[发明专利]用于一个金属冶炼炉的气体输入管道系统以及对此的工作方法

说明书

本申请是国际申请号为“PCT/IB2005/002631”，国际申请日为2005年6月8日，申请号为“200380103186.3”且发明名称为“用于一个金属冶炼炉的气体输入管道系统以及对此的工作方法”的发明专利申请的分案申请。

本发明涉及一种气体输入管道系统以及一种工作方法，用于一个这样的系统，它是一个侧吹和/或底吹的金属冶炼炉，尤其是一个用于加工碳素钢或不锈钢的转炉，具有至少一个设置在炉侧壁和/或底部中的喷嘴，其中气体通过一个管道输送到喷嘴并通过喷嘴输送到金属冶炼炉的内部。

为了加工不锈钢已知例如使用具有侧向设置的喷嘴的AOD型（Argon－Oxygen-Decarburization）转炉，而对于其它钢种也使用具有底部喷嘴的转炉。在两种转炉形式中喷嘴以不同的氧气和氩气的混合物加载。所述喷嘴在转炉的吹炼位置位于金属池镜面的下面。在这种转炉工作时产生一个现象，它在文献中被称为“回冲（back－attack）”并已经通过高速摄影所证实。

这种“回冲（back－attack）”现象在由T.Aoki,S.Masuda,A.Hatono和M.Taga撰写的文章“Characteristics of Submerged Gas Jets and A New Type Bottom Blowing Tuyere”中描述过，并且在A.E.Wraith 1982年4月出版的“Injection Phenomena in Extraction and Refining”中第A1－36页中公开过。借助于图5和6详细描述了这种“回冲（back－attack）”效应。

在此图5借助于5个点简示出在一个气流射束进入一个金属熔液里面时的各时间顺序和“回冲（back－attack）”效应。

在第一状态所述气流101从位于水平的喷嘴102接近水平地进入金属熔液103（见图5中的分图1）。在此形成一个气泡柱104。在第二状态中气泡继续膨胀到金属熔液103的内部（分图2）。然后在气泡的“把”上产生一个收缩部（105）以及一个“萎陷”（分图3），接着气泡106大范围地溶解（分图4）。此时气流101撞击由流体金属构成的转炉壁并且转向由耐火材料制成的转炉壁107的方向上，这就是实质的“回冲（back－attack）”。然后在分图5中达到与分图1相同的状态，并且重复该过程。

这种称为“回冲（back－attack）”的过程在许多方面起到负面影响。它在转炉壁上的一个垂直于转炉旋转轴线的位置上产生一个典型频率在2至12Hz之间的冲击应力。它导致转炉容器和其驱动杆的振动。由此在转炉轴承（一般为圆锥滚动轴承）中和转炉减速器中在大齿轮与预紧的小齿轮之间释放的微运动由于未形成足够的润滑膜而导致一个摩擦应力和迅速磨损。当基础支座由钢结构构成的时候，所述振动也可能导致在转炉减速器的转矩支座上和在基础支座上的振动断裂。在目前的技术现状中只能借助于强化结构和加大轴承以及在转炉减速器中的设置专用止动装置。但是这两种措施都伴随着高的投资成本。

除了冲击应力以外还对气体喷嘴周围的转炉耐火壁体造成强烈的腐蚀。这种效应也可以通过模型验证（参见上述文献“Injection Phenomena in Extraction and Refining”）。为此在转炉模型中已经使用耐火材料灰浆和稀盐酸作为溶液。已经使空气通过底部喷嘴喷入。不仅在4kg/cm²的喷入压力时而且在50kg/cm²的喷入压力时在喷嘴周围都出现了通常凹陷成形的腐蚀穴，而且它在较低的喷入压力时是较大的。

在这个区域提前出现的磨损使一个转炉运转周期限制在一般熔炼80－100次。然后必须更换转炉的全部磨损墙体，尽管在喷嘴区以外的部分还是可以利用的。这种状态明显影响转炉工艺的经济性。

此外大体积的分解气流还导致一个不利的、即小的表面－体积比例。因此使气体与金属熔液之间的反应过程更慢，尤其是氧气的利用更差，金属熔液与悬浮在其上的熔渣之间的混匀效果变差。由此增加所需的工艺气体量并且使工作成本更加不利。