃料は、酸素供給導 管１４６から出る酸素を囲み、円筒形部分１３６　、１　：３８　。

１４０　、’　］、　＝１２の表面近くを流れろ傾向（′ｃあり、孔１３５の表 面近くの燃料の障壁を形成するように作用し、孔の膜冷却を行うことになる。

第６図の酸素燃料バーナの操作は、第１図〜第５図のバーナの操作と同様である が、冷却水が、バーナブロックに直接に供給されるのではなく、冷却ジャケット １５１の中で利用される。円錐形状のバーナブロックは冷却ジャケットの円錐形 状の開口１５２の中に押し込まれ、これらの間の熱伝達接触を良くすると共に） バーナブロック支持板１６１が取付はフィン１５８ている。酸素供給導管１８１ の開放ノズル１８４からよって燃料が酸素流の周りに吹き込まれる。

酸素や燃料以外の材料をバーナから炉中に吹き込むことが望ましい場合、バーす に対する酸素と燃料の流れを止めることができ、酸素供給導管１８１をその曲管 からはずして、炉の外側からバーナを介して炉の内側へ通ずる開口を作ることが できる。これによって、小径の管を酸素供給導管を介して炉中へ直接に挿入てき 、製品に添加物を加えたり、導管を介して炉修材を流して反対側の炉壁を修理す ることができる。

炉中の装入金属を加熱するためにバーナを使用する場合、燃料と酸素の比は、炎 ができるだけ高温になるように調整されるのが普通である。装入材料が所定の温 度に達したら、前述のようにバーナの作動を止め、あるいは金属の溶解を完全に したり鋼の精錬を行う場合のようにランス吹き作業にバーナを使うことができる 。

ランス吹き作業に使用する場合、酸素対燃料の比を増大して、酸素の高速流が炎 の中で全部消費されてしまわないようにして、炎を通過する過剰の酸素が加熱さ れて、活性化され、溶湯中の炭素、鉄などの元素との反応性が高くなるよってす る。

第７図に示すように、バーナ１０のいくつかを炉室２０のまわりに配置して、炉 室の垂直中心線２０１の片側に角度をつげることができ、こうしてバーナから出 た炎と活性化酸素流が垂直中心線のまわりを大体時計方向にあるいは反時計方向 に向けることができる。

これにより、炉室の垂直中心線のまわりに溶湯の渦巻きを起こさせて、溶湯を攪 拌することができ、従って、それまでは炎や活性化酸素流と接触しなかった表面 下の溶湯部分を表面に移動させて接触させろことができる。

バーナの配置は、溶湯のできるだけ大きい表面積が炎や活性化酸素と接触できる ようにすることが好ましい。炎や酸素流の形は、酸素供給導管１５を燃焼室の中 に深く入れたり、あるいは引き出したりして制御できる。また、炎や酸素流の速 度はバーナへの酸素と燃料流の速度によって制御できる。

一般には、炎はバーナによって溶湯に向けられる。

鋼の精錬の場合には、過剰の酸素を炎の中に導入して、炎の中で消費されなかっ た酸素が、鋼如近づくにつれて、周囲の炎によって加熱される。この方法では、 酸素は、加熱されて、高度に活性化されて、製品中の炭素や他の元素と容易に反 応し、そして反応中疋消費される酸素の率が高い。また、炉中のスクラップがま だ完全には溶解しないが高温になったところでランス吹き工程を始めることがで きる。活性化された酸素と高温スクラップの反応は新たに熱を生じ、これによっ てスクラップの溶解時間を短くし、同時に精錬を始めることができる。こうして 、精錬工程が急速に行われる。

本発明を好適な実施例を特如引用しながら詳細に説明して来たが、特許請求の範 囲疋記載された本発明の範囲内で種々な変更・改良を行えることが理解されるだ ろう。

手続補正書（方式） 昭和ｆり年　１月　１日 特許庁長官 若杉和夫殿 １、　事件の表示 国際出願番号　ＰＣＴ／ＵＳ　８３１００９４９２、　発明の名称 ランス吹き可能な酸素−燃料バーナ ３、　補正をする者 事件との関係　特許出願人 住所（居所）　アメリカ合衆国　３０３４０　ｗ−シア州　ドラヴイレクリアー 　ヴユウ　フリイス　２８４５氏名（名称）ザ　刀ドレ　コーポレーション代表 者　ウンッ、ジェームス　エヌ。

国　籍　アメリカ合衆国 ６、補正の対象 （１）特許法第１８４条の５第１項の規定による書面の発明の名称の欄。

（２）％許協力条約に基づく国際出願Ｈ書の翻訳文の発明の名称の欄。

（３）明細書第１頁の翻訳文。

７、補正の内容 別紙のとおり ８　添付書類の目録 （１）特許法第１８４条の５第１項の 規定による書面　１通 （２）特許協力条約に基づく国際出願 願書の間訳文　１通 （３）明細書第１頁の翻訳文　１通 （２） 国際調査報告 明細書 ランス吹き可能な酸素−燃料バーナ 本発明は、電気炉のような金属等の溶慣炉において製品の高温加熱に使用するバ ーナに関する。このバーナは、高温炎を形成するように燃料と酸素を混合するた めのものである。また、本発明は、製品のランス吹きの方法に関する。

更に具体的には、本発明は、黒鉛のバーナブロック内に燃焼室が設げられている ロケットバーナ型の酸素−燃料バーナに関し、ここでは、燃料が膜冷却するよう に燃焼室の壁に対して供給され、燃焼室の内側に酸素が供給され、熱が燃潴器壁 から水冷ジャケットに伝達されることによってバーナブロックが間接的に冷却さ れ、バーナブロックや燃焼室の温度を下げる。バーナに供給された酸素や燃料は 酸素の高速流のまわりに炎の包囲体を形成するように調整され、酸素を予熱し、 炎から先へ製品の方へ酸素を向けて製品をランス吹きする。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １．炉室内の高温製品に対して炎を向け、予熱された酸素で鋼等を製造する方法 であって、炎内の燃料の完全燃焼に必要な体積より多い酸素の流れを炎を通して 高温製品（Ｃ送る過程があり、これによって、酸素が、製品の精錬のために製品 知近づくときに、炎によって加熱されるようにしたことを特徴とする方法。 ２、特許請求の範囲第１項に記載の方法であって、炉室内の高温製品に炎を向け る過程が、炎が酸素流を囲むように、酸素流のまわりに環状のパターンで燃料を 供給することからなることを特徴とする方法。 ３、特許請求の範囲第１項に記載の方法であって、炉室内の高温製品に炎を向け る過程が、炉室内の製品の溶融部分の動きを引き起こすために、炉室の垂直中心 線の片側へずれた角度で複数の炎を高温製品に向けることを特徴とする方法。 ４、燃焼室の炎開口を炉内へ向けて、酸素の流れを燃焼室へ送り、炉等の中の高 温製品に対し予熱された酸素を送る方法であって、酸素と組合わさって、炉中の 高温製品に炎が向けられるように、燃焼室内の酸素の流れの四りに燃料を供給し 、完全燃焼のために炎によって消費される量より多い酸素を供給するように酸素 流の酸素を調整し、これによって炎によって消費されなかった酸素が予熱されて 、高温製品に向けられることを特徴とする方法。 ５、　特許請求の範囲第４項１て記載の方法であって、完全燃焼のために炎圧よ って消費される量より多い酸素を供給するために酸素流中の酸素の量を調整する 過程が、製品が予熱された後で、製品が完全に溶解する前に行われ、製品が溶解 した後も過剰の酸素を供給しつづけることを特徴とする方法。 ６、高温溶解炉等の中に炎を向けるために高熱伝導性材料で製造されたバーナブ ロックを有し、該バーナブロックの高温面が炉の内部へ入り込んでいて、燃焼室 が該バーナブロックの高温面を貫通してバーナブロックの中を延びている酸素− 燃料バーナにおいて、燃焼室に対しその表面のまわりに流体燃料を供給する燃料 供給手段と、前記燃焼室の中の中央に酸素を供給する酸素供給手段と、燃焼室か ら出た炎が燃焼室に導入された酸素の全てを消費しないように化学量論的割合よ り多い酸素を燃焼室に導入する手段とを特徴とする酸素−燃料バーナ。 ７、特許請求の範囲第６項（Ｃ記載の酸素−燃料バーナであって、前記燃焼室が ほぼ円筒形であって、その中心軸線が前記バーナブロックの高温面を貫通し、前 記酸素供給手段が、燃焼室の中心軸線に配置されて且つ燃焼室内で中心軸線に沿 って可動なノズルを有し、前記燃料供給手段が燃焼室のまわりの位置で燃焼室と 連通していることを特徴とする酸素−燃料バーナ。 ８、特許請求の範囲第６項に記載の酸素−燃料バーナであって、前記燃焼室がほ ぼ円筒形であって、その中心軸線が前記バーナブロックの高温面を貫通し、前記 燃焼室が異なる直圧の２つ以上の同軸円筒形部分で形成され、大径円筒形部分は バーナブロックの高温面（Ｃ配置され、前記燃料供給手段が、前記燃焼室の小径 円筒形部分近くの所で・燃焼室の大径円筒形部分を介して燃焼室と連通する複数 の導管を有し、そして前記酸素供給手段が、燃焼室の＠線に沿って酸素を噴出す るために円筒形の燃焼室の縦軸線と心合わせされたノスル開口を有するととを特 徴とする酸素−燃料バーナ。 ９　特許請求の範囲第６項に記載の酸素−燃料バーナであって、前記燃焼室がほ ぼ円筒形であって、その中心軸線が前記バーナブロックの高温面を貫通し、さら に前記燃焼室の中心軸線に平行に前記バーナブロックの中を通り、前記高温面の 近くで終端し、燃Ｉ焼室のまわりに円形列に配置された複数の直線状冷却孔と、 前記各冷却孔の一部の中を通って延び、前記高温面の近くに開放供給端を配置し た冷却液供給導管を有することを特徴とする酸素−燃料バーナ。 ＪＯ１特許請求の範囲第９項に記載の酸素−燃料バーナであって、さらに、前記 冷却孔内に金属ライナが配置され、バーナブロックと金属ライナと金属ライナを 貫流する冷却流との間の熱伝導を良くするためＯて冷却孔とライナの間の接触を 確実にするように、冷却孔とライナυて相接するらせんねじを設けたことを特徴 とする酸素−燃料バーす。 １１、特許請求の範囲第６項に記載の酸素−燃料バーナにお見・て、バーナブロ ックが黒鉛でできている酸素−燃料バーナ。 １２、特許請求の範囲第６項（Ｃ記載の酸素−燃料バーナにおいて、炉に取り付 けられた冷却ジャケットかもなる液冷装置が設けられ、その中を円錐形のバーナ ブロック開口が延びていて、バーナブロックの外側面が、前記バーナブロック開 口（Ｃ寸法形状に関して対応し、冷却ジャケットのバーナブロック開口内に炉室 の外から摺動自在に差し込まれ、そしてバーナブロック開口から引き出せるよう になっていることを特徴とする酸素−燃料バーナ。 １３、特許請求の範囲第６項に記載の酸ネー燃料バーナにおいて、さも冗、前記 酸素供給手段と燃焼室が同軸であって、バーナブロックの中を延びる直線状の開 口を形成し、炉室へ添加物等を供給する補助機素が炉の外側から前記直線状の開 口を通って炉内へ突き出るようにしたことを特徴とする酸素−燃料バーナ。 １４　工業用炉のための酸素−燃伺バーナでちって、炉等の内部に直接さらされ る高温面を含む・・−子ブロックを有するものにおいて、燃焼室がバーナブロッ ク内（／Ｃ形成されて、バーナブロックの高温面を貫通して開口しており、酸素 供給４管かバーナブロックの中を延びて前記燃焼室と交差し、複数の燃利洪袷導 ’ｆｚ／Ｊ・・・−子ブロックの中を延びて燃焼室のまわりに均一（１でξでゾ 克室と交差し、そして複数の直線状冷却孔か・・−斗ブロックの中を互いに平行 に延ひて、バーナフロック５つ高温面の近くで終端して燃焼室のまわりＩｃ　ｉ ■−］形シ１］て並・、７でおり、そして冷却液供給導管か芥冷却凡の中、こベ ア１子形に延びて、バーナブロックの高温面Ｉ）近Ｃ（７こ９４：Ｊが配置崖さ れていることを１４徴と￥る酸素−ｆ（ゾ斗・・−す。 １５　特許請求の範囲第１・１項Ｑて記載の酸素−燃βＦ・・−すであって、さ １ら（心、バーナブロックの：然・焼室かは゛ま円筒形であって、金・萬シイナ を有し、この金属ライナとバーナブロックからせんねして係合していることを特 徴とする酸素−燃料バーナ。 １６、特許請求の範囲第１５項ＶＣ記載の酸素−燃゛叫・く−すにおいて、前記 金属ライナが異なる内径の２つ以上の円筒形部分からなり、大径円筒形部分カー 、］で−ナブロックの高温面の近くに配置され、犬；’−ｉＪ−」（富形部分の 黙料洪給開口が小径円筒形部分の近くに配置されて前記燃料供給導管と連通して いること馨特徴とする酸素−燃料バーナ。 １７、高温＠解炉等の中に）・−子ブロックか延びていて、バーナブロックの一 面が炉の内部しτ面しており、・く−子ブロックの前記−面の内（Ｉｌｌに色・ 焼室が形成されてバーナブロックの中を延びており、／ヘーナブロックの中を牲 科供給導管か浪びて前記燃・焼室と連通しており、・ヘーナブロックの中を酸素 供給導管が延びて燃・、焼室と連、ｌＴ！Ｌでおり、燃料供給導・庁と酸素供給 導管の各々か・・・−子ブロックと直接に熱云導凄触しており、）・−子ブロッ クの中を令却夕゛クトかイ・卯びており、冷却流体力１・−−ナフロソク？冷用 」１８亡二め（て冷却ダクトの中を１由り、そして）・−子ブロックが・燃料供 給導管と酸素供−＠辱青と乞冷却するよう（・こな〜つている酸素−燃料・り一 す。