CN109070198B

CN109070198B - 气体净化装置

Info

Publication number: CN109070198B
Application number: CN201680083099.3A
Authority: CN
Inventors: M.托马斯卡萨多; B.布罗斯; M.普赖勒; M.克利科维奇; R.库尔普
Original assignee: Refractory Intellectual Property GmbH and Co KG
Current assignee: Refractory Intellectual Property GmbH and Co KG
Priority date: 2016-05-03
Filing date: 2016-05-03
Publication date: 2020-04-28
Anticipated expiration: 2036-05-03
Also published as: ES2797985T3; EP3452240A1; WO2017190767A1; SI3452240T1; MX2018010454A; CN109070198A; US20200316678A1; EP3452240B1; RU2710237C1

Abstract

本发明涉及一种用于安装在冶金炉中的气体净化装置，所述装置在安装在所述冶金炉的底部中的位置中具有如下特征：‑很大程度上气密的下基部部分，‑气体管线，该气体管线在基部部分中从基部部分的第一外面的区域中的第一端延伸至基部部分的第二外面的区域中的第二端，‑气体管线的第二端形成为联接部的第一部分，‑联接部的第二部分位于功能部分的外连接面的区域中，功能部分借助于第二部分倚靠基部部分，‑气体分布装置，该气体分布装置在功能部分中从联接部的第二部分通过功能部分延伸至功能部分的被形成为气体出口面的至少一个自由表面，‑基部部分和功能部分各自由耐火陶瓷材料制成。

Description

气体净化装置

技术领域

本发明涉及一种用于安装在冶金炉（metallurgical vessel）中的气体净化装置。

背景技术

通用种类的气体净化装置用于将气体或者气体/固体混合物吹到待被处理的熔体中，尤其是冶金熔体，冶金熔体在被已知为冶金炉的装置中被处理。例如，冶金炉可以是被已知为钢包（ladle）或者尤其是被已知为中间包（tundish）的装置。

已知的是具有被已知为有指向多孔性的气体净化元件（在这种情况下，气体沿着通道/狭缝被引导）以及还有具有被已知为无指向多孔性（或者随机多孔性）的气体净化元件（在这种情况下，气体流动通过不规则开口孔体积（类似于海绵的开口孔体积））。

这种种类的气体净化装置（气体净化元件、气体净化块）可以按照不同方式被布置在冶金炉中或者冶金炉上，例如，在冶金炉的底部或者壁中。

本发明首先涉及一种被放置在中间包的底部区域中的气体净化装置。中间包自身具有底部和壁，该底部和壁各自在其内侧上具有耐火内衬/涂层。

文献US 5 054 749 A公开了一种具有被已知为永久耐火内衬的中间包。中空室布置在底部的永久耐火内衬中并且气体管线向外开口到所述中空室中。中空室由透气板朝着熔体向上限定。被引导到中空室中的气体经由透气板被引导到金属熔体中。该布置具有多个缺点：金属熔体通过板渗透到中空室中的风险较高；板可能在熔体的铁水静压力下容易断裂。

对于根据US 5 219 514 A的气体净化装置而言，这同样适用。

根据US 4 243 210，具有不同透气性的耐火气体净化元件被安装在中间包的底部中。该装置由多个部分组成，这些部分在其变得磨损时全都需要被更换。

发明内容

本发明的目的是提供上述种类的气体净化装置，该气体净化装置具有高安全标准并且在被磨损时可以容易地被更换。

为了解决该问题，本发明基于如下考虑因素继续进行：

在任何情况下，处理气体都需要被引导至冶金炉的壁或者底部区域。类似于冶金炉的永久耐火内衬，该部分可以由气体净化装置的基部部分形成，该基部部分除了气体管线之外可以是气密的（因为其仅仅用于馈送气体而不用于分布气体）。该基部部分由耐火陶瓷材料组成并且具有高耐磨性，以便使得其很少需要被更换（如果真的需要更换的话）。

相反，功能部分被提供用于将气体分布在金属熔体中并且优选地可以容易地安装和容易地更换，因为其是磨损部分。磨损由于功能部分中的气体分布引起并且还由冶金攻击（attack）（尤其是金属熔体的腐蚀和摩蚀）引起。

该功能部分至少部分地是透气的，即是说，其具有透气部分。经由基部部分中的气体管线流入的气体应该通过透气部分被引导到金属熔体中。

本发明在从基部部分至功能部分的过渡区域中提供流体连接部（气体连接部），即是说，一种联接部，其中，连接部/联接部应该是可释放的。

联接部包括至少两个部分，具体地是在基部部分处的气体管线的气体出口侧端处的第一部分和被布置在功能部分上的第二部分。

以此方式，可以通过将功能部分配合（滑动、夹固）到基部部分上来使功能部分连接至基部部分。在这样做时，联接部的各部分流体地连接至彼此，并且经由联接部从基部部分中的气体管线至功能部分处的一个或更多个气体出口面的连续气体流是可能的。

换言之：气体净化装置被形成在至少两个部分中。基部部分承担将气体馈送至功能部分的任务。基部部分可以保持在冶金炉中。基部部分可以被放置为使得其不会与金属熔体接触。基部部分中的气体管线（经由其气体被馈送）也可以永久地保持在冶金炉中并且不需要被更换（或者与功能部分相比至少仅仅需要不那么频繁地被更换）。

因此，基部部分可以被布置在冶金炉的底部中以便使得所述基部部分的表面或多或少与冶金炉的耐火底部齐平。然而，基部部分也可以突出超过冶金炉的底部。功能部分然后被放置在基部部分上（下文将对其实施例进行描述），更具体地以便使得基部部分和功能部分的联接部分允许用于使气体从基部部分进入到功能部分中的流体连接部。

基部部分和功能部分的几何结构优选地使得气体净化装置的这两个部分按照形式配合方式彼此补充。

功能部分可能已经经由联接部被定位在基部部分上。为了防止功能部分从基部部分被释放，便利的是此外将功能部分和基部部分机械地固定起来。如果功能部分在冶金炉的相对壁之间延伸，则这可以进行实施，因为冶金炉的耐火壁覆盖功能部分的两个端部部分。可替代地，可以经由附加（单独的）耐火部件（例如：楔形物）来提供固定。

与根据现有技术的已知气体净化装置（其全是静态的）形成对照，根据本发明可以定期地更新磨损部分（功能部分），而基部部分则可以使用更长周期并且因此被固定地安装在冶金炉中。类似地，对于延伸通过基部部分的气体管线也是如此。

在其最一般的实施例中，本发明涉及一种用于安装在冶金炉中的气体净化装置，所述装置在安装在冶金炉的底部中的位置中具有如下特征：

- 很大程度上气密的下基部部分，

- 气体管线，该气体管线在基部部分中从基部部分的第一外面的区域中的第一端延伸至基部部分的第二外面的区域中的第二端，

- 气体管线的第二端形成为联接部的第一部分，

- 联接部的第二部分位于功能部分的外连接面的区域中，功能部分借助于第二部分倚靠基部部分，

- 气体分布装置，该气体分布装置在功能部分中从联接部的第二部分通过功能部分延伸至功能部分的被形成为气体出口面的至少一个自由表面，

- 基部部分和功能部分各自由（相同类型或者不同类型的）耐火陶瓷材料制成。

气体管线可以是在基部部分的耐火材料中延伸的单独管道，或者气体管线可替代地也可以在原地被形成在基部部分的耐火材料中。

气体管线的第一端连接至气体馈送部，并且气体管线的第二端连接至联接部。联接部包括至少两个部分，但也可以被形成在更多数量的部分中。在任何情况下，联接部的一部分是基部部分的一部分，并且联接部的一部分是功能部分的一部分。

联接部具有多个功能：其主要用于创建用于使气体从基部部分进入到功能部分中的流体连接部。然而，当使功能部分与基部部分连接时，其也被用作调节装置。为此目的，联接部分可以突出超过相关联部件（基部部分、功能部分），而对应的联接部分则由另一部件（功能部分、基部部分）的表面中的凹部形成。这于是会导致借助于凸形部分和凹形部分在基部部分与功能部分之间的舌榫连接（tongue and groove connection）。形式配合接头使得能够避免气体扩散并且沿着期望路径引导气体。

例如，联接部的第一部分突出超过基部部分的第二外面，并且联接部的第二部分由功能部分的连接面中的对应凹部形成。

在此，基部部分的第二外面可以是基部部分的上面，并且功能部分的外连接面可以是功能部分的下面。在装置的功能位置中，这两个面优选地都水平地延伸。在这种情况下，功能部分可以从上方被放置（配合）到基部部分上。

如上文已经公开的，有利的情况是如果使基部部分的第二外面和功能部分的外连接面在安装位置中按照形式配合的方式彼此补充。

在最简单的情况下，当基部部分的第二外面和功能部分的外连接面各自是平面的时候（除了布置有联接部分的点之外），已经提供了形式配合。

基部部分和功能部分可以被设计为使得竖直横截面呈现如下几何结构中的一个：矩形、方形、梯形、三角形、多边形、圆的节段、U形、L形。基部部分和功能部分的按照形式配合方式彼此补充的其它几何结构也是可能的。

因此，例如，在以三维方式考虑的情况下，提供了用于基部部分和/或功能部分的如下几何结构：立方体、方形梁、半圆柱体、L形轮廓、U形轮廓等。

功能部分中的气体分布装置对于在冶金炉中的气体分布是必要的。目的在于在气体流动到金属熔体中之前将其从联接部引导至功能部分的一个或更多个表面（部分）。

为此目的，气体通道首先可以从联接部通向功能部分内的气体分布室。功能部分的透气区从该气体分布室延伸至功能部分的表面部分，气体经由其从功能部分流动到金属熔体中。这些区可以形成有无指向多孔性和/或有指向多孔性。

在气体净化装置布置在冶金炉（中间包）的底部中的情况下，结果就是功能部分的透气区尤其“在气体分布室上方”延伸，尽管侧向地布置在气体分布室旁边的透气区也是可能的。

相反，便利的是按照气密方式形成“功能部分的下部区域”，即，尤其是功能部分的与基部部分相邻的和/或水平地侧向地在联接部旁边的区域，以便使得可以选择性地在透气区的方向上引导气体。功能部分中的（多个）透气区可以被形成在原地或者作为单独的插入件。

充分的情况是如果使功能部分在气体分布室旁边具有完全地或者部分地具有无指向和/或有指向开口多孔性的区。还可能的是，布置彼此流体地连接的或者独立于彼此的多个区。

从上文清楚的是，气体分布室在其大小和形状方面进行调整适应，以便创建相对于功能部分的透气区的最有利的可能的接触面。

根据一个实施例，气体管线在基部部分中从基部部分的竖直侧向外面的区域中的第一端水平地延伸出去（达到最大可能的程度），通过基部部分，并且然后以某种方式上升至联接部的第一部分。在此，基部部分中的气体管线可以具有螺旋形部分，该螺旋形部分形成一种渗透防护装置以防止任何渗透的金属熔体，金属熔体可以在螺旋形部分的区域中快速地凝固（冻结）。

联接部可以被布置在基部部分或者功能部分的任意点处。用于防止基部部分和功能部分的不恰当组装的附加安全防护功能由偏心布置来创建。功能部分可以相对于基部部分旋转，其中，联接部用作回转接头。

此外，能够首先连接联接部分并且然后使（可移动的）功能部分相对于（固定安装的）基部部分枢转。旋转平面在此垂直于气体流动通过联接部的方向延伸。这使得此外能够调整基部部分和功能部分的几何结构以便使得将基部部分和功能部分上的对应突出和凹槽置于相互栓锁位置中，这会阻止功能部分从基部部分的无意释放。尤其对于基部部分和功能部分的已经在上文提到的U形或者L形而言，这也是如此，在下文对附图的描述中也将对此进行解释。

联接部不需要确保绝对的气密性。然而，气密连接部（例如，在密封件的帮助下）是便利的，以便选择性地将气体引导至功能部分的多孔（透气）区。

联接部分可以是单独的部件部分，其被固定至基部部分和功能部分；联接部分也可以在原地成形在基部部分和功能部分的耐火材料上或者中。

对于耐火材料的选择并不存在限制。所述材料可以取决于应用来进行选择。

进一步地，本发明的特征将从从属权利要求的特征和其它申请文献中变得清楚。

附图说明

下文将参考各个示例性实施例对本发明进行更加详细的解释。

附图示出如下，在每种情况下都是示意性描绘：

图1是通过基部部分的竖直纵向截面；

图2是通过功能部分的竖直纵向截面，该功能部分可以连接至根据图1的基部部分；

图3是以透视图示出的气体净化装置，该气体净化装置在安装时由根据图1和图2的基部部分和功能部分形成；

图4是中间包中在安装/功能位置中的根据图3的气体净化装置；

图5是根据图3的对气体净化装置的另外的实施例的描绘。

在附图中，相似或者等同的部件由相似的附图标记描绘。

具体实施方式

图1示出了由耐火陶瓷材料制成的呈方形梁的形式（图3）的基部部分10，即是说，呈细长立方体的形式，该细长立方体具有彼此以直角延伸的六个外面，其中，在图1中参考第一外面10l（左侧的小端面）和上（大）端面10o。

由金属制成的气体管线12从侧面10l的区域中的第一端大约水平地延伸到基部部分10中并且然后具有螺旋形部分12s，螺旋形部分12s向外开口到第一联接部分14的下端14o中，第一联接部分14作为单独的金属部件被固定在基部部分10中的对应凹部中。上端14o突出超过基部部分10的上端面10o，其中，联接部分14的突出部分14o是圆柱形的并且具有气体出口连接喷嘴14s，气体出口连接喷嘴14s自由地向上突出。

图2示出了相关联的功能部分20，再次呈细长立方体的形式（图3），其中，功能部分20在纵向方向（水平方向）上（长度L）比基部部分10（长度l）更长。

功能部分20具有下连接面20u，其中，圆形凹部26v居中地形成（在纵向方向L上），所述凹部由袋形金属部分形成。

凹部26v具有向上的延伸部26e，但其具有更小的直径。延伸部26e由金属套筒组成。凹部26v和延伸部26e形成第二联接部分26。其可替代地还可以在原地形成在功能部分20的耐火材料中。

延伸部26e和凹部26v关于其尺寸被设计为使得，当功能部分20经由其底侧20u被放置在基部部分10的上侧10o上时（图3），基部部分的第一联接部分14（上部部分14o，连接件14s）齐平地（气密地）配合在功能部分20上的第二联接部分26（凹部26v，延伸部26e）中。

为了改进气密性，可以将密封件（例如，耐火石墨密封件）插入在连接件14s与延伸部20e的内壁之间。

孔22从延伸部26e竖直地向上延伸至在功能部分20中水平地延伸的气体分布室24。

在气体分布室下方的和侧向地在气体分布室24旁边的耐火材料是最大可能程度气密的。在气体分布室24上方延伸的耐火材料的区22z是透气的并且形成有无指向（开口）多孔性。功能部分的上自由端面20o是在装置的功能位置中倚靠金属熔体的面。气体经由面20o被递送至熔体中。

如在图3中示出的，通过将功能部分20放置在基部部分上来组装基部部分10和功能部分20。基部部分能够已经提前被牢固地锚固在冶金炉中（图4）。功能部分20被放置在基部部分10上以便使得凹部26v和延伸部26e（其形成联接部的第二部分26）按照形式配合的方式被放置在上部部分14o和连接件14s（其形成联接部的第一部分14）上。

由于联接部分的布置，所以然后可以使功能部分20进入功能位置中，在该功能位置中，通过使功能部分20绕着轴线A-A水平地旋转来使功能部分20与基部部分10对齐（图4），轴线A-A居中地且竖直地延伸通过联接部分。

基部部分10被安装在冶金炉（图4中的中间包T）的底部B中，并且气体管线12连接至气体供应部。然后将功能部分20放置到位，如上文所描述的。

如在图4中描绘的，通过按照使耐火内衬W覆盖功能部分20的端部部分20l、20r的方式将耐火内衬W施加至冶金炉（T）的壁，功能部分20被固定在冶金炉中。因此避免了在操作期间在经由气体管线12、通过联接部（14、26）和气体分布室24和多孔区22z和表面20o将气体递送到相关联的金属熔体中时功能部分20从基部部分10释放。

根据图5的实施例与根据图1至图4的实施例仅仅不同在于基部部分和功能部分20的特定几何形状。

基部部分10和功能部分20再次是梁形。

在基部部分10上在端部部分处（在基部部分的纵向方向上）切割出L形部分，以便使得在侧视图中产生基部部分10的U形，其中，U形的一个分支10k比U形的另一分支10b更短且更窄，连接部分10v形成在其间。端部部分在与基部部分的中间部（M）相隔一段距离处结束。

另一端部部分（在附图中的右侧）相似地成形，但关于竖直地延伸通过基部部分的平面以B/2呈镜像方式，其中，B是基部部分10的宽度。

圆柱形空间R形成在两个U形端部部分之间，圆柱形销Z突出到该空间中，所述销是功能部分20的一部分并且形成在功能部分20的端部部分之间。

功能部分20的端部部分各自按照与基部部分10的端部部分相对应的方式形成，以便使得当首先经由其联接部分（未描绘）将功能部分20放置在基部部分10的联接部分（未描绘）上且然后使功能部分在逆时针方向（箭头）上水平地旋转时产生形式配合。联接部分与第一示例性实施例的那些联接部分相似地形成。完成的组装位置与根据第一示例性实施例的该位置相对应。

由于由较短分支10k、连接板10v、以及较宽分支10b形成的凹槽H，所以当功能部分的对应分支被引入到基部部分的对应凹槽H中时，实现了将功能部分20机械固定到基部部分10。

Claims

1.一种用于安装在冶金炉中的气体净化装置，所述气体净化装置在其安装位置中包括如下特征：

a）气密的下基部部分（10），

b）气体管线（12），所述气体管线（12）在所述基部部分（10）中从所述基部部分（10）的第一外面（101）的区域中的第一端延伸至所述基部部分（10）的第二外面（10o）的区域中的第二端，

c）所述气体管线（12）的所述第二端形成为联接部的第一部分（14），

d）所述联接部的第二部分（26）位于功能部分（20）的外连接面（20u）的区域中，所述功能部分（20）借助于所述第二部分（26）倚靠所述基部部分（10），

e）气体分布装置，所述气体分布装置在所述功能部分（20）中从所述联接部的所述第二部分（26）通过所述功能部分（20）延伸至所述功能部分（20）的被形成为气体出口面的至少一个自由表面（20o），其中

f）气体通道从所述联接部通向所述功能部分（20）内的气体分布室（24），并且所述功能部分的透气区从所述气体分布室（24）通向所述功能部分（20）的所述自由表面（20o），气体经由所述功能部分的透气区从所述功能部分（20）流到金属熔体中，

g）所述基部部分（10）和所述功能部分（20）各自由耐火陶瓷材料制成。

2.根据权利要求1所述的气体净化装置，所述气体净化装置的所述联接部的所述第一部分（14）和第二部分（26）按照形式配合的方式形成为对应部分。

3.根据权利要求1所述的气体净化装置，其中，所述联接部的所述第一部分（14）突出超过所述基部部分（10）的所述第二外面（10o），并且所述联接部的所述第二部分（26）由所述功能部分（20）的所述连接面（20u）中的对应凹部（26v）形成。

4.根据权利要求1所述的气体净化装置，其中，所述基部部分（10）的所述第二外面（10o）是所述基部部分（10）的上面，并且所述功能部分（20）的所述外连接面（20u）是所述功能部分（20）的下面。

5.根据权利要求1所述的气体净化装置，其中，所述基部部分（10）的所述第二外面（10o）和所述功能部分（20）的所述外连接面（20u）按照形式配合的方式相对于彼此延伸。

6.根据权利要求1所述的气体净化装置，其中，所述基部部分（10）的所述第二外面（10o）和所述功能部分（20）的所述外连接面（20u）是平面的面。

7.根据权利要求1所述的气体净化装置，其中，所述基部部分（10）和所述功能部分（20）在竖直横截面中具有如下几何结构中的一个：多边形、圆的节段、U形、L形。

8.根据权利要求1所述的气体净化装置，其中，所述功能部分（20）与所述气体出口面相邻地具有区（22z），所述区（22z）完全地或者部分地具有无指向开口多孔性。

9.根据权利要求1所述的气体净化装置，其中，所述功能部分（20）与所述气体出口面相邻地具有区（22z），所述区（22z）完全地或者部分地具有有指向开口多孔性。

10.根据权利要求1所述的气体净化装置，其中，所述气体管线（12）在所述基部部分（10）中从所述基部部分（10）的竖直侧向外面（10r）的区域中的第一端很大程度上水平地延伸出去，所述气体管线（12）延伸通过所述基部部分（10），并且然后以某种方式上升至所述联接部的所述第一部分（14）。

11.根据权利要求1所述的气体净化装置，其中，所述气体管线（12）具有在所述基部部分中的螺旋形部分。

12.根据权利要求1所述的气体净化装置，其中，所述联接部的第一部分（14）和第二部分（26）在所述装置的纵向轴线（L）的方向上居中地布置。

13.根据权利要求1所述的气体净化装置，其中，所述联接部的第一部分（14）和第二部分（26）可以按照气密方式连接至彼此。

14.根据权利要求1所述的气体净化装置，其中，所述联接部的第一部分（14）和第二部分（26）由单独的部件（14o、14s；26v、26e）形成，所述单独的部件（14o、14s；26v、26e）被紧固至所述基部部分（10）和所述功能部分（20）。

15.根据权利要求1所述的气体净化装置，其中，所述功能部分（20）可相对于所述基部部分（10）旋转，其中，所述联接部具有回转接头的功能。