CN100469899C - 在液态金属层下引入气态介质的风口装置 - Google Patents

在液态金属层下引入气态介质的风口装置 Download PDF

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Abstract

本发明涉及在冶金中生产和处理液态金属。用于在液态金属层下引入气态介质的本发明的风口装置包含耐火嵌套块，其具有并入其中的套筒、同轴金属管，所述同轴金属管具有至少一个中心工作通道和至少一个环形工作通道，所述通道配置于其用于使液态金属进入的侧上且单独连接到入口以用于将气态介质供应到所述金属。根据本发明，所述同轴金属管由具有不同直径的两个互连部分组成。所述第一部分具有较小直径且用于将所述气态介质供应到所述液态金属。所述第二部分具有较大直径且连接到所述入口以用于单独将所述气态介质供应到所述第一部分的所述工作通道。所述第二部分具有额外管且仅具有所述环形工作通道。所述部分的内部管在其两端上被封闭且以耐火材料填充，所述风口的所述环形工作通道的空间以用于所述液态金属的毛细管的形式体现。本发明使排除金属穿透所述工作通道成为可能。

Description

在液态金属层下引入气态介质的风口装置
技术领域
本发明涉及在冶金中生产和处理液态金属，且更具体地说，涉及黑色金属冶金中的钢的制造。
背景技术
近年来，由于在液态金属层下引入各种介质的方法和形成这类介质的各种气体的广泛应用，在冶金中，尤其在黑色金属冶金中生产液态金属的技术已得到改进。与甲烷和氮混杂物相结合的氩、氮、氧已用作此类气体。
上文提及的技术步骤能够增强液态金属的均质化，并加速金属光制的过程。尤其是钢吹制法被广泛应用于炼钢和光制技术中。基于风口的鼓风装置用于将气体注入炉中。此类鼓风装置的相应风口通常包含金属管，在所述金属管内提供含气工作通道。广泛使用具有希望用于侧向氧气注入的鼓风元件的风口装置。在此情况下，中心工作氧气供应通道(也是希望用于供应含氮混杂物的氧气)包括一个工作环形通道以供应(例如)具有CH4氮混杂物的甲烷。
到液态钢中的气体的连续供应已成为在液态金属层下将氧气侧向注入液态金属的技术中的主要问题。气体供应中的任何间断均会导致液态金属进入工作通道中和含钢单元外部的钢的爆发。所有上文所提及的都需要对防止钢爆发穿过含钢单元的有保证的保护。
已知炼钢单元的鼓风元件，其本身表示一对所提及的问题的解决方案。所述鼓风单元包含提供含气通道的直管的一系列互连部分。管的所述部分包含具有毛细管和含气通道的部分(例如，KNABL“Annual Refractory Symposium”。2002年7月1……5号)。从现有技术中已知此鼓风单元的基本缺陷在于，这类装置不可用于将氧气供应到位于液态金属层下的部分中。
已知为在液态金属层下的侧向氧气供应而设计的风口装置。所述风口包含并入嵌入套筒的由耐火材料制成的嵌套块(nest block)。所述插口单元包含：由同轴金属管形成的衬套，所述同轴金属管提供于希望用于引入液态金属的侧上；至少一个中心工作通道；和至少一个环形工作通道，所述通道独立地连接到气体供应源(例如，EP 0 565 690 B1)。从现有技术已知此风口关于基本特征非常接近所述发明的装置且已选定为本发明的一个原型。此风口的基本缺陷在于对防止经由工作通道的液态金属的爆发缺乏任何实质保护。根据本发明设计的风口克服了上文所描述的现有技术的缺陷。
发明内容
因此，本发明的目标在于提供一个风口，其特征为对防止经由工作通道的液态金属的爆发的有效保护，此在发明的装置中已得到解决。
技术目标通过希望用于在液态金属层下引入气态介质的本发明的风口装置而实现。这类风口装置包含由耐火材料制成的嵌套块，所述块具有并入其中的套筒且由同轴金属管形成，所述同轴金属管具有至少一个中心工作通道和至少一个环形工作通道，所述通道配置于其希望用于引入液态金属的侧上，且分别连接到入口以将气态介质供应到液态金属，其中所述同轴金属管由两个具有不同直径的互连部分组成，所述第一部分具有较小直径且希望用于将气态介质供应到液态金属，且所述第二部分具有较大直径且连接到气体供应入口以单独将气态介质供应到第一部分的工作通道，而第二部分具有额外金属管且仅具有环形工作通道，而所述部分的内部管的两端封闭且以耐火材料填充，所述风口的此部分中的所述环形工作通道的间隙以用于液态金属的毛细管的形式体现。
另外，附属于穿设于套筒的第一部分工作通道中的所述部分中的套筒的第二部分的环形工作通道轮廓为通道端中具有光滑结合的直锥形表面，且至少在这类通道的部分上，所述内部管的端部穿设于同轴位于第一部分的中心工作通道中的锥形杆中。
另外，在穿设于第一部分的工作通道的所述部分上的同轴金属管的第二部分的环形通道以通道端中的光滑端结合为球形表面，而至少在所述通道地部分上，内部管的端部穿设于同轴位于第一部分的中心工作通道中的锥形杆中。另外，套筒的第二部分中的环形工作通道借助于放置在计量弹簧(gauge spring)的管之间而校准，所述计量弹簧具有小于并入此计量弹簧的管的外径的初始直径。此外，同轴金属管的第二部分的内部管具有跨越其外径的经校准的肋状物，包括于同轴管第二部分与第一部分之间的通道的部分上。此外，管套筒的第二部分中存在环形焊缝。
附图说明
本发明所达到的目标和提供的优势将从以下结合示意性附图的描述中变得更明显。
图1为本发明风口的纵向截面的示意性说明；
图2为本文所揭示的风口的一实施例的纵向截面的示意性说明；
图3为沿A-A线的图1所示的装置的横截面图；
图4为沿b-b线的图2所示的装置的横截面图；和
图5为沿B-B线的图2所示的装置的横截面图(与图1所呈现的视图类似)。
具体实施方式
所述风口在希望用于引入液态金属的侧上包含同轴金属管1和2。在图1和图2上，所述管2的外径由字母d指示。这涉及所述同轴金属管的第一部分。
在第二部分中，针对外部管2而言，这些金属管具有大于d的直径且指示为D。两端封闭的中心管3位于管1与管2之间。在希望用于注入的侧上，管1和管2形成中心工作通道4和环形工作通道5。所述管被墙封闭于位于嵌套块7中的套筒6中。中心管3以耐火材料8填充。中心管3的至少在中心工作通道4的侧上的端穿设于进入通道4中的锥形杆9中，且与此通道同轴放置(图1和图2)。在一实施例中，中心管3的两端可采取锥形杆9的形式(图2)。
分别连接到工作通道5和4的环形工作通道10和11提供于具有较大直径D的同轴金属管的第二部分中的管之间。工作环形通道10和11独立地具有用于气体供应的入口。因此，气体通过管12供应到通道10，且通过管13供应到通道11(供应路线在图1-2上以箭头标记)。
工作通道4、5、10和11都经校准。各种构型的肋状物14或一计量弹簧15在环形通道5、10和11上执行。同时，通路部分(锥形表面)16(图1)和通路部分(球形表面)17(图2)提供于同轴金属管的第二与第一部分之间，且也受肋状物14或弹簧15的影响。在弹簧15中，通过应用与适当管的外径相比而言较小的内径的弹簧来实现此定位。
也可应用以下组合：环形间隙10中的经校准的肋状物14与环形间隙11中的计量弹簧15相结合，且反之亦然。同轴金属管的这两部分之间的通路可以通路部分(锥形表面)16(图1)或通路部分(球形表面)17(图2)的形式执行。在任何实施例中，提供所述通路以在通路端上实施光滑连接。
环形通道10和11的横截面等于或略微超过其所独立地连接到的通道(意即，通道10连接到通道5，且通道11连接到通道4)的横截面。然而，在所有实施例中，通道10和11的环形间隙以用于其中注入气态介质的液态金属的“毛细管”的形式提供。所述“毛细管”应指的是一防止液态金属穿过此类间隙狭窄间隙。可将1.5-2mm和更小的毛细管间隙应用于熔融和光制安装以容纳液态钢。
依照安装技术，在本文所揭示的装置的第二部分的金属管上形成环形焊缝18。
具有呈图1和图2所示的形式的套筒6和钢管1、2和3的嵌套块7安装于一装置的布置中，在所述装置中制造或处理液态金属。为增强所述制造(金属熔融或光制)，将气态氧注入金属中。所述注入在液态金属的水平面下执行(例如在电弧炉或鼓风炉中执行的炼钢过程中)。通过管13供应气态氧。在某些应用中，所述氧与一定量的氮混合。将经由环形工作通道11的氧供应到中心通道4并进一步供应到液态金属中。由于经校准的肋状物14，氧气被均匀地供应到通道4中。在使用计量弹簧15的情况下，扭曲的氧气流被供应到液态金属中，这改进了金属与气体之间的相互作用。
甲烷，或具有氮混杂物的甲烷通过管12而供应，气体从管12通过环形通道10而流入环形通道5中且进一步流入液态金属中，在液态金属处，所述气体包括经由中心通道4供应到金属中的氧气流。这排除嵌套块7中的套筒6和炉子布置的快速烧坏。
光滑通路部分(锥形表面)16(或通路部分(球形表面)17)和进入中心工作通道4的锥形杆9防止供应的气体流的故障和中断。加速朝向金属的氧气供应通过适当选择经校准的通道11和中心通道4的横截面的比率而达到。由于压力溢流效应(pressureoverfall effect)，管3通过肋状物14或弹簧15而被按压到管1。以类似的方式将管1按压到管2。在这两种情况下，所述管在通路部分(锥形表面)16(通路部分(球形表面)17)上被按压。
如果氧气供应受到干扰(或出于一些其它原因)，那么液态金属(钢液)流入中心通道4中。经校准并具有执行容纳液态金属的毛细管的功能的间隙、具有1.5与2mm(对于钢而言)之间的大小的环形工作通道10和11防止熔融金属的进一步流动。通过熔融耐火材料8而加强防止熔融金属爆发的作用。
因此，所提供的用于在液态金属层下引入气态介质的风口的使用，确保防止熔融金属穿透风口工作部分。

Claims (6)

1.一种用于在液态金属层下引入气态介质的风口装置，其特征在于，包含由耐火材料制成的嵌套块，所述块具有并入其中的套筒且由同轴金属管形成，所述同轴金属管具有至少一个中心工作通道和至少一个环形工作通道，所述通道配置于其希望用于引入液态金属的侧上，且单独连接到入口以用于将气态介质供应到液态金属，
其中所述同轴金属管沿其长度由具有不同直径的两个互连部分组成，所述第一部分具有较小直径且希望用于将所述气态介质供应到所述液态金属，且所述第二部分具有较大直径且连接到气体供应入口以单独将所述气态介质供应到所述第一部分的所述工作通道，而所述第二部分具有额外金属管且仅具有环形工作通道，而此部分的内部管在其两端上被封闭且以耐火材料填充，所述风口的此部分中的所述环形工作通道的间隙以毛细管的形式体现，所述毛细管用于所述液态金属。
2.根据权利要求1所述的风口装置，其特征在于，提供于所述同轴金属管的所述第二部分中、在所述工作通道的第一部分中的通路的所述部分上的所述环形工作通道轮廓为直锥形表面，所述直锥形表面的特征为所述通路端中的光滑结合，且至少在所述通路部分上的所述内部管的所述端部穿设于同轴位于所述第一部分的所述中心工作通道中的锥形杆中。
3.根据权利要求1所述的风口装置，其中所述同轴金属管的第二部分的所述环形通道特征为球形表面，所述球形表面也在穿设于所述第一部分的工作通道中的所述部分上提供光滑通路端结合，而至少在此通路部分上的所述内部管的所述端部穿设于同轴位于所述第一部分的所述中心工作通道中的锥形杆。
4.根据权利要求1所述的风口装置，其中在所述套筒的所述第二部分中借助于在所述管之间放置计量弹簧而校准所述环形工作通道，所述计量弹簧具有小于上面安装有所述弹簧的所述管的外径的初始直径。
5.根据权利要求1所述的风口装置，其中所述同轴金属管的所述第二部分的所述内部管具有位于其外部直径上的经校准的肋状物，而所述经校准的肋状物也提供于所述第一部分中的所述同轴金属管的第二部分的通路的所述部分上。
6.根据权利要求1所述的风口装置，其中所述套筒的第二部分管具有环形焊缝。
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