CN1042143C - 含氧气体喷射器及具有该喷射器的熔炼炉 - Google Patents
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Abstract
该炉子包括一在炉料上叠置的空间,其中至少有一个含氧气体喷射器经过炉子的四周与其相通,用以向其中传送一股与该空间的垂直轴非径向的喷射气体。喷射器包括头部,它置于炉周壁的厚度里且有一以一预定角度倾斜于轴(15)的轴(11),轴(15)相对于空间的垂直轴基本呈径向;基本呈圆柱形的主体在炉内沿基本上为径向的轴(15)延伸头部和气体通道,它基本上垂直于其通过的壁。该喷射器可应用在一种熔炼废钢料以生产钢制品的电炉中。
Description
本发明涉及一种用于熔炼一批炉料的炉子,特别是涉及这样一种在一批炉料的上面有一空间的炉子,该炉子有至少一个通过炉子的周壁的含氧气体喷射器通向炉内空间,以向此空间传送一股相对于炉子的垂直中心轴线为非径向的气体射流。本发明还涉及为这种炉子所设计的一种气体喷射器。
已知本申请人的美国专利No.5,166,950,该项专利在下文中称为“所记载的专利”。该专利涉及在一个炉子里熔炼一批炉料的工艺和设备,尤其是一种用于熔炼废钢以得到钢产品的电炉,该电炉通过将含氧气体喷入位于炉料上方的炉内空间而将熔化能量带给炉料并伴随烟气的后期燃烧来进行熔炼。
在所记载的专利的图1和图2中,示出了一个有基本上呈圆形的侧壁的炉子,有二套直的含氧气体喷射器倾斜地穿过上述侧壁,这些喷射器相对于炉子的垂直轴线非径向地排列在基本水平的方向上,因此在位于炉料上方的炉子空间内产生沿相反方向转动的旋转气流,这样就确保了含氧气体与从炉料里释放出的可燃性气体(CO,H2)的有效混合,从而提高了这些气体在炉内的均匀的后期燃烧,由此通过与分布在炉子垂直轴线附近区域内的垂直电极相配合,可有利于这批炉料的熔炼。
显然,在炉子的侧壁上需提供用于喷射器的通道。根据所记载的资料可知,用于倾斜地通过炉子侧壁的直线喷射器的通道应较宽,只有这样才允许在此空间内的所有方向上进行所需的喷射器轴线位置的必要调整,这个位置将能适应从一种类型的炉子到另一种时的变化。在炉子侧壁上的宽通道很明显地构成一个缺陷,这在增加喷射器数量以改善在后期燃烧中所使用的气体混合时会变得更为恶劣。
根据所记载的专利的炉子的喷射器在炉子四周上基本上呈突出状,假如将需熔炼的废铁块垂直地投入炉内,当它们下落时,一些废铁块就会通过撞击而损坏喷射器的端部。从所熔炼的物质中喷溅的渣或金属也会对这些突出的端部构成阻塞的威胁。
因此,本发明的目的在于提供一种没有这些缺陷的熔炼炉,尤其是该熔炼炉具有用于含氧气体喷射器的通道,在允许非径向地喷射该种气体时,所述通道的表面可以为最小。
本发明的目的还在于提供这样一种炉子,其中将气体喷射器设计成可很好地保护其免受由掉落的废铁块以及渣或熔融金属的喷溅所造成的损害。
本发明的又一个目的在于提供这样一种炉子,它通过在离开喷射器的气体流的作用下减少电极氧化或穿透炉壁的危险而提高了其寿命。本发明的再一个目的是提高喷射器本身及设置在用于提供喷射器的气体通道下游的单向阀的寿命。
本发明的上述目的是由一种用于熔炼炉料的炉子的含氧气体喷射器而实现的,其特征在于,它包括一个细长的主体和一个头部的组件,所述细长的主体有一主方向并限定了一供气通道,所述头部限定一排气通道,该通道相对于预定的角度以一预定的角度倾斜,该头部所具有的尺寸使其可容放在炉壁的窗口内。
由于上述设置,使得在炉子周壁的水平面上的喷射器的横向尺寸小于“直线”形喷射器的横向尺寸,因此,使穿过炉壁的用于容放喷射器的通道的相应尺寸减小。
根据本发明的炉子的另一特征,炉子包括与喷射器主体接合的支承装置,该装置允许喷射器绕其主体的轴线旋转。这样,可以容易地调整脱离喷射器的喷射气体的方向,以使其适应例如一种或另一种类型的炉子。
本发明的其它特征和优点将从参照附图的下述描述中显而易见,其中:
-图1是根据本发明的炉子的横截面的示意图,以及
-图2是为图1所示炉子设计的一个含氧气体喷射器的轴向断面视图;
图中所示的炉子是一种根据所记载专利描述的类型,从该专利中可知更详尽的有关其一般设置的参考资料。
因此,在所示实施例中,这类炉子在炉床和炉顶之间包括一个圆柱形侧壁1和三个均布在炉子垂直轴线x附近的电极,其中该侧壁1形成炉子周围的一部份并设有一个所谓的炉门2和一个用于熔化产品的浇铸出钢口3。
参照所记载的专利,炉子包括多个可分几个组间隔地配置于炉内若干层上的气体喷射器。为了图1的清楚起见,仅在图中示出了一组分别通过与一个充氧气体源或氧气源10相连的管道7′,8′,9′供应气体的喷射器7,8,9。和所述专利一样,如图1所示,喷射器7,8,9分别沿非径向的但呈所谓切线状的方向11,12,13向炉内吹入含氧气体并沿逆时针方向形成气体环流。根据所记载的专利,设置于图1所示一组喷射器上方或下面的邻近系列的喷射器形成与上述情况方向相反的气体环流。
现在参看附图2,从图中可知喷射器7,8,9中的任何一个,例如喷射器7,包括一个设置于炉壁1的最厚部分内的头部14,该头部具有一个其轴线11相对于轴线15以角度α倾斜的基本上为圆柱形的气体通道,如图1所示,轴线15相对于炉子的垂直轴X是径向的。
头部14形成于一个一般为圆柱体16的端部,该圆柱体的轴线在将喷射器安装于炉子上时与轴线15一致,该圆柱体中空并有一个延伸通过头部的轴线11的气体通道的气体通道,因此该圆柱体延伸出炉壁1的外表面1′,炉壁一般由图2所示的一个支承结构18支承。
同样根据本发明,如仍然由此图示意地表示的那样,对喷射器的圆柱体16进行安装,以在支承轴19内绕轴线15转动。
如图2所示,单向阀25安装在喷射器内且位于一个用于含氧气体的供应通道的下游。它适应于阻止任何可能的渣或金属的喷溅从而避免任何在通道里燃烧的危险。
在此图中可以看到,所定的穿过炉壁1的通道或窗口20的尺寸能容纳喷射器的头部14。一旦此头部在所述窗口内定位,并且其位置经过精确地调整,则在炉壁和头部14之间的剩余空间21就装满一种合适的耐火材料或一个用水冷却的构件,例如用以在喷射器处封闭炉子。
在图2中分别示出了通过炉壁1倾斜放置的一个“直线”气体喷射器的横向尺寸Y1和一个根据本发明的喷射器的横向尺寸Y2。按照所追寻的目标之一显然可见,根据本发明的喷射器的尺寸Y2明显地小于传统的直线形喷射器的尺寸Y1。
尽管轴线11和15一般包含在一个基本水平的平面中,但是,作为炉子特性的一个方面,通常需要调整轴线11的位置。这种调整应考虑例如电极4,5,6的位置,而该电极的位置在不同类型的炉子中可有所改变。离开喷射器的含氧气体流必须与电极有足够的间隔,从而不致于有使这些电极发生氧化的危险。同样,对于熔炼炉料的表面和炉子侧壁的内表面也是如此。
根据本发明,在将耐火材料放置于空间21内之前,通过围绕轴线15将喷射器旋转一合适的角度,可简易地调整含氧气体流的轴线11的位置。
根据本发明的另一特征,通过在喷射器的头部内设置冷却装置可确保喷射器的耐炉内经常出现的高温的能力。这些装置由一个如冷水的致冷剂供给源(未表示)提供冷却液并且这类装置包含例如一个通过一个供给管道23与此供给源相连的盘管22。盘管22和供给管道可用例如适当地成形的铜管制造。在成形之后,将管子放在其形状象喷射器外表面的一个模子里,然后在该模子里注入铜熔液,该铜熔液与管子熔合以确保在冷却液和喷射器之间的理想热交换。作为一种改进,喷射器可有通过冷却水流的双层形状。
根据从图2中显而易见的本发明的再一特征,喷射器的头部有一个以一角度(π/2-α)相对于头部的轴线11倾斜的端部表面24,以便在壁1的内表面1″里内切。这种设置使得可由重力沿炉子的轴线垂直供料,而不会有损伤喷射器的危险。因此,在炉内下落的废铁块不会损坏完全收回炉内的喷射器的头部。由于这种设置,可进一步地提高喷射器的寿命。
最好对喷射器的气体通道的表面抛光,以限制溅出的渣和金属的滞留和聚积,并通过吹入含氧气体加速它们的移动。喷射器的端部表面24也能用一种陶瓷类的耐热材料覆盖,这适合于保护喷射器免受炉子里的内辐射的影响。
此外根据本发明,最好提供具有一个大的气体通道的含氧气体喷射器,例如直径约在4-6厘米的含氧气体喷射器,它可确保平均流量并由此以一个低于或等于音速的速度在炉内搅拌气体,这比在有较小横截面的喷射器的搅拌更为有效。
根据本发明,选择的α角度最好为:
20°<α<60°
最好采用约30°到40°之间的一个值。这样不仅避免了电极的氧化而且还能避免由太呈切线状的喷射流而造成的炉壁穿孔。
此外,根据本发明的喷射器的肘状构形可限制由渣或熔炼金属的喷溅而造成的堵塞危险和损坏单向阀的危险。
已经构成了一种体现本发明的炉子,通过本发明,可极大地降低炉料的熔炼时间并降低所需电能的消耗,与此同时还提高了喷射器的寿命(超过三个月),并且不存在包括炉壁的墙体的局部过热。以同样有利的方式,设置在炉壁内的用于使喷射器通过的窗口的表面比用于使直线形喷射器通过所需的窗口表面减小了25-50%。
当然,本发明并不局限于所述的仅以举例的方式给出的实施例。这样,本发明的技术内容可应用于如下所述的一种喷射器,该喷射器由分开的构件、主体、头部和盘管等等组成并通过任何传统的方式装配而成,而不是在一个模子里浇铸而成,尽管后者的工艺方法较好。
Claims (10)
1.用于一种熔炼一批炉料的炉子的含氧气体喷射器,其特征在于,它包括一个组件,该组件具有一个有一主方向并限定了一个气体供给通道的细长的主体(16);一个头部(14),该头部限定了一个以一预定角度α相对于所述主方向倾斜的排气通道,所述头部所具有的尺寸使其能容纳在炉子的一个壁(1)中的一个窗口(20)里。
2.根据权利要求1所述的喷射器,其特征在于,所述头部有一个与所述主方向基本上正交的端部表面(24)。
3.根据权利要求1或2所述的喷射器,其特征在于,它包括装置(19),用于旋转性的支承并随所述主体(16)一起工作。
4.根据权利要求1所述的喷射器,其特征在于,它包括一个用于所述头部(14)的冷却装置(22,23)。
5.根据权利要求1所述的喷射器,其特征在于,所述的角度α包含在20°和60°之间。
6.根据权利要求1所述的喷射器,其特征在于,所述头部(14)和所述主体(16)是一个整体件。
7.一种有一侧壁(1)的用于熔炼一批炉料的炉子,其特征在于,它包括至少一个如权利要求1所述的喷射器(7,8,9),喷射器的头部(14)在炉内安装在壁(1)中且有一沿大致为切线的方向开通的出口通道(11)。
8.根据权利要求7所述的炉子,其特征在于,所述喷射器的主体(16)基本上沿径向延伸.
9.根据权利要求7或8所述的炉子,其特征在于,所述头部有一个与所述主方向基本上正交的端部表面(24),所述头部(14)的端部表面(24)和所述壁(1)的内表面(1″)基本上共平面。
10.根据权利要求7所述的炉子,其特征在于,所述头部(14)在炉壁(1)中被密封在适当的位置。
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