CN1150837A - 在转炉中熔化金属料的方法及实施该方法用的转炉 - Google Patents

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霍安·马勒斯·弗兰科
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Abstract

本发明涉及用于在设有一氧气燃烧器(5)的转炉(1)中实施的方法，包括以下步骤，即以高于1.5％的比例将固体燃料加入转炉中的金属料中并且在转炉中沿混合物料的方向由位于燃烧器(5)下方的至少一个喷嘴(2)喷射至少一股氧气。

Description

在转炉中熔化金属料的方法及 实施该方法用的转炉
本发明涉及用于在一种转炉中熔化金属料的方法，该转炉至少配备有一个氧气燃烧器。
在已知的方法中，以化学计量条件控制的氧气燃烧器保证含有可选择的并纯粹由于冶金方面的原因而含有的少量固体燃料(一般不超过金属料的1％)的金属料的熔化，以便限制形成不希望产生的未燃烧的挥发性化合物，这种未燃烧的挥化性化合物在也采用氧气燃烧器的地方，限制燃烧进行的条件，并因此而限制炉中炉料熔化的速度。
本发明的一个目的是研制出一种改进的方法，它能使在一给定的炉中的熔化速度和效率有显著的提高，同时可降低总的能量消耗。
为了达到此目的，根据本发明的一个特点，本发明的方法包括向要被熔化的金属料中加入固体燃料，和在炉中沿混合物料的方向喷吹至少-股氧气的步骤。
根据本发明的其他特点：
-在金属料中加装固体燃料量的比例是在1.5和9％之间，最好是在2到6％之间；
-氧是以接近音速或超音速的速度喷射的；
-当一使用燃料器时，就将氧气流喷射到燃料器的火焰与炉中混合的炉料之间。
本发明的另一目的是提供一种用于实施这一方法的转炉，它除了包括一氧气燃烧器外，还至少装有一个氧气枪，以便使至少一股氧气喷向炉底。
由于采用了根据本发明的方法，使燃烧扩展到炉料的本身，在那里，由氧枪喷入的氧气与那些燃烧与之直接接触的金属的固体燃料相互作用，这样就极显著地增加了反应表面，因而大大加速了熔化过程，但不会影响炉子的耐火材料的温度条件，因此不会减少后者的寿命。另外，由于总燃烧能量中相当大的比例(超过35％)是由固体燃料提供的，所以燃烧器的功率以及它的成本都可以明显的降低。
本发明的其它特征和优点将从参照附图对实施例的下述描述中得以了解，其中：
图1是根据本发明的用于熔化金属的炉子的一个实施例的纵向剖面示意图；
图2及3分别是一种多管氧气枪的一个实施例的侧视图和剖视图；
图4是根据本发明的与氧气枪形成一整体的燃烧器的局部纵剖视图；
图5是图4所示燃烧器的端视图；
图6是根据本发明的与氧气枪形成一整体的燃烧器的另一实施例的纵剖视图；
图7是图6所示燃烧器的端视图；
图8至图11表示根据表1至3的条件的操作参数的曲线图；
图12是表示在炉子中混合炉料的熔化速度与混合炉料的燃烧能量的百分比之间关系的曲线图。
在图1中示出了一转炉1，在其端部炉门4上装有一对着炉料的氧气燃烧器5，以及一借助于一导向装置3可调整地定位的氧枪2。根据本发明，要使氧枪2对准，以便在炉1内，以通常是超音速的高速将氧气流喷向由需要熔化的通常是钢的金属料，以及通常其比例高于金属料的2％的固体燃料组合成的物料。该固体燃料通常是无烟煤，石墨，特别是电极石墨，或含有碳及氢的其他物质，特别是固体聚烯烃。与表1至3及图8至12有关的操作条件的实例在以后给出。
图2及3示出了氧枪2的一个特定的实施例，它包括一主要的上供氧管7及两个下供氧管6，它们能沿物料的方向并在燃烧器5的火焰下方喷射有差别的氧气流。氧枪本体2包括一与导向装置3的肋8b互相配合的槽8a，用以当氧枪2在炉1中向前或向后调整时，保持管6及7的正确方位。
图4及5示出了一个氧气燃烧器，它包括一将可燃气体输入形成一通道9a的壳体中的中心管12，用以经入口9送入氧气，可燃气体由位于燃烧器喷嘴中的氧气排出孔处的喷射器10喷射，这些喷射器围绕燃烧器的轴线成角度地分配在燃烧器的下部，混合的氧气/气体燃料喷孔由至少一个如图2及3所述的氧枪2代替，它的上游部分位于中心燃料输送管12中。用来冷却燃烧器喷嘴的中心环路的端部为11。
图6及7示出了一冷却的氧气燃烧器，它包括一用于循环水的周边水套11，经13进水而经14出水。和图4及5的实施例一样，燃烧器包括一位于喷氧通道9a内的可燃气体中心输送管12，它经过一系列成角度的和规则分布的喷射器10向外开口。这里，至少有一个，在该情况下有两个氧枪2位于主要氧气通道9a的下部，并在喷射器10的下面朝燃烧器的外部张开。在这个实施例中，由水套11冷却的通道9a中的干线氧气参与冷却氧枪2。
根据炉子的配置，氧枪是可调的，以便沿朝着物料的方向，以相对于炉子的轴线在成5到25°的范围内喷射氧气流。将由氧枪喷射的氧气流的流速选择为是氧气燃烧器中氧气流速的25到150％之间。
根据炉子的尺寸，可以设置一第二氧枪，它也指向物料，并位于炉子的另一端，与燃烧器相对。
向氧枪及氧气燃烧器供给的氧气最好是含氧纯度在88到95％之间的氧气，在现场由一种被叫做PSA的装置来提供，该装置用于利用吸附作用从空气中分离出氧气。
现在将描述特别的操作条件。是钢料的3.2％的固体燃料(在此情况下约为5。3吨)是无烟煤，而且由氧枪2以与炉子轴线约成10°的角度将氧气以超音速的速度喷入。
当燃烧器采用全功率以后，约10分钟可达到无烟煤的综合燃烧，以便由此再蒸馏炉料中含有的7％的挥发性化合物。接着，当炉中的合成炉料达到适当的温度时，固体料中86.5％的碳转化为一氧化碳，同时升向炉料的表面。在燃烧器的火焰下方，由氧枪喷出的氧气产生一强烈的燃烧区，它能产生特别的辐射热并通过由燃烧器的火焰产生的屏蔽效应实际上全部朝物料反射，因而保护了炉子的炉墙。
因此，根据本发明的目的，实现了利用所喷射的氧气使不完全燃烧的残渣能进行高热效率地燃烧，由此使在整个工艺过程中每单位时间内产生的能量输出增加，减少对炉子耐火材料的损蚀，以及减少了炉料中金属成份的损失。
在下列的表中，参考标号1到18对应于不进行喷氧并减少了无烟煤料量的熔化过程，标号19到22是采用了向含有1.5％无烟煤的金属料喷氧时的情况，标号23到28是将无烟煤增加到3％时的情况。
表1至3中的数值含义如下：
无烟煤：每一批金属料加入的以公斤表示的重量，
时间：分别是：熔化/保温/总时间，
温度：℃，
熔化速度：℃/分钟/5.3t吨料，
总消耗：丙烷/氧，
比消耗：m3/100℃/5.3(燃烧器+氧枪)，
钢分析：铈/碳/硅。
              表1
标号    无烟煤    时间    温度  熔化速度   总消耗量
    1     80     55/41/96     1.361     14.18     107/536
    2     80     55/37/92     1.367     14.86     103/514
    3     80     55/55/110     1.321     12.00     123/614
    4     80     55/42/97     1.370     14.12     108/542
    5     80     55/42/97     1.346     13.88     108/542
    6     80     55/42/97     1.321     13.62     108/542
    7     80     55/43/98     1.376     14.05     109/547
    8     80     55/42/97     1.362     14.04     108/542
    9     80     55/46/101     1.341     13.28     113/564
    10     80     55/44/99     1.340     13.50     111/553
    11     80     55/49/104     1.405     13.50     116/581
    12     80     55/42/97     1.324     13.60     108/542
    13     80     55/35/90     1.291     14.34     101/503
    14     80     55/44/99     1.324     13.37     111/553
    15     80     55/53/108     1.298     12.02     121/603
    16     80     55/50/105     1.379     13.30     117/586
    17     80     55/44/99     1.377     13.91     111/563
    18     80     55/43/98     1.345     13.72     109/547
    19     80     55/30/85     1.399     16.46     83/542
    20     80     55/30/85     1.364     16.05     83/542
    21     80     55/29/84     1.381     16.44     82/536
    22     80     55/30/85     1.370     16.12     83/542
    23     150     40/40/80     1.360     17.00     79/397
    24     150     40/32/72     1.360     18.90     72/358
    25     150     40/35/75     1.367     18.20     75/375
    26     150       变化
    27     150     40/35/75     1.436     19.15     75/375
    28     150     33/32/65     1.422     21.90     65/325
    29     170     33/27/60     1.330     22.17     60/300
             表2
   标号   无烟煤       时间     温度       比消耗     氧枪   总氧量
      丙烷/氧
    1     80     55/41/96    1.361     7.88/39.38
    2     80     55/37/92    1.367     7.50/37.60
    3     80     55/55/110    1.321     9.30/46.48
    4     80     55/42/97    1.370     7.90/39.56
    5     80     55/42/97    1.346     8.05/40.27
    6     80     55/42/97    1.321     8.20/41.03
    7     80     55/43/98    1.376     7.95/39.75
    8     80     55/42/97    1.362     7.95/39.75
    9     80     55/46/101    1.341     8.41/42.06
    10     80     55/44/99    1.340     8.25/41.27
    11     80     55/49/104    1.405     8.26/41.35
    12     80     55/42/97    1.324     8.18/40.94
    13     80     55/35/90    1.291     7.79/38.96
    14     80     55/44/99    1.324     8.35/41.77
    15     80     55/53/108    1.298     9.29/46.47
    16     80     55/50/105    1.379     8.50/42.49
    17     80     55/44/99    1.377     8.02/40.16
    18     80     55/43/98    1.345     8.13/40.67
    19     80     55/30/85    1.399     5.93/38.74
    20     80     55/30/85    1.364     6.09/39.74
    21     80     55/29/84    1.381     5.94/38.81
    22     80     55/30/85    1.370     6.06/39.56
    23     150     40/40/80    1.360     5.81/29.19     233     630
    24     150     40/32/72    1.360     5.29/26.32     223     581
    25     150     40/35/75    1.367     5.49/27.43     230     605
    26     150       变化
    27     150     40/35/75    1.436     5.22/26.11     219     594
    28     150     33/32/65    1.422     4.57/22.86     203     528
    29     170     33/27/60    1.330     4.51/22.41     234     532
             表3
标号   无烟煤       时间    温度    比消耗       钢分析
    1     80     55/41/96   1.361
    2     80     55/37/92   1.367
    3     80     55/55/110   1.321
    4     80     55/42/97   1.370
    5     80     55/42/97   1.346
    6     80     55/42/97   1.321
    7     80     55/43/98   1.376
    8     80     55/42/97   1.362     3.81/3.13/1.38
    9     80     55/46/101   1.341     3.59/3.09/1.18
    10     80     55/44/99   1.340     3.63/3.19/1.27
    11     80     55/49/104   1.405
    12     80     55/42/97   1.324     3.64/3.09/1.88
    13     80     55/35/90   1.291     3.70/3.16/1.99
    14     80     55/44/99   1.324     3.67/3.17/1.44
    15     80     55/53/108   1.298     3.52/3.09/1.34
    16     80     55/50/105   1.379     3.62/3.04/1.68
    17     80     55/44/99   1.377
    18     80     55/43/98   1.345
    19     80     55/30/85   1.399
    20     80     55/30/85   1.364
    21     80     55/29/84   1.381
    22     80     55/30/85   1.370     3.85/3.23/1.80
    23     150     40/40/80   1.360     46.32     3.58/3.03/1.56
    24     150     40/32/72   1.360     42.72     3.51/3.01/1.44
    25     150     40/35/75   1.367     44.26     3.74/3.21/1.51
    26     150       变化
    27     150     40/35/75   1.436     41.36     3.71/3.17/1.55
    28     150     33/32/65   1.422     37.13     3.58/3.06/1.51
    29     170     33/27/60   1.330     4000
图8示出了炉料为5.3吨时，在上表中的从标号1到29的每一种条件下以℃/分钟标示的熔化速度，可以看出该速度从15以上变化到28到29的情况下的20以上，这能使炉子的不连续转动的期间从55分钟减到33分钟，而且转动的间隔从5分钟减到3分钟。
图9示出了丙烷(下部曲线)及氧(上部曲线)在标号1至29中的每一点的消耗，可以看出，在氧的消耗相当稳定时，丙烷的比消耗可降低4.6m3。
图10表示熔化效率从略高于50％变化到高于60-65％。
图11表示能量的消耗kwh(千瓦每小时)可从接近700kwh降低到小于600kwh。
图12表示根据标号1到29，炉料中能量的百分数从低于20变化到大于40，并且熔化速度相应地从15℃/分钟增加到20℃/分钟。

Claims (12)

1.一种用于在转炉中熔化一种金属物料的方法，所述转炉设有至少一个氧气燃烧器，其特征是：它包括以下步骤，即向金属料中加入一批固体燃料，以及在炉子中沿混合物料的方向喷吹至少一股氧气。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征为，在金属料中加入的固体燃料的比例在1.5到9％之间。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征为，在金属料中加入的固体燃料的比例在2到6％之间。
4.根据权利要求1至3中的任一项所述的方法，其特征是，氧气是以超音速的速度喷射的。
5.根据权利要求1至4中的任一项所述的方法，其特征是，在燃烧器的火焰和炉子中的混合炉料之间喷射氧气流。
6.根据权利要求1至5中的任一项所述的方法，其特征为，当一使燃烧器工作时就喷射氧气。
7.根据权利要求1至7中的任一项所述的工艺过程，其特征为，至少由氧枪喷入的氧气是由一利用吸附作用从空气中分离气体的装置产生的。
8.一种用于实施根据上述权利要求之一的方法的转炉，包括在其一端的至少一个氧气燃烧器(5)，其特征为，它另外还包括至少一个氧枪(2)，其设置使得可至少有一股氧气射向炉底。
9.根据权利要求8所述的炉子，其特征为，氧抢包括至少两个喷氧通道(6，7)。
10.根据权利要求8或9所述的炉子，其特征为，氧枪(2)被设置在燃烧器(5)的下面。
11.根据权利要求8至9中的任一项所述的炉子，其特征为，氧枪(2)是装在燃烧器内的。
12.根据权利要求8至11中的任一项所述的炉子，其特征为，燃烧器包括有多个按角度分布的喷射器(10)。
CN95193625A 1994-06-16 1995-06-15 在转炉中熔化金属料的方法及实施该方法用的转炉 Pending CN1150837A (zh)

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