專利名稱：用于使廢鋼熔化的方法和熔爐的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種用于使廢鋼熔化的方法以及一種適合此用途的熔爐。
背景技術：
大部分在工業(yè)中所需要的鋼在輸送電能的情況下通過廢鋼的熔化 來制造，其中也部分地將化石的能量加入到熔液中。電能的輸送借助 于通常由碳制成的電極來進行，其中在這些電極和熔池之間產(chǎn)生電弧。 在這過程中消耗電極材料，這使得鋼的制造變得昂貴。

發(fā)明內容
本發(fā)明的任務是，提供一種用于使廢鋼熔化的替代的方法以及一 種適合此用途的熔爐，所述方法和熔爐尤其能夠實現(xiàn)成本低廉的鋼制 造。
該任務通過一種按權利要求1所述的方法以及一種按權利要求7 所述的熔爐得到解決。在按本發(fā)明的方法中，為了通過流動通道輸送 熔化能量將工作氣體吹入所述熔爐并且在這過程中通過至少一個無電 極的等離子燃燒器來導送工作氣體，其中通過至少一個將所述流動通 道同軸地包圍的、構成加熱區(qū)的感應的加熱線圏來產(chǎn)生等離子體。在 一種這樣的處理方法中不存在因磨損而會增加制造成本的電極。通過 以下方法將廢鋼加熱成熔液的狀態(tài)，也就是使導入熔爐內腔中的氣體 流經(jīng)感應線圏的交變電場，其中如此選擇所述交變電場的強度，從而 在沒有點火電極或者控制電極的情況下也進行氣體擊穿并形成等離子 體。用氣流將等離子體施加到要熔化的材料上，由此將該材料加熱并 使其熔化。
在一種優(yōu)選的方法變型方案中，將涉及空氣、富含氧氣的空氣、 氮氣、氧氣或者類似氣體的工作氣體通過中心地在流動通道中延伸的 注射管輸送給所述加熱區(qū)的中心。通過中心地輸送所述氣體獲得這樣 的可能性，即通過所述流動通道的邊緣區(qū)域可以導送冷卻氣體，用于 比如防止給所述流動通道加襯的尤其處于所述加熱區(qū)的范圍內的壁體 過度過熱。作為冷卻氣體比如可以使用相應于工作氣體的氣體。在制造鋼時，經(jīng)常使用在冶金業(yè)中產(chǎn)生的包含金屬的和/或氧化的 顆粒的粉末。在一種優(yōu)選的方法變型方案中，非常簡單地通過以下方 法做到這一點，也就是將金屬的和/或氧化的粉末顆?；烊胪ㄟ^等離子 燃燒器來導送的氣體中。在此有利的是，為此不需要任何附加的裝置。 在吹入粉末顆粒時的問題，所述粉末顆粒干擾熔化過程，因為它們比 如導致爐渣的冷卻。但所述粉末顆粒通過等離子燃燒器來導送，由此 所述粉末顆粒得到加熱，其中所述粉末顆?？梢赞D化為熔液的或者甚 至氣狀的狀態(tài)，這有利于與熔液進行均勻混合。此外，所述粉末顆粒 在所述的狀態(tài)中具有很好的反應活潑性，使得其可以通過同時添加還 原劑比如煤粉的方式還原成金屬。為了保持穩(wěn)定的等離子體，有利的 是，用與工作氣體流分開的氣流將所述粉末顆粒輸送給所述加熱區(qū)。 通過這種方式可以不依賴于所輸送的顆粒量來調節(jié)所述工作氣體流， 以控制所述等離子體。
所述氣體輸送或者說等離子體輸送原則上可以通過熔爐的處于鋼 熔液上方的任意的壁體區(qū)域來進行。但是優(yōu)選選擇熔爐的側壁區(qū)域。 在此有利的是，可以通過頂蓋打開進行裝料，而在這過程中不必中斷 能量輸送，中斷能量輸送會導致熔爐的生產(chǎn)率下降。此外，通過側面 的能量輸送將能量更均勻地分布到熔化物上。
在按本發(fā)明的熔爐中設置了加熱裝置，所述加熱裝置穿過熔爐的 壁體，要么穿過側壁要么穿過頂蓋區(qū)域，其中用所述加熱裝置輸送熔 化能量。加熱裝置包括將流動通道包圍的管狀的本體。所述本體的縱 向區(qū)段構造為無電極的等離子燃燒器，其中該等離子燃燒器具有將所 述流動通道同軸地包圍的、構成加熱區(qū)的感應的加熱線圏。為輸送工 作氣體，優(yōu)選中心地在所述流動通道中布置了一直延伸到加熱區(qū)或者 延伸到該加熱區(qū)里面的注射管。用于輸送包含粉末顆粒的氣體的單獨 的通道通過以下方式構成，即所述注射管被導氣管同軸地且具有徑向 間距地包圍。如此設計所述導氣管的尺寸，從而在該導氣管和流動通 道的壁體之間留下環(huán)形通道。通過該環(huán)形通道可以導送冷卻氣體，用 于防止所述加熱裝置尤其在加熱區(qū)的范圍內被過度加熱。作為附加的 措施，有利的是，所述流動通道的壁體至少在所述加熱區(qū)的范圍內在 外側被冷卻體所包圍。出于提高生產(chǎn)率的原因，有利的是，加熱裝置 沒有穿過熔爐的頂蓋而是穿過熔爐的側壁區(qū)域。


現(xiàn)在參照附圖對本發(fā)明進行詳細解釋。其中
圖l是熔爐的示意的剖視圖，其中，加熱裝置穿過熔爐頂蓋，
圖2是熔爐的相應于圖1的示意圖，其中，加熱裝置穿過側壁，
圖3是加熱裝置的等離子燃燒器的示意縱剖面圖。
具體實施例方式
圖l和2分別示出了熔爐1，該熔爐1具有下面的容納鋼熔液2的 區(qū)域、側壁3和頂蓋4。在運行中，在所述鋼熔液2上形成爐渣2a。 在所述爐渣2a中示出了在拆下頂蓋4時加入熔爐中的廢鋼部分5。在 圖l的實施例中，所述頂蓋4被三個加熱裝置6從中穿過。加熱裝置 分別包括管狀的本體7，該本體7沿軸向方向^t流動通道8從中穿過。 在圖2的實施例中，多個在所述熔爐的圓周上分布的加熱裝置6穿過 所述熔爐1的側壁2。在該設計方案中，打開所述頂蓋4用于給熔爐內 腔裝栽廢鋼部分5，其中所述加熱裝置6可以保持運行。
所述加熱裝置6在按圖1和2的實施方式中基本上構造為相同的。 所述管狀的本體7在其朝向熔爐內部的或者說布置在熔爐中的端部9 上擁有無電極的等離子燃燒器10。該等離子燃燒器IO基本上是管段狀 的部件，該部件在上側擁有板也就是氣體分配器12。在下側也就是在 朝向熔爐內部的或者說朝向在熔爐內部存在的金屬熔液2的側面上所 述等離子燃燒器IO擁有蓋板13，該蓋板13被中心的出口 14從中穿過。 所述管狀的本體7的流動通道8通過所述氣體分配器12中的孔(未示 出)延續(xù)到比如由陶瓷材料制成的套管15的內腔中，所述套管15從 所述氣體分配器12—直延伸到蓋板13。在所述流動通道8中，在中心 處并且沿該流動通道8的縱向方向延伸地布置注射管16,該注射管16 穿過所述氣體分配器12并且一直延伸到所述等離子燃燒器10的加熱 區(qū)17。所述加熱區(qū)17由感應的加熱線圏18構成，該加熱線圏18將所 述加熱區(qū)17或者說所述流動通道8的處于那里的區(qū)段同軸地包圍。所 述加熱線圈18固定在將所述套管15同軸地包圍的線圈架19上。所述 線圈架19是被導水通道22從中穿過的冷卻體23的一部分。所述導水 通道22也部分地延伸到所述氣體分配器12中以及蓋板13中。在所述 冷卻體23的圓周壁21上徑向向里連接著空心圓筒形的空間24，在該 空間24中包含著絕緣氣體。通過所述注射管16將工作氣體比如空氣輸送給所述加熱區(qū)17的 中心的區(qū)域。所述注射管16被導氣管25同軸地且具有徑向間距地包 圍。如此設計所述導氣管25的尺寸，從而在該導氣管25和所述套管 15之間構成環(huán)形通道26。通過該環(huán)形通道26可以通過設在所述氣體 分配器12中的孔(看不出)輸送冷卻氣體，該冷卻氣體沿所述套管15 的內壁流動并且防止該套管15過熱。除了形成用于輸送冷卻氣體的環(huán) 形通道26之外，所述導氣管25也用于將裝載了粉末顆粒的載氣輸送 給所述加熱區(qū)17或者說處于那里的等離子體。所述等離子體具有 100MW以下的熱功率，并且能夠在12000K以下的溫度范圍內調節(jié)。 所述顆?？梢砸恢奔訜岬饺垡旱幕蛘哒羝麪畹臓顟B(tài)并且與離開所述出 口 H的等離子火焰28—起輸入到所述爐渣3中或者輸入到金屬熔液2中。
權利要求
1. 用于在熔爐中使廢鋼熔化的方法，其中，為了通過流動通道(8)輸送熔化能量將工作氣體吹入所述熔爐中并且在這過程通過至少一個無電極的等離子燃燒器(10)來導送工作氣體，其中，通過至少一個將所述流動通道(8)同軸地包圍的、構成加熱區(qū)(17)的感應的加熱線圈(18)來產(chǎn)生等離子體。
2. 按權利要求2所述的方法，其中，所述工作氣體通過中心地在 所述流動通道(8)中延伸的注射管(16)輸送給所述加熱區(qū)(17)的 中心。
3. 按權利要求1或2所述的方法，其中，通過所述流動通道(8) 的在徑向上處于外面的區(qū)域來導送冷卻氣體。
4. 按前述權利要求中任一項所述的方法，其中，將金屬的和/或氧 化的粉末顆粒混入通過所述等離子燃燒器(10)來導送的氣體中。
5. 按權利要求4所述的方法，其中，用與工作氣體流分開的氣流 將所述粉末顆粒輸送給所述加熱區(qū)(17)。
6. 按前述權利要求中任一項所述的方法，其中，通過所述熔爐(3) 的側壁區(qū)域(3)進行氣體輸送。
7. 用于使廢鋼熔化的熔爐，具有至少一個從所述熔爐的壁體中穿 過的用于輸送熔化能量的加熱裝置(6)，該熔爐具有以下其它結構-所述加熱裝置包括將流動通道(8)包圍的管狀的本體(7)， -所述管狀的本體(7)的縱向區(qū)段構造為無電極的等離子燃燒器 (10)，其中該等離子燃燒器(10)具有將所述流動通道(8)同軸地 包圍的、構成加熱區(qū)(17)的感應的加熱線圈(18)。
8. 按權利要求7所述的熔爐，其中，中心地在所述流動通道(8) 中布置了一直延伸到所述加熱區(qū)(17)的或者延伸到該加熱區(qū)(17) 里面的注射管(16)。
9. 按權利要求8所述的熔爐，其中，所述注射管(16)被導氣管 (25)同軸地且具有徑向間距地包圍。
10. 按權利要求9所述的熔爐，其中，在所述注射管(16)和所 述流動通道(8)的壁體之間存在著環(huán)形通道(26、 27)。
11. 按前述權利要求中任一項所述的熔爐，其中，至少在所述加 熱區(qū)(17)的范圍內，所述流動通道(8)的壁體在外側被冷卻體(23)所包圍。
12.按前述權利要求中任一項所述的熔爐，其中，至少一個加熱 裝置(6)穿過所述熔爐的側壁區(qū)域(3)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于在熔爐中使廢鋼熔化的方法，其中為了通過流動通道(8)輸送熔化能量將工作氣體吹入所述熔爐中并且在這過程中通過至少一個無電極的等離子燃燒器(10)來導送工作氣體，其中通過至少一個將所述流動通道(8)同軸地包圍的、構成加熱區(qū)(17)的感應的加熱線圈(18)來產(chǎn)生等離子體。此外，本發(fā)明涉及一種熔爐(1)，該熔爐(1)具有至少一個從所述熔爐的壁體中穿過的用于輸送熔化能量的加熱裝置(6)，該熔爐(1)具有以下其它結構所述加熱裝置(6)包括將流動通道(8)包圍的管狀的本體(7)。所述管狀的本體(7)的縱向區(qū)段構造為無電極的等離子燃燒器(10)，其中該等離子燃燒器(10)具有將所述流動通道(8)同軸地包圍的、構成加熱區(qū)(17)的感應的加熱線圈(18)。
文檔編號C22B9/16GK101479395SQ200780023624
公開日2009年7月8日 申請日期2007年6月8日 優(yōu)先權日2006年6月28日
發(fā)明者T·馬特舒拉特 申請人:西門子公司