專利名稱：用于將氣體注入到容器內(nèi)的裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于將氣體注入到容器中的裝置。本發(fā)明尤其應(yīng)用于 (但不限于)用于在高溫條件下將氣流注入到冶金容器內(nèi)的裝置。這種 冶金容器可以例如是一種熔煉容器，在該熔煉容器中通過(guò)直接熔煉工 藝生產(chǎn)熔融金屬。
背景技術(shù)：
美國(guó)專利6083296中描述了一種公知的直接熔煉工藝，該直接熔 煉工藝依靠熔融金屬層作為反應(yīng)介質(zhì)，并通常稱作HIsmelt工藝。該專 利中描述的HIsmelt工藝包括
(a) 在容器中形成熔融鐵和熔渣的熔池；
(b) 向該熔池中注入
(i) 含金屬的供料， 一般為金屬氧化物；和
(ii) 固體含碳材料， 一般為煤，該固體含碳材料用作金屬氧化物的 還原劑，并用作能量源；以及
(c) 在金屬層中將含金屬的供料熔煉成金屬。
術(shù)語(yǔ)"熔煉"在此應(yīng)理解為表示其中發(fā)生還原金屬氧化物的化學(xué) 反應(yīng)以產(chǎn)生液態(tài)金屬的熱處理。
HIsmelt工藝還包括在熔池上方的空間中用含氧氣體后燃燒反應(yīng) 氣體(諸如從熔池中釋放的CO和H2)，并且將后燃燒所產(chǎn)生的熱傳遞 到熔池，以提供熔煉含金屬的供料所需的熱能。
HIsmdt工藝還包括在熔池的名義靜止表面上方形成過(guò)渡區(qū)，在該 過(guò)渡區(qū)中存在大量的先上升后下降的熔融金屬和/或熔渣的液滴、飛濺物或液流，它們成為將在熔池上方后燃燒反應(yīng)氣體所產(chǎn)生的熱能傳遞 到熔池的有效介質(zhì)。在HIsmelt工藝中，通過(guò)多個(gè)噴槍/風(fēng)口將含金屬的供料和固體含 碳材料注入到金屬層中，所述噴槍/風(fēng)口與垂直方向傾斜成向下并向內(nèi) 延伸穿過(guò)熔煉容器的側(cè)壁并進(jìn)入容器的下部區(qū)域內(nèi)，從而將所述固體 材料送入容器底部中的金屬層中。為了促進(jìn)容器上部中反應(yīng)氣體的后 燃燒，通過(guò)向下延伸的熱空氣注入噴槍將可能富氧的熱空氣流注入到 容器的上部區(qū)域內(nèi)。為了促進(jìn)容器上部中氣體的有效后燃燒，期望引 入的熱空氣流以渦旋運(yùn)動(dòng)離開(kāi)噴槍。為此，噴槍的出口端可以配有內(nèi) 部流動(dòng)引導(dǎo)件，以產(chǎn)生適當(dāng)?shù)臏u旋運(yùn)動(dòng)。容器的上部區(qū)域可達(dá)到大約 2000'C的溫度，并且熱空氣可以約110(TC-1400'C的溫度送入噴槍中。 因此，該噴槍必須能夠在內(nèi)部和外壁上經(jīng)受極高的溫度，尤其是在其 伸入到容器的燃燒區(qū)域中的噴槍輸送端處。美國(guó)專利6440356公開(kāi)了一種氣體注入噴槍構(gòu)造，該構(gòu)造設(shè)計(jì)成 滿足在HIsmelt工藝中遇到的極端條件。在該構(gòu)造中，流動(dòng)引導(dǎo)件是安 裝在氣流導(dǎo)管的前端處的中心體上的螺旋葉片的形式。這些葉片連接 到氣流導(dǎo)管壁并且在內(nèi)部通過(guò)流經(jīng)導(dǎo)管壁內(nèi)的供給和回流通道的冷卻 水進(jìn)行水冷。美國(guó)專利6673305公開(kāi)了一種替選的噴槍構(gòu)造，在該構(gòu) 造中，螺旋流動(dòng)引導(dǎo)葉片安裝在延伸氣流導(dǎo)管的長(zhǎng)度的中心管狀結(jié)構(gòu) 上。該中心結(jié)構(gòu)設(shè)有水流通道，這些水流通道被設(shè)置用于冷卻水到中 心結(jié)構(gòu)的基本位于氣流導(dǎo)管頂部?jī)?nèi)的前部的流動(dòng)。在該構(gòu)造中，流動(dòng) 引導(dǎo)葉片不被冷卻，并且從導(dǎo)管的具有耐熔襯里的壁部?jī)?nèi)的導(dǎo)管頂部 折回(set back)。在美國(guó)專利640356和6673305所公開(kāi)的構(gòu)造中，導(dǎo)管的端頭形成 有單個(gè)環(huán)形空間，冷卻水從傳輸通道經(jīng)過(guò)該環(huán)形空間流到具有相似長(zhǎng) 度的導(dǎo)管壁通道中的返回通道。本發(fā)明提供了一種改進(jìn)的構(gòu)造，該構(gòu) 造能夠更有效地冷卻端頭并且具有改進(jìn)的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度。本發(fā)明還可以應(yīng)用到用于將固體顆粒材料注入到容器內(nèi)的固體注入噴槍。 發(fā)明內(nèi)容根據(jù)本發(fā)明，提供了一種用于將顆粒和/或氣體材料注入到用于執(zhí) 行冶金處理的冶金容器中的裝置，該裝置包括 導(dǎo)管，通過(guò)該導(dǎo)管注入材料；延伸穿過(guò)導(dǎo)管壁的內(nèi)部和外部水入流和出流通道，其分別用于冷 卻水從導(dǎo)管的后端到前端的入流和從導(dǎo)管的前端到后端的出流；和環(huán)形導(dǎo)管端頭，該環(huán)形導(dǎo)管端頭設(shè)置在導(dǎo)管的前端處，提供了內(nèi)部和外部水流通道之間的水流連接；其中導(dǎo)管端頭具有環(huán)形構(gòu)造，包括環(huán)形內(nèi)端部件、環(huán)形外端部件、 位于內(nèi)部部件和外部部件之間的環(huán)形中心部件，和多個(gè)徑向延伸的間 隔物，這些間隔物將外端部件和中心部件之間的空間分成不連續(xù)的徑 向通道，以用作所述端頭內(nèi)部水流通道。所述導(dǎo)管可以是氣流導(dǎo)管，用于氣流從導(dǎo)管前端的排出。所述間隔物可以是外端部件上的肋的形式。中間部件可以具有一系列徑向凹槽，以容納外端部件上的肋中的外端部件上的肋可以包括第一肋系列和第二肋系列，第一肋系列 沿外端部件的圓周間隔開(kāi)，第二肋系列沿外端部件的圓周間隔在第一 系列肋之間，第一系列的肋比第二系列的肋從外部部件突出得更遠(yuǎn)，并 被中心部件中的凹槽系列容納。第一系列的肋可以焊接到端頭的中心部件。第二系列的肋可以接靠第一系列肋之間與端頭的中心部件。被肋分為所述不連續(xù)的水流通道端頭的外端部件與中心部件之間 的空間可以沿著通道在徑向向外的方向上逐漸變窄。該端頭的內(nèi)部、外部和中心部件可以由相同的材料制成，并焊接到一起。例如，它們可以由銅形成，其中銅可以至少具有99%的純度， 以促進(jìn)通過(guò)端頭的有效而均勻的熱傳遞。物料注入導(dǎo)管的壁可以包括同心間隔開(kāi)的內(nèi)部、中間和外部管， 這些管形成被細(xì)分為內(nèi)部和外部水流通道的內(nèi)部和外部環(huán)形空間。內(nèi)部環(huán)形空間可以通過(guò)內(nèi)部分隔條細(xì)分為用于水流入的內(nèi)部水流 通道，這些內(nèi)部分隔條繞著內(nèi)部導(dǎo)管管道的外圍表面螺旋地延伸并焊 接到該表面，并嵌入地配在中間導(dǎo)管管道內(nèi)。外部環(huán)形空間可以通過(guò)外部分隔條細(xì)分為用于水流出的外部水流 通道，這些外部分隔條繞著中間導(dǎo)管管道的外圍表面螺旋地延伸并焊 接到該表面，并嵌入地配在外部導(dǎo)管管道內(nèi)。內(nèi)部環(huán)形空間在徑向方向上可以比外部環(huán)形空間在徑向方向上 寬，相應(yīng)地，內(nèi)部分隔條在徑向方向上可以比外部分隔條在徑向方向 上高。根據(jù)本發(fā)明，還提供一種配有上述用于將材料注入到容器中的裝 置的直接熔煉容器。根據(jù)本發(fā)明，還提供了一種在冶金過(guò)程中使用的、用于將顆粒和/ 或氣體材料注入到冶金容器中的裝置，該裝置包括導(dǎo)管，通過(guò)該導(dǎo)管注入所述材料，該導(dǎo)管包括具有同心環(huán)形通道 的導(dǎo)管壁，該導(dǎo)管壁用于冷卻水沿著所述環(huán)形通道中的第一個(gè)從導(dǎo)管的后端到前端的流入，以及冷卻水沿著所述環(huán)形通道中的第二個(gè)從導(dǎo)
管壁的前端到后端的流出；
所述同心環(huán)形通道由同心套管提供，這些同心套管由內(nèi)部套管、
外部套管和中間套管組成；
位于導(dǎo)管前端處的導(dǎo)管端頭至少將內(nèi)部套管和外部套管連接起
來(lái)，從而提供第一和第二水流通道之間的水流連結(jié)；
所述外部套管提供所述裝置的至少一部分外表面，并且其后部的 直徑比前部大；
所述中間套管的后部的直徑比前部大，并且所述中間套管的所述 后部與所述外部套管的所述后部相鄰地設(shè)置；
所述外部套管的所述后部和所述中間套管的所述后部構(gòu)造成使得 設(shè)置在外部套管與中間套管之間的與外部套管的后部相鄰的環(huán)形通道 的徑向?qū)挾?，與設(shè)置在外部套管與中間套管之間的與外部套管的前部 相鄰的環(huán)形通道的徑向?qū)挾然鞠嗤?br> 外部套管的后部的壁厚可以與外部套管的前部的壁厚基本相同， 并且中間套管的后部的壁厚可以比中間套管的前部的壁厚大。
該裝置可以包括與中間套管的外表面相鄰地設(shè)置的另一個(gè)套管構(gòu) 件，從而提供所述中間套管的所述后部的較大直徑。
該另一個(gè)套管構(gòu)件可以沿著所述裝置的后部向內(nèi)間隔開(kāi)并從懸掛 于該后部，從而為水到所述導(dǎo)管壁的所述流入或所述流出提供至少一 個(gè)水流走廊(gallery)。
該裝置可以包括外殼構(gòu)件，該外殼構(gòu)件將所述內(nèi)部套管的后端與 所述外部套管的所述后端連接起來(lái)，其中所述中間套管的后部從所述 外殼的端部向內(nèi)設(shè)置，從而提供沿著所述中間套管向后的水流路徑。
所述另一個(gè)套管構(gòu)件可以從所述中間套管的所述后部向前設(shè)置，從而將所述裝置的后部分隔為用于水到所述環(huán)形通道的流入和流出的 第一和第二水流走廊。
所述另一個(gè)套管可以緊固到所述裝置的所述后部，所述另一個(gè)套 管構(gòu)件與所述中間套管中間設(shè)置有滑動(dòng)密封裝置，從而允許所述中間 套管與所述另一個(gè)套管構(gòu)件的相對(duì)縱向移動(dòng)。
所述中間套管的后部可以包括從所述另一個(gè)套管構(gòu)件向后延伸的 第一部分和從所述另一個(gè)套管構(gòu)件向前延伸到所述導(dǎo)管端頭的第二部 分，在所述中間套管的所述第二部分與所述另外的套管構(gòu)件之間設(shè)置 有滑動(dòng)密封裝置。
所述中間套管的內(nèi)表面和所述內(nèi)部套管的外表面可以通過(guò)在其間 以螺旋布置的形式延伸的至少一個(gè)分隔條分開(kāi)。
所述中間套管的第一部分可以緊固到所述至少一個(gè)分隔條。 中間套管的內(nèi)徑可以基本上不變。
內(nèi)部套管的外表面可以基本上不變，由此，設(shè)置在所述內(nèi)部套管 和所述中間套管之間的水流通道的徑向厚度沿著其長(zhǎng)度可以基本上不 變。
所述外部套管的內(nèi)表面和所述中間套管的外表面可以由在其間以 螺旋布置的形式延伸的至少一個(gè)分隔條分開(kāi)。


為了更加充分地解釋本發(fā)明，將參考以下附圖詳細(xì)地描述實(shí)施例， 在附圖中
圖1為包含根據(jù)本發(fā)明構(gòu)造的熱空氣注入噴槍的一個(gè)實(shí)施例的直接熔煉容器的垂直剖視圖2為熱空氣注入噴槍的縱向剖視圖3為噴槍的另一個(gè)實(shí)施例的前部的側(cè)面正視圖4為圖3中的噴槍的前部分的端視圖5為圖3中的噴槍的前部的縱向剖視圖6為圖5中噴槍的前部的放大圖，顯示了噴槍端頭的構(gòu)造，注 意，圖2中的噴槍的噴槍端頭具有相同的構(gòu)造。 圖7為沿圖6中的線7-7的剖視圖； 圖8表示了噴槍的環(huán)形端頭的內(nèi)端部件； 圖9為沿圖8中的線9-9的剖視圖； 圖IO表示了噴槍端頭的外端部件； 圖11為圖10中的部件的內(nèi)部面的透視圖； 圖12為圖IO所示的部件的概略側(cè)視圖； 圖13為沿圖10中的線13-13的剖視圖； 圖14為沿圖10中的線14-14的剖視圖； 圖15為沿圖10中的線15-15的剖視圖； 圖16圖示了導(dǎo)管端頭的中央部件； 圖17為圖16所示的端頭部件的側(cè)面正視圖； 圖18為沿圖16中的線18-18的剖視圖。
具體實(shí)施例方式
圖1圖示了用于美國(guó)專利US6083296中所描述的HIsmelt工藝下 的操作的直接熔煉容器。該冶金容器基本上用ll來(lái)表示，并具有包 括由耐熔磚形成的基座12和側(cè)部13的爐床；側(cè)壁14，該側(cè)壁14形成 從所述爐床的側(cè)部13向上延伸的大致為圓柱形的圓筒，并包括圓筒上 部15和圓筒下部16;頂部17;用于排氣的出口18;用于連續(xù)地排放 熔融金屬的前部爐床19;以及用于排放熔渣的出渣孔21。
在使用中，所述容器包含鐵和熔渣的熔池，所述熔池包括熔融金
屬層22和在熔融金屬層22上的熔渣層23。數(shù)字24標(biāo)出的箭頭顯示了金屬層22的名義靜止表面的位置，而數(shù)字25標(biāo)出的箭頭顯示了熔渣 層23的名義靜止表面的位置。術(shù)語(yǔ)"靜止表面"應(yīng)該理解為當(dāng)沒(méi)有氣 體和固體注入到容器內(nèi)時(shí)的表面。
所述容器配有向下延伸的熱空氣注入噴槍26和固體注入噴槍27， 所述熱空氣注入噴槍26用于將大約1200'C溫度下的空氣流，即所謂的 "熱空氣流"傳送到所述容器的上部區(qū)域內(nèi)，而固體注入噴槍27向下 并向內(nèi)延伸穿過(guò)側(cè)壁14并進(jìn)入所述熔渣層23，其用于將鐵礦石、固體 含碳材料和夾帶在貧氧載體氣體中的助熔劑注入到金屬層22內(nèi)。這樣 選擇所述噴槍27的位置，使得它們的出口端28在所述工藝操作期間 位于金屬層22表面的上方。所述噴槍的這個(gè)位置降低了與熔融金屬接 觸而受損害的危險(xiǎn)，也使得可以通過(guò)強(qiáng)制內(nèi)部水冷卻來(lái)冷卻噴槍，而 不存在水與容器里的熔融金屬相接觸的重大危險(xiǎn)。
圖2至圖18中示出了熱空氣注入噴槍26的不同實(shí)施例的構(gòu)造。 圖2描繪了第一實(shí)施例，圖3至圖5描繪了第二實(shí)施例。圖2至圖5 中的等同部件具有相同的編號(hào)。圖6至圖18中的噴槍端頭在關(guān)于圖3 至圖5中所示的噴槍的實(shí)施例的論述中進(jìn)行了描述。圖2中的噴槍端 頭具有相同的構(gòu)造。
參考圖2，噴槍26包括細(xì)長(zhǎng)的導(dǎo)管31，該導(dǎo)管31通過(guò)氣體入口 結(jié)構(gòu)32接收熱氣，并且將該熱氣注入到容器的上部區(qū)域內(nèi)。環(huán)形導(dǎo)管 端頭36設(shè)置在氣流導(dǎo)管31的前端。該噴槍包括細(xì)長(zhǎng)的中心管狀結(jié)構(gòu) 33，該中心管狀結(jié)構(gòu)在氣流導(dǎo)管31內(nèi)從它的后端延伸至它的前端。在 所述導(dǎo)管的前端附近，中心結(jié)構(gòu)33攜有用于使得離開(kāi)所述導(dǎo)管的氣流 產(chǎn)生渦旋的一系列渦旋傳遞葉片34。旋轉(zhuǎn)葉片34可形成為四分頭螺旋 構(gòu)造。它們的入口 (后)端可以具有從開(kāi)始的直線部分到完全形成的 螺旋部分的平滑過(guò)渡部分，以便最小化渦流和壓降。
中心結(jié)構(gòu)33的前端具有圓頂鼻端35，圓頂鼻端35向前突出越過(guò)導(dǎo)管的31的端頭36，使得所述中心本體的前端和所述導(dǎo)管端頭聯(lián)合起 來(lái)作用，以形成用于來(lái)自導(dǎo)管的擴(kuò)散氣流的環(huán)形噴嘴，同時(shí)葉片34使 得所述擴(kuò)散氣流產(chǎn)生渦旋。從氣體入口 32向下游延伸的導(dǎo)管31的主要部分的壁是內(nèi)部水冷 的。所述導(dǎo)管的這個(gè)部分包括一系列的三個(gè)同心鋼管37、 38、 39,它 們延伸到所述導(dǎo)管的前端部分，并在此處連接到導(dǎo)管端頭36。在如圖3-圖5中描述的第二實(shí)施例中，外部管39在39A處分級(jí)， 從而使得該管的后部39B比前部39C具有更大的直徑。中間管38的后 部由設(shè)置在外部管39的后部39B內(nèi)的外部套管40增厚。具有恒定徑 向?qū)挾鹊膬?nèi)部環(huán)形空間41被限定在管37、 38之間，具有較小恒定徑 向?qū)挾鹊耐獠凯h(huán)形空間42被限定在管38、 39之間，空間41、 42都從 端頭通過(guò)向?qū)Ч艿暮竺娌糠窒蚝笱由欤殡S著外部環(huán)形口 42向外和向 后沿著外部管道39的具有擴(kuò)大的直徑的后面部分39B延伸。該環(huán)形空 間41、 42分別被螺旋延伸的內(nèi)部分隔條43和外部螺旋延伸分隔條44 被細(xì)分成內(nèi)部和外部水流通道，以形成一系列的四個(gè)螺旋延伸內(nèi)部水 流通道45和第二系列的四個(gè)螺旋延伸外部水流通道46。冷卻水通過(guò)位于導(dǎo)管后端的兩個(gè)入水口 47和環(huán)形入口歧管48供 應(yīng)給到內(nèi)部通道45。水沿著螺旋通道45向前流到端頭36，水以將在 說(shuō)明書(shū)中后面描述的方式穿過(guò)該端頭流回到外部螺旋延伸通道46內(nèi)， 水沿著外部螺旋延伸通道46流回到導(dǎo)管的后端，從出口歧管49和兩 個(gè)出水口 51流出。內(nèi)部水流通道45以四頭螺旋排列延伸，外部水流通道46也以一 個(gè)四頭螺旋排列延伸，但是具有比螺旋內(nèi)部通道45短的螺距。更具體 地說(shuō)，在從導(dǎo)管的后端向端頭延伸時(shí)，內(nèi)部通道45延伸通過(guò)僅僅大約 一圈的1/4，然而，外部返流通道46以較短的螺距延伸數(shù)圈從端頭返 回出口歧管49。這增加了水在外部通道46中的駐留時(shí)間，從而增強(qiáng)了對(duì)導(dǎo)管的外部的冷卻。內(nèi)部通道45的徑向?qū)挾缺韧獠客ǖ?6的徑向 寬度大，并且水流在通過(guò)端頭時(shí)被加速，以增強(qiáng)通過(guò)端頭的排熱，保 持了穿過(guò)較窄的外部水流通道46的恒定的體積流量。
內(nèi)部分隔條43以螺旋狀圍繞內(nèi)部導(dǎo)管管道37的外圍表面延伸并 焊接到該外圍表面，并且嵌入地配在中間導(dǎo)管管道38內(nèi)。形成外部水 流通道的外部分隔條44以螺旋狀圍繞中間管道38的外圍表面(包括 在第二實(shí)施例中被增厚的后部39B)延伸并焊接到該外圍表面，并且嵌 入地配在外部導(dǎo)管管道39內(nèi)(包括該管的直徑增大的后部39B)。
導(dǎo)管管道39的后端與管狀外殼52相連，外殼52容納內(nèi)部和中間 管道37、 38的后端，并且支撐(carry)著入水口 47和出水口 51。
外部套管40向管狀外殼52內(nèi)設(shè)置并緊固于管狀外殼52。這將噴 槍的后部分隔為兩個(gè)水流走廊， 一個(gè)用于水48的流入， 一個(gè)用于水49 的流出。
中間管道38向所述外殼52的端壁內(nèi)設(shè)置，從而提供從走廊48到 內(nèi)部通道45的水流通道。
為了與入氣口結(jié)構(gòu)(如第一實(shí)施例中的入口結(jié)構(gòu))相連，外殼52 設(shè)有后部法蘭53。法蘭53也與安裝法蘭54相連，用于噴槍與容器的 相連。在第一個(gè)實(shí)施例中，法蘭54將噴槍在垂直方向上懸吊在容器內(nèi)， 并通過(guò)外部導(dǎo)管管道39承受其全部重量。
第二實(shí)施例可以與垂直方向呈一定角度地懸吊，其中較大直徑部 分39B提供了安裝套管，該安裝套管用于定位在位于容器上的安裝噴 嘴中。 一般地，在圖1所示的類型的容器中，多個(gè)這樣的噴嘴將會(huì)被 放置到頂壁17上，并且在第二實(shí)施例中描述的類型的噴槍將會(huì)替換圖 1中描述的噴槍26。 一般地，大直徑部分39B具有介于噴槍長(zhǎng)度的1/4與1/2之間的長(zhǎng)度。
中間管道38的后端由外殼52內(nèi)的滑動(dòng)密封裝置38支撐承，從而 允許在各噴槍部件的不均勻膨脹時(shí)管道的相對(duì)縱向運(yùn)動(dòng)。特別地，中 間管道38可以被分成第一部分，該第一部分向噴槍的后部延伸并緊固 于螺旋分隔條43。中間管道38的第二部分向前延伸至導(dǎo)管端頭。
水冷卻導(dǎo)管31在內(nèi)部襯有內(nèi)部耐火襯里56，襯里56配在所述導(dǎo) 管的內(nèi)部管道39內(nèi)并延伸到所述導(dǎo)管的水冷端頭36。導(dǎo)管端頭36的 內(nèi)周邊基本與所述耐火襯墊的限定了用于氣體通過(guò)所述導(dǎo)管的有效流 通通道的內(nèi)表面齊平。
外部管道39的前部的外圍表面56 (在第二個(gè)實(shí)施例中，在臺(tái)階 39A與端頭36之間)可以做的粗糙或者設(shè)有用作鎖定構(gòu)造的突出部， 以促進(jìn)該表面上的聚渣，該熔渣用作防止該表面過(guò)熱的保護(hù)層。
導(dǎo)管端頭36為環(huán)形構(gòu)造，并且包括環(huán)形內(nèi)端部件61和環(huán)形外端 部件62以及位于所述內(nèi)端部件和外端部件之間的環(huán)形中心部件63。外 端部件62設(shè)有徑向延伸的多個(gè)肋，從而將外端部件62和中心部件63 之間的空間分隔為不連續(xù)的徑向通道64，這些徑向通道用于當(dāng)水從螺 旋流入通道45流到螺旋出水流出46流動(dòng)時(shí)繞端頭的流動(dòng)。外端部件 62的肋包括第一系列的肋65和第二系列的肋66，其中第一系列的肋 65沿外端部件的圓周間隔開(kāi)，第二系列的肋66沿外端部件的圓周間隔 在第一系列肋65之間。第一系列肋65比第二系列肋66從外端部件突 出的更遠(yuǎn)。中心部件63設(shè)有一系列徑向凹槽67，以容納第一系列肋 65，較淺的第二系列肋僅僅在插入到凹槽67內(nèi)的較高的肋65之間接 靠端頭的中心部件63。較高的肋65的外端部分在68位置處被焊接到 中心部件63，從而將外部和中心部件62、 63與肋65、 66緊緊地固定 在一起，肋65、 66將它們之間的空間細(xì)分成不連續(xù)的水流通道64。內(nèi) 部端頭部件61與中心部件63之間的空間69未被分隔，從而提供了從流入通道45到不連續(xù)的端頭通道64的單獨(dú)的、指向內(nèi)的環(huán)形水流通 道，不連續(xù)的端頭通道64徑向向外延伸并朝流出通道46圍繞端頭的 外部延伸回來(lái)。被肋65、 66分為離散的水流通道64的外端部件62和 中心部件63之間的空間在徑向向外方向沿著通道變窄，使得通道64 的有效截面在徑向向外方向上減小，以使冷卻水在通過(guò)端頭時(shí)加速。
端頭的內(nèi)部、外部和中心部件61、 62、 63被焊接到一起并都由高 純度的銅制成，以促進(jìn)通過(guò)端頭的有效并均勻的熱傳遞，并避免部件 之間的由于熱膨脹差而引起的任何移動(dòng)，否則該移動(dòng)可能會(huì)影響通過(guò) 端頭的離散水流通道的構(gòu)造和尺寸。
雖然本發(fā)明所示的實(shí)施例為氣體注入噴槍，但是，應(yīng)認(rèn)識(shí)到，環(huán) 形導(dǎo)管端頭也可以應(yīng)用到固體注入噴槍上，例如，在國(guó)際申請(qǐng) PCT/AU2005/001603中公開(kāi)的普遍構(gòu)造的噴槍。因此應(yīng)當(dāng)理解，本發(fā) 明并不僅限于所示的實(shí)施例的構(gòu)造細(xì)節(jié)，眾多變化也落在本發(fā)明的范 圍內(nèi)。
作為示例，當(dāng)該噴槍的實(shí)施例被描述成熱空氣注入噴槍時(shí)，本發(fā) 明并不局限于此，并且應(yīng)擴(kuò)展到任何適合的氣體的注入和顆粒材料的 注入。作為示例，注入的顆粒物料可以包括精鐵礦和/或含碳材料。
權(quán)利要求
1.一種用于將顆粒和/或氣體材料注入到用于進(jìn)行冶金處理的冶金容器中的裝置，該裝置包括導(dǎo)管，通過(guò)該導(dǎo)管注入所述材料；內(nèi)部和外部水流入和流出通道，所述通道延伸穿過(guò)所述導(dǎo)管的壁，分別用于冷卻水從所述導(dǎo)管的后端到前端的流入和冷卻水從所述導(dǎo)管的前端到后端的流出；和環(huán)形導(dǎo)管端頭，該環(huán)形導(dǎo)管端頭設(shè)置在所述導(dǎo)管的前端處，提供了所述內(nèi)部和外部水流通道之間的水流連接；其中所述導(dǎo)管端頭具有環(huán)形構(gòu)造并包括環(huán)形內(nèi)端部件、環(huán)形外端部件、位于內(nèi)部和外部部件之間的環(huán)形中心部件、以及多個(gè)徑向延伸的間隔物，這些間隔物將外端部件和中心部件之間的空間分成不連續(xù)的徑向通道，以用作所述端頭的所述內(nèi)部水流通道。
2. 如權(quán)利要求l所述的裝置，其中材料注入導(dǎo)管是用于從該導(dǎo)管 的前端排出氣流的氣流導(dǎo)管。
3. 如權(quán)利要求1或2所述的裝置，其中所述間隔物為所述外端部 件上的肋的形式。
4. 如權(quán)利要求3所述的裝置，其中所述中心部件具有一系列徑向 凹槽，以容納所述外端部件上的肋中的至少一些。
5. 如權(quán)利要求4所述的裝置，其中所述外端部件上的肋包括第一 系列的肋和第二系列的肋，其中第一系列的肋沿著所述外端部件的圓 周間隔開(kāi)，第二系列的肋沿著所述外端部件的圓周間隔在第一系列的 肋之間，第一系列的肋比第二系列的肋從所述外端部件突出得更遠(yuǎn)， 并被所述中心部件中的所述一系列凹槽容納。
6. 如權(quán)利要求5所述的裝置，其中所述第一系列的肋焊接到所述 中心部件。
7. 如權(quán)利要求5或6所述的裝置，其中所述第二系列的肋在所述 第一系列肋之間鄰接所述中心部件。
8. 如權(quán)利要求3至7中任一項(xiàng)所述的裝置，其中被所述肋劃分成 所述不連續(xù)水流通道的所述外端部件與所述中心部件之間的空間沿著 這些通道在徑向向外的方向上逐漸變窄。
9. 如前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的裝置，其中所述內(nèi)部、外部和 中心部件由相同的材料制作，并焊接到一起。
10. 如權(quán)利要求9所述的裝置，其中所述端頭的內(nèi)部、外部和中 心部件由銅形成。
11. 如前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的裝置，其中材料注入導(dǎo)管的 壁包括同心間隔開(kāi)的內(nèi)部、中間和外部管，這些管形成內(nèi)部和外部環(huán) 形空間，這些空間被細(xì)分為內(nèi)部和外部水流通道。
12. 如權(quán)利要求ll所述的裝置，其中所述內(nèi)部環(huán)形空間被內(nèi)部分 隔條細(xì)分為用于水流入的內(nèi)部水流通道，所述內(nèi)部分隔條圍繞內(nèi)部導(dǎo) 管管道的外圍表面螺旋地延伸并焊接于該外圍表面，并且嵌入地裝配 在中間導(dǎo)管管道內(nèi)。
13. 如權(quán)利要求11或12所述的裝置，其中所述外部環(huán)形空間被 外部分隔條細(xì)分為用于水流出的外部水流通道，所述外部分隔條圍繞 中間導(dǎo)管管道的外圍表面螺旋地延伸并焊接于該外圍表面，并且嵌入 地裝配在外部導(dǎo)管管道內(nèi)。
14. 如權(quán)利要求11至13中任一項(xiàng)所述的裝置，其中所述內(nèi)部環(huán) 形空間在徑向方向上比所述外部環(huán)形空間寬，相應(yīng)地，所述內(nèi)部分隔 條在徑向方向上比所述外部分隔條高。
15. —種直接熔煉容器，該直接熔煉容器配有如前述權(quán)利要求中 任一項(xiàng)所述的用于將材料注入到該容器中的裝置。
16. —種用于將顆粒和/或氣體材料注入到冶金處理中使用的冶金 容器中的裝置，該裝置包括導(dǎo)管，通過(guò)該導(dǎo)管注入所述材料，該導(dǎo)管包括具有同心環(huán)形通道 的導(dǎo)管壁，所述同心環(huán)形通道用于冷卻水沿著所述環(huán)形通道中的第一 個(gè)從所述導(dǎo)管的后端到前端的流入，以及冷卻水沿著所述環(huán)形通道中 的第二個(gè)從所述導(dǎo)管壁的前端到后端的流出；所述同心環(huán)形通道由同心套管提供，所述同心套管由內(nèi)部套管、 外部套管和中間套管組成；所述導(dǎo)管的前端處的導(dǎo)管端頭至少將所述內(nèi)部和外部套管連接起 來(lái)，以提供所述第一和第二水流通道之間的水流連接；所述外部套管提供所述裝置的外部表面的至少一部分，并且其后 部的直徑比前部大；所述中間套管的后部的直徑比前部大，并且所述中間套管的所述 后部與所述外部套管的后部相鄰地設(shè)置；并且所述外部套管的所述后部和所述中間套管的所述后部構(gòu)造成，使 得設(shè)置在所述外部套管和所述中間套管之間的與所述外部套管的后部 相鄰的環(huán)形通道的徑向?qū)挾扰c設(shè)置在所述外部套管和所述中伺套管之 間的與所述外部套管的前部相鄰的環(huán)形通道的徑向?qū)挾然鞠嗤?br> 17. 如權(quán)利要求16所述的裝置，其中所述外部套管的后部的壁厚 與所述外部套管的前部的壁厚基本相同，并且所述中間套管的后部的 壁厚比所述中間套管的前部的壁厚大。
18. 如權(quán)利要求16或17所述的裝置，其中另一個(gè)套管構(gòu)件與所 述中間套管的外表面相鄰地設(shè)置，從而提供所述中間套管的所述后部 的所述較大直徑。
19. 如權(quán)利要求18所述的裝置，其中所述另一個(gè)套管構(gòu)件向所述 裝置的后部?jī)?nèi)隔開(kāi)并懸掛于該后部，從而為水到所述導(dǎo)管壁的所述流 入或所述流出提供至少一個(gè)水流走廊。
20. 如權(quán)利要求19所述的裝置，其中外殼構(gòu)件將所述內(nèi)部套管的 后端與所述外部套管的所述后端連接起來(lái)，其中所述中間套管的后部 向所述外殼的端部?jī)?nèi)設(shè)置，從而提供向所述中間套管后的水流通道。
21. 如權(quán)利要求5至20中任一項(xiàng)所述的裝置，其中所述另一個(gè)套 管構(gòu)件向所述中間套管的所述后部的前面設(shè)置，從而將所述裝置的后 部分隔為用于水到所述環(huán)形通道的流入和流出的第一和第二水流走 廊。
22. 如權(quán)利要求21所述的裝置，其中所述另一個(gè)套管被緊固于所 述裝置的所述后部，并且在所述另一個(gè)套管構(gòu)件和所述中間套管中間 設(shè)有滑動(dòng)式密封裝置，從而允許所述中間套管和所述另一個(gè)套管構(gòu)件 的相對(duì)縱向運(yùn)動(dòng)。
23. 如權(quán)利要求22所述的裝置，其中所述中間套管的后部包括向 所述另一個(gè)套管構(gòu)件后延伸的第一部分和從所述另一個(gè)套管構(gòu)件向前 延伸到所述導(dǎo)管端頭的第二部分，并且在所述中間套管的所述第二部 分與所述另一個(gè)套管構(gòu)件之間設(shè)有滑動(dòng)式密封裝置。
24. 如權(quán)利要求23所述的裝置，其中所述中間套管的內(nèi)表面和所 述內(nèi)部套管的外表面被在它們之間以螺旋布置延伸的至少一個(gè)分隔條 分隔開(kāi)。
25. 如權(quán)利要求24所述的裝置，其中所述中間套管的所述第一部 分緊固于所述至少一個(gè)分隔條。
26. 如權(quán)利要求16所述的裝置，其中所述中間套管的內(nèi)部直徑基 本上不變。
27. 如權(quán)利要求26所述的裝置，其中所述內(nèi)部套管的外表面基本 上不變，由此，設(shè)置在所述內(nèi)部套管和所述中間套管之間的水流通道 的徑向厚度沿其長(zhǎng)度基本不變。
28. 如權(quán)利要求16所述的裝置，其中所述外部套管的內(nèi)表面和所 述中間套管的外表面被在它們之間以螺旋布置延伸的至少一個(gè)分隔條分隔開(kāi)。
29. —種直接熔煉容器，該直接熔煉容器配有如權(quán)利要求28所述 的用于將材料注入到該容器中的裝置。
全文摘要
一種用于將氣體注入到容器內(nèi)的裝置，該裝置包括導(dǎo)管，通過(guò)該導(dǎo)管注入氣體；內(nèi)部和外部水流入和流出通道，所述通道延伸穿過(guò)所述導(dǎo)管的壁，分別用于冷卻水從所述導(dǎo)管的后端到前端的流入和冷卻水從所述導(dǎo)管的前端到后端的流出；和環(huán)形導(dǎo)管端頭，該環(huán)形導(dǎo)管端頭設(shè)置在導(dǎo)管的前端處，提供了內(nèi)部和外部水流通道之間的水流連接；其中所述導(dǎo)管端頭具有環(huán)形構(gòu)造并包括環(huán)形內(nèi)端部件、環(huán)形外端部件、位于內(nèi)部和外部部件之間的環(huán)形中心部件、以及多個(gè)徑向延伸的間隔物，這些間隔物將外端部件和中心部件之間的空間分成不連續(xù)的徑向通道，以用作所述端頭的內(nèi)部水流通道。
文檔編號(hào)F27D3/18GK101303196SQ200710303528
公開(kāi)日2008年11月12日 申請(qǐng)日期2007年12月14日 優(yōu)先權(quán)日2006年12月15日
發(fā)明者喬治·欽格爾三世, 埃里克·蒂邁, 托德·史密斯 申請(qǐng)人:技術(shù)資源有限公司