專利名稱：生產(chǎn)金屬熔液的方法和所用的多功能噴槍的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種在冶金容器中生產(chǎn)金屬熔液且尤其是鐵水或鋼水的方法，其中含金屬和/或含金屬氧化物的爐料以固體形式和可能以熔液形式被加入冶金容器中，用于熔煉和或許用于最終還原爐料所需的大部分能量是以電能方式和/或通過燃燒和/或氣化含碳材料而獲得的。本發(fā)明還涉及一種用于本發(fā)明方法的多功能噴槍。
EP0257450A2教導(dǎo)了一種用于在煉鋼電弧爐中提高能量輸入和省電的方法，此外，采用了來自鼓風裝置的且用于使熔爐廢氣復(fù)燃的氧氣自由噴流以及使液池運動的池底噴嘴。形成一氧化碳所用的碳通過空心電極和池底噴嘴被吹入并且用于形成一氧化碳的氧也通過熔池底部噴嘴被送入。
上述的不利之處在于用于吹入碳、形成一氧化碳并且復(fù)燃的裝置成本高昂。另外，要求池底噴嘴在接受氧氣時要被沖擊，承受很大的磨損并且相應(yīng)地只有很短的使用壽命。
人們還曾嘗試著提供用于為冶金目的地加熱和送風和用于在冶金反應(yīng)器中燃燒的裝置和方法但不令人滿意。
GB1015581公開了一種具有一條中心氧氣流道、一條環(huán)繞該流道的燃料輸送流道、一條用于氧氣的外環(huán)行槽的燒嘴。燃料和氧氣直接在流出各自的出口后相互混合。根據(jù)GB1015581，爐料燒嘴被設(shè)置用在所有吹氧煉鋼方法中。
但是，這樣的燒嘴不適用于大量地吸入爐氣地復(fù)燃，因此，它不可能或只能略微有助于改善能量平衡。
在AT402963B中描述了借助特殊設(shè)計的燒嘴來燃燒燃料。通過在燒嘴室內(nèi)用氧氣使燃料快速和強烈地渦旋，流出的混合物在混合流吹送路程內(nèi)馬上變得比較緩慢。這樣的燒嘴還具有較小的火焰長度并且忽略了爐氣吸入，因而，它對能量平衡改善的幫助可能甚微。此外，這樣的燒嘴只是有條件地適用于鋼水精煉。
在WO91/00366中，描述了一種用于加熱冶金爐的方法和裝置，其中，一條內(nèi)氧氣流道被一條燃料流道環(huán)形包圍住。另外，燃料借助一種惰性的且甚至是弱還原性的運載氣體進行輸送，在這里，沒有提出爐氣通過被吸入燒嘴噴流中而復(fù)燃的可能性以及精煉熔融物的可能性。
本發(fā)明的任務(wù)是提供一種方法以及一種用于這種方法的裝置，它(們)避免了現(xiàn)有技術(shù)已知的缺點。尤其是提供了這樣一種方法，為了生產(chǎn)金屬熔液，它不僅在電能方面而且在礦石方面需要比已知方法更少的能量，并且可以在更短的時間內(nèi)進行。本發(fā)明尤其是提供了一種多功能噴槍，可以借助該噴槍實現(xiàn)本發(fā)明的方法，此外，所述噴槍的結(jié)構(gòu)緊湊而簡單，并且在需要維修的情況下，可簡單輕松地進行修理。
通過以下特征的組合完成了上述任務(wù)(A)在一個燃燒步驟中，通過借助至少一個多功能噴槍實現(xiàn)的吹送和燃燒氣態(tài)和/或液態(tài)含碳材料和含氧氣體而給爐料輸送附加能量；(B)在一個切割熔煉步驟中，固體爐料通過借助多功能噴槍實現(xiàn)的強化吹送含氧氣體而被切斷和部分熔化；(C)在精煉步驟中，熔化的爐料通過借助多功能噴槍實現(xiàn)的強化吹送含氧氣體而得到精煉；(D)在一個碳吹送步驟中，爐料通過借助多功能噴槍實現(xiàn)的液態(tài)和/或粉塵狀固態(tài)含碳材料的吹送和或許的話燃燒而給爐料輸送合金化碳元素和/或附加能量；(E)在一個復(fù)燃步驟中，冶金容器的廢氣通過借助多功能噴槍實現(xiàn)的且至少在三維方向其中的兩個方向上偏離各多功能噴槍地將含氧氣體吹入冶金容器廢氣室內(nèi)而進行復(fù)燃；(F)在一個固體吹送步驟中，爐料通過借助多功能噴槍實現(xiàn)的微粒和/或粉塵狀固體成渣劑和/或合金化劑的吹送而給所述爐料輸送所需的物質(zhì)，以便獲得理想的金屬熔液成分；其中，根據(jù)爐料成分和理想的金屬熔液的成分，有選擇地按照任何一種組合方式且尤其是先后進行地和/或次序相反地和/或同時地和/或在漏過其中一些地實施步驟(A)-(F)。
利用本發(fā)明的方法，根據(jù)一個有利的技術(shù)特征，例如可以在電爐或轉(zhuǎn)爐或熔煉氣化裝置中，或者可以特別節(jié)能和省時地生產(chǎn)出金屬熔液。作為冶金容器地，還可以采用用于轉(zhuǎn)變爐渣的盛鋼桶或容器。各冶金容器可以處于高壓、大氣壓、低壓或真空下。
用于本發(fā)明方法的多功能噴槍可以實現(xiàn)靈活、可自由選擇且尤其是同時地進行一些工序。
用于生產(chǎn)熔液且尤其是鋼水的固體金屬爐料增加了，這是因為材料已經(jīng)是金屬的并且不必再很費事地進行還原。尤其是如果在電爐中處理這樣的材料如廢鋼鐵、生鐵、鑄鐵等，則電爐工作的改善是很重要的。快速熔化和精煉以便使爐子延續(xù)時間調(diào)整得短，這對獲得低熱量損失和電極損耗以及現(xiàn)代連鑄機的不中斷供應(yīng)鋼水是很重要的。另外，電爐的熔煉功率也通過目的明確的且同時帶入的電能和礦石能而得到提高。
通過本發(fā)明的方法滿足了這些要求。
根據(jù)本發(fā)明方法的一個有利特征，至少一個多功能噴槍與本身已知的燒嘴和/或精煉噴槍和/或復(fù)燃噴槍和/或池底噴槍(在是電爐的情況下)和/或空心電極和/或側(cè)噴嘴(在是轉(zhuǎn)爐的情況下)一起使用。
由此一來，燒嘴和/或精煉噴槍和/或復(fù)燃噴槍可以在一定程度上保證了相應(yīng)工序的基本負擔并且通過附加用于快速的工藝過程的多功能噴槍而在冶金容器很重要的位置上引入了附加能量并進行熔化、精煉、吹送碳和/或合金化元素并使廢氣復(fù)燃等。
本發(fā)明的另一個有利設(shè)計方式在于，在固體吹送步驟中，至少以下一種材料被吹入或吹送到部分或完全熔化的爐料上成微粒和/或粉塵形狀的金屬礦物如鉻礦石、鎳礦石和錳礦石、金屬氧化物如氧化鎳、氧化釩和氧化鉻、碳化鐵、碳化鈣、鋁土、FeSi、FeSr、FeMn、含油氧化皮、渣子、成渣劑、來自除塵設(shè)備的灰塵、磨削屑、金屬碎屑、脫氧劑、史萊德輕碎屑、石灰、碳、焦碳和泡沫鐵。
在許多吹送物質(zhì)中，它們可以彼此混合地或分開地被吹送到或吹入部分或完全熔化的爐料中。當金屬礦石和/或金屬氧化物與脫氧劑量一起被吹入時，加入混合物質(zhì)例如可能是有利的。
在復(fù)燃步驟中，最好是周期波動地和/或脈動地進行含氧氣體的吹送。
由此一來，可以特別有效地實現(xiàn)冶金容器廢氣的復(fù)燃，從而所釋放出的能量高效率地被傳遞給爐料而沒有在廢氣系統(tǒng)中白白損失，甚至廢氣系統(tǒng)在熱技術(shù)方面也減輕了負擔。
根據(jù)本發(fā)明的又一個實施例，在一個電爐的碳吹送步驟和/或固體吹送步驟中，來自一多功能噴槍的流體指向通過爐蓋開口被加入熔液中的固體材料或電弧沖擊熔液的沖擊部位或所述沖擊部位附近。
根據(jù)一個同樣有利的實施例，在一個轉(zhuǎn)爐的碳吹送步驟和/或固體吹送步驟中，來自一多功能噴槍的流體指向另一個噴槍或一個側(cè)噴嘴的氧氣流撞擊熔液的沖擊部位或沖擊部位附近。
當必須大量還原礦石、NiO、可能混有碳的細氧化粉末時，上述這兩個實施例是特別有利的。通過在同時出現(xiàn)最大能量輸入的位置上加入碳，極大地加速了爐料的還原與熔煉。
根據(jù)本發(fā)明方法的一個特別有利的特征，至少一個工序A、B、D、E、F是借助一個多功能噴槍而基本上與精煉步驟同時地進行的，其中特別優(yōu)選的情況就是基本上與精煉步驟同時地進行燃燒步驟。在這里，術(shù)語“基本上同時”是指這兩個步驟在時間上至少是部分重合的。
除了強化吹送含氧氣體并由此精煉了熔融爐料以外，還吹送液態(tài)和/或氣態(tài)的含碳物質(zhì)和含氧氣體并且使含碳物質(zhì)燃燒。
根據(jù)本發(fā)明發(fā)的另一個有利特征，在生產(chǎn)含碳量低的鐵水且優(yōu)選地是合金化鐵水的精煉步驟中，除了加強吹送含氧氣體水蒸汽外，和/或一種惰性氣體如氮氣和或天然氣被吹入或吹到部分或完全熔化的爐料上。
因而，明顯避免了一氧化碳的分壓和鐵成渣以及合金元素成渣且尤其是鉻成渣。
根據(jù)本發(fā)明方法的一個實施例，在生產(chǎn)含碳量低的鐵水或鋼水的碳吹送步驟中，含碳材料速度緩慢地被吹向和吹入在熔液中的爐渣。
由此一來，避免了熔液額外增碳。含碳材料主要用于使爐渣成泡沫狀。
根據(jù)本發(fā)明方法的另一個有利實施例，在至少一個步驟A、B、C、E中實現(xiàn)了液體吹送(G)，其中借助多功能噴槍吹送可燃燒的和/或不可燃燒、難處理掉的且可能有毒的液體并使其熱分解并由此以來適宜于環(huán)境地處理掉。
與之有關(guān)地，所述液體是指要除去的固體在相應(yīng)溶劑中的溶液。
液體吹送最好是在冶金容器的最熱部位上進行，因而，在精煉步驟中進行液體吹送，或者液流指向在金屬熔液上方的電弧產(chǎn)生位置。
與冶金容器廢氣的相應(yīng)后處理如淬火、吹拂活性碳等有關(guān)地，實現(xiàn)了不僅環(huán)境易接受地而且還可回收利用地處理掉了難去除的液體。
根據(jù)本發(fā)明方法的另一個實施例，在精煉步驟(C)中，所吹入的含氧氣體氣流通過借助多功能噴槍實現(xiàn)的另一股氣流的吹送而目的明確地受到影響。
本發(fā)明的主題也是一種用于本發(fā)明方法的多功能噴槍，它具有許多個相互包套的且與一個中心縱軸線同心的管，所述管的一個共同管端形成了多功能噴槍頭。
此外，本發(fā)明所述任務(wù)的解決方案取決于，多功能噴槍是應(yīng)該適用于大量固體物質(zhì)，還是應(yīng)該適用于少量固體物質(zhì)。
在吹送少量固體物質(zhì)的情況下，本發(fā)明所述的任務(wù)是通過以下特征的組合而完成的·用于形成一條尤其是用于輸送從微粒狀到粉末狀的固體物質(zhì)的輸送通道的第一管；·一個在形成尤其是用于輸送一種含氧氣體的第一環(huán)縫的情況下圍繞第一管的第二管，其中第二管的噴口件被設(shè)計成拉伐爾噴嘴形狀；·一個在形成尤其是用于輸送一種氣態(tài)或液態(tài)的燃料的第二環(huán)縫的情況下圍繞第二管的第三管；·一個在形成尤其是用于輸送一種含氧氣體的第三環(huán)縫的情況下圍繞第三管的第四管；·一個在形成尤其是用于輸送一種含氧氣體的第四環(huán)縫的情況下圍繞第四管的第五管，其中第四管在形成許多噴流槽的情況下結(jié)束于噴口側(cè)，流動方向通過各自一條噴流槽而偏離中心縱軸線。
在這里，通過第一管來主要將微粒狀和/或粉末塵狀固體吹送到和/或吹入熔液或渣滓中是特別有利的。根據(jù)工藝步驟，在碳吹送步驟中實現(xiàn)了含碳材料且尤其是碳的吹送，但也可以吹送焦碳和/或史萊德輕碎屑，在固體吹送步驟中，實現(xiàn)了成渣劑和/或合金化元素的吹送，其中成渣劑和合金化元素是指所有常見的且在生產(chǎn)金屬熔液且尤其是鋼水和生鐵水時所用的成渣劑、生成泡沫渣的材料、氧化不需要的伴生元素的材料、調(diào)節(jié)出金屬熔液的理想成分的材料等。第一管可以實現(xiàn)本發(fā)明多功能噴槍的吹送碳和固體材料的功能。
借助以上述特征組合而出眾的多功能噴槍，可以以高達10公斤/分鐘的數(shù)量級吹送固體。
通過把第二管的噴口件設(shè)計成拉伐爾噴嘴形狀，可以使在切割熔煉步驟和精煉步驟中輸送的含氧氣體的初壓即速度成脈沖狀。第一管和第二管所形成的的第一環(huán)縫實現(xiàn)了本發(fā)明多功能噴槍的切割、熔煉和精煉的功能。
含氧氣體最好被理解為是例如從空氣分解設(shè)備中獲得的工程用氧或者空氣或富氧空氣。
在燃燒步驟中，第二或第三環(huán)縫用于輸送氣態(tài)和/或液態(tài)燃料例如天然氣和/或石油或者用于輸送燃料可通過其燃燒的含氧氣體且尤其是工程用氧。對于燃燒步驟來說，第二和第三環(huán)縫一起實現(xiàn)了本發(fā)明多功能噴槍的燃燒作用。
由第四、第五管形成的第四環(huán)縫在復(fù)燃步驟中用于輸送含氧氣體并因而實現(xiàn)了本發(fā)明多功能噴槍的復(fù)燃功能。
根據(jù)一個優(yōu)選實施例，第四環(huán)縫在形成2條至16條且最好是4條至6條噴流槽的情況下結(jié)束于噴口側(cè)。
噴流槽最好如此偏離中心縱軸線，即噴流槽中軸線在一個垂直于中心縱軸線的平面上的法向投影與一個經(jīng)過中心縱軸線和噴流槽噴口的平面之間的夾角α等于2.5度至25度并最好為5度至15度。
通過這樣設(shè)計噴流槽，可以和通過冶金容器的大氣噴流槽送來的含氧氣體一起地獲得較多空氣并且可以使可燃廢氣燃燒。
根據(jù)一個有利特征，噴流槽中軸線如此相對多功能噴槍的中心縱軸線傾斜，即噴流槽的中軸線在一個垂直于中心縱軸線的平面上的法向投影與一個經(jīng)過中心縱軸線和噴流槽噴口的平面之間的夾角β等于2.5度至60度并最好為5度至20度。
這種噴流槽設(shè)計方式允許冶金容器的廢氣范圍足夠大地復(fù)燃，這是因為致使通過噴流槽吹入的含氧氣體和進而吸入氧氣流內(nèi)的冶金容器廢氣螺旋轉(zhuǎn)動起來。這促進了廢氣與含氧氣體的混合及其復(fù)燃。
對于一些噴流槽來說，也可以不同地選擇一些角度α、β，以便最佳地考慮使用多功能噴槍時的特殊邊界條件。
最好給最外側(cè)的即第五管提供冷卻措施，所述冷卻措施最好被設(shè)計成水冷雙殼套的形式。
通過以上的冷卻特征，可延長該多功能噴槍的壽命。
根據(jù)另一個有利特征，第二和/或第三管的噴口件在其外側(cè)面上具有縫隙，其中這些縫隙最好平行于中心縱軸線。所述縫隙用于改善各噴口件的冷卻。
根據(jù)一個有利的變形實施例，第一管、第二管和第三管的噴口件結(jié)束于垂直于中心縱軸線的第一噴口平面內(nèi)，第四、第五管的噴口件開口于垂直于中心縱軸線的第二噴口平面內(nèi)，第一噴口平面后移到第二噴口平面的后面。
對于這種情況而言，水冷套延伸到第二噴口平面是適當?shù)摹?br> 這樣一來，設(shè)置在多功能噴槍內(nèi)的管在其噴口出更好地不受機械應(yīng)力影響。
為了能夠快速簡單地進行維修，第二管的噴口端由一個與第二管活動連接且尤其是螺紋連接的噴口件構(gòu)成。
根據(jù)有利的實施例，第一管和或許的話第二管被設(shè)計成是耐磨的。
第一管和或許的話第二管的耐磨設(shè)計是這樣的，第一管和或許的話第二管是由一種鉻碳合金鋼、一種滲鉻硬化鋼、滲鉻硬化銅、銅或這樣一種鋼制成的，它內(nèi)鍍覆有并可能外鍍覆有一個陶瓷鍍層或涂層。
耐磨設(shè)計允許通過第一管和或許的話通過由第一管和第二管構(gòu)成的環(huán)縫并借助運載氣體而將磨蝕材料如微粒狀的碳、金屬氧化物等吹入或吹到熔液或爐渣上，而沒有由此明顯縮短第一管和第二管的使用壽命。
為了能夠更快速簡單地進行維修，第三管和第四管有利地沿其長度被分開，各管段通過活動連接方式且尤其是通過螺紋連接而被相互固定住。
根據(jù)一個有利的實施例，除了第二管的噴口外，第一管和/或第三管和/或第四管的噴口和/或噴流槽被設(shè)計成拉伐爾噴嘴的形狀。
對于以下目的來說，這是特別適當?shù)?，使燒嘴除了精煉切割功能外還為實現(xiàn)至少一個功能而獲得高速吹送固體和碳以及復(fù)燃并由此獲得各氣流和/或氣/固流體的脈動和噴射范圍或噴入深度。
將第二管噴口設(shè)計成拉伐爾噴嘴形狀的方式是如此適當設(shè)計的，即第二管噴口的錐形件的開口角γ為0.1度至5度并最好為0.5度至3度。
此外，選擇開口角γ還與冶金容器內(nèi)的條件有關(guān)。因此，在處于高壓的冶金容器中，選擇較小的γ值，而在處于低壓或真空下的冶金容器中，選擇較大的值。
根據(jù)另一個有利的實施例，第一管可以在第二管內(nèi)沿中心縱軸線移動，以便繼續(xù)對固體和碳吹送功能施加影響。另外，當?shù)谝还芤频降诙艿莫M窄部位之后時，可以在預(yù)定初壓下提高要吹送的氧氣量。
為了給多功能噴槍提供運載氣體，第一管以及第一環(huán)縫、第二環(huán)縫和第三環(huán)縫和第四環(huán)縫分別與一個運載氣體供應(yīng)源且尤其是一個惰性氣體供應(yīng)源相連。
運載氣體或惰性氣體根據(jù)實際實施的工藝步驟而可以被用作用于吹送碳或固體的或者用于調(diào)整出在切割、熔煉、精煉或燃燒步驟中所輸入的含氧氣體中的確定氧含量的噴射氣體。另外，多功能噴槍在其被用于本發(fā)明方法前可用少量惰性氣流進行清洗，或者用少量惰性氣流清洗在各自時刻不使用的吹風橫截面，并且使它不含金屬飛濺物。
為了給多功能噴槍提供工序所需的其余所有氣體，第一管以及第一環(huán)縫、第三環(huán)縫和第四環(huán)縫分別與一個氧氣供應(yīng)源、一個空氣供應(yīng)源和或許的話一個蒸汽供應(yīng)源以及一個固體供應(yīng)源相連，其中固體供應(yīng)源被設(shè)計成可以分別接通和斷開，第二環(huán)縫與用于提供液態(tài)和/或氣態(tài)燃料的燃料供應(yīng)源相連。
為了或許能夠在切割、熔煉和/或精煉步驟中通過第一管(它在其他情況下主要用于吹送碳和固體)來吹送氧氣，借助轉(zhuǎn)換裝置且尤其是換向閥而從第一管的運載氣體供應(yīng)源和固體供應(yīng)源轉(zhuǎn)換到氧氣供應(yīng)源。
可以有利地通過調(diào)節(jié)各氣體的初壓來調(diào)節(jié)給多功能噴槍輸送氣體。
除此之外或或者，借助簡單的固定隔板和/或快閉閥來調(diào)節(jié)給多功能噴槍輸送氣體，所述固定隔板和/或快閉閥分別設(shè)置在一些氣體管路中。
此外，在吹送大量固體的情況下，本發(fā)明所述的任務(wù)是通過以下特征的組合而完成的·用于形成一條尤其是用于輸送液體或含氧氣體的輸送通道的第一管；·一個在形成尤其是用于輸送一種含氧氣體的第一環(huán)縫的情況下圍繞第一管的第二管，其中第二管的噴口件被設(shè)計成拉伐爾噴嘴形狀；·一個在形成尤其是用于輸送一種氣態(tài)或液態(tài)的燃料的第二環(huán)縫的情況下圍繞第二管的第三管；·一個在形成尤其是用于輸送一種含氧氣體的第三環(huán)縫的情況下圍繞第三管的第四管；·一個在形成尤其是用于輸送冷卻水的第四環(huán)縫的情況下圍繞第四管的第五管，其中第四環(huán)縫被設(shè)計成在噴口側(cè)是封閉的；·一個在形成尤其是用于輸送含氧氣體的第五環(huán)縫的情況下圍繞第五管的第六管，其中第五環(huán)縫在形成許多噴流槽的情況下結(jié)束于噴口側(cè)，流動方向通過各自一條噴流槽而偏離中心縱軸線；·一個在形成尤其是用于抽吸冷卻水的第六環(huán)縫的情況下圍繞第六管的第七管，其中第六環(huán)縫被設(shè)計成在噴口側(cè)是封閉的，第四環(huán)縫在多功能噴槍頭區(qū)域內(nèi)通過不與噴流槽相交的孔而與第六環(huán)縫連通；·1至9個耐磨的且尤其是輸送從微粒狀到粉末狀的固體物質(zhì)的噴嘴管，其中噴嘴管設(shè)置在第五環(huán)縫內(nèi)，各噴嘴管的中心縱軸線平行于縱軸線，噴嘴管與多功能噴槍頭對接，而孔或噴流槽沒有相交。
在這里，通過所述噴嘴管把微粒狀和/或粉塵狀固體吹到和/或吹入熔液或爐渣中是很有利的。根據(jù)工藝步驟，在碳吹送步驟中實現(xiàn)含碳材料且尤其是碳的吹送，但也可以吹送焦碳和/或史萊德輕碎屑，并且在固體吹送步驟中實現(xiàn)了成渣劑和/或合金元素的輸送，其中成渣劑和合金化元素是指所有常見的且在生產(chǎn)金屬熔液且尤其是鋼水和生鐵水時所用的成渣劑、生成泡沫渣的材料、氧化不需要的伴生元素的材料、調(diào)節(jié)出金屬熔液的理想成分的材料等。第一管可以實現(xiàn)本發(fā)明多功能噴槍的吹送碳和固體材料的功能。
以上述特征組合而出眾的多功能噴槍尤其適用于吹送如高達200公斤/分鐘的大量固體。當起勁生產(chǎn)熔融物所需的大部分電能是被礦石能代替并且從而例如提高了生產(chǎn)率時，或者當用于各種應(yīng)用場合的大量上述固體應(yīng)被吹入爐渣和/或熔液時，這是特別有利的。
通過把第二管的噴口件設(shè)計成拉伐爾噴嘴形狀，可以使在切割熔煉步驟和精煉步驟中輸送的含氧氣體的初壓即速度轉(zhuǎn)變成脈沖形式。第一管和第二管所形成的的第一環(huán)縫實現(xiàn)了本發(fā)明多功能噴槍的切割、熔煉和精煉的功能。
含氧氣體最好被理解為是例如從空氣分解設(shè)備中獲得的工程用氧或者空氣或富氧空氣。
當通過第一管來調(diào)節(jié)噴流寬展和拉伐爾流體的精練效果時，第一管用于可重現(xiàn)地控制來自第一環(huán)縫的拉伐爾噴流的脈動情況。它也被用于在液池高度低時不額外地磨損冶金容器的耐火底壁或目的明確地確保鋼水浮渣中的高FeO含量，從而在含碳量高的熔液中明顯改善了金屬熔液的脫磷效果。本發(fā)明的多功能噴槍還能夠控制爐渣中的鐵氧化物含量并進而控制鐵水的脫磷效果和例如脫釩效果。
通過第一管，要除去的液體被噴入多功能噴嘴前的拉伐爾流或燃燒區(qū)中。此外，第一管實現(xiàn)本發(fā)明多功能噴槍的液體吹送功能。
但通常第一管接受氧氣或含氧氣體。在精煉合金化熔液的情況下，第一管接受惰性氣體或蒸汽，以便降低在多功能噴嘴前的燃燒區(qū)內(nèi)的一氧化碳的分壓并且以致鉻成渣。
在燃燒步驟中，第二環(huán)縫或第三環(huán)縫用于輸送氣態(tài)和/或液態(tài)燃料如天然氣和/或石油或用于輸送含氧氣體且尤其是燃料通過其燃燒的工程用氧。對于燃燒步驟來說，第二和第三環(huán)縫一起實現(xiàn)了本發(fā)明多功能噴槍的燃燒作用。
由第五管、第六管形成的第五環(huán)縫在復(fù)燃步驟中用于輸送含氧氣體并因而實現(xiàn)了本發(fā)明多功能噴槍的復(fù)燃功能。
通過該第四和第六環(huán)縫的連通這些環(huán)縫的位于多功能噴槍頭上的孔共同形成了水冷殼體，延長了該多功能噴槍的壽命。
根據(jù)一個優(yōu)選實施例，第五環(huán)縫在形成2條至16條且最好是4條至6條噴流槽的情況下結(jié)束于噴口側(cè)。
噴流槽最好如此偏離中心縱軸線，即噴流槽中軸線在一個垂直于中心縱軸線的平面上的法向投影與一個經(jīng)過中心縱軸線和噴流槽噴口的平面之間的夾角α等于2.5度至25度并最好為5度至15度。
通過這樣設(shè)計噴流槽，可以和通過冶金容器的大氣噴流槽送來的含氧氣體一起地獲得較多空氣并且可以使可燃廢氣燃燒。
根據(jù)一個有利特征，噴流槽中軸線如此相對多功能噴槍的中心縱軸線傾斜，即噴流槽的中軸線在一個垂直于中心縱軸線的平面上的法向投影與一個經(jīng)過中心縱軸線和噴流槽噴口的平面之間的夾角β等于2.5度至60度并最好為5度至20度。
這種噴流槽設(shè)計方式允許冶金容器的廢氣范圍足夠大地復(fù)燃，這是因為致使通過噴流槽吹入的含氧氣體和進而吸入氧氣流內(nèi)的冶金容器廢氣螺旋轉(zhuǎn)動起來。這促進了廢氣與含氧氣體的混合及其復(fù)燃。
對于一些噴流槽來說，也可以不同地選擇一些角度α、β，以便最佳地考慮使用多功能噴槍時的特殊邊界條件。
將第二管噴口設(shè)計成拉伐爾噴嘴形狀的方式是如此適當設(shè)計的，即第二管噴口的錐形件的開口角γ為0.1度至5度并最好為0.5度至3度。
此外，選擇開口角γ還與冶金容器內(nèi)的條件有關(guān)。因此，在處于高壓的冶金容器中，選擇較小的γ值，而在處于低壓或真空下的冶金容器中，選擇較大的值。
根據(jù)另一個優(yōu)選特征，第二管和/或第三管的噴口件在其外側(cè)面上具有縫隙，其中所述縫隙優(yōu)選地平行于中心縱軸線。所述縫隙用于改善各噴口件的冷卻。
根據(jù)一個有利的變形實施例，第二管和第三管的噴口件結(jié)束于垂直于中心縱軸線的第一噴口平面內(nèi)，第四、第五、第六、第七管的噴口件結(jié)束于垂直于中心縱軸線的第二噴口平面內(nèi)，第一噴口平面后移到第二噴口平面的后面。
設(shè)置在多功能噴槍內(nèi)的管由此在其噴口處不受機械應(yīng)力的影響。
根據(jù)另一個有利的實施例，第一管可以在第二管內(nèi)沿中心縱軸線移動，以便繼續(xù)對固體和碳吹送功能施加影響。另外，當?shù)谝还芤频降诙艿莫M窄部位之后時，可以在預(yù)定初壓下提高要吹送的氧氣量。
為了能夠快速簡單地進行維修，第二管的噴口端由一個與第二管活動連接且尤其是螺紋連接或借助一個由O形圈密封的滑動接頭連接的噴口件構(gòu)成。
為了能更快速簡單地進行維修，第三管和/或第四管和/或第五管和/或第六管和/或第七管有利地沿其長度被至少分成兩段，各管段通過活動連接方式且尤其是螺紋連接和/或通過O形圈密封的滑動連接而被相互固定住。
根據(jù)另一個有利實施例，除了第二管噴口外，第三管和/或第四管的噴口和/或噴嘴管的噴流槽被設(shè)計成拉伐爾噴嘴形式和/或擴大第一管噴口的直徑。
拉伐爾噴嘴形狀對此是特別適用的，就是說，使燒嘴除了精煉切割功能外還為實現(xiàn)至少一個功能而具有高速吹送固體和碳以及復(fù)燃并由此獲得各氣流和/或氣/固流體的脈動和噴射范圍或噴入深度。
第一管噴口直徑的擴大在冶金容器處于低壓或真空時是特別有利的。
根據(jù)一個有利實施例，噴嘴管被設(shè)計成是耐磨的。
噴嘴管的耐磨設(shè)計最好是這樣的，即各管是由一種鉻碳合金鋼、一種滲鉻硬化鋼、滲鉻硬化銅、銅或這樣一種鋼制成的，它內(nèi)鍍覆有并可能外鍍覆有一個陶瓷鍍層或涂層。
耐磨設(shè)計允許通過第一管并借助運載氣體而將磨蝕材料如微粒狀的碳、金屬氧化物等吹入或吹到熔液或爐渣上，而沒有由此明顯縮短噴嘴管的使用壽命。
本發(fā)明多功能噴槍的另一個有利實施例在于，在背對多功能噴槍頭的那一端上，給噴嘴管配設(shè)了一個固體分配腔，其中固體分配腔由一個四面封閉的且基本上成圓柱形的環(huán)形空心體構(gòu)成，所述空心體具有一個底部、一個蓋子和一個側(cè)界面，噴嘴管從下面與固體分配腔的底部對接，至少一個固體輸送管沿切向通入固體分配腔的側(cè)界面中。
除了上述實施例外，最好設(shè)置另一個環(huán)形的且基本上成圓柱形的空心體，其中這個空心體朝上開口并且具有一個底部和一個側(cè)截面，這個空心體如此設(shè)置在固定分配腔內(nèi)，即在固體分配腔的蓋子與該空心體的側(cè)界面制件留有一個縫隙，所述噴嘴管通入所述空心體的底部中。
固體沿切向被吹入固體分配腔內(nèi)并且穿過在由所述空心體側(cè)界面構(gòu)成的中間壁上的縫隙地進入這樣一個空間內(nèi)，即噴嘴管離開所述空間(即進入該空心體內(nèi))。噴嘴管入口象噴嘴管本身那樣被設(shè)計成錐形并且是耐磨的。
固體分配腔通過一個快速閉鎖件或凸緣被固定在噴槍體上并且在閉鎖件松開后可以被抽出。耐磨噴嘴管被固定在一個成為固體分配腔底面的環(huán)上并且可以輕松地進行更換。
本發(fā)明多功能噴槍的固體分配腔適當?shù)嘏c運載氣體供應(yīng)源且尤其是惰性氣體供應(yīng)源以及至少一個固體供應(yīng)源相連。
或者，當設(shè)置了固體分配腔時，噴嘴管本身與一個運載氣體供應(yīng)源且尤其是一個惰性氣體供應(yīng)源以及至少一個固體供應(yīng)源相連。
運載氣體或惰性氣體根據(jù)實際實施的工藝步驟而可以被用作用于吹送碳或固體的或者用于調(diào)整出在切割、熔煉、精煉或燃燒步驟中所輸入的含氧氣體中的確定氧含量的噴射氣體。另外，多功能噴槍在其被用于本發(fā)明方法前可用少量惰性氣流進行清洗，或者用少量惰性氣流清洗在各自時刻不使用的吹風橫截面，并且使它不含金屬飛濺物。
為了給多功能噴槍提供工序所需的其余所有氣體，第一管以及第一環(huán)縫、第三環(huán)縫和第五環(huán)縫分別與一個氧氣供應(yīng)源、一個空氣供應(yīng)源和或許的話一個蒸汽供應(yīng)源相連，第二環(huán)縫與用于提供液態(tài)和/或氣態(tài)燃料的燃料供應(yīng)源相連。
除此之外或代替氧氣和/或空氣供應(yīng)源地，可以給第一和/或第五環(huán)縫配備熱風供應(yīng)源。在這里，熱風是指含氧氣體例如富氧氣體，它的溫度為200℃-1200℃。
可以有利地通過調(diào)整各氣體的初壓來調(diào)節(jié)給多功能噴槍輸送氣體。
除此之外或額外通過其它方式地，可以借助安裝在一些氣體管道中的對簡單的固定隔板和/或快閉閥來調(diào)節(jié)給多功能噴槍輸送氣體。
本發(fā)明多功能噴槍的所有實施例的共同點就是，可以借助光學(xué)系統(tǒng)并穿過第一管和/或第一環(huán)縫地并如本身已知的那樣測量由金屬熔液發(fā)出的電磁波且尤其是在可見光及與之相鄰的紅外線范圍內(nèi)的電磁波并且可以被輸送一個用于確定溫度和/或金屬熔液化學(xué)成分的探測器。
在這樣的測量過程中，通過第一管和/或第一環(huán)縫吹送著惰性氣體，同時仍保留多功能噴槍的燃燒燒嘴功能。分析電磁波以確定金屬熔液的溫度和/或化學(xué)成分可以通過高溫測定方法或光譜測定方法來實現(xiàn)。在WO97/22859中已提出了一種類似方法，其區(qū)別在于，在這里不是象在WO97/22859中那樣在池底進行測量的。
如此有利地布置本發(fā)明的多功能噴槍(它不僅有適用于少量固體的實施例，也包括適用于大量固體的實施例)，即它可以沿其縱軸移動或擺動。因而，一方面控制了各氣流的噴入熔液中的深度并且在液池表面高度不同的情況下調(diào)節(jié)了氣流移動路程，另一方面，獲得或描繪出了液池表面的較大區(qū)域。
在沿冶金容器內(nèi)部方向擦黑如的銅耐火墻下設(shè)置多功能噴槍已被事實證明是有利的，其中多功能噴槍可以移動和/或擺動，這是因為多功能噴槍受到了特別好的保護。
根據(jù)本發(fā)明方法而用于冶金容器中的多功能噴槍數(shù)量隨冶金容器類型和尺寸以及所用多功能噴槍的設(shè)計形式而變化的?？梢栽O(shè)置1-10個多功能噴槍。噴槍數(shù)量多時的高昂投資成本被如此克服了，即在整個爐室內(nèi)或整個熔液表面上盡可能均勻地進行能量、碳和固體的投入以及復(fù)燃并且提高了各冶金容器的生產(chǎn)率。
在噴槍數(shù)量多如有5支多功能噴槍時，將多功能噴槍設(shè)計成小尺寸的也是有利的，從而吹送橫截面大致等于采用少量多功能噴槍如只采用2支多功能噴槍時的橫截面。
以下，電爐和轉(zhuǎn)爐被認為是說明本發(fā)明的典型的但不是限制性的例子。
只要未另作說明，后述實施例涉及的是吹送大量固體的多功能噴槍。
以下，為了簡化術(shù)語，第一管、第一環(huán)縫、第二環(huán)縫、第三環(huán)縫、第五環(huán)縫以及噴嘴管和各自所屬噴口件或噴流槽一起被稱為噴嘴1、噴嘴2、噴嘴3、噴嘴4、噴嘴5、噴嘴6。
根據(jù)本發(fā)明，至少一個(在大型爐子中，噴槍就多一些)多功能噴槍從爐凸肚上的熔液出料口(最好在側(cè)壁上)算起地或從爐蓋吹入地設(shè)置在液池表面上。多功能噴槍的縱軸線在設(shè)置在側(cè)壁或爐凸肚區(qū)中時應(yīng)該相對液池表面傾斜35度以上。多功能噴槍一般固定設(shè)置。當被設(shè)置在其長耐火墻位于爐渣區(qū)或有時也在電爐凸肚區(qū)內(nèi)的電爐中時，可以擬定出直線可移動地且能擺動或不能擺動地將噴槍設(shè)置在側(cè)壁和/或凸肚或爐蓋中。
根據(jù)如電爐象在現(xiàn)有技術(shù)中那樣地配有相應(yīng)的燒嘴和/或復(fù)燃噴槍的情況，多功能噴槍最好被用在冷爐區(qū)(冷點)或凸肚區(qū)內(nèi)。原則上，多功能噴槍可以被安裝在爐周圍或者降低移出爐蓋。在例如通過第五孔連續(xù)投入大量泡沫鐵的電爐中，這樣的布局是有的，其中來自多功能噴槍的流體撞擊在熔液上的泡沫鐵撞擊位置附近，這是因為，在那里迫切需要能量并且可能產(chǎn)生一氧化碳并進行復(fù)燃，以及通過吹送碳來抑制FeO生成。
就在側(cè)壁中的噴槍位置高度而言，當有限的熔液精煉以及氧氣流透入熔液是很重要的時候，保證來自噴嘴2的流體移動路程小于2米。在電爐凸肚區(qū)內(nèi)，流體移動路程在大多數(shù)情況下小于1.2米。在轉(zhuǎn)爐或類似的反應(yīng)裝置中，流體移動路程基本上大于2米。
為了使電極消耗最佳化，當在側(cè)壁內(nèi)設(shè)置噴槍時，多功能噴槍最好沿假想圓柱體的切向布置。圓柱體直徑在電極分圓與爐壁之間。
多功能噴槍最好被用于強烈冷卻的且大致成正方體形的銅耐火板中，其側(cè)面長度約為0.5米。由此一來，延長了噴槍環(huán)境的使用壽命。當使用大塊廢鋼鐵并且預(yù)熱時間在噴嘴4吹送氧氣且噴嘴3吹送燃料時很短時，這是很重要的。隨后，使來自噴嘴5或噴嘴2氧氣流轉(zhuǎn)向并且暫時一部分氧氣掃過擋板，如在一般燒嘴中所采用的那樣。多功能噴槍安裝在楔形插入爐內(nèi)的銅耐火板下已被事實證明是很有利的，因為噴槍由此一來受到了良好的保護。
本發(fā)明多功能噴槍的工作方式如下在等候位置上，以最小量給噴嘴提供0.2巴的空氣(噴嘴1)、空氣(噴嘴2)、氮氣(噴嘴3)、空氣(噴嘴4)、空氣(噴嘴5)。
在加料時，噴嘴壓力暫時提高到約1.5巴，而噴槍在加料時把飛濺物吹出爐室。
在加入鐵基材如廢鋼鐵和/或鑄鐵和碳塊、直接還原鐵、成渣劑等后，多功能噴槍逐步從保留量(小于1巴初壓)啟動并用于各目的。但是，工序的時間過程通常取決于爐料塊度、預(yù)計的熔液含碳量曲線、爐渣中的金屬氧化物含量、所需的熔液脫磷程度等并且可能是變化的。在極端情況下，一開始就發(fā)揮所有功能并且始終使噴槍長時間工作。
在一般爐料(常用廢鋼鐵)的情況下，典型的工作方式是這樣的首先，在點弧并且廢氣管接頭著火后，通過噴嘴4通入氧氣并隨后馬上從噴嘴3中通入燃料如天然氣(0.6Nm3/min-7Nm3/min)。廢鋼鐵被噴槍加熱(燒嘴功能)。
沒過多久(這由所用廢鋼鐵基材來決定)，如在2分鐘后，從噴嘴2通入均勻的氧氣流量以便切割并氧化廢鋼鐵熔融物。根據(jù)用于精煉的預(yù)燃氧氣量，在形成如20厘米深的金屬熔液池后，利用更多氧氣并通過由第一管控制的氧氣流脈動來使熔液脫碳。另外，燒嘴功能在大多數(shù)應(yīng)用場合中仍然保留，以使熔煉和脫碳以及熔液部分氧化的效果最佳化。
可燃爐氣在噴嘴5接通氧氣后被吸入到一些氧氣流中并部分燃燒。由此釋放的能量被有效地傳遞給廢鋼鐵、爐渣和熔液而沒有白白在廢氣系統(tǒng)中損失掉。甚至，從熱技術(shù)方面還減輕了廢氣系統(tǒng)的負擔。來自噴嘴5的氧氣流即2-16塊/多功能噴槍相對噴槍縱軸線傾斜地向下吹入廢料運動機構(gòu)中。
在用于固體吹送率低的噴槍中，當在噴嘴入口設(shè)置了專用換向閥時，中心噴嘴1從吹送空氣轉(zhuǎn)變?yōu)榇邓脱鯕獠⑶以诘獨馇逑春筠D(zhuǎn)變?nèi)绱邓吞肌．敶罅恳笱鯕庖员憔珶挄r，中斷碳吹送，借助換向閥并用氮氣清洗噴嘴1并且噴嘴1以及噴嘴2接受預(yù)定的氧氣流量。
根據(jù)爐子大小以及多功能噴槍數(shù)量，流經(jīng)噴嘴2的氧氣量為400至3000Nm3/小時。在每平方毫米吹風橫截面內(nèi)，通過噴嘴6吹送高達0.3公斤/分鐘的碳。通過額定寬度為12毫米的噴嘴6例如在噴嘴2吹送少量氧氣時吹送高達34公斤/分鐘的碳。通過碳吹送，爐渣很快并強烈地成為泡沫，爐渣中的FeO含量穩(wěn)定在低到20％的水平，在熔液碳含量如為0.04％的情況下，鋼中的氧含量從1000ppm降到600ppm。這些效果可以通過用可良好調(diào)節(jié)的清洗噴嘴進行清洗來加強，所述清洗噴嘴接受氮氣和/或氬氣+甲烷。
當必須調(diào)節(jié)出如0.03％的熔液含碳量并且爐渣在過熔液熱期間內(nèi)必須成為泡沫狀時，只在壓力很低且單位時間內(nèi)數(shù)量少的情況下通過噴嘴6把碳吹送到爐渣上并隨后又精煉。
當應(yīng)該暫時給熔液或爐渣(為調(diào)整)送入大量碳時，通過噴嘴2吹送惰性氣體、空氣或少量氧并通過噴嘴6吹送大量碳。噴嘴6入口處的壓力隨著碳的吹送(或液體吹送)而按照以下公式提高f=1.4+B1.4]]>其中，f是在運載氣體量不變時的壓力提高系數(shù)，B是運載氣體的吸附密度(單位kg/Nm3)。
尤其是在鉻合金化熔液中，在碳含量例如低于1％的情況下，通過惰性氣體或蒸汽與來自噴嘴1、噴嘴2、噴嘴4的氧氣的混合來減少一氧化碳的分壓并抑制鉻成渣是很有利的。
由此一來，經(jīng)濟地即在合金化元素成渣少并且溫度低、生產(chǎn)率高的情況下形成了低于0.4％的碳含量。由此一來，明顯縮短了后接的VOD(真空脫氧)處理過程并且明顯提高了利用多功能噴槍和VOD的生產(chǎn)路線EAF的總生產(chǎn)率。借助氧氣和惰性氣體或蒸汽逼供內(nèi)與多功能噴槍聯(lián)合地進行底吹是一種特別適用于在采用具體方法的情況下按照EAF生產(chǎn)合金鋼如不銹鋼的組合方案。在極端情況下，不銹鋼也可以按照不需要VOD處理的EAF方式制成。
以下，在

圖1-圖9中詳細描述了本發(fā)明的多功能噴槍及其應(yīng)用。
另外，圖1-圖3表示用于固體量比較少地吹送的多功能噴槍。
圖1表示沿多功能噴槍的中心縱軸線的縮小縱截面圖。
圖2表示多功能噴槍頭。
圖3是沿圖2的箭頭Ⅰ的方向的圖2所示噴槍頭的視圖。
圖4-圖7表示用于固體量比較多地吹送的本發(fā)明噴槍。
圖4以縮小的縱截面圖表示這種噴槍的整個結(jié)構(gòu)。
圖5表示多功能噴槍頭。
圖6是圖5所示噴槍頭的沿箭頭Ⅳ方向的視圖。
圖7表示用于固體比較多的多功能噴槍以及供氣管道。
圖8、9表示在冶金容器中的本發(fā)明多功能噴槍的結(jié)構(gòu)。
圖1所示的多功能噴槍具有第一管1，它尤其是被用于輸送固體的從微粒狀到粉塵狀的物質(zhì)，這些物質(zhì)可以通過氣體輸送。第一管1沿多功能噴槍的中心縱軸線2方向延伸并且被第二管3圍住，在第二管與第一管之間形成了第一環(huán)縫4，通過所述環(huán)縫來輸送尤其是含氧的氣體。
第二管3的內(nèi)側(cè)在噴口端側(cè)成拉伐爾噴嘴形狀，所述噴口端由一個特有的且可以輕松地螺紋連接而與第二管3分開的噴口件5構(gòu)成，從而含氧氣體或氧氣以超音速流出噴口件5。
第二管3被第三管6包圍住，從而在第二管與第三管之間形成第二環(huán)縫7，通過所述環(huán)縫來輸送氣態(tài)的和/或液態(tài)的燃料。
第四觀8環(huán)繞著第三管6，從而在第四管與第三管之間形成了第三環(huán)縫9，又通過所述環(huán)縫來輸送尤其是含氧的氣體。
第四管8還被第五管10包圍住，從而在第四管和第五管之間形成了第四環(huán)縫11，通過所述環(huán)縫來輸送尤其是含氧的氣體。
第四環(huán)縫11在噴口側(cè)終止于許多噴流槽12中。噴流槽12的中軸線相對多功能噴槍的縱軸線2是傾斜的。各噴流槽12中軸線13在一個經(jīng)過中心縱軸線2和噴流槽12噴口的平面上(它在圖2中就是圖面)的法向投影與中心縱軸線2的夾角α為2.5度至25度。至于傾斜角度，各噴流槽12中軸線13在一個垂直于中心縱軸線2的平面上的法向投影(其中該平面在圖3中等于圖面，所述法向投影與圖3所選視圖中的中軸線重合)與一個經(jīng)過縱軸線2和噴流槽噴口的平面的夾角β為2.5度至60度。
由此一來，致使噴流槽12所噴入的含氧氣體及進而被吸入該氧氣流中的冶金爐廢氣做螺旋線形混合運動并且廢氣被吸入氧氣流中。這導(dǎo)致了含氧氣體與廢氣有效混合并形成了其復(fù)燃。
第五管10的外面被一個水冷雙殼套14包圍住，所述雙殼套通常終止于和第一、第二、第三管1、3、6或噴口件一樣的噴口平面15內(nèi)。第四管8和第五管10可以和水冷雙殼套14一起終止于第二噴口平面16上，其中第一噴口平面后移到第二噴口平面的后面(虛線所示17)。
第二、第三管3、6的噴口件5、18在其外側(cè)面上設(shè)有許多縫19，由此一來，獲得了通過第二、第三環(huán)縫、9輸送的氣體的加強冷卻效果。
第一管1的內(nèi)側(cè)被設(shè)計成是耐磨損的，為此，它在內(nèi)側(cè)具有一個陶瓷襯層。第一管1也可以借助一個氣動驅(qū)動機構(gòu)沿中軸線并如箭頭Ⅱ所示地移動。
第三管6和第四管8在其長度方向上被分開并且各管段6a、6b或8a、8b借助螺紋連接而被相互固定住。由此一來，管段6b、8b可以在維修的情況下快速更換。密封是借助O形圈實現(xiàn)的。
圖4所示的多功能噴槍具有第一管20，它尤其是被用于輸送含氧氣體。第一管20沿多功能噴槍的中軸線21方向延伸并且被第二管22包圍著，由此一來，在第一管和第二管之間形成了第一環(huán)縫23，又是通過所述環(huán)縫來輸送尤其是含氧的氣體。
在通過第一管20輸送含氧氣體時，所述氣體主要用于控制來自第一環(huán)縫23的氣流的脈動以及控制爐渣的FeO含量。為此，第一管可以如箭頭Ⅲ所示地例如借助一個氣動驅(qū)動機構(gòu)而沿中心縱軸線21移動。但也可以通過第一管20實現(xiàn)液體噴流措施。
第二管22的內(nèi)側(cè)在噴口件24處被設(shè)計成拉伐爾噴嘴形狀，從而含氧氣體或氧氣可以以超音速流出噴口件24。
第二管2被第三管25包圍住，從而在第二管與第三管之間形成了第二環(huán)縫26，通過所述環(huán)縫來輸送氣態(tài)和/或液態(tài)燃料。
第四管27包圍著第三管25，從而在第三管與第四管之間形成了第三環(huán)縫28，又通過該環(huán)縫來輸送尤其是含氧的氣體。
第四管27還被第五管29包圍著，從而在第四管與第五管之間形成了第四環(huán)縫30，通過該環(huán)縫來輸送冷卻水。
第五管29還被第六管31包圍住，從而在第五管與第六管之間形成了第五環(huán)縫32，通過該環(huán)縫來輸送尤其是含氧的氣體。
第五環(huán)縫32在噴口側(cè)終止于許多噴流槽33中。噴流槽33的中軸線34相對多功能噴槍的縱軸線21是傾斜的。各噴流槽33中軸線33在一個經(jīng)過中心縱軸線21和噴流槽33噴口的平面上(它在圖5中就是圖面)的法向投影與中心縱軸線21的夾角α為2.5度至25度。至于傾斜角度，各噴流槽33中軸線34在一個垂直于中心縱軸線21的平面上的法向投影(其中該平面在圖6中就是圖面，所述法向投影與圖6所選視圖中的中軸線重合)與一個經(jīng)過縱軸線21和噴流槽噴口的平面的夾角β為2.5度至60度。
由此一來，致使噴流槽33所噴入的含氧氣體及進而被吸入該氧氣流中的冶金爐廢氣做螺旋線形混合運動并且廢氣被吸入氧氣流中。這導(dǎo)致了含氧氣體與廢氣有效混合并形成了其復(fù)燃。
第六管31的外側(cè)被第七管35包圍住，由此一來，形成了第六環(huán)縫36，通過該環(huán)縫抽吸冷卻水。
第四環(huán)縫30和第六環(huán)縫36被設(shè)計在噴口側(cè)是封閉的并且在多功能噴槍頭37中通過孔38連通。第四環(huán)縫30和第六環(huán)縫36與孔38共同形成了一個水冷雙殼套，在工作過程中，大約60立方米/小時的水流過該雙殼套。
許多用于輸送從粉塵狀到微粒狀的固體的噴嘴管39在第五環(huán)縫32中經(jīng)過，其中在圖4、5中，由于所選角度的而只在橫截面圖中畫出了一個噴嘴管39。噴嘴管39的內(nèi)側(cè)被設(shè)計成耐磨的，為此，它涂有一個陶瓷襯層。噴嘴管39通入多功能噴槍頭37中或者與之對接。在這里，噴嘴管39的噴口成圓柱形，但是它也可以簡單地被擴大成錐形或成拉伐爾噴嘴形狀。
在噴流槽33被用于復(fù)燃被省略的特殊情況下，整個第五環(huán)縫32還接受運載氣體和固體。固體隨后通過噴流槽33進行吹送，噴流槽在之中情況下被設(shè)計成是耐磨的。
第二管22和第三管25的噴口件24,40在其外側(cè)有多個間隙41，從而通過第二環(huán)縫26和第三環(huán)縫28引入的氣體而達到強烈的冷卻作用。
第四管27、第五管29、第六管31和第七管35的噴口件終止于第一噴口平面42內(nèi)。第二管22與第三管25的噴口件24、40終止于第二噴口平面43內(nèi)，其中第二噴口平面后移到第一噴口平面的后面。
第四管27與第五管29在其長度方向上被分開，第四管27和第五管29都被分成兩截，各管段借助螺紋連接44而被相互固定住。由此一來，各管段在維修的情況下可以進行快速更換。密封是通過O形圈實現(xiàn)的。
多功能噴槍頭37的水冷件即第四至第七管27、29、31、35的噴口件最好是銅制的，或者是通過焊接、鍛造或澆注成的。在只有一個焊縫散開后，這些部件容易被取出并因而進行更換。
大致在多功能噴槍的中心，給噴嘴管39配備了一個固體分配腔45，它成環(huán)狀空心體形狀并且包圍著多功能噴槍。另一個環(huán)抓哏內(nèi)空心體位于固體分配腔45內(nèi)，但它被設(shè)計成朝上敞開，由此一來，在固定分配腔45的蓋板47與第二個環(huán)形空心體46的側(cè)界面48之間留下了一個縫隙。噴嘴管39與固體分配腔45的底部49對接并且通入第二空心體46的底部50中。一個固體流道51與之近似于相切地通入固體分配腔45中。所吹送的固體在固體分配腔45中分散開并且越過第二空心體46的側(cè)界面48(形成一種溢流)地流入第二空心體并隨后流入噴嘴管39。
在圖7中，畫出了多功能噴槍(用于固體比較多的)的氣體固體供應(yīng)系統(tǒng)。
為了供應(yīng)所有應(yīng)用場合所需的所有氣體和固體，設(shè)置了一個燃料供應(yīng)源52、運載氣體供應(yīng)源53、一個氧氣供應(yīng)源54、一個空氣供應(yīng)源55、至少一個固體供應(yīng)源56以及一個蒸汽供應(yīng)源(用于特殊應(yīng)用場合)。
作為燃料主要使用了碳氫化合物如甲烷、乙烷、丙烷、丁烷、一氧化碳或這些氣體的混合物，但根據(jù)可備用性能，也可以使用液態(tài)燃料如石油，其中尤其是在粘稠燃油的情況下，在使用前加熱燃料是很有利的。
作為運載氣體，一般采用了惰性氣體如氮氣、氬氣或這些氣體的混合物。但根據(jù)使用場合，也可以把其它氣體例如空氣或天然氣用作運載氣體。
第一管20、第一環(huán)縫23、第二環(huán)縫26、第三環(huán)縫28和第五環(huán)縫32都配設(shè)有氣體管道58、59、60、61、62，其中第二環(huán)縫26與燃料供應(yīng)源52和運載氣體供應(yīng)源53相連，其余環(huán)縫23、28、32以及第一管20分別與運載氣體供應(yīng)源53、氧氣供應(yīng)源54、空氣供應(yīng)源55以及在特殊應(yīng)用場合中與蒸汽供應(yīng)源頭57相連。
為了實現(xiàn)本發(fā)明多功能噴槍的碳與固體的吹送功能，通向固體分配腔45的運載氣體管道63以及在特殊情況下的通向第一、第三、第五環(huán)縫的氣體管道59、61、62分別配有固體供應(yīng)源56，從盡可能使功能多樣化的意義上講，可以分別接通斷開所述固體供應(yīng)源。
大多數(shù)固體和在這里又主要是碳通過噴嘴管39進行吹送。但是，其它固體在裝料的情況下隨時可以通過至少一個環(huán)縫23、28、32來吹送，其中吹送固體用的運載氣體可以分別是運載氣體、氧氣、空氣、蒸汽或這些氣體的混合物。
多功能噴槍或第四環(huán)縫30和第六環(huán)縫36還配備有一個水冷輸入管64和冷卻水排出管65。在許多應(yīng)用場合中，可以省略水冷。因而，如果是在電爐中，則可以在沒有突出固定噴槍頭任務(wù)的情況下進行水冷。
圖8表示其中裝有本發(fā)明多功能噴槍67、68的電爐66的垂直截面。它還畫出了流體69進入熔液70或爐渣71中以及使爐內(nèi)廢氣復(fù)燃的氧氣流(短箭頭72)。在電爐66中，一般還設(shè)置了燒嘴/復(fù)燃噴槍75以及爐門燒嘴74和爐底燒嘴75并且預(yù)設(shè)了一個出料口76。多功能噴槍68受到一個朝爐內(nèi)隆起的耐火磚墻77的保護。
圖8a示出了通過圖8的電爐66的水平剖面，該多功能噴槍68以大至與電極分度圓78同心的圓相切的方向布置。從而避免了過度的電極消耗及過早的磨損。其它的多功能噴槍69靠近電爐66的凸出部79布置。
圖9和9a表示將多功能噴槍67、68設(shè)置在具有偏心爐身的電爐80中的結(jié)構(gòu)以及燒嘴/復(fù)燃噴槍73和爐底燒嘴75。另一個多功能噴槍81通過一個立于電爐80外的升降機構(gòu)(未示出)而在至少一個位置上穿過蓋板開口地被送入爐內(nèi)以便進行吹送。在這種爐型中，部分已變軟的預(yù)熱廢鋼鐵82在沒有結(jié)瘤的情況下移向電極86是很重要的。
所示噴嘴結(jié)構(gòu)達到了特別大的效果。出料時間小于40分鐘并且電流損耗降低到290kWh/噸鋼水以下。為此，穿過爐蓋插入的多功能噴槍也是功不可沒的。
實施例在以下例子中，附圖中還是為第一管、第一環(huán)縫、第二環(huán)縫、第三環(huán)縫、第四環(huán)縫、第五環(huán)縫采用了噴嘴1、噴嘴2、噴嘴3、噴嘴4、噴嘴5、噴嘴6以及噴嘴管或其各自的噴口件。
例1在變壓器功率為80MVA的115噸電爐中，如圖5、5a所示地形成了三個多功能噴槍(49,50)。確切地說，爐子還配備有兩個爐底噴嘴、四個復(fù)燃/燒嘴噴嘴5以及一個爐門燒嘴57。
在第一廢鋼鐵筐將49噸廢鋼鐵、19噸固體生鐵和1000公斤碳塊裝到約為20噸的金屬熔液池中后，其中噴嘴1、噴嘴2、噴嘴4和噴嘴5在加料時吹送空氣，噴嘴3、噴嘴4接受6Nm3O2/min(噴嘴4)或3Nm3CH4/min(噴嘴3)。2分鐘后，噴嘴2、5從空氣轉(zhuǎn)為氧氣并且接受6(噴嘴2)或4.5Nm3/min的氧氣。通過噴嘴6吹送含5公斤/分鐘的微粒碳的空氣，以便加速廢鋼鐵熔化并且控制廢鋼鐵氧化情況。在5分鐘通電后，或者說在熔融金屬量增加后，噴嘴2的氧氣量提高到16Nm3/min，通過噴嘴輸送的碳加倍到12公斤/分鐘。在第一批料的熔煉過程快結(jié)束時，取消流過噴嘴5的氧氣量。
在第二批爐料中，加入了57噸廢鋼鐵并且利用多功能噴槍個復(fù)燃噴槍進行同時的處理如預(yù)熱、切斷、加速熔化、爐內(nèi)廢氣復(fù)燃以及利用來自三個多功能噴槍的噴嘴5的氧氣流來進行強化精煉。兩個爐底噴嘴57分別以0.4Nm3N2/min和0.2Nm3CH4/min工作，所述氣體在氣體調(diào)配站內(nèi)進行預(yù)混合，但在兩個平靜液池期間內(nèi)，所述噴嘴只以上述吹送速度的一半速度工作。流經(jīng)所有復(fù)燃噴槍55的氧氣量與廢氣分析結(jié)果是如此相符的，即一氧化碳含量在廢氣中不超過約10％。
通常，碳的吹送是根據(jù)形成泡沫渣以及在1580℃熔液中的碳含量為0.30％的要求來調(diào)節(jié)的。在3分鐘的時間里，碳通過顆粒狀史萊德輕碎屑而得到補充。爐渣泡沫也因而發(fā)揮了作用。在過熱期間內(nèi)，公共消耗了4500Nm3/min氧氣地進行精煉。而多功能噴槍49、50的復(fù)燃噴嘴(噴嘴5)和燒嘴55保留著空氣。在出料前兩分鐘并在出渣后，精煉效果最小地再次強烈吹送碳，以便使熔液的氧含量降低到約600ppm。
在熔液(熔融物)中的碳含量為0.3％時，爐渣中的FeO含量為18％，因而出鋼量高達92％。出鋼連續(xù)時間和煉鋼效率為52分鐘或者超過132噸/小時。消耗量為39公斤石灰/噸、2.1公斤電極/噸、9公斤碳塊/噸、12公斤吹送碳/噸、55Nm3/min氧氣、4Nm3CH4/min以及290kWh/噸。此時所用的多功能噴槍具有800次加料的使用壽命。只是預(yù)防萬一地更換了碳吹送噴嘴。
例2當在60噸電爐中生產(chǎn)鉻合金化熔液時，借助3個小型多功能噴槍將熔液的含碳量從0.8％降低到0.3％。爐渣的氧化鉻含量可以通過在后三分之一精煉期內(nèi)吹送40％氧氣和60％氮氣而保持在12％以下。在這種嘗試中，在電爐3底部上使用了噴嘴，它們吹送氮氣和甲烷。通過這個利用多功能噴槍的精煉期，隨后的VOD處理可以被縮短30分鐘/每爐。通過成渣吹送，爐渣被泡沫化。為此，所吹送的氧氣量必須被提高到90公斤/分鐘。最終的碳含量為0.03％。
例3在熔煉80％DRI和20％廢鋼鐵時，一個多功能噴槍設(shè)置在爐凸肚的出鋼區(qū)內(nèi)并且兩個多功能噴槍可以穿過爐蓋地插入爐內(nèi)。這兩個噴槍向著連續(xù)送入爐中的DRI的撞擊位置吹送。這個液池區(qū)域通過兩個噴嘴得到更好的混合，所述噴嘴設(shè)置在爐底內(nèi)并且吹送氮氣和甲烷。優(yōu)點就是，在50噸電爐中，出鋼時間從105分鐘縮短到83分鐘。生產(chǎn)率提高20％。
例4在底吹氧氣和碳粉的65噸轉(zhuǎn)爐中，多功能噴槍被固定安裝在轉(zhuǎn)爐轉(zhuǎn)動圓內(nèi)。通過底部吹送200Nm3/min氧氣并且在大部分脫碳時間內(nèi)通過多功能噴槍吹送105Nm3/min氧氣。通過3分鐘廢鋼鐵預(yù)熱，15公斤碳/噸的吹送和在轉(zhuǎn)爐爐內(nèi)廢氣的部分復(fù)燃及傳熱能夠?qū)U鋼鐵成分(相對出鋼量而言)從22％提高到27％。爐底噴嘴能夠減少，噴嘴間距可以增大，爐底使用壽命可從700爐提高到820爐。盡可能還原在上轉(zhuǎn)爐料鐘內(nèi)的金屬成分和爐渣成分是尤其重要的，從而它們不必再通過燃燒或漫長的燃盡而被除去。通過多功能噴槍的特點，采取了從轉(zhuǎn)爐壁內(nèi)的側(cè)噴嘴中將氧氣輸送到轉(zhuǎn)爐轉(zhuǎn)動圓以外的方式。在沒有任何不利作用的情況下，鼓風流的移動長度增加了2.4米。
例5在120噸DC電爐內(nèi)使用多功能噴槍被證明是特別有利的，其中金屬成分由52％的少微量元素的液態(tài)生鐵和48％的廢鋼鐵構(gòu)成的，但是，生鐵的含磷量為0.15％。在這種變電功率為95MVA的電爐中，4個多功能噴槍被裝入爐側(cè)壁中。其中兩個噴槍不進行碳吹送，這是因為液態(tài)生鐵含有足夠的碳。但是，噴嘴6循環(huán)地接受石灰粉(共100公斤/分鐘)，以利于磷成渣。為此采取以下措施，多功能噴槍的噴嘴1在一些吹送期間內(nèi)承受高氧氣壓力(8巴)，由此一來，爐渣的FeO含量從20％提高到35％。這造成了，在爐渣與熔液之間的磷分配情況可以從50提高到90，即明顯改善了脫磷，從而可以沒有時間損失地在成品實樣中調(diào)整出0.015％的磷含量。爐渣量為120公斤/噸鋼水。
為了精煉和使爐渣成泡沫而通常使其在在爐子中穿過爐渣門的上述兩個水冷氧氣噴槍被取出。爐門只為了出渣才被打開，由此一來，明顯減少了含氮冷空氣的流入。以下工作方式是實用的。
在第一批和一些廢鋼鐵筐被裝入后，電極下的廢料區(qū)在5分鐘內(nèi)被熔化，打開爐蓋并且液態(tài)生鐵與鐵水罐一起被快速倒入這個空間。在中斷吹送之前，多功能噴槍在燒嘴工作過程中移動并且在倒出生鐵前轉(zhuǎn)入復(fù)燃和廢料切割工作中。在生鐵倒空以后，在4個多功能噴槍的鼓風流撞擊熔液的位置上，以700Nm3/min的氧氣進行精煉。用于爐內(nèi)廢氣復(fù)燃的噴嘴5比爐子在廢鋼鐵量為100％的情況下工作時更偏離多功能噴槍縱軸線一些地吹風。由此一來，在復(fù)燃時散發(fā)的熱被更有效地傳遞給爐渣和熔液。
結(jié)果，電流損耗從225kWh/噸鋼水降低到190kWh/噸鋼水，并且縮短了出鋼連續(xù)時間約10％并且成品鋼中的氮含量平均從58ppm降低到49ppm。多功能噴槍的使用壽命也在這種使用情況下比水冷吹風噴槍高許多。
本發(fā)明不局限于附圖和例子所示的實施例，而是包括所有技術(shù)人員已知的方式，這些方式是為實現(xiàn)本發(fā)明而考慮的。
因此，在本發(fā)明的范圍內(nèi)有各種可行方案，它們允許以不同設(shè)計方式組合多功能噴槍及其及其工作方式并且允許其適應(yīng)于用于生產(chǎn)各種熔液例如低碳鐵合金的其它反應(yīng)器的工作條件。
權(quán)利要求
1．一種在冶金容器中生產(chǎn)金屬熔液且尤其是鐵水或鋼水的方法，其中含金屬和/或含金屬氧化物的爐料以固體形式和可能以液態(tài)形式加入冶金容器中，熔化和可能最終還原爐料所需的大部分能量是以電能方式和/或通過燃燒和/或氣化含碳材料而獲得的，其特征在于以下特征的組合(A)在一個燃燒步驟中，通過借助至少一個多功能噴槍實現(xiàn)的吹送和燃燒氣態(tài)和/或液態(tài)含碳材料和含氧氣體而給爐料輸送附加能量；(B)在一個切割熔煉步驟中，固體爐料通過借助多功能噴槍實現(xiàn)的強化吹送含氧氣體而被切斷和部分熔化；(C)在精煉步驟中，熔化的爐料通過借助多功能噴槍實現(xiàn)的強化吹送含氧氣體而得到精煉；(D)在一個碳吹送步驟中，爐料通過借助多功能噴槍實現(xiàn)的微粒狀和/或粉塵狀固態(tài)含碳材料的吹送和或許的話燃燒而給爐料輸送合金化碳元素和/或附加能量；(E)在一個復(fù)燃步驟中，冶金容器的廢氣通過借助多功能噴槍實現(xiàn)的且至少在三維方向其中的兩個方向上偏離各多功能噴槍地將含氧氣體吹入冶金容器廢氣室內(nèi)而進行復(fù)燃；(F)在一個固體吹送步驟中，爐料通過借助多功能噴槍實現(xiàn)的微粒和/或粉塵狀固體成渣劑和/或合金化劑的吹送而給所述爐料輸送所需的物質(zhì)，以便獲得理想的金屬熔液成分；其中，根據(jù)爐料成分和理想的金屬熔液的成分，有選擇地按照任何一種組合方式且尤其是先后進行地和/或次序相反地和/或同時地和/或在漏過步驟(A)到(F)中的一個而實施步驟(A)-(F)。
2．如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，一個電爐或一個煉鋼轉(zhuǎn)爐或一個熔煉氣化器或一個盛鋼桶或一個用于轉(zhuǎn)變爐渣的容器被用作冶金容器。
3．如權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于，冶金容器處于高壓、大氣壓、低壓或真空下。
4．如權(quán)利要求1-3之一所述的方法，其特征在于，至少一個多功能噴槍與本身已知的燒嘴和/或精煉噴槍和/或復(fù)燃噴槍和/或池底噴槍-在是電爐的情況下-和/或空心電極和/或側(cè)噴嘴-在是轉(zhuǎn)爐的情況下-一起使用。
5．如權(quán)利要求1-4之一所述的方法，其特征在于，在固體吹送步驟中，至少以下一種材料被吹入或吹送到部分或完全熔化的爐料上成微粒和/或粉塵形狀的金屬礦物如鉻礦石、鎳礦石和錳礦石、金屬氧化物如氧化鎳、氧化釩和氧化鉻、碳化鐵、碳化鈣、鋁土、FeSi、FeCr、FeMn、含油氧化皮、渣子、成渣劑、來自除塵設(shè)備的灰塵、磨削屑、金屬碎屑、脫氧劑、史萊德輕碎屑、石灰、碳、焦碳和泡沫鐵。
6．如權(quán)利要求1-5之一所述的方法，其特征在于，在復(fù)燃步驟中，周期波動地和/或脈動地進行含氧氣體的吹送。
7．如權(quán)利要求1-6之一所述的方法，其特征在于，在一個電爐的碳吹送步驟和/或固體吹送步驟中，來自一多功能噴槍的射體指向通過爐蓋開口被加入熔液中的固體材料或溶液上的電弧的沖擊部位或所述沖擊部位附近。
8．如權(quán)利要求1-6之一所述的方法，其特征在于，在一個轉(zhuǎn)爐的碳吹送步驟和/或固體吹送步驟中，來自一多功能噴槍的流體指向另一個噴槍或一個溶液上的側(cè)噴嘴的氧氣流的沖擊部位或沖擊部位附近。
9．如權(quán)利要求1-8之一所述的方法，其特征在于，至少一個工序A、B、D、E、F是借助一個多功能噴槍而基本上與精煉步驟同時地進行的。
10．如權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于，借助一個多功能噴槍而基本上與精煉步驟同時地進行燃燒步驟。
11．如權(quán)利要求1-10之一所述的方法，其特征在于，在生產(chǎn)含碳量低的鐵水且優(yōu)選地是合金化鐵水的精煉步驟中，除了加強吹送含氧氣體水蒸汽外，和/或一種惰性氣體如氮氣和或天然氣被吹入或吹到部分或完全熔化的爐料上。
12．如權(quán)利要求1-11之一所述的方法，其特征在于，在生產(chǎn)含碳量低的鐵水或鋼水的碳吹送步驟中，含碳材料速度緩慢地被吹向和吹入在熔液中的爐渣。
13．如權(quán)利要求1-12之一所述的方法，其特征在于，在至少一個步驟A、B、C、E中實現(xiàn)了液體吹送(G)，其中借助多功能噴槍吹送可燃燒的和/或不可燃燒、難處理掉的且可能有毒的液體并使其熱分解并由此以來適宜于環(huán)境地處理掉。
14．如權(quán)利要求13所述的方法，其特征在于，在精煉步驟中進行液體吹送，或者液流指向在金屬熔液上方的電弧沖擊位置。
15．如權(quán)利要求1-14之一所述的方法，其特征在于，在精煉步驟(C)中，所吹入的含氧氣體氣流借助多功能噴槍通過的另一股氣流的吹送而有目的地對其施加影響。
16．一種用于如權(quán)利要求1-15之一所述方法的多功能噴槍，它具有許多個相互包套的且與一個中心縱軸線同心的管，所述管的一個共同管端形成了多功能噴槍頭，其特征在于以下特征的組合，·用于形成一條尤其是用于輸送從微粒狀到粉末狀的固體物質(zhì)的輸送通道的第一管(1)；·一個在形成尤其是用于輸送一種含氧氣體的第一環(huán)縫(7)的情況下圍繞第一管(1)的第二管(3)，其中第二管(3)的噴口件(5)被設(shè)計成拉伐爾噴嘴形狀；·一個在形成尤其是用于輸送一種氣態(tài)或流態(tài)的燃料的第二環(huán)縫(7)的情況下圍繞第二管(3)的第三管(6)；·一個在形成尤其是用于輸送一種含氧氣體的第三環(huán)縫(9)的情況下圍繞第三管(6)的第四管(8)；·一個在形成尤其是用于輸送一種含氧氣體的第四環(huán)縫(11)的情況下圍繞第四管(8)的第五管(10)，其中第四管(11)在形成許多噴流槽(12)的情況下結(jié)束于噴口側(cè)，經(jīng)過各噴流槽(12)的流動方向偏離了中心縱軸線(2)。
17．如權(quán)利要求16所述的多功能噴槍，其特征在于，還為第五管(10)提供了冷卻裝置且尤其是一個水冷雙殼套(14)。
18．如權(quán)利要求16-17之一所述的多功能噴槍，其特征在于，第一管(1)、第二管(3)和第三管(6)的噴口件結(jié)束于垂直于中心縱軸線(2)的第一噴口平面(15)內(nèi)，第四、第五管的噴口件結(jié)束于垂直于中心縱軸線(2)的第二噴口平面(16)內(nèi)，第一噴口平面(15)后移到第二噴口平面(16)的后面。
19．如權(quán)利要求16-18之一所述的多功能噴槍，其特征在于，第一管(3)和或許的話第二管(3)被設(shè)計成是耐磨的。
20．如權(quán)利要求19所述的多功能噴槍，其特征在于，第一管(1)和或許的話第二管(3)是由一種鉻碳合金鋼、一種滲鉻硬化鋼、滲鉻硬化銅、銅或這樣一種鋼制成的，它內(nèi)鍍覆有并可外鍍覆有一個陶瓷鍍層或涂層。
21．如權(quán)利要求16-20之一所述的多功能噴槍，其特征在于，第三管和第四管(6,8)沿其長度被分開，各管段(6a,6b；8a,8b)通過活動連接方式且尤其是通過螺紋連接而被相互固定住。
22．如權(quán)利要求16-21之一所述的多功能噴槍，其特征在于，除了第二管(3)的噴口外，第一管(1)和/或第三管(6)和/或第四管(8)的噴口和/或噴流槽(12)被設(shè)計成拉伐爾噴嘴的形狀。
23．如權(quán)利要求16-22之一所述的多功能噴槍，其特征在于，第一管(1)以及第一環(huán)縫(4)、第二環(huán)縫(7)和第三環(huán)縫(9)和第四環(huán)縫(11)分別與一個運載氣體供應(yīng)源(53)且尤其是一個惰性氣體供應(yīng)源相連。
24．如權(quán)利要求16-23之一所述的多功能噴槍，其特征在于，第一管(1)以及第一環(huán)縫(4)、第三環(huán)縫(9)和第四環(huán)縫(11)分別與一個氧氣供應(yīng)源(4)、一個空氣供應(yīng)源(54)和或許的話一個蒸汽供應(yīng)源(57)以及一個固體供應(yīng)源(56)相連，其中固體供應(yīng)源(56)被設(shè)計成可以分別接通和斷開。
25．如權(quán)利要求16-24之一所述的多功能噴槍，其特征在于，借助轉(zhuǎn)換裝置且尤其是換向閥而從第一管(1)的運載氣體供應(yīng)源(53)和固體供應(yīng)源(56)轉(zhuǎn)向氧氣供應(yīng)源(54)。
26．一種用于如權(quán)利要求1-16之一所述方法的多功能噴槍，它具有許多個相互包套的且與一個中心縱軸線(21)同心的管，所述管的一個共同管端形成了多功能噴槍頭(37)，其特征在于以下特征的組合，·用于形成一條尤其是用于輸送液體或含氧氣體的輸送通道的第一管(20)；·一個在形成尤其是用于輸送一種含氧氣體的第一環(huán)縫(23)的情況下圍繞第一管(20)的第二管(22)，其中第二管(22)的噴口件(24)被設(shè)計成拉伐爾噴嘴形狀；·一個在形成尤其是用于輸送一種氣態(tài)或液態(tài)的燃料的第二環(huán)縫(26)的情況下圍繞第二管(22)的第三管(25)；·一個在形成尤其是用于輸送一種含氧氣體的第三環(huán)縫(28)的情況下圍繞第三管(25)的第四管(27)；·一個在形成尤其是用于輸送冷卻水的第四環(huán)縫(30)的情況下圍繞第四管(27)的第五管(29)，其中第四環(huán)縫(30)被設(shè)計成在噴口側(cè)是封閉的；·一個在形成尤其是用于輸送含氧氣體的第五環(huán)縫(32)的情況下圍繞第五管(29)的第六管(31)，其中第五環(huán)縫(32)在形成許多噴流槽(33)的情況下結(jié)束于噴口側(cè)，經(jīng)過各噴流槽(33)的流動方向偏離中心縱軸線(21)；·一個在形成尤其是用于抽吸冷卻水的第六環(huán)縫(36)的情況下圍繞第六管(31)的第七管(35)，其中第六環(huán)縫(36)被設(shè)計成在噴口側(cè)是封閉的，第四環(huán)縫(30)在多功能噴槍頭(37)區(qū)域內(nèi)通過不與噴流槽(33)相交的孔(38)而與第六環(huán)縫(36)連通；·1-9個耐磨的且尤其是輸送從微粒狀到粉末狀的固體物質(zhì)的噴嘴管(39)，其中噴嘴管(39)設(shè)置在第五環(huán)縫(32)內(nèi)，各噴嘴管(39)的中心軸線(83)平行于縱軸線(21)，噴嘴管(39)穿過多功能噴槍頭(37)，而孔(38)或噴流槽(33)沒有相交。
27．如權(quán)利要求26所述的多功能噴槍，其特征在于，第二管(24)和第三管(40)的噴口件通入垂直于中心縱軸線(21)的第一噴口平面(42)內(nèi)，第四、第五、第六、第七管(27,29,31,35)的噴口件開口于垂直于中心縱軸線(21)的第二噴口平面(43)內(nèi)，第一噴口平面(42)后移到第二噴口平面(43)的后面。
28．如權(quán)利要求26-27之一所述的多功能噴槍，其特征在于，第三管(25)和/或第四管(27)和/或第五管(29)和/或第六管(41)和/或第七管(35)沿其長度被至少分成兩段，各管段通過活動連接方式且尤其是螺紋連接(44)和/或通過O形圈密封的滑動連接而被相互固定住。
29．如權(quán)利要求26-28之一所述的多功能噴槍，其特征在于，第三管(25)和/或第四管(27)的噴口和/或噴嘴管(39)的噴流槽(32)被設(shè)計成拉伐爾噴嘴和/或擴大第一管(20)噴口的直徑。
30．如權(quán)利要求26-29之一所述的多功能噴槍，其特征在于，噴嘴管(39)被設(shè)計成是耐磨的。
31．如權(quán)利要求30所述的多功能噴槍，其特征在于，噴嘴管(39)是由一種鉻碳合金鋼、一種滲鉻硬化鋼、滲鉻硬化銅、銅或這樣一種鋼制成的，它內(nèi)鍍覆有并可能外鍍覆有一個陶瓷鍍層或涂層。
32．如權(quán)利要求26-31之一所述的多功能噴槍，其特征在于，在背對多功能噴槍頭(37)的那一端上，給噴嘴管(39)配設(shè)了一個固體分配腔(45)，其中固體分配腔(45)由一個所有側(cè)封閉的且基本上成圓柱形的環(huán)形空心體構(gòu)成，所述空心體具有一個底部(49)、一個蓋子(48)和一個側(cè)界面(84)，噴嘴管(39)穿過下面與固體分配腔(45)的底部(47)，至少一個固體輸送管(51)沿切向通入固體分配腔(45)的側(cè)界面(84)中。
33．如權(quán)利要求32所述的多功能噴槍，其特征在于，設(shè)置了另外一個環(huán)形的且基本上成圓柱形的空心體(46)，其中這個空心體(46)朝上開口并且具有一個底部(50)和一個側(cè)截面(48)，這個空心體(46)如此設(shè)置在固定分配腔(45)內(nèi)，即在固體分配腔(45)的蓋子(47)與該空心體(46)的側(cè)界面(48)制件留有一個縫隙(85)，所述噴嘴管(39)通入所述空心體(56)的底部(50)中。
34．如權(quán)利要求26-33之一所述的多功能噴槍，其特征在于，固體分配腔(45)通過一個運載氣體管道(63)與一個運載氣體供應(yīng)源(53)且尤其是一個惰性氣體供應(yīng)源以及至少一個固體供應(yīng)源(56)相連。
35．如權(quán)利要求26-31之一所述的多功能噴槍，其特征在于，噴嘴管(39)與一個運載氣體供應(yīng)源(53)且尤其是一個惰性氣體供應(yīng)源以及一個固體供應(yīng)源(56)相連。
36．如權(quán)利要求26-35之一所述的多功能噴槍，其特征在于，第一管(20)及第一環(huán)縫(23)、第二環(huán)縫(26)、第三環(huán)縫(28)、第五環(huán)縫(29)分別與一個運載氣體供應(yīng)源(53)且尤其是一個惰性氣體供應(yīng)源相連。
37．如權(quán)利要求26-36之一所述的多功能噴槍，其特征在于，第一管(20)以及第一環(huán)縫(23)、第三環(huán)縫(28)、第五環(huán)縫(29)分別與一個氧氣供應(yīng)源(54)、一個空氣供應(yīng)源(55)以及或許的話一個蒸汽供應(yīng)源(57)相連。
38．如權(quán)利要求16-37所述的多功能噴槍，其特征在于，最好設(shè)置4-6個噴流槽(12,33)。
39．如權(quán)利要求16-38之一所述的多功能噴槍，其特征在于，各噴流槽(12或33)的中軸線在一個垂直于中心縱軸線(2或21)的平面上的法向投影與一個經(jīng)過中心縱軸線(2或21)和噴流槽噴口的平面之間的夾角α等于2.5度至25度并最好為5度至15度。
40．如權(quán)利要求16-39之一所述的多功能噴槍，其特征在于，各噴流槽(12或33)的中軸線在一個垂直于中心縱軸線(2或21)的平面上的法向投影與一個經(jīng)過中心縱軸線(2或21)和噴流槽噴口的平面之間的夾角β等于2.5度至60度并最好為5度至35度。
41．如權(quán)利要求16-40之一所述的多功能噴槍，其特征在于，第二管(3,22)之間的噴口錐形件的開口角γ為0.1度至5度并最好為0.5度至3度。
42．如權(quán)利要求16-41之一所述的多功能噴槍，其特征在于，第二管和/或第三管(3,6或22,25)的噴口件(5,18或24,41)在其外側(cè)面上具有縫隙(19或41)，其中所述縫隙(19或41)優(yōu)選地平行于中心縱軸線(2或21)。
43．如權(quán)利要求16-42之一所述的多功能噴槍，其特征在于，第一管(1或20)可以在第二管(3或22)內(nèi)沿中心縱軸線(2或21)移動。
44．如權(quán)利要求16-43之一所述的多功能噴槍，其特征在于，第二管(3或22)的噴口件(5或24)可松開地與第二管(3或22)相連且尤其是可與之螺紋連接或借助一個由O形圈密封的滑動連接相連。
45．如權(quán)利要求16-44之一所述的多功能噴槍，其特征在于，第二環(huán)縫(7或26)與一個用于供應(yīng)液態(tài)和/或氣態(tài)燃料的燃料供應(yīng)源(52)相連。
46．如權(quán)利要求16-45之一所述的多功能噴槍，其特征在于，給多功能噴槍輸送氣體可以通過調(diào)整各氣體的初壓來進行調(diào)節(jié)。
47．如權(quán)利要求16-46之一所述的多功能噴槍，其特征在于，給多功能噴槍輸送氣體可以借助簡單的固定隔板和/或分別設(shè)置在各氣體管路中的快閉閥進行調(diào)節(jié)。
48．如權(quán)利要求16-47之一所述的多功能噴槍，其特征在于，可以借助光學(xué)系統(tǒng)并穿過第一管(1或20)和/或第一環(huán)縫(4或23)地并如本身已知地測量由金屬熔液發(fā)出的電磁波且尤其是在可見光及與之相鄰的紅外線范圍內(nèi)的電磁波并且可以被輸送一個用于確定溫度和/或金屬熔液化學(xué)成分的探測器。
49．將如權(quán)利要求16-48之一所述的多功能噴槍用于冶金容器的用途，其特征在于，多功能噴槍通過已知的方式被安裝成固定的或可以沿其縱向軸線移動和/或設(shè)置成可以擺動。
50．將如權(quán)利要求16-49之一所述的多功能噴槍用于冶金容器的用途，其特征在于，在一個插入冶金容器內(nèi)的銅擋板下方設(shè)置了一個多功能噴槍。
51．將如權(quán)利要求16-50之一所述的多功能噴槍用于冶金容器的用途，其特征在于，設(shè)置了1-10支多功能噴槍。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種在冶金容器中生產(chǎn)金屬熔液且尤其是鐵水或鋼水的方法,其中含金屬和/或含金屬氧化物的爐料以固體形式和可能以熔液形式被加入冶金容器中,用于熔煉和可能用于最終還原爐料所需的大部分能量是以電能方式和/或通過燃燒和/或氣化含碳材料而獲得的。本發(fā)明還涉及一種用于本發(fā)明方法的多功能噴槍。這樣的多功能噴槍由幾個相互包套且與一個中心縱軸線同心的管構(gòu)成。第二管被設(shè)計成用于輸送氧氣的拉伐爾噴嘴形狀并且它包圍著用于輸送固體物質(zhì)或粉塵的第一中心管。環(huán)繞著第四管的第五管形成了這樣的第四環(huán)縫,即其噴口側(cè)的噴流槽偏離中心縱軸線。
文檔編號C21C5/52GK1324411SQ99812534
公開日2001年11月28日 申請日期1999年2月22日 優(yōu)先權(quán)日1998年8月28日
發(fā)明者E·弗里茨 申請人:沃斯特－阿爾派因工業(yè)設(shè)備制造有限公司