CN1027596C - 熔池中引入各种剂料的喷嘴装置及操纵该喷嘴装置的方法 - Google Patents

Abstract

该多孔块可嵌装到容器壁中，其包括一个插装了喷嘴管的圆柱体。为提高该喷嘴装置的工作寿命，将圆柱体轴向可移置地配合在多孔块中，并使消耗掉的喷嘴尾部随圆柱体的随动移动而替补。

Description

本发明涉及将各种剂料引入熔池的、包括一多孔耐火材料块，该多孔块可嵌装到容器壁中还包括一插装喷嘴管的圆柱体的喷嘴装置。本发明还涉及操作该喷嘴装置的方法。

DE-C2-3809828公开了一种这类喷嘴装置。这种已知的将气体和/或固体反应剂及添加剂引入冶金熔炼容器的装置，包括一个嵌装在该容器壁中的多孔块或多孔砖，该多孔块或砖中容有可轴向滑动、具有至少一根可与气体导管相连的气管的气体喷吹块或清洗块。此气管的出口开口设在该喷吹块或清洗块的周面上，从而使出口开口露出来，并使各种剂料仅在该喷吹块或清洗块的内端已被推送得超出多孔块的环状端面时，才可被引入熔池。抽回该喷吹块或清洗块，无须施加连续气压于喷吹或清洗系统，就能确保封闭效能，从而使该喷嘴装置特别适用于诸如钢水包之类的运输容器。因为对于这种容器而言，在熔隔金属滞留于该容器的整个时间内，不可能向喷吹或清洗系统供气。因此，喷吹或 清洗块的轴向移动不仅使之可用于引入各种剂料，而且还可以起封闭件的作用。

DE-C-2324086公开了一种将精炼气体，特别是氧气，经精炼容器的壁从熔池表面之下引入的喷嘴，其中精炼气体经内管通入熔池，保护气体经同心的外管通入熔池，而这两根管同心地安置在一根固定的套管中。内外管可轴向移动，并可互换地以相应间距装在至少一根套管中。

这种装置至少有一个引入保护剂的附加环状间隙，而且它提供了在两个炉次之间更换或轴向移动内管和外管的可能性，以应付紧邻喷嘴处的砌体损坏。这样，在该喷嘴装置的出口开口区域因损耗而形成漏斗状外形时，可将内、外管向前推，再用比如喷补或填堵法将此漏斗形处补满。

E-B1-0182965公开了一种保护喷嘴的方法，该喷嘴至少包括三根同心管，它们形成一条中心管道和至少两条环状管道，其中含氧气体经中心管道喷入，而雾化水的水雾作为冷却流体经一环形管道喷入，水的雾化是借助喷嘴入口侧喷头中的载气来实现的。这种冷却流体它被证明对提高喷嘴的工作寿命是特别有效的。

就剂料引入熔池的喷嘴装置而言，本发明的目的在于提高使用寿命，缩短停工时间及简化维修作业。本发明还力图提供一种操纵该喷嘴装置的方法。

本发明喷嘴装置的特征为该圆柱体呈套筒形，其中插有至少一根金属喷嘴管，该管的外端设有待引入剂料的入口，而本发明的方法的特征为被消耗的该喷嘴的尾部连续地或按时间间隔通过套筒与喷嘴管一起的向内的随运运动进入该容器而被替补。

在本发明喷嘴装置中，消耗着的喷嘴管尾部及围绕该尾部的耐火材料连续或定期地为一装有一支或多支金属喷嘴管的套管随动运动所替补，在打算将该喷嘴装置在熔池表面下使用时，除套筒可轴向移动外，还需确保没有熔融材料进入彼此相对移动的表面间环缝中。由于套筒上涂有可承受热负荷的润滑层，而且环缝设在套筒外侧和多孔块内侧之间，并且环缝用粘接剂密封，所以使熔融材料不进入环缝成为可能。这样，有了可轴向滑动的套筒，即使对低粘度熔融材料，例如温度约1200℃的铅熔池而言，也可能在这些滑动表面之间产生持久的密封作用。由于视应用范围而定，喷嘴尾部暴露在1000-2000℃之间的温度下，所以最重要的是，不仅是用于密封环缝的粘接层，而且是使轴向滑动的润滑剂层，都要能够承受得住热负荷。此外，润滑层材料对相邻粘接层的浸润倾向应当非常小，在粘接层以菱镁矿或铬菱镁矿为基料的情况下，用石墨和钼的化合物为作润滑层材料被证明是特别有益的。

在开始使用该喷嘴装置时，套筒有相当大的部分突出于多孔块之外。容有金属喷嘴管的套筒同该喷嘴管一起向内随动运动，造成了一些问题，也即，套筒因金属和陶质材料的抗弯弹性不同，而在套筒被推入时所产生的弯曲负荷作用下受损。现已发现，如果不将金属喷嘴管固装在套筒的内孔中，而是可轴向滑动，这一困难就可克服。为此，在与套筒内侧相邻的喷嘴管外侧上涂以可承受热负荷的润滑层，在所述喷嘴管外侧和套筒内侧之间设有环缝，并以粘结材料层密封环缝。这样就减少喷嘴管外侧与套筒内侧之间的轴向力传递，并减少套筒在随动运动中被损坏的危险。

虽然润滑层分别在套筒插入多孔块之前，或在外喷嘴管插入套筒之前，已涂在套筒和外喷嘴管的外表面上，但密封相应环缝的粘结材料层则分别在套筒插入多孔块之后，或在喷嘴插入套筒后才压入。为此，分别在多孔块或在套筒轴长约一半处设有多个径向孔，以供压入粘结材料。

虽然通过连续或定期更换喷嘴尾部就可大大提高喷嘴装置的工作寿命，但如果除象氧、煤粉之类的处理剂之外，还引入冷却流体，则还可能进一步提高工作寿命。在此情况下，分别降低多孔块和套筒之间、或套筒和外喷嘴管之间滑动表面上的温度，还能长时间保持相互间的可移动性。

在套筒中配合了喷嘴管的喷嘴装置中，冷却流体可同处理剂一起引入，比如一起吹入。如果所用的喷嘴装置中，至少有两根同心金属喷嘴管装在套筒中，形成一中心管道和至少一包围中心管道的环形管道，其中处理剂经一管道引入，冷却流体经另一管道引入，这是特别有益的，因为更具体地说，这样可允许单独控制冷却作用。如果将雾化的水雾作为冷却流体供入一个管道，尤其是外环管道，则可达到特别有效的冷却作用。喷雾中所含水珠在管道中的蒸发，以及在引入熔池后的解离，在套筒的整个热负荷长度上，并在喷嘴尾部处，产生强烈的 冷却作用，而且这种强烈的冷却作用同套筒的向内随动运动结合起来，使工作寿命出乎意料地长。

为了多孔块朝容器内部的端面上的负荷，最好使套筒以预定的突出长度，例如100mm的数量级从多孔块突出，伸入熔池。通过套筒的向内随动运动，则可保持所需的突出长度。

本喷嘴装置可用于不同的熔池，尤其如金属熔池、铁熔池及铅熔池。根据其尺寸，可适用于有关的待引入剂料，这些剂料可为气态、液态、糊状或粉末状。

以说明书附图中四幅图为准的两个实施方案，更详细地描述了本发明，其中

图1是喷嘴装置的第一实施方案的纵剖面图;

图2是沿图1中Ⅱ-Ⅱ所取的截面的放大图;

图3是喷嘴装置的另一实施方案的局部纵剖面图;

图4是图3所示喷嘴装置的俯视图。

图1和2中所述的喷吹装置包括一个装在容器2壁1中的耐火材料多孔块3。容器的壁可以是其底或侧壁。多孔块要以这样的方式插入：它使得经该喷嘴装置的剂料在熔池的表面之下被供入熔池。

在多孔块3中装有一带有轴向通孔5的可轴向滑动的耐火材料套筒4。两支同心的金属喷吹管6和7彼此相隔地装在轴向通孔5中。喷嘴管6和7构成中心管道8和围绕中心管的外环管道9。在这些喷嘴管的外端和欲被引入的各剂料的接头10和11相连。包括着喷嘴管6和7的套筒4以其朝内的喷嘴尾部突入容器内部，也就是说，以其内端，以一突出长度a超出多孔块3的内端面12，另一端经多孔块3延伸，并以其外端从多孔块3的外端面13伸出一段明显的距离，该距离在所述情况下，大致与多孔块3的长度相等。套筒4的外端装有一块第一压力板14，该板由装在壳体壁中的导杆15引导，导杆15与套管平行地延伸。标号16标志承载导杆15的法兰，它装在该炉子容器2的的外部钢壳17上。法兰16还承载密封装置18。

同心喷嘴管6和7装在喷头19中，而在其外端，该喷头有一第二压力板20，它与第一压力板14是强制连锁住的。第二压力板也为导杆15所引导。

如图2中的放大视图所示，套筒4涂上了润滑层21，套筒4外侧和多孔块内侧间的环缝用粘接材料层22密封，润滑层21是在将套筒4插入多孔块3之前涂上的。这层比如可以是一种润滑材料，如钼的化合物的覆层，钼的化合物以固态涂于套筒4。该润滑层也可以薄膜的形式就在套筒4插入之前涂于套筒。在多孔块3中设有一径向孔23，以便压入密封粘接层22，该层是经径向孔23压入的。欲充以密封粘接层的环缝厚度就这样选择：它应能使经径向孔23压入的粘接层穿透到多孔块3的端面12和13。欲充以粘结层的该环缝的尺寸一般在0.5-1mm之间。

内喷嘴管7靠隔板（未示）以一定的间隔固定在外喷嘴管6之中，从而形成环缝9。在这方面，必需保证该隔板对经环缝流过的各剂料流不会有很大的破坏。

外管6要以这样的方式插入套筒4：一方面在外管外侧和套筒内侧间产生密闭作用，而另一方面，套筒和外管间的纵向滑动运动可以进行，即大大地避免在套筒和外管之间界面上传递轴向力。为此，将润滑层25涂于外管6-这可以是在制造该管时涂的固态涂层或是在该管插入之前涂的涂层-而且，在管6和7插入后经套筒4中的至少一个径向孔26将粘结层27挤入，以便密封外管6和套筒4之间的环缝。

为处理铁熔池，所用的该粘接材料以菱镁矿磷酸盐化合物为好，处理铅熔池以铬菱镁矿化合物为好，而玻璃熔池则以菱镁矿硅化合物为佳。

当将本喷嘴装置用于在熔池下将处理剂如氧或煤粉喷入钢熔池中时，输送氧气或悬浮于载气中的粉煤的导管与接头的相连，接头10与内喷嘴管7中的中心管8相连，而输送冷却流体（优选是雾化水水雾）的导管，则与接头11相连，接头11与外环管9相连。也可用如于EP-182，965中所述的，位于喷头19中的雾化装置使水雾化。

当由于加在伸入熔池中的喷嘴尾部的热负荷及机械负荷使之被烧掉了一段时，就将套筒4与喷嘴管6和7向内推行一段适宜的距离，从而被消耗掉的喷嘴尾部被替补，这种推行是借助施于第二压力板20之间的强力连锁的结果而完成的。此操作可在给定的时间内完成，而与不具备这种移动方式的喷嘴装置相比，工作寿命因此而大为提高。套筒及围绕套筒的多孔砖能被流经外环管9的冷却流体在整个套筒长度上冷却，这一事实不仅保证了套筒在 更长的时间阶段内的可移动性，而且还进一步地提高了本喷嘴装置的工作寿命。与已知喷嘴装置相比的大为提高的工作寿命是可以达到的，而承受最沉重的热和机械负荷的喷嘴尾部消耗掉的耐火材料的替补可靠套筒4的向内随动运动完成，而为打断熔池的处理程序。

仅局部示于图3和4中的本喷嘴装置，包括锥形的多孔块3及唯一的喷嘴管6。同样的标号用于与图1和2中所示的第一喷嘴装置中相应的零部件。注意对与第一实施方案中相关的那些部件的描述。

第二实施方案中的喷嘴装置用于氧化铅矿石及还原铅氧化渣而形成金属铅。处理过程被分为两部，即氧化和还原两部。

含高比例铁氧化物和铅氧化物的渣产生于氧化阶段。操作温度在1000-1100之间。这是涉及较大程度的喷嘴损耗的程序的一个部分。

还原阶段涉及到1200-1300间的操作温度，而渣含低比例的铅氧化物，即约2%，并且含约20%的铁氧化物。

已发现，铬镁砖块比镁砖块工作寿命更长。

由于这一原因，锥形多孔块3及套筒4都用铬镁材料。在每种情况下，处理剂都是经喷嘴管6的中心管道引入的。

Claims (15)

1、向熔池中引入剂料用的喷嘴装置，该装置包括一耐火材料多孔块(3)，该多孔块可嵌装在容器(2)的壁(1)中，并可轴向移动地容有一个耐火材料圆柱体，该圆柱体中设有一轴向通孔(5)，供引入气体或处理剂之用，该圆柱体相对安装状态下迎着容器内部的喷嘴尾部的相反外端，突出于多孔块(3)，并在该端处设有第一压力板(14)，供使该圆柱体作轴向移动之用，其特征在于，该圆柱体呈套筒(4)形，套筒(4)至少套装有两根同心的金属喷嘴管(6，7)，它们形成一条中心管道(δ)和至少一条包围中心管道的环形管道(9)，而且所述管道都在各喷嘴管的外端处与头(10，11)相连，以引入各种剂料。

2、根据权利要求1的喷嘴装置，其特征在于，套管（4）上涂有可承受热负荷的润滑层（21），而套筒（4）外侧和多孔块（3）内侧之间的环缝用粘结材料层（22）密封。

3、根据权利要求1的喷嘴装置，其特征在于，邻近于套筒（4）内侧的喷嘴管（6）的外侧涂有可承受热负荷的润滑层（25），而所述喷嘴管（6）外侧和套筒（4）内侧间的环缝用中间层（27）密封。

4、根据权利要求1的喷嘴装置，其特征在于，多孔块（3）和/或套筒（4）在其轴向长度约一半处有一用于将粘接剂挤入的径向孔（分别为23或26）。

5、根据权利要求1的喷嘴装置，其特征在于，喷嘴管（6）的外端或喷嘴管（6，7）的外端被安装在一喷嘴头（19）中，在此外端，它具有与第一压力板（14）强制联锁的第二压力板（20）。

6、根据权利要求1的喷嘴装置，其特征在于，是压力板或各压力板（14，20）为装在外壳壁中的并平行于套筒延伸的导杆（15）所引导。

7、根据权利要求1的喷嘴装置，其特征在于，多孔块（3）和/或套筒（4）的耐火材料主要含菱镁矿或铬菱镁矿。

8、根据权利要求2的喷嘴装置，其特征在于，润滑层（21，25）主要含石墨浆，一种钼的化合物。

9、根据权利要求2的喷嘴装置，其特征在于，粘结层（22，27）主要含菱镁矿磷酸盐化合物、铬菱镁矿化合物或菱镁矿硅化合物。

10、根据权利要求1至9的一项的喷嘴装置的操作方法，该喷嘴装置是装在盛有熔池的容器（2）的壁（1）中，而且剂料是经其于熔池表面之下引入的，其特征在于，被消耗和该喷嘴的尾部连续地或按时间间隔通过套筒（4）与喷嘴管（6，7）一起的向内的随动运动进入该容器而被替补的。

11、根据权利要求10的方法，其特征在于，套筒的向内随动运动总保持着一段突出于多孔块（3）的内端面（12）的突出长度（a）。

12、根据权利要求11的方法，其特征在于，当用至少具有两支同心金属喷嘴管（6，7）时，经管（8，9）之一引入冷却流体。

13、根据权利要求12的方法，其特征在于，冷却液体经管（8，9）之一引入。

14、根据权利要求13的方法，其特征在于，将雾化水的雾气作为冷却液体输入到管（9）。

15、根据权利要求13的方法，其特征在于，将雾化水的雾气作为冷却流体输入到管（9）。

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