JP2002350067A - 電気アーク炉内でのコヒーレントジェットランシング及び後燃焼のための四辺形アセンブリ - Google Patents

電気アーク炉内でのコヒーレントジェットランシング及び後燃焼のための四辺形アセンブリ

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JP2002350067A JP2002007193A JP2002007193A JP2002350067A JP 2002350067 A JP2002350067 A JP 2002350067A JP 2002007193 A JP2002007193 A JP 2002007193A JP 2002007193 A JP2002007193 A JP 2002007193A JP 2002350067 A JP2002350067 A JP 2002350067A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 電気アーク炉のコヒーレントジェットプラク
ティスその他の運転をより効率的に実施することのでき
るシステムを提供することである。 【解決手段】 １つ以上のコヒーレントジェット（４
１）を炉内に提供し、また好ましくは、後燃焼用の酸化
体シート（５４）を形成するための複数の後燃焼用の酸
化体流れ（５０、５２）を炉内に提供する、電気アーク
炉内の四辺形アセンブリ（４０）が提供される。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は一般に電気アーク炉
プラクティスに関し、詳しくは、電気アーク炉内でのコ
ヒーレントジェットプラクティスに関する。
【０００２】
【従来の技術】気体力学分野における最近の重要な進歩
はコヒーレントジェットテクノロジーが開発されたこと
である。コヒーレントジェットテクノロジーにより生み
出されるガスのレーザー状ジェットは、初期速度の実質
上全ててを維持しつつも長い距離を移動することがで
き、しかもそのジェット径の増大はごく僅かである。コ
ヒーレントジェットテクノロジーの非常に重要な商業用
途の１つは、ランシング用のガスを提供するような電気
アーク炉プラクティスにおけるものである。電気アーク
炉の運転上関連するコヒーレントジェットプラクティス
の改善はどんなものであれ望ましい。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】電気アーク炉のコヒー
レントジェットプラクティスその他の運転をより効率的
に実施することのできるシステムを提供することであ
る。
【０００４】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、電気ア
ーク炉の壁内に組み込むために好適な四辺形アセンブリ
であって、下向きの第１の角度で電気アーク炉内にガス
のコヒーレントジェットを提供するためのコヒーレント
ジェット開口と、このコヒーレントジェット開口の下方
及びあるいは側方の炭素射出ノズルと、電気アーク炉内
に少なくとも１つの酸化体流れを提供するための少なく
とも１つの後燃焼ノズルと、を含み、この酸化体流れが
前記下向きの第１の角度よりも浅い下向きの第２の角度
で後燃焼ノズルから提供される四辺形アセンブリが提供
される。
【０００５】本発明の他の様相によれば、電気アーク炉
の壁内に組み込むために好適な四辺形アセンブリであっ
て、下向きの角度で電気アーク炉内にガスのコヒーレン
トジェットを提供するためのコヒーレントジェット開口
と、このコヒーレントジェット開口の下方及びあるいは
側方の炭素射出ノズルと、電気アーク炉内に複数の酸化
体流れを提供するための複数の後燃焼ノズルと、を含
み、これらの複数の後燃焼ノズルが、複数の酸化体流れ
を収束して電気アーク炉内にガスシートを形成するよう
に方向付けされた四辺形アセンブリが提供される。
【０００６】本発明の更に他の様相によれば、電気アー
ク炉内にガスを提供するための方法であって、四辺形ア
センブリのコヒーレントジェット開口から電気アーク炉
内に、下向きの第１の角度でガスのコヒーレントジェッ
トを送ること、四辺形アセンブリの第１の後燃焼ノズル
から電気アーク炉内に、前記第１の角度よりも浅い下向
きの第２の角度で後燃焼用の第１の酸化体流れを送るこ
と、四辺形アセンブリの第２の後燃焼ノズルから電気ア
ーク炉内に、前記第１の酸化体流れと共に収束するよう
な角度で後燃焼用の第２の酸化体流れを送り、電気アー
ク炉内に第１の酸化体流れ及び第２の酸化体流れから成
る後燃焼用の酸化体シートを形成すること、を含む電気
アーク炉内にガスを提供するための方法が提供される。
【０００７】ここで、“コヒーレントジェット”とは、
その長さに沿って直径が実質的に一定であるガスの流れ
を意味する。コヒーレントジェットは代表的には、火炎
包囲体により包囲され、即ち火炎の内部にあって代表的
には超音速を有する。ここで、“ランシング”とは、液
体表面の上方から液体内にガス流れを提供することを意
味する。ここで、“後燃焼”とは、電気アーク炉内に酸
化体を提供して溶融メタルの表面の上方の燃焼性物質と
共にこの表面内で燃焼させることを意味する。
【０００８】
【発明の実施の形態】以下に図面を参照して本発明を詳
しく説明する。図１には電気アーク炉２０が示され、側
壁２１と、底壁２２と、溶融メタル２３を溜めた溶融メ
タルプールとを有している。一般に、メタルには鉄若し
くは鋼が含まれる。溶融メタルプールの上方には溶けた
あるいは固体であり得るスラグ層２４が示され、このス
ラグ層２４の上方には廃メタル層２５も示される。スラ
グ層は一般に、酸化カルシウム、酸化シリコン、酸化マ
グネシウム、酸化アルミニューム、酸化鉄の１つ以上を
含む。廃メタル（スクラップ）層は、もしある場合は電
極２６から提供される熱で溶かされて溶融メタルプール
を形成する。溶融メタルプールには、メタルの他に、炭
素及びあるいは炭化水素のような酸化性の物質が含まれ
る。廃棄物は廃棄物導管２７を通して電気アーク炉から
排出される。
【０００９】電気アーク炉の側壁を通して、スクラップ
の溶融及びあるいは溶融条件を保証するに十分な温度の
維持を助成する、ランシング用あるいは燃焼用のガスが
送り込まれる。後燃焼用のガスも電気アーク炉内に送ら
れ得る。電気アーク炉内には、溶融メタルと混合させ
て、ランシングした酸素と燃焼させる炭素質材料も送給
され得る。従来、そうした運転は別個に実施されてきて
いる。即ち、別々のアセンブリを使用して及びあるいは
電気アーク炉の壁の、嵌合が不完全な円筒状導管を使用
して実施されてきている。本発明によれば、こうした従
来プラクティスを上回る著しい利益が提供される。
【００１０】本発明を実施するに際し、ランシングガ
ス、後燃焼用の酸化体、炭素質の物質は全て四辺形アセ
ンブリを使用して電気アーク炉内に提供される。この四
辺形アセンブリは９０°の角度を有するのが好ましい。
１つ以上のそうした四辺形が電気アーク炉と共に使用さ
れ得る。
【００１１】図２を参照するに、四辺形アセンブリ４０
は本実施例では四角形の第１の四辺形部分１と、本実施
例では矩形の第２の四辺形部分２とを有している。四辺
形アセンブリ４０は、電気アーク炉の側壁と好ましくは
面一状況で側壁に組み込み、電気アーク炉内に図１に例
示するようにガスを提供するように位置決めするために
好適なものでである。四辺形アセンブリ４０は代表的に
は水冷され、また代表的にはその厚さが約１０ｃｍ（約
４ｉｎ）である。第１の四辺形部分１の代表的寸法は約
３０ｃｍ×約３０ｃｍ（１２ｉｎ×１２ｉｎ）であり、
第２の四辺形部分２の代表的寸法は約１５ｃｍ×約３０
ｃｍ（６ｉｎ×１２ｉｎ）であるが、その他の任意の寸
法のものとすることが可能である。第２の四辺形部分２
は第１の四辺形部分１の左右あるいは上方に位置付ける
ことができる。
【００１２】コヒーレントジェット開口３が四辺形アセ
ンブリ４０の第１の四辺形部分１内に位置決めされる。
代表的には四辺形アセンブリ４０は電気アーク炉の側壁
２１内で、このコヒーレントジェット開口３が溶融メタ
ルの表面上の約６１〜１２７ｃｍ（２４〜５０ｉｎ）の
高さに位置付けられるように位置付けられる。コヒーレ
ントジェット開口３は溶融メタルに向けてコヒーレント
ジェット４１を下向きの第１の角度で提供するコヒーレ
ントジェットインジェクタを格納する。下向きの第１の
角度は代表的には水平方向に対して３５〜５０°の範
囲、好ましくは約４０°である。コヒーレントジェット
４１は図２に示すように四辺形アセンブリ４０の側壁に
関して炉内に真っ直ぐに射出され得、あるいは左右方向
に角度を持たせることができる。左右方向に角度を持た
せる場合はその角度は３０°を上回るべきではなく、好
ましくは２０°を越えるべきではない。例えば米国特許
第５，８１４，１２５号及び同第６，０９６，２６１号
にはコヒーレントジェットを発生させるための方法及び
構造が記載される。
【００１３】代表的にはコヒーレントジェットインジェ
クタは、収束／拡開ノズルと、この収束／拡開ノズルの
周囲のリングにおける火炎包囲体提供手段とを有してい
る。コヒーレントジェットを構成するガスとしては任意
のガスを使用することができる。そうしたガスの例に
は、ガスを電気アーク炉内での燃焼用に使用するために
は特に有益な純酸素あるいは酸素富化空気や、ガスを電
気アーク炉内で攪拌させるために使用する場合に特に有
益なアルゴンなどの不活性ガスあるいはそうした不活性
ガスの１つ以上の混合物が含まれる。
【００１４】四辺形アセンブリ４０のコヒーレントジェ
ット開口３の下方及びあるいは側方、好ましくは下方及
び側方には、電気アーク炉内に炭素質材料流れ４２を提
供するために使用する炭素インジェクタノズル４が取り
付けられる。炭素質材料は代表的にはキャリヤガス中の
粉炭であるが、液体、例えばオイル、あるいはガス、例
えばメタン、プロパンなどとすることもできる。炭素質
材料流れ４２は溶融メタルに向けて送られ、好ましく
は、炭素質材料流れ４２とコヒーレントジェット４１と
がほぼ同じ位置で溶融メタルプールに入射するような角
度に配向される。コヒーレントジェット４１が側方に角
度付けされる場合は炭素インジェクタノズルは、炭素質
材料流れが溶融メタルプールの位置でコヒーレントジェ
ット４１と合流するまでに移動する距離を最小化するよ
うに側方に取り付けるのが好ましい。
【００１５】四辺形アセンブリ４０は少なくとも１つの
後燃焼ノズルをも含む。図２に例示する実施例では後燃
焼用の酸化体を電気アーク炉内に提供する後燃焼ノズル
５、６、７が位置付けられる。また、図２に例示する実
施例ではこれらの複数の後燃焼ノズル５、６、７は四辺
形アセンブリ４０の第２の四辺形部分２に位置付けられ
る。各後燃焼ノズルは、電気アーク炉内での後燃焼のた
めの酸化体の各流れ４５、４６、４７を提供する。酸化
体は空気、酸素富化空気あるいは純酸素であり得る。一
般に、後燃焼用の酸化体は酸素濃度が少なくとも６０モ
ルパーセント、好ましくは少なくとも９０モルパーセン
ト、最も好ましくは少なくとも９５モルパーセントであ
る。単数あるいは複数の後燃焼用の酸化体流れは一般に
亜音速を有し、一般には毎秒約３０〜２９４ｍ（１００
〜９８０ｆｔ）であり、代表的にはマッハ０．２０〜
０．７５の間の範囲内の速度である。
【００１６】図２に例示される好ましい１実施例では、
複数の後燃焼用の酸化体流れが下向きの第１の角度より
も浅く且つ水平方向に対して２０〜３０°をなす角度範
囲内の下向きの第２の角度で電気アーク炉内に送られ
る。後燃焼用の酸化体流れの下向きの角度は全て同じで
も良いが、一般的には各流れの下向き角度は、溶融メタ
ルの、一酸化炭素が発生する領域を良好に覆うように異
なる角度とされる。
【００１７】図３には本発明の好ましい他の実施例が示
され、少なくとも２つの後燃焼用の酸化体流れが収束し
て後燃焼用の酸化体シートを形成している。図３の実施
例では第１の酸化体流れ５０は第１の後燃焼用ノズル５
１から炉内に射出され、後燃焼用の第２の酸化体流れ５
２が第２の後燃焼用ノズル５３から炉内に射出される。
第１及び第２の２つの後燃焼用ノズルは全体に約７．５
〜２０ｃｍ（３〜８ｉｎ）代表的には約１０ｃｍ（約４
ｉｎ）、記号Ｌとして図３に示されるように離間され、
夫々の後燃焼用の酸化体流れを記号θで示す角度で収束
させるような角度で相互方向に射出する。
【００１８】角度θは一般に５〜４５°、好ましくは１
０〜２０°の範囲内のものであり、代表的には約１２°
である。後燃焼用の酸化体流れは収束して後燃焼用の酸
化体シート５４を形成する。後燃焼用の酸化体シート５
４はこの後燃焼用の酸化体の酸素と、電気アーク炉のヘ
ッド空間内の酸化性の核種との接触状況を改善して後燃
焼効果を改善する。後燃焼用の酸化体流れを収束させて
酸化体シートを形成することにより、後燃焼用の酸化体
の各々はこれらの後燃焼用の酸化体流れが高速を尚維持
している間に炉内に入るように制限される。
【００１９】図４には後燃焼用の酸化体シートを使用し
ての本発明の運転状況が例示されている。図４の各参照
番号は図２おける共通する構成要素に関しそれらの参照
番号と同じであり、ここではそうした共通する構成要素
の詳細は説明されない。一般に、後燃焼用の酸化体シー
トの下向きの角度は水平方向から１０〜４０°、好まし
くは２０〜３０°の範囲内であり、代表的には約２５°
である。以上、本発明を実施例を参照して説明したが、
本発明の内で種々の変更をなし得ることを理解された
い。
【００２０】
【発明の効果】電気アーク炉のコヒーレントジェットプ
ラクティスその他の運転をずっと効率的に実施すること
のできるシステムが提供される。
【図面の簡単な説明】
【図１】電気アーク炉の運転状況を表す断面図である。
【図２】本発明の四辺形パネルあるいは四辺形アセンブ
リの好ましい１実施例の斜視図である。
【図３】本発明の後燃焼用の酸化体シートの実施例の側
面図である。
【図４】酸化体シートによる後燃焼プラクティスを用い
る本発明の四辺形パネルあるいは四辺形アセンブリの好
ましい１実施例の斜視図である。
【符号の説明】
１ 第１の四辺形部分 ２ 第２の四辺形部分 ３ コヒーレントジェット開口 ４ 炭素インジェクタノズル ５、６、７ 後燃焼ノズル ２０ 電気アーク炉 ２１ 側壁 ２２ 底壁 ２３ 溶融メタル ２４ スラグ層 ２５ 廃棄メタル層 ２６ 電極 ２７ 廃棄物導管 ４０ 四辺形アセンブリ ４１ コヒーレントジェット ４２ 炭素質材料流れ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｈ０５Ｂ 7/18 Ｈ０５Ｂ 7/18 Ｂ (72)発明者 プラビン・チャンドラ・マトゥル アメリカ合衆国ニューヨーク州ドブズ・フ ェリー、カースル・ヒル・クロース３ Ｆターム(参考） 3K084 AA11 AA13 4K014 CC01 CD04 CD18 4K045 AA04 BA02 RA06 RA09 RB02 RB13 RB16 4K055 AA03 MA02 MA08 4K063 AA03 AA12 BA02 CA06 DA06 DA14

Claims (10)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 電気アーク炉の壁内に組み込むために好
    適な四辺形アセンブリであって、 電気アーク炉内に下向きの第１の角度でガスのコヒーレ
    ントジェットを提供するためのコヒーレントジェット開
    口と、コヒーレントジェット開口の下方及びあるいは側
    方の炭素射出ノズルと、電気アーク炉内に少なくとも１
    つの酸化体流れを提供するための少なくとも１つの後燃
    焼ノズルとを含み、 単数あるいは複数の前記酸化体流れが第１の角度よりも
    浅い下向きの第２の角度を有するようにした四辺形アセ
    ンブリ。
  2. 【請求項２】 第１の四辺形部分と第２の四辺形部分と
    を有し、第１の四辺形部分がコヒーレントジェット開口
    と炭素射出ノズルとを格納し、第２の四辺形部分が後燃
    焼ノズルを格納する請求項１の四辺形アセンブリ。
  3. 【請求項３】 炭素射出ノズルがコヒーレントジェット
    開口の下方及び側方に位置付けられる請求項１の四辺形
    アセンブリ。
  4. 【請求項４】 電気アーク炉内に複数の酸化体流れを提
    供するための複数の後燃焼ノズルを有する請求項１の四
    辺形アセンブリ。
  5. 【請求項５】 複数の後燃焼ノズルの少なくとも２つ
    が、これらの後燃焼ノズルからの各酸化体流れが下向き
    の異なる第２の角度を有するように配向される請求項４
    の四辺形アセンブリ。
  6. 【請求項６】 電気アーク炉内の壁に組み込むために好
    適な四辺形アセンブリであって、 電気アーク炉内に下向きの第１の角度でガスのコヒーレ
    ントジェットを提供するためのコヒーレントジェット開
    口と、コヒーレントジェット開口の下方及びあるいは側
    方の炭素射出ノズルと、電気アーク炉内に複数の酸化体
    流れを提供するための複数の後燃焼ノズルとを含み、 複数の前記酸化体流れが収束して電気アーク炉内でガス
    シートを形成するように配向した四辺形アセンブリ。
  7. 【請求項７】 第１の四辺形部分と第２の四辺形部分と
    を有し、第１の四辺形部分が、コヒーレントジェット開
    口と炭素射出ノズルとを格納し、第２の四辺形部分が後
    燃焼ノズルを格納する請求項６の四辺形アセンブリ。
  8. 【請求項８】 炭素射出ノズルがコヒーレントジェット
    開口の下方及び側方に位置付けられる請求項６の四辺形
    アセンブリ。
  9. 【請求項９】 電気アーク炉内にガスを提供するための
    方法であって、 四辺形アセンブリのコヒーレントジェット開口から電気
    アーク炉内に、下向きの第１の角度でガスのコヒーレン
    トジェットを送ること、 四辺形アセンブリの第１の後燃焼ノズルから電気アーク
    炉内に、前記第１の角度よりも浅い下向きの第２の角度
    で後燃焼用の第１の酸化体流れを送ること、 四辺形アセンブリの第２の後燃焼ノズルから電気アーク
    炉内に、前記第１の酸化体流れと共に収束するような角
    度で後燃焼用の第２の酸化体流れを送り、電気アーク炉
    内に第１の酸化体流れ及び第２の酸化体流れから成る後
    燃焼用の酸化体シートを形成すること、 を含む電気アーク炉内にガスを提供するための方法。
  10. 【請求項１０】 四辺形アセンブリの炭素射出ノズルか
    ら電気アーク炉内に炭素質材料の流れを提供することを
    更に含む請求項９の方法。
JP2002007193A 2001-05-18 2002-01-16 電気アーク炉内でのコヒーレントジェットランシング及び後燃焼のための四辺形アセンブリ Abandoned JP2002350067A (ja)

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Application Number Priority Date Filing Date Title
US09/859483 2001-05-18
US09/859,483 US6400747B1 (en) 2001-05-18 2001-05-18 Quadrilateral assembly for coherent jet lancing and post combustion in an electric arc furnace

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2002350067A true JP2002350067A (ja) 2002-12-04

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ID=25331034

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Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2002007193A Abandoned JP2002350067A (ja) 2001-05-18 2002-01-16 電気アーク炉内でのコヒーレントジェットランシング及び後燃焼のための四辺形アセンブリ

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US (1) US6400747B1 (ja)
EP (2) EP1258534A1 (ja)
JP (1) JP2002350067A (ja)
KR (1) KR100551499B1 (ja)
CN (1) CN1387015A (ja)
AR (1) AR035418A1 (ja)
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