TWI287583B - Method for the pyrometallurgical treatment of metals, metal melts and/or slags and injection device - Google Patents

Method for the pyrometallurgical treatment of metals, metal melts and/or slags and injection device Download PDF

Info

Publication number
TWI287583B
TWI287583B TW092100679A TW92100679A TWI287583B TW I287583 B TWI287583 B TW I287583B TW 092100679 A TW092100679 A TW 092100679A TW 92100679 A TW92100679 A TW 92100679A TW I287583 B TWI287583 B TW I287583B
Authority
TW
Taiwan
Prior art keywords
oxygen
gas
injector
hot gas
jet
Prior art date
Application number
TW092100679A
Other languages
English (en)
Other versions
TW200303366A (en
Inventor
Matthias Meyn
Peter Monheim
Reinhard Scholz
Original Assignee
Sms Demag Ag
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Sms Demag Ag filed Critical Sms Demag Ag
Publication of TW200303366A publication Critical patent/TW200303366A/zh
Application granted granted Critical
Publication of TWI287583B publication Critical patent/TWI287583B/zh

Links

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F27FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
    • F27DDETAILS OR ACCESSORIES OF FURNACES, KILNS, OVENS, OR RETORTS, IN SO FAR AS THEY ARE OF KINDS OCCURRING IN MORE THAN ONE KIND OF FURNACE
    • F27D3/00Charging; Discharging; Manipulation of charge
    • F27D3/18Charging particulate material using a fluid carrier
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C21METALLURGY OF IRON
    • C21CPROCESSING OF PIG-IRON, e.g. REFINING, MANUFACTURE OF WROUGHT-IRON OR STEEL; TREATMENT IN MOLTEN STATE OF FERROUS ALLOYS
    • C21C5/00Manufacture of carbon-steel, e.g. plain mild steel, medium carbon steel or cast steel or stainless steel
    • C21C5/52Manufacture of steel in electric furnaces
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C21METALLURGY OF IRON
    • C21CPROCESSING OF PIG-IRON, e.g. REFINING, MANUFACTURE OF WROUGHT-IRON OR STEEL; TREATMENT IN MOLTEN STATE OF FERROUS ALLOYS
    • C21C5/00Manufacture of carbon-steel, e.g. plain mild steel, medium carbon steel or cast steel or stainless steel
    • C21C5/28Manufacture of steel in the converter
    • C21C5/42Constructional features of converters
    • C21C5/46Details or accessories
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C21METALLURGY OF IRON
    • C21CPROCESSING OF PIG-IRON, e.g. REFINING, MANUFACTURE OF WROUGHT-IRON OR STEEL; TREATMENT IN MOLTEN STATE OF FERROUS ALLOYS
    • C21C5/00Manufacture of carbon-steel, e.g. plain mild steel, medium carbon steel or cast steel or stainless steel
    • C21C5/28Manufacture of steel in the converter
    • C21C5/42Constructional features of converters
    • C21C5/46Details or accessories
    • C21C5/4606Lances or injectors
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C21METALLURGY OF IRON
    • C21CPROCESSING OF PIG-IRON, e.g. REFINING, MANUFACTURE OF WROUGHT-IRON OR STEEL; TREATMENT IN MOLTEN STATE OF FERROUS ALLOYS
    • C21C5/00Manufacture of carbon-steel, e.g. plain mild steel, medium carbon steel or cast steel or stainless steel
    • C21C5/52Manufacture of steel in electric furnaces
    • C21C5/5211Manufacture of steel in electric furnaces in an alternating current [AC] electric arc furnace
    • C21C5/5217Manufacture of steel in electric furnaces in an alternating current [AC] electric arc furnace equipped with burners or devices for injecting gas, i.e. oxygen, or pulverulent materials into the furnace
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F27FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
    • F27BFURNACES, KILNS, OVENS, OR RETORTS IN GENERAL; OPEN SINTERING OR LIKE APPARATUS
    • F27B3/00Hearth-type furnaces, e.g. of reverberatory type; Tank furnaces
    • F27B3/10Details, accessories, or equipment peculiar to hearth-type furnaces
    • F27B3/22Arrangements of air or gas supply devices
    • F27B3/225Oxygen blowing
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F27FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
    • F27DDETAILS OR ACCESSORIES OF FURNACES, KILNS, OVENS, OR RETORTS, IN SO FAR AS THEY ARE OF KINDS OCCURRING IN MORE THAN ONE KIND OF FURNACE
    • F27D3/00Charging; Discharging; Manipulation of charge
    • F27D3/16Introducing a fluid jet or current into the charge
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F27FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
    • F27DDETAILS OR ACCESSORIES OF FURNACES, KILNS, OVENS, OR RETORTS, IN SO FAR AS THEY ARE OF KINDS OCCURRING IN MORE THAN ONE KIND OF FURNACE
    • F27D99/00Subject matter not provided for in other groups of this subclass
    • F27D99/0001Heating elements or systems
    • F27D99/0033Heating elements or systems using burners
    • F27D2099/0043Impulse burner
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P10/00Technologies related to metal processing
    • Y02P10/20Recycling

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Refinement Of Pig-Iron, Manufacture Of Cast Iron, And Steel Manufacture Other Than In Revolving Furnaces (AREA)
  • Vertical, Hearth, Or Arc Furnaces (AREA)
  • Furnace Charging Or Discharging (AREA)
  • Furnace Details (AREA)
  • Treatment Of Steel In Its Molten State (AREA)
  • Manufacture And Refinement Of Metals (AREA)

Description

1287583 玖、發明說明夂V: 【發明所屬之技術領域】 本發明關於在一冶金機具或熔融爐體中將金屬、金屬 熔融物及/或熔渣作高溫冶金處理的方法,特別是利用一噴 料器裝置在一電弧爐(EAF)中將富含氧的氣體與/或含碳的物 料使用一噴料器裝置吹入/吹上去,該噴料器裝置將該氣體 加速至超音速,且在該噴料器裝置中將含碳的物料(宜爲粒 子)個別地將混加到該富含氧的氣體,該高速氣體噴流由該 噴料器裝置出來。利用一個包圍的氣體幔包護,以作高溫 冶金處理。 習知技術係在工業冶金機組(特別是用於將金屬與金屬 熔融物作高溫冶金處理者),特別是在電弧爐中使用流體或 粒子式物料的噴料器(Injektor)裝置,以將富含氧的氣體及/ 或含碳的粒子吹上或吹入到一電弧爐的一熔渣/泡沬熔渣層 智 之中及/或之上,及/或將富含氧的氣體吹入及/或吹上去到 位在熔渣/熔渣泡沬層下方的金屬熔融物以將之除碳。在此 ,該噴料器裝置的作用,係將富含氧的氣體利用一噴嘴加 速到超音速,並個別地將含碳粒子混加到該富含氧的氣體 〇 要將固體供應料(Einsatzstoff),例如鐵屑或鐵海綿 (Eisenschwamm)在電弧爐中熔化,需要很大能量(約550〜 750仟瓦小時/每噸生鐵)。爲了降低電能需求及減短熔化時 間,另外使用化學能(例如天然氣或煤)。爲了確保高的反應 溫度,它們大多使用工程的純氧燃燒。如此,所要處理的 1287583 相對廢氣量比起使用空氣的場合就同時明顯減少。在熔融 程序的特定階段時,係將氧及/或初級能量載體(例如天然氣 )吹入,以幫助或加速鐵屑加熱及鐵屑熔化。此反應係在熔 融物上方造成,且宜直接與所要融化的固體接觸。在此, 天然氣及氣係經由爐壁中之特別的燃燒器或利用水冷卻式 的吹氣槍供應。 在該高溫冶金處理時的另一階段係爲泡沬熔渣階段, 在平槽液階段(FlachbadphaS、e)時,該熔渣泡沫要將爐壁遮蔽 以防電弧爐的輻射熱,以避免爐壁區域過熱的情事,以及 將電弧的電功率的減少情事消除,且能藉減少輻射熱損失 整體上達成高能量效率。爲了形成泡沬熔渣,係宜同時將 細粒徑的碳載體與氧吹入熔渣與金屬間的界面層中。 碳載體宜加入到熔融金屬與熔渣之間的界面層範圍中( 有一部分也吹到熔融金屬表面下方)。所使用之載體氣體宜 爲加壓空氣,氮,也可爲氣態之烴。 氧宜吹入到熔融金屬與熔渣之間的界面層範圍中,以 將噴入的碳部分地氧化,並將熔渣金屬脫碳。當含在碳載 體中的碳部分地氧化時產生一氧化碳氣體(C0)。此C0呈氣 泡形式從熔渣跑出,使得熔渣起泡。該泡沬溶渣可改善能 量之充分應用,並減少電弧爐之耐火襯牆的負荷。該C〇可 藉著特別供應其他之氧化劑在內部或外部作後燃燒。 碳載體、氧、及其他氧化劑可經由以下路徑一齊加入 或分別加入: a)在爐壁中之特別之噴料器/噴嘴裝置, 1287583 b) 穿過爐門/爐壁/爐蓋的受冷却的吹氣槍, c) 穿過爐門/爐壁/爐蓋的未受冷却的吹氣槍, d) 下槽液噴嘴系統。 用於上述目的之裝置與方法特別會有以下缺點: 當經由一共同之噴料器裝置將氣體/固體噴入的場合, 須將上述的功能整合在一單元中。在個別程序步驟中所要 噴入的成分對於該相關之噴料器系統的參數(流速、噴入地 點、混合/燃燒比例、進入熔融物中的量)有互不同的要求, 而且有些要求互相衝突、因此這些單元不是很大就是要作 種種牽就妥協。 在歐洲專利EP0964065A1發表了一種由二構件構成的 噴料器裝置,其中一構件當作超音速氧噴氣器,另一構件 當作碳噴料器的作用,該二構件的軸的朝向設成使二股產 生的噴氣流在槽液位面上方相交。爲了確保各中央的氧噴 流或碳硫能會聚到一點,故它們用一股天然氣噴流包函罩 住,該天然氣流由一個圍繞設在該中央噴嘴開口周圍的噴 嘴環出來。 在美專利US5,904,895提到一種水冷却式的噴料器裝置 ,其有一燃燒室以產生一股高速火焰,將位在燃燒室前方 的固體熔化(Niederschmelzen)。熔化期間繼續進行,可將細 分散的固體(例如煤)與氧以高速混加入該電弧爐中,其中該 固體由側面混加到該已加速的氧氣噴流中。在此,該固體 噴流以及該高速氧氣噴流利用一股包涵圍住它們的火焰幔 保護。 1287583 在歐洲專利EPO 866 138 A1提到一種將氣體(例如氧及 天然氣)吹入熔融物中的方法。在此,該由一噴料器中央出 來的氧氣利用拉伐爾噴嘴加速到超音速。爲了使該噴流的 出口脈衝可維持儘量地久,故該噴流利用一股(完全)包圍著 它的火焰幔保護。當該由一個圍繞拉伐爾噴嘴的同心環形 縫隙或噴嘴環出來的天然氣與氧氣燃燒時產生此火焰幔。 此氧氣係經由一個呈同心方式設置在該天然氣環外的環形 縫隙或噴嘴環供應。 歐洲專利EP1 092 785 A1提到一種噴料器裝置,它根 據EP 0 866 138 A1的原理,且另外還可將粒子式固體噴入 。在此,固體一如氧氣,係在該火焰幔內部供應。 EP 0 848 795提到一種燃燒燃料的方法及其相關的燃料 。所使用之燃料爲天然氣及粒子形固體。在此數道呈斜風 方式朝向中央縱軸的天然氣噴流吹入一股圓柱形或略呈錐 狀沿流向變寬的氧氣主噴流中。此主噴流利用一拉伐爾噴 嘴加速到超音速。燃料噴流包圍若主噴流,且在下游時才 侵入該主噴流中。在主噴流內部利用一中央管形成一股第 二燃料噴流,天然氣或固體在加速後利用它噴入該主噴流 中。 爲了在該噴料器裝置將噴流的變寬作用儘量在一較長 的路徑距離抑制,故所產生的噴流多重地利用一火焰幔包 圍,該火焰幔係以一般方式藉燃燒天然氣而產生。此火焰 幔的缺點爲會造成中央氣體噴流的不想要的脈衝損失,因 爲火焰幔噴流之流速遠比中央氣體噴流幔。此外,這種措 1287583 施需要使用額外的物料因此能量成本較高。這點由程序工 程觀點看並無必要,而且有時甚無效率。 本發明針對這種背景技術著手,其目的在開發一種噴 料器及一種處理方法。藉之可將一股自由地流出到一冶金 機組的內部空間中的富含氧的氣體的長度以及其侵入一存 在之熔渣層的深度變到最大。在此,特別是要將習知用於 將氧與固體共同加入的裝置在各種不同操作狀態的缺點避 免:即 •高的比肯旨量消耗(Specific energy consumption) •在冶金機組中所需之操作或多個開口 •複雜的構造 上述的目的,在方法方面係利用具有申請專利範圍第1 項之特徵點的上述種類噴料器裝置用以下方式達成:該氣 體幔爲一種熱氣體,它送到中央的高速噴流的方式,使得 中央高速噴流與熱氣體幔噴流之間的相對速度以及脈衝交 換作用減到最少〔彷彿等動力(Quasi-isokinetisch)的供應〕 〇 用於實施本發明方法所用的裝置的特徵見於申請專利 範圍第17項的特點。本發明有利的設計與進一步特色見於 申請專利範圍附屬項。 利用本發明的方法,將中央富含氧的氣體噴流用一熱 氣體幔圍罩住而使脈衝損失儘量地少,可有利地將氣體噴 流的長度及其侵入浮在熔融/金屬上方的熔渣層的侵入深度 變到最大,以造成密集的混合及運動,並改善粒子形式的 1287583 固體(例如碳載體、灰塵、或助熔劑)的吹入作用。 爲此,該中央氣體噴流被導經一氧氣噴料器(具一拉伐 爾噴嘴的較長管)並加速到200〜850米/秒的速度,且不同 於習知之解決方案,係用熱氣體構成的氣幔噴流包圍住。 在此該熱氣體係藉著在一熱氣體產生器中作外部燃燒,例 如在一個一般之高速燃燒器中將天然氣與空氣燃燒,或利 用一分別的高溫壓縮機將熱爐氣體再循環,或利用這二種 措施的組合,而提供熱氣體。 只要該熱氣體係藉著將一種燃料與一種氧化劑在外部 反應而產生,則爲此使用一種含氧量10〜100%體積的氧化 劑,且宜含21%體積者。在各種情形中,該氧化過程係以 高於化學計量値(tiberst^chiometrisch)方式操作。在熱氣體產 生器中的空氣値調整在1.05及2.0之間(且宜1.3〜1.5)。氧 化劑可預熱到50°C〜600°C間的溫度(且宜在200°C〜400°C 之間)。此預熱作用可在外部或在噴料器裝置內達成。最好 該氧化劑的預熱級整合到噴料裝置的冷却系統中或爲其主 要的構件。 熱氣體的溫度,在進入噴料器燃燒器中時,係在300〜 1800°C之間。在此溫度範圍中,由於所根據的熱力學的關 係之故,熱氣體的音速遠高於冷的中央噴流的速度。因此 熱氣體的出口速度只用一簡單的噴嘴已能提高到中央噴流 的流速的範圍。 要作溫度調節,依本發明,可在熱氣體加速前,將水 噴到該熱氣體。如此可確保溫度迅速而正確地調整。此外 1287583 ,水蒸氣成分提高對於爐室中的反應大氣有正面的效果。 本發明的噴料器裝置主要在於模組式構造,由一具一 拉伐爾噴嘴的較長管構成氧氣噴料器用於將富含氧的氣體 加速,其出口區域被一環形縫隙噴嘴或具有相當之作用的 類似的構造方式圍住,用以供熱氣體通過。爲了將氣流會 聚至一點,並將出口平面中的氣流性質改善,故這二種氣 體的出口區域利用一熱氣體匣延長。 爲了將粒子式物料噴入,在氧氣噴料器的中心設有一 添加物噴料器,呈一附加之共軸管形式,具有一出口開口 。此添加物噴料器可軸向移動。在此,該添加物噴料器的 出口平面B可位在該氧氣噴料器的拉伐爾噴嘴的混料器 (Konfusor)的入口橫截面之前、之內及之後(各由氣流方向看 )。該添加物噴料器的出口在氧氣噴料器內的位置可藉著將 該添加物噴料器或氧氣噴料器軸向移移動或將二者軸向移 動而達成。該添加物噴料器的出口開口可設計成簡單的開 口形式或噴嘴形式。最好,該添加物噴料器的出口開口位 在氧氣噴料器的拉伐爾噴嘴之前,故該粒子狀物料和該富 含氧的氣體共同地利用該拉伐爾噴嘴加速。 由於受到粒子形式物料的高度磨損作用的負荷,因此 添加物噴料器的出口開口宜用耐磨損的材料製造。爲了保 護氧氣噴料器的外匣,它可設以一陶瓷護層或用一陶瓷護 管圍住。 但也可用其他非粒子形式的物料(例如氣態燃料),如天 然氣,或液體燃料,如油)利用該添加物噴料器噴入該富含 12 1287583 氧氣的氣體噴流中。因此,爲了配合各種燃料種類的特別 需求,需有各種不同的添加物噴料器實施例。因此該添加 物噴料器可利用適當的結構設計迅速地只要花很小的成本· 以配合各種程序需求,舉例而言,可設有一可更換的出口 噴嘴,並以可用手或自動方式沿軸向移動的方式設以適當 的附加裝置。 本發明之用於將氣體與固體噴入的噴料器裝置呈模組 式構造。個別的構造組係裝在一共同載體單元上,該載體 單元牢設在該冶金機組的壁中。如此可確實防止周圍空氣 ® 不當地進入該爐體中,以及反應氣體危險地跑出到周圍的 情事。 該噴料器係廣泛地可用於利用強固構造簡單的元件構 成的設計以所需之品質與量供給所有在冶金處理的個別階 段所需物料(氧、氧載體、添加料等)。這點可確保維修及安 裝成本很小,且在必要的情形可將個別的構件更換(即使在 爐操作進行中亦然)。 爲了確保該噴料器系統的高效率,可在該熔融機組上 * 設置多於一個的噴料器裝置(且宜二個到四個)。如此,所安 裝之噴料器的操作就利用一個更上級的系統協調及監視。 本發明的其他較佳方式、細節與特點在以下利用示意 圖式所例示的實施例詳細說明。 [實施方式] 第一圖中的示意剖面圖顯示本發明之一噴料器裝置(1) ,它在圖示之實施例主要由一彎折了 一角度的熱氣體接頭 13 1287583 頸(2)構成,有一氧氣噴料器(10)由側面通入該接頭頸(2)中 。在此該氧氣噴料器(10)通入的方式,宜使該噴料裝置⑴ 的水平部分約縱軸與氧氣噴料器(10)的縱軸重合。該熱氣體 接頭頸⑵的前端在圖中右邊其淨直徑(lichten Durchmesser 英:clear diameten)受到一個斜斜向內延伸的加厚度(7)[混料 器(Konfusor)]而變窄,使熱空氣接頭頸(2)與氧氣噴料器(1〇) 在此區域形成一個同心之環形縫隙噴嘴(4)或具有相等作用 的結構(以下簡單稱爲「環形縫隙噴嘴」)。 放入該熱氣體接頭頸(2)中的氧氣噴料器(10)由長形管 或該噴料器內壁(11)構成,被一陶瓷護層(12)包圍住,且具 有一個在前區域中形成的拉伐爾噴嘴(13)。該富含氧的氣體 (6)經這個拉伐爾噴嘴(13)沿箭頭方向通過,在此它被加速 ,且呈中心氣體噴流(65)的形式沿箭頭方向從出口開口(14) 出來。在此出口區域,該富含氧的氣體(6’)被熱氣體(5,)包 函住,該熱氣體(5’)沿相同方向流動,並在環形縫隙噴嘴(4) 中加速。爲了將氣體噴流(5’)(6’)會聚,故此出口區域利用 一熱氣體匣(3)延長,熱氣體匣的內直徑相當於環形縫隙噴 嘴(4)的最小的外直徑。 此氧氣噴料器(10)設計成可沿軸向移動,其中其出口平 面(5)可定位在該熱氣體接頭頸(2)的平面E3與E4之間的各 任何位置。 第2圖顯示一噴料器裝置(1),它與第1圖的噴料器裝 置(1)不同,係利用一附加之添加物噴料器(15)及一水噴入 手段(18)擴充。爲了簡單明瞭,相同構件用相同圖號表示。 I287583 水噴入手段(10)位於噴入器裝置(1)之放入區域在熱氣體接 _(2)中,其設置方式使得水(19)可逆著熱氣體(5)的流向噴 入在此區域中。此處氧氣噴料器(10)不像在第1圖的實施例 利用一陶瓷護層圍住,在此處係被一陶瓷護管(Π)保持住。 添加物噴料器(15)主要由一個具一前燃料噴嘴(16)的較長的 管構成,且推入該氧氣噴料器(10)的拉伐爾噴嘴(13)前方, 用此方式,該含碳的物料⑻(8’)與富含氧的氣體(6)就共同 地呈中央噴流(9)的形式由出U開口(14)出來。 第3圖顯示用於操作該噴料器裝置(1)所需的介質的主 要供應方式,以及該噴料器裝置(1)的典型配管線方式。熱 體(5)在外面在一分別的熱氣體產生器(20)中由一股燃料流 (8)及一股氧化劑流產生。熱氣體產生器(20)宜直接與該噴 料器裝置連接。或爲其主要構件之一。在圖示之實施例中 ’使用空氣(23)作爲氧化劑。空氣(23)可經由一分別的鼓風 機(21)提供或由一壓縮空氣網路(22)取出。空氣(23)在供應 到熱氣體產生器(20)之前,首先用於冷却該噴料器裝置(1) 的外壁。如此該空氣被預熱到50〜60CTC的溫度。這種預熱 對熱氣體產生器(20)中的燃料利用有正面效果。熱氣體產生 器(20)在操作中保持不中斷。冷却系統亦然。藉著將阻塞龍 頭(25)(26)(27)動作,可將各種介質流的供應起動或中斷。 體積流的g周卽作用利用g周節閥(28)(29)(30)達成。如果氧氣 噴料器在操作中,則將該多路徑閥(31)關閉成使供應到氧氣 噴料器的空氣中斷。如果基於程序工程理由不需要氧氣噴 料器’則將該多路徑閥(31)關閉成使供應到氧氣噴料器的氧 15 1287583 中斷。在此情形中,氧氣噴料器(10)供以空氣(23)。 第4圖顯示噴料器裝置⑴用的MSR圖(程序流程圖)。 爲了將噴料器裝置(1)作合規定而安全的操作,須將阻塞閥 (25)(26)(27)的位置作監視並作控制改變。藉著相關的鎖閂/ 阻塞作用可避免發生不容許或危險的操作狀態的情事。中 央自動化單元(R)與該冶金機組的更高階的PLS(程序引導系 統)通訊,並各依操作方式而定將所需之指令送到較低階的 單元及Rl、R2。自動化單元R1係與調節熱空氣溫度、熱 空氣產生器功率、及空氣量有關。爲此所需的程序値係利 用相關的感測器連續檢出,並送到電腦。自動化單元R2用 於調節氧氣體積流。 添加物噴料器(15)的操作利用另一自動化單元(例如用 於質量流、預壓力者)作調節。舉例而言,此利用R3表示 的自動化單元在第4圖中示意圖示。 依本發明可將數個(且宜二個到四個)噴料器裝置(1)設 在一冶金機組。如此在該自動化單元R與高階的PLS之間 作資料交換以共同調節這些噴料器裝置(1)。 [圖式簡單說明] (一)圖式部分 第1圖係經一本發明噴料器裝置(基本型)的一剖面圖。 第2圖係經一個具有一添加物噴料器裝置之第丨圖的 噴料器裝置的剖面圖, 第3圖係該噴料器裝置的程序流程圖, 第4圖係該噴料器裝置的MSR圖(程序流程圖)。 1287583 元件代表符號 (1) 噴料器裝置 (2) 熱氣體接頭頸 (3) 熱氣體匣 (4) 環形縫隙噴嘴 (5)(55) 熱氣體 (6)(6,) 富含氧的氣體 (7) 加厚部 (8) 燃料 (9) 中央噴流 (10) 氧氣噴料器 (11) 噴料器內壁 (12) 陶瓷護層 (13) 拉伐爾噴嘴 (14) 出口開口 (15) 添加物噴料器 (16) 出口開口 (17) 陶瓷護管 (18) 水噴入手段 (19) 水 (20) 熱氣體 (21) 鼓風機 (22) 壓縮空氣網路 (23) 空氣 17 1287583 (25)(26)(27)阻塞閥 (28)(29)(30)調節閥 (31) 多路徑閥
18

Claims (1)

1287583 拾、申請i利範圍 1. 一種在一冶金機具或熔融爐體中將金屬、金屬熔融物 及/或熔渣作高溫冶金處理的方法,特別是利用一噴料器裝 置(1)在一電弧爐(EAF)中將富含氧的氣體與/或含碳的物料 吹入/吹上去,該噴料器裝置(1)將該氣體加速至超音速,且 在該噴料器裝置中將含碳的物料(宜爲粒子)個別地將混加到 該富含氧的氣體,該高速氣體噴流(6’)由該噴料器裝置出來 ,利用一個包圍的氣體幔(5’)包護,以作高溫冶金處理,其 特徵在: 該氣體幔爲一種熱氣體(5),其送到中央高速噴流(6’)的 方式,使得在該中央高速噴流(6’)與熱氣體幔噴流(5’)之間 的相對速度及脈衝交換減到最少(彷彿等動力式之供應)。 2. 如申請專利範圍第1項之方法,其中: 該富含氧的氣體(6)在一噴嘴系統(宜呈拉伐爾噴嘴形式 )中加速到300〜850米/秒,而熱氣體利用一環形空氣噴嘴 (4)加速度近乎一樣高的速度。 3. 如申請專利範圍第1或第2項之方法,其中: 該富含氧的氣體(6)的氧含量爲10〜100%體積,且宜 >95%體積。 4. 如申請專利範圍第1或第2項之方法,其中: 個別地將粒子狀的固體及/或流體物料(8)供應到該中央 氧氣噴流(6),其中這些物質的供應作業係利用一個以其軸 方式設置在該氧氣噴料器(10)內的添加物噴料器(15)在中央 沿同方向在氧氣噴流(6)的加速過程結束前達成。 19 1287583 5. 如申請專利範圍第4項之方法,其中·· 該粒子狀固體(8)含有咼濃度(>30%重量)的碳(例如煤塵 粉或焦炭應粉)、鹼金屬或鹼土金屬化合物(例如石灰石、生 石灰或白雲石),而該流體物料(8’)含有高濃度(>30%重量) 的碳[例如天然氣、焦炭爐氣(Kokgas)、轉氣體、熱油]。 6. 如申請專利範圍第1或第2項之方法,其中: 該熱氣體(5)在進入該噴料器裝置⑴時,溫度爲300〜 1800〇C。 7. 如申請專利範圍第6項之方法,其中: 該熱氣體(5)係藉一種燃料(8)(85)與一種氧化劑反應及/ 或藉著來自冶金機組的熱氣體再循環而提供。 8. 如申請專利範圍第7項之方法,其中: 使用含氧量10〜100%體積(宜爲21%體積)的預熱氧化 劑以產生該熱氣體。 9. 如申請專利範圍第6項之方法,其中: 該氧化劑的預熱手段整合到該噴料器裝置(1)中及/或爲 其主要構件。 10. 如申請專利範圍第8項之方法,其中: 該熱氣體在進入噴料器裝置(1)的入口的溫度的調整作 業係在該熱氣體加速之前經由該熱氣體產生器(20)的一功率 調節手段及/或經由液態水(19)的定量供應到熱氣體而達成 〇 11·如申請專利範圍第1或第2項之方法,其中·· 該氧氣噴料器(10)交替地用工程氧氣及空氣操作,其中 20 1287583 經由一多路徑閥(31)從供應氧氣切換到供應空氣再切換回來 。且使用該氧化劑源或其他來源,例如壓縮空氣網路(22)或 鼓風機(21)供應空氣。 12·如申請專利範圍第1或第2項之方法,其中: 該熱氣體產生器(20)的作業的調節作用,例如燃燒作用 的;I -調節、熱氣體溫度的調節、冷空氣出口溫度的調節等 ,係利用該自動化單元(R1)達成。 13·如申請專利範圍第1或第2項之方法,其中: 該氧氣噴料器(10)的作業(例如體積流、預壓力等)的調 節係利用自動化單元(R2)達成。 14·如申請專利範圍第1或第2項之方法,其中: 該添加物噴量器(15)的作業(例如體積流、預壓力等)係 利用另一自動化單元(R3)達成。 15.如申請專利範圍第1或第2項之方法,其中·· 在該冶金機組上設有多於一個(且宜二個到四個)的噴料 器裝置(1)。 16·如申請專利範圍第1或第2項之方法,其中·· 該自動化單元(R1)(R2)(R3)(1)的作業的協調係利用一個 較高階的中央自動化單元(R)達成’該單元(R)與該冶金機組 作資料交換或爲獨立(autark)者,其中與另外的噴料器裝置 (1)的相關自動化單元作資料交換。 17.在一冶金機具或熔融爐體中將金屬、金屬熔融物及/ 或熔渣作高溫冶金處理一噴料器裝置,特別是在一電弧爐 (EAF)中將富含氧的氣體(6)與/或含碳的物料使用一噴料器 1287583 裝置(1)吹入/吹上去,該噴料器裝置將該氣體加速至超音速 ’且在該噴料器裝置中將含碳的物料(8)(宜爲粒子)個別地 將混加到該富含氧的氣體(6,),該高速氣體噴流由該噴料器 裝置出來,利用一個包圍的氣體幔包護,以作高溫冶金處 理’此噴料嘴裝置(1)係特別用於實施申請專利範圍第1項 的方法者,其特徵在於:個別構造組係呈模組式構造,由 一氧氣噴料器(10)構成;該氧氣噴料器(10)具有噴料器壁 (11),以及拉伐爾噴嘴,以將該富含氧的氣體(6)加速,該 噴料器被一熱氣體接頭頸(2)圍住,在該熱氣體接頭頸(2)的 出口區域設有一環形縫隙噴嘴(4)或具相當功能的類似構造 ,以供熱氣體(5)通過及加速。 18. 如申請專利範圍第17項之噴料器裝置,其中: 該氧氣噴料器(1〇)可沿軸向移動,其中該氧氣噴料器 (10)的出口平面(S)爲此可定位在平面E3與E4之間的任何 位置。 19. 如申請專利範圍第17項之噴料器裝置’其中: 該氣體的出口區域利用一共同之熱氣體匣(3)延長。 20. 如申請專利範圍第1或第2項之噴料器裝置’其中: 該熱氣體接頭頸(2)的入口區域中設一水噴入手段(18)。 21. 如申請專利範圍第1或第2項之噴料器裝置’其中: 在中央氧氣噴料器(10)內設一添加物噴料器(15),呈一 附加之共軸管形式,具有一出口開口(6),設計成開口或噴 嘴形式。 22. 如申請專利範圍第1或第2項之噴料器裝置,其中·· 22 1287583 . 該添加物噴料器(15)的出口開口(16)由一種耐磨損之材 料製成且設計成可更換者。 23. 如申請專利範圍第1或第2項之噴料器裝置,其中: 該添加物噴料器(15)設計成可軸向移動,且可用其出口 平面(B)定位在該平面El、E2之間。 24. 如申請專利範圍第1或第2項之噴料器裝置,其中: 該噴料器裝置(1)的個別構件裝在一個共同之構造組載 體中,該構造組載牢設在該冶金機組的壁中。 拾壹、圖式 如次頁
23
TW092100679A 2002-01-15 2003-01-14 Method for the pyrometallurgical treatment of metals, metal melts and/or slags and injection device TWI287583B (en)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE10201108A DE10201108A1 (de) 2002-01-15 2002-01-15 Verfahren zur pyrometallurgischen Behandlung von Metallen, Metallschmelzen und/oder Schlacken sowie eine Injektorvorrichtung

Publications (2)

Publication Number Publication Date
TW200303366A TW200303366A (en) 2003-09-01
TWI287583B true TWI287583B (en) 2007-10-01

Family

ID=7712078

Family Applications (2)

Application Number Title Priority Date Filing Date
TW092100679A TWI287583B (en) 2002-01-15 2003-01-14 Method for the pyrometallurgical treatment of metals, metal melts and/or slags and injection device
TW092107238A TW200404899A (en) 2002-01-15 2003-03-31 Method and apparatus for producing carbon steel or stainless steel products

Family Applications After (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
TW092107238A TW200404899A (en) 2002-01-15 2003-03-31 Method and apparatus for producing carbon steel or stainless steel products

Country Status (13)

Country Link
US (1) US7384594B2 (zh)
EP (1) EP1466022B1 (zh)
JP (1) JP4440646B2 (zh)
KR (1) KR100937947B1 (zh)
CN (1) CN1291044C (zh)
AU (1) AU2003205596A1 (zh)
CA (1) CA2472210C (zh)
DE (1) DE10201108A1 (zh)
RU (1) RU2301837C2 (zh)
TW (2) TWI287583B (zh)
UA (1) UA77053C2 (zh)
WO (1) WO2003060169A1 (zh)
ZA (1) ZA200404240B (zh)

Families Citing this family (23)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102007050478A1 (de) * 2007-10-23 2009-04-30 Sms Demag Ag Verfahren zur Rostfreistahlerzeugung mit Direktreduktionsöfen für Ferrochrom und Ferronickel auf der Primärseite eines Konverters
DE102008032523A1 (de) * 2008-07-10 2010-01-14 Sms Siemag Aktiengesellschaft Halterung für einen Injektor und Verfahren zu seinem Betrieb
DE102008058420A1 (de) * 2008-11-21 2010-05-27 Air Liquide Deutschland Gmbh Verfahren und Vorrichtung zum Anwärmen eines Bauteils mit einem atmosphärischen Anwärmbrenner
US20110127701A1 (en) * 2009-11-30 2011-06-02 Grant Michael G K Dynamic control of lance utilizing co-flow fluidic techniques
US8323558B2 (en) 2009-11-30 2012-12-04 L'air Liquide Societe Anonyme Pour L'etude Et L'exploitation Des Procedes Georges Claude Dynamic control of lance utilizing counterflow fluidic techniques
US8377372B2 (en) * 2009-11-30 2013-02-19 L'air Liquide Societe Anonyme Pour L'etude Et L'exploitation Des Procedes Georges Claude Dynamic lances utilizing fluidic techniques
DE102011002616A1 (de) * 2010-03-31 2011-12-15 Sms Siemag Ag Überschalldüse zum Einsatz in metallurgischen Anlagen sowie Verfahren zur Dimensionierung einer Überschalldüse
DE102010047969A1 (de) * 2010-03-31 2011-10-06 Sms Siemag Aktiengesellschaft Vorrichtung zur Einblasung von Gas in ein metallurgisches Gefäß
DE102010064357A1 (de) 2010-12-29 2012-07-05 Sms Siemag Ag Verfahren zur pyrometallurgischen Behandlung von Metallen, Metallschmelzen und/oder Schlacken
EP2702179B1 (en) 2011-04-29 2019-07-31 Berry Metal Company Gas and particulate delivery system and method for metallurgical vessel
US8992656B2 (en) * 2011-12-21 2015-03-31 Praxair Technology, Inc. Controllable solids injection
CN102643951B (zh) * 2012-04-24 2013-12-11 北京科技大学 一种电弧炉炼钢中利用喷吹粉剂提高射流冲击效果的装置及方法
DE102012016086A1 (de) 2012-08-14 2014-02-20 Thyssenkrupp Uhde Gmbh Vorrichtung und Verfahren zur Eindüsung von Sauerstoff in eine druckaufgeladene Wirbelschichtvergasung
KR101602837B1 (ko) * 2014-05-14 2016-03-14 주식회사 포스코 강의 제조 장치 및 그 방법
KR101663188B1 (ko) * 2015-07-24 2016-10-14 주식회사 포스코 강의 제조 장치 및 그 방법
GB2553342A (en) * 2016-09-02 2018-03-07 Materials Proc Institute Producing steel
JP6600329B2 (ja) 2017-03-31 2019-10-30 大陽日酸株式会社 バーナ及びバーナの運転方法、並びに冷鉄源の溶解・精錬方法
CN107779545A (zh) * 2017-10-25 2018-03-09 江阴市弘诺机械设备制造有限公司 一种炼钢电弧炉炉壁氧枪
CN111255594A (zh) * 2020-03-06 2020-06-09 天津大学 内燃机供气系统
JP7116119B2 (ja) * 2020-04-27 2022-08-09 大陽日酸株式会社 冷鉄源の溶解・精錬炉、及び溶解・精錬炉の操業方法
DE102020215076A1 (de) 2020-11-30 2022-06-02 Sms Group Gmbh Verfahren zur Behandlung von Metallschmelzen und/oder Schlacken in metallurgischen Bädern sowie metallurgische Anlage zur Behandlung von Metallschmelzen
KR20230153751A (ko) * 2022-04-29 2023-11-07 현대제철 주식회사 분체 분사 시스템 및 이를 포함하는 전기로
KR20230166525A (ko) * 2022-05-31 2023-12-07 현대제철 주식회사 전기로의 인젝션 시스템 및 이를 포함하는 전기로

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2644558A1 (fr) * 1989-03-16 1990-09-21 Air Liquide Four a arc equipe de bruleurs fuel-oil/oxygene et bruleur fuel/oil/oxygene
FR2681417B1 (fr) * 1991-09-17 1998-01-30 Air Liquide Dispositif et procede d'injection de gaz et de charbon dans un four de fusion de metal.
DE19521518C2 (de) * 1995-06-13 2000-05-04 L Air Liquide Paris Verfahren zur Verbesserung der Energiezufuhr in ein Schrotthaufwerk
US5814125A (en) * 1997-03-18 1998-09-29 Praxair Technology, Inc. Method for introducing gas into a liquid
DE19817590C1 (de) * 1998-04-20 1999-03-18 Technometal Ges Fuer Metalltec Variabel einsetzbare Kombilanze
US6176894B1 (en) * 1998-06-17 2001-01-23 Praxair Technology, Inc. Supersonic coherent gas jet for providing gas into a liquid
US6342086B1 (en) * 1999-02-16 2002-01-29 Process Technology International, Inc. Method and apparatus for improved EAF steelmaking
US6372010B1 (en) * 1999-12-10 2002-04-16 Process Technology International, Inc. Method for metal melting, refining and processing
US6450799B1 (en) * 2001-12-04 2002-09-17 Praxair Technology, Inc. Coherent jet system using liquid fuel flame shroud

Also Published As

Publication number Publication date
TW200404899A (en) 2004-04-01
AU2003205596A1 (en) 2003-07-30
TW200303366A (en) 2003-09-01
JP2005514523A (ja) 2005-05-19
KR20040068621A (ko) 2004-07-31
EP1466022B1 (de) 2014-05-14
CA2472210A1 (en) 2003-07-24
CN1291044C (zh) 2006-12-20
JP4440646B2 (ja) 2010-03-24
RU2301837C2 (ru) 2007-06-27
CN1615372A (zh) 2005-05-11
CA2472210C (en) 2010-12-07
ZA200404240B (en) 2004-09-08
US7384594B2 (en) 2008-06-10
UA77053C2 (en) 2006-10-16
US20050040571A1 (en) 2005-02-24
EP1466022A1 (de) 2004-10-13
DE10201108A1 (de) 2003-07-24
WO2003060169A1 (de) 2003-07-24
KR100937947B1 (ko) 2010-01-21
RU2004124835A (ru) 2005-06-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
TWI287583B (en) Method for the pyrometallurgical treatment of metals, metal melts and/or slags and injection device
US5904895A (en) Apparatus for electric steelmaking
EP0777751B1 (en) Method and apparatus for electric steelmaking
KR100368518B1 (ko) 용융금속노용랜스/버너
EP1135536B1 (en) Integrated device to inject technological gases and powdered material and method to use the device for the processing of baths of molten metal
CA2860216C (en) Controllable solids injection
JP7200649B2 (ja) 精錬用ランス装置、電気炉および製鋼方法
RU2550438C2 (ru) Способ пирометаллургической обработки металлов, металлических расплавов и/или шлаков
US5916512A (en) Method and apparatus for after-burning the combustible components of the atmosphere in metallurgical smelting vessels
EP0871785A1 (en) Method and apparatus for after-burning the combustible components of the atmosphere in metallurgical smelting vessels

Legal Events

Date Code Title Description
MK4A Expiration of patent term of an invention patent