TWI443196B - 真空循環脫氣系統 - Google Patents
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Description
本發明係關於一種真空循環脫氣系統，其包含一真空容器以及一噴槍，該真空容器具有：一圓頂，其可連接至一真空幫浦；以及二浸入管，其可浸入一相連桶之熔體內，該噴槍係可移除地設於該真空容器中並具有一吹氧及燃燒嘴組合功能，其中一點火噴嘴係被分配給該噴槍。
為藉由將氧氣吹送至位於一真空容器中之熔體之表面上而處理熔融金屬(尤其是熔融鋼)，近十年來一直在開發真空處理作為一種二次冶金製程。真空處理係用於盡可能地減少熔體中不良附隨元素之殘留含量，以使該熔體獲得最可能高之純度並盡可能精確地設定鋼之成分以及改良固化鋼之均質性。為達成真空氧氣脫碳，尤其可使用被稱為循環脫氣(亦經常稱為RH製程)之製程作為真空處理。在該製程中，使用一水冷噴槍(water-cooled lance)將氣態氧氣吹送至位於真空容器中之熔體上，然後在真空中進行冶金製程以使經過處理之熔融鋼之品質得到提高。此種系統之核心元件係為一真空容器，該真空容器具有連接至一真空幫浦之一圓頂(dome)。該真空容器藉由二浸入管而浸入一桶之液態熔體中，經由形成一真空並接著產生該熔體之以下循環：經由一浸入管自該鋼水包進入該真空容器中並經由另一浸入管返回至該熔體。在每次處理熔體之前，在處理週期間之處理間歇中皆須對該真空容器加熱並保持溫熱，並且視需要，在處理結束後清潔該真空容器。為能夠使用一噴槍將氧氣吹送至該真空容器中之熔體上並亦能夠使用此噴槍來執行對該真空容器之所需加熱以及保持該真空容器溫熱，現今通常使用具有一吹氧及燃燒嘴組合功能之噴槍，藉由該等噴槍，可在其中該噴槍展開之一區域中噴出並點燃一燃料氣體以形成一火焰並且可將一氧氣射流吹送至該熔體上。該噴槍係佈置於該真空容器中，俾使該噴槍可被軸向地移除，並且在該過程中，被穿過該圓頂中之一真空密封性引入孔(vacuum-tight leadthrough)引導。此種組合噴槍通常配備有一整合式點火噴嘴。在一規定功率之上，此種組合噴槍不可直接點火，而是須藉由一點火噴嘴點火，該點火噴嘴在點燃其引燃火焰(pilot flame)之後並在偵測到該引燃火焰之後會釋放該組合噴槍中之燃料氣體及氧氣以點燃主火焰。在已知之組合噴槍中，此種點火噴嘴係直接形成於該組合噴槍之一尖端上、緊鄰用於主火焰之氣體及氧氣出口。因此，該點火噴嘴直接暴露於其中存在該組合噴槍之環境條件中。在該組合噴槍之吹氧功能中，此具有如下影響：鋼噴濺物及/或熔渣可到達該點火噴嘴中或該點火噴嘴上。此常常會導致該點火噴嘴故障，並且因此導致該組合噴槍之燃燒嘴功能故障，進而須以一耗時之方式清潔及/或更換組合噴槍，此會因對應之生產停頓而造成極高之成本。
一般類型之真空循環脫氣系統可見於DE 600 08 959 T2以及Siemens VAI Metals Technologies股份有限公司之標題為「二次冶金解決方案(Secondary metallurgy solutions)」之手冊。
所述文獻中之該等真空循環脫氣系統具有上述缺點。
本發明係基於如下目的：提供一種可提高一真空循環脫氣系統中之噴槍之可用性以及系統之可用性之解決方案。
在本文所更詳細說明之類型之一真空循環脫氣系統中，根據本發明，該目的係藉由以下方式達成：點火噴嘴係佈置於一點火室中，具體而言，藉由該噴槍之移動，該點火噴嘴在該點火室中可相對於該噴槍而移動至各種位置。
根據本發明，該點火噴嘴係佈置於一點火室中，該點火室較佳形成於該真空循環脫氣系統之該真空容器之實際冶金處理室外部，並且組合噴槍可穿過該點火室而移動。藉此，具體而言，藉由該噴槍之移動，該點火噴嘴可相對於該噴槍而移動至各種位置。此使得可將該點火噴嘴佈置於一室中，該室於該真空容器內受到保護以免受其他周圍條件影響且相對於該真空容器內上升之溫度而適度地溫熱，並且在該室中，該點火噴嘴僅在該噴槍之主火焰被點燃之前暴露於一升高之溫度中。為達此目的，首先將該噴槍提升至該點火室內之一點火位置，在該點火位置上，該噴槍定位於該點火噴嘴上方。一旦偵測到該點火噴嘴之引燃火焰，便藉由傳統火焰監測而釋放最小所需燃料氣體供應量及氧氣供應量至該噴槍中，以用最小之載荷點燃該噴槍之主火焰。在一感測器偵測到該噴槍之主火焰之點火及燃燒之後，立即關閉該點火噴嘴之引燃火焰並將該噴槍降低至使其於該真空容器內運作之一區域中。在該降低之運作位置，燃料氣體及氧氣之供應量被增大並設置至使該噴槍在其燃燒嘴功能中以一額定載荷或一最小載荷運作之程度。
因該點火噴嘴與該噴槍係相互分開地佈置及形成並且可相對於彼此移動至不同位置，故可避免因鋼噴濺物或熔渣到達該點火噴嘴而造成之該噴槍故障及因此造成該系統故障。藉此，該噴槍之可用性及因此該系統之可用性得到提高。另外，更換該噴槍及該點火噴嘴所需之時間減少，乃因在更換噴槍時無須另外自該真空容器中移除整合於該噴槍中之點火噴嘴；為達此目的，原本可能需要分離所述點火噴嘴與氣體及氧氣供應管線。另一方面，可在發生故障時更換該點火噴嘴，而無須移動該噴槍或無須自該真空容器移除該噴槍。最後，該噴槍之生產成本降低，乃因無須在所述噴槍中提供點火噴嘴以及為該點火噴嘴分配冷卻設備。因該噴槍不再設置有一整合式點火噴嘴，故可減小該噴槍之直徑，並且此使得對冷卻水之需求減少且因此使設備之花費相對低。另外，啟動及關閉該噴槍僅需一相對低之驅動功率，乃因該噴槍亦具有一相對低之重量。
在該點火室之一尤其有利之佈置中，該點火室係位於該真空容器之圓頂之頂部處、位於遠離該真空容器之內部之一側上。藉此，可於該真空容器中垂直地或豎直地移動該噴槍至該點火噴嘴之區域，而無須對傳統機構作出明顯改變以獲得噴槍之可移動性。然而，亦可將該點火室佈置於該圓頂上或RH容器上抑或該真空容器上。因此，本發明更使點火室能夠形成於圓頂上或真空容器上。
在此種情形中，亦尤其有利的是，可於該點火室之區域中提供將該噴槍引入至該真空容器中之真空密封性引入孔。最後，本發明之特徵亦在於，該噴槍之一真空密封性引入孔形成於該點火室上。
在下文中，將參照附圖藉由實例來更詳細地闡釋本發明。
第1圖顯示一真空循環脫氣系統，其整體以1標示。該系統係由一真空容器2或RH容器組成，該真空容器2或RH容器於其頂部逐漸變成一圓頂3，圓頂3通向一真空幫浦。此外，真空外殼2配備有二浸入管4，浸入管4浸入位於一桶(ladle)5中之一熔體6中。熔體6自開口之桶5上升經由浸入管4其中之一進入真空外殼2中，並經由另一浸入管4再次流回至桶5中。在真空外殼2中，使熔體6在一所施加真空下進行冶金處理。具體而言，在真空氧氣脫碳期間，熔體6暴露於一氧氣流中，該氧氣流係由一噴槍7吹送。噴槍7係作為一組合式噴槍，其具備一用於排放氧氣之吹氧功能以及一燃燒嘴功能。噴槍7被佈置成使其可於真空外殼2中豎直地移除並於一真空密封性引入孔8中導引，真空密封性引入孔8通常被形成為一膨脹密封(expanding seal)。一點火室9形成於防護罩或圓頂3外部，位於其頂側上，噴槍7在點火室9中被居中地導引。第2圖顯示噴槍7之尖端之剖面示意圖，其中僅於縱向軸線10之一側上顯示具有實質上一圓柱形狀之點火室之其他組件以及圓頂連接件之其他組件。然而，以縱向軸線10為一對稱軸線，於另一側亦同樣具有該等其他組件。在第2圖所示之位置中，開口已打開之噴槍7位於點火室9內。一點火噴嘴11發出引燃火焰12至點火室9中，該點火噴嘴之引燃火焰12係用於點燃自噴槍7發出的主火焰之燃料氣體與氧氣之混合物。在此種情形中，燃料氣體係經由具有出口孔14之管道13進行供應及分配，而氧氣係經由一出口孔15在中心進行供應及分配。在點燃主火焰之後，噴槍7被穿過點火室9豎直地向下導引至真空容器2內，俾使主火焰可隨後在此處被提升至最大載荷或額定載荷並且可執行其發熱功能。在其吹氧功能中，僅氧氣而非燃料氣體自噴槍7之出口孔15噴出以用於熔體6之冶金處理並被吹送至真空容器2內之熔融金屬6之表面上。在噴槍7之外部圓周壁之區域中，噴槍7包含傳統冷卻水管道17。因噴槍7可於真空容器2中且於點火室9中移動並豎直地移除或移位，故點火噴嘴11可相對於噴槍7移動至各種位置。除形成真空密封性導入孔8之環形密封之外，於點火室9中亦形成倚靠於噴槍7之外壁上之二刮片(wiper)16。
1．．．真空循環脫氣系統
2．．．真空外殼(容器)
3．．．圓頂
4．．．浸入管
5．．．桶
6．．．熔體
7．．．噴槍
8．．．真空密封性導入孔
9．．．點火室
10．．．縱向軸線
11．．．點火噴嘴
12．．．引燃火焰
13．．．管道
14．．．出口孔
15．．．出口孔
16．．．刮片
17．．．冷卻水管道
第1圖顯示包含一點火室之一真空循環脫氣系統之剖面示意圖；以及
第2圖顯示包含一點火噴嘴之一點火室之局部剖面示意圖。
1．．．真空循環脫氣系統
2．．．真空外殼(容器)
3．．．圓頂
4．．．浸入管
5．．．桶
6．．．熔體
7．．．噴槍
8．．．真空密封性導入孔
9．．．點火室
11．．．點火噴嘴
Claims (3)
- 一種真空循環脫氣系統(1)，包含一真空容器(2)以及一噴槍(7)，該真空容器(2)具有：一圓頂(3)，其可連接至一真空幫浦；以及二浸入管(4)，其可浸入一相連桶(5)之一熔體(6)內，該噴槍(7)係可移除地設於該真空容器(2)中並具有一吹氧及燃燒嘴組合功能，其中一點火噴嘴(11)被分配給該噴槍(7)，其特徵在於，該點火噴嘴(11)係佈置於一點火室(9)中，藉由該噴槍(7)之移動，該點火噴嘴(11)在該點火室(9)中可相對於該噴槍(7)而移動至各種位置。
- 如請求項1所述之真空循環脫氣系統(1)，其特徵在於，該點火室(9)係形成於該圓頂(3)上或該真空容器(2)上。
- 如請求項1或2所述之真空循環脫氣系統(1)，其特徵在於，該噴槍(7)之一真空密封性引入孔(8)形成於該點火室(9)上。
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|---|---|---|---|
| MM4A | Annulment or lapse of patent due to non-payment of fees |