燃烧器／喷射器屏板设备制造技术

本发明专利技术总体上涉及一种用于金属熔炼、精炼和／或其它处理例如在电弧炉（ＥＡＦ）中炼钢的设备和方法，更具体地，涉及用于将诸如化学能的各种能源、氧和微粒引入ＥＡＦ的改进的燃烧器／喷射器屏板及相关方法。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种用于金属的熔融、精炼和处理的燃烧器/喷射器屏板(panel)设 备。更具体地，本专利技术涉及一种用于金属熔炉和/或类似装置中的燃烧器屏板。本专利技术还 涉及一种用于向小容量炉内喷射氧的改进工艺。
技术介绍
炼钢领域已经得到非常好的发展。通常，使用电弧炉(EAF)以通过施加电弧使放 置在炉内的一种或多种金属废料和/或其它可供选择的生铁产品和合金熔化来炼钢。其它 炼钢的方法包括通过使与来自鼓风炉的热金属结合的DRI (直接还原铁)熔化来炼钢的改 进的EAF。为了改进炼钢工艺，通过辅助装置向炉提供附加的化学能。最常用的辅助装置的 形式包括燃烧器、喷射器和喷嘴，它们使用燃料和氧化气体以产生具有高焓的燃烧产品来 帮助电弧。更多工艺包括使用诸如天然气或油的烃类燃料的多个可移动的或永久固定的燃 烧器、用于朝熔池喷射氧流以满足精炼的目的的至少一个可移动的氧喷枪以及用于喷射固 态含碳燃料以满足燃烧和炉渣起泡目的的可移动装置。在EAF的一般工艺中，通过开口将金属废料或装料倾倒在炉内。这些装料通常还 包括碳微粒和其它形成炉渣的材料。其它公知的工艺包括对来自鼓风炉的热的或加热的金 属使用钢包，并例如通过喷枪的DRI喷射将其插入EAF炉。在EAF炉和/或类似于EAF的炉中具有许多装料处理阶段。在熔融阶段，电弧和燃 烧器使炉料熔化成被称为铁碳合金熔体的金属熔池(熔融金属)，其积聚在炉的底部或炉 床处。通常在熔化装料之后，电弧炉进入精炼和/或脱碳阶段。在此阶段，金属熔体继续被 电弧加热，直到形成炉渣的材料与铁碳合金熔体内的杂质结合并上升至表面作为炉渣。当 铁碳合金熔体到达允许碳沸腾的临界温度时，熔体内装填的碳与熔池内存在的任何氧结合 以形成一氧化碳气泡，该气泡上升至熔池表面，形成泡沫渣。泡沫渣用做整个炉的绝缘体。当电弧炉在没有燃烧器的情况下操作时，所装填的废料或装料在电流密度最高的 区域的热点处迅速熔化，但是通常在冷点(电流密度最低的那些点)保持未熔化。这样，由 于在熔化循环的后期阶段过度暴露在电弧的热量下，使得炉壁和耐火衬里位于热点处的部 分遇到恶劣情况。位于冷点区域的废料在熔化循环期间以降低的比率从电弧接收热量，从 而产生冷点。为了熔化处于冷点的装料废料，在总时间的一段较长期间内供热，从而向热点 的供热比所需的时间要长。电弧的这种不对称热分布和炉壁的不均勻磨损对于在没有燃烧 器的情况下操作的交流和直流电弧炉都是典型的。冷点通常在远离炉的电弧的区域内形成，这是因为位于这些区域内的废料对于每 吨废料以减小的比率接收电能。电能在形成冷点的电极之间角度的分叉处最弱。冷点的另 一典型示例是出钢槽，这是因为出钢槽的位置远离电弧。又一冷点在炉渣门处，这是因为过 多的热量损失到透过此区域的环境空气中。由于这些材料在它们熔化时耗热，因此炉内冷 点更普遍的源出现在喷射诸如形成炉渣的材料、直接还原铁、石灰等附加材料(其通过炉渣门或通过炉侧壁内的开口被插入)的位置。现有技术对这些问题的解决方案是围绕炉结合其它的燃烧器以便向冷点施加附 加的热源。配设有位于冷点处的燃烧器的电弧炉提高了废料熔融的均勻性，并且减少了材 料在冷点的积聚。当将诸如燃烧器的辅助热源放置在电弧炉内时，辅助热源的位置选择成 避免热点由于位于电极与炉壳之间的废料的迅速熔化而进一步过热。更具体而言，燃烧器 的位置尽可能地远离热点，并且燃烧器火焰出口的开口方向选择成使得火焰主要穿透位于 冷点的废料堆，而不是炉的已经被加热的部分。另外的加热和处理是通过脱碳工艺实现的，其中，在利用先进的或更现代的EAF 技术的现有技术的典型实施例中，高速——通常是超声波——氧流被喷枪或燃烧器/喷枪 吹入金属熔池，以便通过氧化熔池内包含的碳、当与熔池中可获得的或过量的碳结合时形 成CO和/或(X)2来给熔池脱碳。燃烧器/喷枪用于使装料更均勻地熔融并减少或防止过 热，并使熔融所需的时间以及电弧操作的时间最短。通过用氧喷射金属熔池或液体金属，熔池的溶解碳含量可减小到选定的或降低的 水平。通常认为，如果铁碳合金熔体的碳在2%以下，则熔体变成钢。EAF炼钢工艺在开始 时通常炉料的碳少于1 %。钢熔池内的碳持续减少，直到其达到生产特定级别的钢所需的含 量，例如但并非加以限制，对于低碳钢降低到少于0. 1%。为了减少电弧炉内的炼钢时间，已开发出多种设备和方法以便改变向炉输送另外 的能量的手段。这样的改进包括但不局限于安装在水冷侧壁(屏板或炉)上的常规燃烧器、 常规喷枪和常规燃烧器等。通常，在开始高速氧喷射之前，用于脱碳的氧喷射必须等待直到该工艺的熔融阶 段基本完成。这是因为，由于在燃烧器/喷枪和液体金属或金属熔体之间可能存在未熔化 的装料，所以在此之前燃烧器不能有效地输送高速氧。氧流将会被偏转，从而可能对炉和燃 烧器/喷射器屏板造成严重损坏。这一事实由于大部分EAF炉结构的大致球形的形状而进一步恶化。金属的熔化通 常在熔体的中下部内发生并扩展以充满侧面。在熔融阶段的早期，高速氧流穿透未完全熔 化的装料(金属)以使金属熔体脱碳的作用和/或能力较小。使用与选择附加的燃烧器的位置相同的原理来选择用于脱碳的其它附加辅助热 源——包括氧喷射喷枪——的位置。当将附加的喷枪安置在冷点时，熔体精炼的放热能量 可被更有效地用于使废料熔化而热点不会过热。用于熔体脱碳的附加的氧喷射可通过任何数量的装置实现。常用的装置和工艺 类型包括一个或多个可移动装置例如浸没的、可消耗的氧气管，和/或一个或多个水冷式 未浸没的氧喷枪。通常在水冷式喷枪的操作期间，喷枪首先被引入炉中，然后逐渐移动到 安置喷枪排放开口或用于引入氧的开口的位置(有时在固定位置)，优选在熔池上方约 150-300mm或更高的位置。来自喷枪的氧流的排放速度选择成允许位于工作位置的喷枪 引入的氧流穿透炉渣并与铁碳合金熔体反应，并且没有过多的熔融金属喷溅在炉壁和电极 上。但是，会无意中发生金属喷溅，这是导致设备故障的常见原因。经由各种设备——包括炉壁内和炉壁周围的专用喷枪——的碳和氧的组合喷射 已成为向该工艺添加额外热量的常用做法。通常，从诸如包含压缩空气、天然气、氮气等的 压缩气体载体之类的含碳材料分配器实现用于喷射的碳流的供给。由于碳氧化产生的附加的热量输入，以及由于形成隔离电弧的热损失的泡沫渣层 而实现的电弧热效率的大大增加，燃烧器与碳和氧喷枪的一起使用使电炉炼钢工人能够大 大降低电能消耗并增加炉的生产率。泡沫渣还使电弧稳定，从而允许更高的电能输入率。泡 沫渣层由CO气泡形成，该CO气泡通过将喷射的碳氧化成CO而形成。增加喷射的碳流使局 部CO的生成增加。因此，大多数EAF炉设备还包括用于除去或减少废气中的CO水平的后 生产装置。希望在电弧炉内使CO与氧混合，但是这在不导致炉渣和电极过度氧化的情况下 是非常难实现的。因此，本领域已开发出用于处理废气的高CO含量的后生产装置。最现代的电弧炉配设有全部或部分上述用于辅助热量输入和/或金属熔融的装 置。除了在金属熔炉的设计和操作方面的改进以外，还在燃烧器屏板设计方面进行了改进。 例如，美国专利No. 4，703，336、美国专利No. 5，444，733、美国专利No. 6，212，218、美国专利 No. 6，37本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种待安装在炉壁（１４）上的燃烧器／喷射器屏板设备，所述屏板设备包括：　　Ａ）燃烧器／喷射器屏板（１），所述燃烧器／喷射器屏板具有第一端和排放端并以包括以下部分的方式形成：（ａ）作为所述第一端的安装端（２）；（ｂ）第一过渡区域（３）；（ｃ）第一柱形区域（４）；（ｄ）可选的第二过渡区域（５）；（ｅ）可选的第二柱形区域（６）；以及（ｆ）包括排放端（８）的终端区域（７）；　　Ｂ）一个或多个孔口（１１），所述一个或多个孔口横穿所述燃烧器／喷射器屏板（１）的所述安装端（２）、所述第一过渡区域（３）、所述第一柱形区域（４）、所述可选的第二过渡区域（５）、所述可选的第二柱形区域（６）和所述终端区域（７）；以及　　Ｃ）至少一个喷射设备（１６），所述至少一个喷射设备选自热能源、微粒喷射器或氧喷射器中的一个或多个；　　其中，所述终端区域（７）为半球形状；所述燃烧器／喷射器屏板（１）的所述安装端（２）、所述第一过渡区域（３）、所述第一柱形区域（４）、所述可选的第二过渡区域（５）、所述可选的第二柱形区域（６）和所述终端区域（７）通过横穿所述燃烧器／喷射器屏板（１）的所述一个或多个孔口（１１）彼此流体连通；所述第一柱形区域（４）、当存在所述第二过渡区域（５）时所述第二过渡区域（５）以及当存在所述第二柱形区域（６）时所述第二柱形区域（６）均包括平行于所述一个或多个孔口（１１）延伸的上部外表面（２１）；所述第二过渡区域（５）的外轮廓从所述第一柱形区域（４）到所述第二柱形区域（６）偏心地增加；所述至少一个喷射装置（１６）定位在所述一个或多个孔口（１６）内；并且所述燃烧器／喷射器屏板（１）当安装在所述炉壁（１４）上时从所述炉壁（１４）向外和向下延伸，使得所述燃烧器／喷射器屏板（１）的所述排放端（８）朝向所述炉中的熔融液面线延伸。...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】US 2008-3-28 61/040,511;US 2009-3-26 12/411,7771.一种待安装在炉壁(14)上的燃烧器/喷射器屏板设备，所述屏板设备包括A)燃烧器/喷射器屏板(1)，所述燃烧器/喷射器屏板具有第一端和排放端并以包括 以下部分的方式形成(a)作为所述第一端的安装端O) ； (b)第一过渡区域(3) ； (c)第一 柱形区域⑷；(d)可选的第二过渡区域(5) ； (e)可选的第二柱形区域(6)；以及⑴包括 排放端⑶的终端区域⑵；B)一个或多个孔口(11)，所述一个或多个孔口横穿所述燃烧器/喷射器屏板(1)的 所述安装端O)、所述第一过渡区域(3)、所述第一柱形区域G)、所述可选的第二过渡区域 (5)、所述可选的第二柱形区域(6)和所述终端区域(7)；以及C)至少一个喷射设备(16)，所述至少一个喷射设备选自热能源、微粒喷射器或氧喷射 器中的一个或多个；其中，所述终端区域(7)为半球形状；所述燃烧器/喷射器屏板(1)的所述安装端O)、 所述第一过渡区域(3)、所述第一柱形区域G)、所述可选的第二过渡区域(5)、所述可选的 第二柱形区域(6)和所述终端区域(7)通过横穿所述燃烧器/喷射器屏板(1)的所述一个 或多个孔口(11)彼此流体连通；所述第一柱形区域G)、当存在所述第二过渡区域(5)时 所述第二过渡区域(5)以及当存在所述第二柱形区域(6)时所述第二柱形区域(6)均包括 平行于所述一个或多个孔口(11)延伸的上部外表面；所述第二过渡区域(5)的外轮 廓从所述第一柱形区域(4)到所述第二柱形区域(6)偏心地增加；所述至少一个喷射装置 (16)定位在所述一个或多个孔口(16)内；并且所述燃烧器/喷射器屏板(1)当安装在所 述炉壁(14)上时从所述炉壁(14)向外和向下延伸，使得所述燃烧器/喷射器屏板(1)的 所述排放端(8)朝向所述炉中的熔融液面线延伸。2.根据权利要求1所述的燃烧器/喷射器屏板设备，其特征在于，所述燃烧器/喷射器 屏板(1)为实心的、连续成型的工件。3.根据权利要求1或2所述的燃烧器/喷射器屏板设备，其特征在于，所述燃烧器/喷 射器屏板(1)包括安装端( 、第一过渡区域C3)、第一柱形区域(4)、第二过渡区域(5)、第 二柱形区域(6)和终端区域(7)。4.根据权利要求1或2所述的燃烧器/喷射器屏板设备，其特征在于，所述燃烧器/喷 射器屏板(1)包括安装端O)、第一过渡区域(3)、第一柱形区域(4)和终端区域(7)。5.根据权利要求1至4中任一项所述的燃烧器/喷射器屏板设备，其特征在于，所述燃 烧器/喷射器...

【专利技术属性】
技术研发人员：CK希金斯，
申请(专利权)人：乔治洛德方法研究和开发液化空气有限公司，
类型：发明
国别省市：FR[法国]