[发明专利]顶置喷管

说明书

本发明涉及一种喷管。

尽管不排他，本发明尤其涉及一种用在基于连续性投料或批量投料的冶金容器中的喷管。该喷管能够长期暴露于炉内能化学腐蚀喷管的金属熔液和熔渣中，并承受易促使喷管过早发生机械性故障的炉内温度的剧烈变化。

尽管绝非特指，本发明特别涉及一种用于一定操作位置范围内的喷管，将固体原料注入内装一定熔融炉料的冶金容器中，炉料中有一层金属熔液、一层熔渣、或许还有两者的混合物。上述的操作位置范围包括，但不限于下列位置：

ⅰ．喷管顶端高于熔池，处于能够被喷溅着的位置或脱离喷溅的位置；

ⅱ．喷管顶端插入熔渣中；

ⅲ．喷管顶端插入金属熔液中。

尽管绝非特指，本发明特别涉及一种基于采用本发明的喷管向冶金容器中喷注固体原料的方法。

尽管绝非特指，本发明特别涉及这样一种喷管，能够利用顶置喷注固体原料，如煤炭、铁矿石，和溶剂，透过冶金容器中金属熔液和熔渣表面完成高强度熔化过程，产生铁水。

还有许多已知的喷管和喷口装置能够向冶金容器中喷注固体原料来制造黑色金属和有色金属，以及合金。举例来说，已知的喷管和喷口装置包括：

ⅰ．萨维德-李型底端喷口装置，透过冶金容器的耐火材料衬层向炉内喷注氧气。喷口装置至少包括两个同轴管。典型地，使用时通过内管喷注氧气，通过两管之间环形通道向炉内喷注作为冷却剂的碳氢化合物。这种喷口装置也可用于不喷注氧气，而通过运载气体(如Z-Bop,KS,KMS)来喷注固体原料。Kortec AG曾有类似的专利，是由几个特殊的同轴管组成的喷口装置，使用时由碳氢化合物和水组成的混合物，以及运载气体进行冷却。这些装置有广泛的应用范围，然而，一般来说该喷口装置对其周围耐火炉衬烧损和腐蚀很敏感。典型地，炉衬烧损以及伴随产生的耐火材料层腐蚀的速度介于0.5mm/小时和1.5mm/小时之间，这种速度限制了喷口装置的寿命。

ⅱ．Kortec AG也有水平或竖直的可移动喷口装置专利，与ⅰ中所述的喷口装置特性相似。喷口装置的同轴管装在圆形耐火材料衬套中，管和衬套的总成逐渐浸入冶金容器中，用以补偿炉衬的烧损。这种方法，可使耐火材料层的腐蚀减少到最低限度。

ⅲ．倾斜顶置喷管，尤其用于向电弧炉装置中注入氧气、煤炭和其它固体。该喷管采用水冷方式，在熔炉操作中，喷管插入熔渣层中，但不应接触金属熔液层，以确保喷管和熔液有最少的接触。典型地，喷管的寿命限于500-2000个热循环(200-800个操作小时)，此后就需要维护和修补。

其它已知的喷管和喷口装置包括，但不限于西罗熔炼(Sirosemlt)喷管，奥熔炼(Ausmelt)喷管和用于钢铁工业中喷注气体和固体的钢管(以及耐火材料层钢管)。

然而，尽管有众多已知的喷管，但未发现能够长期暴露于铁水中并承受相当长时间和持续温变的喷管，而这些要求在高强度熔炼过程或类似过程中采用顶置喷注原料时都是需要的。

本发明的目的是提供一种能够在这些条件下使用的喷管。

本发明提供一种向冶金容器中喷注原料，尤其是固体原料的喷管，包括：

ⅰ．把原料送进喷管的进口；

ⅱ．喷管前端用于排出原料的出口；

ⅲ．组成进口、出口间原料通道的中空延伸构件，适于被第一种冷却流体冷却；    

ⅳ．位于构件部分长度周围的套筒，适于被第二种冷却流体冷却。

使用时，套筒和流经套筒的第二种冷却流体作为被围构件部分的防护装置，防止因接触金属熔液和/或熔渣而导致的对该部分构件的直接损坏，并把高温和温变对整个构件的副作用减少到最低限度。另外，使用时流经构件的第一种冷却流体保护构件不受高温环境副作用的影响；即保护其：

(ⅰ)．构件外部，包括喷管前端超出套筒的构件部分；

(ⅱ)．构件内部，在原料被预热的位置上。

尽管绝非必须，构件最好采用环形结构。

在喷管前端，构件最好延伸到套筒之外。

构件最好有至少一条供第一种冷却流体流经的冷却流体通道。

构件最好有把第一种冷却流体引进冷却流体通道的进口，和从冷却流体通道中排出已被加热的冷却流体的出口。

液却液通道出口最好位于喷管前端。

冷却流体通道最好采用环形空腔结构。

第一种冷却流体最好是由水和气体(如氮气，一氧化碳，或氩气等)组成的混合物。

第一种冷却流体也可以包括一种或多种使用时对熔炼过程有益的其它气体。

喷管最好还包括雾化水/气混合物中水的装置。