【手続補正書】
【提出日】平成15年6月9日(2003.6.9)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】請求項２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項２】
請求項１記載のバーナ・ランスにおいて、支燃性流体供給管は、燃料流体噴出部より先端側に、ほぼ一定の内径を有する直胴部を有することを特徴とするバーナ・ランス。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】請求項３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項３】
請求項２記載のバーナ・ランスにおいて、前記溝の深さＬ１が、次式で表される範囲内であることを特徴とするバーナ・ランス。
【数１】
2003194307.tif 000001
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】請求項４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項４】
請求項１〜３のうちいずれか１項記載のバーナ・ランスにおいて、液状の燃料流体を用いた場合に、その噴出流速を１．０ｍ／ｓ以上とし、かつ燃料流体噴出部の直径の総和Ｌ４と、支燃性流体供給管の出口の内周縁長さπＤ２との比Ｌ４／πＤ２が、次式で表される範囲内であることを特徴とするバーナ・ランス。
Ｌ４／πＤ２≧０．１
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明のバーナ・ランスは、酸素を含む支燃性流体を供給する支燃性流体供給管の外周側に、燃料流体を供給する燃料流体供給管が設けられた二重管構造を有し、これら供給管の隙間が燃料流体流路とされ、支燃性流体供給管に、燃料流体をこの供給管の内部に導く燃料流体噴出部が形成され、燃料流体噴出部より先端側の支燃性流体供給管内面に、周方向にわたって溝が形成されていることを特徴とする。
本発明のバーナ・ランスでは、支燃性流体供給管が、燃料流体噴出部より先端側に、ほぼ一定の内径を有する直胴部を有するのが好ましい。
前記溝の深さＬ１は、次式で表される範囲内であることが好ましい。
【数２】
2003194307.tif 000002
本発明のバーナ・ランスは、液状の燃料流体を用いた場合に、その噴出流速を１．０ｍ／ｓ以上とし、かつ燃料流体噴出部の直径の総和Ｌ４と、支燃性流体供給管の出口の内周縁長さπＤ２との比Ｌ４／πＤ２が、次式で表される範囲内である構成とすることができる。
Ｌ４／πＤ２≧０．１


【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１６】
スロート部７の内径（細径部２ａの内径）Ｄ１は、次のようにして設定するのが好ましい。
一般に、ラバールノズルのスロート部の断面積ＡＬ１、および出口断面積ＡＬ２は、以下に示す式（１）、（２）より求めた値で設計される。


【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１９】
図１に示すバーナ・ランス１におけるスロート部７の断面積をＡ１とし、供給管２の先端における支燃性流体流路６の断面積（出口断面積）（直胴部９の流体流路断面積）をＡ２とすると、これら断面積Ａ１、Ａ２の比率（Ａ２／Ａ１）は、式（２）に示すラバールノズルの断面積比（ＡＬ２／ＡＬ１）以上となるように設定されるのが望ましい。
この断面積比Ａ２／Ａ１を、ラバールノズルの断面積比ＡＬ２／ＡＬ１以上に設定することによって、支燃性流体の流れを、若干、過膨張状態とし、供給管２内の圧力を低くし（例えば大気圧以下）、支燃性流体が燃料流体の流路に流入することによる逆火を未然に防ぐことができる。


【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２０】
細径部２ａの先端側には、テーパ部２ｂが形成されている。
テーパ部２ｂは、供給管２の内径が先端方向に向けて徐々に大きくなるように形成されている。
供給管２の中心軸方向に対するテーパ部２ｂの傾斜角度θ１は、３〜１０°とするのが好ましい。この傾斜角度θ１をこの範囲とすることによって、支燃性流体の流れを高速化することができる。この傾斜角度θ１が上記範囲未満である場合、および上記範囲を越える場合には、支燃性流体の流速が低下する。


【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２１】
テーパ部２ｂの先端付近の供給管２には、燃料流体を供給管２の外部から内部に導く燃料流体噴出孔８が形成されている。燃料流体噴出孔８は、供給管２内に向けて開口するように形成されている。
燃料流体噴出孔８（燃料流体噴出部）は、供給管２の周方向にわたって複数形成され、供給管２からの支燃性流体の流れをほぼ囲むように、燃料流体を噴出させることができるように構成するのが好ましい。図示例において、燃料流体噴出孔８は、周方向に等間隔に８つ形成されている。
燃料流体噴出孔８は、供給管２の外側から内側に向けて先端方向に傾斜して形成されており、燃料流体として液体燃料を使用する場合、供給管２の中心軸方向に対する噴出孔８の傾斜角度θ２（噴出孔８の中心軸の傾斜角度）は、５〜９０°とするのが好ましい。
傾斜角度θ２が上記範囲未満であると、供給管２内において燃料流体と支燃性流体の混合が不十分になりやすくなる。傾斜角度θ２が上記範囲を越えると、燃料流体の流量が低下しやすくなる。
燃料流体として気体燃料を使用する場合、噴出孔８の傾斜角度θ２は、６０°以下とするのが好ましい。傾斜角度θ２が上記範囲を越えると、燃料流体の噴出により支燃性流体の流れが乱され、混合流体の流速が低下する。


【手続補正９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２２】
テーパ部２ｂの先端側には、ほぼ一定の内径を有する直胴部９が形成されている。
この直胴部９の内面（燃料流体噴出孔８より先端側の支燃性流体供給管２の内面９ａ）には、周方向に沿って溝１０が形成されている。
溝１０は、燃料流体の燃焼炎を安定化するためのもので、直胴部９の全周にわたって形成されている。
溝１０の深さＬ１は、次に示す式（３）を満たすように設定するのが好ましい。


【手続補正１０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２４】
溝１０の深さＬ１が上記範囲を下回ると、燃料流体の燃焼炎が不安定になりやすくなる。
溝１０の幅Ｌ２は、Ｌ１と同等以上にすることが好ましい。
この幅Ｌ２が上記範囲未満である場合には、燃料流体の燃焼炎が不安定になりやすい。


【手続補正１１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２８】
この際、ＬＮＧ（液化天然ガス）等の燃料流体を、燃料流体流路１１（供給管２、３の隙間）に供給し、燃料流体噴出孔８を通して供給管２内に噴出させる。なお、燃料流体としては、ＬＮＧのほか、ＬＰＧ（液化石油ガス）、ＣＯ、Ｈ２、ＣＯ／Ｈ２混合ガスが使用できる。また、重油、灯油などの液体燃料を用いることもできる。


【手続補正１２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３２】
バーナ・ランス２１では、燃料流体噴出孔８の直径Ｄ３の総和Ｌ４と、支燃性流体供給管２の出口の内周縁長さπＤ２との比Ｌ４／πＤ２が、次式で表される範囲内であることが好ましい。
Ｌ４／πＤ２≧０．１
この比Ｌ４／πＤ２がこの範囲未満であると、燃料流体として液状物（液体燃料）を用いた場合に、支燃性流体をほぼ囲むように液体燃料を噴出させるのが難しくなり、支燃性流体の速度減衰が大きくなる。また微粒化された液体燃料の粒径が大きくなり、液体燃料の燃焼効率が低下する。
供給管２の出口径Ｄ２はテーパ部２ｂの最大内径に相当する。また出口径Ｄ２は直胴部９の内径に相当する。


【手続補正１３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３４】
噴出孔８の傾斜角度θ２は、５〜９０°とすることができる。傾斜角度θ２が上記範囲を越えると、燃料流体の噴出により支燃性流体の流れが乱され、混合流体の流速が低下する。


【手続補正１４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４０】
溶解工程では、１≦酸素比＜３を満たすようにするのが好ましい。これによって、固体原料の溶断、溶解を促すとともに、炉内で発生する一酸化炭素などの可燃成分を燃焼させることができる。
なお酸素比とは、燃料流体の完全燃焼に必要な酸素量に対して供給する酸素量の比をいう。
溶落ち以降の精錬工程では、燃料流体供給量を大幅に低く、好ましくは酸素比が３以上となるようにし、支燃性流体（酸素）を高速で吹き込むことによって、脱炭反応およびスラグフォーミングを促進しつつ、固体原料を溶解させることができる。


【手続補正１５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４６】
吹錬の際には、次の反応が起きる。
（１）１／２Ｏ２＋Ｆｅ＝ＦｅＯ
（２）Ｃ＋ＦｅＯ＝ＣＯ（ガス）＋Ｆｅ
（３）Ｃ＋Ｏ＝ＣＯ
（４）１／２Ｏ２＋ＣＯ＝ＣＯ２
このほか、石灰を添加する場合には、石灰の溶解反応も起きる。


【手続補正１６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４９】
本発明の精錬方法は、脱珪、脱燐、脱硫、脱炭、昇温、熱付加、スクラップ溶解、合金溶解、還元処理のうち１種以上に適用することができる。
熱付加は、鉄源や合金源添加時の熱補償のために行われる。還元処理は、鉄鉱石、マンガン鉱石などを用いる場合に行われる。
精錬の際に用いる精錬剤は、精錬の目的に応じて選択使用すればよい。例えば、脱珪や脱燐では、酸素との反応で生成する珪酸や燐酸をスラグとして安定化する必要があるため、安定化効果のある石灰源などを精錬剤として用いるのが好ましい。
石灰源は、ＣａＯとＣａＣＯ３のうち少なくとも一方を主成分とするものを用いると、迅速に溶融、スラグ化させることができるため好ましい。
本発明の精錬方法では、石灰源などの精錬剤を支燃性流体とともに供給することもできるし、支燃性流体とは別に溶鉄に直接添加してもよい。
精錬剤を粉体として使用する場合には、供給の際に飛散などにより失われる精錬剤量と、精錬剤の粉体化処理（粉砕処理）に要するコストとを経済性の点で考慮する必要がある。
精錬剤の添加量は、精錬処理量、要求される精錬度、許容される精錬時間などの条件によって設定することができる。


【手続補正１７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５３】
本発明の精錬方法においては、コークス、石炭などの固体炭素源：プラスチックなどの炭化水素源：ＣａＯ、ＣａＣＯ３等を含む石灰源：ＭｇＯ、ＭｇＣＯ３等を含むマグネシウム源：Ａｌ、Ａｌ２Ｏ３等を含むアルミニウム源：鉄鉱石：マンガン鉱石：合金のうち１種以上を溶鉄に添加することができる。
固体炭素源、炭化水素源、アルミニウム源は、燃料源として作用する。
本発明の精錬方法では、これらの燃料源や、燃料として作用する溶銑中の炭素や珪素を効率よく燃焼させることができ、スラグを含む浴を効率的に攪拌し、浴への発生熱の着熱を促進することができる。


【手続補正１８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５４】
本発明の精錬方法では、支燃性流体を高速化するため、バーナ・ランスの燃料（燃料流体）の燃焼を適切に調整したり、燃料と支燃性流体との比率を適正化することが重要である。
燃料と支燃性流体との比率に関しては、燃料が一部しか燃焼しないように設定することもできるし、燃料がすべて燃焼するようにすることもできる。
この比率については、支燃性流体を溶鉄に効率よく作用させ、かつ高速化を達成するため、酸素比＞５とするのが好ましい。
支燃性流体としては、純酸素ガス、工業用酸素ガス、空気、これらの混合ガスなどの気体酸素含有ガスを用いることが可能である。
このほか、気体状態に限らず、液体状態、および気体中にミスト状の液体が含まれる状態の気液混合体であってもよい。
また、燃料に関しては、ＬＰＧ、ＬＮＧなどの炭化水素系ガスのほか、製鉄所内で回収される高炉ガス、転炉ガスなども使用できる。
また、本発明では、精錬の際に発生する排ガスから、熱交換器などを用いて顕熱または潜熱を回収することができる。


【手続補正１９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５６】
【実施例】
（実施例１）
図１に示す構成のノズル５を有するバーナ・ランス１を作製した。装置仕様を表１に示す。
スロート部７の断面積Ａ１と、支燃性流体流路６の出口断面積Ａ２との比率（Ａ２／Ａ１）は、式（２）に示すラバールノズルの断面積比（ＡＬ２／ＡＬ１）の１．０５倍に設定した。


【手続補正２０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００６１】
（実施例３）
Ｌ４／πＤ２と、燃料流体噴出孔８の数が異なること以外は実施例２と同様にしてバーナ・ランスを作製した。装置仕様を表２に示す。燃焼試験結果を表３および図４に示す。


【手続補正２１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００６５】
表３より、実施例２は未燃分が多かったが、実施例３では、未燃の液滴が飛散することなく、高燃焼効率が達成でき、また火炎長も長くなったことがわかる。
したがって、Ｌ４／πＤ２は、０．１以上にすることが望ましい。
実施例３と比較例２で噴流速度の減衰を調べた。
図４より、実施例３では、比較例２に比べ、噴流速度の減衰を大幅に抑制することができたことがわかる。