專利名稱：操作多種介質(zhì)供給管的方法及其供給管系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種在冶金處理過程中操作多介質(zhì)供給管的方法和這樣的供給管，該供給管具有至少兩個(gè)各種氣態(tài)、液態(tài)、可氣動(dòng)輸送的固態(tài)物質(zhì)和這些介質(zhì)的任何混合物的進(jìn)入通道，通常將其一個(gè)或多個(gè)這樣的供給管安裝在相應(yīng)的反應(yīng)爐的冶金熔液的熔池表面以下或上方。
在許多現(xiàn)代包含熔池的冶金處理過程中，例如，鋁和銅的生產(chǎn)和煉鋼的精煉方法，都要使用供給管從熔池表面的下部和上方來供給反應(yīng)劑，在當(dāng)今的用純氧的水冷卻的噴槍的煉鋼過程中，相應(yīng)的供給管在LD轉(zhuǎn)爐上被用來頂吹氧，而惰性氣體由環(huán)狀或縫狀氣體進(jìn)入通道的底部噴吹部件供入到熔液內(nèi)來保持足夠的熔池運(yùn)動(dòng)。
由于引入了底吹鋼精煉方法，OBM方法，和其進(jìn)一步的發(fā)展，即KMS方法，供給管已成為通入含和不含石灰的氧氣的重要部件，其由含烴類的保護(hù)性介質(zhì)包覆。安裝在鋼液表面上方的精煉池的爐襯內(nèi)的用以提供含氧氣體使煉鋼轉(zhuǎn)爐的氣體空間內(nèi)的反應(yīng)氣體再燃并增加廢料的熔化能力的頂吹供給管已成為專家們感興趣的課題。
德國專利號1583968是OBM方法的最基本的申請，其中描述了生鐵在底吹式轉(zhuǎn)爐中的冶煉，其中氧氣和無氮包覆氣體通過安裝在轉(zhuǎn)爐底部的供給管吹入熔液內(nèi)，該方法的特點(diǎn)是組合了公知的手段，即，通過安裝在底部二分之一位置處的供給管產(chǎn)生一受導(dǎo)的循環(huán)運(yùn)動(dòng)和向供給管供給作為包覆氣體的烴類氣體。KMS方法由德國專利號2755165第1次描述，特點(diǎn)是在轉(zhuǎn)爐內(nèi)鑄鐵精煉中廢鋼比率增加，該轉(zhuǎn)爐具有帶保護(hù)性介質(zhì)夾套，其位于熔液的下部和上方，其中冶煉用氧氣量的20%-80%在大部分的冶煉過程中是由一或多個(gè)朝向熔池表面的并作為在轉(zhuǎn)爐氣體空間的自由噴嘴的氣體噴嘴供入到熔液內(nèi)的。
在這些煉鋼的精煉方法中，在鋼液池內(nèi)的煤氣化開發(fā)了如德國公開號2520883中描述的鐵的冶煉，這種煤或含碳燃料在帶有渣層的鐵液反應(yīng)器內(nèi)的連續(xù)氣化成主要由CO和H2組成的氣體的方法，其中燃料和氣化介質(zhì)從一個(gè)或幾個(gè)供給管通入到液面下，其特征在于煤或含碳燃料和氧或含氧氣體被供入到熔液內(nèi)，其中后者被烴類化合物包覆。
盡管所述的方法追求的目的不同但它們將介質(zhì)供給管各自應(yīng)用于熔池的下方和上方。該事實(shí)指出對于冶金過程的結(jié)構(gòu)和操作而言這些介質(zhì)供給管是很重要的，此外現(xiàn)有技術(shù)表示了多種供給管系統(tǒng)和這些供給管系統(tǒng)的操作方法。
用底吹式供給管煉鋼，目前仍主要使用一種已經(jīng)在上述的第1種OBM方法中描述的由兩個(gè)同心的管子構(gòu)成的系統(tǒng)。這些形成渣的固體，特別是粉狀石灰，由流過供給管中心管子的氧氣輸送，從而不需要分離的進(jìn)入通道，德國專利號2324086涉及了一種有三根同心管子的供給管結(jié)構(gòu)，其中，由兩根同心的管子構(gòu)成的實(shí)際的供給管成可更換設(shè)置，該發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)包括緊貼供給管周圍的耐火材料具有修理的可能性。
德國專利號2438142涉及了一種通入反應(yīng)氣體的供給管，該供給管的中心包括一個(gè)反應(yīng)氣體不能進(jìn)入的實(shí)心和呈環(huán)狀間隙或類似于環(huán)狀間隙的介質(zhì)供給通道。反應(yīng)氣體進(jìn)入通道內(nèi)也可有導(dǎo)氣元件，例如螺線形和螺旋形擋板，用以使反應(yīng)氣體偏轉(zhuǎn)并從而增大這些氣體的流出角度。
考慮到在熔液池內(nèi)的煤的氣化，已有記載另外的供給管結(jié)構(gòu)和操作模式。例如，德國公開號2520883描述了由四根或更多的同心管組成的供給管，反應(yīng)劑、氧氣和煤在供給管口以前，即供給管內(nèi)混合。為了增加這種混合效果，在兩根等長的同心管內(nèi)設(shè)置了一根中心管，該中心管比這兩根外管短，供給管的保護(hù)介質(zhì)流過兩外管之間的環(huán)形間隙，而反應(yīng)劑先流過中心管旁的環(huán)形間隙然后流過中心管本身。為了影響流入到熔液內(nèi)的介質(zhì)的流動(dòng)特性，同樣地這種應(yīng)用也在環(huán)形間隙內(nèi)設(shè)置了導(dǎo)向部件。
上述公開中的對各種介質(zhì)和氣-固懸浮物的操作的供給管特別地強(qiáng)調(diào)要在每一個(gè)供給管的進(jìn)入通道內(nèi)保持足夠高的壓力。例如，一種公知的為根據(jù)某一進(jìn)入通道內(nèi)的介質(zhì)的變化而保持足夠壓力的專用控制裝置。代表許多相應(yīng)的說明書和專利的一個(gè)例子是根據(jù)德國專利3143795的介質(zhì)供給管用壓力控制專用閥。
介質(zhì)供給管的每一進(jìn)入通道總充滿介質(zhì)會(huì)引起冶金處理過程的操作的不利后果。例如，如果氣固懸浮物通過分離的供給管吹入熔液內(nèi)而且固體(如成渣劑或燃料)在一定的處理時(shí)間之后不再需要的話，供給管通道還必須承受足夠高壓力的攜帶氣體或另外的惰性氣體，以便以公知的方法維持運(yùn)行，這樣導(dǎo)致了相對高的氣體消耗和增加相應(yīng)的成本。同樣，氣體同時(shí)冷卻了熔液，這種熱量損失對處理過程的熱平衡產(chǎn)生不利的影響。
因此，本發(fā)明基于這樣的課題，即，要研制出操作一種介質(zhì)供給管的有效方法和提供兩種或兩種以上的介質(zhì)的供給管系統(tǒng)，該供給管系統(tǒng)可經(jīng)濟(jì)地工作并且具有較高的運(yùn)行可靠性而沒有上述的公知供給管的缺陷，但又能保留公知的供給管系統(tǒng)的可能的用途、可靠的控制和安全的操作模式，而且，當(dāng)把新的介質(zhì)供給管安裝在金屬熔液的上方和下方時(shí)進(jìn)一步降低介質(zhì)消耗，且保證較好的處理熱平衡。
該問題的解決手段是在帶有以前提及的方式構(gòu)成的這些多介質(zhì)供給管的至少一個(gè)供給管的冶金處理裝置的運(yùn)行期間，關(guān)閉該供給管進(jìn)入通道的至少一個(gè)通道內(nèi)的介質(zhì)供給或把其內(nèi)的介質(zhì)壓力降低到低于供入壓力的一半的壓力。
本發(fā)明的目的是提供一種操作冶金處理裝置上的多介質(zhì)供給管的方法，該供給管具有至少兩個(gè)供各種氣體、液體、可氣動(dòng)輸送的固體物質(zhì)和這些介質(zhì)的任何混合物進(jìn)入的通道，并可把這些供給管中的一個(gè)安裝到相應(yīng)反應(yīng)爐內(nèi)的冶金熔液的液面下方和/或液面上方，其特征在于在冶金處理的操作期間，至少一個(gè)多介質(zhì)供給管的至少一個(gè)介質(zhì)進(jìn)入通道暫時(shí)關(guān)閉而停止介質(zhì)供給或把其內(nèi)的介質(zhì)壓力降低到小于供入壓力的一半。
本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一種完成上述方法的多介質(zhì)供給管，該供給管具有至少兩個(gè)進(jìn)入通道，這些通道主要包括貫穿的、環(huán)狀的介質(zhì)進(jìn)入裝置，優(yōu)選的是同心地安裝的管子，該多介質(zhì)供給管的特征在于具有凈直徑為a的外管環(huán)狀介質(zhì)進(jìn)入裝置包含一個(gè)第2種介質(zhì)進(jìn)入裝置，其中，后者以至少相應(yīng)于直徑a的長度b縮進(jìn)外管介質(zhì)進(jìn)入裝置。
本發(fā)明的目的還在于應(yīng)用所述的方法和多介質(zhì)供給管于任何精煉熔池內(nèi)煉鋼、非鐵溶液的精煉、煤氣化，金屬礦石的溶煉還原反應(yīng)和廢物處理如受污染的粉灰。
以一種意外的方式，本發(fā)明的方法允許在多介質(zhì)供給管中完全關(guān)閉一種介質(zhì)的供給或至少把供給管內(nèi)的這種介質(zhì)的供給壓力減小到低于供入壓力的一半以下，即這種多介質(zhì)供給管具有至少兩個(gè)供各種介質(zhì)流動(dòng)的進(jìn)入通道，而且可將其安裝在位于金屬熔液表面下部和/或上方的反應(yīng)池上。這種驚人的發(fā)現(xiàn)，實(shí)際上與已知的觀點(diǎn)，(即在供給管的每一個(gè)介質(zhì)供給通道內(nèi)必須保持足夠的氣體壓力)相違背，它導(dǎo)致了本發(fā)明方法的許多很有意義的設(shè)計(jì)。特別地由于節(jié)省了在已知的供給管操作中所需要的供給管通道的噴射氣體，從而改良了相應(yīng)的經(jīng)濟(jì)效益，而且由于這些噴射氣體不再需要加熱而明顯地減少了熱損失，通過省去控制裝置和閥脈沖驅(qū)動(dòng)裝置，而特別在處理控制方面使本發(fā)明方法進(jìn)一步得到簡化，它對本發(fā)明的經(jīng)濟(jì)性和操作的可靠性具有明顯的效果。
根據(jù)本發(fā)明，在由三根同心管組成的底吹式供給管的任何期望的操作時(shí)間之后可完全地關(guān)閉該三種介質(zhì)中的一種的供給。該供給管的外管包含兩根向內(nèi)縮進(jìn)大約兩倍于該外管直徑的長度的兩根另外管子。如果使用這種底吹供給管例如用于供給含碳固體燃料[如由攜帶氣體(氮?dú)?輸送的成懸浮狀的焦碳或煤)、氧氣以及供給管保護(hù)介質(zhì)，則在預(yù)定的通入時(shí)間之后可關(guān)閉燃料供給而不讓輸送氣體流動(dòng)。在一定的中斷時(shí)間之后又可以恢復(fù)燃料的供給，例如可用以熔池的溫度校正，然后又可關(guān)閉。可按需地選擇中斷介質(zhì)供給的次數(shù)，直至成脈沖狀輸送，在這種所述的底吹式供給管的操作過程中，供給管保護(hù)介質(zhì)主要為氣態(tài)或液烴類如天然氣、丙烷氣、輕質(zhì)燃料油通常在外環(huán)形間隙中流動(dòng)，而氧氣則通過另一環(huán)形間隙送入，燃料-輸送氣體懸浮物(例如無煙煤和氮?dú)?則由中心管送入。然而，氧氣也可通過中心管送入而燃料由相鄰的環(huán)形間隙供給。
根據(jù)本發(fā)明的另一特征，介質(zhì)的供給不必完全地關(guān)閉;可以保持少量的流量，例如，燃料-氣體懸浮介質(zhì)在多介質(zhì)供給管的入口處的壓力大約為4巴，在部分關(guān)閉的情況下，輸送氣體可以在1.5巴的壓力下流動(dòng)。
根據(jù)本發(fā)明方法的進(jìn)一步的構(gòu)思所描述的供給管也可有四個(gè)介質(zhì)進(jìn)入通道，在最簡單的情況下可用四根同心管構(gòu)成，因此空氣或預(yù)熱空氣附加地通過與中心管相鄰的環(huán)形間隙通入到熔液內(nèi)，并且當(dāng)停止供給燃料時(shí)，也可中斷空氣的供給或把供氣量減少到最低限度。
本發(fā)明的方法也成功地用于將不同的介質(zhì)頂吹到金屬熔液的表面上。例如，它可成功地用來使熔液池出來的反應(yīng)氣體繼續(xù)燃燒，這些反應(yīng)氣體主要是CO和H2，甚至可在各種情況下改善繼續(xù)燃燒熱量再傳遞給熔池的效率。根據(jù)本發(fā)明的方法也可成功地在德國專利3639055中所述的KES處理過程中用于增加能量供給。同樣可因反應(yīng)氣體繼續(xù)燃燒而增加傳熱。
本發(fā)明的多介質(zhì)供給管也可由二根或多根同心的管子構(gòu)成頂吹式供給管，其中供給管縮進(jìn)外管，縮進(jìn)的距離至少為外管的直徑，而在本發(fā)明的這種多介質(zhì)供給管的創(chuàng)造性應(yīng)用中可切斷介質(zhì)物流或大量節(jié)流，即把介質(zhì)壓力減少到低于供入壓力的一半，在處理過程中這樣的操作在至少一個(gè)介質(zhì)進(jìn)入通道內(nèi)至少有一次發(fā)生。
根據(jù)本發(fā)明的較有利的設(shè)計(jì)，安裝在液池上方的多介質(zhì)供給管有一根被直冷的外管，例如可用空氣和/或水冷，外管內(nèi)置內(nèi)管如內(nèi)置三根同心管，使空氣流過緊挨水冷外管的第1環(huán)形間隙，煤粉通過第2環(huán)形間隙，天然氣通過緊挨中心管的第3環(huán)形間隙，氧氣流過中心管。根據(jù)操作模式，可以關(guān)閉其中的一種，兩種或三種介質(zhì)流。例如，已證明在大約一半的熔煉時(shí)間之后和所描述的四種介質(zhì)流都成打開狀態(tài)時(shí)，除了氧氣之外關(guān)閉所有其它的介質(zhì)，而僅讓氧氣流入冶煉池的氣體空間中用以使反應(yīng)氣體繼續(xù)燃燒，已證明這可用于操作多介質(zhì)供給管。
根據(jù)本發(fā)明的另一特征，通過把供給管出口，單獨(dú)的介質(zhì)供給通道的出口以及尤其是中心管的出口加工成拉伐爾噴管有可能獲得更高的出口速度和增大的介質(zhì)流通量。本發(fā)明中也可在單獨(dú)的介質(zhì)進(jìn)入通道的表面上加一層耐磨材料。例如，硬鉻鍍層或堆焊即可做到這一點(diǎn)。已證明燒結(jié)陶瓷管是有利的，特別是用作輸送氣-固懸浮物流的的通道。本發(fā)明可使用相同的材料或不同的材料加工介質(zhì)供給管，尤其是同心管。例如，銅可被用來制作水冷的外管，而其它管可用普通鋼或包括耐磨特殊合金鋼在內(nèi)的特殊鋼制成。
單獨(dú)介質(zhì)供給管內(nèi)，已證實(shí)安裝回流閥或止回閥是有用的。優(yōu)選應(yīng)把這些回流閥安裝在集中供給管和多介質(zhì)供給管之間，即設(shè)在每一單獨(dú)介質(zhì)通道的供給管內(nèi)。
在本發(fā)明多介質(zhì)供給管作為頂吹供給管應(yīng)用中，該供給管安裝在金屬熔液面的上方，較好的是穿過反應(yīng)池的耐火襯里，例如在煉鋼轉(zhuǎn)爐的側(cè)壁或上部圓錐形部分或細(xì)長銅冶煉爐的拱頂上。然而多介質(zhì)供給管通常由三根或更多的同心管構(gòu)成，冶金處理過程所需要的各種介質(zhì)通過獨(dú)立的環(huán)形間隙和中心管被吹入到熔液表面上。供給管至少有兩個(gè)介質(zhì)進(jìn)入通道，因此一種介質(zhì)可以關(guān)閉至少一次或根據(jù)本發(fā)明的操作多介質(zhì)供給管的方法在冶金裝置的運(yùn)行時(shí)間內(nèi)反復(fù)關(guān)閉。如果多介質(zhì)供給管多于兩個(gè)進(jìn)入通道，則除了一種介質(zhì)以外可以關(guān)閉所有其它的介質(zhì)。
本發(fā)明的多介質(zhì)供給管的一種有利的結(jié)構(gòu)是加工成噴槍形并把其可動(dòng)地安裝在冶金反應(yīng)池的壁面上或在爐頂上。多介質(zhì)供給管的這種可動(dòng)布置允許其在每批料處理以前處于最佳的頂吹位置，或者供給管的吹出方向可在各種處理階段之間相對于金屬液面變化以及在處理過程中改變。供給管的安高度可通過使其沿縱軸方向移動(dòng)而在一定的范圍內(nèi)改變。已證實(shí)使多介質(zhì)供給管的噴射氣流頂吹出的角度相對于靜止的熔液面為例如20-90°很有效。頂吹高度，即靜止液面和供給管出口之間的高度，可相對于熔池的高度自由改變。實(shí)際上，此處改變的范圍大約為1m是有利的，例如高度為高于液面1.5-2.5m或從2.5m-3.5m直至約9m-10m。
如果多介質(zhì)供給管具有噴槍的形狀，本發(fā)明中外管優(yōu)選直接冷卻。
在本發(fā)明方法的范圍內(nèi)，至多一根緊挨外管的那根管子突出，以便于該兩根幾乎等長的外管形成環(huán)形間隙，其中在該冶金裝置操作期間優(yōu)選使供給管保護(hù)介質(zhì)流過。這兩根突出的外管包括至少一根另外的內(nèi)置管。由于這樣的供給管結(jié)構(gòu)，由兩根突出的外管內(nèi)部和內(nèi)置的一根或幾根供給管形成出口空間。該內(nèi)管從供給管頂部縮進(jìn)的距離為b，該距離b至少為突出的外管的直徑a。多介質(zhì)供給管的這個(gè)例子通過使其在冶金裝置上操作的方法已被證明可用作頂吹供給管或底吹供給管。然而，更好的是將其用來向液面下通入反應(yīng)物。
對于本發(fā)明的多介質(zhì)供給管的底吹管結(jié)構(gòu)，在外管內(nèi)或兩根突出的外管內(nèi)可安裝另外的同心管并使其可在供給管的縱軸上移動(dòng)，優(yōu)選的是內(nèi)管可向熔池的外部移動(dòng)。從至多兩根突出的外管內(nèi)抽動(dòng)介質(zhì)進(jìn)入通道的可能性創(chuàng)造了在任何時(shí)間在供給管口和縮進(jìn)內(nèi)管之間都保持距離b的預(yù)定條件，該距離b至少對應(yīng)于突出的外管直徑。根據(jù)本發(fā)明，這樣防止了一根或幾根內(nèi)管突出而超過外突供給管，即比外管還要進(jìn)一步地伸入到熔池中，如在德國專利1758816所示。多介質(zhì)供給管的這種操作狀態(tài)不希望出現(xiàn)并且根據(jù)本發(fā)明在應(yīng)用多介質(zhì)供給管時(shí)應(yīng)注意避免出現(xiàn)這樣的情況。
在本發(fā)明的操作多介質(zhì)供給管的方法中，如果關(guān)閉介質(zhì)供給進(jìn)入通道的關(guān)閉裝置或把介質(zhì)壓力減少到供入壓力一半以下的節(jié)流裝置沒有直接安裝在反應(yīng)池上或沒有直接安裝在供給管法蘭上而是伸入正常的環(huán)境溫度的區(qū)域，已證明這樣是有利的。例如，在一臺煉鋼轉(zhuǎn)爐上，應(yīng)該把這些關(guān)閉部件安裝在轉(zhuǎn)爐樞軸之前(看作供給管的上游)，然后通過這些部件將原料管道與供給管相連。已證實(shí)把這些關(guān)閉閥或節(jié)流閥安裝在一般室溫的環(huán)境中對其操作可靠性而言是有利的。
對于操作多介質(zhì)供給管的本發(fā)明方法的驚人效果的一種可能的解釋是當(dāng)關(guān)閉了介質(zhì)進(jìn)入通道而停止介質(zhì)供給時(shí)，在供給管的前部空間內(nèi)的湍急的紊流可防止熔液流入到多介質(zhì)供給管的所謂出口空間，其中供給管的前部空間是僅由前突的外供給管的長度b形成(該長度b至少對應(yīng)于該外供給管的直徑a，或如果有兩根前突的外供給管，直徑a是指這兩根管中內(nèi)管直徑a)。當(dāng)關(guān)閉一種介質(zhì)的供給時(shí)，或根據(jù)供給管作用至少另一種介質(zhì)會(huì)以接近音速的速度流入多介質(zhì)供給管的出口空間。為確保該相對高的介質(zhì)速度，本發(fā)明可在供給管入口處使用至少3巴的介質(zhì)進(jìn)入壓力。根據(jù)本發(fā)明另一特征，多介質(zhì)供給管的中心管可加工成例如拉伐爾噴嘴，以便介質(zhì)流出該介質(zhì)進(jìn)入通道后以超音速進(jìn)入供給管的出口空間。
布置在池底的多介質(zhì)供給管具有高耐用性的另一個(gè)可想到的解釋是氧化氣體，例如氧氣或空氣與供給管保護(hù)介質(zhì)，例如天然氣在供給管出口空間預(yù)混。保護(hù)底吹供給管的烴的保護(hù)效果的一種解釋是它們延遲了氧氣和熔液之間的反應(yīng)，并且可通過這兩種介質(zhì)在供給管出口空間處的預(yù)混加強(qiáng)。而且，已經(jīng)知道由兩根同心管構(gòu)成的普通底吹供給管中，高比例供給管保護(hù)介質(zhì)因其在耐火襯里中成不定向氣體而失去了對供給管的保護(hù)。對于本發(fā)明的多介質(zhì)供給管，供給管保護(hù)介質(zhì)進(jìn)入出口空間可以改善利用烴直接對供給管保護(hù)。
下面通過附圖和非限制性實(shí)施例更詳細(xì)地說明本發(fā)明的方法和多介質(zhì)供給管。


圖1表示了一安裝在冶金反應(yīng)爐上的耐火磚層內(nèi)的位于金屬熔池表面下的多介質(zhì)供給管的縱向截面。
圖2表示一種通常被安裝在反應(yīng)池上并位于金屬熔池表面上方的水冷多介質(zhì)供給管的縱向截面。
根據(jù)圖1，多介質(zhì)供給管的外管3設(shè)在耐火磚層2內(nèi)并位于熔池1的下方。外管3包括另一前突供給管7，而這些管3和7形成了保護(hù)供給管的介質(zhì)在運(yùn)行期間有效流通的前突外環(huán)形間隙9。供給管7的直徑4用a來表示，在供給管出口處可見到典型的鐘形罩體5。耐火襯里表面用線6表示。
多介質(zhì)供給管的前突外管3和7還包括兩根同心管35和8，從外向里看，這兩管形成了環(huán)形截面的縮進(jìn)介質(zhì)入口通道10和36。中心介質(zhì)入口通道11具有管8的內(nèi)徑的圓形截面。管35和8在外管3和7內(nèi)縮進(jìn)，相距12用b表示。
多介質(zhì)供給管的出口空間相應(yīng)地由用b表示的長度或高度12和用a表示的管7的內(nèi)徑所限定。
這些被安放在耐火襯里中且位于金屬熔池表面以下的多介質(zhì)供給管已證明在底吹氧轉(zhuǎn)爐的煉鋼中是有用的。在一臺60t的KMS轉(zhuǎn)爐中，使用不同的加廢金屬料的速度并因此滿足生產(chǎn)要求。為了把加廢金屬料的速度從10提高到20t，要向熔液內(nèi)吹入約2200kg焦炭和另外的約2000Nm3的氧氣。KMS轉(zhuǎn)爐的底部包括六個(gè)上述的多介質(zhì)供給管。為了煉鋼，大約20Nm3/分的天然氣流過外部介質(zhì)通道9，該量相應(yīng)于整個(gè)氧通過量的約8%?？諝馔ㄟ^第2介質(zhì)入口通道10供入熔液，氧氣通過第3通道36而研細(xì)的焦炭由氮?dú)庵瞥蓱腋畈⑼ㄟ^中心通道11供入。焦炭的吹入速度大約是180KG/分，而氧氣為大約250Nm3/分。在大約12分鐘的噴吹時(shí)間之后，停止從介質(zhì)入口通道11供給焦炭和從通道10供給空氣。從此時(shí)起，僅由氧氣和天然氣分別流過介質(zhì)入口通道36和另一介質(zhì)入口通道9。又過5分鐘之后，即總的噴吹時(shí)間17分鐘，該批料就被完全精煉，并從該轉(zhuǎn)爐中出鋼，鋼中含有大約0.02%的碳。
所述在煉鋼轉(zhuǎn)爐底部的多介質(zhì)供給管與周圍的耐火磚2一起均勻地受到磨損。外風(fēng)管3和7通常以低于1mm/每批料的磨損速度燒蝕掉，用一個(gè)圖中未示的裝置可將內(nèi)同心管35和8往外移，以便調(diào)節(jié)用b表示的長度12，使供給管出口空間達(dá)到所希望的尺寸。根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果，大約每熔煉30-50批爐料，供給管35和8向外抽出大約相當(dāng)于用a表示的直徑4。
根據(jù)圖2的多介質(zhì)供給管包括直接冷卻的外供給管15。采用水冷方式，冷卻劑流過通道16。該供給管也有兩個(gè)同心內(nèi)供給管17和18，從外向里看，形成了介質(zhì)入口通道19，20和21。供給管出口空間直徑為22，用a表示，長度23，用b表示。此外，供給管18在供給管17內(nèi)縮進(jìn)其長度24，用c表示。
圖2所示的多介質(zhì)供給管具有一個(gè)主要由水冷的外管15構(gòu)成的似噴槍的形狀，該發(fā)明的供給管主要適合于作為各種冶金處理過程用的頂吹供給管。例如，用KES方法煉鋼時(shí)，就把其安裝在爐子的頂部并用來加熱或繼續(xù)燃燒供給管。由于其可動(dòng)地懸浮著，因此，可調(diào)節(jié)多介質(zhì)供給管相對于液態(tài)金屬熔液表面的任何希望的頂吹角。
已證實(shí)精煉熔池上在其運(yùn)行過程中具有這樣的介質(zhì)進(jìn)入通道是有利的，從這些介質(zhì)進(jìn)入通道流過的介質(zhì)，從外向里看，依次為天然氣流過通道19，煤粉流過通道20，和氧氣流過中心管21。在大約熔煉了一半的批料之后，所有的介質(zhì)除氧以外都被切斷，而僅有氧氣流過多介質(zhì)供給管的通道21，由于爐內(nèi)氣體空間的反應(yīng)氣體的繼續(xù)燃燒，該運(yùn)行模式可充分地利用熱量。
冶金處理過程中使用的頂吹式多介質(zhì)供給管，除了圖2的那樣，當(dāng)然可有四或更多的進(jìn)入通道。如果有四個(gè)介質(zhì)進(jìn)入通道，則天然氣流過外環(huán)間隙，空氣從下一個(gè)通道流入，然后是煤粉，氧氣從中心管中流過。
已證實(shí)這種操作多介質(zhì)供給管的方法的大規(guī)模應(yīng)用是很有利的，當(dāng)將其用于熔液上方時(shí)，氧氣流過中心通道，即，作為頂吹風(fēng)管或噴槍，而當(dāng)用作為下部供給管時(shí)，將含碳燃料導(dǎo)入中心介質(zhì)進(jìn)入通道。
根據(jù)本發(fā)明的操作多介質(zhì)供給管的方法和該種多介質(zhì)供給管本身可適用于各種狀態(tài)的冶金處理過程而不會(huì)落到本發(fā)明的范圍之外，一種例子是處理受污染的灰塵。灰可以和燃料混合，例如與粉狀焦炭混合，將其通入熔池內(nèi)來補(bǔ)償處理熱量的平衡，或者一種受污染的粉狀材料或同時(shí)幾種這樣的有害灰粉通過多介質(zhì)供給管的一個(gè)或幾個(gè)附加的介質(zhì)進(jìn)入通道通入或吹入熔液內(nèi)。此外，對多介質(zhì)供給管及其操作方法作多種可能的改進(jìn)和同時(shí)使其在某種單獨(dú)的冶金處理方法中優(yōu)化仍在本發(fā)明的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種在冶金處理過程中運(yùn)行多介質(zhì)供給管的方法，該供給管具有至少兩個(gè)供各種氣體、液體、可氣動(dòng)輸送的固體物質(zhì)和這些介質(zhì)的任何的混合物的進(jìn)入通道，并可把這些供給管中的一或多根安裝到相應(yīng)反應(yīng)爐內(nèi)的冶金熔液液面下方和/或上方，其特征在于，這些多介質(zhì)供給管中的至少一根供給管在冶金處理操作期間暫時(shí)關(guān)閉其中至少一個(gè)介質(zhì)進(jìn)入通道內(nèi)的介質(zhì)供給或把其內(nèi)的介質(zhì)壓力降低到供入壓力的一半以下。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其特征在于，可反復(fù)地關(guān)閉介質(zhì)的供給，但保留多介質(zhì)供給管的至少一個(gè)進(jìn)入通道的介質(zhì)供給。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2的方法，其特征在于，可反復(fù)地把介質(zhì)的壓力降低到低于供入壓力的一半以下并再增加多介質(zhì)供給管的至少一個(gè)進(jìn)入通道內(nèi)的壓力。
4.根據(jù)權(quán)利要求1-3中的一或多項(xiàng)的方法，其特征在于，在供給管的至少兩個(gè)進(jìn)入通道內(nèi)同時(shí)地關(guān)閉介質(zhì)的供給或把壓力降低到供入壓力的一半以下。
5.根據(jù)權(quán)利要求1-4中的一或多項(xiàng)的方法，其特征在于，當(dāng)供給管位于冶金熔池的熔液表面以上運(yùn)行時(shí)，尤其是作為來自熔煉過程的反應(yīng)氣體的繼續(xù)燃燒供給管時(shí)，多介質(zhì)供給管具有噴槍的形狀，且頂吹高度和/或頂吹角是可調(diào)的。
6.一種完成上述權(quán)利要求1-5的方法的多介質(zhì)供給管，該供給管具有至少兩個(gè)進(jìn)入通道，這些通道主要包括貫穿的，環(huán)狀的介質(zhì)進(jìn)入裝置，優(yōu)選的是同心安裝的管，該多介質(zhì)供給管的特征在于具有凈直徑為a的外環(huán)狀介質(zhì)進(jìn)入裝置包含第2介質(zhì)進(jìn)入裝置，其中后者在外介質(zhì)進(jìn)入裝置內(nèi)縮進(jìn)，其縮進(jìn)長度b至少對應(yīng)于直徑a。
7.根據(jù)權(quán)利要求6的多介質(zhì)供給管，其特征在于，第2介質(zhì)供給裝置包括另外的一個(gè)或更多的介質(zhì)供給裝置，這些裝置在第2介質(zhì)供給裝置內(nèi)縮進(jìn)或中止于幾乎與所述的裝置相同的位置。
8.根據(jù)權(quán)利要求6或7的多介質(zhì)供給管，其特征在于，介質(zhì)供給裝置是同心管結(jié)構(gòu)，不同的管徑在相互獨(dú)立的管之間形成環(huán)形間隙，管之間的間隔部件確保了環(huán)形間隙的均勻?qū)挾取?br> 9.根據(jù)權(quán)利要求6-8中的一或多項(xiàng)的多介質(zhì)供給管，其特征在于，中心管(中心介質(zhì)供給裝置)的開口被加工成拉伐爾噴嘴狀。
10.根據(jù)權(quán)利要求6-9中的一或多項(xiàng)的多介質(zhì)供給管，其特征在于，管子/介質(zhì)供給裝置具有耐磨表面。
11.根據(jù)權(quán)利要求6-10中的一或多項(xiàng)的多介質(zhì)供給管，其特征在于，外介質(zhì)供給裝置被直接冷卻，優(yōu)選用水冷。
全文摘要
本發(fā)明涉及在操作冶金處理過程中運(yùn)行多介質(zhì)供給管的方法，該供給管有至少兩個(gè)氣體，液體，可氣動(dòng)輸送的固體物質(zhì)及其任何混合物的進(jìn)入通道，一或多根供給管安裝到相應(yīng)反應(yīng)爐內(nèi)的冶金熔液液面下方和/或上方，其中至少一根多介質(zhì)供給管在冶金處理操作期間暫時(shí)關(guān)閉其中至少一個(gè)介質(zhì)進(jìn)入通道內(nèi)的介質(zhì)供給或把其內(nèi)的介質(zhì)壓力降低到供入壓力的一半以下。
文檔編號C21C5/48GK1101078SQ9311437
公開日1995年4月5日 申請日期1993年11月11日 優(yōu)先權(quán)日1992年11月11日
發(fā)明者K·克林特沃思, J·施泰恩斯, H·堡格 申請人:Kct技術(shù)有限公司