專利名稱：把可流動(dòng)的添加物加入冶金熔煉爐的方法以及使用該方法的熔煉爐的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種如權(quán)利要求1前序部份所述的把添加物加入冶金熔煉爐的方法，以及分別如權(quán)利要求9和16前序部份所述的冶金熔煉爐或冶金裝置。
在熔融金屬的冶金處理中，為了加速渣的生成以及使熔融金屬熔體具有所希望的組成，常見的是除爐料(呈固體或液體狀態(tài)的礦石或金屬)外，還向?yàn)檫M(jìn)行處理操作而裝備的熔煉爐供入添加物。該添加物或者在熔煉爐裝料時(shí)與爐料一起加入熔融金屬，或者在熔化過程中或在精煉階段開始時(shí)加入熔融金屬。
英國專利說明書No.843714描述了一種延長Kaldo熔煉爐耐火爐襯使用壽命的方法。該文說，當(dāng)在精煉步驟中把氧氣吹到熔融鐵上時(shí)，為了耐過高的溫度，僅向熔體提供冷卻劑如石灰石、生石灰或鐵礦石一般是不夠的。該文說，在為實(shí)施該工藝所需要的熔融金屬的平均溫度下，在熔煉爐中，氧氣氣流遇到熔融金屬并與之反應(yīng)的區(qū)域會(huì)產(chǎn)生局部過熱。由于來自該區(qū)域的輻射熱以及所放出的一氧化碳的后燃燒，就會(huì)使熔煉爐的爐襯產(chǎn)生局部過熱并損壞。為了防止這種事情發(fā)生，至少把一部份所需的冷卻劑借助于載氣如水蒸汽或二氧化碳以顆粒狀態(tài)經(jīng)噴槍噴向耐火爐襯熱負(fù)荷最高的區(qū)域。該方法具有有效的屏蔽效果。同時(shí)仍然粘著在壁上的石灰保護(hù)后者免受渣的化學(xué)侵蝕，并使之絕熱以避免熱傳遞。這樣就可能大大地延長耐火爐襯的使用壽命。據(jù)稱，石灰的粒度在0.5-10mm范圍內(nèi)，所需石灰的量定為大約130-140千克/每噸生鐵。
德國專利說明書No.210713公開了一種在熔煉爐操作中保護(hù)其耐火材料壁的方法，其中把含碳物料作為保護(hù)物質(zhì)連續(xù)或間斷地提供到內(nèi)壁表面。這可以借助沿熔煉爐周邊分布的爐壁噴嘴引入糊狀或能流動(dòng)狀態(tài)的含碳物料來實(shí)現(xiàn)。因此，在熔融鐵的冶金處理中，例如經(jīng)配置在熔體表面之上或之下的爐壁噴嘴可引入熱油或焦油或?yàn)r青。
本發(fā)明的目的是，在把可流動(dòng)的添加物，尤其是石灰，加入冶金熔煉爐以便對熔融金屬熔體進(jìn)行冶金處理的方法中(添加物至少在部份精煉階段以粒狀至粉末狀加入熔煉爐的爐壁內(nèi)側(cè))，改進(jìn)熔煉爐壁的機(jī)械的與熱的保護(hù)性能而不必為此使用另外的耐火材料。本發(fā)明進(jìn)而試圖使得以一種簡單方式把添加物給入熔煉爐負(fù)荷最高的部份而不使用噴槍和載氣成為可能。本發(fā)明還試圖使在裝有固體爐料如廢金屬的熔煉爐的情況下，在裝料操作中對熔煉爐爐壁和底部區(qū)域也設(shè)置機(jī)械保護(hù)。
本發(fā)明的目的還在于提供實(shí)施該方法的冶金熔煉爐，其特征是增加耐火爐襯的使用壽命并減少熱損失。
本發(fā)明的方法的特征在于，就熔煉爐而言，它用熔煉爐爐蓋封閉，并包括有用于容納熔融金屬熔體的耐火材料爐膛、熔體下通入爐膛的噴嘴以便噴入精煉氣體、以及在朝上的方向與爐膛邊緣鄰接的豎直的熔煉爐爐壁，將添加物給入到熔煉爐爐壁內(nèi)側(cè)的上部區(qū)域并沿其周邊分布。本發(fā)明的熔煉爐的特征在于，在爐蓋的邊緣區(qū)域并沿其周邊分布有爐蓋邊緣開孔用于加入添加物，該爐蓋邊緣開孔通入熔煉爐內(nèi)部并與熔煉爐爐壁的內(nèi)側(cè)相鄰接。本發(fā)明的較佳實(shí)施方案參見其它權(quán)利要求。
添加物以粒狀至粉末狀至少在部份精煉階段以連續(xù)或間斷方式給入到熔煉爐爐壁內(nèi)側(cè)的上部區(qū)域并沿其周邊分布，添加物由于其重量而沿熔煉爐爐壁的內(nèi)側(cè)向下移動(dòng)。它們覆蓋熔煉爐爐壁內(nèi)側(cè)并仍然部分地粘著在其上。它們從而形成了熔煉爐爐壁的阻擋層或保護(hù)層，這種層在冶金處理過程中被消耗掉之后，經(jīng)加入新的添加物而方便地連續(xù)地被代替。通過加入添加物可降低傳到熔煉爐爐壁上的熱量。除了節(jié)省能量外，散熱量的減少還導(dǎo)致冶金處理操作時(shí)間的縮短。此外，添加物保護(hù)了熔煉爐爐壁免受化學(xué)侵蝕。
已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，在出鋼階段中或在出鋼階段結(jié)束時(shí)，再把添加物加入到熔煉爐爐壁的內(nèi)側(cè)是有利的。這樣就可能通過在前一周期結(jié)束并在新的工作周期開始時(shí)加入添加物從而可能在熔煉爐爐壁的內(nèi)側(cè)建立起阻擋層或保護(hù)層。由該添加物所形成的層能延伸至幾乎整個(gè)熔煉爐爐壁的內(nèi)側(cè)面。在出鋼階段或在出鋼階段結(jié)束時(shí)加入添加物也避免了在新的工作周期開始之前維護(hù)或修理熔煉爐爐壁的內(nèi)側(cè)面或該區(qū)域耐火材料爐襯的必要性。這意味著可以增加冶金熔煉爐的裝料量并從而增加了生產(chǎn)率的水平。此外，當(dāng)為下一工作周期加入爐料時(shí)，也就是說當(dāng)加入相對于放出的熔融物料而言為冷的爐料時(shí)，可減小加在熔煉爐爐壁上的熱沖擊。最后，在把固體爐料如廢金屬裝入熔煉爐的操作之前，由添加物形成的保護(hù)層緩沖了在裝料操作中熔煉爐底部和壁部的機(jī)械負(fù)荷。
所使用的添加物較佳的是生石灰和重量最多達(dá)10%的氧化鎂(MgO)的混合物。
本發(fā)明中用于實(shí)現(xiàn)本發(fā)明方法的冶金熔煉爐包括爐蓋，爐蓋上有用于供應(yīng)位于爐蓋邊緣區(qū)域的添加物的邊緣開孔，并沿其周邊分布，該開孔通入與熔煉爐爐壁內(nèi)側(cè)相鄰接的熔煉爐內(nèi)部。這樣添加物可以容易地給入熔煉爐爐壁內(nèi)表面上沿周邊方向延伸的相應(yīng)區(qū)域。
就噴入含氧氣體的氧氣噴嘴在熔體最大高度的下方穿過爐壁的冶金熔煉爐而言，爐蓋邊緣開孔分別配置在氧氣噴嘴上方的區(qū)域。如果使可用作燃燒器或?yàn)楹笕紵僮魈峁┖鯕怏w的其它噴嘴在熔體最大高度上方穿過熔煉爐壁，則那些噴嘴應(yīng)在熔煉爐周邊方向上相對于爐蓋邊緣開孔移位。
爐蓋邊緣開孔最好經(jīng)輸送管與至少一個(gè)配置在更高位置的添加物容器連通。在輸送管上設(shè)置有關(guān)閉元件以控制其中的流動(dòng)。
一個(gè)較佳實(shí)施方案是在爐蓋中心有一開孔，它用于排放熱廢氣并把爐料裝入冶金熔煉爐中。
本發(fā)明所述方法的一個(gè)實(shí)施例和本發(fā)明的冶金熔煉爐的一個(gè)實(shí)施方案將在后面參照附圖更詳細(xì)地進(jìn)行描述。


圖1是一種被稱為能量最佳化的熔煉裝置，也稱為EOF的簡化的剖面示意圖;這樣的裝置在德國申請公開(DE-OS)No.3735150中進(jìn)行了詳細(xì)描述，本申請即參考該裝置;以及圖2是圖1沿Ⅱ-Ⅱ線的剖面圖。
設(shè)置在該裝置較低位置的是用于容納熔體1的熔煉爐(冶金熔煉爐)3。在熔煉爐3的底部5的中心設(shè)有出鋼裝置7。圓筒形熔煉爐爐壁11從呈圓形結(jié)構(gòu)的底部5在基本豎直的方向上延伸。爐蓋9安裝在熔煉爐壁11的邊緣。熔煉爐在其容納熔體1的底部13，也就是說在爐膛區(qū)加有耐火材料爐襯。該區(qū)的內(nèi)側(cè)用數(shù)字13′表示。熔煉爐壁11的內(nèi)側(cè)用數(shù)字15′表示，其壁厚較小并與下部區(qū)13連接。熔煉爐壁11的上部區(qū)15在其上端通入以基本上為截頭圓錐體結(jié)構(gòu)與其連接的爐蓋9。熔煉爐壁的上部區(qū)15用水冷爐壁元件構(gòu)成。在爐蓋9的中心設(shè)有穿通孔17用于進(jìn)行爐料27如廢鋼等的裝料，并用于從熔煉爐3排放熱廢氣。在朝底部區(qū)5相對的方向上，與爐蓋9相連接的是用于接受爐料27的帶有爐柵元件21、23、和25的爐料預(yù)熱爐19，熱廢氣可通過這些爐柵元件流動(dòng)。為了更詳細(xì)地了解該爐料預(yù)熱爐，可參考德國專利申請公開(DE-OS)No.3735150。
在熔體最大高度處的下方，熔煉爐3包括有把氧氣噴入熔體1中的熔體下的噴嘴29，以及用于把固體物料如細(xì)粒炭噴入熔體1中的固體物料噴嘴31。此外，在熔體1上方的區(qū)域設(shè)有燃燒器33，以及與用于噴入空氣的另外的噴嘴37連接的環(huán)形導(dǎo)管35，空氣已在熱交換器39中預(yù)熱。
爐蓋邊緣開孔41位于爐蓋9的邊緣區(qū)并沿其周邊分布，用于加入添回物43。爐蓋9上例如可有4-10個(gè)沿其周邊分布的爐蓋邊緣開孔，用于加入從粒狀到粉末狀的添加物43，如生石灰Cao或生石灰與重量最多達(dá)10%的氧化鎂MgO的混合物，在圖示結(jié)構(gòu)中有6個(gè)開孔41?？墒褂脷饬?，例如氮?dú)饬?，用噴?圖中未示出)把添加物吹向熔煉爐壁11的內(nèi)側(cè)15′。這可把爐蓋邊緣開孔41如此配置并呈這樣一種結(jié)構(gòu)，使得添加物43帶有切向分量吹向熔煉爐壁的內(nèi)側(cè)15′。
然而較佳的是，添加物43通過與相應(yīng)的爐蓋邊緣開孔41相連的輸送管45，僅僅依靠重力從設(shè)置在較高位置的給料容器在其上方(圖中未示出)專門地供應(yīng)。在圖示結(jié)構(gòu)中，輸送管45與爐蓋邊緣開孔41連接的區(qū)段是豎直的，以使添加物豎直向下流向熔煉爐壁的內(nèi)側(cè)15′和13′。流入熔煉爐的輸送流的方向可以通過改變輸送管相應(yīng)部分的方向而改變。每一輸送管均有一用控制元件驅(qū)動(dòng)的關(guān)閉元件47，借助關(guān)閉元件47可控制添加物的加入。
經(jīng)爐蓋邊緣開孔連續(xù)或間斷地給入的添加物可在其自身重力的作用下沿內(nèi)側(cè)15′和13′向下運(yùn)動(dòng)到底部5上，這樣，它們?nèi)匀徊糠值卣持谌蹮挔t壁的內(nèi)側(cè)。
通過連續(xù)加入添加物并通過粘著在內(nèi)側(cè)15′和13′上的添加物43，可以形成阻擋層或保護(hù)層，以減小熔煉爐3的內(nèi)部向熔煉爐壁11的熱傳遞。這對于由水冷元件構(gòu)成的熔煉爐壁而言是特別重要的。使用等量的能，由于熱損失的減少，使熔體1的冶金處理可獲得更多的熱。這就使得處理時(shí)間變短，此外使熔煉爐壁11上的熱負(fù)荷水平降低。對于底部5的一部分而言，借助沉積在底部5中的添加物也可獲得這些結(jié)果。
熔煉爐具有沿其周邊分布的位于熔體下的噴嘴29，氧氣經(jīng)該噴嘴噴入熔融物料中。在熔融鐵熔體中所含的硅在噴入部位被轉(zhuǎn)化成二氧化硅，它對氧化鎂有很高的親和力，在較低溫度下更是如此，氧化鎂則是爐膛區(qū)的包覆材料或耐火材料的必要組分。因此它受到強(qiáng)烈侵蝕。
本發(fā)明的方法較好的是，石灰作為添加劑從氧氣噴入部位的上方加入，使得在后者的區(qū)域有足夠的石灰以中和二氧化硅，并且在該區(qū)域耐火爐襯的腐蝕基本上被防止。
當(dāng)熔煉爐裝料時(shí)，由加入添加物而形成的保護(hù)層也可使?fàn)t壁和底部免受機(jī)械負(fù)荷。這對于片狀爐料如廢金屬從設(shè)置在熔煉裝置之上的爐料預(yù)熱爐中以自由落體狀態(tài)給入而言是特別重要的，也就是說，對附圖所示的那種熔煉裝置是特別重要的。
添加物43以粒狀到粉末狀的條件加入，其中的粒度小于17mm。它們至少應(yīng)在部分精煉階段給入，但較佳的是在出鋼階段或在出鋼階段結(jié)束時(shí)也給入。
添加物43也使熔煉爐壁11免受不希望的化學(xué)作用，結(jié)果也延長了熔煉爐壁11的使用壽命，從而也延長了熔煉爐3的使用壽命。
在熔煉爐3的內(nèi)側(cè)15′和13′以及底部5上形成阻擋層或保護(hù)層意味著可基本上省去出鋼階段后對熔煉爐壁11通常必須進(jìn)行的維護(hù)和整修。在把分批爐料27裝入熔煉爐3時(shí)可能發(fā)生的對熔煉爐壁的熱沖擊由于有阻擋層和保護(hù)層而被降低。
下面描述的是一個(gè)工作周期。
在熔煉爐3出鋼并裝料后，在熔煉操作開始時(shí)，氧氣經(jīng)熔體下噴嘴29噴入到在出鋼操作中遺留在熔煉爐中的殘留熔融物料中。在這種情況下，仍然還是低的熔體1的溫度升高至大約1000℃至1200℃;這樣，Si氧化成SiO2的第一個(gè)反應(yīng)在噴入?yún)^(qū)周圍的區(qū)域發(fā)生。當(dāng)發(fā)生這一反應(yīng)時(shí)，由添加物43構(gòu)成的保護(hù)層可防止在熔煉爐壁的內(nèi)側(cè)15′和13′的區(qū)域和底部5上發(fā)生不希望有的腐蝕性化學(xué)反應(yīng)。含石灰的添加物隨著氧氣的噴射而連續(xù)給入，直到所裝入熔煉爐3的爐料27完全熔化而渣完全生成。對于設(shè)計(jì)容量為28噸的熔煉爐3，持續(xù)大約35分鐘的熔煉操作需要大約1800千克石灰。石灰經(jīng)爐蓋邊緣開孔41以大約50千克/分鐘的給料速率給入。
熔煉過程后所獲得的熔體最終溫度大約為2000℃。在熔煉過程中產(chǎn)生的熱的含CO氣體，在用熱空氣進(jìn)行后燃燒之后，經(jīng)穿通孔17流入爐料預(yù)熱爐19中，以預(yù)熱落在爐柵元件21、23和25上的爐料，上述熱空氣是經(jīng)噴嘴37噴入。
在熔煉爐3中，特別是在熔煉爐壁11上由水冷元件構(gòu)成的上部區(qū)15中會(huì)發(fā)生熱損失。在水冷元件上的能量損失可大大約10000千焦耳/每分鐘每平方米水冷爐壁面積。經(jīng)爐蓋邊緣開孔41把添加物43給入到熔煉爐壁的內(nèi)側(cè)15′，以及結(jié)果所形成的阻擋層和保護(hù)層，大大降低了向水冷元件的熱傳遞，從而大大降低了能量損失。
權(quán)利要求
1.一種把可流動(dòng)的添加物，尤其是石灰，加入到冶金熔煉爐中以便對熔融金屬熔體進(jìn)行冶金處理的方法，其中添加物至少在部分精煉階段以粒狀至粉末狀加入到熔煉爐壁的內(nèi)側(cè)，其特征在于，就熔煉爐而言，它用熔煉爐爐蓋封閉，并包括有用于容納熔融金屬熔體的耐火材料爐膛、熔體下通入爐膛的噴嘴以噴入精煉氣體、以及在朝上的方向與爐膛邊緣鄰接的熔煉爐壁，該添加物給入到熔煉爐壁內(nèi)側(cè)的上部區(qū)域并沿其周邊分布。
2.權(quán)利要求1的方法，其特征在于添加物通過熔煉爐爐蓋邊緣區(qū)域的開孔給入。
3.權(quán)利要求2的方法，其特征在于添加物經(jīng)過與爐蓋邊緣開孔相連的輸送管在重力作用下給入爐蓋邊緣開孔中。
4.權(quán)利要求1至3中之一項(xiàng)權(quán)利要求的方法，其特征在于添加物在位于熔體之下的噴嘴的上方相應(yīng)位置給入。
5.權(quán)利要求1至4中之一項(xiàng)權(quán)利要求的方法，其特征在于添加物(43)還在出鋼階段中或在其結(jié)束時(shí)給入到熔煉爐壁的內(nèi)側(cè)。
6.權(quán)利要求1至5中之一項(xiàng)權(quán)利要求的方法，其特征在于所加入的添加物(43)是一種包括生石灰(CaO)的物料。
7.權(quán)利要求6的方法，其特征在于所加入的添加物(43)是生石灰與重量最多達(dá)10%的氧化鎂(MgO)的混合物。
8.權(quán)利要求1至7中之一項(xiàng)權(quán)利要求的方法，其特征在于添加物(43)帶有切向分量給入到熔煉爐壁(13′，15′)。
9.一種包括有用于容納熔融金屬熔體(1)的耐火材料爐膛(5，13)的冶金熔煉爐，在其側(cè)壁(13)上方的熔體最大高度之上配置有用水冷元件構(gòu)成的豎直圓筒形熔煉爐壁(15)，并且還包括有安裝在熔煉爐壁上方的爐蓋(9)，其特征在于，在爐蓋(9)的邊緣區(qū)域并沿其周邊分布有爐蓋邊緣開孔(41)用于加入添加物(43)，該爐蓋邊緣開孔通入熔煉爐(3)的內(nèi)部并與熔煉爐壁(11)的內(nèi)側(cè)(13′，15′)相鄰接。
10.權(quán)利要求9的冶金熔煉爐，其特征在于用于噴入含氧氣體的氧氣噴嘴(29)在熔體最大高度之下通入熔煉爐內(nèi)部。
11.權(quán)利要求9或10的冶金熔煉爐，其特征在于爐蓋邊緣開孔(41)分別配置在位于氧氣噴嘴(29)上方的區(qū)域。
12.權(quán)利要求9至11中之一項(xiàng)權(quán)利要求的冶金熔煉爐，其特征在于噴嘴(33，37)在熔體最大高度的上方通過熔煉爐壁(15)通入熔煉爐內(nèi)部，噴嘴(33，37)可在熔煉爐(3)的周邊方向上相對于爐蓋邊緣開孔移位。
13.權(quán)利要求9至12中之一項(xiàng)權(quán)利要求的冶金熔煉爐，其特征在于爐蓋邊緣開孔(41)經(jīng)輸送管(45)與至少一個(gè)添加物(43)的供料容器連通，供料容器置于更高的位置。
14.權(quán)利要求13的冶金熔煉爐，其特征在于輸送管(45)包括有用于控制添加物給料的關(guān)閉元件(47)。
15.權(quán)利要求9至14中之一項(xiàng)權(quán)利要求的冶金熔煉爐，其特征在于爐蓋(9)在其中心有一用于排出熱廢氣并把爐料加入到冶金熔煉中的穿通孔(17)。
16.一種包括權(quán)利要求9至15中之一項(xiàng)權(quán)利要求的冶金熔煉爐的冶金裝置，其特征在于在熔煉爐(3)的上方配置有一爐料預(yù)熱爐(19)，該預(yù)熱爐有一與冶金熔煉爐(3)的穿通孔(17)相對應(yīng)的下部開口，經(jīng)此開口可把從熔煉爐(3)放出的熱廢氣引入到爐料預(yù)熱爐(19)中，并且將在爐料預(yù)熱爐(19)中加熱的爐料裝入冶金熔煉爐(3)中。
全文摘要
為了在冶金熔煉爐(3)中對熔融金屬熔體(1)進(jìn)行冶金處理，把可流動(dòng)的添加劑(43)，尤其是石灰，以粒狀至粉末狀至少在部分精煉階段給入到熔煉爐壁(11)的內(nèi)側(cè)(15′)的上部區(qū)域，并沿其周邊分布。在熔煉爐壁(11)上形成能減少能量損失并增加熔煉爐(3)使用壽命的阻擋層或保護(hù)層。
文檔編號C21C5/56GK1052333SQ9010966
公開日1991年6月19日 申請日期1990年11月2日 優(yōu)先權(quán)日1989年11月3日
發(fā)明者威廉·韋爾斯 申請人:科蒂克股份公司