(57)【要約】  本発明は、酸素含有ガスを銑鉄製造ユニットに注入するためのノズル（４）に関し、ここで耐火性材料から製造された注入器挿入パイプ（５）はノズルのガスチャネルに配置され、注入器挿入パイプを包囲する、ガスチャネルの壁と注入器挿入パイプ（５）の外壁との間の間隙（７）が、注入器挿入パイプ（５）の全長に渡って存在する。注入器挿入パイプ（５）は、少なくともガスチャネルの出口を含むノズルの端面（１１）のところまで延在する。注入器挿入パイプ（５）により包囲される空間が、酸素含有ガス（６）のための供給ラインに接続され、そして、ガスチャネルの壁と注入器挿入パイプ（５）の外壁との間の間隙（７）が、防護ガス（８）のための供給ライン又は酸素含有ガスのための供給ラインと接続されている。さらに、本発明は注入器挿入パイプ（５）、並びに酸素含有ガスを本発明に係るノズル（４）から注入するための方法に関し、当該方法においては、酸素含有ガスは注入器挿入パイプの内壁により包囲される空間に供給されるとともに、注入器挿入パイプを貫流した後、酸素含有ガスは酸素ガス流入速度で銑鉄製造ユニットに流入し、同時に、注入器挿入パイプの外壁とガスチャネルの壁の間に存在する間隙（７）にガスが貫流し、当該ガスは間隙（７）を貫流した後に、ガス流出速度で銑鉄製造ユニットに流出し、酸素ガス流入速度はガス流出速度よりも大きい。
2012510566.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
酸素含有ガスを銑鉄製造ユニットに注入するためのノズル（４）であって、前記ノズル（４）は少なくとも１つのガスチャネルを有し、前記ノズル（４）は、
−好ましくは、交換可能に前記ノズル（４）の前記ガスチャネルに挿入されることができる注入器挿入パイプ（５）は前記ガスチャネル内に配置されているので、前記注入器挿入パイプ（５）を包囲する、前記ガスチャネルの壁及び前記注入器挿入パイプ（５）の外壁の間の間隙（７）が、前記注入器挿入パイプ（５）の全長にわたり存在し、
前記注入器挿入パイプ（５）にはスペーサ（１０）が備えられており、前記スペーサは、挿入された状態において、前記ガスチャネルの壁上で前記パイプを支持し、−前記注入器挿入パイプ（５）は耐火性材料から製造されており、
−前記注入器挿入パイプ（５）は、少なくとも前記ガスチャネルの出口を含む前記ノズルの端面（１１）のところまで延在し、
−前記注入器挿入パイプ（５）により包囲される空間が、酸素含有ガス（６）のための供給ラインに接続され、
−前記ガスチャネルの壁と前記注入器挿入パイプ（５）の外壁との間の前記間隙（７）が、防護ガス（８）のための供給ライン又は酸素含有ガスのための供給ラインと接続されていることを特徴とするノズル（４）。
【請求項２】
前記銑鉄製造ユニットは、溶融ガス化装置であることを特徴とする請求項１に記載のノズル（４）。
【請求項３】
前記耐火性材料は、酸化アルミニウムＡｌ２Ｏ３、二酸化ジルコニウムＺrO2、酸化マグネシウムＭｇＯ、非酸化物セラミックファイバ複合材料、酸化物セラミックファイバ複合材料、又は高温耐性鋼であることを特徴とする請求項１または２に記載のノズル（４）。
【請求項４】
前記注入器挿入パイプ（５）は、前記ガスチャネルの出口を含む前記ノズル（４）の端面（１１）を越えて延在することを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載のノズル（４）。
【請求項５】
前記ガスチャネルには、出口の領域において、耐火性材料から成る１以上の挿入ピース（１２）が設けられており、前記挿入ピースは、少なくとも酸素チャネルの出口を含む前記ノズル（４）の端面（１１）のところまで延在することを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載のノズル（４）。
【請求項６】
前記ガスチャネルの出口を含む前記ノズル（４）の端面（１１）が、耐火性材料から製造される１以上の挿入ピースを備え、出口の出口縁が完全に覆われていることを特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記載のノズル（４）。
【請求項７】
酸素含有ガスを銑鉄製造ユニットに注入するためのノズル（４）のための注入器挿入パイプ（５）であって、前記注入器挿入パイプ（５）は、交換可能に前記ノズル（４）のガスチャネルに挿入されることができ、
−前記注入器挿入パイプ（５）は耐火性材料から製造され、
−前記注入器挿入パイプ（５）は、挿入された状態で、少なくとも前記ガスチャネルの出口を含む前記ノズル（４）の端面（１１）のところまで延在し、
−前記注入器挿入パイプ（５）は、挿入された状態で、前記ガスチャネルの壁上で、前記注入器挿入パイプを支持するスペーサ（１０）を備えることを特徴とする注入器挿入パイプ（５）。
【請求項８】
前記銑鉄製造ユニットは、溶融ガス化装置であることを特徴とする請求項７に記載の注入器挿入パイプ（５）。
【請求項９】
前記耐火性材料は、酸化アルミニウムＡｌ２Ｏ３、二酸化ジルコニウムＺrO2、酸化マグネシウムＭｇＯ、非酸化物セラミックファイバ複合材料、酸化物セラミックファイバ複合材料、又は高温耐性鋼であることを特徴とする請求項７または８に記載の注入器挿入パイプ（５）。
【請求項１０】
前記注入器挿入パイプ（５）は、挿入された状態で、前記ガスチャネルの出口を含む前記ノズル（４）の端面（１１）を越えて延在することを特徴とする請求項７から９のいずれか一項に記載の注入器挿入パイプ（５）。
【請求項１１】
銑鉄の製造において請求項１から６のいずれか一項に記載されるノズル（４）の使用。
【請求項１２】
銑鉄の製造において請求項７から１０のいずれか一項に記載される注入器挿入パイプ（５）の使用。
【請求項１３】
溶融ガス化装置における銑鉄の製造において請求項１１又は請求項１２に記載された使用。
【請求項１４】
少なくとも１つのガスチャネルを有するノズル（４）から、銑鉄製造ユニットに、酸素含有ガスを注入するための方法であって、
−酸素含有ガスが、交換可能に前記ノズルの前記ガスチャネルに挿入される注入器挿入パイプ（５）の内壁により包囲される空間に供給され、前記酸素含有ガスが前記注入器挿入パイプ（５）を貫流した後、酸素ガス流入速度で、前記銑鉄製造ユニットに流入すること、
−同時に、前記注入器挿入パイプ（５）の外壁と前記ガスチャネルの壁の間に存在する間隙（７）にガスが貫流し、当該ガスは前記間隙（７）を貫流した後、ガス流出速度で前記銑鉄製造ユニットに流出し、
−前記酸素ガス流入速度は前記ガス流出速度よりも大きいことを特徴とする方法。
【請求項１５】
前記注入器挿入パイプ（５）の外壁及び前記ガスチャネルの壁の間に存在する前記間隙（７）を貫流するガスが防護ガスであるか、又は酸素含有ガスであることを特徴とする請求項１４に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、好ましくは銅又は銅合金から製造されるノズルであって、酸素含有ガスを銑鉄製造ユニットに注入するためのノズルに関する。当該ノズルには注入器挿入パイプが設けられている。
【背景技術】
【０００２】
銑鉄製造ユニット内では、酸素含有材料が炭素担体を用いて銑鉄に還元されるが、当該銑鉄ユニットに、還元作用を有するガスを製造するため、ならびに進行する化学的及び物理的変換のために必要な熱を提供するために、発熱酸化工程を通じて、酸素もしくは酸素含有ガスが注入される。より容易な読みやすさのため、「酸素」及び「酸素含有ガス」という用語が、以降のテキストで、同義語として使用される。このとき、酸素を注入するための装置の、銑鉄製造ユニットの反応室に隣接するパーツが、高い温度に曝露されるので、当該パーツの集中的な冷却が必要になる。冷却中に特に良い熱散逸を達成するために、酸素を注入するためのノズルは、銅又は銅合金から製造される。
【０００３】
銑鉄製造ユニットの作動中に生ずる問題は、使用される酸素の吹き付け速度が７０ｍ／ｓ〜３３０ｍ／ｓと高い場合に、媒体が反応室から酸素のジェットに吸い上げられることにある。当該媒体は例えば、ホットガス、固体の粒子又は溶融鉄又は溶融スラグのような液体の粒子である。この吸いこみによって、酸素の流出方向に対向する当該媒体の逆流が生じる。当該逆流は、ノズルの酸素チャネルの出口縁の所まで継続している。その結果、ホットガス及び固体及び液体の粒子が酸素チャネルに吸入されそれによって、酸素チャネルにおける堆積、およびノズルの熱研磨磨耗がもたらされることが明らかになっている。酸素チャネルに流入するホットガスによって、酸素フローの方向に対する抵抗が形成され、酸素が加熱され、そして従って、ノズルの熱負荷及び熱による磨耗がもたらされる。
【０００４】
銅又は銅合金をノズル材料として使用することの利点は、その熱伝導性により効果的に冷却可能である点にあるが、しかしそれはまた、その強度により熱研磨磨耗に対する耐性が少ないという不利な点を有する。磨耗は、多くの点で、悪影響がある。一方では、メインテナンスのため、磨耗したノズルを交換する必要があるが、それは、操業停止を意味し、したがって、生産性の低下を意味する。さらに、酸素のジェットは、出口の縁の形状が異なる場合に、反応室の異なる範囲に流入するので、銑鉄製造ユニットにおける反応挙動が変わり、出口縁の磨耗に連結した還元時間の変動により、相対的に長い時間に渡る製造プランニングがより困難になる。さらに、ノズルは水で冷却されるので、磨耗によって安全にとって著しいリスクが生じる。もし、磨耗が冷却水チャネルに漏れを作り出せば、反応室への水の流入及び爆発が引き起こされる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本願発明の課題は、酸素含有ガスを銑鉄製造ユニットに注入するための、好ましくは銅または銅合金から製造されたノズルを開示することにあり、当該ノズルにおいては、ノズルの磨耗は減少されて、このノズルは製造及び維持が簡単である。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本課題は、酸素含有ガスを銑鉄製造ユニットに注入するためのノズルによって解決される。
当該ノズルは少なくとも１つのガスチャネルを有し、
当該ノズルは、
−好ましくは、交換可能にノズルのガスチャネルに挿入可能な注入器挿入パイプが、ノズルのガスチャネルに配置されるので、注入器挿入パイプを包囲する、ガスチャネルの壁及び注入器挿入パイプの外壁の間の間隙が、注入器挿入パイプの全長に渡って存在し、
当該注入器挿入パイプはスペーサを備えており、当該スペーサは、挿入された状態において、前記パイプをガスチャネルの壁上で支持し、
−注入器挿入パイプは耐火性材料から製造され、
−注入器挿入パイプは、少なくともガスチャネルの出口を含むノズルの端面のところまで延在し、
−そして、注入器挿入パイプにより包囲される空間が、酸素含有ガスのための供給ラインに接続され、
−そして、ガスチャネルの壁と注入器挿入パイプの外壁との間の間隙が、保護ガスのための供給ライン又は酸素含有ガスのための供給ラインと接続されていることを特徴とする。
【０００７】
本発明に係る、少なくとも１つのガスチャネルを有するノズルから、銑鉄製造ユニットに酸素含有ガスを注入するための方法は、
−酸素含有ガスが、交換可能にノズルのガスチャネルに挿入される注入器挿入パイプの内壁により包囲される空間に供給され、酸素含有ガスが注入器挿入パイプを通じて流れた後、酸素ガス流入速度で、銑鉄製造ユニットに流入すること、
−同時に、注入器挿入パイプの外壁とガスチャネルの壁の間に存在する間隙にガスが貫流し、当該ガスは間隙を貫流した後、ガス流出速度で銑鉄製造ユニットに流出し、
−酸素ガス流入速度はガス流出速度よりも大きいことを特徴とする。
【０００８】
本発明に係る装置を用いて本発明に係る方法を実行する際、注入器挿入パイプから銑鉄製造ユニットに流入する酸素含有ガスは、相対的に低い速度で流れるガスから成るジャケットにより覆われている。ガス流出速度で銑鉄製造ユニットに流出するガスは相対的に遅いので、銑鉄製造ユニットの反応室から吸い上げられる媒体はより少なくなり、ノズルの方向に逆流する当該媒体はより少なくなる。そのような逆流によって引き起こされる磨耗ならびにノズルおよびガスチャンネル内の堆積は、したがって減少され、ノズルの寿命が増大する。ノズルは、冷却される際に熱の良い散逸を保証するために、好ましくは、銅から又は銅合金から製造される。
【０００９】
ノズルは、１以上のガスチャネルを有することができる。当該ガスチャネルによって、ガスが銑鉄製造ユニットに供給され得る。本発明に係る装置において、注入器挿入パイプは、これらのガスチャネルの少なくとも１つに配置される。注入器挿入パイプは、好ましくは、交換可能に、ガスチャネルに挿入されることができる。この利点は、磨耗により腐食した注入器挿入パイプは、簡単に交換することができることにある。このとき、「交換可能に挿入可能」とは、いずれの固定された接続も、注入器挿入パイプ及びガスチャネルの間で形成されることがないような挿入の種類か、又は挿入ピース及びガスチャネルの間にノズルの構造に影響を与えることなしに解除可能な接続が形成されるような挿入の種類を意味するものとして理解されるべきである。このようなノズルの構造に影響を与えることなしに解除可能な接続の種類は、例えば、接着又はねじ止めである。
【００１０】
固定された接続が注入器挿入パイプ及びガスチャネルの間に形成されない種類の挿入は、例えば、押込みである。固定された接続が注入器挿入パイプ及びガスチャネルの間に形成されない種類の挿入が好まれる。例えば、この種類の挿入は、ガスチャネルの直径が反応室の方向に向かって連続して又は部分的に急に漸減する場合に、注入器挿入パイプの外側輪郭がガスチャネルの内側輪郭に従うこと、及び、注入器挿入パイプ及びガスチャネルの間の接続によってではなく、流れている酸素含有ガスの圧力によって位置が保たれることによって実現する。
【００１１】
注入器挿入パイプは、間隙が前記注入器挿入パイプ及びガスチャネルの壁の間に存在するように、ガスチャネル内に配置される。間隙はその全長に渡って注入器挿入パイプを包囲する。これは、間隙に導入されたガスがその全長に渡って注入器挿入パイプを冷却することができるという効果を有する。
【００１２】
挿入された注入器挿入パイプの位置を保持するために、前記パイプにはスペーサが設けられる。当該スペーサは、前記パイプをガスチャネルの壁上に支持する。注入器挿入パイプの外壁とガスチャネルの壁の間の間隙に導入されるガスの流れを妨害しないために、できるだけ薄く且つ狭いスペーサが好まれる。
【００１３】
本発明の一実施形態によると、複数の注入器挿入パイプはガスチャネルに配置され、さらに、相対的に小さな直径の注入器挿入パイプが、各第１注入器挿入パイプ内に配置される。このとき、これら２つの注入器挿入パイプの壁の間に、環状ギャップが形成される。２つの注入器挿入パイプ間のこれら環状間隙のそれぞれを通って、様々な媒体が誘導される。ガスチャネル内の注入器挿入パイプの固定に対してなされた言及は、対応的に、互いの内部の注入器挿入パイプの固定に適用される。
【００１４】
注入器挿入パイプは、高い機械的強度、寸法安定性、磨耗耐性及び侵食耐性を有し、且つ、高い許容動作温度に耐性がある耐火性材料から製造されている。これによって、動作条件下における注入器挿入パイプの磨耗に対する抵抗力の弱さが軽減する。耐火性材料の例としては、酸化アルミニウムＡｌ２Ｏ３、二酸化ジルコニウムＺｒＯ２、酸化マグネシウムＭｇＯ、例えば、シリコンカーバイドＳｉＣ及び炭素Ｃの繊維からなるような非酸化物セラミックファイバ複合材料、又は、例えば、ＳｉＯ２又はＺｒＯ２又はＡｌ２Ｏ３から成る結合材を有するＡｌ２Ｏ３から成る繊維など、シートセラミックのような酸化物セラミックファイバ複合材料である。このとき、「耐火性材料」との概念には、高温耐性鋼が含まれる。好まれる耐火性材料は、シートセラミックである。塊のＡｌ２Ｏ３９９．９％から成る繊維（残りは不純物）と、塊のＡｌ２Ｏ３９３％及び８ｍｏｌ％の酸化イットリウムにより安定化されている塊の二酸化ジルコニウム７％から成るマトリックスとを有するシートセラミックは、ＤＩＮ  ＥＮ  ８４３−１［Ｎ／ｍｍ２］による曲げ強度ＲＴ＝１６０−１７０、ＤＩＮ  Ｖ  ＥＮＶ  １８９２［Ｎ／ｍｍ２］による引張り強度１０００℃＝３５、及びＤＩＮ  ＥＮ  ８４３−２［Ｎ／ｍｍ２］によるＥ−モジュールＲＴ＝５００００を有する。
【００１５】
注入器挿入パイプは、少なくとも銑鉄製造ユニットの反応室内のガスチャネルの出口のところまで延在する。これは、注入器挿入パイプ及び間隙から流出するガスの流れが、ガスチャネル内でまだ混合されていないことを保証する。したがって、銑鉄製造ユニットの反応室内を相対的にゆっくりと流れるガスによる、より速く流れる酸素含有ガスの被覆効果は、特に顕著であり、逆流が効果的に防止される。
【００１６】
酸素含有ガスは、注入器挿入パイプにより包囲される空間を酸素含有ガスのための供給ラインに接続することにより、注入器挿入パイプに供給されることができる。注入器挿入パイプの外壁及びガスチャネルの壁の間に存在する間隙に流れるガスは、例えば、窒素又はアルゴンのような不活性ガスなどの防護ガス、又は水蒸気、天然ガス、銑鉄製造ユニット内で発生するガス、異なる防護ガスの混合物、又は酸素含有ガスであってよい。アルゴン又は窒素は、防護ガスとして、好まれて使用される。この種のガスは、この間隙を防護ガスのための供給ライン又は酸素含有ガスのための供給ラインに接続することにより、間隙に供給されることができる。例えば、ペレット、オイル又は塵のような物質も、防護ガスと共に銑鉄製造ユニットの反応室に吹き込まれ得る。これは、銑鉄の製造のために望ましい物質を反応室に供給すること、又は廃材を放出することを可能にする。
【００１７】
注入器挿入パイプの外壁及びガスチャネルの壁の間に存在する間隙を流れるガスの温度が低ければ低いほど、ノズル及び注入器挿入パイプへのその冷却作用が高まる。この冷却作用は、熱による磨耗の減少に寄与する。
【００１８】
本発明に係る方法を実行する際に、酸素ガス流入速度は７０ｍ／ｓ〜３３０ｍ／ｓの間であり、好ましくは１７０ｍ／ｓ〜２２０ｍ／ｓの間である。ガス流出速度は、２０ｍ／ｓ〜６０ｍ／ｓの間である。当該速度が２０ｍ／ｓよりも低い場合、銑鉄製造ユニット内で支配的な圧力を克服することができない。当該速度が６０ｍ／ｓよりも高ければ、多くの防護ガスが銑鉄製造ユニットに供給されるので、銑鉄製造ユニットで進行する工程が顕著に影響される。銑鉄製造ユニットは、溶融ガス化装置、又は高炉であり得る。本願発明の好ましい使用は、溶融ガス化装置でなされる。
【００１９】
本願発明の一実施形態によれば、注入器挿入パイプは、ガスチャネルの出口を含むノズルの端面を超えて延在する。結果として、銑鉄製造ユニットに流入する酸素含有ガスは、相対的に長く束ねられるので、より方向性を有するとともに深く反応室に流入する。これは、銑鉄製造ユニットの反応室で進行する反応にとって酸素含有ガスの改善された利用をもたらす。
【００２０】
本願発明の有利な実施形態によると、ガスチャネルには、出口の領域に、耐火性材料から製造されて且つ少なくとも酸素チャネルの出口を含むノズルの端面まで延在する１以上の挿入ピースが設けられている。出口縁が含まれる。挿入ピースの耐火材料に適した材料は、注入器挿入パイプの耐火材料のために挙げられたものと同じである。このとき、「ガスチャネルの出口の領域」とは、出口縁から発するガスチャネルの長手方向距離の１０％を意味するものとして理解される。ノズルの磨耗に際して、主要な問題は、出口の出口縁上における熱研磨磨耗であることが明らかになっている。出口縁における磨耗が開始した後、磨耗は、より早く進行する。出口縁が磨耗によって丸くなることによって、一方では、注入された酸素により出口縁の冷却が減少し、他方では、吸引作用が強化され、それに伴い磨耗の影響を受けた問題の領域において、温度が上昇する。出口に耐性挿入ピースを設ける利点は、出口の出口縁上で進行する磨耗問題の危険が減少されることである。挿入ピースは、例えば円柱状であっても良い。挿入ピースが、酸素チャネルの出口を含むノズルの端面を越えて延在する場合、出口縁は、磨耗に対して特に効果的に保護される。さらに、銑鉄製造ユニットに流入するガスは、相対的に長く束ねられるので、反応室からの媒体の磨耗を促進する吸引及び逆流の発生の危険を減少させる。
【００２１】
本願発明の有利な実施形態によれば、ガスチャネルの出口を含むノズルの端面には、耐火性の材料から製造される一以上の挿入ピースが設けられており、出口の出口縁は完全に覆われる。この種類の挿入ピースの耐火性材料に適した材料は、注入器挿入パイプの耐火性材料のために挙げられたものと同じである。出口縁を含む端面に、耐性挿入ピースを設ける利点は、出口の出口縁上で及び端面上で進行する磨耗問題の危険が減少されることにある。挿入ピースは例えば、ディスク形状であっても良い。
【００２２】
本発明に係るノズル又は本発明に係る注入器挿入パイプを使用する際、従来技術に対して、維持がより困難にすること又は製造を複雑にすることなしに、ノズルの寿命が増大するという利点が生じる。
【００２３】
ガスチャネルの形状と適合する、本発明に係る注入器挿入パイプを、既存のノズルに設けることは、有利に可能である。場合によっては、この目的のためにノズルの改造が必要である。
【００２４】
以下、本願発明は、例示的な概略図を参照して説明される。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】ノズルを備える銑鉄製造ユニットの壁の領域の部分を縦断面で示す図である。
【図２】本願発明の実施形態に関して、ノズルの部分を縦断面で示す図である。
【図３】本願発明のさらなる実施形態に関して、ノズルの部分を縦断面で示す図である。
【図４】注入器挿入パイプ及びノズルのガスチャネルの間の接続の変型例を縦断面で示す図である。
【図５】注入器挿入パイプ及びノズルのガスチャネルの間の接続の変型例を縦断面で示す図である。
【図６】本願発明の実施形態を縦断面で示す図であって、注入器挿入パイプが、ガスチャネルの長さの一部のみに渡って延在することを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
図１は、銑鉄製造ユニットの壁１の領域の部分を示す。銑鉄製造ユニットの内側に延在するスリーブ２が、銑鉄製造ユニットの壁１に取り付けられる。ノズル４は、銑鉄製造ユニットの内側に対向するスリーブ２の端部に挿入される。スリーブ２及びノズル４の両方は、水を巡回する冷却チャネル３ａ、３ｂを有している。効果的な熱散逸のために、ノズル４は銅合金から製造されている。ノズル４は、ガスチャネルに沿って通っている。ノズル４のガスチャネルには、耐火材料から成る注入器挿入パイプ５が交換可能に挿入されており、注入器挿入パイプ５は、ガスチャネルの出口を含むノズル４の端面まで延在している。
【００２７】
酸素含有ガスのための供給ライン６は、銑鉄製造ユニットの壁１の開口部及びスリーブ２を通過する。酸素含有ガスのためのこの供給ライン６は、注入器挿入パイプ５により包囲された空間に接続されている。供給ライン６及び注入器挿入パイプ５を通じて流れる酸素含有ガスは、直線矢印により図示される。注射器挿入パイプ５の外壁及びガスチャネルの壁の間に存在する間隙７は、防護ガスのための供給ライン８に接続されている。供給ライン８及び間隙７を通じて流れる防護ガスは、波線の矢印で図示されている。中間ピース１３は、供給ライン６を注入器挿入パイプ５により包囲される空間に接続するため、及び注入器挿入パイプ５の外壁及びガスチャネルの壁の間に存在する間隙７を供給ライン８に接続するために使用される。
【００２８】
防護ガスのための供給ライン８は、銑鉄製造ユニットの壁１の開口部及びスリーブ２を通過する。酸素含有ガスは、注入器挿入パイプ５を離れ、銑鉄製造ユニットの内部の反応室９に流入する。このとき、当該酸素含有ガスは、間隙７から流出する防護ガスにより覆われる。このとき、酸素ガス流入速度は、ガス流出速度よりも大きい。挿入された注入器挿入パイプ５の位置を保持するために、当該注入器挿入パイプには、ガスチャネルの壁上に前記パイプを支持するスペーサ１０が設けられる。
【００２９】
図２は、本願発明の実施形態に関するノズル４の部分を示している。当該部分においては、注入器挿入パイプ５は、銅ノズル４のガスチャネルに挿入される。注入器挿入パイプ５の形状は、ガスチャネルの形状に、流体技術的に最適に一致され、当該パイプの内側及び外側の輪郭が、ガスチャネルの輪郭に従う。それによって、ガスチャネルの形状によって得られるべき流体技術的効果が、注入器挿入パイプを貫流する場合にも生じる。少しの流れ抵抗を提供するスペーサ１０は、ガスチャネル内壁上の注入器挿入パイプ５を支持する。銑鉄製造ユニットの反応室９は、ノズル４の右側に配置される。注入器挿入パイプ５は、反応室へのガスチャネルの出口を含むノズルの端面１１を越えて延在し、したがって、反応室に突出する。酸素は、注入器挿入パイプ５を通じて反応室９に流れる。波線の矢印により図示されている防護ガスは、注入器挿入パイプの外壁及びガスチャネルの壁の間に存在する間隙７を通じて、反応室に流れる。当該防護ガスは、低いガス流出速度で銑鉄製造ユニットに流出して、注入器挿入パイプ５から銑鉄製造ユニットに流入し、且つ直線矢印で示されている酸素の流れを覆い、ノズル４及び注入器挿入パイプ５を冷却する。
【００３０】
図３は、図２に大部分対応するが、合流領域におけるガスチャネルに、耐火性材料から製造され且つ磨耗に対してガスチャネル出口縁を防護する円柱形挿入ピース１２が設けられるという差異がある。
【００３１】
図４及び図５は、注入器挿入パイプ５及びノズル４のガスチャネルの間の接続の変型例を示す。図４は、どのように注入器挿入パイプ５が、ガスチャネルに固定されたスペーサリング１４に接着されているかを示す。接着材接合１５は波線により、示される。図４ａは、図４で破線により丸で囲まれた結合の領域の拡大図である。図５は、どのように注入器挿入パイプ５が、ガスチャネルに固定されるスペーサリング１４の溝１６に挿入され、追加的に、接着剤結合１５によりスペーサリング１４に接着されているかを示す。図５ａは、図５の破線により丸で囲まれた結合の領域の拡大図である。
【００３２】
注入器挿入パイプは、ガスチャネルの全長にわたって延在する必要はない。少なくとも反応室へのガスチャネルの出口を含むノズルの端面のところまで延在することのみが重要である。従って、注入器挿入パイプは、ガスチャネルの長さの一部にのみ渡って延在してもよい。
【００３３】
より短い注射器挿入パイプを製造することは比較的簡単であり、比較的安価である。酸素含有ガスのための供給ライン及び防護ガスのための供給ライン又は酸素含有ガスのための供給ラインは、ガスチャネルへの注入器挿入パイプのところまで延長されるすべきである。図６は、本願発明の実施形態を示している。当該実施形態においては、注入器挿入パイプ５は、ノズル４のガスチャネルの全長に渡って延在していない。延長パイプ１８が中間ピース１７からガスチャネルまで延在することによって、供給ライン６は注入器挿入パイプ５により覆われた空間と接続され、並びに注入器挿入パイプ５の外壁及びガスチャネル壁の間に存在する間隙７は供給ライン８に接続される。スペーサ１９は、ガスチャネルの壁上で延長パイプ１８を支持する。注入器挿入パイプ５は、延長パイプ１８の端部に固定されている。
【００３４】
注入器挿入パイプは、ガスチャネルを注入器挿入パイプに接続するために言及されている方法の１つで、延長パイプに固定されることができる。例えば、延長パイプの端部には、注入器挿入パイプが挿入される溝が備えられていてもよく、例えば、前記溝には追加的に接着剤結合が備えられる。
【符号の説明】
【００３５】
１  （銑鉄製造ユニットの）壁
２  スリーブ
３  冷却チャネル
４  ノズル
５  注入器挿入パイプ
６  酸素含有ガスのための供給ライン
７  （注入器挿入パイプ５の外壁及びガスチャネルの壁の間に存在する）間隙
８  防護ガスのための供給ライン
９  反応室
１０  スペーサ
１１  端面
１２  円柱状挿入ピース
１３  中間ピース
１４  スペーサリング
１５  接着剤結合
１６  溝
１７  中間ピース
１８  延長パイプ
１９  スペーサ
【図１】
2012510566.tif 000003
【図２】
2012510566.tif 000004
【図３】
2012510566.tif 000005
【図４】
2012510566.tif 000006
【図４Ａ】
2012510566.tif 000007
【図５】
2012510566.tif 000008
【図５Ａ】
2012510566.tif 000009
【図６】
2012510566.tif 000010
【手続補正書】
【提出日】平成22年9月28日(2010.9.28)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
酸素含有ガスを銑鉄製造ユニットに注入するためのノズル（４）であって、前記ノズル（４）は少なくとも１つのガスチャネルを有し、前記ノズル（４）は、
−好ましくは、交換可能に前記ノズル（４）の前記ガスチャネルに挿入されることができる注入器挿入パイプ（５）は前記ガスチャネル内に配置されているので、前記注入器挿入パイプ（５）を包囲する、前記ガスチャネルの壁及び前記注入器挿入パイプ（５）の外壁の間の間隙（７）が、前記注入器挿入パイプ（５）の全長にわたり存在し、
前記注入器挿入パイプ（５）にはスペーサ（１０）が備えられており、前記スペーサは、
挿入された状態において、前記ガスチャネルの壁上で前記パイプを支持し、
−前記注入器挿入パイプ（５）は耐火性材料から製造されており、
−前記注入器挿入パイプ（５）は、少なくとも前記ガスチャネルの出口を含む前記ノズルの端面（１１）のところまで延在し、
−前記注入器挿入パイプ（５）により包囲される空間が、酸素含有ガス（６）のための供給ラインに接続され、
−前記ガスチャネルの壁と前記注入器挿入パイプ（５）の外壁との間の前記間隙（７）が、防護ガス（８）のための供給ラインと接続されていることを特徴とするノズル（４）。
【請求項２】
前記銑鉄製造ユニットは、溶融ガス化装置であることを特徴とする請求項１に記載のノズル（４）。
【請求項３】
前記耐火性材料は、酸化アルミニウムＡｌ２Ｏ３、二酸化ジルコニウムＺrO2、酸化マグネシウムＭｇＯ、非酸化物セラミックファイバ複合材料、酸化物セラミックファイバ複合材料、又は高温耐性鋼であることを特徴とする請求項１または２に記載のノズル（４）。
【請求項４】
前記注入器挿入パイプ（５）は、前記ガスチャネルの出口を含む前記ノズル（４）の端面（１１）を越えて延在することを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載のノズル（４）。
【請求項５】
前記ガスチャネルには、出口の領域において、耐火性材料から成る１以上の挿入ピース（１２）が設けられており、前記挿入ピースは、少なくとも酸素チャネルの出口を含む前記ノズル（４）の端面（１１）のところまで延在することを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載のノズル（４）。
【請求項６】
前記ガスチャネルの出口を含む前記ノズル（４）の端面（１１）が、耐火性材料から製造される１以上の挿入ピースを備え、出口の出口縁が完全に覆われていることを特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記載のノズル（４）。
【請求項７】
銑鉄の製造において請求項１から６のいずれか一項に記載されるノズル（４）の使用。
【請求項８】
溶融ガス化装置における銑鉄の製造において請求項７に記載された使用。
【請求項９】
少なくとも１つのガスチャネルを有するノズル（４）から、銑鉄製造ユニットに、酸素含有ガスを注入するための方法であって、
−酸素含有ガスが、交換可能に前記ノズルの前記ガスチャネルに挿入される注入器挿入パイプ（５）の内壁により包囲される空間に供給され、前記酸素含有ガスが前記注入器挿入パイプ（５）を貫流した後、酸素ガス流入速度で、前記銑鉄製造ユニットに流入すること、
−同時に、前記注入器挿入パイプ（５）の外壁と前記ガスチャネルの壁の間に存在する間隙（７）に防護ガスが貫流し、当該防護ガスは前記間隙（７）を貫流した後、ガス流出速度で前記銑鉄製造ユニットに流出し、
−前記酸素ガス流入速度は前記防護ガス流出速度よりも大きいことを特徴とする方法。
【国際調査報告】
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