KR101803762B1

KR101803762B1 - 야금 유닛 또는 용융 용기 및 전기 아크로에서 산소 농후 가스를 상취 또는 취입하기 위한 인젝터 장치

Info

Publication number: KR101803762B1
Application number: KR1020167007356A
Authority: KR
Inventors: 슈테판 부에스
Original assignee: 에스엠에스 그룹 게엠베하
Priority date: 2013-10-08
Filing date: 2014-09-10
Publication date: 2017-12-01
Also published as: EP3055435B1; DE102013220228A1; EP3055435A1; ES2659283T3; KR20160045823A; RU2633130C1; US9453680B2; US20160238320A1; CN105612262A; CN105612262B; WO2015051966A1

Abstract

본 발명은 야금 유닛 또는 용융 용기에서 금속, 금속 용융물 및/또는 슬래그를 건식 야금 처리하기 위한 인젝터 장치(1)에 관한 것이며, 상기 인젝터 장치는 산소 가스 제트(6)와 점화성 연소가스/공기 혼합기 제트(7)로 이루어진 고속 가스 제트(5)를 생성하기 위한 인젝터 유닛(2, 3)을 포함하고, 인젝터 유닛(2, 3)은 노즐 헤드부(41) 내에 배치되어 산소 가스 제트(6)를 생성하기 위한 드라발 노즐 부재(8)를 포함하고, 연소가스/공기 혼합기(7)는 연소가스(32)와 공기(36)를 혼합하기 위한 혼합 부재(9)에 의해 혼합될 수 있으며, 드라발 노즐 부재(8)와 혼합 부재(9)는 함께 인젝터 유닛(2, 3)의 중심 종축(13)을 따라서 상호 간에 분리 가능한 방식으로 연이어 배치된다.

Description

야금 유닛 또는 용융 용기 및 전기 아크로에서 산소 농후 가스를 상취 또는 취입하기 위한 인젝터 장치{INJECTOR DEVICE FOR BLOWING OXYGEN-RICH GAS ON OR IN, IN A METALLURGICAL UNIT OR MELTING VESSEL, AND ELECTRIC ARC FURNACE}

본 발명은 야금 유닛 또는 용융 용기, 특히 전기 아크로에서 금속, 금속 용융물 및/또는 슬래그를 건식 야금 처리(pyrometallurgical treatment)하기 위한 인젝터 장치에 관한 것이며, 상기 인젝터 장치는 산소 가스 제트와 점화성 연소가스/공기 혼합기 제트(ignited combustion-gas/air mixture jet)로 이루어진 고속 가스 제트를 생성하기 위한 인젝터 유닛(injector unit)을 포함하고, 인젝터 유닛은 노즐 헤드부(nozzle head part) 내에 배치되어 산소 가스 제트를 생성하기 위한 드라발 노즐 부재(de Laval nozzle element)를 포함하며, 연소가스/공기 혼합기는 연소가스와 공기를 혼합하기 위한 혼합 부재에 의해 혼합될 수 있다.

그 밖에 본 발명은 전기 아크로에도 관한 것이다.

일반적인 인젝터 장치들 및 전기 아크로들은 종래 기술로부터 충분히 공지되었다.

예컨대 국제 출원 WO 2012/089754 A2에는, 야금 유닛 또는 용융 용기에서 금속, 금속 용융물 및/또는 슬래그를 건식 야금 처리하기 위한 방법과 이 방법을 실행하기 위한 상응하는 인젝터 장치가 기재되어 있다. 인젝터 장치는, 점화 유닛을 포함한 고온가스 포트가 특히 자신의 중심축에 대해 비스듬하게 그 상에 플랜지 결합되는 산소 인젝터를 특징으로 한다. 점화 유닛은 천연가스와 공기를 혼합하기 위한 혼합 장치(mixer)와 함께 산소 인젝터의 반대 방향으로 향해 있는 고온가스 포트의 단부 상에 안착된다. 이 경우, 혼합 장치는 천연가스/공기 혼합기(natural-gas/air mixture)를 점화하기 위한 점화 플러그들 역시도 지지한다. 점화성 천연가스/공기 혼합기는 고온가스 포트에 의해 측면에서 산소 인젝터 내로 유입되며, 점화성 천연가스/공기 혼합기는 산소 인젝터의 드라발 노즐로부터 유출되는 산소 가스 제트를 통해 가속화된다. 비록 건식 야금 처리를 위한 방법이 상기 인젝터 장치에 의해 충분히 실행될 수 있기는 하지만, 그러나 상기 인젝터 장치는, 제조 및 유지보수 동안 단점들을 초래하는 방식으로, 크고 복잡하게 구성된다. 그 외에, 일반적으로, 개별 구조 부재들은 여전히 상호 간에 용접되어 있다. 달리 말하면, 공지된 인젝터 장치들은 견고하게, 그리고 그에 따라 비용 집약적으로 제조된다.
또한, US 4,653,730으로부터는 야금로(metallurgical furnace)를 위한 다목적 건식 야금 공정 장치가 공지되었으며, 이 다목적 건식 야금 공정 장치는 야금로 내로 삽입될 수 있는 랜스와 이 랜스 상에 배치된 노즐을 포함한다. 그러나 노즐에 의해서는 다목적 공정 장치와 관련하여 상이한 작동 모드들의 제한되는 개수만이 가능하며, 노즐은 특히 자신의 수냉 채널들로 복잡하게 구성된다.
그 밖에도, AU 538 402 B3으로부터는, 연소가스를 이용하면서, 특히 탄진과 같은 미세한 고체 입자를 취입하기 위한 장치가 공지되었다. 그 결과, 탄진은 중앙 튜브를 통해 이송되며, 이 중앙 튜브를 통해서는 공기 역시도 첨가 혼합될 수 있다. 그러나 여기서도 장치의 작동 모드들은 강하게 제한되는데, 그 이유는 연소가스가 중앙 튜브를 통해서만 유입될 수 있기 때문이다.

본 발명의 과제는, 일반적인 인젝터 장치들을 개량함으로써 적어도 앞에서 언급한 단점들이 극복될 수 있게 하는 것에 있다.

본 발명의 과제는, 야금 유닛 또는 용융 용기에서 금속, 금속 용융물 및/또는 슬래그를 건식 야금 처리하기 위한 인젝터 장치에 있어서, 상기 인젝터 장치는 산소 가스 제트와 점화성 연소가스/공기 혼합기 제트로 이루어진 고속 가스 제트를 생성하기 위한 인젝터 유닛을 포함하고, 인젝터 유닛은 노즐 헤드부 내에 배치되어 산소 가스 제트를 생성하기 위한 드라발 노즐 부재를 포함하고, 연소가스/공기 혼합기는 연소가스와 공기를 혼합하기 위한 혼합 부재에 의해 혼합될 수 있으며, 본 발명에 따라서, 노즐 헤드부와 드라발 노즐 사이에 혼합 부재의 공기 채널 및 연소가스 채널이 그 내로 통해 있는 환형 간극(annular gap)이 형성되는 방식으로, 드라발 노즐 부재와 혼합 부재는, 노즐 헤드부의 내부에서, 그리고/또는 그 상에서, 함께 인젝터 유닛의 중심 종축을 따라서 상호 간에 분리 가능한 방식으로 연이어 배치되는, 상기 인젝터 장치에 의해 해결된다.
한편으로, 그 결과, 분리되어 인젝터 유닛 상에서 측면으로 플랜지 결합되는 고온가스 포트는 배제될 수 있다.

다른 한편으로는, 드라발 노즐 부재와 혼합 부재는, 야금 유닛 또는 용융 용기 내에 배치되는 인젝터 장치의 인젝터 유닛의 중심 종축 상에 상호 간에 분리 가능한 방식으로, 그리고 연이어 위치하며, 그럼으로써 특히 드라발 노즐 부재는 신속하게 교환될 수 있다. 이는, 드라발 노즐 부재가 마모성 부재이기 때문에 바람직하다. 그 밖에도, 인젝터 유닛은, 하기에서 추가로 설명되는 것처럼, 완벽히 상이한 공정들에 부합하게 적응될 수 있다.

무엇보다 본원의 인젝터 유닛은 특히 조밀하고 소형으로 구성되며, 그럼으로써 설치되는 재료와 관련하여 전체적으로 유의적인 절약이 달성될 수 있다.

지금까지, 드라발 노즐 부재는 산소 인젝터의 종축을 따라서 배치되었고, 혼합 부재는 점화 유닛의 또 다른 종축을 따라서 배치되었으며, 따라서 상기 두 종축은 상호 간에 소정의 각도로 배치되며, 그럼으로써 최초에 인용한 종래 기술에서 공지된 인젝터 장치는 전체적으로 매우 크게 구성된다. 특히 혼잡 부재를 포함하는 점화 유닛은 그 해당 위치에서 고온가스 포트에 의해 인젝터 유닛의 하우징 상에 측면으로 플랜지 결합되며, 그럼으로써 인젝터 장치는 불리하게 상대적으로 큰 장착 치수를 나타내게 된다.

바람직한 방식으로, 본원에서는 더 이상 드라발 노즐 부재와 혼합 부재가 적어도 고온가스 포트를 통해 상호 간에 이격됨으로써 인젝터 장치가 종래처럼 전체적으로 매우 크게 구성되는 것이 아니라, 드라발 부재와 혼합 부재는 바로 연이어 위치하고 이와 동시에 상호 간에 직접 연결된다.

여기서, 드라발 노즐 부재 및 혼합 부재가 기계 가공을 통해 제조되어 강제 끼워 맞춤 및/또는 형태 결합 방식으로 상호 간에 직접 연결되는 회전형 부품들이라면, 본원의 인젝터 유닛은 훨씬 더 바람직하게 제공될 수 있다. 회전형 부품들로서 구현되는 드라발 노즐 부재 및 혼합 부재를 통해 신속하게 조립되고 분해되는 인젝터 유닛이 실현될 수 있다.

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적합한 방식으로, 혼합 부재의 제1 공급 채널은, 중심 종축과 관련하여 축 방향에서 환형 간극 안쪽으로 통해 있는 방식으로, 혼합 부재 내에 배치된다. 이와 반대로, 혼합 부재의 제2 공급 채널은 바람직하게는, 중심 종축과 관련하여 반경 방향에서 환형 간극 안쪽으로 통해 있는 방식으로, 혼합 부재 내에 배치된다. 그 결과, 연소가스 및 공기를 공급하기 위한 공급 채널들은 혼합 부재 본체의 내부에서 바람직하게는 상호 간에 상대적으로 안내될 수 있으며, 그럼으로써 혼합 부재는 매우 조밀하고 소형으로 구성될 수 있게 된다.

혼합 부재를 본 발명의 의미에서 구조적으로 간단하게 노즐 헤드부 상에 고정할 수 있도록 하기 위해, 바람직하게는 혼합 부재는 드라발 노즐 부재의 반대 방향으로 향해 있는 자신의 단부 상에 칼라형 플랜지(collar-shaped flange)를 포함하며, 이 플랜지에 의해 혼합 부재는 노즐 헤드부 상에 고정될 수 있다.

특히 적합하게는, 환형 간극은 드라발 노즐 부재와 혼합 부재 사이의 축 방향 이격 간격에 따라서 설정될 수 있다. 특히 환형 간극의 횡단면이 적어도 일부 영역에서 드라발 노즐 부재와 혼합 부재의 축 방향 이격 간격에 따라서 조절될 수 있다면, 인젝터 장치는 야금 유닛 또는 용융 용기의 상이한 공정들을 위해 추가로 간단하게 설정될 수 있다.

상기 축 방향 이격 간격과 관련하여, 드라발 노즐 부재와 혼합 부재 사이의 축 방향 이격 간격이 상이한 스페이서 링 디스크들(spacer ring disk)에 의해 설정될 수 있다면, 상기 이격 간격은 구조적으로 간단하게 변동될 수 있다. 예컨대 상기 스페이서 링 디스크들은 드라발 노즐 부재의 단차부 상으로 끼워질 수 있고 드라발 노즐 부재의 견부 쪽에서 지지될 수 있다. 그 결과, 혼합 부재는, 그 다음, 끼워진 스페이서 링 디스크의 두께를 통해 감소된 조립 경로로만 드라발 노즐 부재 상에 배치되고 고정될 수 있다. 경우에 따라, 복수의 스페이서 링 디스크 역시도 제공될 수 있다.

그 밖에도, 인젝터 유닛의 간단한 구조를 통해, 특히 드라발 노즐 부재는 간단하게 교환될 수 있다. 이는, 특히 드라발 노즐 부재가 인젝터 유닛의 마모성 부재이기 때문에 바람직하다.

또한, 중요한 점은, 적은 조립 비용으로 인젝터 장치 상에서 다양한 산소량을 이동시킬 수 있도록 하기 위해, 드라발 노즐 부재를 간단하게 교환할 수 있다는 점이다. 지금까지는 이를 위해 인젝터 유닛 전체가 교환되어야만 했다. 본원에서는 상이한 드라발 노즐 부재들이 개별적으로 교환될 수 있다.

자명한 사실로서, 드라발 노즐 부재 및 혼합 부재는 상이한 방식으로 상호 간에 연결될 수 있으며, 예컨대 형태 결합식 연결부 등을 통해 연결될 수 있다. 적합한 방식으로, 드라발 노즐 부재는 수나사부를 포함하며, 이 수나사부에 의해 드라발 노즐 부재는 혼합 부재의 암나사부 내에 나사 조임될 수 있다. 그 결과, 드라발 노즐 부재는 분명한 방식으로 혼합 부재 상에 고정될 수 있고, 그럼으로써 특히 조립 결함은 방지될 수 있게 된다.

수나사부와 이 수나사부에 대응하는 암나사부는 각각 공지된 관용 나사(pipe thread)일 수 있으며, 그럼으로써 제조는 추가로 간소화될 수 있다.

인젝터 장치의 구성과 관련하여, 드라발 노즐 부재와 혼합 부재가 노즐 헤드부의 내부에, 그리고/또는 그 상에 동심으로 배치된다면, 상기 구성은 추가로 간소화될 수 있다.

그러므로 마찬가지로 바람직하게는, 드라발 노즐 부재는 혼합 부재에 의해 중심 종축을 중심으로 센터링되는 방식으로 배치된다.

인젝터 유닛에 의해 생성되는 고속 제트가 정의한 방식으로 인젝터 장치로부터 배출될 수 있도록 하기 위해, 인젝터 장치는 노즐 헤드부를 포함한다. 그리고 적어도 드라발 노즐 부재가 환형 간극의 형성을 위해 그 내에 배치되는 노즐 헤드부가 바람직하게는 적어도 부분적으로 구리로 구성되는 인젝터 박스로서 형성되는 인젝터 파지 유닛에 장착된다면, 본원의 인젝터 장치는 구조적으로 추가로 간소화될 수 있다.

이런 점에 한해, 바람직하게는, 인젝터 장치는 야금 유닛 또는 용융 용기의 내부에서 인젝터 유닛을 파지하기 위한 인젝터 파지 유닛을 포함하며, 인젝터 파지 유닛은 노즐 헤드부를 포함한다.

노즐 헤드부가 인젝터 파지 유닛의 구조적인 부품이라면, 인젝터 유닛, 특히 드라발 노즐 부재는 인젝터 장치 상에서 특히 간단하게 교환될 수 있다.

특히 바람직하게는, 그 결과로, 노즐 헤드부가 인젝터 유닛 상에서 완전히 생략되는데, 그 이유는 노즐 헤드부가 인젝터 파지 유닛 내에, 또는 이 인젝터 파지 유닛의 인젝터 박스 내에 통합되기 때문이다.

단지 노즐 헤드부를 포함하는 인젝터 파지 유닛과 관련한 특징들만으로도, 일반적인 인젝터 장치는 바람직하게 개량될 수 있으며, 그럼으로써 이와 관련한 특징들은 본 발명의 나머지 특징들 없이도 바람직하게 된다.

그 밖에도, 노즐 헤드부가 적어도 하나의 점화 수단을 배치하기 위한 유닛을 포함하고, 적어도 하나의 점화 수단은, 이 적어도 하나의 점화 수단이 드라발 노즐 부재 및 노즐 헤드부를 통해 형성된 환형 간극 안쪽에까지 돌출되는 방식으로, 노즐 헤드부 상에 배치된다면, 본원의 인젝터 유닛은 추가로 간소화되고 더 조밀하게 구성될 수 있다. 그 결과, 연소가스/공기 혼합기를 점화하기 위한 상업상의 점화 플러그들이 이용될 수 있다.

적어도 하나의 점화 수단이 인젝터 유닛의 중심 종축에 대해 수직으로 노즐 헤드부 상에 배치된다면, 점화 수단은 인젝터 장치 상에 구조적으로 간단하게 배치될 수 있다. 특히 그 결과, 인젝터 장치의 배면으로부터 인젝터 유닛 안쪽에 조립되는 추가적인 점화 랜스 부재 등의 이용은 배제될 수 있다.

전체적으로 점화와 관련하여 더욱 신뢰성 있는 구조 부재들이 이용될 수 있으며, 그럼으로써 본원의 인젝터 장치는 전체적으로 유지보수 작업이 더욱 감소하는 방식으로 형성된다.

점화 수단들과 관련하여 언급한 특징들 역시도 본 발명의 나머지 특징들 없이도 바람직한데, 그 이유는 단지 상기 특징들만으로도 일반적인 인젝터 장치들이 바람직하게 개량될 수 있기 때문이다.

자신들의 특징들이 본 발명의 나머지 특징들 없이도 일반적인 인젝터 장치들을 개량하는 추가의 바람직한 실시 변형예들에 따라서, 노즐 헤드부는, 점화성 연소가스/공기 혼합기로 생성된 고온가스 제트 상으로 외부로부터 공기 또는 산소를 안내할 수 있도록 하기 위해, 산소 유출공들(oxygen outlet hole)을 구비한 복수의 산소 채널을 포함한다.

산소 유출공들을 포함하는 상기 산소 채널들에 의해, 공기 또는 산소로 이루어진 추가 외부층(envelope)이 점화성 연소가스/공기 혼합기로 생성된 고온가스 제트의 둘레에 생성될 수 있으며, 그럼으로써 연소가스/공기 혼합기의 연소 과정은 재차 개선될 수 있다.

이를 위해서는 이미 공기 내에 존재하는 산소로도 충분하다. 그러나 필요에 따라서 순수 산소 역시도 누적되는 방식으로, 또는 그 대안으로 공급될 수 있다.

상기 산소 채널들은 노즐 헤드부의 내부에서 바람직하게는 노즐 헤드부에서 유출되는 고온가스 제트에 대해 대각선으로 연장되며, 그럼으로써 그로부터 유출되는 공기 제트들은 여전히 노즐 헤드부의 내부에서, 그리고 그에 따라 인젝터 파지 유닛 또는 이 인젝터 파지 유닛의 인젝터 박스의 내부에서도 고온가스 제트에 부딪치게 된다.

이를 위해, 산소 채널들의 상응하는 산소 유입공들(oxygen inlet hole)이 노즐 헤드부의 외주 상에 배치된다면, 적어도 주변 공기는 구조적으로 특히 간단하게 공급될 수 있다.

그러므로 바람직하게는 산소 채널들은 노즐 헤드부의 내부에서 동심으로, 그리고 각도를 이루면서 인젝터 유닛의 중심 종축의 둘레에 배치된다. 달리 말하면, 산소 채널들 및 중심 종축은 각각 상호 간에 소정의 각도를 형성한다.

산소 유출공들이 노즐 헤드부의 유출 개구부의 내부에 배치된다면, 고온가스 제트는 공기 제트 외부층(air jet envelope)의 의미에서 산소 유출공들에서 유출되는 공기를 통해 특히 적합하게 안정화될 수 있다.

공기 또는 순수 산소는 바람직한 방식으로 산소 채널들을 통과하는 고온가스 제트의 흡인 작용을 통해서만 당겨질 수 있다. 그 결과, 바람직하게는, 추가적인 산소 유출공들이 슬래그 등으로 막히는 점은 방지될 수 있다. 그 밖에도, 이 경우 밸브 스탠드(valve stand) 내에 추가적인 제어 라인들(control line)을 제공하지 않아도 된다. 또한, 추가적인 제거 매체(clearing medium)도 배제될 수 있는데, 그 이유는 무상의 주변 공기가 이용될 수 있기 때문이다.

자명한 사실로서, 특히 혼합 부재는, 예컨대 자신의 칼라형 플랜지로 상이한 유형으로 노즐 헤드부 상에 고정될 수 있으며, 예컨대 나사 조임식 플랜지 연결부에 의해 고정될 수 있다.

더욱 바람직하게는, 노즐 헤드부는 드라발 노즐 부재 및/또는 혼합 부재를 형태 결합 방식으로 고정하기 위한 퀵 클램핑 장치(quick clamping device)를 포함한다. 그 결과, 특히 드라발 노즐 부재의 상대적으로 더 신속한 교환이 달성된다.

드라발 노즐 부재가 혼합 부재에 의해 노즐 헤드부 상에 분리 가능한 방식으로 고정되도록 혼합 부재가 노즐 헤드부 상에 형태 결합 방식으로 고정될 수 있다면, 인젝터 유닛은 특히 간단하게 인젝터 파지 유닛으로부터 분해될 수 있고, 그 밖에도 매우 간단하고 신속하게 상기 인젝터 파지 유닛 상에 장착될 수 있으며, 그럼으로써 인젝터 장치는 전체적으로 다시 더욱 신속하게 작동 준비 상태가 된다.

퀵 클램핑 장치의 하나 또는 복수의 클램핑 수단이 인젝터 유닛의 중심 종축을 중심으로 동심으로 배치되는 방식으로 퀵 클램핑 장치가 노즐 헤드부 측에서 유출 개구부의 반대 방향으로 향해 있는 노즐 헤드부의 단부 상에 형성된다면, 인젝터 유닛의 조립 또는 분해는 외부에서 바람직하게 실행될 수 있다.

바람직하게는, 퀵 클램핑 장치는 노즐 헤드부의 외주 상에 분포되는 적어도 2개 또는 3개의 클램핑 수단을 포함하며, 그럼으로써 인젝터 유닛은 작동 신뢰성 있게 노즐 헤드부 상에 고정될 수 있게 된다.

퀵 클램핑 장치가, 혼합 부재 측에서, 압축성 링 부재, 특히 Viton® O-링을 포함한다면, 항시 기밀한 조립 안착이 보장될 수 있다.

특히 액체를 기반으로 하는 냉각 유닛이 인젝터 장치 상에 제공될 때, 상응하게 형성되는 압축성 링 부재, 특히 Viton® O-링이 제공된다면, 추가로 분리할 호스 커플링 부재들은 배제될 수 있다.

상응하는 교환은 추가의 레버 장치 등이 없이도 작업자에 의해 실행될 수 있다.

이런 관점에서 주지할 사항은, 마찬가지로 퀵 클램핑 장치와 관련하여 언급한 특징들이 본 발명의 나머지 특징들 없이도 바람직하다는 점인데, 그 이유는 이미 상기 특징들만으로도 일반적인 인젝터 장치들이 바람직하게 개량될 수 있기 때문이다.

바람직한 실시 변형예에 따라서, 인젝터 유닛을 파지하기 위한 인젝터 파지 유닛은 조인트 유닛을 포함하며, 이 조인트 유닛에 의해 노즐 헤드부는 관절 방식으로 인젝터 파지 유닛 상에 배치된다. 보통 야금학에 바람직하게는 강욕(steel bath)과 관련한, 그리고/또는 전기 아크로의 흑연 전극들과 관련한 인젝터 유닛의 각도가 조정될 수도 있다. 이는 본원의 조인트 유닛으로 달성될 수 있다.

조인트 유닛이 조인트 소켓부와 조인트 헤드부를 포함하고 조인트 헤드부가 노즐 헤드부를 에워싼다면, 조인트 유닛은 적은 비용으로 인젝터 장치 내에 통합될 수 있다.

조인트 헤드부가 파지 링 부재(holding ring element)에 의해 교환 가능한 방식으로 조인트 소켓부 상에 고정될 수 있다면, 인젝터 파지 유닛 또는 이 인젝터 파지 유닛의 인젝터 박스 상에서 노즐 헤드부는 완벽하게 교환될 수 있다.

바람직하게는 인젝터 유닛 또는 노즐 헤드부의 각도는 조인트 유닛에 의해 적어도 +/- 6°의 각도 조정 범위 이내에서 변동될 수 있다.

바람직한 방식으로, 특히 조인트 헤드부 상에서 열 조절은 조인트 소켓부로 형성된 접촉면을 통해 수행될 수 있다. 이 경우, 열전도성은 상응하는 열전도 컴파운드를 통해 재차 개선될 수 있다.

조인트 유닛의 특징들을 통해, 일반적인 인젝터 장치는 바람직하게 개량될 수 있으며, 그럼으로써 이와 관련한 특징들은 본 발명의 나머지 특징들 없이도 바람직하게 된다.

그 대안으로, 노즐 헤드부는 인젝터 유닛을 파지하기 위한 인젝터 파지 유닛 상에 분리되지 않게 배치될 수 있다. 그 결과, 노즐 헤드부는 인젝터 파지 유닛 내에 분리되지 않게 통합된다.

이와 관련하여, 바람직하게는 노즐 헤드부는 인젝터 파지 유닛과 재료 결합 방식으로 연결된다.

또한, 바람직하게는 인젝터 장치는 전도성으로 작동하는 냉각 유닛을 포함하고, 이런 냉각 유닛의 경우 노즐 헤드부는 금속 냉각 접촉면을 포함하며, 이 냉각 접촉면은 인젝터 파지 유닛의 금속 냉각 접촉면과 직접 작용 접촉한다.

이런 점에 한해, 바람직하게는 노즐 헤드부는 금속 냉각 접촉면을 포함하고, 이 냉각 접촉면은 인젝터 파지 유닛의 상응하는 금속 냉각 접촉면과 전도성으로 작용 접촉하며, 그럼으로써 열 전달은 이상적인 방식으로 노즐 헤드부로부터 인젝터 파지 유닛 쪽으로 전도를 통해서만 달성될 수 있게 된다.

누적되는 방식으로, 또는 그 대안으로, 노즐 헤드부는 적어도 부분적으로 인젝터 유닛을 파지하기 위한 인젝터 파지 유닛의 냉각제 시스템의 냉각제 채널의 벽 영역들을 형성할 수 있으며, 그럼으로써 냉각은 추가로 대류를 통해 보조될 수 있거나, 또는 완전하게 수행될 수 있다.

그에 따라, 인젝터 유닛의 냉각을 위해, 인젝터 파지 유닛의 수냉식 인젝터 박스의 부품인 금속 접촉면이 이용될 수 있다.

바람직한 방식으로, 인젝터 유닛 자체는 냉각수 채널들을 포함하지 않으며, 그럼으로써 누수의 위험은 감소될 수 있게 된다.

추가로 바람직하게는, 인젝터 유닛은 예컨대 압축 공기, 산소 및/또는 천연가스와 같은 자신의 매체들을 통해 냉각될 수 있다.

바람직하게 인젝터 유닛은 냉각 리브들(cooling rib)을 구비하며, 그럼으로써 주변으로의 열 방출은 추가로 개선될 수 있게 된다. 이 경우, 동시에, 연소 공기 예열이 이루어지며, 이런 연소 공기 예열은 파일럿 모드(pilot mode)의 효율을 개선할 수 있다.

그 외에, 파일럿 모드에서의 연소는 더 이상 전체 인젝터 유닛을 가열하는 것이 아니라, 여전히 드라발 노즐 부재만을 가열한다. 그러나 이에 해당하는 열은 그에 상응하게 형성된 매체 공급 유닛이 위치되는 후방 부분에서 충분히 방출될 수 있다. 인젝터 유닛의 모든 추가 영역은 이상적인 방식으로 상대적으로 더 저온인 상태로 유지된다.

단지 인젝터 파지 유닛의 냉각과 관련한 특징들만으로도 일반적인 인젝터 장치는 바람직하게 개량될 수 있으며, 그럼으로써 이와 관련한 특징들은 본 발명의 나머지 특징들 없이도 바람직하게 된다.

또한, 특히 본원의 인젝터 유닛의 구조적인 구성과 관련하여, 인젝터 장치가 혼합 부재 상에 플랜지 결합되는 매체 공급 유닛을 포함하고, 이 매체 공급 유닛은 적어도 하나의 외부 튜브와, 하나의 중앙 튜브와, 하나의 내부 튜브를 포함하고, 내부 튜브는, 이 내부 튜브와 중앙 튜브 사이에 연소가스 링 라인이 배치되는 방식으로, 적어도 부분적으로 중앙 튜브 내에 배치되고, 중앙 튜브는, 이 중앙 튜브와 외부 튜브 사이에 공기 또는 연소가스 링 라인이 배치되는 방식으로, 적어도 부분적으로 외부 튜브 내에 배치되며, 외부 튜브, 중앙 튜브 및 내부 튜브는 인젝터 유닛의 중심 종축을 중심으로 동심으로 배치된다면, 상기 구조적인 구성은 재차 개선될 수 있다.

그 밖에도, 바람직하게는, 연소가스 링 라인 및 공기 또는 연소가스 링 라인은 인젝터 유닛의 중심 종축을 중심으로 동심으로 배치된다.

매체 공급 유닛의 상기 구성을 통해, 인젝터 유닛은 실질적으로 복수의 회전형 부품으로 구성되고 제조될 수 있으며, 그럼으로써 인젝터 장치의 제조는 전체적으로 간소화된다. 특히 보링 머신 등 상에서 보통 필요하고 번거로운 개별 구조 부재들의 정렬은 생략된다.

또한, 본원에서는, 강재/구리의 훨씬 더 적은 용접 위치가 존재하며, 그럼으로써 구조적인 비용은 마찬가지로 유의적으로 감소된다.

추가의 바람직한 실시 변형예에 따라서, 내부 튜브의 내부에는 탄소 랜스 부재(carbon lance element)가 배치되며, 이 탄소 랜스 부재는 혼합 부재를 통과하여 드라발 노즐 부재의 안쪽에까지 도달한다.

특히 거품 슬래그 층의 생성을 위해, 바람직하게는 탄소 인젝터는 인젝터 유닛에 가능한 한 가깝게 배치된다. 이는, 내부 튜브의 내부에 탄소 랜스 부재가 배치된다면, 매우 간단하게 달성될 수 있다.

또한, 상기 유형으로 본원의 인젝터 유닛 내에 통합되는 탄소 인젝터는, 외부 탄소 인젝터를 위한 추가 파지 유닛이 제공되지 않아도 된다는 장점을 갖는다.

환형으로 형성되는 드라발 노즐 부재 유출구에서 유출되는 산소 가스 제트는 탄소 랜스 부재의 유출구 상에서 흡인 작용을 생성하며, 그럼으로써 탄소는 실질적으로 예컨대 전기 아크로 안쪽으로 흡인된다. 그 결과, 막히는 라인 튜브들 등 역시도 더욱 발생할 수 없게 된다.

또한, 탄소 랜스 부재의 유출구에서는 인젝터 유닛의 파일럿 모드에서 슬래그 등이 자동으로 비워진다. 이런 점에 한해, 추가의 제거 수단은 필요하지 않다.

또한, 바람직하게는 탄소 랜스 부재는 세라믹 튜브를 포함한다. 세라믹 튜브는 본원의 인젝터 장치 상에서 이용될 때 소모성이 아니며, 그로 인해 세라믹 튜브는 보충되지 않아도 되며, 그럼으로써 인젝터 장치는 유지보수에 대해 더욱 친화적으로 형성된다.

탄소 랜스 부재와 관련한 특징들은 종래의 인젝터 장치를 이미 그 자체로 바람직하게 개량하며, 그럼으로써 상기 특징들은 본 발명의 나머지 특징들 없이도 바람직하게 된다.

본 발명의 과제는, 본원에 기재되는 특징들 중 하나의 특징에 따르는 적어도하나의 인젝터 장치를 구비한 전기 아크로에 의해 해결된다. 전기 아크로의 작동 준비 상태는, 전기 아크로가 본원의 인젝터를 구비한다면, 작동에 신뢰성 있게 보장될 수 있다.

본 발명의 추가 장점들, 목표들 및 특성들은, 예시로서 인젝터 유닛의 중심 종축을 따라서 바로 드라발 노즐 부재의 후방에 배치되는 혼합 부재를 포함하는 인젝터 장치가 도시되고 기재되어 있는 첨부한 도면 및 하기의 기재내용에 따라서 설명된다.

이 경우, 개별 도면들에서 적어도 실질적으로 자신의 기능과 일치하는 컴포넌트들은 동일한 도면부호로 식별 표시되어 있을 수 있지만, 그러나 컴포넌트들이 모든 도면에서 도면부호를 갖거나 설명되어 있는 것은 아니다.

도 1은 인젝터 유닛의 중심 종축을 따라서 연이어 배치된 드라발 노즐 부재 및 혼합 부재를 포함하는 인젝터 장치의 인젝터 유닛을 개략적으로 도시한 부분 단면도이다.
도 2는 도 1에 도시된 인젝터 유닛을 개략적으로 도시한 분해도이다.
도 3은 중심 종축 상에 배치된 드라발 노즐 부재 및 혼합 부재를 포함하는 인젝터 장치의 노즐 헤드부를 개략적으로 도시한 상세도이다.
도 4는 노즐 헤드부(41) 상에 고정된 드라발 노즐 부재 및 혼합 부재를 포함하는 도 3의 노즐 헤드부를 개략적으로 도시한 추가 상세도이다.
도 5는 인젝터 파지 유닛 내에 통합되어 인젝터 파지 유닛 상에서 인젝터 유닛을 관절 방식으로 지지하기 위한 조인트 유닛을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 6은 파일럿 모드에서 인젝터 장치를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 7은 버너 모드에서 인젝터 장치를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 8은 랜스 모드에서 인젝터 장치를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 9는 탄소 랜스 부재를 포함하는 대안의 인젝터 유닛을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 10은 조합된 산소/탄소 모드에서 도 9에 도시된 대안의 인젝터 유닛을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 11은 도 9 및 도 10에 도시된 대안의 인젝터 유닛을 개략적으로 도시한 분해도이다.

도 1 내지 도 11에 예시로 부분적으로 도시된 인젝터 장치(1)(특히 도 6 내지 도 8 및 도 10 참조)는 상이하게 형성되는 인젝터 유닛(2)들(도 1 내지 도 8 비교) 또는 인젝터 유닛(3)들(도 9 내지 도11 비교)을 구비할 수 있다.

인젝터 장치(1)는 본 실시예의 경우 공지되고 그로 인해 본원에서 추가로 도시 및 기재되지 않은 전기 아크로(4) 내로 산소 농후 가스 및/또는 탄소를 상취하거나, 또는 취입하기 위해 이용된다.

각각의 인젝터 유닛(2 또는 3)은 예컨대 산소 가스 제트(6) 및 점화성 연소가스/공기 혼합기 제트(7)로 이루어진 고속 가스 제트(5)(도 6, 7, 8 및 10 참조)를 생성하기 위해 이용된다.

특히 도 2의 도면에 따라서 충분히 식별할 수 있는 것처럼, 인젝터 유닛(2)은 구조적으로 간단하게 실질적으로 드라발 노즐 부재(8)와, 혼합 부재(9)와, 내부 튜브부(10)와, 중앙 튜브부(11)와, 외부 튜브부(12)로 구성된다.

주목할 만한 점은, 모든 전술한 구조 부재(8 내지 12)가 함께 인젝터 유닛(2)의 중심 종축(13)을 따라서 그리고 중심 종축(13)에 대해 동축으로 배치된다는 점이다.

특히 드라발 노즐 부재(8)와 혼합 부재(9)는 함께 인젝터 유닛(2)의 중심 종축(13)을 따라서, 특히 도 1의 도면에 따라서 식별되는 것처럼, 인젝터 유닛(2)의 조립 상태에서 혼합 부재(9)가 드라발 노즐 부재(8) 상에 직접 고정되는 방식으로 직접적으로 연이어 배치된다.

본 실시예의 경우, 혼합 부재(9)는 드라발 노즐 부재(8) 상에 나사 조임된다. 이를 위해, 드라발 노즐 부재(8)는 수나사부(14)를 구비하고 혼합 부재(9)는 상응하는 암나사부(15)를 구비한다.

그 밖에도, 수나사부(14)와, 혼합 부재(9)를 위해 드라발 노즐 부재(8)의 견부(16)를 통해 형성되는 정지부(17) 사이에는, 드라발 노즐 부재(8)와 혼합 부재(9) 사이의 경계면 영역(20)을 확실하게 밀봉하는 O-링(19)을 수용하기 위한 원주방향 그루브(18)도 제공된다.

혼합 부재(9)는 칼라형 플랜지(21)를 포함하며, 이 플랜지 내에는 압축성 링 부재(23), 특히 Viton® O-링(24)의 수용을 위한 그루브(22)가 배치된다.

상기 칼라형 플랜지(21)의 배면(25) 상에는, 실질적으로 내부 튜브부(10)와, 중앙 튜브부(11)와, 외부 튜브부(12)로 구성되는 매체 공급 유닛(26)이 플랜지 결합된다.

내부 튜브부(10)의 후방 단부(27) 상에는 산소 포트부(28)(oxygen port part)가 고정되며, 이 산소 포트부를 통해서는 산소(29)(도 7 및 도 8 비교)가 내부 튜브부(10) 내로, 그리고 혼합 부재(9) 내로, 마지막으로는 드라발 노즐 부재(8) 내로까지 유도될 수 있다. 이렇게 드라발 노즐 부재(8) 내로까지 유도되는 산소(29)는 드라발 노즐 부재(8)를 통해 공지된 방식으로 가속화되어 산소 가스 제트(6)(도 7 및 도 8 비교)로서 드라발 노즐 부재(8)의 유출 개구부(30)로부터 유출된다.

중앙 튜브부(11) 상의 측면에는 연소가스 포트부(31)가 제공되며, 이 연소가스 포트부에 의해서는 연소가스(32), 일반적으로는 천연가스(도 6 및 도 7 비교)가 인젝터 유닛(2)으로 공급될 수 있다. 이를 위해, 중앙 튜브부(11) 및 내부 튜브부(10)는, 자신들 사이에 연소가스 링 라인(33)이 형성되는 방식으로 상호 간에 상대적으로 배치된다. 이런 연소가스 링 라인(33)을 통해, 연소가스(32)는 혼합 부재(9)의 내부에서 실질적으로 축 방향으로 연장되는 혼합 부재(9)의 연소가스 채널(34) 내에까지 도달한다.

마찬가지로 외부 튜브부(12) 상의 측면에는 공기 또는 연소가스 포트부(35)가 제공되며, 이 포트부에 의해서는, 하기에서 재차 설명되는 것처럼, 각각 인젝터 유닛(2)이 어떠한 모드에 위치되는지에 따라서, 공기(36)(도 6 및 도 8 비교) 또는 그 대안으로 연소가스(32), 일반적으로는 천연가스(도 7 비교)가 인젝터 유닛(2)으로 공급될 수 있다. 이를 위해, 중앙 튜브부(11) 및 외부 튜브부(12)는, 자신들 사이에 공기 또는 연소가스 링 라인(37)이 형성되는 방식으로 상호 간에 상대적으로 배치된다. 이런 공기 또는 연소가스 링 라인(37)을 통과하여 공기(36) 또는 연소가스(32)는 혼합 부재(9)의 내부에서 실질적으로 축 방향으로 연장되는 혼합 부재(9)의 공기 채널(38) 내에까지 도달한다.

그 밖에도, 매체 공급 유닛(26) 상에서 중앙 튜브부(11)의 외면 상에는 냉각 리브(39)들도 배치되며, 이 냉각 리브들을 통해 열은 인젝터 유닛(2)으로부터 바로 공기 또는 연소가스 링 라인(37) 내에 위치되는 매체[공기(36) 또는 연소가스(32)] 상으로 방출될 수 있으며, 그럼으로써 상기 매체는 그에 상응하게 예열되어 제공될 수 있게 된다.

상기 유형으로 조밀하고 매우 소형으로 구성되는 인젝터 유닛(2)은, 혼합 부재(9) 상에 나사 조임된 드라발 노즐 부재(8)가 인젝터 파지 유닛(40)에 장착된 노즐 헤드부(41) 내로 삽입되어 혼합 부재(9)의 칼라형 플랜지(21)에 의해 노즐 헤드부(41) 상에 고정됨으로써, 전기 아크로(4)의 내부에서 인젝터 파지 유닛(40) 상에 구조적으로 간단하게 파지될 수 있다(도 5 내지 도 8, 도 10 및 도 11 참조).

특히 도 3 및 도 4에 더 상세하게 도시된 노즐 헤드부(41) 내로는, 노즐 헤드부(41)와 특히 드라발 노즐 부재(8) 사이에 혼합 부재(9)의 공기 채널(38) 및 연소가스 채널(34)이 그 내로 통해 있는 환형 간극(43)이 제공되는 방식으로, 드라발 노즐 부재(8)와 부분적으로는 이 드라발 노즐 부재 상에 고정된 혼합 부재(9)가 조립 개구부(42)를 통과하여 삽입될 수 있다.

환형 간극(43)의 횡단면은, 드라발 노즐 부재(8)의 정지부(17)와 혼합 부재(9) 사이에 경우에 따라서 상이한 두께의 스페이서 링 디스크(44)들이 배치됨으로써 드라발 노즐 부재(8)와 혼합 부재(9) 사이의 이격 간격이 상이하게 선택될 수 있게 되는 것을 통해, 적어도 일부 영역에서 설정될 수 있다.

노즐 헤드부(41) 상에 인젝터 유닛(2)을 상대적으로 더 신속하게 고정하기 위해, 노즐 헤드부는, 이 노즐 헤드부(41) 상에 드라발 노즐 부재(8) 및/또는 혼합 부재(9)를 형태 결합 방식으로 고정하기 위한 퀵 클램핑 장치(45)를 포함한다.

그 밖에도, 노즐 헤드부(41)는 상업상의 점화 플러그(52)의 형상인 적어도 하나의 점화 수단(51)을 배치하기 위한 유닛(50)을 포함한다. 이 경우, 적어도 하나의 점화 수단(51)은, 해당 위치에서 존재하는 연소가스/공기 혼합기(7)를 점화하기 위해, 드라발 노즐 부재(8) 및 노즐 헤드부(41)를 통해 형성되는 환형 간극(43) 내로까지 돌출되는 방식으로, 노즐 헤드부(41) 상에 배치된다.

연소가스/공기 혼합기 제트(7)의 연소를 개선하기 위해, 노즐 헤드부(41) 상에는, 점화성 연소가스/공기 혼합기(7)에서 생성되어 노즐 헤드부(41)의 유출 개구부(56)에서 유출되는 고온가스 제트(55)(도 6 내지 도 8 및 도 10 비교) 상으로 외부로부터 공기(36)를 안내할 수 있도록 하기 위해, 산소 유출공(54)들을 구비한 복수의 산소 채널(53)(여기서는 예시로만 도면부호가 표시됨)이 제공된다.

산소 채널(53)들을 통해 특히 주변 공기를 흡입할 수 있도록 하기 위해, 노즐 헤드부(41)의 외부면(57) 상에는 상응하는 산소 유입공(58)들이 배치된다.

노즐 헤드부(41)와 인젝터 유닛(40) 사이의 견고한 연결과 관련하여, 노즐 헤드부(41)가 재료 결합 방식으로, 예컨대 용접을 통해, 그리고 그에 따라 분리되지 않게 인젝터 유닛(40) 상에 고정된다면, 상기 견고한 연결이 달성될 수 있다(도 6 내지 도 8 및 도 10 비교).

또한, 그 대안으로, 예시로서 도 5의 도면에 따라 도시되는 것처럼, 노즐 헤드부(41)는 인젝터 파지 유닛(40) 상에 관절 방식으로 고정될 수 있다. 이 경우, 인젝터 파지 유닛(40)은 조인트 유닛(60)을 포함하며, 이 조인트 유닛에 의해 노즐 헤드부(41)는 인젝터 파지 유닛(40) 상에 관절 방식으로 배치될 수 있다. 인젝터 파지 유닛(40) 상에는 조인트 소켓부(61)가 형성되며, 그에 반해 노즐 헤드부(41)는, 조인트 소켓부(61) 내에 이동 가능하게 끼워 넣어진 조인트 헤드부(62)로서 형성된다. 조인트 헤드부(62)는, 인젝터 유닛(2)의 의도하는 각도가 설정된 상태로 유지되면, 그 즉시, 조인트 소켓부(61) 내로 나사 조임될 수 있는 파지 링 부재(63)에 의해 조인트 소켓부(61)에 상대적으로 고정될 수 있다.

인젝터 유닛(2)의 냉각과 관련하여, 인젝터 장치(1)가 전도성으로 작동하는 냉각 유닛을 포함하고, 이런 냉각 유닛의 경우 노즐 헤드부(41)는 금속 냉각 접촉면(65)(여기서는 예시로만 도면번호가 표시됨)을 포함하며, 이 냉각 접촉면은 인젝터 파지 유닛(40)의 금속 냉각 접촉면과 직접 작용 접촉한다면, 상기 냉각은 충분히 보장될 수 있다.

본원에서 도시되는 실시예의 경우, 노즐 헤드부(41)는 적어도 부분적으로 인젝터 파지 유닛(40)의 냉각제 시스템의 냉각제 채널(68)의 벽 영역(67)들(여기서는 예시로만 도면번호가 표시됨)을 형성한다.

바람직한 방식으로, 인젝터 유닛(2) 자체는 냉각제 채널들을 포함하지 않으며, 그럼으로써 인젝터 파지 유닛(40) 상에서 인젝터 유닛(2)의 조립 및 분해는 특히 간단하게 실행된다.

도 6의 도면에 따라서, 인젝터 유닛(2)은 파일럿 모드에 위치되며, 이 파일럿 모드에서는, 인젝터 유닛(2)의 슬래깅(slagging)을 방지하기 위해, 고온가스 제트(55)는 단지 공기/산소 외부층(70)에 의해 에워싸이는 연소가스(32)의 연소가스 불꽃(71)으로만 구성된다. 이 경우, 인젝터 유닛(2)에는 공기 또는 연소가스 포트부(35)를 통해 공기(36)가 공급되고 연소가스 포트부(31)를 통해서는 천연가스의 형태인 연소가스(32)가 공급된다.

도 7의 도면에 따라서, 인젝터 유닛(2)은 버너 모드에 위치되며, 이 버너 모드에서는, 특히 전기 아크로(4) 내에 충전된 스크랩을 상대적으로 더 신속하게 용융할 수 있도록 하기 위해, 고온가스 제트(55)는 산소 가스 제트(6)와, 연소가스(32)로 이루어진 연소가스 제트(72)와, 공기/산소 외부층(70)으로 구성된다. 이 경우, 인젝터 유닛(2)에는 공기 또는 연소가스 포트부(35)를 통해 천연가스의 형태인 연소가스(32)가 공급되고 산소 포트부(28)를 통해서는 산소(29)가 공급된다.

도 8의 도면에 따라서, 인젝터 유닛(2)은 랜스 모드에 위치되며, 이 랜스 모드에서는, 특히 전기 아크로(4) 내에 위치하는 용융물 내로 산소를 유입시킬 수 있도록 하기 위해, 고온가스 제트(55)는 산소 가스 제트(6)와, 연소가스/공기 혼합기 제트(7)와, 공기/산소 외부층(70)으로 구성된다. 이 경우, 인젝터 유닛(2)에는 공기 또는 연소가스 포트부(35)를 통해 공기(36)가 공급되고 연소가스 포트부(31)를 통해서는 천연가스의 형태인 연소가스(32)가 공급되며 산소 포트부(28)를 통해서는 산소(29)가 공급된다. 이 경우, 고온가스 제트(55)는 고속 가스 제트(5)의 형태로 존재한다.

대안의 인젝터 유닛(3)은 도 9 내지 도 11에 도시되어 있으며, 하기에서는 제1 실시예와 상기 제2 실시예를 구분하는 차이점에 해당하는 특징들만이 설명된다.

대안의 인젝터 유닛(3)은 실질적으로 앞에서 설명한 인젝터 유닛(2)과 동일한 구성을 갖는다. 그러나 대안의 인젝터 유닛(3)은 그 밖에도 내부 튜브(10)의 내부에 배치되는 탄소 랜스 부재(75)를 특징으로 하며, 이 탄소 랜스 부재는, 전기 아크로(4) 내로 탄소(76)를 추가로 유입시킬 수 있도록 하기 위해, 혼합 부재(9)를 통과하여 드라발 노즐 부재(8)의 안쪽에까지 도달한다. 그 결과, 바람직한 방식으로, 추가의 탄소 인젝터 유닛은 배제될 수 있다. 탄소 랜스 부재(75)는 특히 저항성이 있는 방식으로 실현되는데, 그 이유는 상기 탄소 랜스 부재가 세라믹 튜브(77)를 포함하기 때문이다.

도 10의 도면에 따라서, 대안의 인젝터 유닛(3)은 조합된 산소/탄소 모드에 위치되며, 이 산소/탄소 모드에서는, 전기 아크로(4) 내에 위치하는 용융물 내로 특히 산소 및 탄소를 유입시킬 수 있도록 하기 위해, 고온가스 제트(55)는 탄소(76)와, 환형 산소가스 제트(6)와, 연소가스/공기 혼합기 제트(7)와, 공기/산소 외부층(70)으로 구성된다. 이 경우, 대안의 인젝터 유닛(3)에는 공기 또는 연소가스 포트부(35)를 통해 공기(36)가 공급되고 연소가스 포트부(31)를 통해서는 천연가스의 형태인 연소가스(32)가 공급되며 산소 포트부(28)를 통해서는 산소(29)가 공급된다. 추가로 대안의 인젝터 유닛(3)에는 탄소 랜스 부재(75)를 통해 탄소(76)도 공급된다.

이런 관점에서, 분명하게 주지할 사항은, 앞에서, 또는 특허청구범위 및/또는 도면들에서 기재되는 해결책들의 특징들은, 경우에 따라서, 설명되는 특징들, 효과들 및 장점들을 그에 상응하게 누적되는 방식으로 구현하거나 달성할 수 있도록 하기 위해, 서로 조합될 수 있다는 점이다.

자명한 사실로서, 앞에서 설명한 실시예들은 단지 본 발명에 따르는 인젝터 장치의 제1 구현예들이다. 이런 점에 한해, 본 발명의 구현예는 상기 실시예들로 국한되지 않는다.

본 출원 문헌에 개시되는 모든 특징은, 개별적으로, 또는 서로 조합되어 종래 기술에 대해 신규성이 있는 점에 한해, 본 발명의 핵심 사항으로서 청구된다.

1: 인젝터 장치
2: 인젝터 유닛
3: 대안의 인젝터 유닛
4: 전기 아크로
5: 고속 가스 제트
6: 산소 가스 제트
7: 연소가스/공기 혼합기 제트 또는 연소가스/공기 혼합기
8: 드라발 노즐 부재
9: 혼합 부재
10: 내부 튜브부
11: 중앙 튜브부
12: 외부 튜브부
13: 중심 종축
14: 수나사부
15: 암나사부
16: 견부
17: 정지부
18: 원주방향 그루브
19: O-링
20: 경계면 영역
21: 칼라형 플랜지
22: 그루브
23: 압축성 링 부재
24: Viton® O-링
25: 배면
26: 매체 공급 유닛
27: 후방 단부
28: 산소 포트부
29: 산소
30: 유출 개구부
31: 연소가스 포트부
32: 연소가스
33: 연소가스 링 라인
34: 연소가스 채널
35: 공기 또는 연소가스 포트부
36: 공기
37: 공기 또는 연소가스 링 라인
38: 공기 채널
39: 냉각 리브
40L 인젝터 파지 유닛
41: 노즐 헤드부
42: 조립 개구부
43: 환형 간극
44: 스페이서 링 디스크
45: 퀵 클램핑 장치
50: 배치를 위한 유닛
51: 점화 수단
52: 점화 플러그
53: 산소 채널
54; 산소 유출공
55: 고온가스 제트
56; 유출 개구부
57: 외부면
58: 산소 유입공
60; 조인트 유닛
61: 조인트 소켓부
62: 조인트 헤드부
63: 파지 링 부재
65: 금속 냉각 접촉면
66: 금속 냉각 접촉면
67: 벽 영역
68: 냉각제 채널
70: 공기/산소 외부층
71: 연소가스 불꽃
72: 연소가스 제트
75: 탄소 랜스 부재
76: 탄소
77: 세라믹 튜브

Claims

야금 유닛 또는 용융 용기에서 금속, 금속 용융물 또는 슬래그 중 적어도 하나를 건식 야금 처리하기 위한 인젝터 장치(1)로서, 상기 인젝터 장치는 산소 가스 제트(6)와 점화성 연소가스/공기 혼합기 제트(7)로 이루어진 고속 가스 제트(5)를 생성하기 위한 인젝터 유닛(2, 3)을 포함하고, 인젝터 유닛(2, 3)은 노즐 헤드부(41) 내에 배치되어 산소 가스 제트(6)를 생성하기 위한 드라발 노즐 부재(8)를 포함하며, 연소가스/공기 혼합기 제트(7)는 연소가스(32)와 공기(36)를 혼합하기 위한 혼합 부재(9)에 의해 혼합될 수 있는, 상기 인젝터 장치에 있어서, 상기 노즐 헤드부(41)와 상기 드라발 노즐 부재(8) 사이에 상기 혼합 부재(9)의 공기 채널(38) 및 연소가스 채널(34)이 그 내로 통해 있는 환형 간극(43)이 형성되는 방식으로, 상기 드라발 노즐 부재(8)와 상기 혼합 부재(9)는, 상기 노즐 헤드부(41)의 내부에서, 또는 그 상에서, 함께 상기 인젝터 유닛(2, 3)의 중심 종축(13)을 따라서 상호 간에 분리 가능한 방식으로 연이어 배치되는 것을 특징으로 하는 건식 야금 처리용 인젝터 장치(1).
제1항에 있어서, 상기 드라발 노즐 부재(8) 및 상기 혼합 부재(9)는 기계 가공을 통해 제조되어 강제 끼워 맞춤 또는 형태 결합 방식으로 상호 간에 직접 연결되는 회전형 부품들인 것을 특징으로 하는 건식 야금 처리용 인젝터 장치(1).
제2항에 있어서, 상기 환형 간극(43)의 크기는 상기 드라발 노즐 부재(8)와 상기 혼합 부재(9) 사이의 축 방향 이격 간격에 따라서 설정될 수 있는 것을 특징으로 하는 건식 야금 처리용 인젝터 장치(1).
제3항에 있어서, 상기 드라발 노즐 부재(8)와 상기 혼합 부재(9) 사이의 축 방향 이격 간격은 상이한 스페이서 링 디스크(44)들에 의해 설정될 수 있는 것을 특징으로 하는 건식 야금 처리용 인젝터 장치(1).
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 드라발 노즐 부재(8)는, 상기 혼합 부재(9)의 암나사부(15) 내로 상기 드라발 노즐 부재(8)를 나사 조임할 수 있는 수나사부(14)를 포함하는 것을 특징으로 하는 건식 야금 처리용 인젝터 장치(1).
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 드라발 노즐 부재(8) 및 상기 혼합 부재(9)는 상기 노즐 헤드부(41)의 내부에, 또는 그 상에 동심으로 배치되는 것을 특징으로 하는 건식 야금 처리용 인젝터 장치(1).
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 드라발 노즐 부재(8)는 상기 혼합 부재(9)에 의해 상기 인젝터 유닛(2, 3)의 중심 종축(13)을 중심으로 센터링되는 방식으로 배치되는 것을 특징으로 하는 건식 야금 처리용 인젝터 장치(1).
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 인젝터 장치(1)는 야금 유닛 또는 용융 용기의 내부에서 상기 인젝터 유닛(2, 3)을 파지하기 위한 인젝터 파지 유닛(40)을 포함하며, 상기 인젝터 파지 유닛(40)은 상기 노즐 헤드부(41)를 포함하는 것을 특징으로 하는 건식 야금 처리용 인젝터 장치(1).
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 노즐 헤드부(41)는 적어도 하나의 점화 수단(51)을 배치하기 위한 유닛(50)을 포함하며, 상기 적어도 하나의 점화 수단(51)은, 이 적어도 하나의 점화 수단(51)이 상기 드라발 노즐 부재(8) 및 상기 노즐 헤드부(41)를 통해 형성되는 환형 간극(43) 내로까지 돌출되는 방식으로, 상기 노즐 헤드부(41) 상에 배치되는 것을 특징으로 하는 건식 야금 처리용 인젝터 장치(1).
제9항에 있어서, 상기 적어도 하나의 점화 수단(51)은 상기 인젝터 유닛(2, 3)의 중심 종축(13)에 대해 수직으로 상기 노즐 헤드부(41) 상에 배치되는 것을 특징으로 하는 건식 야금 처리용 인젝터 장치(1).
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 노즐 헤드부(41)는, 상기 점화성 연소가스/공기 혼합기 제트(7)로 생성되는 고온가스 제트(55) 상으로 외부로부터 공기(36) 또는 산소를 안내할 수 있도록 하기 위해, 산소 유출공(54)들을 구비한 복수의 산소 채널(53)을 포함하는 것을 특징으로 하는 건식 야금 처리용 인젝터 장치(1).
제11항에 있어서, 상기 산소 채널(53)들은 상기 노즐 헤드부(41)의 내부에서 동심으로, 그리고 각도를 이루면서 상기 인젝터 유닛(2, 3)의 중심 종축(13)의 둘레에 배치되는 것을 특징으로 하는 건식 야금 처리용 인젝터 장치(1).
제11항에 있어서, 상기 산소 유출공(54)들은 상기 노즐 헤드부(41)의 유출 개구부(56)의 내부에 배치되는 것을 특징으로 하는 건식 야금 처리용 인젝터 장치(1).
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 노즐 헤드부(41)는 상기 드라발 노즐 부재(8) 또는 상기 혼합 부재(9) 또는 상기 드라발 노즐 부재(8) 및 상기 혼합 부재(9) 양자 모두를 형태 결합 방식으로 고정하기 위한 퀵 클램핑 장치(45)를 포함하는 것을 특징으로 하는 건식 야금 처리용 인젝터 장치(1).
제14항에 있어서, 상기 혼합 부재(9)는, 상기 드라발 노즐 부재(8)가 상기 혼합 부재(9)에 의해 상기 노즐 헤드부(41) 상에 분리 가능하게 고정되는 방식으로, 상기 노즐 헤드부(41) 상에 형태 결합 방식으로 고정될 수 있는 것을 특징으로 하는 건식 야금 처리용 인젝터 장치(1).
제14항에 있어서, 상기 퀵 클램핑 장치(45)의 3개 또는 그 이상의 클램핑 수단이 상기 인젝터 유닛(2, 3)의 중심 종축(13)을 중심으로 동심으로 배치되는 방식으로, 상기 퀵 클램핑 장치(45)는 노즐 헤드부(41)의 측에서 유출 개구부(56)의 반대 방향으로 향해 있는 상기 노즐 헤드부(41)의 단부 상에 형성되는 것을 특징으로 하는 건식 야금 처리용 인젝터 장치(1).
제14항에 있어서, 상기 퀵 클램핑 장치(45)는, 혼합 부재(9) 측에서, 압축성 링 부재(23)를 포함하는 것을 특징으로 하는 건식 야금 처리용 인젝터 장치(1).
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 인젝터 유닛(2, 3)을 파지하기 위한 인젝터 파지 유닛(40)은 조인트 유닛(60)을 포함하며, 이 조인트 유닛에 의해서는 상기 노즐 헤드부(41)가 상기 인젝터 파지 유닛(40) 상에 관절 방식으로 배치되는 것을 특징으로 하는 건식 야금 처리용 인젝터 장치(1).
제18항에 있어서, 상기 조인트 유닛(60)은 조인트 소켓부(61)와 조인트 헤드부(62)를 포함하며, 상기 조인트 헤드부(62)는 상기 노즐 헤드부(41)를 포함하는 것을 특징으로 하는 건식 야금 처리용 인젝터 장치(1).
제19항에 있어서, 상기 조인트 헤드부(62)는 파지 링 부재(63)에 의해 교환 가능한 방식으로 상기 조인트 소켓부(61) 상에 고정될 수 있는 것을 특징으로 하는 건식 야금 처리용 인젝터 장치(1).
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 노즐 헤드부(41)는 상기 인젝터 유닛(2, 3)을 파지하기 위한 인젝터 파지 유닛(40) 상에 분리되지 않게 배치되는 것을 특징으로 하는 건식 야금 처리용 인젝터 장치(1).
제21항에 있어서, 상기 노즐 헤드부(41)는 상기 인젝터 파지 유닛(40)과 재료 결합 방식으로 연결되는 것을 특징으로 하는 건식 야금 처리용 인젝터 장치(1).
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 인젝터 장치(1)는 전도성으로 작동하는 냉각 유닛을 포함하고, 이런 냉각 유닛의 경우 상기 노즐 헤드부(41)는 금속 냉각 접촉면(65)을 포함하며, 이 냉각 접촉면은 상기 인젝터 유닛(2, 3)을 파지하기 위한 인젝터 파지 유닛(40)의 금속 냉각 접촉면(66)과 직접 작용 접촉하는 것을 특징으로 하는 건식 야금 처리용 인젝터 장치(1).
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 인젝터 장치(1)는 상기 인젝터 유닛(2, 3)을 파지하기 위한 인젝터 파지 유닛(40)을 포함하고, 상기 노즐 헤드부(41)는 적어도 부분적으로 상기 인젝터 파지 유닛(40)의 냉각제 시스템의 냉각제 채널(68)의 벽 영역(67)들을 형성하는 것을 특징으로 하는 건식 야금 처리용 인젝터 장치(1).
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 인젝터 장치(1)는 상기 혼합 부재(9) 상에 플랜지 결합되는 매체 공급 유닛(26)을 포함하고, 상기 매체 공급 유닛(26)은 적어도 하나의 외부 튜브(12)와, 하나의 중앙 튜브(11)와, 하나의 내부 튜브(10)를 포함하고, 상기 내부 튜브(10)는, 이 내부 튜브(10)와 상기 중앙 튜브(11) 사이에 연소가스 링 라인(33)이 배치되는 방식으로 적어도 부분적으로 상기 중앙 튜브(11) 내에 배치되고, 상기 중앙 튜브(11)는, 이 중앙 튜브(11)와 상기 외부 튜브(12) 사이에 공기 또는 연소가스 링 라인(37)이 배치되는 방식으로 적어도 부분적으로 상기 외부 튜브(12) 내에 배치되며, 상기 외부 튜브(12), 상기 중앙 튜브(11) 및 상기 내부 튜브(10)는 상기 인젝터 유닛(2, 3)의 중심 종축(13)을 중심으로 동심으로 배치되는 것을 특징으로 하는 건식 야금 처리용 인젝터 장치(1).
제25항에 있어서, 상기 연소가스 링 라인(33) 및 상기 공기 또는 연소가스 링 라인(37)은 상기 인젝터 유닛(2, 3)의 중심 종축(13)을 중심으로 동심으로 배치되는 것을 특징으로 하는 건식 야금 처리용 인젝터 장치(1).
제25항에 있어서, 상기 내부 튜브(10)의 내부에는, 상기 혼합 부재(9)를 통과하여 상기 드라발 노즐 부재(8)의 안쪽에까지 도달하는 탄소 랜스 부재(75)가 배치되는 것을 특징으로 하는 건식 야금 처리용 인젝터 장치(1).
제27항에 있어서, 상기 탄소 랜스 부재(75)는 세라믹 튜브(77)를 포함하는 것을 특징으로 하는 건식 야금 처리용 인젝터 장치(1).
전기 아크로(4)에 있어서, 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 따르는 적어도 하나의 인젝터 장치(1)를 특징으로 하는 전기 아크로(4).
제17항에 있어서, 상기 압축성 링 부재(23)는 Viton® O-링(24)인 것을 특징으로 하는 건식 야금 처리용 인젝터 장치(1).