[发明专利]金属熔体中引入气体的方法和设备

说明书

本发明涉及一种通过设在容器耐火炉衬中的通道向在冶金容器中的金属熔体引入气体的方法以及为此所需的设备。

具有权利要求1和5前序部分所述特征的方法和设备由“Patent Abstracts of Japan”(第15卷，No.76，C-809，1991年2月21日)和JP-A-02301525为已知。

已知各种炼钢厂中的吹气系统，用来将气体引入冶金熔池中，这些气体主要用来使熔融金属均匀化和净化。通常这种气体采用氩或氮。另一个使用领域是在金属处理容器中用氧的底吹方法，例如炼钢炉、脱硫桶等。在这种情况下，通过容器底部和容器壁的炉衬将气体吹入金属熔池。

气体通常经透气砖引入，对于透气砖人们将其区分为可渗透和气密(不可渗透)的透气砖。在可渗透的透气砖的情况下，气体直接通过内部的砖缝流动，它有一个毛细管系统，数量级为10至20N/m。这种毛细管尺寸足以能使气体供入熔池，而液态的熔融金属本身却不能侵入毛细管内。不可渗透的透气砖中或设有定向的透气通道，或设有透气小管或缝。

由文献DE4101833C2已知一种用于向任意的冶金容器引入气体的设备，尤其是在真空设备的进风弯管中引入提升用气体，其中，提升气体喷嘴由一个或多个缝组成，缝的宽度为0.2至0.8毫米。提升气体喷嘴的后端直接与一根气体导管连接。固定有一些通道.这些通道设计成喷管，它们通过挤压形成窄的间隙，间隙的内部宽度约为0.3至1毫米。

在这些已知的设备中，气体通过可渗透透气砖的毛细管系统，或通过气密透气砖的透气通道或缝引入。在这些已知的引气设备中，流过的气体量受限制。此外，气体作为一种自发的并因而不可控制的连续流动。在这种情况下，吹气过程的条件选为，使这些条件对金属熔体的流体动力学只有微小的影响。在大多数和情况下气体流出的方式与吹气方法有关。流出的气体射流对熔融金属的动力学方面的影响，只是在透气砖的附近。

透气砖的毛细管系统或通道系统有巨大的流动阻力。当从已知的透气砖流出气体时，尤其在大气体流量，由于混入许多小气泡，因而可能形成大体积的气泡。

除此之外，现有的可渗透透气砖的设计，在搀入金属熔体时强度很低，以及流动能量的利用率也很低。

采用缝式通道，在气体经通道流过期间产生纵向涡流丛，其结果是使气体射流受阻，以及在搀入金属熔体时没有足够的强度。甚至采用并列的多个通道时也是同样的结果，此时，射流分离成一系列弱小的不稳定射流，这仍然减弱了与金属熔体的充分混合。

本发明的目的是要提出一种能避免上述缺点的方法和制成一种实施此方法的设备，此时，可在只有低微的能量损失的同时，气体射流更深地浸入液态熔池并更好地与融熔金属搀混，以及，缩短了熔融金属均匀化和净化的时间。

按本发明方法，当气体进入一个气体分配器前室后绕一个第一声频振荡器环流，并经通道供入在容器内的金属熔体中，此方法包括下列步骤：

a)振荡的气体射流至少供入一个第二声频发生器，并被激励作周期性脉冲式振荡；以及

b)接着，被多次激振的气体射流被引入一个气体分配器主室。

本发明方法中，被激振的气体射流经由一组至少三个通道，以一种射流束的形式通入金属熔体，而且气体射流无谐振地流过通道，另外，气体的脉冲频率在压力的2至10巴时调整为20至500赫兹。

按本发明的设备中，设有一根与供气站连接的供气管，供气管通入一个气体分配器，在分配器上连接了一个具有缝形通道并装在容器的耐火材料中的构件，以及，此设备有一个声频振荡器，其特征为：气体分配器在气体进口侧有一个前室；在前室的出口区内制有一个与中心轴线同轴、设计作为第一声频振荡器的环槽；设有一个沿径向向外延地连接在环槽出口处的设计作为第二声频振荡器的盘形槽；沿气体流动方向看在盘形槽的后面，有一个支承环插入气体分配器内腔中，它将前室与主室分开；以及在主室的出口至少设有三个轴线互相平行排列的、通向容器底内侧的缝形通道。

按所建议的方法，在气体进入金属熔体前被引入一个气体分配器，其中设有一些激发气体振荡的音频振荡器。根据在气体导管中吹送气体的特性数据和音频振荡器的设计，气体振荡特性及其频率可以在一定范围内改变。在用音频振荡器对气体激振时将产生冲击波，它们通过气体分配器传播并进入通道。

气体射流的振荡、流动的相互作用以及在音频发生器内冲击波的形成，可根据吹气过程的特性数据以及气体要流入的周围环境，控制在一个可预先规定的频率和振幅内。