进入口配置及其成形方法技术

本发明专利技术涉及一种进入口配置，特别是一种能够搅拌容器中的熔融金属的进入口配置。这种装置通常被称为风嘴。该进入口配置包括内部部件和外部部件，该内部部件形成具有外周缘的芯，该外部部件包括穿过其的孔，该孔具有围绕内部部件的外周缘布置的内周缘，且具有由内部部件的外周缘和外部部件上的内周缘之间的间隙限定的路径。该装置还包括跨越该内部部件的外周缘和外部部件的内周缘之间的间隙的一个或多个桥。该内部部件和外部部件由耐火材料形成。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】进入口配置及其成形方法
本专利技术涉及一种进入口配置，特别地但不仅限于一种能够对容器中的熔融金属进行搅拌的进入口配置。此外，本专利技术涉及一种此种进入口配置的成形方法。
技术介绍
参考图1，例如在钢的生产中，利用了BOS（碱性氧炼钢（BasicOxygenSteelmaking））工艺。在此种工艺中，批量的来自鼓风炉的热金属2在被称为转炉或BOF（碱性氧气转炉）的容器4中转化成钢。氧气通过多口喷枪6从上方吹入，目的是除去在加工中已经被引入到被加入至容器中的热金属和废钢中的杂质例如碳、硅和磷。随着氧气被引入，这会燃烧存在的碳，将混合物的碳含量从约4.5％降低到0.04-0.06％之间，并且提高容器温度。通过氧的引进和碳的燃烧来形成一氧化碳和二氧化碳，容器中的混合物被搅拌。然而，随着混合物的碳含量降低，一氧化碳和二氧化碳的量降低，因此减弱了混合效果。为此，采用风嘴8形式的进入口组件来将典型的惰性气体注入熔融金属中，以便搅拌熔融金属是已知的。这维持了混合效果。通常地，风嘴延伸穿过BOF的耐火内衬10、钢包、脱气装置或中间包。采用更多的风嘴来确保适当量的气体注入熔融金属中以实现期望的脱碳、脱磷、混合物的均一和混合物温度的均一的过程。典型地，风嘴由不锈钢形成并且具有穿过该风嘴的喷嘴，气体能够通过该喷嘴被注入到熔融金属中。气体通过喷嘴排出并且通入至金属熔池中并且气体通常形成线性路径而不是有角度的或循环的路径。不同形式的风嘴或气体注入设备已被设计来将气体注入到熔融金属中。US3645520描述了一种螺旋型喷枪，该螺旋型喷枪在熔融钢的熔池的表面下方被引入来主要用于熔融金属的脱碳。气体在熔池中的熔融金属的表面下方被吹入而不通过容器的耐火侧壁。另一已知的进入口配置是风嘴，其中钻有多个穿过耐火材料的洞以形成孔，并且不锈钢插入件被插入至所形成的孔中。导管的数量是可变的，并且通常可以在24和100之间，每个导管具有插入其中的不锈钢管。目前使用的另一种进入口配置如图2所示。在这个附图中，示出了被插入穿过耐火砖12中的孔的不锈钢套管10的剖视图。芯14被插入到该套筒10中，具有形成在具有峰和谷的外围表面上的多个半圆形通道14，其中一旦芯被插入套筒10中，峰邻接套筒10的内表面从而形成用于将气体注入至容器中的多个独立的通道14。芯14本身的自不锈钢径向向内的部分可以具有不同的芯材料。已知的进入口组件例如插入有已知的不锈钢插入件的风嘴存在重大问题。第一种现象是当通过通道14注入气体时由于熔融金属循环导致的反冲的影响。气泡形成在通道14的远端处，然后一旦达到平衡就会破裂。当它们这样时，熔融金属和残留的小的额外的部分范围的气体被迫返回到与耐火砖的围绕通道14的远端的区域接触。这发生的频率可以是约7Hz（每秒形成7个气泡）。熔融金属撞击不锈钢插入件，可以进入插入开口，并且可以被迫进入插入件和周围耐火物质之间的界面中，导致对两者的损坏。被迫回流的气体可具有约400℃的温度，并且熔融金属可在1400-1700℃，因此在砖的围绕通道14的远端的区域处的温度持续变化。这以及金属冲击导致耐火砖材料的磨损。增加注入的气体的流速降低了频率，但是同时每个冲击更大，这意味着不利影响依然较大。另一个问题来自注入气体的冷却效应。所注入的气体导致气泡周围的区域的持续冷却，这可导致熔融金属在容器中围绕该区域凝固。该固化的金属连接到不锈钢插入件。它可以是多孔的或可以是实心的，并且其效果是转移或降低气流的流速。当凝固的附着物在容器循环期间熔化或脱离时，围绕通道14的远端可能发生大量磨损，增加了由于每个气泡形成而反复冷却和加热所引起的磨损，从而增加了磨损率。这些效应难以控制。其程度和严重性取决于在组件的远端处的耐火材料的特性以及不锈钢插入物的存在。由于气泡形成和容器过程循环，在风嘴的远端区域中的耐火材料的热循环引起热机械损伤。在已知的风嘴中用作牺牲材料的不锈钢的另一个问题是不锈钢中的铬被引入到容器中的熔融金属中而影响所生产的钢的纯度。BOF中风嘴的磨损可以每批次处理的循环中多达0.3-1mm并且其相关联的温度升高。为了克服这些缺陷，在设定次数的循环之后，风嘴被封，且另一个孔被钻通容器壁用于插入另一个不锈钢套筒。这耗时、危险、并且也难以确保该孔被笔直地钻穿单个砖而非自砖之间横跨（cross）。这种横跨引入了固有缺点和潜在的随着不锈钢磨损而增加磨损的点。由于上述重大的不利影响，目前的风嘴使用寿命极短，这意味着通常风口可能在容器的800次加热和冷却循环之后已经被侵蚀到不可用状态。本专利技术改进了这种循环。本专利技术寻求通过提供一种能够将气体引入熔池中使得熔池中的材料具有良好的分散的进入口配置来克服现有技术的问题。此外，进入口配置的形式避免了材料积聚或侵蚀与容器中的熔融金属连通的进入口配置的远端，以便改善使用寿命。
技术实现思路
根据本专利技术的第一个方面，提供了一种用于将气体引入熔融金属中以引起熔融金属的搅拌的进入口配置，该进入口配置具有限定气体流动路径的纵向间隔的入口和出口，该进入口配置包括内部部件和外部部件，该内部部件形成具有外周缘的芯，该外部部件包括穿过其的孔，该孔具有围绕内部部件的外周缘布置的内周缘，且具有由内部部件的外周缘和外部部件的内周缘之间的间隙限定的路径，该装置还包括跨越内部部件的外周缘和外部部件的内周缘之间的间隙的一个或多个桥，其中第一部件和第二部件由耐火材料形成。该进入口配置可以被称为搅拌装置，因为气体通过其被注入到容器中，通常包含熔融金属，用于搅拌熔融金属以助于熔融金属的均质，并且还用于确保，典型地对于熔融钢，使碳和磷的存在被最大化地减少。在生产其它金属时，可以除去其它杂质。这种进入口配置也可以被称为钢铁生产中的风嘴。耐火材料是能够承受高温的一类技术陶瓷材料，高熔点结晶氧化物和非氧化物（例如碳化物）、碳和石墨、金属添加剂以及其它材料例如沥青和树脂构成的复杂复合材料。这种定义可以在FruehanR.J.(主编)的TheMaking,ShapingandTreatingofSteel–SteelmakingandRefiningVolume(钢铁的制造、成型和处理——炼钢和精炼卷)((11thed.)Pittsburg(1998):TheAISESteelFoundation)中的Hubble,D.H.的SteelPlantRefractories（钢铁厂耐火材料）中找到。由于气泡形成和容器过程循环，在靠近风嘴出口的远端区域中的耐火材料的热循环导致在已知系统中的热机械损伤，然而这通过使用耐火材料用于内部部件和外部部件来缓解。在出口处或邻近出口处的内部部件和外部部件之间即未被横向地提供有金属部件，即在进入口组件的工作端/远端处，也未优选地被纵向地提供为从进入口配置的大半纵向长度的出口延伸出。外部部件有益地用耐火砌块的形式。因此在安装容器的工作衬的同时，该砖被安装在容器中，并且将持久至容器本身的寿命。孔的周缘因此有益地是与耐火砖的其余部分相同的材料。该进入口组件可以由整块材料形成被成形为具有内部部件和外部部件的单个构件。可替换地，内部部件和外部部件被成形为独立的构件并且被结合在一起来形成该进入口组件。无论该进入口组件被成形为单个构件或被由独立的构件结合在一起，该进入口组件由本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于将气体引入熔融金属中以引起所述熔融金属的搅拌的进入口配置，所述进入口配置具有限定气体流动路径的纵向间隔的入口和出口，所述进入口配置包括内部部件和外部部件，所述内部部件形成具有外周缘的芯，所述外部部件包括穿过其的孔，该孔具有围绕所述内部部件的所述外周缘布置的内周缘，且具有由所述内部部件的所述外周缘和所述外部部件的所述内周缘之间的间隙限定的路径，所述装置还包括跨越所述内部部件的所述外周缘和所述外部部件的所述内周缘之间的所述间隙的一个或多个桥，其中所述内部部件和所述外部部件由耐火材料形成。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.09.23 GB 1416805.81.一种用于将气体引入熔融金属中以引起所述熔融金属的搅拌的进入口配置，所述进入口配置具有限定气体流动路径的纵向间隔的入口和出口，所述进入口配置包括内部部件和外部部件，所述内部部件形成具有外周缘的芯，所述外部部件包括穿过其的孔，该孔具有围绕所述内部部件的所述外周缘布置的内周缘，且具有由所述内部部件的所述外周缘和所述外部部件的所述内周缘之间的间隙限定的路径，所述装置还包括跨越所述内部部件的所述外周缘和所述外部部件的所述内周缘之间的所述间隙的一个或多个桥，其中所述内部部件和所述外部部件由耐火材料形成。2.根据权利要求1所述的进入口配置，其中所述外部部件是耐火砌块。3.根据任一前述权利要求所述的进入口组件，其由整块材料形成被成形为具有所述内部部件和所述外部部件的单个构件。4.根据权利要求1-2所述的进入口组件，其中所述内部部件和所述外部部件被成形为独立的构件并且被结合在一起来形成所述进入口组件。5.根据任一前述权利要求所述的进入口组件，其中所述内部部件和所述外部部件被同轴地间隔开来使得所述间隙在横向方向上基本是一致的。6.根据任一前述权利要求所述的进入口组件，其中所述间隙在横向方向上在0.1mm至2mm的范围内。7.根据任一前述权利要求所述的进入口组件，其中所述内部部件的所述外周缘和所述外部部件的所述内周缘朝所述出口向内形成锥形。8.根据任一前述权利要求所述的进入口组件，其中所述孔的最大横向宽度小于200mm，优选地小于100mm，优选地在60-80mm范围内，并且优选地在70-72mm范围内。9.根据任一前述权利要求所述的进入口组件，其中所述一个或多个桥与所述芯一体成形。10.根据任一前述权利要求所述的进入口组件，其中所述一个或多个桥是非线性的。11.根据任一前述权利要求所述的进入口组件，其中所述一个或多个桥连续地延伸所述入口和所述出口之间的大半距离。12.根据任一前述权利要求所述的进入口组件，其中所述一个或多个桥是螺旋的。13...

【专利技术属性】
技术研发人员：西蒙·库贝尔，艾伯特·瑞思，卡梅隆·乔治·普雷戴尔皮尔斯，
申请(专利权)人：斯旺西大学，
类型：发明
国别省市：英国,GB