KR100633188B1

KR100633188B1 - 가스/액체 혼합챔버를 가진 송풍 랜스와 그 팽창-냉각 방법

Info

Publication number: KR100633188B1
Application number: KR1020007009862A
Authority: KR
Inventors: 폴크윈 쾨스터
Original assignee: 테친트 콤파니아 테크니카 인터나치오나레 에스.피.에이
Priority date: 1998-03-09
Filing date: 1999-02-26
Publication date: 2006-10-11
Also published as: EP1062370B1; CA2321651A1; EP1062370A1; BR9908644A; CA2321651C; WO1999046412A1; US6562287B1; PT1062370E; EP0947587A1; CN1292831A; ES2169599T3; CN1264995C; ATE210195T1; AU2726899A; KR20010041658A; RU2221054C2; JP4430230B2; DE59900496D1; JP2002506124A

Abstract

본 발명은 용융된 물질 속으로 매체(medium)를 주입하거나 또는/및 용융된 물질의 성질을 측정하기 위하여 제공되어진 랜스(lance)의 냉각방법에 관한 것이다. 가스/액체 혼합물(mixture)은 용융측면 상에 위치된 랜스의 단부(2)까지 와있는 냉각회로(cooling circuit)속으로 냉각매체(cooling medium)로서 주입되어진다. 본 발명은 가스/액체 혼합물 또는 혼합물의 구성분이 용융측면 상에 놓여진 랜스의 단부(2)의 영역까지 압력하에서 주입되어지고 팽창되어지도록 된다. 본 발명은 또한 냉각회로에 연결되어진 혼합챔버(mixing chamber, 5,6)를 가지는 랜스(lance)에 관한 것이다. 혼합챔버는 가스/액체 혼합물을 생성하도록 설계되어진 가스 및 액체 공급을 위한 연결부(connection, 3,7)를 가지며, 혼합챔버(5,6)는 용융측면 상에 놓여진 랜스단부(2)의 영역 내에 배치된 적어도 하나이상의 두개-성분 노즐(two-component nozzle, 11)에 파이프라인(10)을 통해서 연결되어진다.

Description

가스/액체 혼합챔버를 가진 송풍 랜스와 그 팽창-냉각 방법{BLASTING LANCE WITH A GAS/LIQUID MIXING CHAMBER AND METHOD FOR EXPANSION COOLING THEREOF}

본 발명은 용융물(melt) 속으로 매체(medium)를 보내거나 또는/및 용융물(melt)의 성질을 측정하기 위하여 제공되는 랜스(lance)를 냉각하기 위한 방법과, 그리고 특허청구범위 제1항 및 제3항에 따르는 방법을 실행하는데 적합한 랜스(lance)에 관한 것이다.

컨버터(converter) 또는 노(furnace)와 같은, 용융물(melt)의 특성을 측정하기 위한 장치의 운반체(carrier)와 같은 야금용 용기(metallurgical vessel)의 내부 속으로 매체(media)(특히 고체 또는/및 가스)를 송풍(blasting)하기 위한 랜스(lance)는 공지되어져 있다. 예를 들어, 상기 랜스들은 철강처리(steel treatment) 과정동안 매체(media) 내에서의 송풍(blasting) 그리고 용융물(melt)의 온도측정을 위하여, 그리고 선철(pig iron) 용융물의 산소제련(oxygen-refining)을 위하여 사용되어진다.

용융물(melt)에 면하는 이러한 랜스(lace)의 단부부위는 높은 열응력(thermal stress)을 받게 된다. 종래의 공지된 이용에 따르면 원통형 강철 랜스(tubular steel lance)를 사용하는 것이 알려져 있고, 상기 랜스의 용융-측면 단부(me시-side end)는 작동(operation) 중에 계속적으로 연소하여 사라지고, 이에 따라서 랜스는 상승되어져야만 한다. 나아가, 밀폐된 수냉회로(closed water cooling circuit)를 가진 냉각된 랜스(lance)도 알려져 있다. 이러한 랜스의 작동은 위험한데, 이는 냉각회로(cooling circuit) 내의 누설(leakage)의 경우에 냉각수(cooling water)와 용융물(melt)의 접촉인 폭발적인 반응(explosive reaction)으로 될 수 있기 때문이다. 만일 물(water)이 용융물(melt)에 의해서 둘러싸여진다면, 이때 발생하는 물의 증발(evaporation)과 팽창(expansion)은 폭발적인 방법으로 용융물(melt)을 분쇄할 수 있다. 냉각수의 화학적 분해(chemical dissolution)나 산수소(oxyhydrogen)의 연속적인 반응 어느 것도 제외되어져서는 안 된다.

따라서, 작동위치(operating position) 속으로 교번적으로 움직이는 두개의 랜스(lance)를 사용하는 것이 이미 개시되어져 있다(독일특허 DE 35 43 836 C2). 작동위치에 놓인 랜스는 가스(gas)로써 냉각되어진다. 충분한 냉각작용이 이러한 방식으로 달성되어지지 않기 때문에, 랜스(lance)는 일정한 운전주기(operating period) 이후에 노(furnace)로부터 밖으로 나오게 되고, 용융물(melt)로부터 멀리 이격된 위치에서 물(water)로써 재-냉각되어진다. 이러한 주기(period)동안, 두 번째 랜스(lance)는 작동을 계속한다. 두개의 랜스를 이용한 이와 같은 교번적인 작동은 비싸다.

특허 WO-A-92/07965호로부터, 이상성 혼합물(diphase mixture)이 공급되어지는 밀폐된 냉각회로(closed cooling circuit)를 가진 랜스(lance)가 공지되어진다.

본 발명의 목적은, 효과적이고 신뢰성 있는 랜스(lance) 냉각을 가능하게 하는, 도입부에서 언급된 형식의 랜스(lance)와 방법을 만드는 것이다.

본 발명에 따르는 방법은, 가스/액체 혼합물 또는 그 구성요소(constituent)가 용융측면 랜스(melt-side lance)의 단부 부위까지 그리고 그 속으로 압력하에서 공급되어지고, 그곳에서 팽창하도록 되는 것을 특징으로 한다.

용융측면 랜스(melt-side lance) 단부는, 작동 시에 용융물(melt)에 면하거나 그 속으로 선택적으로 잠겨지는 랜스의 단부를 나타낸다. 이곳은 매우 높은 열응력을 받는 랜스의 단부이다. 냉각회로(cooling circuit)는 용융측면 랜스 단부(melt-side lance end)를 향하여 닫혀진다. 냉각제(coolant)의 어떠한 누출도 이러한 부위에서는 발생하지 않으며, 대신에 냉각제(coolant)는 용융물(melt)로부터 이격되어 떨어진 랜스의 부위로 되돌아오고 그 장소에서 랜스를 떠난다. 전체적으로 냉각제 회로(coolant circuit)는 완전히 폐회로가 될 수도 있으나, 개방 냉각회로(open cooling circuit)도 또한 사용되어질 수 있으며, 이 경우 용융측면 단부로부터 이격된 랜스단부를 떠나는 가열된 냉각매체(cooling medium)는 재사용되지 않는다.

본 발명에 따라서 사용되어지는 혼합물의 가스 내용물은 공기(air) 또는 (예를 들어 질소 또는 아르곤과 같은) 비활성기체(inert gas)가 되는 것이 선호되며, 액체성분은 물이 선호된다.

본 발명에 따라서 가스/액체 혼합물은 압력 하에서 용융측면(melt-side) 랜스 단부까지 그리고 그 속으로 전달되어진다. 용어 “용융측면 랜스 단부의 부위”는 작동시에 이미 높은 열응력을 받는 부위이며, 적절한 랜스 단부의 인접부위에 놓이는 부위를 의미한다. 용어 “압력하에서 용융측면 랜스 단부부위까지 그리고 그 속으로 전달하고 이후 팽창하도록 한다”는 상기 단부부위에서 가스/액체 혼합물의 갑작스러운 압력저하(pressure drop)가 발생한다는 것을 말한다. 따라서, 본 발명의 실시는 각각의 압력의 절대적인 수준에 따르는 것이 아니라, 단지 적절한 압력 차이에만 의존한다. 팽창(선호적으로는 적절한 노즐로부터 낮은 압력을 가지는 영역으로 방출을 허용함에 의해서)시키는 것은, 액체상(liquid phase)의 혼합물이 미세한 방울(droplet)로 부서지고 또는/및 증발되어지는 효과를 가진다. 상기와 같은 효과들은 실질적으로 냉각성능(cooling power)을 증가시키는데, 이는 한편으로는 증발(evaporation)이 상당한 양의 열(heat)을 필요로 하고, 다른 한편으로는 부서진 방울(droplet)들은 표면적이 매우 크기 때문에 신속하고 효과적으로 추가적인 열을 제거할 수 있기 때문이다. 따라서, 본 발명에 따라서 용융측면 랜스 단부(melt-side lance end)의 부위 내의 냉각제(coolant) 혼합물의 팽창(expansion)은, 종래기술과 비교하여 명확한 냉각성능의 상승이라는 효과를 가온다. 다른 한편으로는, 명백한 안전성의 증가를 보장하는데, 이는 상기 랜스단부 부위에서의 팽창과정의 결과로서 액체상(liquid phase)이 거의 없어지거나 전부 없어지기 때문이다. 따라서 작동장애(operating disturbance)가 있는 경우, 상기 부위로 침투되는 용융물(melt)은 많은 양의 물을 포함하지 않고, 따라서 열적 폭발(thermal explosion)을 야기하지 않는다. 본 발명의 범위 내에서, 가스와 액체의 이상성 혼합물(diphase mixture)은 용융측면 랜스단부(melt-side lance end)로부터 이격되어 생산되어질 수 있고, 상기 단부로 압력 하에서 최종 혼합물(finished mixture)로서 공급되어지고 그곳에서 팽창하도록 될 수 있다. 가스와 액체를 압력하에서 용융측면 랜스 단부로 개별적으로 공급하는 것이 가능하며, 팽창과정의 바로 전에 서로를 혼합하거나, 또는 팽창과정 중에 가스/액체 혼합물이 제 위치에서 생산되어지도록 하는 방식으로 배열되어진 별개의 노즐(nozzle)에 의해서 팽창되도록 하는 것도 가능하다. 예를 들어, 별개의 노즐(nozzle)은 배출되는 액체가 팽창가스(expanding gas)에 의해서 방출되어지고(drawn off), 미세한 연무질(aerosol)을 형성하도록 하는 방법으로 배열되어질 수 있다.

본 발명에 따른 방법은 종래기술에서 공지된 수냉(water cooling)보다 냉각을 위하여 상당히 작은 양의 액체를 필요로 한다. 가스/액체 흐름(flow)은, 특별히 열적 응력을 받은 용융측면 랜스 단부 부위 내의 액체 성분이 팽창(expansion)의 결과로서 대부분 또는 완전히 증발하도록 하는 방법으로 조절되어진다. 이것은 두 가지 장점을 가진다. 첫째, 냉각(cooling)을 위한 이러한 방법에 있어서, 액체(물)의 열용량(thermal capacity)이 사용되어질 뿐만 아니라, 액체에서 증기로의 상변화를 위하여 상당히 많은 증발열(evaporation heat)을 이용하며, 심지어 상당히 작은 액체흐름에서도 높은 냉각성능(cooling power)이 얻어진다. 만일 작동장애(operating disturbance)가 있는 경우, 용융측면 랜스 단부의 부위에서는, 냉각제 라인(coolant line)에서 누설(leakage)의 결과로 되고, 연무질(aerosol)로서 공급되는 가스/액체 혼합물의 넓은 표면적은, 심지어 용융물(melt)이 액체 방물을 둘러싸기 이전에도, 액체 내용물이 매우 신속하게 증발되도록 한다.

본 발명에 따라 사용되는 냉각매체(cooling medium)의 액체부분은 보통 물이다. 만일 작동조건(operating condition)이 용융측면 랜스 부위 내의 물 성분이 대부분 또는 완전히 증발하는 것으로 선택되어진다면, 냉각영역의 상응하는 영역 내에 탄산칼슘성분의 침착(calcareous deposit)되는 것을 피하기 위하여 냉각회로(cooling circuit)는 광물질이 제거된 물(demineralized water)이 공급되는 것이 선호된다. 만일 광물질이 제거된 물(demineralized water)을 이용할 수 없고 그리고 냉각회로는 일반적인 수돗물(tap water) 또는 처리되지 않은 물(untreated water)이 공급되어져야만 한다면, 가스/액체 흐름은 더 적은 양의 물이 용융측면 랜스 단부(melt-side lance end) 부위에서 증발하고 나머지는 미세하게 분포된 연무질(aerosol)로서 포함되어지는 방법으로 조절되어지는 것이 선호된다. 원하지 않는 탄산칼슘성분의 침착(calcareous deposit)은 이러한 방식으로 대부분 피할 수 있다.

팽창과정(expansion procedure)의 결과로서 높게 되는 이상성 혼합물(diphase mixture)의 흐름속도(flow speed) 증발된 물을 함유(entrain)하지 않으며, 결과적으로 용융물(melt)이 침투하는 경우에 폭발(explosion)의 위험을 일으킬 수 있는 랜스 단부(tip)의 영역 내에 어떠한 정지상태의 물도 모일 수 없도록 한다.

가스/액체 혼합물은 랜스의 외부에서 생산되어질 수 있으며, 미리 혼합물(mixture)로서 랜스에 공급되어질 수 있다. 그러나 본 발명의 범위 내에서는, 랜스(lance)가 냉각회로(cooling circuit)에 연결된 혼합챔버(mixing chamber)를 가지는 것이 선호되며, 상기 혼합챔버는 가스와 액체의 공급을 위한 연결부(connection)를 가지며 가스/액체 혼합물의 생산을 위한 구조를 가진다. 상기 혼합챔버는 용융측면 랜스 단부(melt-side lance end)로부터 이격되어 배열되어진다. 컨버터(converter) 또는 노(furnace)로부터 돌출하는 랜스의 부분 내에 위치되어지는 것이 선호된다.

가스/액체 혼합물은 혼합챔버(mixing chamber)로부터 2바(bar) 내지 6바에서, 선호적으로는 3바에서, 압력파이프(pressure pipe)를 통해서 용융측면 랜스 단부(melt-side lance end)로 전달되어진다. 상기 단부 부위에서는 두개-성분의 노즐(two-component nozzle)이 배열되어지며, 상기 노즐로부터 혼합물은 랜스 말단부(tip)의 부위 내에 배열되어진 냉각영역(cooling area) 속으로 팽창한다. 본 발명의 범위 내에서, 용어“두개-성분 노즐(two-component nozzle)”은 가스/액체 혼합물의 통과를 허용하며, 노즐 다음에 놓인 저압 영역 내에서 노즐작용이 공급된 혼합물의 분리(division)의 결과가 되도록 하는 방식으로 공정(process) 중에 공급측(supply side)과 배출측(exit side) 사이의 압력차이를 유지할 수 있도록 하는 장치를 말한다. 노즐을 빠져나오면, 혼합물의 액체성분은 미세한 방울(droplet)로 부서진다. 팽창되고 가열된 혼합물은 두 번째 파이프(pipe)를 통하여 용융측면 랜스 단부(melt-side lance end)로부터 벗어나게 전달되어지고, 컨버터의 외부에 배치되는 것이 선호되는 연결부(connection)에서 다시 랜스를 벗어난다. 두개-성분 노즐(two-component nozzle)로부터 방출된 후의 혼합물의 압력은 대기압보다 약간 높다. 만일 랜스(lance)가 잠김작동(dipping operation) 내에서 사용되어진다면, 랜스 단부를 둘러싸는 액체 용융물(melt)의 역압(counterpressure) 보다 더 크게 되어야만 한다. 만일 작동장애(operating disturbance)의 결과로서, 랜스 단부(tip)의 용융과 냉각부위로의 용융물(melt)의 침투가 있게 된다면, 내부에 퍼져있는 초과 압력(excess pressure)은 용융물(melt)과 슬래그(slag)의 추가적인 침투를 방지한다.

혼합 챔버(mixing chamber)는 서로 동심적(concentric)이며 랜스 튜브(lance tube)를 둘러싸는 두개의 환상챔버(annular chamber)를 가지는 것이 장점적이며, 환상챔버들의 방사상 분리벽(dividing wall) 내에는 연결구멍(connection bore) 또는 연결개구부(connection opening)가 배열되어진다. 랜스튜브(lance tube)라는 용어는, 용융물(melt) 속으로 가스 또는/및 고체를 주입(introduction)하기 위하여 제공되어지는, 전체적인 랜스배열의 내부튜브(inner tube)를 의미한다. 내부 환상챔버(inner annular chamber)는, 예를 들어 그 단부면(end face)으로부터 물(water)을 수용할 수 있으며, 외부 환상챔버(outer annular chamber)는 둘레부로부터 압축공기(compressed air)를 수용할 수 있다. 방사상 분리벽(dividing wall) 내의 구멍(bore)에 의해서, 압축공기는 물 속으로 혼합되어진다. 만들어진 혼합물은 혼합챔버의 용융측면 단부면(melt-side end face)에서 제거되어지고 운반되어진다.

혼합챔버(mixing chamber)와 두개-성분 노즐(two-component nozzle)을 연결하기 위한 압력파이프(pressure pipe)는, 랜스 튜브를 동심적으로 둘러싸는 밀폐된 원형 파이프라인(closed circular pipeline)인 것이 선호된다. 용융측면 랜스단부로부터 팽창된 혼합물의 귀환(return)은, 압력파이프를 동심적으로 둘러싸는 두 번째 밀폐된 원형 파이프라인(closed circular pipeline)으로서 구성되어질 수 있는 밀폐된 원형 파이프라인에 의해서 선호적으로 발생한다.

본 발명에 따른 랜스의 두 번째 실시예는, 용융측면 랜스단부(melt-side lance end)로 향하여 한편으로는 가스(gas)의, 다른 한편으로는 액체(liquid)의 공급을 위한 개별적인 압력파이프(pressure pipe)를 가진다. 상기 압력 파이프들은 랜스튜브(lance tube)를 동심적으로 둘러싸는 밀폐된 원형 파이프라인(closed circular pipeline)으로서 구성되어질 수 있다. 용융측면 랜스단부의 영역에서, 압력파이프는 가스(gas)와 액체(liquid)가 배출되어지고, 공정(process) 중에, 즉 팽창과정 동안 그 위치에서 미세한 입자의 연무질(aerosol)을 형성하도록 혼합되는 노즐 배열로 마감된다. 팽창가스(expanding gas)의 흡입작용(suction action)은 분출액체(exiting liquid)를 반출하며, 미세한 방울(droplet)로 나눈다. 제 위치에서 생산된 연무질(aerosol)의 흐름속도(flow speed)는 작은 양의 물(water)도 용융측면 랜스단부에 남지 않지 않도록 크게 된다. 따라서, 용융물(melt)이 침투하는 경우의 안전성의 위험은 거의 없다. 상기 랜스(lance)의 작동압력(operating pressure)은 3 바(ar) 이하가 될 수 있다. 가스라인(gas line)(압축가스 라인)에서의 필요한 초과압력(excess pressure)은, 예를 들어 1 바(bar) 내지 2 바(bar)에 이르며, 선호적으로는 약 1.5 바(bar)이다. 액체(물)는 단지 1 바(bar) 이하의 낮은 초과압력, 선호적으로는 약 0.5 바(bar)의 초과압력이 제공되어지는 게 필요한데, 이는 연무질 형성(aerosol formation) 동안, 팽창하는 압축공기에 의해서 수반되어지고 나누어지기 때문이다.

본 발명의 선호되는 사용분야는 야금학적 용융물(metallurgical melt), 예를 들어 선철(pig iron) 또는 강철용융물(steel melt)의 처리 또는 측정의 수행이다. 그러나, 본 발명은 금속 용융물의 사용에 제한되지 않으며, 높은 온도의 추가적인 용융물의 흐름(예를 들어 유리 용융물(glass melt))을 위하여 사용되어질 수 있다.

본 발명의 예시적인 실시예들은 다음의 첨부도면을 참조하여 설명되어진다.

도 1은 본 발명에 따른 랜스(lance)의 길이방향 단면도

도 2는 도 1의 평면 A-A에 따른 단면도

도 3은 본 발명에 따른 랜스(lance)의 두 번째 실시예의 길이방향 단면도
도 4는 도 3의 평면 A-A에 따른 단면도

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

1 : 랜스튜브 2 : 용융측면 랜스단부

3,7,16,17 : 연결부 4,5,6,15 : 챔버

8 : 분리벽 9 : 연결구멍

10 : 압력파이프(파이프라인) 11 : 두개-성분 노즐

12 : 냉각챔버 13 : 냉각표면

14,18,19 : 파이프라인

도 1과 도 2에 따르면 본 발명에 따른 랜스(lance)는 내부 랜스튜브(inner lance tube, 1)를 가지며, 상기 내부 랜스튜브를 통하여 용융물(melt)의 고체(solid) 또는/및 가스(gas)가 공급되어진다. 용융물(melt) 속으로 이러한 매체(media)의 방출(exit)은 용융측면 랜스단부(melt-side lance end, 2)에서 발생한다. 랜스튜브(1)는 다음에서 상세하게 기술되어지는 냉각장치(cooling device)에 의해서 둘러싸여진다.

연결부(connection piece, 3)에 의해서, 냉각수(cooling water)는 랜스튜브(1)를 둘러싸는 환상 챔버(annular chamber, 4)로 공급되어진다. 상기 환상챔버(4)와 축방향 연결 혼합챔버의 내부챔버(inner chamber, 5)의 단부면(end face)들은 서로 연결되어지고, 그 결과로서 상기 내부 환상챔버(5)는 환상챔버(4)로부터 물(water)이 공급되어진다. 연결부(connection piece, 7)에 의해서 압축공기(compressed air)가 공급되어지는 외부 환상챔버(annular chamber, 6)에 의해서 내부 환상챔버(5)는 둘러싸인다. 두개의 환상챔버(5,6)는 혼합챔버(mixing chamber)를 함께 형성한다. 환상챔버(5,6)들 사이의 방사상 분리벽(dividing wall, 8)은 도면부호 (9)로 표시된 연결구멍(connection bore)을 가진다. 압축공기와 물은 서로 혼합되고, 혼합물(mixture)은 용융측면 랜스단부(melt-side lance end)를 향하여 내부 환상챔버(5) 속으로 축방향으로 연결되는 밀폐된 원형 파이프라인(closed circular pipeline)(압력 파이프, 10)을 통하여 전달되어진다. 상기 원형 파이프라인(10) 내의 혼합물의 압력은 약 3 바(bar)에 이른다.

밀폐된 원형 파이프라인(10)은 랜스 둘레부에 걸쳐서 균일하게 분포되어진 여섯 개의 두개-성분 노즐(two-component nozzle, 11)로 용융측면 랜스단부(2)의 부위 내에서 형성되어진다. 물/공기 혼합물은 두개-성분 노즐로부터 환상의 냉각챔버(12) 속으로 배출되면 팽창한다. 물은 상기 팽창절차(expansion procedure)에 의해서 매우 미세한 방울(droplet)로 부서진다. 공급된 물의 큰 표면적은 신속한 열흡수와 이에 따른 높은 냉각성능(cooling power)을 가져온다. 여섯 개의 두개-성분 노즐(11)로의 밀폐된 원형 파이프라인(10)의 형성은 수돗물 또는 공정수(process water)를 냉매(cooling medium)의 성분으로서 랜스를 작동하도록 한다. 두개-성분 노즐(11)의 내부직경은 불순물과 공정수(process water) 내에 함유되어질 수 있는 입자(particle)들이 통과하도록 한다. 만일 랜스(lance)가 광물질이 제거된 물(demineralized water)로써만 작동되어진다면, 밀폐된 원형 파이프라인(10)은 약 0.5 mm의 내부직경을 가지는 환상의 갭(annular gap)을 형성하도록 냉각챔버(12)의 영역 내에서 좁혀질 수 있다. 상기 환상 갭(annular gap)은 단일의 두개-성분 노즐을 형성한다. 여러 개의 분리된 두개-성분 노즐(11)의 형성은 이러한 경우 필요하지 않다.

냉각챔버(12)의 대향된 (용융측면) 단부에서, 두개-성분 노즐(11)로부터 나오는 혼합물(mixture)은 굴곡된 냉각표면(curved cooling surface, 13)을 만나며, 이에 의해서 운동방향은 바뀌어지고(deflected), 두 번째 밀폐된 원형 파이프라인(14)으로서 구성되어지는 냉각제 제거 라인(coolant removal line)에 공급되어진다. 공급된 혼합물의 액체성분은 냉각챔버(12) 내에서 완전히 증발되어지는 것이 선호된다. 특별한 작동조건(operating condition)에서, 만일 비정상적인 높은 온도가 냉각챔버(12) 내에서 발생한다면, 냉각작용(cooling action)은 분자 수소(hydrogen) 및 산소(oxygen)로 물의 상당한 흡열분리(endothermic division)에 의해서 지지되어지는 것이 가능하다.

만일 작동장애(operating disturbance)가 있는 경우, 랜스(lance)는 용융측면 랜스단부(2) 영역에서 연소되어 없어지고, 냉각챔버(cooling chamber, 12)는 용융물(melt)로 향하여 개방되고, 냉매(cooling medium)로서 미세한 연무질(aerosol)을 사용하기 때문에, 여전히 액체상태인 물(water)이 용융물에 의해서 에워싸여지고 폭발적인 방법으로 증발하는 위험은 실제적으로 없다. 냉각챔버(12)의 영역에 있어서, 초과압력(excess pressure)은 랜스가 담겨지는 작동(dipping operation) 과정 동안 냉각챔버(12) 속으로 침투할 수 있는 슬래그(slag) 또는 용융된 금속을 되돌리고(force back) 추가적인 침투를 방지하도록 설정되어지는 것이 선호된다.

밀폐된 원형 파이프라인(circular pipeline, 14)을 통하여 뒤로 다시 흐르는 냉매(cooling medium)는 환상 챔버(annular chamber, 15)와 연결부(connection piece, 16)에 의해서 랜스로부터 제거되어진다. 상기 냉매는 버려지거나(개방 냉각회로) 또는 냉각회로(cooling circuit) 속으로 다시 보내질 수도 있다.

환상 챔버(annular chamber, 15)는 도면에서 도시되지 않은 안전 압력-제어 밸브(safety pressure-control valve)에 연결된 두 번째 연결부(connection, 17)를 가진다.

용융물(melt) 속으로 매체물질(media)을 주입하는 것과 별개로, 랜스는 용융물의 성질을 측정하는데 이용되어질 수 있다. 이러한 목적을 위하여, 측정장치(measuring instrument)는 용융측면 랜스단부(2)의 영역 내에 배열되어질 수 있으며, 상기 측정장치는 도면에서 도시되어 있지는 않다. 예를 들어, 용융물(melt)의 온도는 복사 온도계(radiation pyrometer)에 의해서 측정되어질 수 있다. 강철 용융물(steel melt)에 있어서는, 예를 들어 레이저-유도 방출 분광법(laser-induced emission spectroscopy)에 의해서 다중-요소 해석(multi-element analysis)이 수행되어질 수 있다. 이러한 방식으로, 예를 들어 강철 제련과정(steel refinement process)이 수행되어지고 요구되는 상태로 종결될 수 있다.

상기와 같은 측정을 수행하도록, 랜스(lance)는 그 위에 배열된 측정장치(measuring instrument)와 함께 강철용기(steel bat)의 표면의 영역 속으로 안내되어진다. 압축공기 또는 질소(nitrogen)와 같은 비활성 기체는 랜스튜브(lance tube, 1)를 통하여 송출되어지며, 한편으로는 랜스 개구부를 깨끗하게 유지시키고, 다른 한편으로는 슬래그로부터 강철용기 표면을 자유롭게 한다.

본 발명에 따른 랜스는 벽(wall)또는 커버 내의 개구부(opening)를 통하여 컨버터(converter) 또는 노(furnace) 속으로 들어간다. 혼합챔버(mixing chamber)와 냉매(cooling media)의 공급과 제거를 위한 연결부는 적절한 냉각영역(cooler region)에서 컨버터 외부에 위치되어지는 것이 선호된다.

도 3 및 도 4는 본 발명의 두 번째 실시예를 도시하고 있는데, 가스와 액체는 용융측면 랜스단부(2)까지 개별적으로 전달되어지며, 가스/액체 혼합물은 제 위치에서만 팽창과정 동안 만들어진다. 여기서, 동일한 도면부호는 도 1과 도 2에 따른 실시예와 비교하여 기능적으로 동일한 구성요소를 나타낸다.

도 1과 도 2에 다른 실시예와 비교하여 실질적인 차이점은, 서로 동심적(concentric)인 세 개의 밀폐된 원형 파이프라인(circular pipeline)들인 내부 랜스튜브(1) 둘레에 배열되어진다는 것이다. 내부 밀폐된 원형 파이프라인(18)은 용융측면 랜스단부(2)로 냉각수(cooling water)를 전달하며, 이러한 목적을 위하여 환상챔버(annular chamber, 4)에 연결되어있다. 중간의 밀폐된 원형 파이프라인(circular pipeline, 19)은 연결구멍(connection bore, 9)이 제공된 환상챔버(annular chamber, 6)와 연결부(connection, 7)에 의해서 압축공기가 공급되어진다. 첫 번째 실시예에서와 같이, 외부의 밀폐된 원형 파이프라인(14)은 환상챔버(15)와 그리고 결합된 연결부(16)로 가열된 냉매를 되돌리는데 사용되어진다.

물과 가스상태의 매체(압축공기)는 밀폐된 원형 파이프라인(18,19)을 통하여 용융측면 랜스단부(2)로 개별적으로 흐른다. 환상의 냉각챔버(12) 속으로 압축공기가 방출되고 팽창하면, 방출하는 냉각수(cooling water)를 분출하고 미세한 연무질(aerosol)을 형성하도록 나누어진다. 본 발명에 따라서 사용되는 이상성 혼합물(diphase mixture)은 그 위치에서 만들어진다.

상기 실시예의 작동압력(operating pressure)은 도 1과 도 2에 따른 랜스와 비교하여 두드러지게 감소될 수 있다. 따라서, 매우 높은 흐름속도로 환상의 냉각챔버(12)를 통하여 지나가고 그 후 제거되어지는 미세한 입자의 연무질(aerosol)을 얻기 위하여, 밀폐된 원형 파이프라인(18) 내에 0.5 바(bar)의 초과압력(excess pressure)으로 물(water)을 공급하고, 밀폐된 원형 파이프라인(19) 내에 1.5 바(bar)의 초과압력으로 압축공기(compressed air)를 공급하는 것으로 충분하다.

본 발명을 이용하여 상기에서 설명한 바와 같이 효과적이고 신뢰성 있는 냉각이 가능한 형태의 랜스를 제작하여 사용할 수 있다.

Claims

용융물(melt)의 성질을 측정하거나 용융물(melt) 내로 매체(medium)를 주입하기 위하여 제공되어지며, 용융측면 랜스단부(melt-side lance end, 2)를 향하여 닫혀진 냉각회로(cooling circuit) 내에서 가스/액체 혼합물이 냉각매체(cooling medium)로서 전달되어지는 것이 특징인 랜스를 냉각하기 위한 방법에 있어서,

가스와 액체는 용융측면 랜스단부(2)로 개별적으로 전달되어지고 그곳에서 팽창되어지도록 되며, 팽창과정(expansion procedure) 동안 가스/액체 혼합물은 그 장소에서 만들어지는 것을 특징으로 하는 랜스를 냉각하기 위한 방법
제 1 항에 있어서, 가스/액체 혼합물(mixture)은 용융측면 랜스단부(melt-side lance end, 2)로부터 이격되어 배치된 랜스의 혼합챔버(mixing chamber, 5,6) 내에서 생산되어지는 것을 특징으로 하는 랜스를 냉각하기 위한 방법
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 가스/액체 혼합물(mixture)은 2 바(bar) 내지 6 바(bar)의 압력으로 용융측면 랜스단부(2)로 전달되어지는 것을 특징으로 하는 랜스를 냉각하기 위한 방법
삭제
용융측면 랜스단부(2)를 향하여 밀폐된 냉각회로(cooling circuit)를 가지는, 제 1 항 또는 제 2 항에 따른 방법을 수행하기 위한 랜스(lance)에 있어서,

혼합챔버(mixing chamber, 5,6)들은 용융측면 랜스단부(2)로부터 이격되어 배치되어지고 냉각회로(cooling circuit)에 연결되어지고, 가스와 액체의 공급을 위한 연결부(connection, 3,7)를 가지고, 가스/액체 혼합물(mixture)을 만들기 위하여 구성되어지며, 상기 혼합챔버(5,6)는 파이프라인(10)에 의해서 용융측면 랜스단부(2)의 영역에 배치된 하나이상의 두개-성분 노즐(two-component nozzle, 11)에 연결되어지는 것을 특징으로 하는 랜스
제 5 항에 있어서, 혼합챔버(5,6)들은 서로 동심적(concentric)이며 랜스튜브(lance tube)를 둘러싸는 두개의 환상챔버(annular chamber)를 가지며, 상기 환상챔버의 방사상 분리벽(dividing wall, 8) 내에 연결구멍(connection bore, 9)이 배치되어지는 것을 특징으로 하는 랜스
제 5 항에 있어서, 압력파이프(pressure pipe)는 랜스튜브(1)를 동심적으로 둘러싸는 밀폐된 원형 파이프라인(circular pipeline, 10)인 것을 특징으로 하는 랜스
제 7 항에 있어서, 용융측면 랜스단부(2)로부터 랜스로부터 나오는 혼합물(mixture)의 출구 연결부(16)로 팽창된 가스/액체 혼합물을 되돌기기 위하여, 파이프라인(10)을 동심적으로 둘러싸는 두 번째 밀폐된 원형 파이프라인(circular pipeline, 14)이 제공되어지는 것을 특징으로 하는 랜스
용융측면 랜스단부(2)를 향하여 밀폐된 냉각회로(cooling circuit)를 가지는, 제 1 항에 따른 방법을 수행하기 위한 랜스(lance)에 있어서,

두개의 압력 파이프라인(18,19)은 가스와 액체의 공급을 위한 연결부(3,7)에 연결되어지고, 상기 파이프라인들은 용융측면 랜스단부(2)를 향하여 한쪽에서는 가스(gas)를 다른 한쪽에서는 액체(liquid)를 개별적으로 공급하도록 구성되어지고, 가스/액체 혼합물이 생산되어지는 노즐 배열(nozzle arrangement) 내의 용융측면 랜스단부(2)의 영역에서 마감되는 것을 특징으로 하는 랜스
제 9 항에 있어서, 파이프라인들은 랜스튜브(1)를 동심적으로 둘러싸는 밀폐된 원형 파이프라인(18,19)인 것을 특징으로 하는 랜스