密封并修复耐火排出孔的方法技术

在此披露了一种在直接熔炼容器中密封熔渣排放管的方法。还披露了一种维护熔渣排放通道的方法和一种具有熔渣排放通道的直接熔炼容器，该熔渣排放通道延伸穿过安装在该直接熔炼容器中的耐火材料套筒。用于密封该熔渣排放管的该方法包括：将预成型耐火材料定位在该熔渣排放通道的入口端处，这样使得该预成型耐火材料暴露于包含在该直接熔炼容器内的熔融浴；并且利用该预成型耐火材料下游的密封材料来密封该熔渣排放通道。

Method for sealing and repairing refractory discharge hole

A method for sealing a slag discharge pipe in a direct smelting vessel is disclosed herein. Also disclosed is a method for maintaining a slag discharge passage and a direct smelting vessel with a slag discharge passage extending through a refractory sleeve mounted in the direct smelting vessel. The method includes for sealing the slag discharge pipe: the preformed refractory material located in the entrance end of the slag discharge channel, which makes the pre shaped refractory material is exposed to is included in the direct smelting vessel within the molten bath; and the use of the preformed refractory material downstream sealing material to seal the slag discharge channel.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】密封并修复耐火排出孔的方法
本专利技术涉及包含熔渣和熔融金属的熔融浴的冶金容器。更具体地说，本专利技术涉及周期性地排放熔渣、典型地用于促进容器维护的容器。本专利技术涉及一种在熔渣化学性质损坏形成熔渣排放通道的耐火材料的情况下维护熔渣排放管的方法。本专利技术具体地应用于、但非排他性地应用于将含金属材料直接熔炼成熔融金属的冶金容器。
技术介绍
已知的基于熔融浴的熔炼方法通常被称为“HIsmelt”方法，并且在以本申请人名义的大量专利和专利申请中进行了描述。HIsmelt方法总体上适用于熔炼含金属材料，但具体地与从铁矿石或另一种含铁材料生产铁水相关联。在生产铁水的背景下，HIsmelt方法包括以下步骤：(a)在直接熔炼容器的主腔室中形成铁水和熔渣的熔融浴；(b)将以下材料注入到该熔融浴中：(i)铁矿石，典型地呈细粉的形式；以及(ii)固体含碳材料，典型地煤，其用作铁矿石进料的还原剂和能量来源；并且(c)在该熔融浴中将铁矿石熔炼成铁。术语“熔炼”在此被理解为意指热处理，其中发生还原金属氧化物的化学反应以产生熔融金属。在HIsmelt方法中，呈含金属材料(其可以被预热)和含碳材料以及任选地助熔材料形式的固体进料通过多个水冷式固体注入喷枪与运载气体一起注入到熔融浴中，该多个水冷式固体注入喷枪相对于竖直面是倾斜的，以便向下并向内延伸穿过熔炼容器的主腔室的侧壁并进入该容器的下部区域中，以便将固体进料的至少一部分输送到位于该主腔室底部的金属层中。固体进料和运载气体穿透该熔融浴，并且致使熔融金属和/或熔渣喷射到该熔融浴表面上方的空间中并形成过渡区。通过向下延伸的喷枪将含氧气体(典型地富氧空气或纯氧)的鼓风注入到容器的主腔室的上部区域中，以致使从熔融浴释放的反应气体在该容器的上部区域中后燃烧。在过渡区中，存在优选量的熔融金属和/或熔渣的上升且随后下降的液滴或喷溅或串流，该液滴或喷溅或串流提供用于将由熔融浴上方的后燃烧的反应气体产生的热能传递到熔融浴的有效介质。典型地，在生产铁水的情况下，当使用富氧空气时，在热风炉中产生富氧空气，并在约1200°℃的温度下将其供给到容器的主腔室的上部区域中。如果使用工业级冷氧，那么典型地在或接近环境温度下将工业级冷氧供给到该主腔室的上部区域中。由反应气体在熔炼容器中后燃烧产生的废气通过废气管道从熔炼容器的上部区域移出。熔炼容器包括用于熔炼含金属材料的主腔室和经由前炉连接件连接到主腔室的前炉，该前炉允许金属制品从容器连续地流出。该主腔室包括位于下炉床中的带耐火衬里区段和位于侧壁中的水冷式嵌板以及主腔室的顶部。水以连续回路的方式连续地循环通过嵌板。前炉充当熔融金属填充的虹吸式密封件，从而在产生熔融金属时、自然地从熔炼容器“溢出”过量的熔融金属。这允许知晓熔炼容器的主腔室中的熔融金属液位并将其控制在小的公差内——这对于设备安全是必不可少的。用于熔炼含金属材料的另一种方法在下文中被称为“HIsarna”方法。该方法在熔炼设备中执行，该熔炼设备包括：(a)熔炼容器，该熔炼容器包括固体注入喷枪和含氧气体注入喷枪并且被适配成包含熔融金属的熔融浴；以及(b)熔融物旋流器，该熔融物旋流器用于对含金属进料进行预处理，该熔融物旋流器被定位在熔炼容器上方并且与熔炼容器连通。HIsarna方法和设备在以本申请人名义的国际申请PCT/AU99/00884(WO00/022176)中进行描述。术语“熔融物旋流器”在此被理解为意指这样的容器：该容器典型地限定圆柱形腔室，并且被构造成使得供应到该腔室的进料在围绕该腔室的竖直中央轴线的路径中移动并且能够经受足以至少部分地熔炼含金属进料的高工作温度。在一种形式的HIsarna方法中，将含碳进料(典型地煤)和助熔剂(典型地石灰石)注入到熔炼容器中的熔融浴中。将含金属进料(诸如铁矿石)注入到熔融物旋流器中，并且在该熔融物旋流器中对含金属进料进行加热并使其部分地熔融且部分地还原。这种熔融的、部分还原的含金属材料从熔融物旋流器向下流入熔炼容器中的熔融浴中，并且在该熔融浴中被熔炼成熔融金属。在该熔融浴中产生的热的反应气体(典型地CO、CO2、H2和H2O)通过熔炼容器的上部部分中的含氧气体(典型地工业级氧)部分地燃烧。将由后燃烧产生的热量传递到上部区段中的熔融材料，该熔融材料落回到熔融浴中以维持熔融浴的温度。热的、部分燃烧的反应气体从熔炼容器向上流动并进入熔融物旋流器的底部。经由风口将含氧气体(典型地工业级氧)注入到熔融物旋流器中，这些风口以在水平面中(即围绕熔融物旋流器的腔室的竖直中央轴线)产生气旋式旋涡图案的方式安排。这种含氧气体注入造成熔炼容器气体的进一步燃烧，从而导致非常热的(气旋式)火焰。经由熔融物旋流器中的风口将精细分离的进入含金属进料气动地注入到这些火焰中，从而导致快速加热和随着部分还原(大致10％-20％还原)的部分熔融。还原是由于来自熔炼容器的反应气体中的CO和H2。热的、部分熔融的含金属进料通过气旋式旋涡作用向外抛到熔融物旋流器的壁上，并且如上所述，向下流入下方的熔炼容器中，以便在该容器中进行熔炼。上述形式的HIsarna方法的净效果是两步逆流方法。含金属进料通过来自熔炼容器的输出反应气体(具有含氧气体添加物)被加热并且部分地被还原，并且向下流入熔炼容器中，并且在该熔炼容器中被熔炼成铁水。在一般意义上，这种逆流安排提高了生产率和能量效率。在HIsmelt方法和HIsarna方法两者中，通过从熔渣排出孔排出而减少熔炼容器中的熔渣库存，以维持适合于操作该方法的库存。然而，固体注入喷枪也需要定期维护，例如，以更换耐磨的衬里。这涉及通过经由穿过带耐火衬里炉床的耐火壁的熔渣排放管排放熔渣来降低熔融浴的液位，直到固体注入喷枪的出口端在熔融浴上方间隔开。然而，熔渣中相对高的FeO含量对耐火衬里具有非常强的腐蚀性。为此，容器的暴露于熔渣喷溅的区段被水冷却，以便在耐火衬里上形成冷冻的熔渣层。冷冻的熔渣防止耐火衬里的进一步腐蚀。在熔渣排放管的情况下，特别难形成冷冻的熔渣层，这是因为周围耐火材料在定位得非常接近金属-熔渣界面时不被水冷却。此外，通过挤出堵塞块(典型地由与焦油或酚醛树脂混合的耐火材料制成)来堵塞熔渣排放管。在HIsmelt氧化熔渣条件下并且由于其紊流性质，正常的堵塞块迅速降解并使带耐火衬里的熔渣排放通道被磨损，这样使得形成漏斗状腐蚀图案(参见图3)。腐蚀最终达到需要更换形成熔渣排放管的耐火材料的程度。这通过关闭操作、即通过停止熔融金属和熔渣的生产以及具有熔融金属和熔渣的容器的排放并且允许该容器冷却来执行。因此，更换熔渣排放管耐火材料可能导致一个月或更长的容器故障时间，并且从而导致生产率的显著损失。此外，重新启动容器典型地需要从外部源供应熔融金属(100至200吨，取决于容器的大小)。这增加了维护操作的复杂程度和成本。以上讨论并不旨在认可以上是澳大利亚及其他地方的公知常识。专利技术概述本专利技术是基于以下认识：可以通过将与周围耐火衬里具有类似耐腐蚀性的预成型耐火塞定位在熔渣排放管的入口端中来减少围绕该入口端的耐火材料腐蚀。本申请人期望，与用于密封熔渣排放管的堵塞块相比，用作熔渣排放通道的衬里并环绕入口端的该耐火材料将经受更少的熔渣清洗，这是因为预成型耐火塞是由在正常的HIsmelt工作本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种在用于容纳熔渣和熔融金属的熔融浴的直接熔炼容器中密封熔渣排放管的方法，所述直接熔炼容器包括至少一个固体注入喷枪，所述至少一个固体注入喷枪向下并向内延伸穿过所述容器的带耐火衬里侧壁以便注入含金属材料和/或含碳材料，所述熔渣排放管包括从所述直接熔炼容器中的所述带耐火衬里侧壁的内表面处的入口端延伸到所述直接熔炼容器的外部处或附近的位置的熔渣排放通道，所述入口端暴露于所述熔融浴，所述方法包括将预成型耐火材料定位在所述通道的所述入口端处，这样使得所述预成型耐火材料暴露于所述熔融浴，并且利用所述预成型耐火材料下游的密封材料来密封所述通道。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.12.23 AU 20149052181.一种在用于容纳熔渣和熔融金属的熔融浴的直接熔炼容器中密封熔渣排放管的方法，所述直接熔炼容器包括至少一个固体注入喷枪，所述至少一个固体注入喷枪向下并向内延伸穿过所述容器的带耐火衬里侧壁以便注入含金属材料和/或含碳材料，所述熔渣排放管包括从所述直接熔炼容器中的所述带耐火衬里侧壁的内表面处的入口端延伸到所述直接熔炼容器的外部处或附近的位置的熔渣排放通道，所述入口端暴露于所述熔融浴，所述方法包括将预成型耐火材料定位在所述通道的所述入口端处，这样使得所述预成型耐火材料暴露于所述熔融浴，并且利用所述预成型耐火材料下游的密封材料来密封所述通道。2.如权利要求1所述的方法，其中所述预成型耐火材料被定位成与所述带耐火衬里侧壁的所述内表面基本上平齐。3.如权利要求1或权利要求2所述的方法，其中所述预成型耐火材料的端面被定位在所述通道的所述入口端的5厘米以内。4.如以上权利要求中任一项所述的方法，其中所述预成型耐火材料具有与周围耐火衬里类似的耐腐蚀性能。5.如以上权利要求中任一项所述的方法，其中在所述预成型耐火材料的下游引入的所述密封材料包括氧化铝基堵塞材料。6.如权利要求5所述的方法，其中在所述预成型耐火材料的下游引入的所述密封材料包括位于所述氧化铝基堵塞材料下游的焦油或酚醛基堵塞块。7.如以上权利要求中任一项所述的方法，其中所述预成型耐火材料占所述熔渣排放通道的总长度的5％至20％。8.如以上权利要求中任一项所述的方法，其中所述预成型耐火材料在位于所述通道内时是固体铬基耐火材料。9.如以上权利要求中任一项所述的方法，其中所述预成型耐火材料可以是耐火砖块。10.一种维护在直接熔炼容器的耐火衬里中形成的熔渣排放通道的方法，所述直接熔炼容器包含熔渣和熔融金属的熔融浴并且具有包括用于排放熔融金属的溢流堰的前炉，所述方法包括：(a)在正常工作条件下从库存中减少熔渣和金属库存；(b)当液位被认为足够低以允许进一步的维护活动时，暂时堵塞熔渣排放孔以使熔渣流动停止；(c)打开位于所述前炉中、在所述溢流堰下方的排出孔，以便进一步排出金属；(d)暂时增加所述直接熔炼容器中的气体容器压力，以致使熔融金属从所述直接熔炼容器流入所述前炉中，以便在所述气体压力降低至大气压力时使所述容器中的金属液位进一步降低至所述熔渣排放管和所述前炉排出孔的下方；并且(e)将所述容器中的所述压力调节为大气压力并且去除环绕所述熔渣排放通道的耐火衬里的一部分以形成扩大的通道，并且将耐火套筒安装在所述扩大的通道中，所述套筒包括用于排放熔渣的通道。类似的修复技术也能够应用于前炉壁中的调整型金属排出孔。11.如权利要求10所述的方法，包括作为另一个步骤的步骤(f)，所述步骤包括堵塞所述熔渣排放孔和所述前炉排出孔。12.如权利要求11所述的方法，其中所述步骤(f)包括将耐火砖块定位在所述耐火套筒中的所...

【专利技术属性】
技术研发人员：雅克·派洛特，罗德尼·詹姆士·德里，
申请(专利权)人：技术资源有限公司，
类型：发明
国别省市：澳大利亚,AU