CN1711455A - 带喷嘴装置的金属冶炼的熔炼容器和二次金属冶炼处理的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种金属冶炼的熔炼容器,它具有一个耐火的陶瓷衬体,一个导入流体的喷嘴装置(20)穿过该陶瓷衬体延伸进金属熔液,该喷嘴装置具有下列特征:a)一个管形的、耐火的陶瓷外套管(26),b)一个在外套管(26)中同轴设置的外管(34),c)一个在外管(34)中同轴延伸的内管(38),d)在内管与外管(38,34)之间构成至少一个轴向延伸的通道(36)并且该喷嘴装置e)轴向可前后移动地以及f)可旋转地设置在耐火的陶瓷衬体里面,本发明还涉及一种用于二次金属冶炼处理的方法。
Description
本发明一方面涉及一种金属冶炼的熔炼容器,其中这个定义包括所有的容器,在其中形成、处理和/或输送金属熔液。这种熔炼容器例如可以是一个铸造浇包、一个SM炉(Siemens-Martin-Ofen)或者电炉。本发明还涉及一种用于在一个按照本发明构成的熔炼容器中对金属熔液进行二次冶炼处理的方法。
几十年以来已知用于将气体和/或固体反应剂和添加物加入到一个金属冶炼熔液中的装置。这种处理的意义和目的是,改变熔液的物理和/或化学特性。
为此已知所谓的陶瓷的气体喷洒孔(Gasspuelstein),它们由非对准的或对准的多孔构成。在对准的情况下静止的通道穿过喷洒孔延伸,喷洒孔安装在熔炼容器的壁体或底部里面。
此外已知所谓的喷嘴装置。按照WO 93/09255该装置由一个陶瓷的耐火的外套管制成,在外套管中延伸两个相互同心设置的管。该装置精确水平地安装在金属冶炼熔炼容器的壁体里面。通过内管或内管与外管之间的一个环缝将处理剂输入到金属熔液里面。在磨损情况下两个金属管可以在金属熔液方向上下滑。相应地延长该装置的寿命。
已知装置的缺陷是,它必需总是精确水平的对准,因为陶瓷的外套管和管在从外侧突出于熔炼容器的端部上松动地顶靠在一个压力板上。一种倾斜的布置将使管不可控地滑进熔液。
另外按照WO 93/09255的喷嘴装置已经证实是可靠的并且形成实际的技术形状。但是仍然存在持续的需求,在其寿命和使用方法方面优化上述形式的装置。
发明内容
基于上述背景提出本发明的下列构思:
所述装置的轴向可滑移部件(即,尤其是其中设置有管的外套管)应该这样构成,使得它不仅在金属熔液的方向上可以轴向移动,而且也可以在相反的方向上移动。所述装置的内端部通常突出于熔炼容器的耐火衬体。换言之:所述喷嘴装置通过其排出侧的端部伸进熔炼容器的内部并且通常由此伸进金属熔液内部。在现有技术中也存在着熔液被排出的情况。但是在装填例如金属废料时存在着所述喷嘴装置的伸进熔炼容器内腔的“尖端”折断的危险。如果所述喷嘴装置在装料前被相应地“拉回”,并且拉到一个它不再突出于熔炼容器内壁的位置上,就可以不发生这种情况。
为此所述装置的结构部件需要一个如下所述的相应固定件或支承件和导向件。所述结构部件也可以有利地以一种材料覆层,该材料相对于金属熔液具有更微少的浸润度。
所述喷嘴装置的一个重要应用范围是将氧气输入到金属熔液里面。这一点例如通过内管实现。在此在紧靠金属熔液的接触部位外部的高温可能部分地达到和超过2000度。其结果是使喷嘴装置和相邻的耐火材料迅速磨损。因此WO 93/09255已经建议,沿着内外管之间的环通道输送一种保护气体,它按照一个同心外套管的形式包围氧气,而且也在喷嘴装置的出口处。使氧气的反应区同时移入到熔液内部。这种气体可以是惰性气体如氩气。但是也可以使用一种冷却气体如CH4(甲烷)。在相应的通流速度时氧气与金属熔液的反应区耐用地离开熔炼容器的内壁并且使围绕喷嘴装置的部位冷却。但是在这个部位可能形成一个所谓的“保护蘑菇体”。在此涉及到固化钢、熔渣和杂质直接在喷嘴装置的周围堆积在排出侧的端部上尤其是在与熔炼容器的耐火衬体内壁的接触部位上。
这种保护蘑菇体可以防止喷嘴装置向前滑进金属熔液。也可能出现,由于保护蘑菇体一方面与喷嘴装置而另一方面与熔炼容器的耐火壁体的机械锚定使衬体材料在喷嘴向前移动时断裂。所有这些效应都是不期望的。
按照本发明的解决方案的目标是,使喷嘴可旋转地在熔炼容器的衬体中移动。在支承板与衬体内壁之间出现剪应力时所述支承板能够比较容易地分离。由此可以尽可能地避免耐火材料的断裂。
所述喷嘴的旋转性尤其与喷嘴的上述轴向导向体相关具有另一非常重要的优点:
所述喷嘴现在可以倾斜地、即尤其向着熔液方向倾斜地安装在炉壁里面。通过使喷嘴在外侧固定可以使它不再滑进熔液。但是在这样的布置中可能在其内端部上导致不均匀的磨损(在径向上)。现在可以通过使喷嘴装置的活动部件偶尔以一个确定的角度旋转来补偿。使较少的磨损区置于一个可能有较大磨损的位置。不必在这个时刻就使整个喷嘴单元轴向在熔液方向上推移。这一点可以在以后进行。总之由此明显提高喷嘴装置的寿命。
本发明还在其一般的实施方式中涉及一个金属冶炼的熔炼容器,它具有耐火的陶瓷衬体,一个用于将流体导入金属熔液的喷嘴装置穿过该衬体延伸,其中该喷嘴装置具有下列特征:
-一个管形的、耐火的陶瓷外套管,
-一个在外套管中同轴设置的外管,
-一个在外管中同轴延伸的内管,
-在内管与外管之间构成至少一个轴向延伸的通道。
该喷嘴装置还
-轴向可前后移动地以及
-可旋转地
设置在熔炼容器的耐火陶瓷衬体里面。
为了改进在旋转和推移喷嘴装置时的滑动性,一个实施例规定,在喷嘴装置的外套管与耐火衬体之间设置一个粘滞的滑动层。这个滑动层不仅必需由一种含有润滑剂的材料制成,而且必需是耐高温的。已经证实石墨基或钼基混合物的材料是适合的。
所述外管可以相对于外套管轴向移动地设置。在其间仍然可以存在一个滑动层。
但是所述外管也可以与外套管粘接或者其它形式的连接。内管与外管可以通过不妨碍轴向通流的间隔体连接。
所述喷嘴装置通常向外突出于耐火衬体,由此具有足够的长度供喷嘴装置多次在熔液方向上随动。在这个部分上所述喷嘴装置可以易于轴向地可旋转地移动。为此所述喷嘴装置可以例如沿着至少一个轴向延伸的套筒延伸。该套筒可以满足多种功能:一方面它产生一种轴向导向,另一方面它本身可以容易地支承在例如熔炼容器的外壁上。为了“拉回”喷嘴装置,一个按照本发明的实施例建议,在熔炼容器外部延伸的喷嘴装置部位通过至少一个径向延伸的加粗部分构成。这个加粗部分在拉回装置时犹如一个止挡。这个加粗部分可以是一圈环绕的法兰。所述装置同样可以向着相应的端部呈锥台形。
如上所述,所述喷嘴装置的固定和导向能够使喷嘴装置倾斜地设置,其中位于下面的端部通入熔炼容器的内腔并且最好位于熔液熔池镜面以下。当另一(外)端部位于这个熔池镜面以上时,则同时可以有利地防止熔液烧穿时损坏喷嘴装置。
所述装置的各个活动部件可以相互独立地活动,如同下面还要详细描述的那样。
所述熔炼容器能够进行例如下述的二次金属冶炼处理:
-沿着所述内管将氧气喷进熔液,
-沿着至少一个在内管与外管之间的通道同时输入一种对氧气的冷却流体,
-所述喷嘴装置偶尔旋转并且在必要时接着还推进金属熔液,
-所述喷嘴装置偶尔向前移动进入金属熔液,
-在需要时将所述喷嘴装置回拉,使得它不再突出于金属冶炼熔炼容器的内壁表面,
-可以接着重复进行一个或多个上述的步骤。
本发明的其它特征由从属权利要求的特征以及其它的申请文件给出。
下面借助于一个实施例详细描述本发明。但是在此所提及的特征也可以适用于为实现本发明与按照本发明的特征进行其它组合。
在此在唯一的示意图中示出一个电炉壁体部位的截面图,其中在壁体中安装一个按照本发明的喷嘴装置。
可以看出所述电炉的一个壁体段10具有一个内壁表面10i和一个外壁表面10a。所述内壁表面10i倾斜于垂直线延伸。所述外壁表面10a垂直地延伸。
所述壁体10由一种常见的耐火衬体构成。在这个衬体中具有一个耐火的陶瓷的固定孔22,它在外侧(22a)和内侧(22i)基本与壁体10的外表面10a或内表面10i平齐。
在固定孔22中具有一个倾斜延伸的孔24,它从外表面10a向着内表面10i倾斜。该孔用于容纳一个管状的耐火的陶瓷外套管26。该外套管26明显长于壁体10的厚度,因此该外套管在内侧突出于壁体10i而在外侧明显突出于壁体10a。在固定孔22与外套管26的对应段之间加入滑动剂28。
在外套管26内部插入一个外管32,它具有与外套管26相同的长度。在外管32中设置一个内管34,它具有同样的长度。所述内管34在圆周上具有相互间隔的隔销36。这些隔销36用于使内管34与外管32同轴且间隔地固定同时在两个管34,32之间构成一个环缝38。在壁体表面10a外部,所述喷嘴装置设置在一个环绕的套筒40里面,该喷嘴装置由相互同轴设置的结构部件:外套管26、外管32、内管34组成。所述套筒40由两个半壳体组成并且力锁合地位于外套管26上。所述套筒40在两个相互间隔设置的轴承42,44上移动,它们固定在壁体10外表面10a的机架46,48上。所述滑动轴承42,44在喷嘴装置的轴向上在机架46,48上移动,因此它们可以在箭头方向L1和L2上移动。
所述喷嘴装置的外部自由端20a呈锥台形,即,外套管26的直径向着自由端扩大,在那里一个弹性的氧气管50将氧气输送到内管34而一个弹性的甲烷气管道52将甲烷输送到环缝36里面。
当金属熔液还在炉容器里面期间,熔液就被排出,所述喷嘴装置20在箭头方向L2上运动而且移动到它不再突出于内表面10i为止。在接着转载例如废钢料时所述喷嘴装置不再伸进熔炼容器并且不再可能折断。一旦炉腔充满熔液,就将喷嘴在箭头方向L1上进给(而且通过推移轴承42,44),例如进给到尖端超过内表面10i约50至250mm。
现在可以开始二次金属冶炼的处理。这一点例如与在WO93/09255中描述的现有技术类似。
在紧邻喷嘴装置20的内表面10i处可以形成一个所谓的保护蘑菇体,它通过附图标记60表示。在这种情况下所述喷嘴装置20通过激活旋转轴承42,44旋转一个例如5,10或30度的角度,其中所述保护蘑菇体脱离内表面10i。接着可以使整个喷嘴装置20一体地在箭头方向L1上进给。通过减少冷却剂输入达到一个类似的效果。
在一段时间过后在喷嘴装置的尖端20s上可能出现磨损轮廓,如图所示的那样。在这种情况下所述喷嘴装置20旋转180度(借助于轴承42,44),直到调整到在附图中虚线表示的磨损轮廓。在这个位置所述装置还可以继续长时间地运行,而不必在箭头方向L1上随动。
所述喷嘴装置20的端部20a位于金属熔液S的一个充满状态(熔池镜面)X以上,而所述端部20s位于熔池镜面X以下。
所述装置20可以很容易地伸进熔液S中150或300mm深,因为它在需要时(例如在填充容器时)可以完全拉回来。
如上所述所述陶瓷外套管可以可靠地与外管连接,但是也可以选择使这个外套管可移动。然后或者使外套管与管一起移动或者使管相对于固定的外套管移动。
Claims (10)
1.一种金属冶炼的熔炼容器,具有一个耐火的陶瓷衬体,一个导入流体的喷嘴装置(20)穿过该陶瓷衬体延伸进金属熔液,该喷嘴装置具有下列特征:
a)一个管形的、耐火的陶瓷外套管(26),
b)一个在外套管(26)中同轴设置的外管(34),
c)一个在外管(34)中同轴延伸的内管(38),
d)在内管与外管(38,34)之间构成至少一个轴向延伸的通道(36),
并且该喷嘴装置
e)轴向可前后移动地以及
f)可旋转地
设置在耐火的陶瓷衬体里面。
2.如权利要求1所述的熔炼容器,其特征在于,在喷嘴装置(20)的外套管(26)与耐火的衬体之间和/或在外管(34)与外套管(26)之间具有一个粘滞的滑层(30)。
3.如权利要求1所述的熔炼容器,其特征在于,所述外管(34)与外套管(26)牢固地连接。
4.如权利要求1所述的熔炼容器,其特征在于,所述熔炼容器的喷嘴装置(20)向外突出于耐火衬体并可以在这个部件上轴向地可旋转地移动。
5.如权利要求1所述的熔炼容器,其特征在于,喷嘴装置(20)的突出于所述耐火衬体外部的部分沿着至少一个同轴延伸的套筒(40)移动。
6.如权利要求1所述的熔炼容器,其特征在于,喷嘴装置(20)的突出于所述耐火衬体外部的部分具有至少一个径向延伸的加粗部分(20a)。
7.如权利要求1所述的熔炼容器,其特征在于,所述熔炼容器的喷嘴装置(20)倾斜地设置,其中位于下面的端部(20s)伸进熔炼容器的内腔。
8.如权利要求7所述的熔炼容器,其特征在于,所述位于下面的端部(20s)在一个金属冶炼熔液(S)的熔池镜面(X)以下延伸而另一端部(20a)在这个熔池镜面(X)以上延伸。
9.如权利要求1所述的熔炼容器,其特征在于,具有一个喷嘴装置(20),其外套管(26)可以与外管和内管(34,38)相互独立地移动。
10.一种用于使金属熔液在一个如权利要求1-9中任一项所述的金属冶炼熔炼容器中进行二次金属冶炼处理的方法,该熔炼容器的喷嘴装置突出于金属冶炼熔炼容器的内表面并且伸进金属熔液,该方法具有下列特征:
a)沿着所述内管将一种流体喷进熔液,
b)沿着至少一个在内管与外管之间的通道同时输入另一种流体,
c)所述喷嘴装置偶尔旋转,
d)所述喷嘴装置偶尔向前移动进入金属熔液,
e)在需要时所述喷嘴装置回拉,使得它不再突出于金属冶炼熔炼容器的内壁表面,
f)重复进行一个或多个上述的步骤。
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
C06 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
C10 | Entry into substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
C14 | Grant of patent or utility model | ||
GR01 | Patent grant | ||
C17 | Cessation of patent right | ||
CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20080806 Termination date: 20101104 |