KR20110089204A - 주입기 삽입 파이프를 가지는 선철 장치로 산소를 함유하는 가스를 주입하기 위한 노즐 - Google Patents

주입기 삽입 파이프를 가지는 선철 장치로 산소를 함유하는 가스를 주입하기 위한 노즐 Download PDF

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마린코 레킥-니닉
게오르그 아이힝거
프란츠 베르너
얀-프리데만 프라울
요하네스 레오폴트 셴크
마르틴 슈미트
토마스 쇤트겐
보그단 풀레틱
쿠르트 비이더
요한 부름
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지멘스 브이에이아이 메탈스 테크놀로지스 게엠베하
지멘스 악티엔게젤샤프트
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Abstract

본 발명은 산소-함유 가스를 선철 제조 유닛에 주입하기 위한 노즐에 관한 것으로서, 여기서, 내화성 물질로 만들어진 주입기 삽입 파이프(5)는 노즐의 가스 채널에 배열되어 있으며, 여기서 주입기 삽입 파이프를 둘러싸는 사이 공간(7)은 가스 채널의 벽과 주입기 삽입 파이프(5) 사이의 주입기 삽입 파이프(5)의 전체 길이에 걸쳐 존재한다. 상기 주입기 삽입 파이프(5)는 가스 채널의 마우스를 포함하는 노즐의 단면(11)만큼 적어도 멀리 연장되어 있다. 주입기 삽입 파이프(5)에 의해 둘러싸인 공간은 산소-함유 가스를 위한 공급 라인(6)에 연결되어 있고, 가스 채널의 벽과 주입기 삽입 파이프(5)의 벽 사이의 사이 공간(7)은 보호 가스를 위한 공급 라인(8) 또는 산소-함유 가스를 위한 공급 라인에 연결되어 있다. 본 발명은 또한, 주입기 삽입 파이프(5)에 관한 것이고, 본 발명에 따른 노즐(4)로부터 산소-함유 가스를 주입시키는 방법에 관한 것이며, 여기서, 산소 함유 가스는 주입기 삽입 파이프의 내부 벽에 의해 둘러싸인 공간으로 공급되고, 산소-함유 가스는 주입기 삽입 파이프를 통과한 후에, 산소 가스 입구 속도로 선철 제조 유닛으로 들어가며, 주입기 삽입 파이프의 외부 벽과 가스 채널의 벽 사이에 존재하는 사이 공간(7)은 동시에 가스에 의해 통과되며, 상기 가스는 사이 공간(7)을 통과하여 흐른 후, 가스 출구 속도로 선철 제조 유닛으로 나오고, 여기서 상기 산소 가스 입구 속도는 상기 가스 출구 속도보다 크다.

Description

주입기 삽입 파이프를 가지는 선철 장치로 산소를 함유하는 가스를 주입하기 위한 노즐{NOZZLE FOR INJECTING GAS CONTAINING OXYGEN INTO A PIG IRON DEVICE HAVING AN INJECTOR INSERTION PIPE}
본 발명은, 노즐에 관한 것으로서, 상기 노즐은 바람직하게 구리 또는 구리 합금으로부터 얻어지고, 선철 제조 유닛으로 산소-함유 가스를 주입하기 위한 것이며, 여기서 상기 노즐에는 주입기 삽입 파이프가 제공된다.
산소 또는 산소-함유 가스는 선철 제조 유닛으로 삽입되며, 여기서 탄소 캐리어는 환원 가스를 생성하기 위해 그리고 발열성 산화 과정에 의해 진행 중인 화학적 및 물리적 전환을 위해 요구된 열을 생성하기 위해 산화철-함유 물질을 선철로 환원시키는데 사용된다. 더 쉬운 가독성을 위해, 용어 "산소" 및 "산소-함유 가스"는 아래의 본문에서 유사어로서 사용된다. 선철 제조 유닛의 반응 챔버에 연결되어 있는 산소 주입을 위한 장치의 부품들은 고온에 노출되어 있으며, 이는, 이 부품들을 집중적으로 냉각시킬 필요가 있도록 만든다. 냉각 중 특별히 우수한 열 소실을 얻기 위해, 산소 주입을 위한 노즐은 구리 또는 구리 합금으로 만들어진다.
이러한 선철 제조 유닛의 작업 중 발생 되는 문제는, 산소가 흡입되는 높은 속도, 즉 70 내지 330m/s로, 매개물이 반응 챔버로부터 산소의 제트로 흡입된다는 것이다. 한 예로서, 이 매개물들은 고온의 가스들, 고체 물질의 입자들 또는 용융된 철 또는 용융된 슬래그와 같은 액체 물질의 입자들이다. 이러한 흡입의 효과는, 상기 노즐의 산소 채널의 출구 가장자리만큼 멀리, 이 매개물들이 산소의 토출 방향에 반대로 역류 된다는 것이다. 이는 고온의 가스들 및 고체 물질 및 액체 물질의 입자가 상기 산소 채널로 흡입되도록 하며, 이는 상기 산소 채널에의 침전 및 상기 노즐의 열-연마 마모(thermal-abrasive wear)를 이끈다는 것은 알려져 있다. 상기 산소 채널로 들어가는 고온의 가스는 산소 흐름 방향에 대한 저항성을 빌드업하도록 이끌고, 산소의 가열을 유도하며, 그래서 상기 노즐의 열 로딩 및 열에 의해 유도된 마모를 이끈다.
노즐 물질로서 구리 또는 구리 합금을 사용하는 이점은, 이의 열 전도성 때문에 효과적으로 냉각될 수 있다는 것이지만, 이는 또한 이의 강도 때문에 열-연마 마모에 대한 거의 적은 저항성을 제공할 수 있다는 단점을 가진다. 이 마모는 부정적 효과를 여러 방면에서 가진다. 우선, 유지보수를 위한 마모된 노즐을 교체할 필요가 있으며, 이는 작업 중단을 의미하고 그래서 생산 감소를 의미한다. 추가로, 선철 제조 유닛에서의 반응 특성이 변하는데, 왜냐하면 산소의 제트가 상이한 정도로 출구 가장자리의 상이한 모양으로 주어진 반응 챔버로 투과되기 때문인데, 이는 출구 가장자리의 마모와 관련한 환원 시간에서의 변동 때문에 상대적으로 긴 기간에 걸친 생산을 계획하는 것을 더욱 어렵게 한다. 추가로, 상기 마모는 상당한 안전 위험을 지니는데, 왜냐하면 상기 노즐은 물로 냉각되기 때문이다. 상기 마모가 냉각수 채널에서 누수를 생성한다면, 물은 반응 챔버로 들어가고 폭발을 일으킬 수 있기 때문이다.
본 발명의 목적은 노즐을 특정하는 것이며, 여기서 상기 노즐은 바람직하게 구리 또는 구리 합금으로 만들어져 있고, 이 노즐은 산소-함유 가스를 상기 선철 제조 유닛으로 주입하기 위한 것이며, 여기서 상기 노즐의 마모는 감소되고 이 노즐은 간단하게 만들어지고 유지된다.
본 발명은 선철 제조 유닛으로 산소-함유 가스를 주입하기 위한 노즐에 의해 달성되며, 여기서 상기 노즐은 하나 이상의 가스 채널을 가지고, 여기서 상기 노즐은 아래의 특징이 있다:
- 교환가능한 방식으로 노즐의 가스 채널로 바람직하게 삽입될 수 있는 주입기 삽입 파이프는, 상기 주입기 삽입 파이프를 둘러싸는 사이 공간이 가스 채널의 벽과 주입기 내부 파이프의 외부 벽 사이에 상기 주입기 삽입 파이프의 전체 길이 위에 존재하는 방식으로 상기 노즐의 가스 채널에 배열되며, 여기서 상기 주입기 삽입 파이프가 삽입될 때, 상기 가스 채널의 벽 위에, 상기 파이프를 지지하는 스페이서가 상기 주입기 삽입 파이프에 제공되며,
- 상기 주입기 삽입 파이프는 내화성 물질로 만들어져 있고,
- 상기 주입기 삽입 파이프는 상기 가스 채널의 마우스를 포함하는 적어도 상기 노즐의 단면만큼 멀리 연장되어 있으며,
- 상기 주입기 삽입 파이프에 의해 둘러싸인 공간은 산소-함유 가스를 위한 공급 라인에 연결되어 있고,
- 상기 가스 채널의 벽과 상기 주입기 내부 파이프의 외부 벽 사이의 사이 공간은 보호 가스를 위한 공급 라인에 연결되거나 산소-함유 가스를 위한 공급 라인에 연결되어 있다.
선철 제조 유닛으로 하나 이상의 가스 채널을 가지는 노즐로부터 산소-함유 가스를 주입시키기 위한 본 발명에 따른 방법은 아래와 같은 특징이 있다:
- 산소-함유 가스는 교환 가능한 방식으로 상기 노즐의 가스 채널로 삽입된 주입기 삽입 파이프의 내부 벽에 의해 둘러싸인 공간으로 공급되고, 상기 산소-함유 가스는, 상기 주입기 삽입 파이프를 통과한 후에, 산소 가스 입구 속도로 상기 선철 제조 유닛으로 들어가며,
- 상기 주입기 삽입 파이프의 외부 벽과 상기 가스 채널의 벽 사이에 존재하는 사이 공간은 가스에 의해 동시에 통과되고, 상기 가스는 상기 사이 공간을 통과한 후에, 가스 출구 속도로 상기 선철 제조 유닛으로 나오고,
- 여기서 상기 산소 가스 입구 속도는 상기 가스 출구 속도보다 빠르다.
본 발명에 따른 장치에 의해 본 발명에 따른 방법을 수행할 때, 상기 산소-함유 가스는 상기 주입기 삽입 파이프로부터 상기 선철 제조 유닛으로 들어가며, 이러한 산소-함유 가스는 상대적으로 느린 속도로 흐르는 가스의 자켓에 의해 둘러싸여 있다. 상기 가스 출구 속도로 상기 선철 제조 유닛으로 나오는 가스가 더욱 느리기 때문에, 감소된 양의 매개물은 상기 선철 제조 유닛의 반응 챔버로부터 흡입되고 감소된 양의 이러한 매개물은 상기 노즐의 방향으로 역류한다. 이러한 역류에 의해 야기된 마모 및 노즐 및 가스 채널에서 침전은 결과적으로 줄어들며, 상기 노즐의 수명은 증가된다.
상기 노즐은 바람직하게 구리 또는 구리 합금으로 만들어져서, 냉각되는 경우에 열의 우수한 소산을 보장한다.
상기 노즐은 하나 이상의 가스 채널을 가질 수 있으며 이러한 채널을 통해 가스는 상기 선철 제조 유닛에 공급될 수 있다. 본 발명에 따른 장치에서, 주입기 삽입 파이프는 이러한 가스 채널들 중 하나 이상에 배열되어 있다. 상기 주입기 삽입 파이프는 바람직하게 교환 가능한 방식으로 상기 가스 채널에 삽입될 수 있다. 이의 이점은 마모 의해 영향을 받은 주입기 삽입 파이프는 쉽게 교체될 수 있다는 것이다. 여기서 "교환 가능한 방식으로 삽입될 수 있다"는 어떠한 고정된 연결이 상기 주입기 삽입 파이프와 상기 가스 채널 사이에 형성되지 않는 또는 상기 노즐의 구조에 영향을 줌 없이 방출될 수 있는 가스 채널과 삽입 피스 사이에 연결이 형성되는 삽입의 하나의 타입을 의미하는 것으로 이해해야 한다. 상기 노즐의 구조에 영향을 줌 없이 방출될 수 있는 이 특성의 연결의 타입은 예를 들어 접착제 결합 또는 나사 결합이다.
상기 주입기 삽입 파이프와 상기 가스 채널 사이에 고정된 연결이 형성되지 않는 삽입의 타입은 예를 들어, 밀어넣는 방식이다. 고정된 연결이 상기 주입기 삽입 파이프와 상기 가스 채널 사이에 형성되지 않는 삽입 타입이 바람직하다. 예로서, 이러한 특성의 삽입의 타입은, 가스 채널의 직경이 연속적으로 또는 반응 챔버의 방향으로 일부가 급격히 가늘어진다면 상기 주입기 삽입 파이프의 외부 윤곽이 상기 가스 채널의 내부 윤곽을 따르고, 상기 주입기 삽입 파이프와 상기 가스 채널 사이의 연결에 의하지 않고, 흐르는 산소-함유 가스의 압력에 의해 제 위치에 고정된다는 점에서, 달성된다.
상기 주입기 삽입 파이프는 상기 가스 채널에 배열되어 있는데, 그 방식은 사이 공간이 상기 주입기 삽입 파이프의 외부 벽과 상기 가스 채널의 벽 사이에 존재하도록 함이다. 상기 사이 공간은 상기 주입기 삽입 파이프를 이의 전체 길이에 걸쳐 둘러싸고 있다. 이는 효과적으로 상기 사이 공간으로 도입된 가스가 상기 주입기 삽입 파이프를 이의 전체 길이에 걸쳐 냉각시킬 수 있다.
상기 삽입된 주입기 삽입 파이프를 제 위치에서 고정시키기 위해, 스페이서가 제공되며, 상기 스페이서는 상기 파이프를 상기 가스 채널의 벽 위에 지지한다. 상기 스페이서는 가능한 바람직하게 얇고 좁아서 상기 가스의 흐름을 방해하지 않으며, 여기서 상기 가스는 상기 주입기 삽입 파이프의 외부 벽과 상기 가스 채널의 벽 사이의 상기 사이 공간에 도입된 가스이다.
본 발명의 실시예에 따라, 복수의 주입기 삽입 파이프는 가스 채널에 배열되어 있으며, 여기서 상대적으로 작은 직경을 가지는 추가 주입기 삽입 파이프는 각각의 제 1 주입기 삽입 파이프 내에 배열되어 있다. 환형 갭은 두 개의 주입기 삽입 파이프의 벽들 사이에 형성되어 있다. 상이한 매개물은 두 개의 주입기 삽입 파이프들 사이의 상기 환형 갭들의 각각을 통과할 수 있다. 상기 가스 채널 내 주입기 삽입 파이프의 조임에 대해서 만들어진 언급은 상기 주입기 삽입 파이프의 서로 사이의 조임에 상응하게 적용된다.
상기 주입기 삽입 파이프는 내화성 물질로 만들어지며, 여기서 상기 내화성 물질은 높은 기계적 강도, 치수 안정성, 마모 저항성 및 부식 저항성을 가지고, 높은 허용가능한 작업 온도에 대한 내성이 있다. 이는 작업 조건 하에서 마모에 대한 상기 주입기 삽입 파이프의 민감성(susceptibility)을 줄인다. 예로서, 상기 내화성 물질은 알루미늄 옥사이드 Al2O3, 지르코늄 디옥사이드 ZrO2, 마그네슘 옥사이드 MgO, 비산화물계 세라믹 파이버 복합 재료, 예컨대 실리콘 카바이드 SiC 및 탄소 C의 파이버로 구성되는 것들, 또는 산화물계 세라믹 파이버 복합 재료 예컨대 시트 세라믹, 예를 들어, SiO2 또는 ZrO2 또는 Al2O3의 바인더를 가진 Al2O3의 파이버이다. 여기서 용어 "내화성 재료"는 고온 저항성 스틸을 또한 포함한다. 바람직한 내화성 물질은 시트 세라믹이다. 99.9질량% Al2O3의 파이버(나머지는 불순물) 및 93질량% Al2O3 매트릭스 및 7질량% 지르코늄 디옥사이드(이는 8 mol% 이트륨 옥사이드에 의해 안정화됨)의 시트 세라믹은 RT에서 DIN EN 843-1 [N/mm2]에 따른 160-170의 굴곡 강도, 1000℃에서 DIN V ENV 1892 [N/mm2]에 따른 35의 인장 강도 및 RT에서 DIN EN 843-2 [N/mm2]에 따른 50,000의 탄성계수를 가진다.
상기 주입기 삽입 파이프는 상기 선철 제조 유닛의 반응 챔버로 적어도 가스 채널의 마우스만큼 멀리 연장되어 있다. 이는 확실하게 주입기 삽입 파이프 밖으로 흐르는 가스의 흐름 및 사이 공간의 밖으로 흐르는 흐름이 가스 채널 내에서 미리 혼합되지 않도록 한다. 선철 제조 유닛의 반응 챔버에서 상대적으로 천천히 흐르는 가스에 의해 상대적으로 빠르게 흐르는 산소-함유 가스의 밀봉의 효과는 그래서 특히 두드러지고, 역류는 효과적으로 차단된다.
산소 함유 가스는 산소-함유 가스를 위한 공급 라인으로 주입기 삽입 파이프에 의해 둘러싸인 공간을 연결함에 의해 주입기 삽입 파이프로 공급될 수 있다. 주입기 삽입 파이프의 외부 벽과 가스 채널의 벽 사이에 존재하는 사이공간에서 흐르는 가스는 보호 가스, 예컨대, 불활성 가스, 예를 들어 질소 또는 아르곤 또는 스팀, 천연 가스 선철 제조 유닛에 존재하는 가스, 상이한 보호 가스들의 혼합물 또는 산소-함유 가스일 수 있다. 아르곤 또는 질소가 바람직하게 보호 가스로서 사용된다. 이 타입의 가스는 산소-함유 가스를 위한 공급 라인에 또는 보호 가스를 위한 공급 라인에 상기 사이 공간을 연결함에 의해 사이 공간에 공급될 수 있다. 물질, 예를 들어, 미립자, 오일 또는 먼지는 또한 상기 보호 가스와 함께 선철 제조 유닛의 반응 챔버로 불어 넣어질 수 있다. 이는 반응 챔버로의 선철의 생성에 바람직한 물질을 공급하는 것 또는 폐기물을 버리는 것을 가능하게 한다.
주입기 삽입 파이프의 외부 벽과 가스 채널의 벽 사이에 존재하는 사이 공간에서 흐르는 가스의 온도가 낮아지면, 노즐 상 및 주입기 삽입 파이프 상에 이의 냉각 활동을 더 크게 한다. 이 냉각 활동은 열에 의해 유도된 마모의 감소에 기여한다.
본 발명에 따른 방법을 수행하는 경우에, 산소 가스 입구 속도는 70 내지 330m/s, 바람직하게 170 내지 220m/s이다. 가스 출구 속도는 20 내지 60m/s이다. 이 속도가 20m/s 미만이면, 선철 제조 유닛에 우세하는 압력을 극복하는 것은 가능하지 않다. 이 속도가 60m/s 초과라면, 그래서 더 많은 보호 가스가 선철 제조 유닛으로 공급될 것이며, 선철 제조 유닛에서 발생하는 프로세스는 눈에 띄게 영향을 받을 것이다.
선철 제조 유닛은 용융 가스화로 또는 용광로일 수 있다. 본 발명의 바람직한 사용은 용융 가스화로에서이다.
본 발명의 일 실시예에 따라, 주입기 삽입 파이프는 가스 채널의 마우스를 포함하는 노즐의 단면을 넘어 연장되어 있다. 결과적으로, 선철 제조 유닛으로 들어가는 산소-함유 가스는 더 긴 시간 동안 농축되고, 그래서 더욱 지향적으로(directionally) 그리고 추가로 반응 챔버로 관통할 수 있다. 이는 선철 제조 유닛의 반응 챔버에서 발생되는 반응을 위한 산소-함유 가스의 개선된 이용을 제공한다.
본 발명의 이로운 실시예에 따라, 가스 채널에, 마우스의 영역에서 하나 또는 그 초과의 삽입 피스가 제공되며, 여기서 삽입 피스는 내화성 물질로 만들어진 것이고 산소 채널의 마우스를 포함하는 노즐의 단면만큼 적어도 멀리 연장되어 있고, 출구 가장자리는 또한 포함된다. 삽입 피스의 내화성 물질에 적합한 물질은 주입기 삽입 파이프의 내화성 물질을 위해 특정된 것과 동일하다. 여기서 "가스 채널의 마우스의 영역"은 출구 가장자리로부터 돌출되어 있는 가스 채널의 10%의 세로 범위를 의미한다. 노즐이 마모되는 주된 문제가 마우스의 출구 가장자리에서의 열-마찰 마모임은 제시되고 있다. 출구 가장자리가 마모되기 시작하자마자, 마모는 더욱 빠르게 그리고 추가로 진행되는데, 왜냐하면 출구 가장자리의 마모-유도된 라운딩은 우선 주입된 산소에 의해 출구 가장자리의 감소된 냉각을 수반하고, 두 번째로 강화된 흡입 활동을 야기하고 관련된 온도는 마모에 의해 발생된 문제 영역에서 증가하기 때문이다. 저항성 있는 삽입 피스를 마우스에 제공하는 이점은, 마우스의 출구 가장자리에서 진행하는 마모 문제의 위험이 감소한다는 것이다. 예로서, 삽입 피스는 실린더형일 수 있다. 삽입 피스가 산소 채널의 마우스를 포함하는 노즐의 단면을 넘어 연장되어 있다면, 출구 가장자리는 마모에 대항하여 특별히 효과적으로 보호된다. 추가로, 선철 제조 유닛으로 들어가는 가스는 더 긴 기간 동안 농축되고 이는 마모-증간되는 흡입 및 반응 챔버로부터 매개물의 역류의 발생의 위험을 감소시킨다.
본 발명의 이로운 실시예에 따라, 가스 채널의 마우스를 포함하는 노즐의 단면에, 내화성 물질로 만들어진 하나 또는 그 초과의 삽입 피스가 제공되며, 여기서 마우스의 출구 가장자리는 완전히 커버 되어 있다. 이러한 타입의 삽입 피스의 내화성 물질에 적합한 물질은 주입기 삽입 파이프의 내화성 물질을 위해 특정된 것들과 동일하다. 출구 가장자리와 함께 단면에 저항성 있는 삽입 피스를 제공하는 이점은 단면상에 그리고 마우스의 출구 가장자리 상에 진행하는 마모 문제의 위험이 감소된다는 것이다. 예로서, 삽입 피스는 디스크 형태일 수 있다.
본 발명에 따른 주입기 삽입 파이프 또는 본 발명에 따른 노즐의 사용은, 종래 기술에 대해서, 유지 보수를 더욱 어렵게 하거나 복잡한 생산을 만듬 없이, 노즐의 수명이 증가하는 이점을 제공한다.
가스 채널의 모양에 일치하는, 본 발명에 따른 주입기 삽입 파이프를 현존하는 노즐에 제공하는 것은 이롭게 가능하다. 이 목적을 위해 노즐을 변경할 필요가 있을 수 있다.
아래에서, 본 발명은 개략적, 예시적 도면을 참조하여 설명될 것이다.
도 1은 노즐을 가진 선철 제조 유닛의 벽의 영역의 부분 종단면을 보여준다.
도 2는 본 발명의 실시예를 위한 노즐의 부분 종단면을 보여준다.
도 3은 본 발명의 추가 실시예를 위한 노즐의 부분 종단면을 보여준다.
도 4 및 5는 노즐의 가스 채널 및 주입기 삽입 파이프 사이의 연결의 변형태의 종단면을 보여준다.
도 6은 가스 채널의 길이의 일부에만 걸쳐 주입기 삽입 파이프가 연장되어 있는, 본 발명의 실시예의 종단면을 보여준다.
도 1은 선철 제조 유닛의 벽(1)의 영역의 일부를 보여준다. 슬리브(2)는 상기 선철 제조 유닛의 내부로 연장되어 있고, 이 슬리브는 상기 선철 제조 유닛의 벽(1)에 피팅 되어 있다. 노즐(4)은 슬리브(2)의 말단에 삽입되어 있고, 상기 슬리브(2)는 상기 선철 제조 유닛의 내부를 향하고 있다. 슬리브(2)와 노즐(4) 둘 모두는 쿨링 채널(3a, 3b)을 가지며, 쿨링 채널 내에는 물이 순환한다. 효과적인 열 소산은 구리 합금으로 노즐(4)을 만듬에 의해 보장된다. 가스 채널은 노즐(4)의 길이를 통과한다. 주입기 삽입 파이프(5)는 내화성 물질로 만들어지고 노즐(4)의 단면만큼 멀리 연장되어 있으며 여기서 상기 노즐은 가스 채널의 마우스를 포함하고, 이러한 주입기 삽입 파이프(5)는 교환 가능한 방식으로 노즐(4)의 가스 채널에 삽입되어 있다.
산소 함유 가스를 위한 공급 라인(6)은 상기 선철 제조 유닛의 벽(1)의 개구를 통과하고 슬리브(2)를 통과한다. 산소-함유 가스를 위한 상기 공급 라인(6)은 상기 주입기 삽입 파이프(5)에 의해 둘러싸인 공간에 연결되어 있다. 상기 공급 라인(6)과 상기 주입기 삽입 파이프(5)를 통과하는 상기 산소-함유 가스는 곧은 화살표로 예시되어 있다. 상기 주입기 삽입 파이프(5)의 외부 벽과 상기 가스 채널의 벽 사이에 존재하는 사이 공간(7)은 보호 가스를 위한 공급 라인(8)에 연결되어 있다. 상기 공급 라인(8) 및 상기 사이 공간(7)을 통과하는 상기 보호 가스는 물결 화살표로 예시되어 있다. 중간 피스(13)는 상기 공급 라인(6)을 상기 주입기 삽입 파이프(5)에 의해 둘러싸인 공간으로 연결하기 위해 사용되고 상기 주입기 삽입 파이프(5)의 외부 벽과 상기 가스 채널의 벽 사이에 존재하는 사이 공간(7)을 상기 공급 라인(8)을 연결하기 위해 사용된다.
보호 가스를 위한 상기 공급 라인(8)은 슬리브(2) 및 선철 제조 유닛의 벽(1)에 있는 개구를 통과한다. 상기 산소-함유 가스는 상기 주입기 삽입 파이프(5)를 떠나고 상기 선철 제조 유닛의 내부에 있는 상기 반응 챔버(9)로 들어간다. 이 프로세스에서, 상기 사이 공간(7)으로부터 나오는 상기 보호 가스에 의해 봉해진다. 이 경우에, 상기 산소 가스 입구 속도는 상기 가스 출구 속도보다 크다. 상기 삽입된 주입기 삽입 파이프가 제 위치에 고정되도록 하기 위해, 스페이서(10)가 제공되며, 상기 스페이서는 상기 가스 채널의 벽 위에 상기 파이프를 지지한다.
도 2는 본 발명의 실시예를 위한 노즐(4)의 일부를 보여주며, 여기서, 주입기 삽입 파이프(5)는 구리 노즐(4)의 가스 채널로 삽입되어 있다. 상기 주입기 삽입 파이프(5)의 모양은 상기 가스 채널의 모양으로 유체 측면에서 최적으로 매치되어 있고; 이 파이프의 내부 및 외부 윤곽은 상기 가스 채널의 윤곽을 따른다. 결과적으로, 상기 유체 효과는 상기 가스 채널의 모양에 의해 달성되어야 하며, 이러한 유체 효과는 상기 주입기 삽입 파이프를 통과하는 경우에 또한 발생 된다. 스페이서는 거의 적은 흐름 저항성을 제공하며, 이러한 스페이서는 상기 가스 채널의 내부 벽 위에 상기 주입기 삽입 파이프(5)를 지지한다. 상기 선철 제조 유닛의 반응 챔버(9)는 상기 노즐(4)의 오른쪽에 위치한다. 상기 주입기 삽입 파이프(5)는 상기 노즐의 단면(11)을 넘어 연장되어 있고, 여기서 상기 노즐은 상기 반응 챔버로의 상기 가스 채널의 마우스를 포함하고, 그래서 상기 주입기 삽입 파이프는 상기 반응 챔버 속으로 돌출되어 있다. 산소는 상기 주입기 삽입 파이프(5)를 통해 상기 반응 챔버(9)로 흐른다. 보호 가스는 물결 화살표로 예시되어 있으며, 이 보호 가스는 상기 주입기 삽입 파이프의 외부 벽과 상기 가스 채널의 벽 사이에 존재하는 사이 공간(7)을 통해 반응 챔버로 흐른다. 이 보호 가스는 느린 가스 출구 속도로 상기 선철 제조 유닛으로 나오며, 이러한 보호 가스는 산소의 흐름을 밀봉하며, 여기서 상기 산소의 흐름은 상기 주입기 파이프(5)로부터 상기 선철 제조 유닛으로 들어가고, 곧은 화살표로 예시되어 있고 노즐(4) 및 상기 주입기 삽입 파이프(5)를 냉각시킨다.
도 3은 도 2에 대부분 대응되며, 차이는 상기 가스 채널에, 상기 마우스 영역에서, 실린더형 삽입 피스(12)가 제공된다는 것이며, 상기 실린더형 삽입 피스는 내화성 물질로 만들어져 있고 마모에 대항하는 상기 가스 채널의 출구 가장자리를 보호한다.
도 4 및 5는 노즐(4)의 가스 채널과 상기 주입기 삽입 파이프(5) 사이의 연결의 변형예를 보여준다. 도 4는 어떻게 상기 주입기 삽입 파이프(5)가 상기 가스 채널 내에 고정된 스페이서 고리(14)에 접착제 결합하는지를 보여준다. 상기 접착제(15)는 물결 라인으로 예시되어 있다. 도 4a는 상기 결합 영역의 확대된 이미지를 보여주며, 이는 도 4에서 점선에 의해 원을 이룬 영역이다. 도 5는 어떻게 상기 주입기 삽입 파이프(5)가 스페이서 고리(14)의 글루브(16)에 삽입되어 있는지를 보여주며, 여기서 상기 스페이서 고리(14)는 상기 가스 채널에 고정되어 있고 추가로 접착제 결합(15)에 의해 상기 스페이서 고리(14)에 접착제 결합하여 있다. 도 5a는 상기 결합 영역의 확대된 이미지를 보여주며, 이 이미지는 도 5에서 점선에 의해 원으로 표시된 부분이다.
상기 주입기 삽입 파이프는 상기 가스 채널의 전체 길이 위에 연장될 필요는 없다. 단지 중요한 것은 상기 주입기 삽입 파이프는 상기 노즐의 단면만큼 적어도 멀리 연장되는 것이며, 여기서 상기 노즐은 상기 반응 챔버로의 상기 가스 채널의 마우스를 포함한다. 따라서, 상기 주입기 삽입 파이프는 또한 상기 가스 채널의 길이의 일부에 넘어 단지 또한 연장될 수 있다.
더 짧은 주입기 삽입 파이프를 만드는 것은 더욱 용이하고 덜 비싸다. 산소-함유 가스를 위한 공급 라인 및 보호 가스를 위한 공급 라인 또는 상기 산소-함유 가스를 위한 공급 라인은 상기 가스 채널로의 상기 주입기 삽입 파이프만큼 멀리 연장되어 있어야 한다. 도 6은 본 발명의 실시예를 보여주며, 여기서 상기 주입기 삽입 파이프(5)는 상기 노즐(4)의 상기 가스 채널의 전체 길이에 걸쳐 연장되어 있지 않다. 중간 피스(17)로부터 연장 파이프(18)는 상기 가스 채널로 연장되어 있고, 이러한 중간 피스(17)는 공급 라인(6)을 상기 주입기 삽입 파이프(5)에 의해 둘러싸인 공간으로 연결시키고, 상기 주입기 삽입 파이프(5)의 외부 벽과 상기 가스 채널의 벽 사이에 존재하는 사이 공간(7)을 상기 공급 라인(8)에 연결시키기 위해 사용된다. 스페이서(19)는 상기 가스 채널의 벽 위에 상기 연장 파이프(18)를 지지한다. 상기 주입기 삽입 파이프(5)는 상기 연장 파이프(18)의 말단에 고정되어 있다.
상기 주입기 삽입 파이프는 상기 주입기 삽입 파이프에 상기 가스 채널을 연결하기 위한 언급된 방법들 중 하나로 상기 연장 파이프에 고정될 수 있다. 예로서, 상기 연장 파이프의 말단에 글루브가 제공될 수 있고, 이 글루브 속으로 상기 주입기 삽입 파이프가 삽입되고, 예를 들어 상기 글루브에는 추가로 상기 접착제가 제공된다.
1 (선철 제조 유닛의) 벽
2 슬리브
3 쿨링 채널
4 노즐
5 주입기 삽입 파이프
6 산소-함유 가스를 위한 공급 라인
7 (주입기 삽입 파이프(5)의 외부 벽과 상기 가스 채널의 벽 사이에 존재하는) 사이 공간
8 보호 가스를 위한 공급 라인
9 반응 챔버
10 스페이서
11 단면
12 실린더형 삽입 피스
13 중간 피스
14 스페이서 링
15 접착제 결합
16 글루브
17 중간 피스
18 연장 파이프
19 스페이서

Claims (15)

  1. 하나 이상의 가스 채널을 가지며, 선철 제조 유닛으로 산소-함유 가스를 주입하기 위한 노즐(4)로서,
    - 교환가능한 방식으로 바람직하게 노즐(4)의 가스 채널로 삽입될 수 있는, 주입기 삽입 파이프(5)는, 상기 주입기 삽입 파이프(5)를 둘러싸는 사이 공간(7)이 가스 채널의 벽과 주입기 삽입 파이프(5)의 외부 벽 사이에 상기 주입기 삽입 파이프(5)의 전체 길이에 걸쳐 존재하는 방식으로 상기 노즐의 가스 채널에 배열되어 있고, 상기 주입기 삽입 파이프(5)가 삽입될 때, 상기 파이프를 상기 가스 채널의 벽 위에 지지하는 스페이서(10)가 상기 주입기 삽입 파이프(5)에 제공되며,
    - 상기 주입기 삽입 파이프(5)는 내화성 물질로 생성되고,
    - 상기 주입기 삽입 파이프(5)는 상기 가스 채널의 마우스를 포함하는 적어도 상기 노즐의 말단면(11)만큼 멀리 연장되어 있으며,
    - 상기 주입기 삽입 파이프(5)에 의해 둘러싸인 공간은 산소-함유 가스를 위한 공급 라인(6)에 연결되어 있고,
    - 상기 가스 채널의 벽과 상기 주입기 삽입 파이프(5)의 외부 벽 사이의 사이 공간(7)은 보호 가스를 위한 공급 라인(8)에 연결되거나 산소-함유 가스를 위한 공급 라인에 연결되어 있음을 특징으로 하는,
    선철 제조 유닛으로 산소-함유 가스를 주입하기 위한 노즐(4).
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 선철 제조 유닛이 용융 가스화로임을 특징으로 하는,
    선철 제조 유닛으로 산소-함유 가스를 주입하기 위한 노즐(4).
  3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
    상기 내화성 물질이 알루미늄 옥사이드(Al2O3), 지르코늄 디옥사이드(ZrO2), 마그네슘 옥사이드(MgO), 비산화물계 세라믹 파이버 복합 재료, 산화물계 세라믹 파이버 복합 재료 또는 고온 저항성 스틸임을 특징으로 하는,
    선철 제조 유닛으로 산소-함유 가스를 주입하기 위한 노즐(4).
  4. 제 1항 내지 제 3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 주입기 삽입 파이프(5)가 상기 가스 채널의 마우스를 포함하는 노즐(4)의 말단면(11)을 넘어 연장되어 있음을 특징으로 하는,
    선철 제조 유닛으로 산소-함유 가스를 주입하기 위한 노즐(4).
  5. 제 1항 내지 제 4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 가스 채널에는 하나 또는 그보다 많은 삽입 피스(12)가 상기 마우스의 영역에 제공되며, 상기 피스는 내화성 물질로 만들어지고 상기 산소 채널의 마우스를 포함하는 적어도 노즐(4)의 말단면(11)만큼 멀리 연장되어 있음을 특징으로 하는,
    선철 제조 유닛으로 산소-함유 가스를 주입하기 위한 노즐(4).
  6. 제 1항 내지 제 5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 가스 채널의 마우스를 포함하는 노즐(4)의 말단면(11)에 내화성 물질로 만들어진 하나 또는 그보다 많은 삽입 피스가 제공되며, 상기 마우스의 출구 가장자리는 완전히 커버 되어 있음을 특징으로 하는,
    선철 제조 유닛으로 산소-함유 가스를 주입하기 위한 노즐(4).
  7. 선철 제조 유닛으로 산소-함유 가스를 주입하기 위한 노즐(4)을 위한 주입기 삽입 파이프(5)로서, 여기서 상기 주입기 삽입 파이프(5)는 교환가능한 방식으로 노즐(4)의 가스 채널로 삽입될 수 있으며,
    - 상기 주입기 삽입 파이프(5)가 내화성 물질로부터 만들어지고,
    - 상기 주입기 삽입 파이프(5)는, 삽입될 때, 상기 가스 채널의 마우스를 포함하는 적어도 노즐(4)의 말단면(11)만큼 멀리 연장되어 있으며,
    - 상기 주입기 삽입 파이프(5)는, 삽입될 때, 가스 채널의 벽의 위에 상기 파이프를 지지하는 스페이서(10)가 제공되어 있음을 특징으로 하는,
    주입기 삽입 파이프(5).
  8. 제 7항에 있어서,
    상기 선철 제조 유닛이 용융 가스화로임을 특징으로 하는,
    주입기 삽입 파이프(5).
  9. 제 7항 또는 제 8항에 있어서,
    상기 내화성 물질이 알루미늄 옥사이드(Al2O3), 지르코늄 디옥사이드(ZrO2), 마그네슘 옥사이드(MgO), 비산화물계 세라믹 파이버 복합 재료, 산화물계 세라믹 파이버 복합 재료 또는 고온 저항성 스틸임을 특징으로 하는,
    주입기 삽입 파이프(5).
  10. 제 7항 내지 제 9항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 주입기 삽입 파이프(5)가, 삽입되는 경우에, 상기 가스 채널의 마우스를 포함하는 노즐(4)의 말단면(11)을 넘어 연장되어 있음을 특징으로 하는,
    주입기 삽입 파이프(5).
  11. 선철의 제조에 있어서 제 1항 내지 제 6항 중 어느 한 항의 노즐(4)의 용도.
  12. 선철의 제조에 있어서 제 7항 내지 제 10항 중 어느 한 항의 주입기 삽입 파이프(5)의 용도.
  13. 용융 가스화로 내 선철의 제조에 있어서 제 11항 또는 제 12항의 용도.
  14. 선철 제조 유닛으로의 하나 이상의 가스 채널을 가지는 노즐(4)로부터 산소-함유 가스를 주입시키는 방법으로서,
    - 산소-함유 가스는 교환 가능한 방식으로 상기 노즐의 가스 채널로 삽입된 주입기 삽입 파이프(5)의 내부 벽에 의해 둘러싸인 공간으로 공급되고, 상기 산소-함유 가스는, 상기 주입기 삽입 파이프(5)를 통과한 후에, 산소 가스 입구 속도로 상기 선철 제조 유닛으로 들어가며,
    - 상기 주입기 삽입 파이프(5)의 외부 벽과 상기 가스 채널의 벽 사이에 존재하는 사이 공간(7)은 가스에 의해 동시에 통과되고, 상기 가스는 상기 사이 공간(7)을 통과한 후에, 가스 출구 속도로 상기 선철 제조 유닛으로 나오고,
    - 상기 산소 가스 입구 속도는 상기 가스 출구 속도보다 빠름을 특징으로 하는,
    노즐(4)로부터 산소-함유 가스를 주입시키는 방법.
  15. 제 14항에 있어서,
    상기 주입기 삽입 파이프(5)의 외부 벽과 상기 가스 채널의 벽 사이의 사이 공간(7)을 통과하는 가스는 보호 가스 또는 산소-함유 가스임을 특징으로 하는,
    노즐(4)로부터 산소-함유 가스를 주입시키는 방법.
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