CN1171136A - 由多个容器组成的可倾侧冶炼装置 - Google Patents

Abstract

用来熔化金属炉料和金属熔液后处理的冶金装置,它可以从原始位置绕倾侧轴线(7)向正倾侧方向(8)倾侧,它包含一个具有用来容纳金属熔液(13)的炉床(12)的熔化容器(1)和一个从侧面装在熔化容器(1)上的、用来对金属熔液进行冶炼处理的处理容器(2)。通过一个连接熔化容器(1)炉床和处理容器(2)内腔的通道(26)当装置向正倾侧方向倾侧时从熔化容器(1)中流出来的金属熔液(13)可以输入处理容器(2)中。

Description

由多个容器组成的可倾侧冶炼装置

本发明涉及一种用来熔化金属炉料、特别是含铁材料的、并对金属熔液进行后处理的可倾侧冶炼装置。

由EP-0 240 485-B1公布了一种由废钢和必要情况下加上辅料制造钢的装置，带一个立式炉，它具有一个由容纳预熔液的炉底组成的液池和从侧面通入其内腔下部的加热装置，以及带一个与立式炉组成一个整体的地坑炉，预熔液可以从立式炉中流入这个地坑炉。地坑炉直接连在立式炉的下部上。在立式炉下部和地坑炉之间设有溢流堰，积聚在立式炉低洼处的预熔液通过溢流堰连续地流入地坑炉，地坑炉的炉底设置得比立式炉的炉底低。由立式炉和地坑炉组成的整个装置可以在垂直于连接立式炉和地坑炉中心的水平轴线方向倾侧。地坑炉具有一个偏心设置的出铁口，并在侧壁上具有一个排渣用的工作门。不管是立式炉的下部还是地坑炉的下部在平面图内都具有一个圆形内腔，其中立式炉的内腔在平面图内与地坑炉的内腔大致相切，并且从一个内腔到另一个内腔的连接部位做得很窄。用电弧装置作为地坑炉的加热装置，而对于立式炉则采用多个等离子燃烧器作为加热装置，它们沿圆周均匀分布在立式炉的下部区域。立式炉的底部凹坑做得比较浅，而溢流堰的上棱与底部凹坑相比具有较小的高度，使得在熔化过程的开始就只有少量的预熔液保留在立式炉的底部凹坑内，并在形成液池以后便不断地通过溢流堰流入地坑炉。为了防止在溢流堰部分熔液凝固，一方面将等离子燃烧器的倾角调整得使预熔液在通向溢流堰的方向过热，另一方面在立式炉和地坑炉之间还设置一个等离子燃烧器，使得预熔液在溢流堰区域可以过热，并保证预熔液的连续流动。

一旦地坑炉内(液面)达到熔池深度的一半冶炼处理立即开始。通过附加的电能熔液加热到出钢温度。在这个过程之中预熔液不断地从立式炉中流入。当地坑炉内达到出钢重量时，通过装置的倾侧(钢水)经过偏心的底出钢口无炉渣地倒出。

在已知装置中在溢流堰区域要输入额外的热能以防止在这个区域预熔液凝固。此外当预熔液在地坑炉内处理时还不断地输入预熔液，它与处理的熔液相混合，并使它的温度遭受剧烈的波动，因此有损于地坑炉内的处理过程。因此熔液完工处理(脱氧，进一步脱硫和合金化)需要在地坑炉以外进行，例如在倒入钢水包时进行。

由DE-2 504 911-A1公布了一种用来在立式炉内借助于从下部的燃料-氧气火焰熔化废钢、海绵铁等等，并借助于在立式炉底部的熔化材料的出口连续地出产钢的装置，这里一个从侧面装在它上面的加热容器与立式炉组成一体。立式炉在其底部最深的部位有一个用于熔化金属的出口，它通过一个通道与过热容器相连，此外在侧壁上有一个排渣口。过热容器设有一个溢出口，它位于排渣口的略微低一些的地方。在过热容器中过热的液态金属通过溢出口连续地流出，并通过与立式炉的连接通道不断地由在立式炉中熔化的液态金属补充。

本发明的任务在于：避免在开头所述的那种冶金装置中在熔化和处理容器之间的过渡区熔融金属凝固，而不必在这个区域附加地输入热能。此外应该能够抑制由于不断输入预熔融金属在混合时造成温度剧烈波动所引起的对处理容器中熔液处理过程的破坏作用。熔化容器和处理容器应该在有关它们的目标方面可以相互独立地最佳地制造和运行。最后生产每顿金属装置所消耗的能量应该减至最少，并且处理容器以及熔化容器的高温废气应该充分利用来预热炉料。

本发明的特征在于权利要求1的特征。本发明优良的结构可以从其他的权利要求中看出。

在按本发明的装置中一个用来容纳绝大部分最好是全部炉料的炉床的熔化容器和一个从侧面装在熔化容器上的用来容纳来自熔化容器炉床的金属熔液和对熔液进行冶炼处理的处理容器连接成一个熔融装置，它可以绕倾斜轴线倾斜或者沿一个滚道滚动。通过熔化容器和处理容器之间的一个通道，该通道装在可以使熔化容器内保留希望数量金属熔液高度上，金属熔液在装置倾侧时可以输入处理容器中。金属熔液的输送不是通过溢流堰连续进行的，而是当熔化容器内积聚了预期数量的金属熔液时分批进行的。在装置倾侧时高温金属熔液在短时间内流过通道进入处理容器，从而没有冷却的危险。当固体炉料在熔化容器中熔化时对先前在倾侧过程中输入处理容器中的金属熔液进行冶炼处理，使两个过程相互平行地进行，其中熔化容器的尺寸和结构在关于熔化过程方面可以进行优化，而处理容器可以在冶炼处理方面进行优化。可以通过古生燃料的燃烧、输入含氧气体和必要的情况下通过底面或底池喷咀输入煤碳和通过电能向两个容器输入的热量，应该这样来确定，使熔化时间大致相当于处理时间，使得在处理容器出钢以后在熔化容器中形成的金属熔液可以通过装置的倾侧输入处理容器中，并且在这以后可以在两个容器中立即进行平行的运行方式。因为在熔化过程中在熔化容器中形成的熔液不溢入处理容器中，而是通过装置的倾侧控制熔液的输入过程，处理容器中的冶炼处理过程不会受到流入的熔液的干扰。

为了装置做得紧凑，并且在倾侧时运动质量保持尽可能低。合适的是处理容器在倾侧方向或者在垂直于装置倾侧轴线方向安装得与熔化容器不在一条直线上，而相反有一个侧向错位，使得在俯视图内容器中点和装置倾侧方向之间的连线构成一个锐角。这个角度最好是45°左右。不过两个容器之间的通道应该这样设置，在俯视图上从熔化容器出发看，在倾侧方向通过熔化容器中点的延长线仍然位于通道入口到处理容器的范围内。容器圆周上的这个部位在倾侧时处于最低处，因此在给定的倾侧角时能够使熔化容器更好地倒空。

最好装置不仅可以从它的原始位置向迄今为止所叙述的正倾侧方向倾侧(在这个方向熔液可以从熔化容器输入处理容器)，而且也可以反方向、向负倾侧方向倾侧，使得有可能从容器中排渣。为此在适当的位置设置工作口或出渣口。

正如已经提到的，如果熔化容器和处理容器之间的连接通道的底部这样高，使两个容器可以平行运行，而没有熔液从熔化容器溢入处理容器中。连接通道的底部相对于熔化容器的底部应该高出一个量，使在装置的原始位置时在熔化容器的炉床内至少保留处理容器容积一半的熔液，最好可以保留处理容器整个容积的熔液。

此外，如果为了能够在倾侧时将整个熔液从熔化容器中输入处理容器中，在装置原始位置上后处理容器的底部低于熔化容器的底部有好处。鉴于决定性的工作过程熔化容器具有比处理容器大的直径。

为了从上面可以很好地接近，两个容器之间的连接通道应该做成由耐火材料制成的两个容器之间的隔墙内的向上开口的导槽。

正如已经提到的，对于两个容器可以采用不同的能量载体作为热源。最好除其他能源以外还采用电弧能，其中如果电极支架和两个容器一样装在同一个倾侧框架上有好处，使得至少在向负倾侧方向倾斜时，也就是在排渣时，电极不必从容器中取出。最好在熔化容器和处理容器结构单元旁至少为一个电极装一个升降和回转装置，使电极可以有选择地插入熔化容器或者处理容器。

将处理容器和熔化容器的高温废气充分地用来预热待装入熔化容器的炉料是合适的。这可以以特别紧凑和有效的方式这样来实现，熔化容器的顶盖固定在一个支承构架上，它同时也支承做成炉料预热器的立式炉，它的底孔通向熔化容器的内腔。通过连接通道，特别是当它做成向上开口的导槽时，由处理容器进入熔化容器的高温废气和熔化容器的高温废气通过一个做在立式炉内下部区域的废铁柱穿过立式炉向上排出，并由此预热炉料。立式炉可以以众所周知的方式具有一个关闭机构，它可以从一个将炉料保留在立式炉内腔内的关闭位置向打开位置运动，在这个位置打开通过立式炉的通道。在这种立式炉中炉料可以保留在立式炉内，并进一步改进热量的利用。

通过一个实施例借助于在不同视图内示意表示发明主题的六张附图对本发明作进一步阐述。它们表示：

图1按本发明的冶金装置的顶视图；

图2图1中的II-II剖视；

图3图2中的III-III剖视；

图4图1中的IX-IX剖视；

图5图1中的V-V剖视；和

图6图1中的VI-XI剖视。

如由图1、2和4可以看到的，用来熔化金属炉料和金属熔液后处理的冶炼装置包含一个熔化容器1和一个与它连接成一个结构单元的、从侧面装在熔化容器1上的处理容器2。两个容器固定在一个框架3上，框架可倾侧地支承。为了这个目的在所述情况下框架具有一个可以在滚道4上滚动的摇架5，以及一个作用在框架上的液压执行机构6，用它装置可以绕一个水平倾侧轴线7从图2和4中所示的原始位置出发既能向正倾侧方向8也能向负倾侧方向9倾侧一个给定的倾侧角度。

如图6所示，熔化容器1设有一个装入炉料的装料孔10，它做在容器顶盖11上，并包含一个容纳熔化金属13的炉床12。通常炉床12由耐火材料制成，而装在炉床上的容器上部14和顶盖11由水冷的元件组成。

正如由图3能够最清楚地看到的，在炉床12的侧壁上设有一个取出金属熔液的出钢口15和一个在它对面的排出熔化容器1内炉渣的工作口16。在按图3的俯视图上出钢口15相对于容器的中点17位于正倾侧方向8，而工作口16位于负倾侧方向9，使得在向正方向8倾侧时金属熔液13从炉床12中倒出，而在向负方向9倾侧时炉渣可以通过工作口16排出。

从侧面装在熔化容器1上的用来容纳来自炉床12的金属熔液13的处理容器2用耐火材料包裹起来，如图中可以清楚看到的，与熔化容器1构成一个结构单元。处理容器的尺寸最好做成这样，使它有能力容纳熔化容器最大允许的金属熔液量，其中处理容器的横截面大大小于熔化容器。处理容器承担着钢水包的作用，在底部有一个排渣口18，必要情况下有一个用来喷入处理气体和固体(没有画出)的吹气砖或者池底喷咀，并用一个水冷却的顶盖19盖起来。在按图3的俯视图中出钢口18相对于处理容器2的中点20装在正倾侧方向8处，而在处理容器2相对的另一半设有一个工作口21，通过该工作口当装置向负倾侧方向9倾侧时炉渣可以从处理容器中倒出来。处理容器2具有一个金属熔液入口22，它这样地紧挨着装在熔化容器的旁边，使得在俯视图上(见图3)相对于熔化容器的中点17容器中点17和20之间的连线23与正倾侧方向8形成一个锐角α，在所示情况下约为45°。因此可以使容器中点17和20相对于倾侧方向靠得更近，从而使运动质量集中。

如图4所示，在冶金装置未倾侧的状态，也就是说在它的原始位置，后处理容器2的容器底部24低于熔化容器1的容器底部25，也就是炉床12。熔化容器1的出钢口15和处理容器2的入口22通过连接通道26相连，它做成向上开口的导槽。在结构上导槽这样组成，其上棱边位于同一平面内的炉床和处理容器的炉衬通过两个容器之间的一个相切部分27相连，并且紧挨着这个相切的连接部分27两个容器之间的隔墙上做一个向上开口的连接通道26的导槽。

特别是由图4所示，连接通道的底部29比熔化容器1的容器底部25明显地高出一段。它至少应该这样高，使得在图4所示的装置原始位置熔化容器1的炉床12至少可以保留处理容器2容积的一半。

为了输入用于熔化金属炉料所要求的热能给熔化容器1附设一个第一加热装置，它可以包括电弧电极、电感线圈、燃烧器、喷气砖、鼓风和补充燃料燃烧喷咀或者用来加热和熔化炉料的其他已知加热装置。图3上作为代表表示了用于第一加热装置的侧壁燃烧器30，在图4和6中容器顶盖11上有一个用来插入电弧电极40的通孔31。

处理容器配设了一个第二加热装置。第二加热装置可以包含和第一加热装置一样的热源。优先采用冶炼钢水包常用的人所共知的加热装置。图2中画出电弧电极40作为代表。通过底部喷气砖(没有画出来)或者喷咀32可以将气体和粉末化的固体通入熔液以对熔液进行处理。

在所示实施例中除了由熔化容器1和处理容器2组成的结构单元外这样地安装一个三个电极40的升降和回转装置33，使电极可以有选择地插入熔化容器1和处理容器2，并在那里用作第一加热装置或第二加热装置。正如特别地由图3可以看到的，升降和回转装置33固定在装置的倾侧框架3上，使得在装置倾侧时电极不必从有关的容器中取出。

正如由图1和6可以最好地看到的，熔化容器1具有一个炉料预热器34。它做成立式炉，并固定在顶盖11的固定结构35上。在WO 90/10086中叙述过带有内置炉料预热器的这种熔化容器的基本结构。依此顶盖的扇形段由一个立式炉所代替，通过它金属炉料可以装入熔化容器中。立式炉的下部开口正好就是熔化容器在顶盖11上的入口10。炉料预热器34在上面由一个可以向侧面移动的盖子36封闭起来。穿过炉料预热器的高温废气通过上出口38排放。

在图6所示的实施形式中炉料预热器具有一个相隔一定距离的手指状的关闭机构37，它可以从图6中用细实线表示的关闭位置向下旋转到用虚线表示的张开位置，在这个位置打开通过立式炉的通道。在关闭机构37的关闭位置炉料保留在炉料预热器中，高温炉气可以穿过它，从下经过关闭机构37之间的中间腔进入炉料柱，并在释放出它的热量后通过出口38排放。

下面对所述装置的工作方式作一阐述。

假设在处理容器2中对金属熔液(铁水)作冶炼处理，而同时在熔化炉1内熔化相当于处理容器容量的炉料(废钢)，其次在炉料预热器34中通过关闭机构37加热保留的炉料，按以下的工步运行：

1.处理完的金属熔液通过出钢口倒出，然后重新关闭出钢口。

2.通过装置向正倾侧方向8倾侧金属熔液送炉床12中通过连接通道26输入处理容器，在往回倾侧到原始位置时或以后预热的炉料通过关闭机构37转到张开位置装入熔化容器内。

3.关闭机构转回到它的关闭位置，通过由转到侧面去的顶盖36打开的上开口装入冷的炉料，并且开口马上重新关闭。

4.电极40插入处理容器2，开始处理过程，其中高温废气通过连接通道26流入熔化容器1，在这里可感觉到的热量传给炉料，然后通过炉料圆柱通入炉料预热器34使热量进一步充分利用。与通过第二加热装置将热量输入处理容器的同时(一部分热量可以通过由底池喷咀、喷气砖和喷氧管输入)通过第一加热装置，也就是说在所述情况下通过燃烧器30输入熔化容器，以使这个容器内的炉料熔化。这里所形成的高温炉气也穿过保留在炉料预热器中的炉料。

5.在通过电极40向处理容器2输入足够热量以后通过电极升降和回转装置将电极从处理容器中拔出，转到侧面，插入熔化容器1，以便对燃烧器的效率加以支持，并加快熔化过程。

6.在熔化过程的末尾，当熔池液面差不多达到连接通道的底部29，以及处理容器内的处理过程差不多结束时，电极重新转回到处理容器，装置向负倾侧方向倾侧以排出炉渣。然后重复所述的工步1至6。

Claims (16)

1.用来熔化金属炉料和对金属熔液进行后处理的冶金装置，它可以从一个原始位置绕倾侧轴线(7)向正倾侧方向(8)倾侧，或者沿一条滚道(4)滚动，包含

a)一个配备用来加入炉料的装载口(10)的熔化容器(1)，它包含一个用来容纳金属熔液(13)的炉床(12)，在它的侧壁上设有一个在装置倾侧时将金属熔液(13)从炉床中倒出来的出钢口(15)，

b)一个附设于熔化容器的第一加热装置(30，38)，用于熔化炉料，

c)一个从侧面装在熔化容器上的、用来容纳本身熔化容器(1)炉床(12)的金属熔液并进行冶炼处理的处理容器(2)，它包含一个金属熔液的入口(22)和一个出钢口(18)，

d)一个附设于处理容器的第二加热装置(38)，用于对熔液进行冶炼处理，和

e)一个连接熔化容器(1)出钢口(15)和处理容器(2)入口(22)的通道(26)，通过它在装置向正倾侧方向倾侧时从熔化容器(1)的出钢口(15)中流出的金属熔液(13)可以输入处理容器(2)中。

2.按权利要求1的冶金装置，其特征在于：为了排出炉渣可以向与正倾侧方向(8)相反的负倾侧方向(9)倾侧或滚动。

3.按照权利要求1或2的冶金装置，其特征在于：在俯视图内熔化容器(1)的中点(17)和处理容器(2)的中点(20)的连线(23)相对于装置正倾侧方向(8)形成一个锐角(α)。

4.按权利要求1至3之任一项的冶金装置，其特征在于：在俯视图内通过熔化容器(1)中点(17)向正倾侧方向(8)引出的线与它的容器壁相交于出钢口(15)的区域内。

5.按权利要求1至4之任一项的冶金装置，其特征在于：熔化容器(1)炉壁上在相对于出钢口(15)的一侧具有一个工作口(16)。

6.按权利要求1至5之任一项的冶金装置，其特征在于：处理容器(2)的出钢口(18)装在处理容器(2)底部(24)偏向正倾侧方向(8)的外缘部位。

7.按权利要求1至6之任一项的冶金装置，其特征在于：处理容器(2)的炉壁在相对于容器中心(29)偏向负倾侧方向一侧具有一个工作口(21)。

8.按权利要求1至7之任一项的冶金装置，其特征在于：在治金装置没有倾侧的状态(原始位置)连接通道(26)的底部(29)高于熔化容器(1)的炉底(25)。

9.按权利要求8的冶金装置，其特征在于，连接通道(26)的底部(29)比熔化容器(1)的炉底(25)高出一个数量，它使得在装置的原始位置熔化容器(1)的炉床(12)内至少可以保留相当于处理容器(2)容量一半的熔液(13)。

10.按权利要求1至9之任一项的冶金装置，其特征在于：在装置的原始位置处理容器(2)的炉底(24)低于熔化容器(1)的炉底(25)。

11.按权利要求1至10之任一项的冶金装置，其特征在于：连接通道(26)做两个容器(1和2)之间由耐火材料制成的隔墙(28)内的一个向上开口的导槽。

12.按权利要求1至11之任一项的冶金装置，其特征在于：在由熔化容器(1)和处理容器(2)组成的结构单元旁装有一个用于至少一个电极(40)的升降和回转装置(33)，电极可以有选择地插入熔化容器(1)和处理容器(2)。

13.按权利要求1至12之任一项的冶金装置，其特征在于：电极(40)的升降和回转装置(33)装在一个支承熔化容器(1)和处理容器(2)组成的结构单元的可倾侧框架(3)上。

14.按权利要求1至13之任一项的冶金装置，其特征在于：用来吹入气体和固体物质的喷咀(40，32)通向熔化容器(1)和/或处理容器(2)。

15.按权利要求1至14之任一项的冶金装置，其特征在于：熔化容器(1)的顶盖(11)固定在一个支承构架(35)上，它同时支承做成炉料预热器(34)的立式炉，它的底孔通向熔化容器(1)的内腔。

16.按权利要求15的冶金装置，其特征在于：炉料预热器(34)具有一个关闭机构(37)，它可以从用来将炉料保留在炉料预热器(34)内腔内的关闭位置向打开位置运动，在打开位置打开炉料穿过炉料预热器的通道。

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