顶置喷管制造技术

本发明专利技术公开了一种用于向冶金容器中喷注原料，尤其是固体原料的喷管（５）。喷管包括：把原料送进管内的进口（２１）；喷管（５）前端的用于排出原料的出口（２３）；形成进口（２１）、出口（２３）间原料通道（３３）的中空延伸构件（２５），适于被第一种冷却流体冷却；位于构件（２５）部分长度周围的套管（３５），适于被第二种冷却流体冷却。（*该技术在2017年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种喷管。尽管不排他，本专利技术尤其涉及一种用在基于连续性投料或批量投料的冶金容器中的喷管。该喷管能够长期暴露于炉内能化学腐蚀喷管的金属熔液和熔渣中，并承受易促使喷管过早发生机械性故障的炉内温度的剧烈变化。尽管绝非特指，本专利技术特别涉及一种用于一定操作位置范围内的喷管，将固体原料注入内装一定熔融炉料的冶金容器中，炉料中有一层金属熔液、一层熔渣、或许还有两者的混合物。上述的操作位置范围包括，但不限于下列位置ⅰ．喷管顶端高于熔池，处于能够被喷溅着的位置或脱离喷溅的位置；ⅱ．喷管顶端插入熔渣中；ⅲ．喷管顶端插入金属熔液中。尽管绝非特指，本专利技术特别涉及一种基于采用本专利技术的喷管向冶金容器中喷注固体原料的方法。尽管绝非特指，本专利技术特别涉及这样一种喷管，能够利用顶置喷注固体原料，如煤炭、铁矿石，和溶剂，透过冶金容器中金属熔液和熔渣表面完成高强度熔化过程，产生铁水。还有许多已知的喷管和喷口装置能够向冶金容器中喷注固体原料来制造黑色金属和有色金属，以及合金。举例来说，已知的喷管和喷口装置包括ⅰ．萨维德-李型底端喷口装置，透过冶金容器的耐火材料衬层向炉内喷注氧气。喷口装置至少包括两个同轴管。典型地，使用时通过内管喷注氧气，通过两管之间环形通道向炉内喷注作为冷却剂的碳氢化合物。这种喷口装置也可用于不喷注氧气，而通过运载气体(如Z-Bop,KS,KMS)来喷注固体原料。Kortec AG曾有类似的专利，是由几个特殊的同轴管组成的喷口装置，使用时由碳氢化合物和水组成的混合物，以及运载气体进行冷却。这些装置有广泛的应用范围，然而，一般来说该喷口装置对其周围耐火炉衬烧损和腐蚀很敏感。典型地，炉衬烧损以及伴随产生的耐火材料层腐蚀的速度介于0.5mm/小时和1.5mm/小时之间，这种速度限制了喷口装置的寿命。ⅱ．Kortec AG也有水平或竖直的可移动喷口装置专利，与ⅰ中所述的喷口装置特性相似。喷口装置的同轴管装在圆形耐火材料衬套中，管和衬套的总成逐渐浸入冶金容器中，用以补偿炉衬的烧损。这种方法，可使耐火材料层的腐蚀减少到最低限度。ⅲ．倾斜顶置喷管，尤其用于向电弧炉装置中注入氧气、煤炭和其它固体。该喷管采用水冷方式，在熔炉操作中，喷管插入熔渣层中，但不应接触金属熔液层，以确保喷管和熔液有最少的接触。典型地，喷管的寿命限于500-2000个热循环(200-800个操作小时)，此后就需要维护和修补。其它已知的喷管和喷口装置包括，但不限于西罗熔炼(Sirosemlt)喷管，奥熔炼(Ausmelt)喷管和用于钢铁工业中喷注气体和固体的钢管(以及耐火材料层钢管)。然而，尽管有众多已知的喷管，但未发现能够长期暴露于铁水中并承受相当长时间和持续温变的喷管，而这些要求在高强度熔炼过程或类似过程中采用顶置喷注原料时都是需要的。本专利技术的目的是提供一种能够在这些条件下使用的喷管。本专利技术提供一种向冶金容器中喷注原料，尤其是固体原料的喷管，包括ⅰ．把原料送进喷管的进口；ⅱ．喷管前端用于排出原料的出口；ⅲ．组成进口、出口间原料通道的中空延伸构件，适于被第一种冷却流体冷却；ⅳ．位于构件部分长度周围的套筒，适于被第二种冷却流体冷却。使用时，套筒和流经套筒的第二种冷却流体作为被围构件部分的防护装置，防止因接触金属熔液和/或熔渣而导致的对该部分构件的直接损坏，并把高温和温变对整个构件的副作用减少到最低限度。另外，使用时流经构件的第一种冷却流体保护构件不受高温环境副作用的影响；即保护其(ⅰ)．构件外部，包括喷管前端超出套筒的构件部分；(ⅱ)．构件内部，在原料被预热的位置上。尽管绝非必须，构件最好采用环形结构。在喷管前端，构件最好延伸到套筒之外。构件最好有至少一条供第一种冷却流体流经的冷却流体通道。构件最好有把第一种冷却流体引进冷却流体通道的进口，和从冷却流体通道中排出已被加热的冷却流体的出口。液却液通道出口最好位于喷管前端。冷却流体通道最好采用环形空腔结构。第一种冷却流体最好是由水和气体(如氮气，一氧化碳，或氩气等)组成的混合物。第一种冷却流体也可以包括一种或多种使用时对熔炼过程有益的其它气体。喷管最好还包括雾化水/气混合物中水的装置。尤其是把雾化装置布置在冷却流体通道入口处最佳。构件最好有两个或多个供第一种冷却流体流经的冷却流体通道。对于这种装置，冷却流体通道最好是同轴的环形空腔。构件最好包括外壁、内壁、以及两者之间形成的环形冷却流体空腔。对于这种装置，其它的环形冷却流体空腔最好由构件外壁和套筒内壁之间的环形间隙组成。喷管最好还包括一个支撑构件的装置，使得构件在喷管纵向方向上可以相对于套筒移动。喷管最好还包括相对于套筒移动构件的装置，用以补偿喷管前端处构件的腐蚀，并由此维持喷管顶端处构件和套筒之间的相对位置。套筒最好布置在喷管前端处构件部分的周围。套筒最好形成一个供第二种冷却流体流经的空腔。该空腔最好在喷管前端处封闭。尤其是空腔最好采用环形腔结构。对于这种装置，套筒最好有把第二种冷却流体引进空腔的进口，和从空腔中排出已加热第二冷却流体的出口。喷管最好包括控制第二种冷却流体进入空腔进口处流速的装置，尤其是使用时，流速最好控制在能够使套筒外表面形成并维持一层铁水/熔渣冻层的水平上。第二种冷却流体最好是水。本专利技术提供一种向装有金属熔液和熔渣炉料的冶金容器中喷注固体原料的方法，该方法包括ⅰ．在一定操作位置范围内有选择地在冶金容器中布置如上所述的喷管，操作位置范围包括a．高于熔池，处于能够被喷溅着的位置或脱离喷溅的位置；b．插入熔渣中；c．插入金属熔液中。ⅱ．通过喷管构件中的通道向熔池内喷注原料；ⅲ．向构件提供第一冷却流体；ⅳ．向喷管套筒提供第二种冷却流体，这样套筒和第二种冷却流体就构成了位于构件封闭部分周围的护套。本专利技术将结合附图进行更深入的描述，其中附图说明图1是一示意图，图示了带有顶置喷管的冶金容器，其中喷管从冶金容器侧壁穿过；图2是采用本专利技术的顶置喷管的一个优选实施例的纵剖视图。下面按照把铁矿石熔炼成铁水的情况进行描述，当然，不难理解本专利技术并不局限于该应用，一般来说，还适用于在冶金容器中炼制黑色和有色金属和合金。图1是简化的原理图，图示了用顶置喷注固体原料方法采用高强度熔炼过程进行炼制铁矿石的装置的一个实施例。该装置包括冶金容器3。冶金容器有金属外壳和耐火材料衬层，其中耐火材料衬层适于盛留由铁水层、熔渣层及两者混合物组成的熔融熔池9。冶金容器3包括一个炉底4，柱状侧面6，炉顶20和气体出口8。该装置还包括用于向熔池9中喷注固体原料，如铁矿石(包括预还原的铁矿石)、煤炭，和熔剂的喷管5，炉料在热态或冷态下包含在运载气体中，如空气、氮气、或天然气等。喷管5穿过冶金容器3的侧壁6，可以在一定的操作位置范围内布置，包括图1所示的位置，其中喷管5的顶端13在熔池9表面的上方，并与熔池9表面有一段短的距离；其它的操作位置还包括把喷管顶端13浸入熔渣层或熔渣/金属层，这些都可以采用。该装置还包括用于向冶金容器3内喷注含氧气体的顶置喷管10，喷管10穿过冶金容器3的炉顶20延伸。典型地，使用过程中，冶金容器3的温度变化范围在1450℃到2000℃之间。尤其是为了在上述操作位置范围内正常使用，喷管5使用时必须能够承受熔池1500℃数量级的温度，以及熔池9上方气体本文档来自技高网...

【技术保护点】
向冶金容器中喷注原料，尤其是固体原料的喷管，包括： ｉ．把原料送进喷管的进口； ｉｉ．喷管前端用于排出原料的出口； ｉｉｉ．组成进口、出口间原料通道的中空延伸构件，适于被第一种冷却流体冷却； ｉｖ．位于构件部分长度周围的套筒，适于被第二种冷却流体冷却。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：拉尔夫M韦伯，罗德尼J德赖，塞西尔P贝茨，
申请(专利权)人：技术资源有限公司，
类型：发明
国别省市：AU[澳大利亚]