專利名稱：將氣體吹入冶金容器內(nèi)的方法和吹氣噴槍的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種將可燃的、必要情況下混合固體燃料的氣體借助于得到冷卻的噴槍吹入位于冶金容器內(nèi)的金屬熔液之上的、特別是在處于真空中的RH-容器內(nèi)的鋼熔液之上的空腔內(nèi)的方法，以及實(shí)現(xiàn)這一方法的吹氣噴槍。
由WO 97／08348已知一種在真空容器內(nèi)精煉金屬的方法，其中采用一種噴槍，它具有一個(gè)中心管，中心管被一同心設(shè)置的套管包裹。這個(gè)中心管具有直圓柱的形狀，并伸入至套管的出口處。套管本身在出口區(qū)內(nèi)錐形發(fā)散。
其次由WO 96／16190已知一種多功能噴槍，它可以用于鋼在RH-容器中的真空處理，按照此方案可以將氧氣及混合了固體燃料的氧氣通過噴槍吹入空腔中并產(chǎn)生燃燒火焰。這種多功能噴槍具有一個(gè)可移動(dòng)的直圓柱形中心管，它與之同心地設(shè)置在一個(gè)具有錐形張開的出口的套管內(nèi)。
在這種已知噴槍工作時(shí)，特別是在燃燒工作過程中會(huì)出現(xiàn)高的噪聲干擾。另一個(gè)缺點(diǎn)是，這種噴槍的結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜。
本發(fā)明的目的是創(chuàng)造一種方法及設(shè)計(jì)相應(yīng)的吹氣噴槍，它結(jié)構(gòu)簡單且不減少各種介質(zhì)的輸入率，特別是在燃燒階段，可以明顯地減小噪聲發(fā)射。
本發(fā)明通過方法權(quán)利要求1表明的特征和裝置權(quán)利要求7表示的特征達(dá)到這個(gè)目的。其他權(quán)利要求表示本發(fā)明優(yōu)良的改進(jìn)。
按照本發(fā)明穿過中心管的第一股氣流以這樣的形式引入，使它在離開中心管出口時(shí)在后膨脹期間碰上穿過套管的包圍它的第二股氣流。這時(shí)第一股氣流被第二股氣流和／或噴槍的套管內(nèi)壁反射，并在這里在下游噴槍之外集束。令人驚奇地顯示，這種反射幾乎不阻礙提煉率，但是接著的強(qiáng)烈集束起著明顯減小噪聲的作用。
其中這里所用的吹氣噴槍具有一得到冷卻的套管，它里面同心地安裝一個(gè)中心管，其出口設(shè)計(jì)成拉伐爾形。其中中心管的噴嘴口終止于套管之間，而且離它的距離為a=0．5至0．8×d，其中d為中心管的自由外徑。
在一種方案中穿過中心管的第一股氣流受激產(chǎn)生振動(dòng)。這股受激振動(dòng)的氣流即使在高的氣流速率時(shí)也可以可靠地集束。為此在中心管的拉伐爾形部分內(nèi)設(shè)有一個(gè)腔，它用作振動(dòng)發(fā)生器。這個(gè)腔做成環(huán)形，并基本上跟隨拉伐爾噴嘴內(nèi)壁或者它完全做成圓柱形。
在一種優(yōu)良的結(jié)構(gòu)方案中建議，中心管進(jìn)行確定的軸向運(yùn)動(dòng)，以便根據(jù)實(shí)際所吹入氣量使噪聲保持在最低的水平上。
其次建議，使套管在其出口處在相應(yīng)于間距a的范圍內(nèi)沿氣流方向錐形收縮形成一個(gè)1°至10°的α角。這種結(jié)構(gòu)支持從中心管中噴出來的第一股氣流的集束。
在附圖中表示本發(fā)明的一個(gè)例子，其中表示

圖1在其口區(qū)內(nèi)的吹氣噴槍圖2真空處理設(shè)備的結(jié)構(gòu)，圖3作為振動(dòng)發(fā)生器的中心管。
圖1表示一個(gè)吹氣噴槍21，它具有一個(gè)中心管22，中心管外圍是一個(gè)水冷套管26。中心管22通過間隔件29同心地安裝在套管26內(nèi)。
中心管22的出口23做成拉伐爾形，直徑為d。這里噴嘴口24本身具有壁厚b＞5mm，從而給出口足夠的強(qiáng)度。
其中中心管22這樣地安裝在套管26內(nèi)，使噴嘴口24到套管26的噴嘴口具有一間距a為0．5至0．8×d。
在圖形下部套管26的內(nèi)壁27做成這樣，使其噴嘴口內(nèi)側(cè)在間距a的范圍內(nèi)沿氣流方向以一個(gè)角度α=1°至10°錐形收縮。
在圖形右部一個(gè)吹氣噴槍的剖面并標(biāo)示出套管26和中心管22之間的空缺環(huán)形面AR，它的大小為AR=0．8至1．2×AZ，其中AZ為中心管的空缺橫截面。
圖2表示一冶金容器11，它裝著熔液S。RH-容器12伸入熔液S內(nèi)、并與一個(gè)真空設(shè)備13連接，在它里面插入一吹氣噴槍21。
吹氣噴槍連接在不同的介質(zhì)供應(yīng)源上，而且是冷卻介質(zhì)31上，通過氧氣管道33連接在氧氣供應(yīng)源32上，通過燃?xì)夤艿?6連接在燃?xì)夤?yīng)源34上，通過固體物質(zhì)管道37連接在固體燃料供應(yīng)源36上，通過惰性氣體管道39連接在惰性氣體供應(yīng)源38上。各個(gè)管道33、35、37和39可以通過相應(yīng)的配件關(guān)閉。
圖3為具有振動(dòng)發(fā)生器作用的帶有空腔25，28的中心管22其出口23的示意圖。其中中心管22的出口直徑d、壁厚b。拉伐爾噴嘴的長度以LL表示，臨界直徑以dk表示。從臨界直徑dk起沿氣流方向拉伐爾噴嘴的長度以la表示。
在圖3左側(cè)表示一拉伐爾形環(huán)形腔25，它具有長度lL和在氣流方向空腔25的末端處具有直徑DL。在拉伐爾形環(huán)形腔25的整個(gè)長度上直徑DL與拉伐爾噴嘴的假想直徑dL之比保持不變。
在圖形右側(cè)設(shè)有一具有長度為LZ和恒定的直徑DL的圓柱形空腔28。此空腔28離拉伐爾形出口23的臨界直徑dk一間距l(xiāng)a。
件號表真空處理設(shè)備11冶金容器 12 RH-容器13真空設(shè)備噴槍設(shè)備21吹氣噴槍 22中心管23出口(22) 24噴嘴口(22)25拉伐爾環(huán)形腔 26套管27內(nèi)壁 28圓柱形腔29間隔件能量供應(yīng)裝置31冷卻介質(zhì) 32氧氣供應(yīng)源33氧氣供應(yīng)管34燃?xì)夤?yīng)源35燃?xì)夤?yīng)管36固體物質(zhì)供應(yīng)源37固體物質(zhì)供應(yīng)管38惰性氣體供應(yīng)源39惰性氣體供應(yīng)管S熔液d 拉伐爾噴嘴出口直徑dk拉伐爾噴嘴臨界直徑dL拉伐爾噴嘴直徑 DL空腔(25，28)直徑la在臨界直徑內(nèi)拉伐 lL空腔(25)的長度爾噴嘴的長度 lZ空腔28的長度LL拉伐爾噴嘴長度 PB燃?xì)鈮毫o氧氣壓力 a間距b 壁厚(22)
權(quán)利要求
1．借助于得到冷卻的噴槍將可燃的、在必要情況下混合固體物質(zhì)的氣體吹入位于冶金容器內(nèi)的金屬熔液上的空腔內(nèi)，特別是處于真空中的RH-容器內(nèi)的鋼熔液之上的空腔內(nèi)的方法，其特征在于以下步驟a)第一股氣流穿過其出口做成拉伐爾形的中心管b)根據(jù)方法的不同給該氣體添加固體顆粒。c)第二股氣流通過與中心管同心設(shè)置的環(huán)形空腔輸出直至中心管的出口，并包圍第一股氣流，d)在離開拉伐爾形的中心管的出口處時(shí)后膨脹的第一股氣流碰上包圍它的第二股氣流，并被它和／或噴槍套管的內(nèi)壁反射，并在下游噴槍之外處集束。
2．按照權(quán)利要求1的方法，其特征在于穿過中心管的第一股氣流是一種古生燃?xì)狻⒗缣烊細(xì)?，穿過環(huán)形空腔的第二股氣流是氧氣，燃?xì)夂脱鯕獯笾掳椿瘜W(xué)計(jì)算調(diào)整，動(dòng)態(tài)壓力調(diào)整到PB／PO=1．4至1．8／1，其中PB=燃?xì)鈮毫?，PO=氧氣壓力。
3．按權(quán)利要求2的方法，其特征在于給燃?xì)饣烊牍腆w物質(zhì)，例如煤粉。
4．按權(quán)利要求1的方法，其特征在于穿過中心管的第一股氣流是氧氣，穿過環(huán)形空腔的第二股氣流是古生燃?xì)猓⑶已鯕夂腿細(xì)獯笾掳椿瘜W(xué)計(jì)算調(diào)整，壓力比PB／PO=1．4至1．8／1。
5．按權(quán)利要求1的方法，其特征在于穿過中心管的第一股氣流是氧氣，穿過環(huán)形空腔的氣流是惰性氣體，并且當(dāng)氧氣吹入量為mo=3000至4000Nm3／h時(shí)輸入量比調(diào)整到mo／ma=20／1至50／1，其中mo=氧氣量，ma=惰性氣體量。
6．按上述權(quán)利要求之任一項(xiàng)的方法，其特征在于穿過中心管的第一股氣流當(dāng)其壓力(p)為p=4至6 bar時(shí)在中心管出口處被激振。
7．用來處理處于真空處理容器內(nèi)的金屬熔液，特別是RH-容器內(nèi)的鋼熔液的吹氣噴槍，具有一中心管和一與其同心設(shè)置的套管，該套管可以通過冷卻介質(zhì)冷卻，其中中心管及套管連接在供應(yīng)管上，它們可以和氧氣、燃?xì)?、惰性氣體以及固體物質(zhì)供應(yīng)裝置連接，用以實(shí)現(xiàn)按權(quán)利要求1的方法，其特征在于得到冷卻的套管(26)在其整個(gè)長度與中心管(22)保持一定距離設(shè)置，其中兩個(gè)管(22，26)之間的空缺環(huán)形面(AR)遵從以下關(guān)系A(chǔ)R=0．8至1．2×AZ其中AZ=中心管的空缺橫截面，并且中心管的出口做成拉伐爾形，其中中心管(22)的噴嘴口(24)設(shè)置在套管(26)之內(nèi)離它距離為(a)處，這里a=0．5至0．8×d，其中d=中心管自由內(nèi)徑。
8．按權(quán)利要求7的吹氣噴槍，其特征在于中心管(22)的做成拉伐爾形的出口(23)的噴嘴口(24)具有一壁厚為b＞5mm。
9．按權(quán)利要求8的吹氣噴槍，其特征在于拉伐爾形出口(23)具有一環(huán)形空腔(25)，它在出口(23)的中央在長度lL為lL=0．7至0．9×LL上徑向向外伸展至尺寸DL=1．1至1．5×dL其中LL=拉伐爾噴嘴長度DL=空腔外壁直徑dL=拉伐爾噴嘴直徑。
10．按權(quán)利要求8的吹氣噴槍，其特征在于在拉伐爾形出口(23)內(nèi)沿氣流方向的延伸段長度la為la=0．05至0．15LL后設(shè)有一圓柱形空腔(28)，它具有一長度(LZ)為LZ=0．7至0．9×LL，和一直徑DL為DL=1．1至1．5×dL。
11．按權(quán)利要求7的吹氣噴槍，其特征在于中心管(22)在根部可側(cè)向運(yùn)動(dòng)地固定并可通過分布在其全長上的間隔件(29)定心。
12．按權(quán)利要求7至11之任一項(xiàng)的吹氣噴槍，其特征在于得到冷卻的套管(26)的內(nèi)壁(27)在出口處在相應(yīng)于間距(a)的區(qū)域內(nèi)沿氣流方向錐形收縮，形成一角度α，其中α=1°至10°。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用來處理位于真空處理容器中的金屬熔液,特別是RH－容器中的鋼的吹氣噴槍,具有一中心管和一與它同心設(shè)置的套管,它可通過冷卻介質(zhì)冷卻,其中中心管和套管連接在供應(yīng)管上,這些管道與氧氣、燃?xì)?、惰性氣體以及固體物質(zhì)供應(yīng)裝置連接。其中受冷卻的套管(26)在其全長上設(shè)置在離中心管(22)一定距離處,其中兩個(gè)管(22,26)之間的空缺環(huán)形面(A
文檔編號C21C7/10GK1280630SQ98811803
公開日2001年1月17日 申請日期1998年11月24日 優(yōu)先權(quán)日1997年12月4日
發(fā)明者雷納·迪特里希, 豪斯特－迪亞特·肖勒, 安德烈亞斯·普羅希, 曼弗雷德·蔡莫斯 申請人:Sms德馬格股份公司, 蒂森克魯伯鋼鐵股份公司