TWI601829B - 用以定位電弧爐噴管的裝置及方法、與包含該裝置的電弧爐 - Google Patents

Description

用以定位電弧爐噴管的裝置及方法、與包含該裝置的電弧爐 發明領域

本發明係有關於冶金領域，特別是利用設有電弧爐(EAFs)的系統來製鋼者。

一種能有利地應用本發明之特定類型的爐係為傾斜電弧爐：此等爐在操作時，在繞一水平軸線的振盪驅動後，會被傾斜大約15°。

但現在必須陳明，雖然本發明的主要優點會在傾斜爐的情況下達到，然而即使在傳統電弧爐的情況下其亦能有利地使用。

在此領域中，乃已公知注入一特定材料(例如氧、石墨或其它含碳材料、含鈣細粒等)而來觸發製鋼製程中所需的化學反應之重要性。

此注入通常係以所謂的“噴管”來為之，其能夠結合電極之電弧所產生的電能來對該系統添加化學能量，及將自由氧注入該爐中來將CO(製鋼反應之一副產品)轉變成CO₂(以造成添增的熱)，及注入用以使煤渣起泡的元素而來改良該電弧的穩定性，且使其亦能改良對該鋼液槽的熱傳 導，並減少朝向該爐之外殼和頂部的熱損耗，及將用以加速鋼精煉的元素注入該熔融金屬中，及藉加強攪拌而來協助使該溶液均質等等。

所有這些動作可被以多類型的噴管來進行(其為可消耗的、可移動的、固定的、在該爐內部的、外部的等等)，皆全都緊固連接於該支撐結構，其終究可被視為能使噴管有效地完成它們的任務之最重要的裝置之一。

以往的“煤渣門噴管”迄今為止是最廣泛的噴管類型。其相關的支撐結構必須能讓該噴管穿過一門來達到該液槽之一適當點，該門亦會被用來控制該呈去渣相的煤渣水平。

此裝置需要的長度必須被計量而在許多米的程度，故會令此結構甚重，並使可被達到的注入位置有相當多的限制，且幾乎不能移動又離該爐甚遠。為能讓該等噴管妥當地操作，而且，其必須“保持該門開啟”，故會有熱損耗，且在該環境中之一巨大的空氣流量會進入該爐中。此類型的支撐物之另一缺點係有關該注入角度：長臂亦會導致該噴管與理論上的液槽平面間之角度必須大不相同於一42°~45°最佳角度。

又注入氧的方向與具有一典型的“煤渣門噴管”之鋼液槽之間的角度不能被保持固定，因為在熔化過程期間該鋼液的高度會增加。

發明背景

技術上的發展會以不同的方式解決上述的缺點。例如，KR20040091373A(Kim Chan Su et alii)申請案建議以一旋轉框來封閉該噴管會被引入穿過的孔口，該框會擋住該孔口，但此方案會留下所有其它未解決的缺點。

應被考慮的另一例係在Gitman US5843368專利中所述者，其中有一非常複雜的結構容許該噴管與該液槽形成一階角。

該專利亦揭述能被依循的另一途徑：使用“內部噴管”。在此例中“內部”意指該等噴管係裝在由該電弧爐之外殼或亦由側壁所代表的爐支撐物上。

此種方案容許噴管與該爐一起移動，而能在所有的製鋼循環相態中保證一最佳的注入角度。

另一方面此對該液槽的“封閉”乃會使反應劑(例如氧)被注入靠近該耐火內襯。此則可能增加該耐火內襯的腐蝕，而減少該爐的使用壽命。

又，該噴管的組合位置，其必須被固定，能被最佳化以供元素的注入，而該攪拌效果會保持局部化在該鋼液槽靠近該注入點之一小區域中。

長期以來曾建議對該基本概念之一改良的其它結構及相關的噴管可被列示如下：頒給BEDA Oxygentechnik Armaturen GmbH的DE 4 034 809 A1文件揭述一種傳統的“煤渣門”支撐結構以一可調整高度的塔為基礎，並會在一馬達吊運車上繞其縱軸旋轉，一對設有一噴管的臂係能相對於該塔以一可調 整的方式旋轉；該等噴管固持件會被饋進馬達移入位置，且該吊運車的後輪會被一電馬達驅動；該等臂會在叉座中擺動並以一液壓缸來調整設定角度。

除了該吊運車之相當累贅的尺寸外，其上支撐的塔係有一整體尺寸在該爐的外部，其對很多用途會太過顯著；且，用以調整該位置的裝置必須被設成能與該等電子元件完全協調配合；此最後會導致具有一更複雜而較不可靠的控制系統。

頒給SINTOKOGIO Ltd的2001-335825文件揭述一種裝置用以在製鋼的電弧式電爐中將氧和粉狀材料注入該熔化金屬中，其亦由一載架(如BEDA專利中的吊運車)所構成，該載架係被形成能在該爐的前方自由地移動，如在該專利申請案的圖2中清楚示出，該擺動係由該裝置藉一接頭來獲得，該接頭的旋轉軸線在該載架上一此情況亦實質上類似於BEDA專利中之該塔的縱軸。

被揭述於以上列示專利中的結構必須在工場內被安裝，且必須穿過該爐壁中之一大開孔(如煤渣門)來操作。因此該二方案會減輕但不能解決前述的缺點，或它們會有相關於其製造複雜性的其它缺點。

頒給EMPCO Ltd.的US 2003/075843、US4653730文件，以及頒給Siegerländer Kupferwerke GmbH的GB 1 519 854文件揭述一種弧形的噴管，其會轉入及轉出該外殼的上側壁中之一小開孔。

特別是該US4653730文件(適用於一BOF工廠) 揭述許多新的方案用以解決上述的傳統缺點，譬如：有一噴管牢固地固緊於該爐台上(會與其一起樞轉)，該彎曲的形狀容許該整個噴管穿過一設在該壁之一適當部份的小孔口來進入該爐內，且其能被重定向(藉樞轉其附接物)而藉調整吹送末端的角度來提升該熔料的混合。

但是此方案具有許多缺點。

首先，該噴管末端(噴嘴安裝處)的位置只能按照一特定路徑，因此該液槽的一大部份不能被達到，且能被達到的其它區域所具的斜角注入特性並非最佳化者。

特別是當連續體進煤渣的裝置被使用時(其水平經久之後會增加)，其可能會隨循該熔化金屬的水平，但會有一非最佳化的注入角度(其係最先為垂直的-沒有任何攪拌成分)。

且該裝置的簡化似乎只考量由於多個同軸彎管與一複雜的BOF式端嘴耦接所生的問題。

最後，此類型的噴管係被設計及製造成適合於它們將會被使用的特定設備，結果不可能使用標準化的部件或噴管，因此會形成較高的成本。

由於上述在一電弧爐系統中所需的操作，故乃須要一種噴管設備能夠在製鋼循環的整個時段中被定位及操控成能將所需材料(氧、含碳材料、細粒、鈍氣等)注入及吹入該電弧爐之一特定點中。

此等定位裝置基本上必須解決兩個矛盾的問題：一方面其須要保證該爐外有一小的整體尺寸，另一方 面其必須讓該爐內有一最寬的操作區域。雖其能直接地找到此等目標來導至選擇，但如前所述，若企圖要在該兩者之間達到一折衷妥協，則會有非最佳的結果包括高複雜性和高成本。

另一需要係要求一噴管裝置能被適用於一具有Consteel®系統-本案申請人為擁有者-的電弧爐，其係使用一輸送機來連續地饋送煤渣至該電弧爐，不像一傳統的單批裝填式之頂部裝填電弧爐。

本發明之目的及概要說明

本發明的目標係要克服習知技術的缺點。

故本發明的主要目的係為提供一種用於一電弧爐之製鋼噴管的定位裝置，乃被設成能最小化該側壁之開孔所須的尺寸，該等噴管會穿過該開孔來接近該液槽。

本發明之一第二目的係更要提供一種用於一電弧爐之製鋼噴管的定位裝置，其中該側壁之開孔的最小化尺寸不會限制可容許的噴管定位角度之範圍。

本發明之另一目的係為提供一種用於一電弧爐之製鋼噴管的定位裝置，其可機械化自動地將該噴管的末端定位於該液槽中，而不需要該定位裝置之一複雜的控制。

本發明的又一目的係為提供一種用於一電弧爐之製鋼噴管的定位裝置，其係相對於它們會被應用的電弧爐被設成能與其一起傾斜。

本發明的又一目的係為提供一種用於一電弧爐 之製鋼噴管的定位裝置，可使該電弧爐容易維修，其典型包含移除和更換該爐，該爐典型係由二部份所製成，即該電弧爐的上殼(一般由水冷式面板所組成)，及該電弧爐的容器(或該下殼的耐火內襯)。

本發明的又一目的係為提供一種用以將一製鋼噴管定位於一電弧爐中的方法，其係由該電弧爐的殼體外部之一第一位置移至該殼體之一第二位置，該方法會使該等噴管的調動及進行該等調動所需的空間最小化。

本發明之又另一目的係為提供一種製鋼系統，包含一傾斜式的電弧爐，及一噴管的定位裝置，其會最小化移動該噴管所需的空間，且容易製造，並能使用傳統的直式噴管。

依據本發明的概念係要製成一種在一傾斜式電弧爐中用於直式製鋼噴管的定位裝置，其中該裝置包含一聯結於該爐之噴管的支撐結構，其能與該爐一起傾斜，而可保持一最佳的注入角度，不管如何傾斜。

該定位裝置較有利的是包含一連桿組聯結於該支撐結構，且用來定位一載架其會相對於該連桿組本身滑動。

較好該連桿組係為一關節式四邊形，用以使該噴管能被由該爐外之一位置移至一操作位置，其中至少該噴管的前部係在該爐內；且較好是，該定位裝置包含旋轉裝置用以使至少該載架於該噴管在操作(或組合)情況下會繞一實質上垂直的軸線旋轉。

所謂“實質上垂直”意指該軸線的排列係實質上平行於重力的向量，而有幾度的可能容差，較好為±5°。

故本發明人已得知其乃可能限制該裝置的整體尺寸和複雜性，而獲得一種對上述缺點的解決方案。

本發明的其它目的係為一種系統，包含一用於製鋼的電弧爐，及一定位裝置其會顧及前述的基本概念；和一種用以在該等製鋼系統中定位一噴管的方法。

100‧‧‧定位裝置

110，120，130，160‧‧‧連桿組

112‧‧‧旋轉臂

115，157‧‧‧載架

116，140‧‧‧液壓缸

120，130‧‧‧搖臂

121，131‧‧‧第一端

122，132‧‧‧第二端

145‧‧‧頭

150‧‧‧支撐結構

150A‧‧‧第一部份

150B‧‧‧第二部份

155，156‧‧‧鉸鏈

160‧‧‧板

200‧‧‧電弧爐

210‧‧‧電極

215‧‧‧圓形路徑

220‧‧‧上殼

230‧‧‧開孔

240，260‧‧‧下殼

270‧‧‧軌條

280‧‧‧液鋼槽

285‧‧‧煤渣層

290‧‧‧耐火內襯

300‧‧‧噴管

310‧‧‧氧噴管

320‧‧‧含碳材料噴管

E1，E2‧‧‧縱軸方向

X‧‧‧旋轉軸線

本發明將被參照非限制例說明於後，各例在所附圖式中係藉由舉例來提供而非作為一限制。該等圖式示出本發明的不同態樣和實施例，且若適宜，則在不同圖中的類似結構、構件、材料及/或元件等會被以類似的標號來標示。

圖1為一設有依據本發明之定位裝置的電弧爐之一平面圖，示出其上所支撐的噴管在其控制操作位置；圖2為圖1的定位裝置之一平面圖，示出該噴管能被置設的擺動範圍，及在熔化循環中該噴管的注入可能衝擊的區域；圖3為圖1的定位裝置設在其最後操作位置之一放大側視圖；圖4a至4i及4l至4r為圖1的定位裝置之數側視圖，示出設有該定位置的電弧爐之一截面圖，及一組會被該噴管達到的位置。即當該噴管在一完整的熔化循環期間由一第一停留位置被移至一操作位置，迄再度達到其停留位置為止； 圖5為本發明之一第一變化例之一部份截面側視圖；圖6為本發明之一第二變化例之一部份截面側視圖；圖7為前圖的變化例之一部份截面頂視圖；及圖8為本發明之又一變化例。

本發明之詳細說明

雖本發明係可易有不同的修正和變化的形式，但一些相關實施例係被示於圖式中並會被詳細說明於後。

但是，應請瞭解，並無意要將本發明限制於所揭的特定實施例，而相反地，本發明係欲圖涵蓋所有落諸於申請專利範圍中所界定之本發明的範圍內之全部修正、變化形式和等效物等。

在以下說明和圖式中，類似的元件會被以類似的標號來標示。“例如”、“等”、“或”之使用係表示非排它性的可擇物而非限制，除非有不同的指示。“包含”之使用意指“包括，但不限於”，除非有不同的指示。

理論上且參照全部的所附圖式，本發明的不同實施例係被示於其中，全皆共用某些特徵其將會被先描述於後，在論及每一實施例的差異之前。

要特別陳明雖本發明示出在一傾斜電弧爐之情況下的所有最佳優點，但其亦能被有利地應用於即使是傳統的固定式非傾斜爐之情況。

以下，為簡要之目的，應用於傾斜爐之例會被示出，而無將其視為一限制的意圖，如前所述。

概言之該用於一傾斜電弧爐200之製鋼噴管300的定位裝置100、100’、100”，係耦接於該爐200而能與其一起傾斜。

該等裝置100、100’、100”包含一該噴管300的支撐結構150、150’，該噴管會被經由該爐200之殼壁上的一開孔230來引入該爐中；該裝置更包含一平連桿組，如連桿組110、120、130、160聯結於該支撐結構150、150’並用以定位一滑動的載架115，該載架上係配裝該噴管300，較好是以一固定方式。

依據所提供的教示，該連桿組110、120、130、160係為一個關節式四邊形，利用它該噴管300會被由一整體噴管在該爐之容積外(或外部)的第一停留位置移至一第二操作位置，於該處該噴管的至少前部係在該電弧爐的容積內。

使用一關節式四邊形已可使該裝置的整體尺寸減少(且因此包含該裝置和該爐的系統亦同)，因為該噴管300在移動期間所依循的軌跡會以一小巧的方式伸展而非常靠近於該爐。

又，較好是，該定位裝置100、100’、100”包含旋轉裝置用以使該載架115繞一軸線X旋轉，該軸線X係被設成在組合狀態時為實質上垂直的。

此即是說，該軸線X為支撐該噴管300的載架115會繞其旋轉的旋轉中心。

若顧及該設備之精小性及當該車架115旋轉時在 該液槽中被該噴管末端所涵蓋的區域等兩個相悖的目的，該軸線X之定位有一相當的重要性。

本申請人已發現若該軸線X被如下地空間定位，則該等目的會被最佳地達成：該軸線X位在一平面上，該平面平行於一包含該關節式四邊形110、120、130、160之桿110的運動軌跡之平面，或更好係在該同一平面上；該軸線X係實質上垂直的(如前所界定的意義)，其係實質上平行於重力的向量。

又，較好是，該軸線X於該噴管在操作狀態時(即在前述的第二位置)，會截交該關節式四邊形之桿110以一不超過該爐壁之厚度的距離(由最靠近該爐的桿端算起，並以一垂直於該軸線X的方向-即是水平地測計)延展的直線。

又更好是，該軸線X會穿過或位在一靠近該開孔230的位置；有關於此必須陳明的是該“開孔”230係指該爐之殼壁上的孔口，而該噴管會穿過它者。

因此該開孔係由該孔口的邊緣所界定，亦包含被界限它的冷却管束所界定者。

有數個不同的解決方案將可被更佳地瞭解於後；一較佳的方案其中該旋轉裝置包含一鉸鏈155設在該支撐結構150上，故該整個關節式四邊形110、120、130、160會旋轉而使該噴管300的末端被置入該爐內；一第變化例，其中該支撐結構150’係相對於該爐 200被固定，且該旋轉裝置包含一旋轉臂連接於該關節式四邊形110、120、130、160的桿，其上係固接該載架承裝著該噴管，而使該噴管300的末端會隨著該旋轉臂的運動來被置入該爐內；一第二變化例，其中該旋轉裝置包含一載架，其上固接該關節式四邊形110、120、130、160的框，並會繞一旋轉中心(軸線X)在彎曲的軌條上移動，而使該噴管300的末端會隨著該載架的運動被置入該爐內。

有關該軸線X的空間排列乃必須陳明，在亦包含該電弧爐的系統中，其係被設成會截交該爐，或係被設在爐外一距離處，該距離大約等於該爐之由耐火材料製成的壁之厚度。

現更詳述該例的細節，請參閱圖1，一傾斜式電弧爐200係被示出具有一組3個垂直的電極210相對於一圓形路徑215的中心對稱地設置。

圖1亦示出一依據本發明之一較佳實施例的定位裝置100支撐著一製鋼噴管300設在其操作位置，其係穿過該電弧爐200中之該爐的上殼220之一開孔230插入。

所述的開孔230係可由該爐的內部看到的孔口，且其並不完全地相合於該殼壁之未設有耐火材料的區域：相反地該孔口係由該冷却系統的管束所限界的邊緣來界定。

現必須陳明該噴管300是直徑的，其具有一本體含有內導管等在其內部直線地伸展；此等噴管300一般係為 “標準”型式，其係常見於該技術領域中，故它們不再被進一步描述。

現請轉至圖2，其中示出提供給該定位裝置100之擺動角度的範圍，此範圍係由該製鋼噴嘴的縱軸能採取的方向E1和E2來界定。

繞一垂直軸線X旋轉整個定位裝置100所發生的對應擺動運動會通過該電弧爐之上殼220的開孔230。

一般在該二方向E1和E2之間的擺動角度係大約60度。

請參閱圖3，該定位裝置100包含一部份旋轉支撐結構150及一關節式四邊形被支撐其上。

該結構150是關節式的，意即其包含一第一部份150A與該爐200形成一體而固接於該電弧爐之下殼260的下外部，及一第二部份150B可利用一將它們連接在一起的鉸鏈155來相對於該第一部份轉動。

該鉸鏈的軸線係為前述的旋轉軸線X。

該第二部份150B上固設一板160，較好係相對於該軸線X徑向地列設。

該板160是該關節式四邊形的框。

除了該框160之外，其包含二搖臂120、130：一第一搖臂120的第一端121及一第二搖臂130之一第一端131係鉸接於該框160，而該端131係比另端121離該軸線X更遠。

該等搖臂120和130的第二端122和132則各鉸接於該關節式四邊形之一桿110，其在本實施例中係造型如一 軌條，而可容許其上之一載架115相對滑動。

最後，該製鋼噴管300係被固緊於該載架115上且可在其上移動。

由以上可知，該所述的定位裝置100以及該噴管300會具有三個自由度：該第一部份150A繞該軸線X之一第一旋轉；該搖臂120繞其第一端121之一第二旋轉；及該載架115沿該軌條110的滑動。

該三個自由度的每一者皆被妥當地適配於各接頭或鉸鏈的驅動裝置所控制：一第一雙向液壓缸(未示出)會以一可控方式驅動該第一和第二部份150A和150B繞該鉸鏈155的旋轉；一雙向液壓缸140令其頭145連接於該第一臂120靠近其第一端121；而一伸縮套筒液壓缸16會驅動該載架115於其滑動狀態。

如在圖4a至4r中可見，該製鋼噴管300會由一最初停留位置(圖4a)通過各中間位置(例如在圖4b、4c、4d、4e中所示)來達到其上位(圖4f)。

因此以此方式構成的該關節式四邊形可被設計成能依據不同的參數來最佳地達到該製鋼噴管300的最上位置，譬如該開孔230所需的尺寸，如前已見者，適合於該等電極的構形一或該電弧爐之下殼240和上殼220的形狀與深度。

典型地該最佳的上位係以一由40度至45度的旋轉角度來達成：前述範圍係由該噴管末端必須被由該液鋼 槽280帶送穿過起泡的煤渣層285之最小距離與該末端離該耐火內襯290之一種安全距離之間的平衡所造成。如所已知，若吹送的氧靠近該內襯則會導致其迅速地損壞。

又各臂120和130，及該框160和該軌條110的尺寸可被依據該工場中在該爐周圍可用的空間來適當地選擇以最小化該定位裝置100的整體尺寸。

例如，在圖中所示之該最佳實施例的臂120具有一弧狀廓形，俾可保證該端121與該端122之間為該所需旋轉的須要距離和該軌條115的高度，並可避免該定位裝置100與該殼200碰撞。

又該軌條110長度，及該載架115的移程，可被設計成能容許該噴管末端在任何水平達到該液槽的自由表面，而在該臂120由該停留位置旋轉至該操作位置的期間會保持該軌條110之一最佳路徑：此路徑取決於該二鉸接端122與132之間的距離。

圖4f至4h示出該載架115當被設在其操作位置時沿該軌條110的滑行運動：該載架115會前進直到該製鋼噴管300-包含一氧噴管310及一用以供應含碳材料的噴管320位於其上-的末端達到離該液鋼槽280之該自由表面有一安全距離為止。

當該製程進行中該鋼液槽的水平會增升，因此該製鋼噴管300的末端必須被升高來配合現時的水平。當熔化時該鋼液槽的水平會增升，因此該等噴管310和320的末端必須跟隨該等移位。此乃可藉控制一驅動該載架115的伸縮 套筒液壓缸116(或電動/液壓馬達)使該製鋼噴管300的末端向後移動來簡單地獲得：該軌條115在該操作位置時的高度和傾斜角度必須被選擇，即在該設計相態時，依據該下殼260的尺寸和形狀，而來擬想前述的旋轉角度範圍，其必須在該載架115滑動時保持固定，並依據該液鋼槽由該液體底部(最小距離)至最大水平的位置。

再請參閱先前各圖，其中示出該側壁的開孔230之一截面圖，其係被調整成當該等製鋼噴管300在操作位置時可被它們使用的空間，而不僅會最小化其熱損失且環境空氣的輸入也會最小化，又同時留下使該等噴管310和320能由之滑移進出並繞該軸線X旋轉的自由，而得涵蓋所有被選擇的注入區域俾可達到該製鋼製程的目標。

如可被清楚地看出，該鉸鏈155係被相對於該EAF 200的側壁210設成使該鉸鏈150繞其旋轉的軸線X會與該側壁之開孔230的最內部齊平：依據該鉸鏈150之此構態，該製鋼噴管300只需要該開孔230有一盡可能小的水平尺寸，因此會有最小的熱損失。

本發明之一第一變化例係被示於圖5中。

其中該定位裝置100’使用一與該爐固定的結構150’，來取代該具有鉸鏈155的關節式結構150。

在本例中旋轉裝置包含圖5的鉸鏈156會樞接該旋轉臂112，其上設有該載架115係聯結於該噴管300。

如可被看出，由於上述構造，在本例中該噴管300的旋轉會因該旋轉臂112的配設而可被確保，並有一更大的 優點有關該結構150’的操縱，其係固定在該爐200上，故只會與該爐一起傾斜。

因此該旋轉軸線X會與該鉸鏈156的軸線相合：必須陳明的是在此方案中其係被設成通過該爐的外表面而朝向其內部。此亦會保證一較小孔口的形成，即使在有故障而使該噴管停止於該斜角位置的情況下，彼時要將其取出是有些困難的。

最後，一第二變化例係被示於圖6和7中：在此變化例中該軸線X係重合二軌條270的軌跡中心，其會伸展於一圓周弧徑上並可被一移動載架157跑過，該載架係一體地承接該關節式四邊形的框160，而可保證該噴管的移動如該整個關節式四邊形的移動之一函數。

該定位裝置100的另一實施例亦具有一伸縮套筒臂130(未示出)如該第二搖臂，因此其會取代該較佳實施例所述的第二鉸接臂130。此方案可特別適用於該徑向空間必須更縮減的情況。又該伸縮套筒臂130可如同驅動工具來被液壓地驅動，而取代該液壓缸140。

最後圖8示出一最後的變化例，其中一如前所述的裝置100會被使用(但其它的裝置100’和100”亦可同樣地被使用)。

在本例中，差別係在於該爐210’的內壁靠近該孔口或開孔230之區域的構造，其並未如圖1中突出於該爐的內部，而相反地係實質上平行於該耐火殼壁。

本發明亦提供一種方法用以將製鋼噴管由一電 弧爐的殼外部之一第一位置定位於一第二位置，其中該噴管的至少末端會穿過該殼之一開孔。

依據該方法，該等製鋼噴管的三個不同位置會被界定，而來最小化於該電弧爐之殼外部該噴管必須被調動的空間。

具言之該三個前述位置係為：一最初位置其中該噴管係完全在該殼外部，且其係停留靠近該殼開孔；一中間位置其中該噴管已伸入該開孔，且係垂直於該殼的開孔，或者，定向成盡可能更多地擋住該開孔本身；一最後操作位置其中該噴管係被設成幾乎達到該電弧爐的容器下部，或者該液鋼槽在一對應於新煤渣填料之水平的自由表面。

該方法更提供當該噴管被設於該最後操作位置時會滑動，且該噴管亦會繞一共平面於該殼之縱軸的軸線擺動，並穿過該開孔。

一向前滑動與一朝一方向的擺動結合，該方向取決於煤渣填料的種類，容許該噴管能達到該自由表面，並注入含碳材料來使該煤渣起泡。

該噴管之一向後移動再與其擺動結合會被相反地進行，俾可在其水平增升時跟隨該自由表面，並保持該煤渣層起泡。

該噴管的進一步擺動可被使用並適當地控制來 混合該鋼液槽，如所已知，此會導致溫度和成分之一均勻化。依據本發明，一穿過該側壁之該開孔的擺動軸線乃是較佳的，因其只須最小尺寸的開孔，故會減少不良空氣的進入，其係有害於最終產品的品質，及能量消耗。

關於該噴管的返回/插入運動，能被作成的計算之一非限制例應該如下：一開始考慮該側壁的開孔可被界定為在其運行軌跡中描示該支撐物方向之一組群線的焦點。

此可保證噴管即使在滑動時有損壞的情況下亦可被取出。

為方便起見，靠近該爐的鉸鏈之運動係被視為該二支撐臂之最靠近(於該爐)的支撐臂所產生之一圓周部份(為簡明之故，此圓周的中心應被選擇為該對座標軸的原點-具言之：x為離該爐的距離，而y為高度一其中整個該系統會被描述)。

又如另外的情況，其乃需使描示該支撐物的線穿過該焦點的方向在該“操作模式”時具有一45°的斜角，且在相同情況下，最靠近該爐的鉸鏈會重合該焦點。

又，在非操作情況下，該支撐物係水平地在該圓周的另一側上(恆指向該焦點)。

此主圓周的半徑R(等於最靠近該爐之臂的真實長度)乃係由在該非操作位置的噴管需要達到之離該爐的距離來決定。

假使在該焦點正切45°其會造成該支撐端之一 的移動。

因此在該等條件下，其乃可能完全地特徵化該主圓周(該半徑和中心)。

為了界定描示該第二(最遠的)支撐臂之長度和旋轉中心的副圓周(離該爐最遠的支撐鉸鏈之軌跡)，以下的步驟會被進行(顯然地該滑移長度取決於要被配裝的噴管之選擇：於此情況下，為概括用意，令此長度係等於M)：1.若考量該支撐物在操作狀態時，我們能找到該副圓周之一第一點，故以45°傾斜正切於該主圓周(其被選擇具有該中心在參考軸的原點)：因此該主鉸鏈會被設在x=及處。一般的幾何考量容許該對應於副圓周的第一點被界定(該副圓周之最遠鉸鏈的位置)在：及

2.考量該非操作位置(相對於該操作點為水平且對稱的一如同該主圓周)來找出該副圓周之一第二點：該主鉸鏈會被設在及。該副鉸鏈則可被設在：及。

3.藉著使一線包含該“中間”點和該焦點(X₂=)來找出一第三“中間”點(其係在該主圓周的x=0；y=R處)。當此線的公式被界定後，即可示別一離該主“中間”點M距離處之點x₃；y₃。嗣該計算會導至：及

所有這些第三點可被用來以分析的形式單一地描示一圓周。

此副圓周，即該第二鉸鏈的軌跡位於其上者，會界定該第二臂之一真正長度及其旋轉中心(即是其相對於該主中心-在本例中為該原點-的位置)。因此該整體設計的數據可被得到。

又，前述的定位方法可讓對應的定位裝置能以一最佳的方式來設計：該等停留、中間和操作位置可被用於一連桿組的合成，其能夠沿一連續路徑在每一前述的特定位置來移動其之一臂，更概括的是其本體。

不同的技術係已習知於設計機構中用以解決連桿合成問題，如正確位置方法，路徑最佳化方法，或其組合等，且它們可視該設計目的來被使用。

例如一組合方法可被用來設計一依據該定位裝置之前述較佳實施例的關節式四邊形，其會經由一最佳路徑將該噴管放置在三個(停留、中間和操作)位置，而能被容納並限制在該電弧爐的殼周邊之一小空間內。

又依據該方法，該噴管的擺動可藉一將該整個定位裝置連接於該電弧爐之容器的適當旋轉接頭來進行：此特徵特別適用於製鋼噴管的定位，依據本發明的方法和裝置，在該中間位置時該殼的開孔會被擋住，且熔化的鋼能藉傾斜該爐來澆灌。此相對於習知技術是一有效的改良，尤其針對停俥時間，因其可避免該噴管必須被置於該殼體外部的停留位置，並可容許它能非常快速地再被定位於其操作位置。

因此前述依據本發明之方法及定位裝置之較佳 實施例的詳細說明會解決習知裝置的缺點，乃藉提供一種小巧的定位裝置亦具有簡單的控制需求及一噴管的高可調動度，且同時，其能夠減少關於該側壁開孔尺寸的最大展幅問題，而對能量節省和產品品質具有正面效益。

又，該混合操作可藉擺動該等噴管來有效地進行，當由該噴管末端供應混合劑時，其會提供該液槽之一正切運動。在熔化期間該等噴管末端相對於該液槽的位置，可藉簡單地控制該載架沿該軌條的滑動，並同時保持該操作位置的角度最佳化，而來被連續地調整。因此所有的需要操作包括該液槽被氣體噴射的衝擊，該煤的切割或及該熔化鋼表面下的混合，皆能被有效且容易地完成。最後必須強調的是本定位裝置與該爐成一體地傾斜相對於習知裝置將會消減停俥時間，並會使本發明能適用於一連續式煤渣饋進系統，如前已提及的Consteel®系統。

100‧‧‧定位裝置

150‧‧‧支撐結構

200‧‧‧電弧爐

210‧‧‧電極

215‧‧‧圓形路徑

220‧‧‧上殼

230‧‧‧開孔

240‧‧‧下殼

300‧‧‧噴管

X‧‧‧旋轉軸線

Claims (11)

1. 一種用於一電弧爐的製鋼噴管之定位裝置，包含：一用於製鋼噴管的支撐結構，該噴管會經由該電弧爐之一開孔被引入該電弧爐內；一連桿組，其聯結於該支撐結構並被用來定位一可相對於該連桿組直線移動的載架；特徵在於：該連桿組是一關節式四邊形，被用來使該至少一製鋼噴管能由該電弧爐外部之一停留位置被移至一操作位置，在該操作位置中該噴管的至少一部份係在該電弧爐內部；及該定位裝置更包含旋轉裝置，以至少使該載架在組合狀態時能繞一實質上垂直的軸線旋轉。
2. 如請求項1之定位裝置，其中該電弧爐係為傾斜式且該定位裝置係能與該電弧爐一起傾斜。
3. 如請求項1之定位裝置，其中該關節式四邊形包含一桿會被用來循隨一第一平面上之一軌跡，且其中該軸線位於一第二平面上，其係與該第一平面平行或重合。
4. 如請求項1之定位裝置，其中該旋轉裝置包含該支撐結構之一第一部份及藉由一鉸鏈互相樞接的一第二部份，該關節式四邊形係與該第二部份成一體。
5. 如請求項1的定位裝置，其中該旋轉裝置包含一旋轉臂，其藉由一具有該軸線作為旋轉軸線的鉸鏈來樞接於 該關節式四邊形，該載架係耦接於該旋轉臂。
6. 如請求項1的定位裝置，其中該旋轉裝置包含一載架與該關節式四邊形之一框形成一體，及用於該載架的滑軌，該等滑軌係沿該軸線之一圓周的弧伸展。
7. 如請求項1至6中任一項的定位裝置，其中該關節式四邊形之至少一搖臂具有一弧形展幅。
8. 一種包含至少一傾斜式電弧爐的製鋼系統，其包含一殼壁設有至少一開孔用以選擇地引入一噴管，及至少一噴管和該噴管之一定位裝置，該定位裝置係依據請求項1所製成。
9. 一種用以將在一電弧爐外部之該電弧爐的一製鋼噴管定位於該電弧爐之一開孔內的方法，特徵係為：該製鋼噴嘴之一平面運動，通過：一第一停留位置；一中間位置，其中該噴管會以一垂直於該開孔的方式延伸；及一最後操作位置，可容許起泡的煤渣表面之一連續吹氣；該製鋼噴管沿該最後操作位置之一滑動；該製鋼噴管繞一軸線之一擺動旋轉，該軸線共平面於該電弧爐的縱軸且亦通過該開孔，其中該平面運動係以一平連桿組來完成，其可滑動地支撐該製鋼噴管並將它分別置於該第一停留位置、該中間位置和該最後操作位置，該平連桿組係被一連接於 該電弧爐的結構以一鉸接方式支撐。
10. 如請求項9的方法，其中該最後操作位置係相對於一水平軸而選在一由40°至45°的範圍內。
11. 如請求項9之方法，其中該擺動旋轉的軸線係平行於該電弧爐的縱軸。