JP3604698B2 - 酸素吹出/燃料バーナ組合せランス組立体 - Google Patents
酸素吹出/燃料バーナ組合せランス組立体 Download PDFInfo
- Publication number
- JP3604698B2 JP3604698B2 JP50187497A JP50187497A JP3604698B2 JP 3604698 B2 JP3604698 B2 JP 3604698B2 JP 50187497 A JP50187497 A JP 50187497A JP 50187497 A JP50187497 A JP 50187497A JP 3604698 B2 JP3604698 B2 JP 3604698B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- oxygen
- lance
- injection nozzle
- tip
- assembly
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Images
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F27—FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
- F27B—FURNACES, KILNS, OVENS, OR RETORTS IN GENERAL; OPEN SINTERING OR LIKE APPARATUS
- F27B3/00—Hearth-type furnaces, e.g. of reverberatory type; Tank furnaces
- F27B3/10—Details, accessories, or equipment peculiar to hearth-type furnaces
- F27B3/22—Arrangements of air or gas supply devices
- F27B3/225—Oxygen blowing
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C21—METALLURGY OF IRON
- C21C—PROCESSING OF PIG-IRON, e.g. REFINING, MANUFACTURE OF WROUGHT-IRON OR STEEL; TREATMENT IN MOLTEN STATE OF FERROUS ALLOYS
- C21C5/00—Manufacture of carbon-steel, e.g. plain mild steel, medium carbon steel or cast steel or stainless steel
- C21C5/52—Manufacture of steel in electric furnaces
- C21C5/5211—Manufacture of steel in electric furnaces in an alternating current [AC] electric arc furnace
- C21C5/5217—Manufacture of steel in electric furnaces in an alternating current [AC] electric arc furnace equipped with burners or devices for injecting gas, i.e. oxygen, or pulverulent materials into the furnace
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F27—FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
- F27D—DETAILS OR ACCESSORIES OF FURNACES, KILNS, OVENS, OR RETORTS, IN SO FAR AS THEY ARE OF KINDS OCCURRING IN MORE THAN ONE KIND OF FURNACE
- F27D3/00—Charging; Discharging; Manipulation of charge
- F27D3/16—Introducing a fluid jet or current into the charge
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P10/00—Technologies related to metal processing
- Y02P10/10—Reduction of greenhouse gas [GHG] emissions
- Y02P10/143—Reduction of greenhouse gas [GHG] emissions of methane [CH4]
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P10/00—Technologies related to metal processing
- Y02P10/20—Recycling
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Refinement Of Pig-Iron, Manufacture Of Cast Iron, And Steel Manufacture Other Than In Revolving Furnaces (AREA)
- Vertical, Hearth, Or Arc Furnaces (AREA)
- Gas Burners (AREA)
- Treatment Of Steel In Its Molten State (AREA)
- Pre-Mixing And Non-Premixing Gas Burner (AREA)
Description
技術分野
本発明は、製鋼システムおよび製鋼方法に関し、より詳細には、高温電気炉に使用される酸素吹出/燃料バーナ組合せランス組立体に関する。
背景技術
製鋼の分野においては、電気アーク炉すなわち“電気炉”の生産能力を高めるべく酸素を高速で湯浴(molten bath)すなわち溶湯に直接的に導入する酸素ランス組立体(oxygen lance assemblies)が長い間に亙り使用されてきた。斯かるランス組立体のノズル構造は、酸素ノズルと、冶金物質形態の微粒子固体材料流を導入するノズルとを含むことが多く、この冶金物質は、炭素、石灰、および/または、多くの形態の他の冶金物質であり、これにより、製鋼工程の所望成果を高めている。
電気炉の性能の改善を試みる上でのひとつの目的は、溶鉱炉の表面に通常的に形成されるスラグの体積を増大することである。スラグの体積が増大すれば電気炉の熱効率が増大する、と言うのも、スラグは湯浴の温度を保持する隔離層として機能するからである。スラグは更に、湯浴の不純物と結合してこれを除去する。これらの理由から、酸素および炭素もしくは他の微粒子固体を供給し、スラグの体積を増大すると共に有用な熱的および化学的反応を達成することにより生産能力を高めるラン ス組立体を提供することが望まれる。
一方、酸素吹出ランスは電気炉の製鋼容器と結合され、それらの主要機能として金属浴の精錬/脱炭を行うと共に、容器の電極による装入スクラップの“切断(cutting)”もしくは溶融の為の付加的エネルギ源を提供すべく使用される。
電気炉の製鋼容器内で従来の直筒状の酸素吹出しラン スを使用する場合、ランスは容器の側壁に配備されたラ ンス開口を通して挿入される。典型的には、ランスは傾斜されると共に、ランスの傾斜角度は水平に関して約20゜乃至40゜の範囲とされる。作動時には、容器に対してスクラップの最初のバケット装入が行われた直後と、ラ ンス開口を塞ぐスクラップが途切れた後に、ランスからは酸素が導入される。冷たいスクラップに酸素が衝突したとしても酸素流とスクラップとの間には意味のある熱化学反応は殆どもしくは全く生じないが、炉のルーフおよびダクト領域における二次的燃焼を引起こし、過剰な排出温度およびこれらの部位における容器の寿命を縮めることも多い。しかし乍ら、第2、第3のバケットのスクラップを装入した後、容器内には十分な潜熱が存在することからスクラップの塊内で酸素が発火する温度は用意されている。但し、従来の酸素吹出ランスを補充エネルギ源として使用するスクラップ切断は、緩慢であると共に効率的でなかった。
電気炉内で酸素ランスの予備加熱およびスクラップ切断を補足する為に、ランスに沿って、ひとつ以上の酸素/燃料バーナ組立体を製鋼容器内に挿入することが提案されて来た。しかし乍ら、装置の大きさにより、斯かる配置はスラグ除去扉を開放して行う必要がある。従って、利用可能な予備加熱/スクラップ切断領域は制限されると共に、容器内への空気の捕捉が生ずるが、これは低窒素等級鋼の製造に有害である。
米国特許第4,653,730号は酸素吹出ランスに燃料バーナを組入れたシステムを開示しており、ランスは円弧状に設計されると共に炉の側壁のランス開口を介して導入されている。ランスは円弧状なので円弧状経路を通ることから、炉内にランスが挿入される炉側壁からの距離はランスの曲率半径より相当に小さく制限され、容器の中央領域には殆ど届かないことになる。従って、このラン スの作動領域は炉容器の側壁に近い領域に限られる。この様に局在化された作用領域は、スクラップに対する酸素の過剰供給、および、ランスの近傍の炉側壁の浸食を生じさせ得るものである。更に、ランスにより提供されたエネルギを装入スクラップ全体に亙り意味ある様に配分する為に、上記米国特許第4,653,730号は、斯かるラ ンスを複数個(例えば3個)だけ、炉容器の周縁周りに配設することを示唆しているが、ランス使用に伴う購入コストおよび操作コストが増加する。
一方、米国特許第3,620,455号、第3,823,929号、再発行特許第28,769号、米国特許第3,827,623号、第3,912,243号および第4,047,936号は、燃料燃焼および酸素吹出し機能を組合せた直筒状のランスを含むランス配置を記述している。これらの組立体は、所定の機能に対して略々有効である。しかし乍ら、これらのランスのいずれも、酸素吹出し機能およびスクラップ溶融の他には、粒子状炭素などの冶金物質を選択的に導入することにより精錬工程の効率および鋼製品の最終品質を高める様には作動しない。また、米国特許第4,083,540号は酸素/燃料バーナランス組立体を提供するが、精錬の間に冶金物質を供給する機能を有していない。更に、米国特許第4,434,005号は後燃焼および炭素導入機能を有する製鋼ラ ンスを記述しているが、燃料バーナ機能を欠いている。
従って、電気炉内の装入スクラップに対して急速で全体的な予備加熱および切断の恩恵を提供し得ると共に、これを、複数個のランスによる非経済性を回避すると共に、スクラップと、容器側壁近傍の容器とに対して生じ得る潜在的有害性とを回避し得る単一の“酸素吹出/燃料バーナ組合せランス組立体”を提供することには利益が存在する。
また、所定時点において微粒子状炭素などの冶金物質を付加的に導入し、スラグ形成と湯浴内の所望の終点化学品質を促進し得るランス組立体にも、更なる利益が存在する。
発明の開示
本発明は、所定時点で酸素および/または微粒子状炭素もしくは炭化水素ガス(例えば、天然ガス等)などの炭素質燃料材料の流れを電気炉容器内に導入する、改良された酸素吹出/燃料バーナ組合せランス組立体を提供する。
このランス組立体は、ハウジング部と、該ハウジング部に接続された第1端およびランス先端に接続された第2端を有する直筒体とを含む。また、このランス組立体は、(例えば、電気炉容器等の)炉容器の側壁のランス開口を介し、水平に関して鋭角で挿入され得る。上記ハウジング部は習用のランス支持/挿入装置に対して取り付け得ると共に、炭素質燃料源と、酸素源と、水などの再循環冷却流体源とに夫々接続され得る別体の取入口を含んでいる。上記ハウジング部は更に、ランスからの高温冷却流体を冷却流体源に戻す冷却流体吐出口を含んでいる。
ランス先端は、ランス筒の中央軸心に対して鋭角に外側に発散する酸素発射ポートを有するノズル構造を含んでいる。このノズル構造は更に、ランス組立体がそのバーナモードで機能するときにランスから炭素質燃料流を供給する炭素質燃料発射ポート手段を更に備えて成る。ランス組立体は更に、数個の取入口からの流体をランス先端に供給する複数個の通路を形成する実質的に同軸の導管を更に含み、ひとつの通路は炭素質燃料取入口を燃料発射ポート手段に流体的に接続し、別の通路は酸素取入口を酸素発射ポートに流体的に接続し、更に別の通路は冷却流体取入口を冷却流体吐出口に流体的に接続することにより操作中にランス組立体を通して冷却流体が流れることを許容している。
本発明の好適実施例によれば、ランスハウジングは適切なハードウェアおよびバルブ要素を介して上述と同一のもしくは異なる酸素源に対して接続される付加的な取入口を含み、且つ、ランス先端ノズル構造は付加的な酸素発射ポートを含む。一方、ランス組立体は、上述の通路との連通から遮断された付加的な酸素流通路を画成する付加的な導管を含み、付加的な酸素取入口を付加的な酸素吐出ポートに流体的に連通している。炭素質燃料発射ポート手段もまた、ランス筒体の中心軸心と実質的に同軸に配設されて、外側発散酸素発射ポートからの流れではなく、付加的な酸素ポートからの酸素流と協働する炭素質燃料流を供給するのが好適である。従って、付加的酸素発射ポートおよび炭素質燃料発射ポート手段は、ランス筒体の中心軸心と実質的に同軸のバーナ組立体を作り出す。それらの酸素及び炭素質燃料が協働した流れが発火したとき、斯く生成されたバーナ炎は、炉容器内に含まれた装入スクラップを予備加熱かつ切断すべく作用する集中炎を生み出す。電気炉の電極とバーナとの協働によりスクラップが十分に溶融されたとき、酸素および炭素質燃料材料の流れはバーナ炎を遮断すべく終了され得、かつ、(必要であれば、)予備加熱/切断を完了すべく、付加的な酸素吐出ポートを介した酸素流は低流速にて再開される。
バーナの作動の間、および/または、バーナの作動が終了した後、必要に応じて発散酸素発射ポートから酸素流を供給しても良い。更に、燃焼が完了してバーナ炎が遮断されたあと、両方の酸素発射ポートを作動させ、酸素ガスの超音速流を射出して鋼浴を精錬/脱炭しても良い。
更に、炭素質燃料源は、天然ガス、および/または、適切な担体ガス流中に浮遊された微粒子状炭素等の粒状物質、等の炭化水素ガス供給源でも良い。
操作者は、発散酸素発射ポートから酸素を供給し、炭素質燃料ポート手段から粒子状炭素を供給するが、付加的な酸素発射ポートからは酸素を供給しない様に、ラン ス組立体を制御しても良い。これらの状況下で、酸素は十分な貫通力を有する超音速流にて発散酸素発射ポートからスクラップ層に対して供給され、スラグの表面波状模様および乳化飛沫を形成する。酸素の衝撃により生じた波状模様は、浴内の温度の層状化を減少して溶湯を均一化する。また、スラグ内の被貫通領域で形成された小波紋(dimple)からの過剰酸素は、広がっていくことにより射出炭素と結合して一酸化炭素および次に二酸化炭素を形成する。過剰酸素と炭素との間の化学反応に拠るスラグの“発泡”状態は、電気炉の電極と溶湯浴との間の電気効率を増大するものである。これに加え、スラグの塊、および、酸素と炭素の化学作用は、浴内の不純物を結合する機能があることから、酸化ケイ素、リンなどを確実に捕捉して鋼製品を更に純粋なものとする。
本発明のランス組立体の設計構成は、高度に効率的な予備加熱およびスクラップ切断の成果を実現する、と言うのも、酸素および炭素質燃料は、使用中の炉の中心領域に精度を以て射出されるからである。従って、円弧状構造の酸素吹出/燃料バーナ組合せランス組立体の複数個に匹敵すべく機能する、単一直筒ランス組立体が提供される。これに加え、炉容器の中央両域内に深く挿入される本発明のランス組立体の能力によれば、装入スクラップを局部的ではなく全体的に加熱することができ、これを、もしランス先端が容器側壁に隣接する作用に限定されていれば生じるであろうスクラップの過剰化および炉側壁の損傷を回避しながら行い得る。更に、本発明のランス組立体を粒子状炭素および酸素の両者を射出する精錬用ランスとして使用する場合、炭素及び酸素は、電極の三角形配列に近接する鋼浴の最も反応性の高い領域において、炉の中央領域内に導入され、これにより、電気炉の更なる効率を確かなものとする。
本発明の他の詳細、目的および利点は、本発明を実現する本発明の好適実施例および好適方法に関する以下の説明により、更に明らかとなろう。
【図面の簡単な説明】
本発明は、添付図面中に単に例として示された好適実施例に関する以下の説明から更に容易に明らかになろう。
図1は、本発明の好適実施例に係る酸素吹出/燃料バーナ組合せランス組立体の部分断面正面図である。
図2は、本発明の酸素吹出/燃料バーナ組合せランス組立体を操作すべく使用され得る従来のランス支持/挿入装置を概略的に示す電気炉の概略図である。
図3は、電気炉容器内に実質的に完全に挿入された図1のランス組立体を示す図である。
発明を実施するための最良の形態
図1を参照すると、本発明の好適実施例に係る酸素吹出/燃料バーナ組合せランス組立体10が示されている。ランス組立体10は、金属ハウジング組立体14の第1端に取付けられてそれと流体のために連通している、直線状の長寸中空金属筒体12を含んでいる。ランス筒体12は更に、ハウジング組立体14とは逆となる筒体12の自由端に適切に取付けられたランス先端16を備えて成る。ハウジング組立体14は、実質的に同一な複数個のモジュール型ハウジング部18、20、22および24を含む。ハウジング部の各々は、一対の環状プレートが各端に溶着取付けられた金属性の円筒状パイプ部を含み得る。これらの環状プレートは径方向に突出環状フランジを形成し、これには、パイプ部の回りに同心的に複数個のボルト孔が配置され、ボルト組立体26の如き適切な締着要素によりハウジング部同士は習用の手法で容易に接続される。
ハウジング部20は、酸素取入パイプ28(以後、“第1酸素取入パイプ”と称する)を含み、これは、ハウジング組立体14と連携された2本の酸素取入パイプのひとつである。第1酸素取入パイプ28は、ハウジング部20から側方に突出する。
ハウジング部18は、側方に延伸する第2酸素取入パイプ30と、ハウジング部18の端部から突出する炭素質燃料取入パイプ32とを有している。公知の手法により、ハウジング部22は側方に延伸する冷却剤取入パイプ34を有し、且つ、ハウジング部24は側方に延伸する冷却剤吐出パイプ36を備えて成る。
冷却剤取入パイプ34および冷却剤吐出パイプ36は適切な冷却剤(例えば水)再循環システムの取入および戻りラインに接続され、当業界で公知の作動の間にランス組立体を冷却すべきことは理解される。同様に、炭素質燃料取入パイプ32は、加圧された炭素質燃料などの適切な燃料源と連通され得る。更に、第1および第2酸素取入パイプ28、30は別体の加圧酸素源もしくは共通の酸素源に接続され得るが、これらの酸素源は(不図示の)適切なバルブシステムと協働して、操作者が選択した所定時点および圧力にてパイプ28、30に別個に酸素を供給しても良い。
図示内容を簡素化するとともに考察を簡略化する為に、ランス組立体10は、相互に流体用に連通しないように、数個のハウジング組立体取入パイプ28、30、32、34および36を遮断する適切な摺動シール構造を有しているが、ランス組立体10の筒体12を協働して形成している(後述する)実質的に同軸の導管が相対的に熱膨張および熱収縮することができる、ということは理解されよう。
ランス筒体12は、複数本の長寸金属パイプ37、38、40、42および44を備えて成る。導管37、40および42の下端は、夫々、ランス先端16の別体の環状接続部位に連続的に溶着されている。また、導管38の下端は、周方向に離間された数個の突起47を介してランス先端16に溶着されたスリーブ46とスリップジョイントを形成している。詳細には示されていないが、導管44の上端は炭素質燃料取入パイプ32と連通されると共に、この導管44に沿って選択された間隔でこの導管44から外径方向に突出する複数個のスペーサ48により導管42から離されて維持されている。
導管38および40は、冷却剤取入パイプ34と上端で連通する冷却剤取入通路50を画成する。以下に相当に詳細に記述する如く、冷却剤取入通路50の下端は、導管37と38との間に形成された環状の冷却剤吐出通路52の下端と流体用に連通している。この冷却剤吐出通路の上端は、冷却剤吐出パイプ36と流体用に連通している。導管40は好適には導管42に関し幾分か偏心して配設されることにより半円状の第1酸素流路54を画成するが、該流路54の上端は第1酸素取入パイプ28と流体用に接続されると共に、その下端はランス先端16内の第1酸素射出ノズル56で終わっている。第1酸素射出ノズル56は、ランス筒体12の中心軸心Aに対して略々20゜乃至30゜の鋭角で外側に発散するのが好適である。導管42と44との間の環状空間は第2酸素流路58を画成し、該流路の上端は第2酸素取入パイプ30と流体用に接続されると共に、その下端はランス先端16内の第2酸素射出ノズル60で終わっている。最後に、導管44の上端は炭素質燃料取入パイプ32に流体用に接続され、該導管44の内部は、炭素質燃料射出ノズル64内で下端が終結する炭素質燃料流路62を画成する。
本発明によれば、ランス組立体10は選択的に作動されて、酸素吹出ランスもしくはバーナ装置として機能する。より詳細には、電気炉容器へのスクラップの装入に続き、ランス支持挿入装置(図2)が作動され、水平に対して例えば20゜乃至30゜となる鋭角傾斜にて、ランス筒体12は適切なランス開口を介して容器内に挿入される。次に、第2酸素取入パイプ30を介して酸素流が形成される一方、例えば天然ガスなどの炭化水素ガス、または、圧縮された空気、窒素、アルゴン等の適切な担体流により浮遊された微粒子状炭素などの炭素質燃料の流れが炭素質燃料取入パイプ32を介して形成される。従って、炭素質燃料および酸素は、炭素質燃料射出ノズル64および第2酸素射出ノズル60を出ると同時に結合される。即ち、ノズル60、64は協働してバーナ組立体を形成し、その酸素と炭素質材料を組合せた放出流は発火して、炉容器内の電極の予備加熱効果およびスクラップ切断効果を増大するに有用な炎を生成することができる。スクラップの予備加熱および切断に続き、ランス組立体10は、酸素流、および、もし所望であれば炭化水素燃料もしくは炭素等の微粒子状固体材料などの炭素質材料の別体の流れを溶鉱炉内に供給する吹出ランスとして使用され得る。
より詳細には、製鋼工程に有用な炭化水素ガス、炭素もしくは他の微粒子状固体材料の流れは、(不図示の)習用の供給源から導管44を介して形成され、ノズル64から射出される。同時に、酸素の流れは、第1酸素取入パイプ28と連通する(不図示の)酸素源から第1酸素流路54を介して形成され、これにより、第1酸素射出ノズル56は酸素流を供給する。第1酸素射出ノズル56を介した酸素流の速度は、超音速であり、マッハ約1.5乃至約2.3の速度を達成する。図3から明らかな如く、第1酸素射出ノズル56は酸素流56aをランス組立体10の軸心方向から外方(且つ下方)に導くが、炭素質燃料射出ノズル64からの材料流64aはランス筒体12の長手軸心と実質的に同軸であり、これらのふたつの流れはスラグ層68の離間領域にて溶湯66に衝当する。尚、燃料バーナおよび吹出ランスとしての使用手順のいずれにおいても、水などの冷却剤源は習用の手法によりランス組立体を通して循環される。
上述の如く、冷却剤導管38は、突起47によりランス先端16と接続されたスリーブ46とスリップジョイントを形成している。ランス先端16はまた、冷却剤取入通路50と流体連通する冷却剤取入口72を備えると共に、ランス先端16を通して内部に同軸配置された通路74を含んでいる。また、上記冷却剤吐出通路52を介して冷却剤を戻す為に、この通路74と流体連通する吐出通路76が形成されている。
全ての操作段階の間、水などの冷却剤源は冷却剤取入パイプ34を介して導入されると共に、導管38と40との間の冷却剤取入通路50を介して下方に導入される。冷却剤の流れはランス先端の通路74および通路76を介して導かれ、冷却剤吐出通路52内へと導入される。ハウジング部24内の側部の冷却剤吐出パイプ36は、習用の手法による冷却剤吐出口として作用する。この点、冷却剤取入通路50および冷却剤吐出通路52を除き、ランス10の通路内を移動する他のガス状流体および/または固体材料の全ては、相互の連通から遮断されていることは理解される。
図2を参照すると、上述したランス組立体を電気炉80に関して操作するに有用な習用のランス支持/挿入装置78が示されている。ランス組立体10の全ての操作段階に関して有用ではあるが、以下においては、ランス組立体10が溶湯66を精錬する吹出ランスモードで使用されるべく配備されたときのランス支持/挿入装置78に関して記述する。ランスハウジング組立体14はランス支持/挿入装置78の習用の往復支持台79により支持され、筒体12は、習用の設計の電気炉80内に配備されたランス開口82を介して挿入され得るが、炉80は複数個の、通常は3個の、電極84(2個のみ図示)を有する100トン容器である。ランス筒体12は装置78により、第1酸素射出ノズルが炭素質燃料射出ノズルに関して下方に向けられる様に配置される。更に、ランス組立体の傾斜角度は水平に対して約20゜乃至40゜である。
再び第3図に戻ると、ランス筒体は容器80内にほぼ完全に挿入されており、炭素質燃料射出ノズルから射出される材料流64aは、溶湯66の上表面に対して20゜乃至40゜の角度で最適に配置される。従って、第1酸素射出ノズルからの超音速酸素流56aは、溶湯の上表面に対して約45゜乃至65゜の角度で配置され、これにより、溶湯の表面上の炭化水素ガス(もしくは炭素)の流れに対して酸素流は交差されないようになる。酸素の超音速流はスラグ68に衝当して深く貫通し、溶湯全体に亙る一連の波を生成することにより熱的、物理的および化学的な溶湯反応を促進すると共に、溶湯内の温度の層状化を回避して溶鋼を均一化する。これに加え、スラグ68に衝突する過剰な酸素はスラグ内の衝撃小波紋(dimple)から解放されて炭素と結合して最初は一酸化炭素を次に二酸化炭素を生成し、これによりスラグを泡状に乳状化して電気的および熱的効率を増大すると共に冶金的反応を改善する。従って、ランス組立体10は炭化水素燃料もしくは炭素の流れを溶湯の略々中央の領域に導き、この領域の上方には電極84の三角形配列構成が従来通りに位置せしめられている。この点、第1酸素ノズルからの酸素流を、炉容器壁から、溶湯の全体直径の約3分の1の距離に位置せしめられた衝突領域に導くことにより、卓越した効率が達成され得ることがわかったが、これは、円弧状のランス組立体によっては達成し得ない現象である。
また、もし所望でありもしくは必要であれば、炭素質燃料射出ノズルから供給される炭素質材料の代わりに、第2酸素射出ノズル60並びに第1酸素射出ノズル56から酸素流を好適には超音速で射出し、溶鋼浴の脱炭を強化しても良い。
説明を目的として本発明を詳細に記述して来たが、斯かる詳細は説明することのみを目的としており、当業者であれば、本発明の精神および範囲から逸脱すること無しに、請求の範囲により限定された以外の変更を行い得ることは理解される。
本発明は、製鋼システムおよび製鋼方法に関し、より詳細には、高温電気炉に使用される酸素吹出/燃料バーナ組合せランス組立体に関する。
背景技術
製鋼の分野においては、電気アーク炉すなわち“電気炉”の生産能力を高めるべく酸素を高速で湯浴(molten bath)すなわち溶湯に直接的に導入する酸素ランス組立体(oxygen lance assemblies)が長い間に亙り使用されてきた。斯かるランス組立体のノズル構造は、酸素ノズルと、冶金物質形態の微粒子固体材料流を導入するノズルとを含むことが多く、この冶金物質は、炭素、石灰、および/または、多くの形態の他の冶金物質であり、これにより、製鋼工程の所望成果を高めている。
電気炉の性能の改善を試みる上でのひとつの目的は、溶鉱炉の表面に通常的に形成されるスラグの体積を増大することである。スラグの体積が増大すれば電気炉の熱効率が増大する、と言うのも、スラグは湯浴の温度を保持する隔離層として機能するからである。スラグは更に、湯浴の不純物と結合してこれを除去する。これらの理由から、酸素および炭素もしくは他の微粒子固体を供給し、スラグの体積を増大すると共に有用な熱的および化学的反応を達成することにより生産能力を高めるラン ス組立体を提供することが望まれる。
一方、酸素吹出ランスは電気炉の製鋼容器と結合され、それらの主要機能として金属浴の精錬/脱炭を行うと共に、容器の電極による装入スクラップの“切断(cutting)”もしくは溶融の為の付加的エネルギ源を提供すべく使用される。
電気炉の製鋼容器内で従来の直筒状の酸素吹出しラン スを使用する場合、ランスは容器の側壁に配備されたラ ンス開口を通して挿入される。典型的には、ランスは傾斜されると共に、ランスの傾斜角度は水平に関して約20゜乃至40゜の範囲とされる。作動時には、容器に対してスクラップの最初のバケット装入が行われた直後と、ラ ンス開口を塞ぐスクラップが途切れた後に、ランスからは酸素が導入される。冷たいスクラップに酸素が衝突したとしても酸素流とスクラップとの間には意味のある熱化学反応は殆どもしくは全く生じないが、炉のルーフおよびダクト領域における二次的燃焼を引起こし、過剰な排出温度およびこれらの部位における容器の寿命を縮めることも多い。しかし乍ら、第2、第3のバケットのスクラップを装入した後、容器内には十分な潜熱が存在することからスクラップの塊内で酸素が発火する温度は用意されている。但し、従来の酸素吹出ランスを補充エネルギ源として使用するスクラップ切断は、緩慢であると共に効率的でなかった。
電気炉内で酸素ランスの予備加熱およびスクラップ切断を補足する為に、ランスに沿って、ひとつ以上の酸素/燃料バーナ組立体を製鋼容器内に挿入することが提案されて来た。しかし乍ら、装置の大きさにより、斯かる配置はスラグ除去扉を開放して行う必要がある。従って、利用可能な予備加熱/スクラップ切断領域は制限されると共に、容器内への空気の捕捉が生ずるが、これは低窒素等級鋼の製造に有害である。
米国特許第4,653,730号は酸素吹出ランスに燃料バーナを組入れたシステムを開示しており、ランスは円弧状に設計されると共に炉の側壁のランス開口を介して導入されている。ランスは円弧状なので円弧状経路を通ることから、炉内にランスが挿入される炉側壁からの距離はランスの曲率半径より相当に小さく制限され、容器の中央領域には殆ど届かないことになる。従って、このラン スの作動領域は炉容器の側壁に近い領域に限られる。この様に局在化された作用領域は、スクラップに対する酸素の過剰供給、および、ランスの近傍の炉側壁の浸食を生じさせ得るものである。更に、ランスにより提供されたエネルギを装入スクラップ全体に亙り意味ある様に配分する為に、上記米国特許第4,653,730号は、斯かるラ ンスを複数個(例えば3個)だけ、炉容器の周縁周りに配設することを示唆しているが、ランス使用に伴う購入コストおよび操作コストが増加する。
一方、米国特許第3,620,455号、第3,823,929号、再発行特許第28,769号、米国特許第3,827,623号、第3,912,243号および第4,047,936号は、燃料燃焼および酸素吹出し機能を組合せた直筒状のランスを含むランス配置を記述している。これらの組立体は、所定の機能に対して略々有効である。しかし乍ら、これらのランスのいずれも、酸素吹出し機能およびスクラップ溶融の他には、粒子状炭素などの冶金物質を選択的に導入することにより精錬工程の効率および鋼製品の最終品質を高める様には作動しない。また、米国特許第4,083,540号は酸素/燃料バーナランス組立体を提供するが、精錬の間に冶金物質を供給する機能を有していない。更に、米国特許第4,434,005号は後燃焼および炭素導入機能を有する製鋼ラ ンスを記述しているが、燃料バーナ機能を欠いている。
従って、電気炉内の装入スクラップに対して急速で全体的な予備加熱および切断の恩恵を提供し得ると共に、これを、複数個のランスによる非経済性を回避すると共に、スクラップと、容器側壁近傍の容器とに対して生じ得る潜在的有害性とを回避し得る単一の“酸素吹出/燃料バーナ組合せランス組立体”を提供することには利益が存在する。
また、所定時点において微粒子状炭素などの冶金物質を付加的に導入し、スラグ形成と湯浴内の所望の終点化学品質を促進し得るランス組立体にも、更なる利益が存在する。
発明の開示
本発明は、所定時点で酸素および/または微粒子状炭素もしくは炭化水素ガス(例えば、天然ガス等)などの炭素質燃料材料の流れを電気炉容器内に導入する、改良された酸素吹出/燃料バーナ組合せランス組立体を提供する。
このランス組立体は、ハウジング部と、該ハウジング部に接続された第1端およびランス先端に接続された第2端を有する直筒体とを含む。また、このランス組立体は、(例えば、電気炉容器等の)炉容器の側壁のランス開口を介し、水平に関して鋭角で挿入され得る。上記ハウジング部は習用のランス支持/挿入装置に対して取り付け得ると共に、炭素質燃料源と、酸素源と、水などの再循環冷却流体源とに夫々接続され得る別体の取入口を含んでいる。上記ハウジング部は更に、ランスからの高温冷却流体を冷却流体源に戻す冷却流体吐出口を含んでいる。
ランス先端は、ランス筒の中央軸心に対して鋭角に外側に発散する酸素発射ポートを有するノズル構造を含んでいる。このノズル構造は更に、ランス組立体がそのバーナモードで機能するときにランスから炭素質燃料流を供給する炭素質燃料発射ポート手段を更に備えて成る。ランス組立体は更に、数個の取入口からの流体をランス先端に供給する複数個の通路を形成する実質的に同軸の導管を更に含み、ひとつの通路は炭素質燃料取入口を燃料発射ポート手段に流体的に接続し、別の通路は酸素取入口を酸素発射ポートに流体的に接続し、更に別の通路は冷却流体取入口を冷却流体吐出口に流体的に接続することにより操作中にランス組立体を通して冷却流体が流れることを許容している。
本発明の好適実施例によれば、ランスハウジングは適切なハードウェアおよびバルブ要素を介して上述と同一のもしくは異なる酸素源に対して接続される付加的な取入口を含み、且つ、ランス先端ノズル構造は付加的な酸素発射ポートを含む。一方、ランス組立体は、上述の通路との連通から遮断された付加的な酸素流通路を画成する付加的な導管を含み、付加的な酸素取入口を付加的な酸素吐出ポートに流体的に連通している。炭素質燃料発射ポート手段もまた、ランス筒体の中心軸心と実質的に同軸に配設されて、外側発散酸素発射ポートからの流れではなく、付加的な酸素ポートからの酸素流と協働する炭素質燃料流を供給するのが好適である。従って、付加的酸素発射ポートおよび炭素質燃料発射ポート手段は、ランス筒体の中心軸心と実質的に同軸のバーナ組立体を作り出す。それらの酸素及び炭素質燃料が協働した流れが発火したとき、斯く生成されたバーナ炎は、炉容器内に含まれた装入スクラップを予備加熱かつ切断すべく作用する集中炎を生み出す。電気炉の電極とバーナとの協働によりスクラップが十分に溶融されたとき、酸素および炭素質燃料材料の流れはバーナ炎を遮断すべく終了され得、かつ、(必要であれば、)予備加熱/切断を完了すべく、付加的な酸素吐出ポートを介した酸素流は低流速にて再開される。
バーナの作動の間、および/または、バーナの作動が終了した後、必要に応じて発散酸素発射ポートから酸素流を供給しても良い。更に、燃焼が完了してバーナ炎が遮断されたあと、両方の酸素発射ポートを作動させ、酸素ガスの超音速流を射出して鋼浴を精錬/脱炭しても良い。
更に、炭素質燃料源は、天然ガス、および/または、適切な担体ガス流中に浮遊された微粒子状炭素等の粒状物質、等の炭化水素ガス供給源でも良い。
操作者は、発散酸素発射ポートから酸素を供給し、炭素質燃料ポート手段から粒子状炭素を供給するが、付加的な酸素発射ポートからは酸素を供給しない様に、ラン ス組立体を制御しても良い。これらの状況下で、酸素は十分な貫通力を有する超音速流にて発散酸素発射ポートからスクラップ層に対して供給され、スラグの表面波状模様および乳化飛沫を形成する。酸素の衝撃により生じた波状模様は、浴内の温度の層状化を減少して溶湯を均一化する。また、スラグ内の被貫通領域で形成された小波紋(dimple)からの過剰酸素は、広がっていくことにより射出炭素と結合して一酸化炭素および次に二酸化炭素を形成する。過剰酸素と炭素との間の化学反応に拠るスラグの“発泡”状態は、電気炉の電極と溶湯浴との間の電気効率を増大するものである。これに加え、スラグの塊、および、酸素と炭素の化学作用は、浴内の不純物を結合する機能があることから、酸化ケイ素、リンなどを確実に捕捉して鋼製品を更に純粋なものとする。
本発明のランス組立体の設計構成は、高度に効率的な予備加熱およびスクラップ切断の成果を実現する、と言うのも、酸素および炭素質燃料は、使用中の炉の中心領域に精度を以て射出されるからである。従って、円弧状構造の酸素吹出/燃料バーナ組合せランス組立体の複数個に匹敵すべく機能する、単一直筒ランス組立体が提供される。これに加え、炉容器の中央両域内に深く挿入される本発明のランス組立体の能力によれば、装入スクラップを局部的ではなく全体的に加熱することができ、これを、もしランス先端が容器側壁に隣接する作用に限定されていれば生じるであろうスクラップの過剰化および炉側壁の損傷を回避しながら行い得る。更に、本発明のランス組立体を粒子状炭素および酸素の両者を射出する精錬用ランスとして使用する場合、炭素及び酸素は、電極の三角形配列に近接する鋼浴の最も反応性の高い領域において、炉の中央領域内に導入され、これにより、電気炉の更なる効率を確かなものとする。
本発明の他の詳細、目的および利点は、本発明を実現する本発明の好適実施例および好適方法に関する以下の説明により、更に明らかとなろう。
【図面の簡単な説明】
本発明は、添付図面中に単に例として示された好適実施例に関する以下の説明から更に容易に明らかになろう。
図1は、本発明の好適実施例に係る酸素吹出/燃料バーナ組合せランス組立体の部分断面正面図である。
図2は、本発明の酸素吹出/燃料バーナ組合せランス組立体を操作すべく使用され得る従来のランス支持/挿入装置を概略的に示す電気炉の概略図である。
図3は、電気炉容器内に実質的に完全に挿入された図1のランス組立体を示す図である。
発明を実施するための最良の形態
図1を参照すると、本発明の好適実施例に係る酸素吹出/燃料バーナ組合せランス組立体10が示されている。ランス組立体10は、金属ハウジング組立体14の第1端に取付けられてそれと流体のために連通している、直線状の長寸中空金属筒体12を含んでいる。ランス筒体12は更に、ハウジング組立体14とは逆となる筒体12の自由端に適切に取付けられたランス先端16を備えて成る。ハウジング組立体14は、実質的に同一な複数個のモジュール型ハウジング部18、20、22および24を含む。ハウジング部の各々は、一対の環状プレートが各端に溶着取付けられた金属性の円筒状パイプ部を含み得る。これらの環状プレートは径方向に突出環状フランジを形成し、これには、パイプ部の回りに同心的に複数個のボルト孔が配置され、ボルト組立体26の如き適切な締着要素によりハウジング部同士は習用の手法で容易に接続される。
ハウジング部20は、酸素取入パイプ28(以後、“第1酸素取入パイプ”と称する)を含み、これは、ハウジング組立体14と連携された2本の酸素取入パイプのひとつである。第1酸素取入パイプ28は、ハウジング部20から側方に突出する。
ハウジング部18は、側方に延伸する第2酸素取入パイプ30と、ハウジング部18の端部から突出する炭素質燃料取入パイプ32とを有している。公知の手法により、ハウジング部22は側方に延伸する冷却剤取入パイプ34を有し、且つ、ハウジング部24は側方に延伸する冷却剤吐出パイプ36を備えて成る。
冷却剤取入パイプ34および冷却剤吐出パイプ36は適切な冷却剤(例えば水)再循環システムの取入および戻りラインに接続され、当業界で公知の作動の間にランス組立体を冷却すべきことは理解される。同様に、炭素質燃料取入パイプ32は、加圧された炭素質燃料などの適切な燃料源と連通され得る。更に、第1および第2酸素取入パイプ28、30は別体の加圧酸素源もしくは共通の酸素源に接続され得るが、これらの酸素源は(不図示の)適切なバルブシステムと協働して、操作者が選択した所定時点および圧力にてパイプ28、30に別個に酸素を供給しても良い。
図示内容を簡素化するとともに考察を簡略化する為に、ランス組立体10は、相互に流体用に連通しないように、数個のハウジング組立体取入パイプ28、30、32、34および36を遮断する適切な摺動シール構造を有しているが、ランス組立体10の筒体12を協働して形成している(後述する)実質的に同軸の導管が相対的に熱膨張および熱収縮することができる、ということは理解されよう。
ランス筒体12は、複数本の長寸金属パイプ37、38、40、42および44を備えて成る。導管37、40および42の下端は、夫々、ランス先端16の別体の環状接続部位に連続的に溶着されている。また、導管38の下端は、周方向に離間された数個の突起47を介してランス先端16に溶着されたスリーブ46とスリップジョイントを形成している。詳細には示されていないが、導管44の上端は炭素質燃料取入パイプ32と連通されると共に、この導管44に沿って選択された間隔でこの導管44から外径方向に突出する複数個のスペーサ48により導管42から離されて維持されている。
導管38および40は、冷却剤取入パイプ34と上端で連通する冷却剤取入通路50を画成する。以下に相当に詳細に記述する如く、冷却剤取入通路50の下端は、導管37と38との間に形成された環状の冷却剤吐出通路52の下端と流体用に連通している。この冷却剤吐出通路の上端は、冷却剤吐出パイプ36と流体用に連通している。導管40は好適には導管42に関し幾分か偏心して配設されることにより半円状の第1酸素流路54を画成するが、該流路54の上端は第1酸素取入パイプ28と流体用に接続されると共に、その下端はランス先端16内の第1酸素射出ノズル56で終わっている。第1酸素射出ノズル56は、ランス筒体12の中心軸心Aに対して略々20゜乃至30゜の鋭角で外側に発散するのが好適である。導管42と44との間の環状空間は第2酸素流路58を画成し、該流路の上端は第2酸素取入パイプ30と流体用に接続されると共に、その下端はランス先端16内の第2酸素射出ノズル60で終わっている。最後に、導管44の上端は炭素質燃料取入パイプ32に流体用に接続され、該導管44の内部は、炭素質燃料射出ノズル64内で下端が終結する炭素質燃料流路62を画成する。
本発明によれば、ランス組立体10は選択的に作動されて、酸素吹出ランスもしくはバーナ装置として機能する。より詳細には、電気炉容器へのスクラップの装入に続き、ランス支持挿入装置(図2)が作動され、水平に対して例えば20゜乃至30゜となる鋭角傾斜にて、ランス筒体12は適切なランス開口を介して容器内に挿入される。次に、第2酸素取入パイプ30を介して酸素流が形成される一方、例えば天然ガスなどの炭化水素ガス、または、圧縮された空気、窒素、アルゴン等の適切な担体流により浮遊された微粒子状炭素などの炭素質燃料の流れが炭素質燃料取入パイプ32を介して形成される。従って、炭素質燃料および酸素は、炭素質燃料射出ノズル64および第2酸素射出ノズル60を出ると同時に結合される。即ち、ノズル60、64は協働してバーナ組立体を形成し、その酸素と炭素質材料を組合せた放出流は発火して、炉容器内の電極の予備加熱効果およびスクラップ切断効果を増大するに有用な炎を生成することができる。スクラップの予備加熱および切断に続き、ランス組立体10は、酸素流、および、もし所望であれば炭化水素燃料もしくは炭素等の微粒子状固体材料などの炭素質材料の別体の流れを溶鉱炉内に供給する吹出ランスとして使用され得る。
より詳細には、製鋼工程に有用な炭化水素ガス、炭素もしくは他の微粒子状固体材料の流れは、(不図示の)習用の供給源から導管44を介して形成され、ノズル64から射出される。同時に、酸素の流れは、第1酸素取入パイプ28と連通する(不図示の)酸素源から第1酸素流路54を介して形成され、これにより、第1酸素射出ノズル56は酸素流を供給する。第1酸素射出ノズル56を介した酸素流の速度は、超音速であり、マッハ約1.5乃至約2.3の速度を達成する。図3から明らかな如く、第1酸素射出ノズル56は酸素流56aをランス組立体10の軸心方向から外方(且つ下方)に導くが、炭素質燃料射出ノズル64からの材料流64aはランス筒体12の長手軸心と実質的に同軸であり、これらのふたつの流れはスラグ層68の離間領域にて溶湯66に衝当する。尚、燃料バーナおよび吹出ランスとしての使用手順のいずれにおいても、水などの冷却剤源は習用の手法によりランス組立体を通して循環される。
上述の如く、冷却剤導管38は、突起47によりランス先端16と接続されたスリーブ46とスリップジョイントを形成している。ランス先端16はまた、冷却剤取入通路50と流体連通する冷却剤取入口72を備えると共に、ランス先端16を通して内部に同軸配置された通路74を含んでいる。また、上記冷却剤吐出通路52を介して冷却剤を戻す為に、この通路74と流体連通する吐出通路76が形成されている。
全ての操作段階の間、水などの冷却剤源は冷却剤取入パイプ34を介して導入されると共に、導管38と40との間の冷却剤取入通路50を介して下方に導入される。冷却剤の流れはランス先端の通路74および通路76を介して導かれ、冷却剤吐出通路52内へと導入される。ハウジング部24内の側部の冷却剤吐出パイプ36は、習用の手法による冷却剤吐出口として作用する。この点、冷却剤取入通路50および冷却剤吐出通路52を除き、ランス10の通路内を移動する他のガス状流体および/または固体材料の全ては、相互の連通から遮断されていることは理解される。
図2を参照すると、上述したランス組立体を電気炉80に関して操作するに有用な習用のランス支持/挿入装置78が示されている。ランス組立体10の全ての操作段階に関して有用ではあるが、以下においては、ランス組立体10が溶湯66を精錬する吹出ランスモードで使用されるべく配備されたときのランス支持/挿入装置78に関して記述する。ランスハウジング組立体14はランス支持/挿入装置78の習用の往復支持台79により支持され、筒体12は、習用の設計の電気炉80内に配備されたランス開口82を介して挿入され得るが、炉80は複数個の、通常は3個の、電極84(2個のみ図示)を有する100トン容器である。ランス筒体12は装置78により、第1酸素射出ノズルが炭素質燃料射出ノズルに関して下方に向けられる様に配置される。更に、ランス組立体の傾斜角度は水平に対して約20゜乃至40゜である。
再び第3図に戻ると、ランス筒体は容器80内にほぼ完全に挿入されており、炭素質燃料射出ノズルから射出される材料流64aは、溶湯66の上表面に対して20゜乃至40゜の角度で最適に配置される。従って、第1酸素射出ノズルからの超音速酸素流56aは、溶湯の上表面に対して約45゜乃至65゜の角度で配置され、これにより、溶湯の表面上の炭化水素ガス(もしくは炭素)の流れに対して酸素流は交差されないようになる。酸素の超音速流はスラグ68に衝当して深く貫通し、溶湯全体に亙る一連の波を生成することにより熱的、物理的および化学的な溶湯反応を促進すると共に、溶湯内の温度の層状化を回避して溶鋼を均一化する。これに加え、スラグ68に衝突する過剰な酸素はスラグ内の衝撃小波紋(dimple)から解放されて炭素と結合して最初は一酸化炭素を次に二酸化炭素を生成し、これによりスラグを泡状に乳状化して電気的および熱的効率を増大すると共に冶金的反応を改善する。従って、ランス組立体10は炭化水素燃料もしくは炭素の流れを溶湯の略々中央の領域に導き、この領域の上方には電極84の三角形配列構成が従来通りに位置せしめられている。この点、第1酸素ノズルからの酸素流を、炉容器壁から、溶湯の全体直径の約3分の1の距離に位置せしめられた衝突領域に導くことにより、卓越した効率が達成され得ることがわかったが、これは、円弧状のランス組立体によっては達成し得ない現象である。
また、もし所望でありもしくは必要であれば、炭素質燃料射出ノズルから供給される炭素質材料の代わりに、第2酸素射出ノズル60並びに第1酸素射出ノズル56から酸素流を好適には超音速で射出し、溶鋼浴の脱炭を強化しても良い。
説明を目的として本発明を詳細に記述して来たが、斯かる詳細は説明することのみを目的としており、当業者であれば、本発明の精神および範囲から逸脱すること無しに、請求の範囲により限定された以外の変更を行い得ることは理解される。
Claims (6)
- 第1端と第2端と中心軸心とを有する直線状ランス筒体と、
前記ランス筒体の前記第1端に取付けられたハウジングと、
前記ランス筒体の前記第2端に取付けられたランス先端とを具備しており、前記ランス先端は、製鋼炉容器内に酸素を射出するための酸素射出ノズルと、前記製鋼炉容器内に炭素質材料を射出するための少なくとも1つの炭素質材料射出ノズルとを有しており、前記酸素射出ノズル及び前記少なくとも1つの炭素質材料射出ノズルは前 記ランス筒体の中心軸心に対しほぼ平行にかつ該中心軸 心に対しほぼ同心状に延びることによりバーナ組立体を形成しており、前記バーナ組立体から酸素と炭素質材料との結合流を発射可能であり、かつ、該混合流を点火し て製鋼炉容器内の装入スクラップ材料を予備加熱かつ切 断すべく作用可能な集中炎を形成可能であり、前記ラン ス先端は、更に、前記バーナ組立体とは別個であって前記ランス筒体の中心軸心から外側に発散する方向に延びている更なる酸素射出ノズルを有している、製鋼用ラン ス組立体。 - 前記バーナ組立体の前記少なくとも1つの炭素質材料射出ノズルおよび酸素射出ノズルは、前記中心軸心とほぼに同軸に延びている、請求項1記載の製鋼用ランス組立体。
- 前記更なる酸素射出ノズルは、前記中心軸心から約20゜乃至約30゜の角度で外側に発散している、請求項1記載の製鋼用ランス組立体。
- 前記ランス筒体が、前記バーナ組立体の前記酸素射出ノズルと連通している酸素流路と、前記バーナ組立体の前記少なくとも1つの炭素質材料射出ノズルと連通している炭素質材料流路と、前記更なる酸素射出ノズルと連通している更なる酸素流路とを具備する、請求項1記載の製鋼用ランス組立体。
- (a)所定量の鋼スクラップを製鋼炉容器に装入する段階と、
(b)中心軸心を有する直線状の製鋼用ランス筒体の先端に炭素質材料流および酸素流を供給する段階と、
(c)前記先端に配備されたバーナ組立体から、ランス 筒体の中心軸心に対しほぼ平行でかつ該中心軸心に対し ほぼ同心状をなす炭素質材料と酸素との結合流を発射すると共に、該混合流を点火して前記所定量の鋼スクラッ プを予備加熱かつ切断すべく作用可能な集中炎を形成する段階と、
(d)前記段階(c)で形成された炎を使用して前記所定量のスクラップを加熱する段階と、
(e)所望程度まで前記所定量のスクラップを加熱した段階で、前記段階(c)で形成された炎を消す段階と、
(f)前記製鋼炉容器の中央領域に前記先端を配置するのに十分な距離だけ前記ランス筒体を前記製鋼炉容器内に挿入する段階と、
(g)前記先端に少なくともひとつの酸素流を供給すると共に、前記先端から前記少なくともひとつの酸素流を発射して前記製鋼炉容器内の溶鋼を精錬する段階と、を含む製鋼方法。 - (h)前記先端に炭素質材料流を供給すると共に、前記炭素質材料流が前記少なくともひとつの酸素流と交差しない様に前記先端から前記炭素質材料流を発射する段階を更に含む請求項5記載の製鋼方法。
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US08/485,306 US5635130A (en) | 1995-06-07 | 1995-06-07 | Combined oxygen blowing/fuel burner lance assembly |
US08/485,306 | 1995-06-07 | ||
PCT/US1996/009587 WO1996041028A1 (en) | 1995-06-07 | 1996-06-07 | Combined oxygen blowing/fuel burner lance assembly |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH10510325A JPH10510325A (ja) | 1998-10-06 |
JP3604698B2 true JP3604698B2 (ja) | 2004-12-22 |
Family
ID=23927650
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP50187497A Expired - Fee Related JP3604698B2 (ja) | 1995-06-07 | 1996-06-07 | 酸素吹出/燃料バーナ組合せランス組立体 |
Country Status (8)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US5635130A (ja) |
EP (1) | EP0832305B1 (ja) |
JP (1) | JP3604698B2 (ja) |
AT (1) | ATE195765T1 (ja) |
CA (1) | CA2222750C (ja) |
DE (1) | DE69609970T2 (ja) |
ES (1) | ES2151174T3 (ja) |
WO (1) | WO1996041028A1 (ja) |
Families Citing this family (11)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5865876A (en) * | 1995-06-07 | 1999-02-02 | Ltv Steel Company, Inc. | Multipurpose lance |
GB9519303D0 (en) * | 1995-09-21 | 1995-11-22 | Boc Group Plc | A burner |
LU90055B1 (fr) * | 1997-04-24 | 1998-10-26 | Wurth Paul Sa | Procédé de fusion d'alliages à base de fer dans un four électrique |
BR9706510A (pt) * | 1997-12-30 | 2000-03-14 | White Martins Sa | Método para injeção de oxigênio em fornos elétricos a arco para produção de aço. |
US5999557A (en) * | 1998-06-19 | 1999-12-07 | The Broken Hill Proprietary Company | Steel making bath control |
AT407398B (de) * | 1998-08-28 | 2001-02-26 | Voest Alpine Ind Anlagen | Verfahren zum herstellen einer metallschmelze |
AT407257B (de) * | 1999-02-15 | 2001-02-26 | Voest Alpine Ind Anlagen | Verfahren zum herstellen einer metallschmelze |
FR2793263A1 (fr) * | 1999-05-07 | 2000-11-10 | Air Liquide | Four a arc electrique pour la production d'acier et procede de mise en oeuvre de ce four |
CH694405A5 (de) * | 2000-07-20 | 2004-12-31 | Von Roll Umwelttechnik Ag | Brenner zur Erzeugung von hohen Prozesstemperaturen durch Verbrennung eines fluiden oder fluidisierten Brennstoffes mit einem sauerstoffhaltigen Gas. |
US20040094878A1 (en) * | 2002-11-19 | 2004-05-20 | Leczo Theodore J. | Modular lance |
ITMI20031397A1 (it) * | 2003-07-09 | 2005-01-10 | Danieli Off Mecc | Dispositivo bruciatore e di iniezione di gas. |
Family Cites Families (15)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
AT232531B (de) * | 1961-10-27 | 1964-03-25 | Voest Ag | Blasrohr zum Frischen von Metallen unter Beheizung des Einsatzes mit regelbarer Heizleistung |
ZA713324B (en) * | 1970-06-01 | 1972-01-26 | Conzinc Riotinto Ltd | Feeding ores or concentrates to smelting furnaces |
US3620455A (en) * | 1970-06-10 | 1971-11-16 | Berry Metal Co | Easily repairable gas injection lance |
US4047936A (en) * | 1973-04-04 | 1977-09-13 | Berry Metal Company | Process for refining hot metal to steel |
US3912243A (en) * | 1973-04-04 | 1975-10-14 | Berry Metal Co | Apparatus and process for refining hot metal to steel |
US3827632A (en) * | 1973-09-13 | 1974-08-06 | Berry Metal Co | Fuel and oxygen lance assembly |
US3823929A (en) * | 1973-09-13 | 1974-07-16 | Berry Metal Co | Nozzle for fuel and oxygen lance assembly |
USRE28769E (en) * | 1973-09-13 | 1976-04-13 | Berry Metal Company | Nozzle for fuel and oxygen lance assembly |
US4083540A (en) * | 1977-05-09 | 1978-04-11 | Pullman Berry Company | Gas and oxygen steel making lance |
US4434005A (en) * | 1982-09-24 | 1984-02-28 | Arbed S. A. (Luxembourg) | Method of and apparatus for refining a melt containing solid cooling material |
JPS6046349A (ja) * | 1983-08-22 | 1985-03-13 | Sumitomo Metal Ind Ltd | 精錬用ランス |
JPS6056009A (ja) * | 1983-09-07 | 1985-04-01 | Sumitomo Metal Ind Ltd | 製鋼法 |
US4653730A (en) * | 1984-11-27 | 1987-03-31 | Empco (Canada) Ltd. | Multi-purpose pyrometallurgical process enhancing device |
JPS6054367B2 (ja) * | 1985-01-24 | 1985-11-29 | 株式会社ニツコー | 製鋼用アーク炉における溶解法 |
US5366537A (en) * | 1993-01-05 | 1994-11-22 | Steel Technology Corporation | Fuel and oxygen addition for metal smelting or refining process |
-
1995
- 1995-06-07 US US08/485,306 patent/US5635130A/en not_active Expired - Fee Related
-
1996
- 1996-06-07 WO PCT/US1996/009587 patent/WO1996041028A1/en active IP Right Grant
- 1996-06-07 DE DE69609970T patent/DE69609970T2/de not_active Expired - Fee Related
- 1996-06-07 CA CA 2222750 patent/CA2222750C/en not_active Expired - Fee Related
- 1996-06-07 JP JP50187497A patent/JP3604698B2/ja not_active Expired - Fee Related
- 1996-06-07 AT AT96921395T patent/ATE195765T1/de not_active IP Right Cessation
- 1996-06-07 ES ES96921395T patent/ES2151174T3/es not_active Expired - Lifetime
- 1996-06-07 EP EP96921395A patent/EP0832305B1/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
DE69609970T2 (de) | 2001-01-04 |
ES2151174T3 (es) | 2000-12-16 |
WO1996041028A1 (en) | 1996-12-19 |
MX9709681A (es) | 1998-10-31 |
US5635130A (en) | 1997-06-03 |
CA2222750A1 (en) | 1996-12-19 |
EP0832305B1 (en) | 2000-08-23 |
CA2222750C (en) | 2003-03-25 |
ATE195765T1 (de) | 2000-09-15 |
DE69609970D1 (de) | 2000-09-28 |
EP0832305A1 (en) | 1998-04-01 |
EP0832305A4 (en) | 1998-08-12 |
JPH10510325A (ja) | 1998-10-06 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CA2198901C (en) | Method and apparatus for electric steelmaking | |
US6372010B1 (en) | Method for metal melting, refining and processing | |
US5843368A (en) | Apparatus for electric steelmaking | |
US6322610B1 (en) | Integrated device to inject oxygen, technological gases and solid material in powder form and method to use the integrated device for the metallurgical processing of baths of molten metal | |
EP1521852B1 (en) | Injector for metal melting furnaces | |
CN101078515B (zh) | 改进的燃烧器屏板以及相关方法 | |
US20110127702A1 (en) | Dynamic control of lance utilizing counterflow fluidic techniques | |
KR100937947B1 (ko) | 금속, 금속 용탕, 및/또는 슬래그의 건식 야금처리 방법및 주입장치 | |
JP3604698B2 (ja) | 酸素吹出/燃料バーナ組合せランス組立体 | |
CN1066202C (zh) | 燃烧器、包括燃烧器的金属熔化炉和加热熔化金属的方法 | |
US8377372B2 (en) | Dynamic lances utilizing fluidic techniques | |
US20110127701A1 (en) | Dynamic control of lance utilizing co-flow fluidic techniques | |
EP1170386A2 (en) | Injection lance, particularly for injecting substances in the form of powder or particulate, into electric furnaces for steelmaking | |
JPH07167569A (ja) | 酸素と燃料ガス導入用羽口とその導入法 | |
RU2627091C2 (ru) | Управляемая инжекция твердых частиц | |
KR101765333B1 (ko) | 용사보수기의 다열 샌드위치식 버너장치 | |
US6402805B1 (en) | Method for an improved energy input into a scrap bulk | |
US8557018B2 (en) | Process for improving energy supply to a scrap bulk | |
RU2186294C2 (ru) | Многосопловой наконечник устройства для плавления | |
WO1997002365A1 (en) | Device for after-burning combustible components of the atmosphere in metallurgical smelting vessels | |
JPH01167508A (ja) | 液体燃料インジェクションランス用のノズル | |
MXPA97009681A (en) | Combustible blower lap for deoxygen blower / combusti burner |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20040930 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20071008 Year of fee payment: 3 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20081008 Year of fee payment: 4 |
|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |