CN102177259A - 用于从如高炉和熔炉的冶金容器中排出铁和金属熔液以及液态炉渣的出料通道 - Google Patents

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汉斯-乌韦·莫根施特恩
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Abstract

本发明涉及一种用于从如高炉(2)和熔炉的冶金容器中排出铁和金属熔液以及液态炉渣的出料通道(1)。所述出料通道(1)通过外管(3)和可在该外管内轴向移动的内管(4)形成，其中外管(3)与炉(2)的耐火的炉衬(5)固定地连接，并且两个管(3、4)由耐高温的材料组成。

Description

用于从如高炉和熔炉的冶金容器中排出铁和金属熔液以及液态炉渣的出料通道
技术领域
本发明涉及一种用于从冶金容器中，尤其是高炉和熔炉中排出铁和金属熔液以及液态炉渣的出料通道。
背景技术
为了从高炉中排出生铁熔液和液态炉渣，在炉的底部区域内设置有一个或多个出口通道，所述出口通道穿过在多数情况下几米厚的耐火的炉衬。为了中断从炉中排出的熔液流，并且为了在出炉过程后封闭出口，借助特殊的堵口机将塑性的堵口料在出料通道的总长度上压入出料通道内，直至在高炉的内壁上构成所谓的菌状物。在堵口料压入出口通道时，必须克服高炉或熔炉的内压。堵口料由于高温而硬化，并且形成封堵塞物。
为了打开出口通道以用于恢复出炉过程，直至熔液达到高炉的内部地钻通已硬化的堵口料，使得熔液流重新开始流动。在此，通过堵口料在高炉的内壁的耐火的炉衬上形成的菌状物的目的是，防止由于流出的熔液和尤其是由于炉渣在出口通道的出口孔处导致的磨损。在出口通道的总长度上，已硬化的堵口料在出炉过程期间受到化学磨损和磨蚀磨损，使得出口通道以不可控制的且不希望的方式扩宽。
从外部借助于钻孔机或冲击钻进行出口通道的用于恢复出炉过程的打开，所述钻孔机或冲击钻在可来回摆动的滑架臂上被引导，其中钻孔机配备有相应长度的钻杆。如果钻杆的钻头达到炉内的熔液池，那么钻头和钻杆的前部部分被熔化。
从DE 44 92 636 C2中已知一种用于在立式炉上形成出料口的排出通道的方法，在所述方法中，在被推到出料杆上的耐火的管轴向导入喷射入出料口内的堵口料中。在该方法中，基本上仅管前端导入堵口料内，使得管的大部分相对于立式炉的壁伸出。管锁定在出料口的延长部内，并且为了打开出料口，将出料杆穿过管从硬化的堵口料中抽出，使得直接在堵口料内形成出料口的在立式炉的壁内的排出通道，并且在立式炉的壁外的排出通道通过管延长。
从FR 260 301 30、JP-A-58800 1007、JP-A-6300 7308以及SU-A-605 068中已知，将由耐火材料制成的管安装在堵口料内，所述管通入在立式炉的内部中的熔液池内，并且穿过立式炉的壁。该耐火的管形成在堵口料内的排出通道，出料口用所述堵口料填充，并且阻止从立式炉中排出的熔液流域堵口料直接接触。通过插入堵口料内的管，能够明显地提高立式炉的壁部相对于流出的熔液流的耐磨损性，但是管在堵口料中的插入是极其耗费的，并且在出口区域中具有几米厚的炉衬的高炉中是不实际的。
发明内容
本发明的目的在于，改进一种用于从冶金容器，尤其是高炉和熔炉中排出铁和金属熔液的出料通道，相对于由于从炉内排出等熔液流和炉渣流而导致的磨蚀磨损和化学磨损，所述出料通道具有高的耐抗性，并且相对于已知的出口通道实施方式，所述出料通道能够每隔一定的时间以明显减少的时间和成本耗费被更换。
根据本发明，该目的通过具有权利要求1的特征的出料通道得以实现。
从属权利要求包含出料通道的有利的且适当的改进形式。
根据本发明的用于高炉和熔炉的出料通道具有优点：
通过构成为具有外管和内管的双管，出料通道特点在于具有高的蠕变极限，所述外管由耐高温材料制成且与高炉或熔炉的炉衬固定地连接，所述内管可在该外管内轴向移动且通过由耐高温及抗磨蚀磨损和化学磨损的耐抗材料制成的管部分组成。此外，内管的管部分能够每隔一定时间以相对于已知的出料通道明显减少的时间和成本耗费更换。
附图说明
下面借助于示意图阐述根据本发明的出料通道，所述示意图如下示出：
图1示出出料通道的纵向剖视图；
图2a和2b示出出料通道的由管壳段组成的内管部分的剖切的放大的立体图，以及管壳段的放大的立体图；
图3示出用于在内管部分插入高炉的出料通道的外管内之前插入内管部分的机器的纵向剖视图；
图4示出配备有用于调节流速和用于使熔液流减速的装置的出料通道的横向剖视图；
图5示出配备有冷却装置的出料通道的纵向剖视图；以及
图6示出具有外管和内管且具有成型内壁的出料通道的另一个实施形式的纵向剖视图。
具体实施方式
高炉2的在图1中示出的出料通道1通过外管3和可在该外管内轴向移动的内管4形成，其中外管3通过灰浆与高炉的耐火的炉衬5固定地连接。两个管3、4由高强度材料，最好是陶瓷材料或碳质石组成，内管4的用于阻止由于流出的生铁和流出的炉渣导致的磨蚀磨损和化学磨损的材料附加地具有抗磨蚀磨损和化学磨损的抵抗能力。
内管4由管部分6组成，所述管部分每隔一定的时间用新的管部分6a替换，以用于补偿出现的磨蚀磨损和化学磨损，其中新的管部分6a穿过出料通道1的出口孔7反向于从高炉2中排出的熔液流8的流动方向a插入外管3内，并且在此同时将被磨损的管部分6b穿过出料通道1的入口孔9从外管3中推出并且插入高炉2内。在出料通道1的出口孔7处，该管部分与高炉外壁10大致齐平。内管部分6b，——熔液流8通过所述内管部分进入高炉2的出料通道1内——，以一定尺寸11突入在高炉内的熔液12中，以用于保护外管3和高炉2的炉衬5免受磨蚀磨损，使得在出炉过程期间，当生铁、生铁-炉渣混合物和高磨蚀的炉渣从高炉2中流出时，在出料通道1的外管3和高炉内壁13上不出现由于排出涡流而导致的磨蚀磨损。
该内管部分6b承担在传统的出炉法中在高炉的炉衬的内侧上通过堵口料形成的所谓的菌状件的功能。新的管部分6a的插入时间间隔选择为，使得避免内管部分6的损坏，并且因此排除熔液和炉渣与外管3地接触。
在外管3和内管部分6之间存在最好基于矿物质的润滑剂层14，所述润滑剂在流出的铁和流出的炉渣具有高温的情况下发挥其完全的滑动特性，并且只是在温度明显低于液态金属的温度的情况下凝固。
在出炉过程期间由于生铁、生铁-炉渣混合物且主要由于产生侵蚀性磨损的炉渣而在出料通道的入口和出料通道的总长度上出现的磨损由内管4承担。由外管3阻止任何磨损，使得出料通道1保持其造型，并且不被扩宽。
内管部分6比在出炉过程期间凝固的传统的堵口料明显更耐磨损。在选择材料时，这些管部分能够只是以朝着尽可能高的抗磨损性的目标方向构成，而堵口料还必须满足其它要求，例如在堵口过程期间的可塑性和用于恢复随后的出炉过程的可钻孔性。
但是，高耐磨损的内管部分6尽管具有明显较低的磨损率，但是仍与磨损时间相关。在此，通过外管3、润滑剂14和内管部分6的构造确保，在出现磨损时，在发生损坏前，能够将内管部分6插入高炉2内，并且由内管部部分替代。内管部分的材料选择为，使得这些内管在高炉的内部中的熔液内保留较长时间后，能够由于在那里的流动运动和涡流随着时间的推移而碎裂，并且它们的残余部分能够在随后出料时通过出料通道排出。
为了中断出炉过程，能够应用不同的方法，例如传统的堵塞物，其中那么堵口料只是仍必须具有封闭特性，并且不在需要具有耐磨损性。有利的是，在具有双管的新的出料通道中，利用粉末筒来封闭出料通道。此外可能的是，应用挡板和封闭闸板，以及熔液在出料通道内有针对性地引起的用于中止出炉过程凝固和已凝固的熔液的用于恢复出炉过程的再次熔化。
在出料通道1的图2a和2b中示出的另一个实施形式中，内管部分6由轴向并排设置的杆状的管壳段15组成。为了使通过管壳段15形成对内管部分6在插入出料通道1的外管3内时和在出炉过程中不倒塌，管壳段15形状接合地相互连接。为此，杆状的管壳段15在外周上且在一侧上分别具有纵向腹板16，并且在相对的一侧上具有与纵向腹板16相匹配的凸肩17，使得在组装内管4的管部分6时，管壳段15的纵向腹板16与邻接的管壳段15的凸肩17达到接合。
内管部分由多个轴向并排设置的且形状接合地相互连接的杆状的管壳段构成，其优点在于，在新的内管部分在出料通道的出口侧插入外管时，在出料通道的入口侧从外管中推出并插入高炉或熔炉内的已磨损的内管部分碎裂成杆状的管壳段，所述管壳段在随后出料时从高炉中排出。因为管壳段由于在经过较长的时间段出料时的磨蚀磨损，在插入高炉的内腔时损失了相当一部分原有厚度，所以由于在铁和炉渣流入出料通道时的流动能量和涡流形成，这些管壳段在出料通道的在高炉的内壁上的入口侧碎裂。
在新的内管部分插入出料通道的外管中时，管壳段通过相应的辅助机构保持在一起。
图3示出用于将内管部分6a插入高炉2的出料通道1的外管3内的机器18。机器18安装在可转动和摆动的悬臂19上，借助于所述机器能够将新的内管部分6a插入出料通道1的外管3内，并且能够将其再插入出料通道内。为此出料通道1首先通过堵塞件20封闭，所述堵塞件同时用作用于插入和再插入的新的管部分6a的引导件。在封闭出料通道1后，机器18的起升液压缸22的活塞杆21将新的管部分6a插入外管3内。那么，最好在出炉过程结束后并且出料通道1必须被封闭时进行该过程。在再插入新的管部分6a后，出料通道1能够用传统的堵口料填充，采用粉末筒或者能够采用用于填充出料通道的其它方法。
图4图解说明出料通道1，所述出料通道配备有用于调节非铁磁性熔液流8的流速以及使其减速和停止的装置23。调节装置23具有芯25，所述芯构成为具有两个磁轭26、27的双磁轭，在所述磁轭上设置有四个电感应线圈28至31。芯25具有设置在出料通道1周围的两极32、33。感应线圈28至31产生磁场34，所述磁场经由在极32、33和外管3之间的狭缝35、外管和内管部分6作用在出料通道1内的熔液流8上，使得通过磁场和涡流的共同作用产生力，所述力反向于熔液流8的流动方向a并且是该熔液流减速。在此既能够采用具有相同极性的磁场，也能够采用交变磁场。
借助调节装置能够达到的在方法技术上的优点是，仅当新的内管部分6a插入出料通道1的外管3内并且必须被再插入时，才必须中止熔液流。
如图5的出料通道1配备有为管状冷却螺旋管37的形式的冷却装置36，所述冷却螺旋管在出料通道1的总长度上，或者如在该实施例中，在部分长度上围绕出料通道1，并且尽可能近地设置在外管3旁。通过如图4的调节装置23的磁场急剧减速的熔液流8能够在出炉过程后，在流过冷却螺旋管的冷却剂的冷却作用下在高炉上凝，使得在出料通道1的出口区域内形成足够强的封闭堵塞物38。通过借助如图4的电感应线圈系统或者通过环绕出料通道的电感应线圈产生的涡流，由凝固的熔液形成的封闭堵塞物38能够在其与内管部分6接触的外周面上再次熔化，使得在高炉的内压的作用下能够从出料通道中挤压出堵塞物，并且能够开始新的出炉过程。
但是也能够灵敏地控制冷却过程，使得只是在熔液流的紧邻内管部分的外部流动区域内引起凝固，或者引起熔液流的在凝点前不久的极其粘性的状态，使得在内管部分的内壁上产生内涂层。以这种方式，在出炉过程期间防止内管部分全部或至少绝大部分磨损。
根据图6的出料通道39通过外管3和内管4形成，所述内管由管部分6组成，所述管部分的内壁40构成为拱肋41，使得获得拱肋41的串联构造，所述拱肋的开口42沿熔液流8的流动方向a逐渐变窄。拱肋41的串联构造导致，熔液流8的在内管部分6的内壁40上的流速相对于中央熔液流的流速急剧减慢，并且因此也减少了内管部分6的磨蚀磨损。由于熔液流8在出料通道39的内管4的管部分6的内壁区域内的低的流速，可能的是，在该区域内借助于流过包围出料通道39的外管3的冷却螺旋管37的冷却剂，熔液被急剧冷却，而快速流动的中央熔液流不被冷却或仅略微被冷却。通过精确控制冷却过程，在内管4的通过内部部分6的内壁40形成的内壁43上形成抗磨损的凝固的熔液层44。由于熔液流8的在内管4的内壁43上的较低的流速，可能的是，借助比在如图5的出料通道1的情况下明显更少的能耗，在流过冷却螺旋管37的冷却剂的作用下，在出料通道39的内管4的内壁43上产生凝固的非常粘性的熔液。如果要通过在出料通道39的内管4中形成的由凝固的熔液组成的封闭堵塞物38中止出炉过程，那么拱肋41与冷却螺旋管37也共同起到非常有利的作用。

Claims (11)

1.一种用于从如高炉和熔炉的冶金容器中排出铁和金属熔液以及液态炉渣的出料通道，其特征在于，所述出料通道(1)通过外管(3)和能够在该外管内轴向移动的内管(4)形成，其中所述外管(3)与炉(2)的耐火的炉衬(5)固定地连接，并且两个管(3、4)由耐高温的材料组成。
2.如权利要求1所述的出料通道，其特征在于，所述内管(4)由管部分(6)组成，所述管部分(6)每隔一定的时间用新的管部分(6a)替换，以用于补偿由于从所述炉(2)中排出的熔液流和炉渣流而导致的磨蚀磨损和化学磨损，其中所述新的管部分(6a)穿过所述出料通道(1)的出口孔(7)反向于熔液流(8)的流动方向(a)插入所述外管(3)内，并且在此同时将被磨损的管部分(6b)穿过所述出料通道(1)的入口孔(9)从所述外管(3)中推出并且插入所述炉(2)内。
3.如权利要求2所述的出料通道，其特征在于，所述熔液流(8)进入所述炉(2)的所述出料通道(1)内所通过内管部分(6b)，以一定尺寸(11)突入所述炉(2)内，以用于保护所述外管(3)和所述炉(2)的内壁(13)。
4.如权利要求2和3所述的出料通道，其特征在于，所述内管部分(6)由轴向并排设置的杆状的管壳段(15)组成，所述管壳段(15)形状接合地相互连接。
5.如权利要求4所述的出料通道，其特征在于，所述杆状的管壳段(15)在外周上且在一侧上分别具有纵向腹板(16)，并且在相对的一侧上具有与所述纵向腹板(16)相匹配的凸肩(17)，使得在组装所述内管(4)的所述管部分(6)时，所述管壳段(15)的所述纵向腹板(16)与邻接的所述管壳段(15)的所述凸肩(17)达到接合。
6.如权利要求1至5中任一项所述的出料通道，其特征在于，在外管(3)和内管(4)之间作用有基于矿物质的润滑剂(14)，所述润滑剂(14)在从所述高炉(2)或熔炉中排出的熔液-炉渣流具有高温的情况下发挥其完全的滑动特性，并且只是在温度明显低于具有流动性的熔液和炉渣的温度的情况下凝固。
7.如权利要求1至6中任一项所述的出料通道，其特征在于，外管(3)和内管(4)由高强度的陶瓷材料或碳质石组成，并且所述内管(4)的材料是附加抗磨蚀磨损和抗化学磨损的。
8.如权利要求1至7中任一项所述的出料通道，其特征在于，所述出料通道(1)配备有用于调节非铁磁性熔液流(8)的流速以及使其减速和停止的装置(23)，其中所述调节装置(23)具有至少一个芯(25)，所述芯(25)由铁磁性材料制成，并且具有设置在所述出料通道(1)周围的至少两个极(32、33)，并且其中在所述芯(25)上设置有用于产生至少一个磁场(34)的电感应线圈(28至31)，所述磁场(34)作用在设置在所述两个极(32、33)之间的所述出料通道(1)内的熔液流(8)上，使得在所述熔液流(8)内通过感应引起电压，通过所述电压在所述熔液流内产生涡流，其中通过磁场和涡流的共同作用产生影响所述熔液流的流速的力。
9.如权利要求1至8中任一项所述的出料通道，其特征在于，所述出料通道(1)由冷却装置(36)和加热装置从外部包围，所述冷却装置(36)用于在出炉过程后使所述熔液流(8)转为凝固状态，所述加热装置用于熔化所述凝固的熔液流，以用于再次形成用于恢复出炉过程的所述熔液流。
10.如权利要求1至9中任一项所述的出料通道，其特征在于，所述内管部分(6)的内壁(40)构成为拱肋(41)，所述拱肋(41)具有沿所述熔液流(8)的流动方向(a)逐渐变窄的开口(42)，所述开口(42)用于减慢在所述熔液流(8)的外部区域内的流速，以用于减少在所述内管部分(6)的所述内壁(40)上的磨蚀磨损和化学磨损。
11.如权利要求10所述的出料通道，其特征在于，在通过由包围所述外管(3)的至少一个冷却螺旋管(37)减慢的熔液流(8)的外部区区域内的集中冷却，在所述内管部分(6)的所述内壁(40)上构成粘性的或凝固的抗磨损的熔液层(44)。
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