專(zhuān)利名稱(chēng)：直接熔煉設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及直接熔煉設(shè)備和工藝，用于由諸如礦石、部分還原的礦石以及金屬?gòu)U液的金屬原料生產(chǎn)熔融金屬。
背景技術(shù)：
同一申請(qǐng)人的國(guó)際申請(qǐng)PCT/AU96/00197(WO96/31627)中描述了一種已知的直接熔煉工藝，其基本上依賴(lài)于作為反應(yīng)介質(zhì)的熔池，并且通常稱(chēng)之為熔融HI熔煉(HIsmelt)工藝。
該國(guó)際申請(qǐng)所述的HI熔煉工藝關(guān)于生產(chǎn)鐵水的工藝包括(a)在容器內(nèi)形成熔融鐵和熔渣的熔池；(b)將下述原料噴射入熔池(i)金屬供給原料，通常為氧化鐵；和(ii)固體含碳原料，通常為煤，其用作氧化鐵的還原劑和能量來(lái)源；以及(c)在金屬層中將金屬供給原料熔煉成鐵。
術(shù)語(yǔ)“熔煉”在這里理解為一種熱處理，其中發(fā)生還原氧化鐵從而生產(chǎn)出熔融鐵的化學(xué)反應(yīng)。
HI熔煉工藝還包括后燃反應(yīng)氣體，比如從熔池釋放的CO和H2，其位于熔池之上具有含氧氣體的空間里，并且將后燃產(chǎn)生的熱量傳遞到熔池以利于對(duì)金屬供給原料進(jìn)行熔煉所需的熱量。
HI熔煉工藝還包括在熔池的名義靜止表面之上形成過(guò)渡區(qū)，其中具有熔融金屬液滴或噴霧或液流和/或熔渣的適量上升及隨后的下降，它們提供了將熔池上面的后燃反應(yīng)氣體所產(chǎn)生的熱量傳遞到熔池的有效介質(zhì)。
在HI熔煉工藝中，金屬供給原料和固體含碳原料通過(guò)數(shù)個(gè)噴射管/風(fēng)口注入熔池，這些噴射管/風(fēng)口相對(duì)于豎直方向傾斜以向下且向內(nèi)地延伸穿過(guò)熔煉容器的側(cè)壁并且進(jìn)入容器的下部區(qū)域，從而將至少部分固體原料傳送入容器底部中的金屬層。為了促進(jìn)容器上部區(qū)域中反應(yīng)氣體的后燃，熱空氣流，其可以富含氧氣，通過(guò)向下延伸的熱空氣噴射管被注入容器的上部區(qū)域。容器內(nèi)反應(yīng)氣體的后燃所產(chǎn)生的廢氣通過(guò)廢氣管道從容器的上部區(qū)域中離開(kāi)。容器在其側(cè)壁和頂部中包括有耐火原料襯底的水冷板，并且水被連續(xù)地循環(huán)通過(guò)循環(huán)回路中的這些板。
HI熔煉工藝使得能在單個(gè)小型容器中通過(guò)直接熔煉工藝來(lái)生產(chǎn)大量的熔融金屬，比如熔融鐵。然而，為了實(shí)現(xiàn)這個(gè)目的，必須將大量的熱氣傳送到容器并傳送離開(kāi)容器，將大量的金屬供給原料，比如含鐵的供給原料，傳送到容器，將大量的在該工藝中生產(chǎn)的熔融金屬產(chǎn)品和熔渣傳送離開(kāi)容器，以及循環(huán)大量的水通過(guò)水冷板，所有這些需要在有限的區(qū)域內(nèi)進(jìn)行。這些功能必須在整個(gè)熔煉操作中連續(xù)，而該熔煉操作延續(xù)很長(zhǎng)的周期。還需要提供通道和處理裝置以便能夠在熔煉操作之間接近容器和提升裝備。
以Burrow的名義提交并轉(zhuǎn)讓給本申請(qǐng)人的美國(guó)專(zhuān)利6,399,016公開(kāi)了一種直接熔煉設(shè)備的非常有效的結(jié)構(gòu)，它將各種功能所需的裝備分成不同區(qū)域，這些區(qū)域設(shè)置在容器周?chē)鷱亩沟酶鞣N功能之間的干涉的可能性最小化，并且使得熔煉操作的安全性最大化。
具體地，Burrow的美國(guó)專(zhuān)利公開(kāi)了一種直接熔煉設(shè)備，其包括固定的熔煉容器、固定供給裝置、含氧氣體噴射裝置、含氧氣體傳送導(dǎo)管裝置、廢氣導(dǎo)管裝置、金屬排出系統(tǒng)、以及熔渣排出系統(tǒng)。該設(shè)備的特征在于(a)含氧氣體傳送導(dǎo)管裝置和廢氣導(dǎo)管裝置位于圍繞容器圓周分隔開(kāi)的三個(gè)不連續(xù)區(qū)域中的第一個(gè)內(nèi)；(b)金屬排出系統(tǒng)位于該三個(gè)區(qū)域中的第二個(gè)內(nèi)；(c)熔渣排出系統(tǒng)位于該三個(gè)區(qū)域中的第三個(gè)內(nèi)。
Burrow的美國(guó)專(zhuān)利的公開(kāi)內(nèi)容作為參考包含于此。
有關(guān)Burrow的美國(guó)專(zhuān)利的以上討論并非認(rèn)為該專(zhuān)利的公開(kāi)內(nèi)容是公知常識(shí)的一部分。
本發(fā)明進(jìn)一步解決提供設(shè)備布局的問(wèn)題，其能夠?qū)崿F(xiàn)以下需要的功能將大量的供給原料(固體和氣體)供應(yīng)到小型容器，將大量的工藝產(chǎn)品(金屬、熔渣、以及廢氣)傳送離開(kāi)容器，循環(huán)大量的水通過(guò)容器的水冷板，允許接近容器以便換爐襯或其它維護(hù)目的，以及允許接近容器以便提升裝備。
本發(fā)明在容器周?chē)峁┝硕鄠€(gè)工作臺(tái)并且與這些工作臺(tái)相關(guān)設(shè)置了執(zhí)行各種功能的裝備(例如金屬排出系統(tǒng)、熔渣排出系統(tǒng)、通道門(mén)等等)，從而工作臺(tái)上的設(shè)備操作人員可以接近裝備。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明，提供了一種用于由金屬供給原料生產(chǎn)熔融金屬的直接熔煉設(shè)備，包括(a)固定的熔煉容器，其保持金屬和熔渣的熔池以及熔池之上的氣體空間；(b)固體供給裝置，其將金屬供給原料和含碳原料供應(yīng)入容器；(c)氣體噴射裝置，其向下延伸入容器以將含氧氣體噴射入容器中的氣體空間和/或熔池；(d)氣體傳送導(dǎo)管裝置，其從遠(yuǎn)離容器的供氣站延伸到容器之上的一個(gè)傳送位置，用于將含氧氣體傳送入氣體噴射裝置；
(e)廢氣導(dǎo)管裝置，其用于方便容器中的廢氣流動(dòng)離開(kāi)容器；(f)金屬排出裝置，其用于在熔煉操作期間將熔融金屬?gòu)娜鄢嘏懦鋈萜鞑⑶覍⑷廴诮饘賯魉碗x開(kāi)容器；(g)最終金屬排出裝置，其用于在熔煉操作結(jié)束時(shí)將熔融金屬?gòu)娜鄢嘏懦鋈萜鞑⑶覍⑷廴诮饘賯魉碗x開(kāi)容器；(h)熔渣排出裝置，其用于在熔煉操作期間將熔渣從熔池排出容器并且將熔渣傳送離開(kāi)容器；(i)最終熔渣排出裝置，其用于在熔煉操作結(jié)束時(shí)將熔渣從熔池排出容器并且將熔渣傳送離開(kāi)容器；(j)至少兩個(gè)工作臺(tái)，用于在容器的不同高度處支撐設(shè)備操作員；以及其中金屬排出裝置和熔渣排出裝置定位為可以由一個(gè)工作臺(tái)(下文中稱(chēng)之為“出鐵場(chǎng)工作臺(tái)”)上的設(shè)備操作員接近，而且最終金屬排出裝置和最終熔渣排出裝置定位為可以由高度低于出鐵場(chǎng)工作臺(tái)的另一個(gè)工作臺(tái)(下文中稱(chēng)之為“最終排出工作臺(tái)”)上的設(shè)備操作員接近。
優(yōu)選地，容器包括側(cè)壁并且固體供給裝置包括多個(gè)固體噴射管，所述固體噴射管布置為通過(guò)側(cè)壁中的開(kāi)口向下且向內(nèi)地延伸并可從容器移除。
優(yōu)選地，固體噴射管定位為可由出鐵場(chǎng)工作臺(tái)之上的至少另一個(gè)工作臺(tái)(下文中稱(chēng)之為“噴射管工作臺(tái)”)上的工人接近。
優(yōu)選地，固體供給裝置包括四個(gè)或更多偶數(shù)個(gè)固體噴射管，它們以直徑相對(duì)的噴射管對(duì)的方式布置在容器周?chē)?br> 優(yōu)選地，固體供給裝置包括用于每對(duì)固體噴射管的主供應(yīng)管道和一對(duì)分支管道，分支管道的一端連接于主供應(yīng)管道而另一端連接于相應(yīng)的噴射管。
優(yōu)選地，每對(duì)固體噴射管的分支管道具有基本上相同的長(zhǎng)度。
優(yōu)選地，至少一對(duì)固體噴射管用于噴射金屬供給原料并且至少另一對(duì)固體噴射管用于噴射含碳原料和可選的助熔劑。
優(yōu)選地，固體噴射管對(duì)布置在容器的周?chē)允沟孟噜彽膰娚涔苡脕?lái)噴射不同的原料。
優(yōu)選地，容器側(cè)壁中的噴射管開(kāi)口位于容器的相同高度上并且在容器的圓周周?chē)染嗟亻g隔開(kāi)。
優(yōu)選地，固體供給裝置包括熱金屬供給原料噴射系統(tǒng)，用于預(yù)熱至少部分金屬供給原料并將熱金屬供給原料供應(yīng)到用于金屬供給原料噴射管的主供應(yīng)管道。
優(yōu)選地，最終排出工作臺(tái)在地面高度之上。
優(yōu)選地，容器在容器側(cè)壁中包括至少兩個(gè)門(mén)，以允許通向容器的內(nèi)部以便進(jìn)行容器內(nèi)部的換爐襯或其它維護(hù)工作。
優(yōu)選地，通道門(mén)包括焊接至側(cè)壁的鋼板。利用這種布置，當(dāng)需要進(jìn)出容器內(nèi)部時(shí)，鋼板可以從側(cè)壁切除并且在容器內(nèi)工作完成之后替換的鋼板可以焊接在該位置處。
優(yōu)選地，門(mén)在容器的圓周周?chē)g隔至少90°。這個(gè)間隔使得當(dāng)容器是熱的時(shí)耐火磚墻毀壞設(shè)備可以延伸穿過(guò)門(mén)進(jìn)入容器并且毀壞耐火爐襯側(cè)壁的大部分耐火磚。
優(yōu)選地，通道門(mén)處于容器的相同高度處。
優(yōu)選地，通道門(mén)布置為可以由最終排出工作臺(tái)上的操作員接近。
優(yōu)選地，出鐵場(chǎng)工作臺(tái)在通道門(mén)附近之上延伸以便在通道門(mén)附近提供保護(hù)區(qū)域。
優(yōu)選地，該設(shè)備包括至少一個(gè)橋式吊車(chē)使用區(qū)域，該橋式吊車(chē)使用區(qū)域從最終排出工作臺(tái)垂直延伸以便有利于利用橋式吊車(chē)將原料和/或裝備向下提升到最終排出工作臺(tái)上或者將原料和/或裝備從最終排出工作臺(tái)向上提升。
優(yōu)選地，出鐵場(chǎng)工作臺(tái)成形為限定橋式吊車(chē)使用區(qū)域邊界的至少一部分。
金屬排出裝置和熔渣排出裝置可以是相同的單元。
金屬排出裝置和熔渣排出裝置也可以是分別具有處于容器不同高度處的獨(dú)立的金屬排出孔和獨(dú)立的熔渣排出孔的不同單元。
當(dāng)金屬排出裝置和熔渣排出裝置是不同的單元時(shí)，優(yōu)選地，金屬排出裝置包括有從容器向外突出的金屬流前爐，用于將熔融金屬連續(xù)地從容器中排出。
具有這種布置，優(yōu)選地，金屬排出裝置包括用于從前爐接收熔融金屬的金屬排出流槽。
另外，具有這種布置，優(yōu)選地，熔渣排出裝置包括用于從熔池接收熔渣的熔渣排出流槽。
最終金屬排出裝置和最終熔渣排出裝置可以是相同的單元。
最終金屬排出裝置和最終熔渣排出裝置也可以是分別具有處于容器不同高度處的獨(dú)立的最終金屬排出孔和獨(dú)立的最終熔渣排出孔的不同單元。
在金屬排出裝置是前爐的情況下，優(yōu)選地最終金屬排出裝置可以在熔煉操作結(jié)束時(shí)從熔池和前爐排出熔融金屬。
優(yōu)選地，該設(shè)備包括遠(yuǎn)離容器設(shè)置的金屬存放裝置，例如澆包，并且金屬排出流槽延伸到存放裝置之上的位置用于將熔融金屬排放到保持裝置內(nèi)。
優(yōu)選地，(a)含氧氣體傳送導(dǎo)管裝置、廢氣導(dǎo)管裝置、和通道門(mén)位于圍繞容器圓周分隔開(kāi)并從容器向外延伸的三個(gè)區(qū)域中的第一個(gè)內(nèi)；(b)金屬排出裝置位于該三個(gè)區(qū)域中的第二個(gè)內(nèi)；以及(c)熔渣排出裝置位于該三個(gè)區(qū)域中的第三個(gè)內(nèi)。
優(yōu)選地，容器圍繞中央豎直軸線布置并且這些區(qū)域在容器外部從中央軸線呈輻射狀向外形成。
優(yōu)選地，容器是豎直的圓柱形容器并且所述多個(gè)固體噴射管在容器周?chē)鷪A周地間隔開(kāi)。
優(yōu)選地，容器的側(cè)壁包括有水冷板。
優(yōu)選地，容器包括有頂部并且頂部包括有水冷板。
優(yōu)選地，該設(shè)備包括封閉的冷卻水回路，用于將水供應(yīng)至水冷板和將熱水從水冷板中移除，并且此后從熱水中吸熱并隨后將水返回到水冷板。
優(yōu)選地，該設(shè)備進(jìn)一步包括用于從熔渣排出裝置和最終熔渣排出裝置接收熔渣的裝置。
優(yōu)選地，熔渣接收裝置包括至少一個(gè)熔渣收集坑。
優(yōu)選地，該設(shè)備包括用于從最終金屬排出裝置接收金屬的裝置。
優(yōu)選地，最終金屬接收裝置包括至少一個(gè)金屬收集坑，以便最終排出金屬。
優(yōu)選地，金屬收集坑被覆蓋以防止熱金屬與水之間的直接接觸。
優(yōu)選地，熔渣和金屬收集坑處于地面高度處或地面高度之下。
優(yōu)選地，該設(shè)備在供應(yīng)站包括氣體加熱裝置，用于將熱氣供應(yīng)到氣體傳送導(dǎo)管裝置以便噴射到容器內(nèi)。
氣體傳送導(dǎo)管裝置可以包括從供氣站延伸到傳送位置的單一氣體導(dǎo)管。
優(yōu)選地，含氧氣體是空氣或富含氧氣的空氣。


以下將結(jié)合附圖更詳細(xì)地描述本發(fā)明，在附圖中圖1是直接熔煉容器的垂直截面圖，這個(gè)直接熔煉容器是根據(jù)本發(fā)明的直接熔煉設(shè)備的一個(gè)實(shí)施例的構(gòu)成部件；圖2是該容器以及該容器周?chē)墓ぷ髋_(tái)和工作臺(tái)上裝備的布置的側(cè)視圖，它們構(gòu)成了直接熔煉設(shè)備的這個(gè)實(shí)施例的主體部分；圖2a是固體噴射管以及在圖2中用箭頭“A”示出的熱礦石供應(yīng)管道的放大側(cè)視圖；圖3是該容器以及該容器周?chē)墓ぷ髋_(tái)和工作臺(tái)上裝備的布置的下部側(cè)視圖，它們構(gòu)成了直接熔煉設(shè)備的這個(gè)實(shí)施例的主要部分，這個(gè)視圖是從圖2中容器的觀察位置旋轉(zhuǎn)90°后的位置看過(guò)去；圖4示出了直接熔煉設(shè)備的這個(gè)實(shí)施例的出鐵場(chǎng)工作臺(tái)的布置；圖5示出了直接熔煉設(shè)備的這個(gè)實(shí)施例的最終排出工作臺(tái)的布置；圖6是直接熔煉設(shè)備的這個(gè)實(shí)施例的計(jì)算機(jī)產(chǎn)生的頂視圖，其示出了出鐵場(chǎng)工作臺(tái)以及該工作臺(tái)上的裝備，以及在該容器和該工作臺(tái)之上的裝備的該高度處穿過(guò)該容器的截面，并且該平臺(tái)之上的裝備被移除以使設(shè)備的視圖清楚；以及圖7是容器周?chē)墓腆w噴射管、用于噴射管的供應(yīng)管道的布置。
具體實(shí)施例方式
圖中所示的直接熔煉設(shè)備包括有直接熔煉容器，其特別適于通過(guò)國(guó)際專(zhuān)利申請(qǐng)PCT/AU96/00197所述的HI熔煉工藝來(lái)操作。以下描述是關(guān)于根據(jù)HI熔煉工藝來(lái)熔煉鐵礦粉從而生產(chǎn)出熔融鐵的內(nèi)容。
首先參考圖1，冶金容器總體上標(biāo)識(shí)為11并且具有爐膛，該爐膛包括由耐火磚構(gòu)成的底面12和側(cè)面13、形成了從爐膛的側(cè)面13向上延伸并且包括有支承水冷板(未示出)的上柱體段和下柱體段的大致圓柱體的側(cè)壁14、支承水冷板(未示出)的頂部17、廢氣的出口18、連續(xù)地排出熔融金屬的前爐19、以及用于在熔煉過(guò)程中排出熔渣的出渣口21。
在利用容器根據(jù)HI熔煉工藝來(lái)熔煉鐵礦粉從而生產(chǎn)出熔融鐵時(shí)，容器11包含鐵和熔渣的熔池，其包括熔融金屬層22和金屬層22上的熔渣層23。數(shù)字24所標(biāo)記的箭頭表示金屬層22的名義靜止表面的位置，數(shù)字25所標(biāo)記的箭頭表示熔渣層23的名義靜止表面的位置。術(shù)語(yǔ)“靜止表面”理解為當(dāng)沒(méi)有氣體和固體噴射入容器時(shí)的表面。
從圖2和3中能最好地看出，該容器包括一系列工作臺(tái)79、81、83、85，處于容器在地面高度之上的不同高度處。這些工作臺(tái)使得容器以及以下所述小型容器11周?chē)钠渌潭ㄔO(shè)備的安裝和操作以如此的方式進(jìn)行，即將設(shè)備的各種操作功能分開(kāi)以最小化各種操作之間的干擾，并且于是最大化了操作安全性。將工作臺(tái)79、81、83、85的高度選擇為使得工作臺(tái)上的工人能方便地操作固定設(shè)備。另外，將工作臺(tái)79、81、83、85的“覆蓋區(qū)域”選擇為允許橋式吊車(chē)能進(jìn)出下工作臺(tái)的選定區(qū)域并且為下工作臺(tái)的工作區(qū)域提供高空保護(hù)。
如同以下將進(jìn)一步描述的，工作臺(tái)79、81是固體噴射管工作臺(tái)，工作臺(tái)83是出鐵場(chǎng)工作臺(tái)，工作臺(tái)85是最終排出工作臺(tái)。
從圖5中能最好地看出，容器11包括有位于爐膛側(cè)面13中的兩個(gè)通道門(mén)39以允許通向容器11的內(nèi)部以便進(jìn)行容器內(nèi)部的換爐襯或其它維護(hù)工作。通道門(mén)39的形式為焊接至側(cè)面13的鋼板。當(dāng)需要進(jìn)出容器內(nèi)部時(shí)，鋼板從側(cè)壁中切除并且在容器內(nèi)工作完成之后將替換的鋼板焊接在該位置處。通道門(mén)39處于容器11的相同高度處。通道門(mén)39布置為在容器的圓周周?chē)g隔至少90°。這個(gè)間隔使得當(dāng)容器是熱的時(shí)耐火磚墻毀壞設(shè)備可以延伸穿過(guò)通道門(mén)進(jìn)入容器并且毀壞耐火爐襯側(cè)壁的大部分耐火磚。通道門(mén)39足夠地大以允許滑車(chē)(bob-cat)139或類(lèi)似設(shè)備進(jìn)出容器的內(nèi)部。
從圖1中能最好地看出，容器11裝配有氣體噴射管26，用于將熱空氣流送入容器的上部區(qū)域。噴射管26向下延伸穿過(guò)容器11的頂部進(jìn)入容器的上部區(qū)域。在使用時(shí)，噴射管26通過(guò)熱氣傳送導(dǎo)管31(圖2和6)接收富含氧氣的熱空氣流，導(dǎo)管31從距離還原容器11一定距離的熱氣供應(yīng)站(未示出)延伸。熱氣供應(yīng)站包括一系列的熱氣爐(未示出)和制氧廠(未示出)以使得富含氧氣的氣流經(jīng)過(guò)熱氣爐并進(jìn)入熱氣傳送導(dǎo)管31，導(dǎo)管31延伸至容器11之上一個(gè)位置處的與氣體噴射管26的接頭?？蛇x地，氧氣可以在空氣流已經(jīng)被爐加熱之后再加入空氣流。
整體地結(jié)合附圖，容器11還裝配有8個(gè)固體噴射管27，它們向下且向內(nèi)地延伸穿過(guò)容器側(cè)壁14中的開(kāi)口(未示出)并且進(jìn)入熔渣層23，以便將氧氣不足的運(yùn)載氣體中所夾帶的鐵礦粉、固體含碳原料以及助熔劑噴射入金屬層22。
容器側(cè)壁14中的噴射管開(kāi)口位于容器11的相同高度處并且在容器的周邊上等距地布置。噴射管27形成且置于噴射管開(kāi)口內(nèi)以使得在工藝的操作過(guò)程中它們的出口端28在金屬層22的表面之上。噴射管27的這個(gè)位置減少了由于與熔融金屬的接觸而帶來(lái)傷害的危險(xiǎn)，并且還使得能通過(guò)強(qiáng)制內(nèi)部水冷來(lái)冷卻噴射管而不會(huì)有水與容器內(nèi)熔融金屬相接觸的重大危險(xiǎn)。
噴射管27分為2組四個(gè)的噴射管，在熔煉操作期間，一組噴射管27接收通過(guò)熱礦石噴射系統(tǒng)供應(yīng)的熱鐵礦粉，另一組噴射管27通過(guò)含碳原料/助熔劑噴射系統(tǒng)接收煤和助熔劑。兩組的噴射管27在容器的周邊交替地布置。
熱礦石噴射系統(tǒng)包括用于加熱鐵礦粉的預(yù)熱器(未示出)以及熱礦石傳送系統(tǒng)，熱礦石傳送系統(tǒng)包括一系列供應(yīng)管道和一批運(yùn)載氣體，用于在供應(yīng)管道內(nèi)輸送熱礦粉并且將熱礦粉在大約680℃的溫度下噴射入容器。圖7中示意性地示出了噴射管27以及緊鄰地位于噴射管27上游的供應(yīng)管道的總體布置。
整體地結(jié)合附圖，熱礦石噴射系統(tǒng)包括一個(gè)熱礦石主供應(yīng)管道75(圖2至5)以及兩個(gè)分支管道76(圖2至4)，它們連接至直徑地相對(duì)的噴射管27并且布置為在熔煉操作期間將熱礦石供應(yīng)至這些噴射管27。熱礦石噴射系統(tǒng)還包括另一熱礦石主供應(yīng)管道33(圖2至5)以及兩個(gè)分支管道34(圖2至5)，它們連接至另一對(duì)直徑地相對(duì)的噴射管27并且布置為在熔煉操作期間將熱礦石供應(yīng)至這些噴射管27。
從圖2至5中能看出，主供應(yīng)管道75從遠(yuǎn)離容器的遠(yuǎn)處位置(未示出)在地面高度上(或靠近地面高度)且在最終排出工作臺(tái)85的下面運(yùn)行到圖2和3中的位置75a，并且隨后從這個(gè)位置豎直向上地穿過(guò)最終排出工作臺(tái)85和出鐵場(chǎng)工作臺(tái)83或在它們附近達(dá)到圖2至4中出鐵場(chǎng)工作臺(tái)83之上的位置75b。分支管道76首先在相對(duì)方向上從主管道75在位置75b處水平地延伸，并且隨后在位置76a(圖2和3)處豎直向上達(dá)到位置76b(圖2至4)，并且隨后在短且直的段76c中向下且向內(nèi)地延伸達(dá)到噴射管27的進(jìn)口。
從圖2和3中還能看出，主供應(yīng)管道33從遠(yuǎn)離容器的遠(yuǎn)處位置(未示出)在地面高度上或地面高度附近延伸到圖5中的位置33a，并且管道在這個(gè)位置處分支成兩個(gè)分支管道34。這兩個(gè)分支管道34構(gòu)成了V形。分支管道34在地面高度上或地面高度附近并且在最終排出工作臺(tái)85的下面延伸到位置34a(圖2和3)，并且隨后從這些位置豎直向下地穿過(guò)最終排出工作臺(tái)85和出鐵場(chǎng)工作臺(tái)83或者在它們附近延伸到位置34b(圖2)，并且隨后在短且直的段34c(圖2，只是示出了一個(gè))中向下且向內(nèi)地延伸到噴射管27的進(jìn)口。
主管道和分支管道的上述布置避免了管道在容器周?chē)M窄空間內(nèi)的干擾。
含碳原料/助熔劑噴射系統(tǒng)包括類(lèi)似的主供應(yīng)管道39、91和分支供應(yīng)管道40、92，分別用于直徑地相對(duì)的噴射管27。
噴射管27布置為可從容器11上移除。
容器的廢氣出口18連接至廢氣導(dǎo)管32(在圖2、6和7中示出)，廢氣導(dǎo)管32將廢氣從容器11傳輸?shù)教幚碚?未示出)，在處理站對(duì)廢氣進(jìn)行清潔并且被傳送通過(guò)熱交換器，用于預(yù)熱供給至容器11的原料。HI熔煉工藝優(yōu)選地在空氣或富含氧氣的空氣下操作，并且因此產(chǎn)生了大量廢氣并且需要相對(duì)大直徑的廢氣導(dǎo)管32。從圖2中能最好地看出，廢氣導(dǎo)管32包括有從容器11的廢氣出口18延伸的稍微傾斜的第一段32a以及從第一段32a延伸的豎直延伸的第二段32b。
熱氣傳送導(dǎo)管31和廢氣導(dǎo)管32從容器11的上部延伸到遠(yuǎn)處位置(未示出)，并且因此占用容器在該區(qū)域中的空間，并且因此對(duì)固定設(shè)備的定位有影響，所述固定設(shè)備例如橋式吊車(chē)或用于維護(hù)容器和冷卻水回路所需的其它移動(dòng)式處理設(shè)備，其中冷卻水回路用于容器11的側(cè)壁14和頂部17中的水冷板。
如上所述，容器11的側(cè)壁14和頂部17支承水冷板(未示出)并且設(shè)備包括有冷卻水回路。冷卻水回路將水供應(yīng)至水冷板或者將熱水從水冷板中移除，并且此后在將水返回到水冷板之前將熱量從熱水中吸走。
在根據(jù)HI熔煉工藝的熔煉操作中，礦粉和適合的運(yùn)載氣體以及煤和適合的運(yùn)載氣體通過(guò)噴射管27被噴射入熔池。固體原料和運(yùn)載氣體的沖量使得固體原料穿入金屬層15。煤被脫揮并且從而在金屬層15中產(chǎn)生氣體。碳部分地溶解在金屬中并且部分地仍然保持為固態(tài)碳。礦粉被熔煉成金屬并且熔煉反應(yīng)產(chǎn)生了一氧化碳。被傳遞入金屬層以及通過(guò)脫揮作用和熔煉反應(yīng)所產(chǎn)生的氣體導(dǎo)致了熔融金屬、固態(tài)碳以及熔渣(作為固體/氣體/噴射的緣故被拉入金屬層)從金屬層15中的顯著浮力上浮，這就帶來(lái)了熔融金屬和熔渣的飛濺、液滴和液流的向上運(yùn)動(dòng)，并且當(dāng)這些飛濺、液滴和液流運(yùn)動(dòng)通過(guò)熔渣層時(shí)其中會(huì)夾雜有熔渣。熔融金屬、固態(tài)碳和熔渣的浮力上浮導(dǎo)致了熔渣層16的實(shí)質(zhì)性攪拌，其結(jié)果是熔渣層體積的增大。另外，熔融金屬、固態(tài)碳和熔渣由于它們的浮力上浮而引起的飛濺、液滴和液流的向上運(yùn)動(dòng)延伸到熔池之上的空間并且形成了過(guò)渡區(qū)。富含氧氣的氣體通過(guò)噴射管26的噴射使得諸如一氧化碳和氫氣的反應(yīng)氣體在容器的上部進(jìn)行后燃。由于反應(yīng)氣體在容器內(nèi)的后燃所產(chǎn)生的廢氣通過(guò)廢氣導(dǎo)管32從容器的上部中移除。
熔煉操作期間產(chǎn)生的熱金屬通過(guò)金屬排出系統(tǒng)從容器11中排出，該金屬排出系統(tǒng)包括前爐19以及連接至前爐的熱金屬流槽41。熱金屬流槽41布置在熱金屬澆包站(未示出)之上以便將熔融金屬向下地澆注到位于站中的澆包。
該設(shè)備包括最終金屬排出系統(tǒng)，用于在熔煉操作結(jié)束時(shí)將熔融金屬?gòu)娜萜?1的下部區(qū)域中排出并且將熔融金屬運(yùn)輸離開(kāi)容器11。最終金屬排出系統(tǒng)包括容器中的金屬最終排出孔63以及流槽38，該流槽用于將經(jīng)由排出孔從容11排出的熔融金屬傳送到地面高度處的金屬收集坑91。理想地，這個(gè)坑91被覆蓋(未示出)以防止坑中的熱金屬與水之間的直接接觸。最終金屬排出系統(tǒng)還包括前爐19中的金屬排出孔43以及流槽40，該流槽用于將經(jīng)由排出孔從前爐19中排出的熔融金屬傳送到熱金屬主流槽38。還提供有最終排出鉆孔59來(lái)打開(kāi)排出孔63、43以便從容器和前爐中釋放金屬。
該設(shè)備包括有熔渣排出系統(tǒng)，用于在熔煉操作期間周期性地從容器的下部將熔融的熔渣排出并且將熔渣傳送離開(kāi)容器11。熔渣排出系統(tǒng)包括有容器11中的熔渣槽口21以及具有兩個(gè)最終分支80、82的流槽44，最終分支用于將經(jīng)由熔渣槽口21從容器11排出的熔融熔渣從出鐵場(chǎng)工作臺(tái)83的高度向下地傳送進(jìn)入地面高度處分開(kāi)的熔渣收集坑93、95。兩個(gè)坑用于使得一個(gè)坑能停止使用并且允許熔渣在移除之前冷卻下來(lái)并且與此同時(shí)使用另一坑來(lái)接收熔融的熔渣。熔渣槽口插刺機(jī)61用于打開(kāi)和密封熔渣槽口21以便從容器11中釋放熔渣。
該設(shè)備包括有熔渣最終排出系統(tǒng)，用于在熔煉操作結(jié)束時(shí)將熔渣從容器11中排出。熔渣最終排出系統(tǒng)包括有容器11中的熔渣排出孔46以及主流槽70和分支流槽72，用于將從容器11排出的熔融離開(kāi)經(jīng)由熔渣排出孔46傳送到收集坑93。分支流槽95將熔渣流槽70連接至熱金屬流槽38。分支流槽95用來(lái)將在首先打開(kāi)排出孔46時(shí)通常從容器中流出的熔融金屬傳遞至金屬收集坑91。在最終排出之前，堵塞分支流槽72以使得熔融離開(kāi)只能經(jīng)由分支流槽95流動(dòng)到金屬收集坑91。在金屬流將要結(jié)束時(shí)，堵塞分支流槽95并且打開(kāi)分支流槽72以使得熔融原料流轉(zhuǎn)向熔渣坑93。熔渣排出鉆孔68用于打開(kāi)排出孔46以便從容器中釋放熔渣。泥漿槍66用于將打開(kāi)的排出孔46封閉。
如上所述，該容器包括一系列位于地面高度87之上容器的不同高度處的工作臺(tái)79、91、93、95。這些工作臺(tái)使得能進(jìn)行容器和其它固定設(shè)備的安裝和操作。
最下工作臺(tái)，最終排出平臺(tái)85相對(duì)于容器11被定位在一個(gè)高度，這個(gè)高度被選擇為使得工作臺(tái)上的工人能方便地使用最終金屬排出系統(tǒng)(最終金屬排出孔63、流槽38、金屬排出孔43、流槽40、以及最終排出鉆孔59)、最終熔渣排出系統(tǒng)(熔渣排出孔46、流槽70、分支流槽95、熔渣排出鉆孔68、泥漿槍66)以及通道門(mén)39。比如最終金屬排出鉆孔、熔渣排出鉆孔68以及泥漿槍66等裝備直接安裝在工作臺(tái)上。這個(gè)工作臺(tái)還包括兩個(gè)主要為凈空間的橋式吊車(chē)使用區(qū)域55，裝備和原料能提升到這個(gè)區(qū)域上并且由此提升，例如以便于容器11內(nèi)部的爐襯更換。
接著的最高工作臺(tái)，出鐵場(chǎng)工作臺(tái)83相對(duì)于容器11被定位在一個(gè)高度，這個(gè)高度被選擇為使得工作臺(tái)上的工人能方便地使用金屬排出系統(tǒng)(前爐19和熱金屬流槽41)以及熔渣排出系統(tǒng)(熔渣槽口21、流槽44、以及熔渣槽口插刺機(jī)61)。工作臺(tái)83的“覆蓋區(qū)域”有選擇地形成為使得該工作臺(tái)不會(huì)延伸入最終排出工作臺(tái)85的橋式吊車(chē)使用區(qū)域55之上的空間，以使得橋式吊車(chē)能無(wú)障礙地進(jìn)出這些區(qū)域55。工作臺(tái)83的“覆蓋區(qū)域”還有選擇地形成為使得該工作臺(tái)在最終金屬和熔渣排出系統(tǒng)以及最終排出工作臺(tái)85上的通道門(mén)39附近的工作區(qū)域之上延伸以便為這些區(qū)域中的工人提供頂部保護(hù)。
接著的最高工作臺(tái)，噴射管工作臺(tái)79、81相對(duì)于容器11被定位在一個(gè)高度，這個(gè)高度被選擇為使得工作臺(tái)上的工人能方便地使用噴射管27。
工作臺(tái)81的覆蓋區(qū)域在圖3中示出，工作臺(tái)81的覆蓋區(qū)域優(yōu)選地形成為使得該工作臺(tái)不能延伸入最終排出工作臺(tái)85的頂部使用區(qū)域55之上的空間，以使得橋式吊車(chē)能無(wú)障礙地進(jìn)出這些區(qū)域55。覆蓋區(qū)域還有選擇地形成為使得該工作臺(tái)在金屬和熔渣排出系統(tǒng)附近的工作區(qū)域之上延伸以便為在這些區(qū)域工作的工人提供頂部保護(hù)。
除了上述布置在一系列工作臺(tái)79、81、83、85上的固定設(shè)備之外，該設(shè)備還布置在工作臺(tái)上一系列圓周地和垂直地延伸的區(qū)域內(nèi)，這些區(qū)域進(jìn)一步使得小型容器11周?chē)乃猩鲜鲈O(shè)備以如此的方式安裝和操作，該方式使得設(shè)備的各種操作功能分開(kāi)從而最小化各種操作之間的干擾，并且因而最大化了操作安全性。
具體地，該設(shè)備的布置被分割成下述三個(gè)功能區(qū)，這些功能區(qū)垂直地延伸并且在容器11周?chē)鷪A周地間隔開(kāi)并且從容器的中心豎直軸線向外輻射。
區(qū)域1總體通道和維修設(shè)施這個(gè)區(qū)域在容器11圓周周?chē)由齑蠹s180°，包括·頂部熱氣傳送導(dǎo)管31和廢氣導(dǎo)管32的覆蓋區(qū)域。
·容器11中的通道門(mén)39。
區(qū)域2金屬排出區(qū)這個(gè)區(qū)域包括·金屬排出系統(tǒng)(前爐19和熱金屬流槽41)。
·最終金屬排出系統(tǒng)(最終金屬排出孔63、流槽38、金屬排出孔43、以及最終排出鉆孔)。
區(qū)域3熔渣排出區(qū)這個(gè)區(qū)域包括·熔渣排出系統(tǒng)(熔渣槽口21、流槽43、以及熔渣槽口插刺機(jī)61)。
·最終熔渣排出系統(tǒng)(熔渣排出孔46、流槽70、分支流槽95、熔渣排出鉆孔68、以及泥漿槍66)。
該設(shè)備還包括有在上述橋式吊車(chē)使用區(qū)域55之上的區(qū)域，即空間，使得原料和設(shè)備能被提升到最終排出工作臺(tái)上或從該工作臺(tái)上移除。對(duì)于容器內(nèi)部的更換爐襯或其它維護(hù)工作所需的原料和設(shè)備的有效提升來(lái)說(shuō)，頂部通路特別重要。
在不偏離本發(fā)明精神和范圍之下，可對(duì)上述本發(fā)明的實(shí)施例作出很多變型。
權(quán)利要求
1.一種用于由金屬供給原料生產(chǎn)熔融金屬的直接熔煉設(shè)備，包括(a)固定的熔煉容器，其保持金屬和熔渣的熔池以及熔池之上的氣體空間；(b)固體供給裝置，其將金屬供給原料和含碳原料供應(yīng)入容器；(c)氣體噴射裝置，其向下延伸入容器以將含氧氣體噴射入容器中的氣體空間和/或熔池；(d)氣體傳送導(dǎo)管裝置，其從遠(yuǎn)離容器的供氣站延伸到容器之上的一個(gè)傳送位置，用于將含氧氣體傳送入氣體噴射裝置；(e)廢氣導(dǎo)管裝置，其用于方便容器中的廢氣流動(dòng)離開(kāi)容器；(f)金屬排出裝置，其用于在熔煉操作期間將熔融金屬?gòu)娜鄢嘏懦鋈萜鞑⑶覍⑷廴诮饘賯魉碗x開(kāi)容器；(g)最終金屬排出裝置，其用于在熔煉操作結(jié)束時(shí)將熔融金屬?gòu)娜鄢嘏懦鋈萜鞑⑶覍⑷廴诮饘賯魉碗x開(kāi)容器；(h)熔渣排出裝置，其用于在熔煉操作期間將熔渣從熔池排出容器并且將熔渣傳送離開(kāi)容器；(i)最終熔渣排出裝置，其用于在熔煉操作結(jié)束時(shí)將熔渣從熔池排出容器并且將熔渣傳送離開(kāi)容器；(j)至少兩個(gè)工作臺(tái)，用于在容器的不同高度處支撐設(shè)備操作員；以及其中金屬排出裝置和熔渣排出裝置定位為可以由出鐵場(chǎng)工作臺(tái)上的設(shè)備操作員接近，而且最終金屬排出裝置和最終熔渣排出裝置定位為可以由高度低于出鐵場(chǎng)工作臺(tái)的最終排出工作臺(tái)上的設(shè)備操作員接近。
2.如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中容器包括側(cè)壁并且固體供給裝置包括多個(gè)固體噴射管，所述固體噴射管布置為通過(guò)側(cè)壁中的開(kāi)口向下且向內(nèi)地延伸并可從容器移除。
3.如權(quán)利要求2所述的設(shè)備，其中固體噴射管定位為可由出鐵場(chǎng)工作臺(tái)之上的噴射管工作臺(tái)上的工人接近。
4.如權(quán)利要求2或3所述的設(shè)備，其中固體供給裝置包括四個(gè)或更多偶數(shù)個(gè)固體噴射管，它們以直徑相對(duì)的噴射管對(duì)的方式布置在容器周?chē)?br> 5.如權(quán)利要求4所述的設(shè)備，其中固體供給裝置包括用于每對(duì)固體噴射管的主供應(yīng)管道和一對(duì)分支管道，分支管道的一端連接于主供應(yīng)管道而另一端連接于相應(yīng)的噴射管。
6.如權(quán)利要求5所述的設(shè)備，其中每對(duì)固體噴射管的分支管道具有基本上相同的長(zhǎng)度。
7.如權(quán)利要求4到6中任一項(xiàng)所述的設(shè)備，其中至少一對(duì)固體噴射管用于噴射金屬供給原料并且至少另一對(duì)固體噴射管用于噴射含碳原料和可選的助熔劑。
8.如權(quán)利要求4到7中任一項(xiàng)所述的設(shè)備，其中固體噴射管對(duì)布置在容器的周?chē)允沟孟噜彽膰娚涔苡脕?lái)噴射不同的原料。
9.如權(quán)利要求2到8中任一項(xiàng)所述的設(shè)備，其中容器側(cè)壁中的噴射管開(kāi)口位于容器的相同高度上并且在容器的圓周周?chē)染嗟亻g隔開(kāi)。
10.如權(quán)利要求7所述的設(shè)備，其中固體供給裝置包括熱金屬供給原料噴射系統(tǒng)，用于預(yù)熱至少部分金屬供給原料并將熱金屬供給原料供應(yīng)到用于金屬供給原料噴射管的主供應(yīng)管道。
11.如前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的設(shè)備，其中最終排出工作臺(tái)在地面高度之上。
12.如前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的設(shè)備，其中容器在容器側(cè)壁中包括至少兩個(gè)門(mén)，以允許通向容器的內(nèi)部以便進(jìn)行容器內(nèi)部的換爐襯或其它維護(hù)工作。
13.如權(quán)利要求12所述的設(shè)備，其中通道門(mén)包括焊接至側(cè)壁的鋼板。
14.如權(quán)利要求12或13所述的設(shè)備，其中通道門(mén)在容器的圓周周?chē)g隔至少90°。
15.如權(quán)利要求12到14中任一項(xiàng)所述的設(shè)備，其中通道門(mén)處于容器的相同高度處。
16.如權(quán)利要求12到15中任一項(xiàng)所述的設(shè)備，其中通道門(mén)布置為可以由最終排出工作臺(tái)上的操作員接近。
17.如權(quán)利要求12到15中任一項(xiàng)所述的設(shè)備，其中出鐵場(chǎng)工作臺(tái)在通道門(mén)附近之上延伸以便在通道門(mén)附近提供保護(hù)區(qū)域。
18.如前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的設(shè)備，其中該設(shè)備包括至少一個(gè)橋式吊車(chē)使用區(qū)域，該橋式吊車(chē)使用區(qū)域從最終排出工作臺(tái)垂直延伸以便有利于利用橋式吊車(chē)將原料和/或裝備向下提升到最終排出工作臺(tái)上或者將原料和/或裝備從最終排出工作臺(tái)向上提升。
19.如權(quán)利要求18所述的設(shè)備，其中出鐵場(chǎng)工作臺(tái)成形為限定橋式吊車(chē)使用區(qū)域邊界的至少一部分。
20.如前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的設(shè)備，其中金屬排出裝置和熔渣排出裝置是具有處于容器不同高度處的獨(dú)立的金屬排出孔和獨(dú)立的熔渣排出孔的不同單元。
21.如權(quán)利要求20所述的設(shè)備，其中金屬排出裝置包括從容器向外突出的金屬流前爐，用于將熔融金屬連續(xù)地從容器中排出。
22.如權(quán)利要求21所述的設(shè)備，其中金屬排出裝置包括用于從前爐接收熔融金屬的金屬排出流槽。
23.如權(quán)利要求20到23中任一項(xiàng)所述的設(shè)備，其中熔渣排出裝置包括用于從熔池接收熔渣的熔渣排出流槽。
24.如前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的設(shè)備，其中最終金屬排出裝置和最終熔渣排出裝置是具有處于容器不同高度處的獨(dú)立的最終金屬排出孔和獨(dú)立的最終熔渣排出孔的不同單元。
25.如權(quán)利要求24所述的設(shè)備，其中最終金屬排出裝置在熔煉操作結(jié)束時(shí)從熔池和前爐排出熔融金屬。
26.如權(quán)利要求12到17中任一項(xiàng)所述的設(shè)備，其中(a)含氧氣體傳送導(dǎo)管裝置、廢氣導(dǎo)管裝置、和通道門(mén)位于圍繞容器圓周分隔開(kāi)并從容器向外延伸的三個(gè)區(qū)域中的第一個(gè)內(nèi)；(b)金屬排出裝置位于該三個(gè)區(qū)域中的第二個(gè)內(nèi)；以及(c)熔渣排出裝置位于該三個(gè)區(qū)域中的第三個(gè)內(nèi)。
27.如權(quán)利要求26所述的設(shè)備，其中優(yōu)選地，容器圍繞中央豎直軸線布置并且這些區(qū)域在容器外部從中央軸線呈輻射狀向外形成。
28.如前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的設(shè)備，其中容器的側(cè)壁包括水冷板。
29.如權(quán)利要求28所述的設(shè)備，其中該設(shè)備包括封閉的冷卻水回路，用于將水供應(yīng)至水冷板和將熱水從水冷板中移除，并且此后從熱水中吸熱并隨后將水返回到水冷板。
全文摘要
公開(kāi)了一種用于由金屬供給原料生產(chǎn)熔融金屬的直接熔煉設(shè)備。該設(shè)備包括固定的熔煉容器，其保持金屬和熔渣的熔池以及熔池之上的氣體空間。該設(shè)備還包括用于將固體和氣體供給原料供應(yīng)入容器的裝置以及用于從容器排出熔融金屬的裝置。該設(shè)備還包括至少兩個(gè)工作臺(tái)，用于在容器的不同高度處支撐設(shè)備操作員。金屬排出裝置和熔渣排出裝置定位為可以由出鐵場(chǎng)工作臺(tái)上的設(shè)備操作員接近，而且最終金屬排出裝置和最終熔渣排出裝置定位為可以由高度低于出鐵場(chǎng)工作臺(tái)的最終排出工作臺(tái)上的設(shè)備操作員接近。
文檔編號(hào)C21C5/30GK1771339SQ200480009578
公開(kāi)日2006年5月10日 申請(qǐng)日期2004年4月8日 優(yōu)先權(quán)日2003年4月10日
發(fā)明者菲利普·詹姆士·約恩斯, 羅德尼·詹姆士·德賴(lài) 申請(qǐng)人:技術(shù)資源有限公司