(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
鉄含有金属溶融物で容器（２）を満たす、または空にする間に、ＣＯ2スノーを用いて、鉄含有蒸気の発生を抑制する方法であって、
ＣＯ2スノージェット（２２）が、前記容器（２）内または前記容器（２）外へと注がれる鉄含有流（２３）の表面に、平面状に分散するノズル（１）によって供給されることを特徴とする方法。
【請求項２】
前記ノズル（１）は、案内手段を用いて、前記容器（２）まで少なくとも１メートルの距離に配置される、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
温度が、前記鉄含有流（２３）の表面または内部で検出され、前記鉄含有流（２３）に供給されるＣＯ2スノーの量が、検出された温度の関数で決定される、請求項１または２に記載の方法。
【請求項４】
前記鉄含有流（２３）は幅（１５）を有し、前記ＣＯ2スノージェット（２２）は前記幅（１５）を完全に覆う、請求項１から３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項５】
１分間あたり５００キログラム未満のＣＯ2が、前記ＣＯ2スノージェット（２２）によって、前記鉄含有流（２３）に供給される、請求項１から４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項６】
前記鉄含有金属溶融物は、銑鉄溶融物、ねずみ鋳鉄溶融物、または鋼鉄溶融物を含む一群から選択される、請求項１から５のいずれか一項に記載の方法。
【請求項７】
鉄含有金属溶融物で容器（２）を満たす、または空にする間に鉄含有蒸気の発生を抑制する平面状のＣＯ2スノージェット（２２）を生成するノズル（１）であって、
前記ノズル（１）は、出口軸線（６）に沿って距離（５）だけ離間された入口（３）と出口（４）とを備え、前記出口軸線（６）は、垂直軸線（７）と横軸線（８）とに対して
直角であり、前記ノズル（１）は、出口高さ（９）まで、前記出口（４）に向かって、前記垂直軸線（７）に沿って先細りとなり、かつ、出口幅（１０）まで、前記出口（４）に向かって、前記横軸線（８）に沿って広くなることを特徴とするノズル（１）。
【請求項８】
前記垂直軸線（７）に沿った前記入口（３）の入口領域（１１）において、前記ノズル（１）へと液体ＣＯ2を噴射するように適合された、請求項７に記載のノズル（１）。
【請求項９】
前記出口幅（１０）は、前記入口（３）と前記出口（４）との間の前記距離（５）に対応する、請求項７または８に記載のノズル（１）。
【請求項１０】
前記ノズル（１）の前記入口の領域（１１）まで先細りする、ＣＯ2用の吸入口（１２）を備える、請求項７から９のいずれか一項に記載のノズル（１）。
【請求項１１】
請求項１から６のいずれか一項に記載の方法を実施する装置であって、
鉄含有金属溶融物の容器（２）と、
前記容器（２）から離間した、請求項７から１０のいずれか一項に記載のノズル（１）と、
注入領域（１７）の外側に配置されており、前記ノズル（１）の位置付けのためのノズル制御部と、ＣＯ2スノーの量を制御するためのノズル制御部とを備える制御域（１６）と、
を備える装置。
【請求項１２】
前記容器（２）内または前記容器（２）外へと注がれる流れの表面または内部での温度を検出する手段を備える、請求項１１に記載の装置。
【請求項１３】
前記温度を検出する手段は、耐熱画像生成機（１４）を備える、請求項１２に記載の装置。
【請求項１４】
前記ノズル（１）は、移動可能で制御可能なアーム（１３）を介して、前記注入領域（１７）へと移動することができる、請求項１１から１３のいずれか一項に記載の装置。
【請求項１５】
前記容器（２）は、金属転換炉、溶鉱炉、および輸送容器を含む一群から選択される、請求項１１から１４のいずれか一項に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＣＯ2スノーを用いて鉄含有金属溶融物の容器を満たす、または空にする間に鉄含有蒸気の発生を抑制する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、銑鉄、ねずみ鋳鉄、鋼鉄などの鉄含有溶融物において、「褐色煙（brown smoke）」として知られるものが、周囲空気と接触する溶融物の表面に発生される。この褐色煙は、大部分が酸化鉄から構成される。溶融物中の鉄は、（周囲空気の）酸素と反応し、分子レベルにおいて蒸気の形態で、鉄溶融部の表面から放出される。この非常に細かい粉末は、容易に体内に吸い込まれ、両方の肺に詰まり、一部は血流へと吸収されるため、褐色煙を、例えば、吸込抽出機器を用いることで、排出しようとする試みが、初期の段階でも行われた。
【０００３】
大きな空間を必要とし、さらには屋外で行われる多くの処理過程の場合、吸込抽出機器を用いることは、少なくとも機器の費用および大きさに関係して、都合のよいようにも技術的にも、実施することはできない。
【０００４】
このような目的のために、例えばＤＥ３９０４４１５から公知なように、例えば、窒素（Ｎ2）および／または二酸化炭素（ＣＯ2）などの不活性ガスを用いて、溶融物の表面の領域で空気の酸素を排除することが有用であることが証明されている。
【０００５】
転換炉において、銑鉄、および鉄を含有するスクラップは、酸素の上吹きによって鉄溶融物へと転換され、余分な炭素が酸化される。運転の間、転換炉は、上部が開放されているが、吸込抽出フードによって十分に閉じ込められることで、供給される酸素の体積に相当するガスの体積が吸込抽出フードを通じて完全に排出される容器となっている。同時に、酸化鉄の蒸気も一部で生じるが、吸込抽出の体積が比較的小さく、かつ、その範囲が明確に定められているため、吸い込みによって非常に効果的に抽出される。しかしながら、転換炉が満たされたり空にされたりするとき、この器は、吸込抽出フードの真下で前方へと回転されるため、少なくとも、吸込抽出を十分に確保することはもはやできない。
【０００６】
例えばドイツにおいては、連邦公害防止法の燃焼排ガスおよび粉末に関する法的規制など、ますます厳しくなる制限的な規定の結果、発生する褐色煙は、排出される必要がある。
【０００７】
一般的に、製鉄業界では、利益が出るまでに長い時間の掛かる、大きくて費用の高い設備が用いられる。過去には、このような設備は、例えば、エネルギー効率および費用効果を高めるように、常に大きくなっていったが、設備の建物の大きさは、コストや利用可能な場所の理由のため、可能であれば、通常変更されなかった。設備の建物全体用の吸込抽出機器は、設置費用が高いことだけでなく、利用可能な場所が限られているため、除外されることが多い。
【発明の概要】
【０００８】
そこで、本発明の目的は、従来技術において知られている不利益を、少なくともある程度克服することである。具体的には、方法および装置が、鉄含有蒸気の抑制を、設置費用と運転費用との両方の観点において、場所を取らずに費用効果の高い方法で得ることができる手段によって、提供される。
【０００９】
この目的は、独立請求項において定められるように、鉄含有蒸気の発生を抑制する方法および装置を用いて、かつ、実質的に平面的なＣＯ2スノージェットを生成するノズルによって、達成される。有利な別の実施形態は、従属請求項の主題である。
【００１０】
ＣＯ2スノーを用いて鉄含有金属溶融物の容器を満たす、または空にする間に鉄含有蒸気の発生を抑制する本発明の方法が提案され、ＣＯ2スノージェットは、容器内または容器外へと注がれる鉄含有流の表面に、実質的に平面になるようにＣＯ2スノーを分散するノズルによって供給される。
【００１１】
過去には、鉄含有蒸気は、主に、周囲空気の酸素の排除の結果として発生すると考えられていた。さらに、鉄含有流の表面を冷却すると、反応速度を効果的に低下させると考えられていた。しかしながら、本発明との関連において、これらの効果は最大でも取るに足らない現象であり、鉄含有蒸気の発生が抑制される理由とはならないことが判明した。代わりに、鉄含有流の表面にＣＯ2スノーを供給することで、熱引き摺り（thermal drag）の発生を妨げることができる。鉄含有溶融物は非常に高温であるため、煙突効果と同様に、加熱された空気の上昇のために、熱引き摺りが発生する。加熱された空気のこの上方への移動の結果、発生した酸化鉄粒子または酸化鉄分子が引っ張られる。この効果は、表面近くでの蒸気酸化鉄の分圧を常に著しく低くする。表面近くでの化学量論的不均衡が常に繰り返し発生するため、新しい酸化鉄粒子または酸化鉄分子の形成が常に繰り返し開始される。そのため、熱引き摺りを妨げ、それによって、鉄含有溶融物の表面での酸化鉄の分圧を高く維持すること、または、表面近くで化学量論的均衡を作り出すことは、有用である。
【００１２】
ＣＯ2スノージェットは、熱引き摺りが低減されるように、好ましくは、表面に供給される。
【００１３】
ＣＯ2スノーは、この目的に特に適している。一方で、表面は、ドライアイスの構成物によって、または、ドライアイスの昇華の結果、効果的に冷却され、鉄含有溶融物の表面の近くでの酸素の量は、さらに劇的に減少される。残っている熱引き摺りは、「スノーの結晶」同士の間の優れた結合とともに比較的高い特定の塊のために、ＣＯ2スノー（ドライアイス）にある固体の構成物によって実質的に妨げられる。この効果のために、鉄含有流の表面に非常に少ない量のＣＯ2スノーだけを供給することが可能となる。ＣＯ2スノー機器の運転費用は、現在用いられている機器と比較して、結果的に、著しく低減される。ＣＯ2スノーは、その後、気体となって蒸発するため、鉄含有溶融物の構成物に対して、ほとんどまったく、もしくは一切影響を与えない（無害である）。
【００１４】
このように経済的なＣＯ2スノージェットを生成するために、実質的に平面になるように分散するノズルが配置される。実質的に平面になるように分散するノズルによって主に実現されることは、薄い（コヒーレントな）ＣＯ2スノー層が鉄含有流の表面に供給されることである。「実質的に平面」という表現は、ＣＯ2スノージェットがその高さ（または厚さ）よりも長い幅を備えて、具体的には、その高さの倍数を超える大きさで、生成されるということを主として称している。鉄含有金属溶融物の容器内または容器外へと注がれる鉄含有流は、周囲の領域全体に渡って、または、注がれる流れの単位時間あたりで異なる周囲に渡って、周囲空気と接触する表面を有している。ＣＯ2スノーを、鉄含有流のこの全体の表面に供給することができる。酸素の移動または表面温度の低下は、鉄含有蒸気の抑制にとって重要ではなく、むしろ熱引き摺りを妨げることが重要であるため、ＣＯ2スノーの供給は、少なくとも下方へと向けられた法線のない表面領域に限定されてもよい。熱引き摺りは、下方へと向けられた法線のある表面領域では感知できる程度には発生せず、そのため、鉄含有流のこれらの表面領域の近くでの酸化鉄粒子または酸化鉄分子の分圧は非常に高く、無視できる程度の煙の発生ぐらいは認められる可能性がある。これは、鉄含有流の側方領域および下方領域が、周囲空気に開放されたままであってもよく、これが酸化鉄粒子または酸化鉄分子の過剰な形成を導くことはないことを意味している。それにより、ＣＯ2スノーの消費のさらなる低減が、鉄含有蒸気の発生を増加させることなく達成される。
【００１５】
鉄含有金属溶融物のこのような容器は、転換炉、溶鉱炉、銑鉄用の輸送容器などであってもよい。鉄含有金属は、銑鉄または鋼鉄であるのが好ましい。しかしながら、鉄含有金属は、何よりも、十分な酸化鉄部分圧が周囲空気と接する鉄含有金属溶融物の表面で発生し、その結果、煙が生じるような鉄濃度を示すことを特徴とする。特に好ましくは、本発明の方法は、例えば、銑鉄または鋼鉄などの鉄含有金属溶融物で容器を満たす、または空にする間に使うことができるが、それは、これらの過程で、鉄含有蒸気がかなりの程度まで発生するためである。
【００１６】
本発明による方法のさらに有利な実施形態では、実質的に平面になるように分散するノズルは、好ましくは案内手段を用いて、容器から少なくとも１メートル、特に少なくとも３メートルの距離に配置される。
【００１７】
鉄含有溶融物は、一般的に粘度が低い。これにより、高い特定の塊のために、流れる速度を非常に速くさせることになる。そのため、注がれる鉄含有流は、大きな熱を放出するだけでなく、溶融物の飛び散りを完全に防ぐことができるとは限らないため、鉄含有流の近くにいる人に対して危険となる。また、冷却剤の過度な供給は、冷却剤の突発的な蒸発を引き起こし、その結果によっても、飛び散りの発生を増加させてしまう可能性がある。安全性を高めるために、ノズルは、案内手段を用いて、間接的に位置決めされてもよい。少なくとも１ｍ、好ましくは少なくとも３ｍの安全距離では、ノズルを、案内アームによって機械的に制御することができる。また、ノズルは、金属流の上方から入れられ、動力手段および遠隔制御によって位置決めされるようにして行われればよい。ノズルが操作者に対して常に直接視認可能となっていれば有利であり、また、ノズルが常に安全距離から危険区域の外にあることで、ノズルを危険から保護できる場合には有利である。また、ノズルが、突発事態の場合にノズルを消火器として用いることができるような動作範囲を、鉄含有流の危険区域において網羅していれば、さらに有利である。１ｍだけの距離が維持されている場合、ノズルを位置決めまたは制御する人（操作者）は、保護スクリーンによって安全に保護されなければならない。
【００１８】
本発明による方法のさらに有利な実施形態では、鉄含有流の表面の温度が検出され、供給されるＣＯ2スノーの量が、検出された温度に調整される。
【００１９】
摩耗を小さく抑えて、鉄含有流の流れを妨げず、また、溶融物の飛び散りを回避するためには、具体的には、間接温度測定変換器を用いるのが有利である。間接温度測定変換器には、例えば、熱放射を視認可能な色または自動使用可能測定データに変換し、表面温度を測定することができる熱画像カメラが含まれる。また、温度は、流れの近傍の地点で測定されてもよい。流れ中に高温抵抗センサ針を導入することも可能である。供給されるＣＯ2スノーの量を調整することは、一方で、操作者の経験に基づいていてもよく、他方で、保管された特性値に基づいて、直接的または間接的に、自動的に制御されてもよい。
【００２０】
本発明の方法のさらなる有利な実施形態では、鉄含有流は幅を有し、ＣＯ2スノージェットはその幅を完全に覆う。
【００２１】
ここで、ＣＯ2スノージェットの幅は、（ａ）鉄含有流と、実質的に平面になるように分散するノズルとの間の距離と、（ｂ）ノズルのファン形状との両方によって決定されてもよい。また、ＣＯ2スノージェットの幅は、鉄含有注流からの距離に渡って一定であってもよい。ＣＯ2スノージェットが、鉄含有流を、鉄含有流の全幅に渡ってＣＯ2スノーで覆うようにすることは、そのためにノズルを最初の位置決めの後に動かす必要がなく、特に有利である。これは、具体的には、鉄含有流が、通常の操作において、表面の全幅に渡って一定のＣＯ2スノー量を必要とする場合に、有利である。
【００２２】
本発明の方法のさらに有利なものでは、ＣＯ2スノージェットは、１分間あたり５００ｋｇ未満のＣＯ2を、特に１分間あたり２００ｋｇ未満のＣＯ2を供給する。
【００２３】
ＣＯ2スノー機器の運転費用を安く保つために、できるだけ少ない量のＣＯ2が、この方法を実施するために用いられることになる。これは、ＣＯ2の証明に関連して必要でもあり、それによる製鉄業界の将来の経済的負担は、現在でも無視することはできない。工業ガスの量は、ＤＩＮ（ドイツ工業規格）１９４５によって一般的に指定されている。この基準によれば、工業ガスの量は、１ｂａｒの圧力、２０℃の温度、０％の相対湿度で定められている。さらに共通の指定はＤＩＮ１３４３に対応しており、ＤＩＮ１３４３によれば、工業ガスの量は、１０１３．２５ｈＰａ（ヘクトパスカル）の圧力、２７３．１５Ｋ（ケルビン）の温度で定められている。使用されるＣＯ2の量は、具体的には、鉄含有流の温度に依存し、さらに、鉄含有流の量には直線的にしか依存しないが、それは、表面の幅しか本発明に関連しないためである。その結果、吸込抽出機器だけを使用する場合と対照的に、金属溶融物を注ぐ量を、適切に最大化することができる。また、ＣＯ2の消費は、注ぐ過程の持続時間に比例する。
【００２４】
また、本発明は、容器を満たす、または空にする間に鉄含有蒸気の発生を抑制する実質的に平面的なＣＯ2スノージェットを生成するノズルであって、そのノズルは、出口軸線に沿ってある距離だけ離間された入口と出口とを備え、出口軸線は、垂直軸線と横軸線とに対して直角であり、ノズルは、出口高さまで、出口に向かって、垂直軸線に沿って先細りとなり、かつ、出口幅まで、出口に向かって、横軸線に沿って広くなるノズルにも関する。
【００２５】
前述の方法に適合されたこのノズルに関連して、「実質的に平面」という表現は、ＣＯ2スノージェットの厚さ（または高さ）が幅よりも著しく短いことを同様に意味する。具体的には、厚さの幅に対する比は、０．０１から０．８の範囲、好ましくは０．０５から０．５の範囲、特に好ましくは０．０８から０．１の範囲となる。これは、生成されたＣＯ2スノージェットは、鉄含有流の表面へのノズルからの距離に依存する、または依存しないかのいずかで、大きな領域に渡って流れの表面の少なくとも一部を覆う。これは、より具体的には、ノズルを離れた後に、扇型になる、または一定の幅となるＣＯ2スノージェットが生成されることを意味する。扇型になる場合には、鉄含有流の表面を覆うのを、ノズルから流れへの距離を変化させることで、決定することができ、また変化させることができる。一定の幅となる場合には、覆うことは、距離に関係なく、（実質的に）同じままとなる。
【００２６】
重力と反対に向けられたベクトル成分を持つ面法線を提示し、そのため、例えば、基本的には、水平に延びる表面の一部を覆うことは特に好ましい。表面のこの部分は、熱引き摺りが広く発生しており、それは、空気のみが、加熱されたときに、その位置のために自由に上昇してしまうためである。慣性のため、鉄含有流の下にある（加熱された）空気は、具体的には、鉄含有流の下に十分な程度で留まって、そこでは熱引き摺りを発生しない。
【００２７】
ノズルを離れた後、ＣＯ2スノージェットは、約１対１の混合比で、ドライアイスと冷たいガス状のＣＯ2とから主に構成され、液体ＣＯ2の無視できる量でしかない。「スノー」という呼び方は、ドライアイスが互いから離間した多数の小さな結晶として存在するということに由来する。そのため、スノーは、水の雪と全く同様に、光の屈折の結果、白っぽい色となる。気孔率の低いブロックのような固体と対照的に、この雪の構造から生じる大きな表面積が、液相を介した転移を伴わない固相から気相（昇華）への、凝集の状態の変化を促進し、そのため昇華エンタルピーも冷却に用いることができる。それにより、優れた冷却能力が達成される。ドライアイスのスノーを形成することで、さらに、鉄含有流の表面を周囲環境から、より具体的には周囲空気から効果的に遮断するコヒーレントな塊を形成する。さらに、このスノーの塊は、上昇する気体のために浸透するのが難しく、これらの気体によって持ち上げられることはさらにあり得ない。そのため、気体や液体の不活性ガスを用いるのと対照的に、必要なコヒーレントにとって十分な厚さのスノーの層は、満足できるものである。
【００２８】
容器を「満たす、または空にする」とは、より具体的には、容器を回転動作した結果、容器の吸込抽出が、鉄含有蒸気をもはや十分な程度まで吸い込んで抽出することができなくなっている状態を称している。また、具体的には、流れの形態において鉄含有溶融物が、周囲環境、より具体的には周囲空気に開放されている状態を称している。
【００２９】
液体ＣＯ2が、ノズルの入口に導かれる。液体ＣＯ2の急激な膨張をもたらし、その結果ドライアイスを発生させる空間が作り出される。ノズルの出口は、実質的に平らで幅広なＣＯ2スノージェットが、十分な速度で出口から発生することで、実質的に平面的なＣＯ2スノージェットが、ノズルの出口から、ある距離にある金属流の表面へと、適切な形態で衝突するように構成される必要がある。入口と出口との構成は、入口で発生したＣＯ2スノーが、好ましくは一定速度で、かつ、一定の組成で、出口に運ばれるようになっている。ＣＯ2スノーの移動の主方向（出口軸線）に沿った入口と出口との間の距離は、ファンの幅と速度との関数で決定されるものである。垂直軸線および横軸線は、具体的には、ノズルに対して固定された相対座標系によって理解されるものである。出口に向かって先細りかつ広くなるとは、具体的には、断面が、入口までは出口軸線に沿って一定であり、出口高さと出口幅とによって出口で形成される面積に相当するように選択されてもよい。それによって、ＣＯ2スノーの圧力は、平均的には一定となる。しかしながら、先細りかつ広くすることは、最終的なＣＯ2スノーの組成および分配が、出口領域のみで、または、ノズルの外側の出口近辺において直接的によって、定められるようになっていてもよい。
【００３０】
本発明によるノズルのさらに有利な実施形態では、液体ＣＯ2は、垂直軸線に沿ったノズルの入口区域において、ノズルへと噴射されてもよい。
【００３１】
それにより、前述のようなノズルの形状のため、液体ＣＯ2の並外れた減圧が、出口に向かって流れるＣＯ2で作り出された圧力低下のおかげで達成される。さらに、ＣＯ2は、特に均一に配分されるようになっており、均一で実質的に平面的なＣＯ2スノージェットをもたらす。
【００３２】
本発明によるノズルのさらに有利な形態では、出口幅は、入口と出口との間の距離に対応する。これらの空間的な関係があることで、良好な圧力均衡のため、特に均一なＣＯ2スノージェットが得られる。さらに、スノーの粒子の大きさは、これらの特性によって最適に設定されるが、それは、スノーの粒子の大きさが、三角形状スノーノズルにおけるＣＯ2粒子の滞留時間と凝集とによって決定されるためである。具体的には、ノズルの形状のために、最初は細かいＣＯ2スノー粒子は、衝突して結合してより大きな断片となり、そして、それらは気体のＣＯ2のガス流によって加速され、その結果、以前のノズルの場合よりも、より遠くへと移動する。
【００３３】
本発明によるノズルのさらに有利な形態では、ＣＯ2吸入口は、ノズルの入口の領域まで先細りする。
【００３４】
ＣＯ2吸入口は、ＣＯ2が確実に液体の状態であるようにするために、入口へと移動するＣＯ2に高い圧力が掛かるように、ノズルと、液体または気体の状態のＣＯ2の供給システムとの間の補助器具として設計される。さらに、これによって、具体的には、一定のＣＯ2スノージェットを、供給経路に圧力変動がある場合であっても、確実に生成することができる。入口の領域は、具体的には、流出するＣＯ2のドラッグ効果の結果、低圧が行き渡っているため、ドライアイスが非常に高速で生成される。
【００３５】
また、本発明は、鉄含有金属溶融物の容器と、その容器から離間した本発明によるノズルとを具備する装置を備え、その装置は、本発明の方法を実施するように特に適合されている。この装置は、注入領域の外側に配置されており、ノズルの位置付けのためのノズル制御部と、ＣＯ2スノーの量を制御するためのノズル制御部とをさらに備える。ノズルは、可動式または移動可能であり、例えば、耐熱画像生成機を備え得る移動可能で制御可能なアームによって、注入領域へと移動することができる。
【００３６】
例えば、転換炉といった鉄含有金属の容器は、従来、球状の形となっており、通常の運転条件では、吸込抽出フードによって覆われている。満たす、または空にするために、容器を、吸込抽出フードの下で前方へと回転させることができる。注入領域は、容器の回転範囲と、流れの流動範囲とによって定められる。運転の間、温度と、鉄含有流の飛び散る範囲とに基づくこの範囲は、床の標識や保護柵によって視認可能とされるのが好ましい。ノズル制御部は、容器を回転するための制御部の近く、または、操作者による素早い介入と良好な監視とが確実にできる他の位置のいずれかに設置される。移動可能で制御可能なアームは、クレーンもしくは機械アームに一般的にある装置、または、この目的のために具体的に設置されたロボットアームのいずれかであってもよい。この場合に関係することは、ノズルは、操作者によって永続的かつ十分に制御されるということである。耐熱画像生成機は、操作者が必要なＣＯ2スノーの量を決定できる熱画像カメラであるのが好ましい。しかしながら、流れの周囲温度を検出する、または、流れの中に延び入る任意の測定手段も用いることができる。また、流れの中に延び入る測定手段は、ＣＯ2スノーの量を直に制御できてもよい。画像生成機は、いかなる場合でも、本方法の信頼できる制御をし、それによって鉄含有蒸気の発生を安全に低下させるために、鉄含有流の表面領域を十分に撮像するように構成されるものである。これは、具体的には、鉄含有蒸気の発生に寄与する流れの表面の一部が、画像生成機によって撮像されることを示唆する。また、監視は、鉄含有蒸気の全体の発生についてすでに結論を出すことができる表面のこれらの部分に限定されてもよい。
【００３７】
本発明および技術的な背景は、図面を用いて以下により詳細に説明される。図面は、特に好ましい例示の実施形態を示すが、本発明がこれらに限定されるものではない。図面は線図となっており、同一の構成部品は同じ参照符号によって示されている。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本発明によるノズルの例示の実施形態の平面図。
【図２】本発明によるノズルの断面図。
【図３】満たしている間の回転された容器と、運転中の本発明によるノズルとを示す図。
【図４】満たしている間の回転された容器の正面図であり、鉄含有流上のＣＯ2スノー層を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００３９】
本発明によるノズル１の平面図を図１に示す。ノズル１は、出口軸線６の方向に距離５に渡って離間された、ＣＯ2（二酸化炭素）の入口３と出口４とを備える。運転の間、液体ＣＯ2を、入口３の入口領域１１を介して供給することができる。また、図１に例示されるのは、入口領域１１に向かって先細りする吸入口１２である。さらに、横軸線８が示されており、その横軸線８の方向において、ノズル１は、出口幅１０まで、出口軸線６に沿って、入口３から出口４に向かって広くなっている。
【００４０】
本発明によるノズル１は、図２において断面で示されている。吸入口１２からの移動、垂直軸線７に沿った入口３の入口区域１１を、この図において見ることができる。さらに、出口高さ９まで、出口軸線６に沿って、入口３から出口４の方向において、垂直軸線７に沿うノズル１の先細りを、見ることができる。
【００４１】
図３は、本発明による方法の実施形態を線図で示す。この場合、本発明によるノズル１は、単に線図で例示されている。容器２は、吸込抽出フード１９の真下の回転された位置にある。取鍋１８は、回転することで、鉄含有流２３を容器２に注ぐ。流れの領域と、取鍋１８の領域とは、ノズル１と画像生成機１４とを備えたアーム１３が伸び入る注入領域１７に含まれている。ＣＯ2スノージェット２２は、ノズル１から発生し、容器２の出口の領域で鉄含有流２３に衝突する。他の方向において、アーム１３は、制御域１６へと延び入っており、そこから、ジョイスティック２１の形態で線図によって示されるように、注入領域１７におけるノズル１の制御が、ノズル制御部によって可能とされている。さらに、制御域１６に配置されているのは、注入領域１７において画像生成機１４によって測定された値を、制御域１６にいる操作者に示す、例えば、画像表示装置２０の形態とされた制御部である。アーム１３は、この場合には、純粋に電子的な接続、機械的接続を構成してもよいし、または、代わりにロボットアームであってもよい。
【００４２】
図３に例示されるように、注入領域１７（図４には示されていない）からの回転された取鍋１８の正面図は、図４に見ることができる。この場合、アーム１３のノズル１は、象徴的に示されている。ここで見ることができるのは、ノズル１が幅１５を呈している。この図４では、図３にあるように、容器２の回転のために、吸込抽出フード１９は、現況技術のプロセスで発生した鉄含有蒸気を完全に排出できるとは限らないことを、見て取ることができる。鉄含有流２３（図示せず）上のＣＯ2スノージェット２２は、断片的に、それぞれ不均一な形で、象徴的に示されているが、これは、温度と流れの速度とに関して、鉄含有金属の流れにおいて不均一であることに起因する。また、容器２内の鉄溶融物の例示されていない表面に保護層を形成するために、十分なＣＯ2スノーの層が鉄含有流２３に供給されるかどうかは、図４で見て取ることができない。両方とも可能である。さらに、例示された充填動作と同様の過程は、容器２を空にする間に用いられる。
【００４３】
その結果、本発明は、従来技術に関連して概要を説明した技術的な問題を、少なくとも部分的に解決する。具体的には、低減したＣＯ2スノーの量のおかげで、容器２を満たす、または空にする間に、鉄含有蒸気の発生を抑える、費用効果の高く場所を取らない装置が提案される。
なお、以下に、出願当初の特許請求の範囲に記載の事項をそのまま付記しておく。
［１］
鉄含有金属溶融物で容器を満たす、または空にする間に、ＣＯ2スノーを用いて、鉄含有蒸気の発生を抑制する方法であって、
ＣＯ2スノージェット（２２）が、前記容器（２）内または前記容器外へと注がれる鉄含有流（２３）の表面に、実質的に平面になるように分散するノズル（１）によって供給されることを特徴とする方法。
［２］
前記ノズル（１）は、案内手段を用いて、前記容器（２）まで少なくとも１メートル、特に少なくとも３メートルの距離に配置される、請求項１に記載の方法。
［３］
温度が、前記鉄含有流（２３）の表面または内部で検出され、前記鉄含有流（２３）に供給されるＣＯ2スノーの量が、検出された温度の関数で決定される、請求項１または２に記載の方法。
［４］
前記鉄含有流（２３）は幅（１５）を有し、前記ＣＯ2スノージェット（２２）は前記幅（１５）を完全に覆う、請求項１から３のいずれか一項に記載の方法。
［５］
１分間あたり５００キログラム未満のＣＯ2、特に１分間あたり２００キログラム未満のＣＯ2が、前記ＣＯ2スノージェット（２２）によって、前記鉄含有流（２３）に供給される、請求項１から４のいずれか一項に記載の方法。
［６］
前記鉄含有金属溶融物は、銑鉄溶融物、ねずみ鋳鉄溶融物、または鋼鉄溶融物を含む一群から選択される、請求項１から５のいずれか一項に記載の方法。
［７］
鉄含有金属溶融物で容器（２）を満たす、または空にする間に鉄含有蒸気の発生を抑制する実質的に平面的なＣＯ2スノージェット（２２）を生成するノズル（１）であって、
前記ノズル（１）は、出口軸線（６）に沿って距離（５）だけ離間された入口（３）と出口（４）とを備え、前記出口軸線（６）は、垂直軸線（７）と横軸線（８）とに対して
直角であり、前記ノズル（１）は、出口高さ（９）まで、前記出口（４）に向かって、前記垂直軸線（７）に沿って先細りとなり、かつ、出口幅（１０）まで、前記出口（４）に向かって、前記横軸線（８）に沿って広くなることを特徴とするノズル。
［８］
前記垂直軸線（７）に沿った前記入口（３）の入口領域（１１）において、前記ノズル（１）へと液体ＣＯ2を噴射するように適合された、請求項７に記載のノズル（１）。
［９］
前記出口幅（１０）は、前記入口（３）と前記出口（４）との間の前記距離（５）に対応する、請求項７または８に記載のノズル（１）。
［１０］
前記ノズル（１）の前記入口の領域（１１）まで先細りする、ＣＯ2用の吸入口（１２）を備える、請求項７から９のいずれか一項に記載のノズル（１）。
［１１］
請求項１から６のいずれか一項に記載の方法を実施する装置であって、
鉄含有金属溶融物の容器（２）と、
前記容器（２）から離間した、請求項７から１０のいずれか一項に記載のノズル（１）と、
注入領域（１７）の外側に配置されており、前記ノズル（１）の位置付けのためのノズル制御部と、ＣＯ2スノーの量を制御するためのノズル制御部とを備える制御域（１６）と
を備える装置。
［１２］
前記容器（２）内または前記容器（２）外へと注がれる流れの表面または内部で温度を検出する手段を備える、請求項１１に記載の装置。
［１３］
前記温度を検出する手段は、耐熱画像生成機（１４）を備える、請求項１２に記載の装置。
［１４］
前記ノズル（１）は、好ましくは耐熱画像生成機（１４）を備えた移動可能で制御可能なアーム（１３）を介して、前記注入領域（１７）へと移動することができる、請求項１１から１３のいずれか一項に記載の装置。
［１５］
前記容器（２）は、金属転換炉、溶鉱炉、および輸送容器を含む一群から選択される、請求項１０から１４のいずれか一項に記載の装置。
【符号の説明】
【００４４】
１  ノズル
２  容器
３  入口
４  出口
５  空間
６  出口軸線
７  垂直軸線
８  横軸線
９  出口高さ
１０  出口幅
１１  入口領域
１２  吸入口
１３  アーム
１４  画像生成機
１５  幅
１６  制御域
１７  注入領域
１８  取鍋
１９  吸込抽出フード
２０  画像表示装置
２１  ジョイスティック
２２  ＣＯ2スノージェット
２３  鉄含有注流
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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