[发明专利]给电弧炉的风嘴供应预混合气体的方法和装置

说明书

本发明涉及如各独立权利要求中所述的、给电炉风嘴送风的方法和有关的送风装置。

本发明被用于电熔炉中，更确切地说，本发明被用于电弧炉中，以便将助燃混合物供应给设置在炉膛中的下风嘴。

根据本发明的供给方法使得延长风嘴的工作寿命成为可能并可以提高其生产率，减少磨损和变坏，并使效果达到最佳化。

本发明还可以增大由炉内物质和通过风嘴提供的助燃混合物的燃烧产生的热作用的效果。

在电熔炉中，无论是给其通入直流电，还是输入交流电，现有技术都涉及了炉底风嘴的使用，其中通过所述风嘴将含有强助燃性粉末的气态物质送入电炉，气态物质的作用就是决定并加强与炉内释放出的化学物质的燃烧反应。

这些燃烧反应使得回收主要由碳和炉内释放出的其它化学物质通过放热氧化反应而拥有的内蕴势能成为可能。

这些燃烧反应相对于主要的电炉供电装置提供了辅助能量，由此可以大量节约电能、加速熔炼周期并改善所生产的金属的质量。

风嘴通常包括一个导管，其管口在炉内突出并与供应通常是富氧空气或氧气的助燃物质的供应装置相连。

其它气态物质如氮气、中性气体或其它类似物质也可以通过这根导管被送入，但是一种气体必须始终与其它气体分开。

经风嘴送入的气态物质还具有搅拌液态金属熔池的作用。

为了减少伸入炉内的风嘴上部的磨损(这种磨损是因燃烧反应而产生的极度过热造成的)，现有技术提出了与助燃气体一起吹送通常是碳氢化合物、氮气、惰性气体或类似物质的混合物的冷却气体。

曾经有人提出，从四周为给中心导管供应助燃物质的风嘴设置一条输送冷却混合物的环形导管。

本申请人在欧洲专利申请EP-A-625685中描述了一种风嘴，其中供氧管由铜制成并且通过开设一个多边形或星形的中心孔而获得。在中心孔的侧面获得的缝隙被用于输送冷却混合物。

该专利申请还描述了熔炼周期是如何被分成许多段的，其中每一段的特点是具有特定的助燃氧气的压力参数和冷却混合物的压力参数。

另外，EP-A-625685的输送方法可通过在输送管线中使用适当的读出器和传感器来调节氧气的压力。

氧气流的必然变化影响了冷却混合物中至少一种成分的流动，冷却混合物中其它一种或多种成分的流动因此而改变，以便确保稳定地且受控制地向给炉内的环形输送导管供应冷却混合物的混合装置供料。

通过采用这种调节技术并同特殊的风嘴结构、其尺寸和其在炉底的具体分布相结合，就能在能效和保护风嘴不被磨损和变坏方面获得很好的效果。

但实际上人们已经发现，在某一厚度的重型材料沉积在风嘴的出口上方的情况下，助燃的气态物质不能穿过它，因此风嘴快速磨损并毁坏。

这个问题意味着，很快就要进行维修工作或替换风嘴，这将意味着周期中断、漫长的停机时间及大量的人力劳动。

这些问题还产生了风嘴低效率地工作的工作期，结果导致能量供应的减少以及所生产的熔融金属质量的下降。

本申请人已经设计、实验并实施了本发明来克服现有技术中的缺点并获得其它优点。

在各独立权利要求中记载并表明了本发明的特征，而从属权利要求描述了主要实施例的构思的变型。

根据本发明，给各风嘴的中心导管供应由氧气和中性气体如氮气或类似气体构成的混合物。将这两种成分通过至少包括调节输送压力的机构的有关管线送给一个混合装置。

根据一种变型，输送中性气体的管线包括至少两条输送管线，其中每条输送管线在入口处限定了特定的压力水平。

第二输送管线使得可以获得加压的氧气-中性气体的混合物。

根据本发明，供应风嘴的中心导管的混合装置是属于适合于在入口处提高气体流速的类型的，从而在出口处混合物的射流具有能够至少部分地穿过任何可能积聚在底部上的材料层的动能。

根据一种变型，混合装置是适合于在出口处引起助燃物质的混合物中出现大量旋涡运动的那种类型的。

本申请人已经证实，通过使用由上述成分组成的混合物并利用在出口处的气体中产生高速运动的混合装置，可以延长风嘴的工作寿命。

根据另一种变型，冷却混合物的输送管线至少提供了这样一种类型的混合系统，即该混合系统将在出口处获得高速的旋涡运动。

作为非限定性例子地给出了附图，它们示出了本发明的一个优选实施例，其中：

图1是表示用于送往风嘴中心导管的助燃混合物的本发明输送装置的示意图；

图2a以横截面图示出了可被用于图1所示装置的一个可行的混合装置；