JPH0249368B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、共軸の相違した圧力を有する２つの
ガス流を得ることのできる上吹転炉用のガス噴出
ランスに関する。

従来溶銑又は鋼のごとき金属表面に酸素を吹き
付けて精錬を行う際には転炉を用いている。さら
にこの種の精錬では金属浴から発生するガスを二
次燃焼させて金属精錬反応を補うことが知られて
おり、この二次燃焼のためには金属浴の精錬を確
保するため協力な衝撃を有する一次ガス流の周り
で環状に広がつた低圧力の酸素流が必要である。
このため一般に二重ランスといわれる各々異なつ
た圧力での２つのガス流を供給されるランスを用
いている。しかしながらこのような二重ランスを
用いて２つの異なつたガス供給を行うことは容易
ではなく、これらのガス流の各々をコントロール
するのは困難である。

本発明は単一のガス供給から圧力の相違した複
数のガス流を与えるランスを提供することによつ
て上記の従来技術の問題を解決することを目的と
する。本発明のランスは単一流ランスを用いる既
存の設備に容易に取りつけることができ、例えば
ランスの鼻部すなわち金属浴に最も接近してガス
流が噴出する部分のみを取り替えることによつて
容易に取りつけることができるという利点を有す
る。

本発明に従うと、主ガス流導入室と、主ガス流
噴出の第１のオリフイス群と、該導入室内に設け
られ、該主ガス部の一部を取出し、音速の流速に
し、次いで該一部分を膨脹させて二次ガス流を形
成する手段と、該第１群のオリフイスの周囲に環
状に配置された第２群のオリフイスと、二次ガス
流導入手段とからなることを特徴とする冶金転炉
用のガス吹込みランスが提供される。

該二次ガス流を形成する手段は該主ガス流の導
入室に開口する複数の音速流スロートを備え、そ
の各々は膨脹室の入口に位置し、該第２群の噴出
オリフイスの各々に個別にガス供給を確実にして
もよい。

各々のオリフイス用に二次ガス流を分流するこ
の解決法は最も都合のよい方法である。しかしな
がら特定の場合には膨脹室を備えた１または複数
のスロートに二次流を分配する共通コレクタを設
け、次いで複数のオリフイスに向けて膨脹せしめ
ることもできる。

本発明のランスは特に上吹酸素転炉（LDタイ
プ）に取りつけるのに好適である。このランスに
はすべての公知の付属設備、例えば主ガス流の導
入室の壁を取り囲むジヤケツト内に水を循環させ
る冷却手段等を設けることができる。さらに二次
噴出オリフイスは、公知の二重ランスのごとく、
主ガス流オリフイスよりも転炉軸から大きな角度
で傾斜させるのが好ましい。二次ガス流の流速が
低いこととともにこのような配置により転炉内の
二次燃焼を最適に行うことができる。すなわち上
記の配置によつて二次ガス流は一次ガス流によつ
て形成された中心スポツト部の周りにリング状に
広がつた空間を占めるからである。

本発明のランスに公知の二重ランスの機能をさ
らに追加するために二次ガス流に対応す第２群の
オリフイスを流れるガス流量を調整する手段を設
けることもできる。このために本発明の好ましい
態様ではこのガス流量調節手段はランスの内部室
内で一次ガス流の一部を取り出す流量を調節する
手段からなり、好ましくはこのガスの取出しを音
速流でおこなうスロートの内部断面を調節する手
段からなる。このスロートの断面の大きさを変化
させることにより分流するガス量が変化し、した
がつて膨脹後の二次流に対応するオリフイス出口
での発生圧力が変化する。操作を簡便にするため
にオリフイス出口を備えたランスの鼻部と反対側
の上端部から上記の調節を行うのが好ましい。ス
ロートの内部断面を変化するためにそれ自体とし
て公知のあらゆる手段を用いてこの調節を行うこ
とができる。しかしながらスロートの断面は二次
ガス流のオリフイスの出口断面よりも小さいこと
が必要であり、これによりランスの内部室内の通
常の圧力条件において（通常は10バールよりも圧
力は大きく、約２バールの下限を越えてはならな
い）、スロート内のガス流の音速を確実に得るこ
とができる。

以下添付の図面を参照して本発明を実施例によ
り説明する。この実施例は本発明の単なる例示で
あり何等本発明の技術的範囲を制限するものでは
ない。

第１図を参照すると転炉１には精錬中の溶融金
属２が収容されている。精錬反応は金属表面に酸
素を吹き付けることにより行われる。このため転
炉の軸方向に配置されたランス３が設けられてい
る。

ランス３は下端部を鼻部によつて閉止された管
状壁４からなり、この鼻部には全体を参照番号６
で示すオリフイスが設けられている。

ランスの上端部で管状壁４の内側に導管７が接
続されて、外部のガス源から高圧の酸素が供給さ
れる。ランスが作動中は常に冷却水により冷却さ
れている。この冷却水の循環は管状壁４を包囲す
る二重スリーブ内に行われる。したがつて第１図
に示す如くランスを包囲する共軸の壁８および９
が設けられ、１０および１１で冷却水の導入およ
び排出が行われる。

第１図及び第５図に示すごとく、ランスの下端
部から高圧の酸素を噴射するオリフイスが分散配
置されている。第２図にはランスの構造がさらに
詳細に示されている。すなわち噴出チユーブ１
２，１３がランスの壁および冷却用の二重スリー
ブを貫通して、下端部で開口している。これらの
チユーブ１２，１３は２つのグループに、すなわ
ち共軸の２つのリング内に配置され、ランスの軸
に対して内側から外側に広がるように傾斜してい
る。このような配置により一次ガス流、すなわち
ランスの軸内の主ガス流によるスポツトが内側の
群のチユーブ１２のオリフイス４７の出口により
構成される。他方、外側の群をなすチユーブ１３
によつてそのオリフイス４８から二次酸素流１５
が噴出されスポツト１４の周りにリング状に広が
る。

このような配置で精錬を効果的に行うために、
外側リングのチユーブ１３により噴出される酸素
の圧力が内側リング内のチユーブ１２によるもの
より低いものであることが必要である。このため
ランスの鼻部は第２図に示す如く構成される。す
なわち管状壁４によつて画成される内部室１６は
端部部材１７が接合され、端部部材１７は内部室
１６の底部を構成する。壁４と底部１７との間の
気密はジヨイント１８を間挿して取りつけること
によつて行われ、ランスの部材の膨脹率の差によ
り生ずる応力を補償する。さらに端部部材１７の
周りに冷却用の二重スリーブの管状包囲体８およ
び９にそれぞれ接続する共軸のスカート２０およ
び２１が設けられる。外側スカート２１は外側包
囲体９の端部に溶接される。底部は噴出チユーブ
１２および１３によつて貫通され、その他は閉止
されている。内側スカート２０は壁４と外側包囲
体９との間で包囲体８の端部に自由にはめ込まれ
ている。その底部２３はチユーブ１２，１３の周
りに延在し、ランス軸内で開口２４を残す、半径
方向の脚部により構成されている。冷却水の循環
は第２図に矢印で示すごとく行われ、管状壁４に
沿つて下降し、中間包囲体８と外側包囲体９との
間の環状空間内を上昇する。

第２図に示されたその他の特徴として、内側リ
ングのチユーブは外側リングのチユーブよりも大
径かつ若干円錐状であり、他方外側リングのチユ
ーブは円筒状である。しかしながらこうした形状
は本発明の好ましい態様であるが本発明の必須条
件ではない。高圧酸素をうける内部室１６内に膨
脹室２６が設けられる。膨脹室２６は外側リング
の噴射チユーブの数と等しいだけ設けられてい
る。膨脹室２６は垂直の細長円筒体をなし、内部
室１６内から取り出した酸素を外側リングのチユ
ーブ１３の出口オリフイス４８まで運ぶ。その下
端部は内部室１６の内部で対応するチユーブ１３
の屈曲延長部分２８に接続されている。図示例で
はこの端部は膨脹室２６上に溶接されかつ外套３
０にねじ止めされた座金２７により構成される。
外套３０は延長部２８の端部に溶接されている。
チユーブ１３の内部断面は膨脹室２６の内部断面
より小さく、これにより吹き込み方向に収束した
形状の接続用座金２７を配置することが可能にな
り、チユーブ１３内の流速を高めることができ
る。

膨脹室２６の上端部は小断面のスロート２９に
より内部室１６内に開口している。スロートは膨
脹室２６の円筒状部分の端部に取りつけた座金３
１内で収束する形状の入口をもつように形成され
ている。この断面は対応する出口オリフイス４８
の断面より小さい。

このような構成によつて内部室１６内に10〜15
バールの高圧酸素が導入されると内側リングのチ
ユーブ１２にはこの圧力で主ガス流が形成され、
他方主ガス流の一部がスロートにより取り出され
る。スロート内のガス流は音速であり、分流され
た酸素は外側リングのチユーブ１３内に到達する
まえに膨脹室２６内で膨脹する。

二次ガス流を構成する酸素流量を調節するため
には膨脹室にスロート２９の内部断面を変化せし
める調節システムを設けることができる。これに
より分流されたガス流量を調節し、膨脹室の出口
での二次ガス流の圧力を変化することができる。

第３図にはこの調節システムの１実施例が図示
されている。図中、２８は内部延長部分を、２６
は膨脹室の円筒状部分を、２９はスロートを示
す、スロート２９の通過断面はスロートの上方に
移動可能なニードル３３によつて部分的に閉止す
ることができる。ニードル３３の移動は膨脹室２
６の上端部に固定した支持体３５上に取りつけた
ジヤツキ３４によつて行うことができる。この際
ジヤツキは油圧あるいは空圧（水または酸素に対
して不活性の高圧ガスのごとき流体）ジヤツキで
ある。導入管３６および戻り管３７はランス軸内
に垂直に配置され各々コレクタ３８および３９に
接続している。コレクタ３８および３９は他の膨
脹室と共通であり、可撓性導管により各ジヤツキ
に連結している。ニードル３３を移動するために
は他の駆動手段たとえば機械的ジヤツキを用いる
ことができるのは勿論である。ニードルの移動用
の導管３６，３７あるいは他の管体を通過させる
ために、ランス内に酸素を供給する導管７は気密
手段（図示せず）を備えた垂直通路４０を備え
る。

第４図は本発明の他の実施例を示すものであ
り、膨脹室２６の入口のスロートの通過断面を調
節する手段のみが第３図に示す実施例とは相違す
る。この実施例ではスロートは変形可能な可撓性
膜体４２によつたて構成される。膜体４２は膨脹
室の上端部と管状リング４３との間に気密に取り
つけられる。膨脹室２６の上端部とリング２３と
の間で可撓性の膜体の周りに気密に取りつけられ
た包囲体４５によつて環状室４４が形成される。
導管４６によつてこの環状室内にランスの外部か
ら圧力を制御可能な流体が導入される。この圧力
にしたがつて膜体４２は酸素が流れるスロートの
軸方向に変形または膨脹し、これによりスロート
の通過断面を変化させる。

上記の本発明の実施例は本発明の技術的範囲を
何等限定するものではなく、スロート２６内に取
り出される超音速の流速から二次流体のオリフイ
ス部分での圧力を降下させ、ついで超音速の状態
から充分に長い膨脹室２９内で膨脹流を介して亜
音速の流れに移ることを明確に理解させるもので
ある。

【図面の簡単な説明】

第１図は転炉に取りつけられた本発明のランス
の概略図である。第２図は本発明のランスの鼻部
の長手方向断面図である。第３図は本発明の他の
実施例のランスの鼻部の詳細図である。第４図は
本発明の更に別の実施例のランスの鼻部の詳細図
である。第５図はランスの下端部の噴出オリフイ
スの配置の概略図である。 主な参照番号、１……転炉、２……溶融金属、
３……ランス、４……管状壁、６……オリフイ
ス、７……酸素供給用導管、８……内側包囲体、
９……外側包囲体、１２……第１群のチユーブ、
１３……第２群のチユーブ、１６……内部室、２
６……膨脹室、２９……スロート。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 主ガス流導入室１６と、主ガス流噴出の第１
   のオリフイス群４７と、該導入室内に設けられ、
   該主ガス流の一部を取出し、音速の流速にし、次
   いで該一部分を膨脹させて二次ガス流を形成する
   手段２６，２９と、該第１群のオリフイスの周囲
   に環状に配置された第２群のオリフイス４８と、
   二次ガス流導入手段２８とからなることを特徴と
   する冶金転炉用のガス吹込みランス。 ２ 該二次ガス流を形成する手段は該主ガス流の
   導入室に開口する複数の音速流スロート２９を備
   え、その各々は膨脹室の入口に位置し、該第２群
   の噴出オリフイスの各々に個別にガス供給を確実
   にすることを特徴とする特許請求の範囲第１項に
   記載のランス。 ３ 該主ガス流から該第２群の噴出オリフイスに
   導入するために分割されるガス流量の調節手段を
   更に備えることを特徴とする特許請求の範囲第１
   項又は第２項に記載のランス。 ４ 該スロート２９の横断面の調節手段を備える
   ことを特徴とする特許請求の範囲第２項に記載の
   ランス。 ５ 該調節手段は該スロート２９の各々の入口に
   配置され、ランスの外部から調節可能なジヤツキ
   ３４により移動可能な複数のニードル３３によつ
   て構成されていることを特徴とする特許請求の範
   囲第４項に記載のランス。 ６ 該スロートは可撓性の管状膜体によつて画成
   され、該調節手段は該膜体４２の周りに構成され
   た調節可能な圧力室４４を備えることを特徴とす
   る特許請求の範囲第４項に記載のランス。 ７ 該内部室１６の壁の周りの水循環による冷却
   手段を更に含む特許請求の範囲第１項乃至第６項
   のいずれかに記載のランス。 ８ 該オリフイス４７，４８は該膨脹室２６を支
   持するランスの鼻部を横断して設けられたチユー
   ブ１２，１３の端部をなすことを特徴とする特許
   請求の範囲第１項乃至第７項のいずれかに記載の
   ランス。 ９ 冶金用の酸素上吹転炉にもうけられているこ
   とを特徴とする特許請求の範囲第１項乃至第８項
   に記載のランス。