用於將氧和其它材料注入電弧爐中的可移動裝置的製作方法

2023-05-13 09:51:51

專利名稱：用於將氧和其它材料注入電弧爐中的可移動裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種用於將氧和其它技術材料注入電弧爐中的可移動裝置。
背景技術：
為了生產液態金屬，電弧熔爐(EAF)通常使用氧氣與其它氣體(例如甲烷或顆粒， 例如石墨)的組合射流的注入以便用放熱化學反應去除包含在液態金屬熔池中的不需要元素。由該反應生成的熱「原位」產生因此被加入由電極供應的電源的能量。該組合作用的影響加速了生產周期，同時改善產品(液態金屬)的品質。由該技術帶來的好處基本上取決於液態金屬可獲得的氣體或顆粒材料的有效量。這明顯地通過儘可能地限制直接影響熔池中的反應動力學的熱的分散而實現。在應用於EAF的噴槍中所採用的技術設想德拉瓦爾(De Laval)噴嘴，該噴嘴專門地被設計用於允許氧氣或其它材料的射流達到超音速， 並且準直性足以穿透渣的外層並且能夠使氣體在液體熔池中起泡。已開發出用於實現以上原理的兩種類型的噴槍。從歷史的角度來看，第一種是所謂的「爐門噴槍」。該噴槍有幾米長並且通過在爐中的開口(例如渣門)進入爐。由於並非爐的所有的點都能到達，因此可接近性受到限制，但是該類型的解決方案允許熱問題集中於噴槍的尖端上；所有其它部件在相對安全並且容易接近的環境中留在爐的外部。該解決方案明顯地具有由對爐、尤其是氧的吹入點的可及性引起的各種局限；為了使熔池均勻，所以攪拌必須特別高效。另一個局限在於對於吹入所必需的整個時間，必須保持噴槍的通道空間敞開，因此有害冷空氣進入並且引入蒸氣和熱。這明顯地危害整個系統的消耗和環境影響。最後應當指出的是這些可移動系統具有相當大的尺寸和與這些成比例的成本 (不僅是投資成本而且操作成本；為了保證4米長的噴槍的冷卻充分地考慮水消耗)。另一個關鍵點在於在熔池中的塌縮或振動階段中從外部進來的手臂可能被仍然堆疊的零碎料損傷，使得它在除了平熔池以外的條件下使用變得不適宜。為了試圖克服這些問題，已開發小尺寸並且相對便宜的噴槍，所述噴槍的例子在 Valery SHVER的專利CAM49774中提供。這些噴槍的噴射器(例如同樣由Valery SHVER 在US6289035和US6614831中公開的)布置在爐內部的固定位置，從而將氧氣並且也將其它技術物質吹入熔池中(例如參見Hubert KNAPP和Peter HOFFMAN的US5332199的公開)。 它們在平面圖中的幾何布置(和它們的傾斜)允許在熔池的最關鍵位置(在邊緣上和最遠離電極的區域中)的反應元素和熱能被轉移，具有的效果是使金屬的提純均勻、增加攪拌並且在最後分析中減小鋼結構周期時間。定位在爐內部意味著暴露於特別危險的環境。噴槍的最薄弱部分(例如具有氣體管線和入口調節閥的連接區域)必須保持在保護和冷卻區域中，遠離直接暴露於熱和來自熔池的渣的噴射。實際上所引用的所有參考文獻公開了噴槍必須定位在冷卻結構的內部， 所述冷卻結構錨固到爐的壁並且穿過支撐它們、約束它們並且允許它們的拆卸和維護的隔壁。該隔壁也具有絕緣功能，防止爐的氣氛和熱分散到周圍環境中。該類型的布置明顯地必然使維護的困難更大，原因是必須在停止時操作爐並且原因也在於噴槍由渣層覆蓋，這是由吹入、攪拌和材料引入爐中所引起的噴射造成的。現代電弧爐使用部分冷卻並且部分難熔的熔化材料的封閉坩鍋。在最現代的煉鋼技術中，該容器當磨損時可以由具有新的難熔塗層的另一個相同坩鍋替換。套殼操作的該變化可以用起重機提升而實現，並且顯然這進行地越快，生產的時間越多。明顯地，渣殼越硬，在將噴槍重新安裝到新坩鍋上之前，翻修噴槍所必需的時間將越長。已知裝置的另一個問題在於該噴槍的不可移動性。一旦它們固定到支撐隔壁，它們離金屬的距離僅僅取決於液態金屬和覆蓋渣所達到的液位。由於必須在爐停止時實現維護操作(所以在長時間後)並且由於當停用時(沒有任何氣體或其它材料的注入)，沒有防止渣澱積在噴嘴上的防護，因此必須通過從熔池取出噴槍而儘可能地保護噴槍。實際上，即使流體動力系統用於延長射流相干性(例如覆蓋作用)，也只能在平熔池精煉條件下(即， 當幾乎所有填裝廢料變為液體時)採用它們的使用。顯然這對周期時間造成嚴重限制，禁止了熔池精煉和廢料溶解同時進行操作的可能性。再次地，迄今為止現有技術試圖通過作用於噴槍的原理的本質克服該形勢。在 (BIANCHI FERRI，MEMOLI，POZZI，MALFA的)EP1848927中，噴槍可以在廢料溶解階段期間用作燃燒器以與該階段的具體必要性相關地連續調節它的噴射強度，而無機械運動。顯然該方法明顯地加速溶解階段，但是由於該原因不能預期精煉階段的開始。同樣地還有在Grigory GITMAN的US4752330和US4865297中描述的噴槍燃燒器。 這實際上是定位在爐的壁上並且在熔池的方向上定向的組件。也能夠在浸沒中操作的普通氧氣管支撐在噴槍燃燒器的主體中。在該結構中，穿過管的氧氣與注入用作燃燒器的固定燃燒室(錨固到爐的壁)中的燃料組合(出氣的低衝擊能和至廢料的高熱傳遞值)，直到裝料溶解。在精煉階段中(無廢料的妨礙)，氧氣管延伸通過噴槍燃燒器的主體到達熔池，並且典型的氧氣噴槍具有氣體的極高衝擊能值。所以系統從燃燒器構造變為噴槍構造而沒有中間步驟的可能性。所提出的系統因此在廢料存在的情況下不能實現金屬精煉，並且使用的高效率和效能僅僅與具有熔池裝料的鋼結構周期的第一階段關聯。當在連續廢料的連續裝料條件下操作時(例如用Consteel )或當裝料的塌陷從氧氣管去除材料時，在燃燒器構造中的系統逐漸變得低效，甚至它由於漂浮廢料存在於熔池中而不能用作噴槍。最後，從噴槍的支撐系統的傾斜和噴槍的最大可能延伸可以推斷即使在沒有廢料的情況下，該系統也決不能夠在周期的開始時操作底部的液態金屬的典型液位。另一個關鍵點與投資成本(實際上燃燒在組件的內部產生，使用於構造它的材料的要求特別重要) 和維護(從專利中的推斷來看，組件被組裝在爐的壁上而沒有任何保護，從這裡延伸的噴槍管必須在它的整個延伸部上進行冷卻，並且這需要消耗大量的水或其它冷卻液態)關聯。然而應當指出的是，以上專利涉及氧氣噴槍。

發明內容
考慮到所提出的已知解決方案，顯然本發明的目的是增加煉鋼廠生產周期的效率，減少時間以及操作和維護成本。本發明的另一個目的是只要廢料的妨礙條件允許就能夠開始熔池的精煉階段。本發明的另一個目的是提供一種裝置，所述裝置使得能夠防止系統中的有害空氣損失或氣體和熱洩漏，能夠減小所想到的各種裝置的性能和/或損害。本發明的又一個目的是提供一種裝置，所述裝置使得能夠限制容器的拆卸、再組裝、組裝時間，也就是說，重新調整的時間。另一個目的是提供一種裝置，所述裝置能夠在存在廢料的情況下實現金屬精煉， 並且在也具有熔池廢料的煉鋼廠生產周期的第一階段具有使用的高效率和效能。考慮到以上目的，根據本發明想到一種用於將氧氣和其它技術材料注入電弧爐中的可移動裝置，所述可移動裝置具有在附帶權利要求中敘述的特徵。本發明的結構和功能特徵及其相對於現有技術的優點將從參考附圖的以下描述變得更明顯，附圖顯示了根據本發明的創新原理的用於將氧和其它技術材料注入電弧爐中的可移動裝置。


在圖中圖1顯示了包含根據本發明的用於注入氧和其它技術材料的四個可移動裝置的電爐的坩鍋的俯視平面圖；圖2是本發明的裝置的截面圖，其中噴槍處於延伸位置並且液態金屬和渣處於低液位； 圖3是與圖2相同的視圖，但是噴槍處於用於精煉階段的操作狀態，幾乎完全縮回外殼中，液態金屬和渣處於最大液位。
具體實施例方式首先參考圖1，該圖顯示了示例性地包含根據本發明的用於注入氧氣和其它技術材料的四個可移動裝置12的電爐的坩鍋11的俯視平面圖。可移動裝置12圍繞熔池布置以便優化處理的均勻性。應當注意的是在所示的布置中，在圖2和3中更佳地示出的每個裝置12儘可能地鄰近於難熔材料所限定的臺階13定位，所述難熔材料覆蓋金屬容器14以允許處於其最大延伸的噴槍到達儘可能低的液位。關於爐的類型，該系統可以被限制到臺階，也可以被限制到爐的壁(或兩者)。與爐的上壁成一體的組件明顯地是優選構造。在該情況下，實際上，在一個解決方案中，起重機足以拆除壁和與它成一體的所有裝置。也存在冷卻水在其中連續循環的冷卻盤管15，所述冷卻盤管形成外殼16的外保護壁，免於受到存在於坩鍋11中的液態金屬的熔池17、渣18以及廢料19的影響。如先前所述，外殼16優選地組裝在容器的上壁上並且包括金屬結構，並且被冷卻並且相對於坩鍋11氣密。在外殼16的下方且最接近臺階13和渣熔池18的區域也與澱積
5在其中的渣直接密封，當在也位於所述臺階13之上的盤管(1 上冷卻時，渣變厚。在外殼 11的內部，有氧和/或其它技術材料的注入噴槍20，還有位於外殼16中的噴槍20自身的支撐和移動裝置。在所示的示例性但非限定性實施例中，移動裝置包括氣缸2121，所述氣缸藉助於銷22相對於形成外殼16的支撐片23組裝。氣缸21的杆M藉助於銷25連接到載有噴槍 20的支撐滑快26。噴槍20的這些支撐和移動裝置將它在包含在坩鍋中的液體熔池的液位的最小和最大範圍點之間移動。噴槍20從位於外殼16的盤管15中且面對坩鍋11的內部的開口 27出來，噴槍20 在所述開口內可移動地被引導。此外，對應於開口 27，帶有作用於噴槍的主體的刮擦裝置 28。在大部分暴露於渣的部分中，它們被布置成在開口 27處在自身和噴槍20之間形成氣密密封。例如呈唇邊的形式的刮擦裝置觀具有的功能是密封存在於爐的坩鍋中的氣體並且清潔保持在延伸位置之後積累在噴槍20的主體上的渣四的結殼。無論什麼類型(機動的、氣動的、油氣的動力系統等)的移動裝置控制噴槍20的提升以跟隨液體表面17的變化。在提升期間，刮擦裝置觀從噴槍20去除渣四的任何可能的結殼，使它預備用於隨後的周期。由於這些刮擦裝置觀的存在，噴槍20保持沒有渣殼四，使得可以實現快速拆除。 為此，只要在單一操作中斷開冷卻水和/或技術材料的進給管30就夠了。由坩鍋11、噴槍 20和外殼16組成的整個組件例如可以用起重機運輸。外殼16的後部(朝著爐的外部)是自由的並且容易接近的，從而允許噴槍20的簡單維護，密封由盤管15和刮擦裝置觀保證。如先前所述，在外殼16的內部有藉助於接觸點31限制的相同噴槍20的支撐和移動裝置，所述接觸點可自由移動，從而允許容易地拆除整個組件。所述裝置的活塞M具有的延伸足以允許噴槍20到達與爐的形式和所採用的生產程序相關的液體熔池的液位的最小和最大範圍點。在分批裝料的常規爐中，在爐打開、存在熔融金屬的最小餘底(先前熔化的殘餘物)的情況下，一次性地實現廢料的裝料。在該階段期間，噴槍20保持縮回處於非工作位置(圖3)，並且由形成外殼16的外壁的盤管15防止落入廢料。可選地，能夠將低壓氣體通入噴槍20中以便防止渣的噴射堵塞它的未顯示噴嘴。 一旦裝料操作結束，並且爐閉合，通過進給電極(由32表示)並且加熱廢料的壁燃燒器(如果有的話)開始周期。如果設置為燃燒器(例如，例如在EP1848927中描述的噴槍)，可以啟動外殼16中的噴槍20，儘管所述噴槍保持在它的縮回位置。只有在溶解多數材料之後或在接近平熔池狀態的條件下，能夠延伸噴槍20以用最大的可能效率啟動技術材料的注入。 應當考慮到該吹入作用於液體熔池，預期用於精煉階段並且釋放熱，這通過加速而有助於仍然是固態的剩餘廢料的液化。如果廢料的連續裝料系統是可用的，因此保持引入的材料的控制，固態金屬的量決不會達到使得危害噴槍的功能性和它們的安全性的堆積水平。在該情況下，所以噴槍立即在它的最大延伸下抽出並且使得可操作。以該方式，精煉時間減少並且在化學上進入熔池的熱加速所引入的廢料的熔化過程，並且這從周期的第一階段開始明顯減少每個處理周期的時間。如先前所述，作用於噴槍的移動裝置的控制系統(如果適用，在該情況下連接到容器的配重系統)按照最佳吹入點實現噴槍20的提升。如果廢料的條件允許，則噴槍20可以在處理的任何階段延伸以便達到用於將氧或其它技術材料注入液體熔池中的最佳距離；並且這與熔融金屬達到的液位無關。特別地， 明顯地用諸如上述的Consteel的連續進給系統獲得系統的最大效率。在這些情況下，實際上，廢料連續地被引入熔池中，固態材料的積累在任何情況下被限制並且快速地溶解，並且從廢料的裝料的第一階段開始通常這些積累物不對噴槍的定位產生任何嚴重阻礙。最後，應當指出的是系統以「內部」式噴槍操作，並且短且緊湊，並且也考慮外殼的冷卻管路，與「爐門噴槍」相比，消耗水低得多，或者在任何情況下，可從爐的坩鍋的壁延伸。所以本發明有利地具有一系列不同特徵，所述特徵總結如下可移動注入點，其允許高初始效率，與液體熔池的位置無關；與坩鍋的一體連接，用於外殼的更快速更換；可移動系統的氣密密封，沒有有害空氣入口；噴槍的清潔系統，去除在噴槍的移動期間澱積在噴槍上的渣；極高緊湊性和冷卻水的低消耗。根據參考附圖的以上描述，顯然根據本發明的用於將氧和其它技術材料注入電弧爐中的可移動裝置是特別有用和有利的。在說明書的開頭部分所述的目的因此被實現。本發明的保護範圍因此由附帶權利要求限定。
權利要求
1.一種用於將氧和其它技術材料注入電弧爐中的可移動裝置，其包括外殼(16)，所述外殼位於坩鍋(11)的臺階(13)的一部分之上並且配備有冷卻盤管(15)；氧和其它技術材料的注入噴槍00)；在所容納液體的熔池液位的最小和最大範圍點之間的所述噴槍的支撐(23、26)和移動裝置(21、22、對)，其位於所述外殼(16)中；位於所述外殼中且面對所述坩鍋內部的開口(27)，所述噴槍在所述開口中被可移動地引導；設在所述開口 (XT)和所述噴槍OO)之間的刮擦裝置08)。
2.根據權利要求1所述的可移動裝置，其特徵在於，所述噴槍OO)的所述支撐和移動裝置包括至少一個致動器01、對)，所述致動器支撐在所述外殼(16)中並且連接到所述噴槍(20)的支撐滑塊(26)。
3.根據權利要求1所述的可移動裝置，其特徵在於，所述冷卻盤管(1 形成所述外殼 (16)的外保護壁，並且用於所述噴槍OO)的所述開口 (XT)位於所述冷卻盤管中。
4.根據權利要求1所述的可移動裝置，其特徵在於，所述噴槍OO)的所述支撐和移動裝置藉助於可自由移動接觸點(31)成一體地布置在所述外殼(16)內部。
5.根據權利要求1所述的可移動裝置，其特徵在於，位於所述開口(XT)和所述噴槍 (20)之間的所述刮擦裝置08)具有以下功能既能密封存在所述電弧爐的所述坩鍋(11) 中的氣體並且還能清潔積累在所述噴槍OO)的主體上的渣09)的結殼。
6.根據權利要求1所述的可移動裝置，其特徵在於，所述冷卻盤管(15)也位於形成所述外殼(16)的基部的所述臺階(13)之上。
全文摘要
一種用於將氧和其它技術材料注入電弧爐中的可移動裝置，包括外殼(16)，所述外殼位於坩鍋(11)的臺階(13)的一部分之上；並且配備有冷卻盤管(15)、氧和其它技術材料的注入噴槍(20)、位於所述外殼(16)中的所容納液體的熔池液位的最小和最大範圍點之間的所述噴槍的支撐(23、26)和移動裝置(21、22、24)、位於所述外殼中並且面對所述坩鍋的內部的開口(27)，所述噴槍在所述開口中可移動地被引導；設在所述開口(27)和所述噴槍(20)之間的刮擦裝置(28)。
文檔編號F27B3/22GK102459655SQ201080026709
公開日2012年5月16日 申請日期2010年6月9日 優先權日2009年6月17日
發明者G·卡瓦利尼, M·格廖尼, S·M·雷亞利 申請人:特諾恩股份公司