TW482823B - A top injection lance - Google Patents

Description

經濟部中央標準局員工消費合作社印製 482823 A7 B7 五、發明説明（/ ) 本發明傺有關於一種噴槍。 儘管不是唯一的，本發明偽特別有關於一種噴槍，能 夠使用在連續的或以一爐為基礎的冶金容器内，並且抵抗 實質上的暴露於容器内能夠化學攻擊該噴槍及在容器内於 溫度實質上的變動而造成該噴槍過早的機械性破壞之溶化 金屬及熔渣中： 儘管不是唯一的，本發明偽更加特別有關於一種噴槍 ，能夠使甩在一操作位置範圍内以將固體添加物注射到一 容納有熔化物質溶液的冶金容器中，其具有一層熔化金屬 及一層嬉渣，具有或沒有熔化金屬與熔渣之混合物；該操 作位置之範圍，但並非限制該噴槍頂端之位置，傷包括有 a .在該熔液上方於一開闊或飛灘區内； -b.浸在該熔渣層内；或 c .浸在該金屬層内。 儘管不是唯一的，本發明傷更加特別有關於一種基於 使用本發明之噴槍，將固體添加物注射到一冶金容器内之 方法。 . 儘管不是唯一的，本發明傺更加特別有關於一種噴槍 ，能夠使用於實施用於製造熔化鐵之Hlsmelt製程，以頂 部注射譬如煤炭、鐵礦及肋熔劑之固體添加物，貫穿冶金 容器内熔化鐵/熔渣之熔液。 現有許多廣汛已知的噴搶及噴管，用於將固體添加物 注射到冶金容器内/以製造鐵類、非鐵金屬及合金；例如 -04- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X 297公釐） (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 裝· 訂 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 482823 A7 B7 五、發明説明（2 ) ，已知的噴搶及噴管包括： i. SAVARD-LEE底部噴管，穿過冶金容器的謝火材料 内襯來注射氧氣，該噴管包括有至少二艏同心管，通常在 使用時，氯氣偽經由該内管注射以及碳氫化合物（當作冷 卻劑）傺經由該等管間之環狀空間注射；該種型式之噴管 亦能取代氯氣而用於注射包含在載氣中之固體（Z- Bo P、 RS, RMS) ; Korteo AG 已經有數値特別的同心管之噴管 組合專利，在使用時，傷被具有水及載氣之碳氫混合物所 冷郤，這些組合已經被廣汛的腠用；然而，通常該噴管對 回燒及噴管周圍耐火材料的腐蝕使相當敏感的，通常該回 燒速率（及相關的耐火材料腐餽）偽介於0.5到l.Smin/hr 之間，這個爾火材料損失的速率限制了噴管的壽命。 ii. KGrtee AG也已經有一可水平或垂直移動的噴管 專利，與上述第i.項中之噴管具有相類的特性，在這個 案子中該噴管之該等同心管傺固定在一個圓的謝火材料套 筒内並且與該套筒組合在一起，以及該等管體傜進一步推 入到一冶金容器内作為回燒的補償，藉由這種方法，將耐 火材料的.腐蝕減至最小。 i i i.傾斜的頂部噴槍，待别是用於電强壚的蘑用，ffl 於注射氧氣、煤碳及其他固體，這些喷槍m為水冷式並且 在爐中操作時傷移動到一熔渣層内，但是保持在離開該熔 化金屬，以確保輿熔化金屬具有最小接㈣；通常該等_ 搶在需要修補及維修之前具有5 G 0 - 2 G Q 0加熱之限制壽命（ 2Q0-8Q0操作小時） -05- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) .裝· 訂 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 482823 A7 B7 五、發明説明（3 ) 其他已知的噴槍及噴管包括有使用在鐵及鋼工業用於 注射氣體及固體之Cirosmeit噴槍、Ausmelt噴搶及鋼管 (及覆有耐央材料之鋼管），但並不僅限於上述幾種。 然而，不管已知的噴搶有多少，噴槍的應用並沒有注 意到為了要使用在HI sine 11或類似製程中以頂部注射添加 物時，所需要的必需抵抗實質上暴露在熔化鐵及實質上長 時間與連續溫度變化。 本發明的目的傺提供一種能夠在這些條件底下操作的 噴槍 本發明偽提供一種噴槍，用以將最好是一固體添加物 之一添加物注射到一冶金容器内，其包括有： i. 一入口，用以將該添加物導入到該噴槍内； ii. 一出口，在該噴搶之前端，用以將該添加物從 該噴搶内排出； i i i. 一中空延長的元件，在該入口及該出口之間定 義一給該添加物通過之通道，並且配合被一第一冷卻流 體所冷卻；及 iv.. —外護套，係圍繞在該元件長度部份的固圍處 ，並且配合被一第二冷卻流體所冷卻。 在使用時，該護套及流經該護套之第二冷卻流體偽作 為一屏障，用於圍繞在該元件長度部份的周圍，及防止該 元件這値部位由於和熔化金屬及/或熔渣接觸所引起的直 接破壞以及減少高溫的不利影響及沿著該元件長度的溫 度變化；再者，在使用時，流經該元件之第一冷卻滴體傷 -06- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210'〆297公釐） (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 裝_ 訂 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 482823 A7 B7 五、發明説明（4 ) 保護該元件免於高溫環境的不利影響： (i) 該元件外部，包括該元件在喷搶前端延ί申到該護 套之後的部位；及 (ii) 該元件内部，在該添加物被預熱的情況之下,::5 雖然並非必要的，該元件傷為一管體為較佳者。 該元件偽在噴搶前端延伸到該護套之後的部位為較佳

-rbL 白C 該元件偽包括有至少一値讓該第一冷卻流體通過之通 道為較佳者。 該元件偽包括一入口用以將該第一冷卻流體導入到該 冷卻流體通道内，及一出口用以將吸熱後之第一冷卻流體 從該冷卻流體通道内排出為較佳者。 該冷卻流體通道出口傜位於該噴搶前端之區域内為較 佳者。- 該冷卻流體通道偽為一璟狀容室之形態為較佳者。 該第一冷卻流體傺包括水及一例如氮氣、一氧化碳或 氬氣之氣體的混合物為較佳者。 在使用時，該第一冷卻流體也可包含一或更多其他的 於一冶金製程中有益的氣體。 該噴槍更包括有一裝置，用於將該水/氣混合物中的 水霧化為較佳者。 該霧化裝置傺特別位於該冷卻流體通道之入口處為較 佳者。 該元件具有二個或更多讓該第一冷卻流體通過之冷· -07- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210 X 297公釐） (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) -裝- 訂 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 482823 A7 B7 五、發明説明（夂） 流體通道為較佳者。 藉由這種安排，該冷卻流體通道偽為同心的環狀容室 為較佳者。 該元件樣包括有一外壁體、一内壁體以及一位於該外 壁體及該内壁體之間之璟狀冷卻流體容室為較佳者。 藉由這種安排，該其他璟狀冷卻流體容室或其他璟狀 冷卻流體容室之一係為界於該元件外壁體及該護套一内壁 體之間之一環狀間隙為較佳者。 該噴槍更包括有一用於支撐該元件之裝置，以使該元 件在該噴搶之縱向方向能相對於該護套移動為較佳者。 該噴槍更包括有一裝置，讓該元泮相對於該護套移動 ，俾補償該元泮在該喷槍之前_處的磨損，並旦藉此保持 該護套及該元件在該噴槍前端之起始的相對位置為較佳者 該護套藤圍繞在該噴槍前端處之該元件部份的弱圍處 為較佳者。 該護套傷定義有一讓第二冷卻流體通過之容室為較佳 土‘ 台C . 該容室在該噴搶之前端處係為封閉的為較佳者。 該容室傷為一環狀容室為較佳者。 藉由這種安排，其中該護套偽包括一 λ 口甩以將該第 二冷卻流體導入到該容室内，及一出口用以將S1熱後之第 二冷卻流體從該容室内排出為較佳者。 該_槍格包括有一裝置，用以__該第二冷部流纏流 -08- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210X297公釐） (請先閲讀背面、V?注意事項再填寫本頁) -裝- 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 482823 A7 B7 五、發明説明（6 ) 到該容室入口的流動速率為較佳者。特別是在該喷槍使用 時，該流動速率像被調節到在該護套之外表面形成及保持 一金屬/熔渣的冷凍層為較佳者。 該第二冷韶流體傷為水為較佳者。 本發明m提供一種將固體添加物注射到一包含熔化金 屬熔液及熔渣之冶金容器内之方法，該方法包括有： i. 將上述所述之噴搶置於該冶金容器内，使在一操 作位置之範圍内選擇性地操作，包括有： a.在該熔液上方於一開闊或飛灘區内； L浸在該熔液中之熔渣層内；及 c.浸在該熔液中之金屬層内； i i.藉由該噴槍之元件的通道將該添加物注射到該熔 液内； 1 i i·*提供一第一冷卻流體到該兀件；及 iv.提供一第二冷卻流體到該噴搶之護套，以使該護 套及該第二冷卻流體在該元件之長度的周圍部份形成-保 護體。 本發用傷將參考附_所示以更加詳細的敘述，其中： 第1圖所示傺一冶金容器，具有一頂部注射噴槍偽延 伸穿過該容器之一側壁；及 第2圖所示偽本發明一頂部注射噴搶之較佳實施例之 莖直剖面圖： 以下所述偽有關於熔解鐵礦來産製熔化鐵，以及應該 了解的是本發明並不限制在這種應用上，並旦通常可應招 -09- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210 X 297公釐） (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) -裝· 482823 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 Α7 Β7 五、發明説明（7 ) 在冶金容器内以産製含鐵金翳或非鐵金屬上及合金。 第1圖所示偽為一簡單圔示，用來説明當以頂部丨主射 固體添加物操作時，根據H1 s ®e 11過程以懷解鐵礦之裝置 之一種可能的實施例。 該裝置偽包括有一冶金容器3，具有一金屬殼體及一 耐火材料内襯，其適用於保持一包含有溶化鐵層、熔渣層 及熔化鐵與熔渣混合物層之熔化材料之熔液；該容器3包 括有一底部4、一圓筒狀的側壁6、一屋頂2 G及一氣體出 0 8 〇 該裝置亦包括有一噴槍5，用以將例如鐵礦（包含預 先提煉之鐵礦）、煤磺及肋熔劑之固體添加物以熱的或冷 的狀態包含在一例如空氣、氮氣及天然氣之適當的輸送氣 艨内注射到該熔液9内，該噴槍5涤安排延伸穿過該容器 3之側壁6及置於一操作位置之範圍内，包括如第1圖所 示之位置，其中該噴槍5之頂端部位1 3傺在該熔液9表面 上方一短的距離處，其他的操作位置，包括將頂部位13 浸在該熔渣層内及該熔渣/金屬層内亦可被採用。 該裝.置更包括有一頂部噴槍1Q，用以將含氯氣體注 射到該容器3内，該噴槍1 Q像位於延伸穿過該容器屋頂2 0 之位置。 通常在使用時，該容器3將包含從14501C〜2 0 0(TC變 化之溫度區，明確的説，為了在上述之操作位置的範圍内 發攆作用，在使用時該噴槍5必須要抵抗在該熔液9内15 00¾及在該熔液9上方氣體空間内到逹2 0 0 (TC的不同溫度 -10- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210X 297公釐） (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) •裝· 、1Τ 482823 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明説明（ί ) 參考第2圖，該噴槍5包括有一用以將固體添加物導 入到該噴槍5内之入口端2 1以及一用以將固體添加物從該 噴槍5内排岀之出口端2 3。 該噴搶5亦包括有一中空延長的管狀元件，係標示為 標號25，其定義在該入口端21及該出口端23之間沿箸該噴 槍5長度延伸的一個中央通道19 ;該出口端23傜形成該噴 槍5之前端。 在使用時，固體添加物偽包含在適當的輸送氣體内從 該入口端21沿箸該通道19流動並且從該噴槍5之出口或前 端2 3排出c, 該管狀元件25包括有三個同心管體，一内管體2 7由一 陶瓷材料所構成、一中間管體2 9及一外管體31由不誘鋼所 構成。 該管狀元件2 5在該中間管體29及該外管體31之間形成 --璟狀間隙，以及該間隙定義一環狀通道33，使由霧狀的 水及一例如氮氣、一氧化磺或氬氣之氣體的混合物形態之 冷卻流體通過。 該噴槍5更包括有一水冷的外護套35，其圍繞在該噴 槍5之前端或出口端23區域内之該管狀元件25長度部份的 周圍處。 該護套35在該管狀元件25及該護套35之間形成有一璟 狀間隙，以及該間隙定義另一値環狀通道39，提供該霧狀 的水/氣混合物通過。 -11- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） ---------裝-- (請先閲讀背面t注意事項再填寫本頁)

、1T 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 482823 A7 B7 五、發明説明（^ ) 該噴槍5更包括有技管容室41、43,其定義出給予該 霧狀的水/氣混合物到該冷卻流體通道3 3、3 9之人口；在 使用時，該霧狀的水/氣混合物藉由該技管容室4 1、4 3注 射進去，沿著該通道3 3、3 9流動，並且在該噴搶5之前靖 或岀口端23排出。 該護套35傜由不铃綱所搆成並且定義有一環狀容室37 ，該容室37之前端偽為封閉；遠離該噴搶5之前端或出口 端2 3處，該護套3 5偽包括有·一 卻水入口 4 5及一在該|篗套 35直徑方向另一側之被加熱後的冷郤水出口 4?;在使用時 ，冷卻水偽藉由該入口 45注射進去，流經該容室37並旦以 被加熱之水的形態從該出口 4 7排出。 該護套35更包括有一位於該容室3 7内之環狀管體4 9 , 以將該容室3 7分割為内部及外部，該管體4 9的目的·齡使熱 能最有效地傳導到該冷卻水。 該噴搶5之該管狀元件2 5偽形成能相對於該護套3 5滑 動，該持徴偽提供讓該管狀元件25能連續地朝該噴搶5之 前端或出口端23移動，.以保持該管狀元件25及該護套35之 相對位置.如第2圖所示，這是必須要的，倖補償該管狀元 件2 5在該噴槍5之前端或出口端23處之連續的磨損，這是 該噴槍5使用在冶金容器3内之不可避免的結果。 上述之該喷槍5於多次試驗中已證明，·在一包含有f容 化鐵及熔渣之熔液9之冶金容器3中，該噴搶5能夠有效 地抵抗該容器3的璟境。 對上述該噴槍5之較佳實施洌所傲的任何修改都喔該 -12- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) -裝·

、1T 482823 A7 B7 五、發明説明（P ) 包含在本發明之精神及範疇之内 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 脚 llliil.盘: 3 容器 4 底部 6 顧ϋ壁 20 屋頂 8 氣體出口 5 噴槍 9 熔液 13 頂端部位 10 頂部噴槍 21 入口端 23 出口端 25 元件 19 中央通道 27 内管體 29 中間管體 31 外管體 33 通道 35 護套 39 通道 41、 43歧管容室 37 容室 45 入口 47 出口 4 9 管體 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) -裝·

、1T -13- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210X297公釐）

Claims (1)

1. # 修正I - -- _昆i 播充I一 々、申請專利範圍 〜~ - 第87100247號專利再審查案申請專利範圍修正本 修正曰期：90年〇8月 1· 一種用以將一添加物注射到一冶金容器内的噴搶，其 包括有： i 一入口，其用以將該添加物導入到該喷搶内； 11 一出口，其位在該喷搶之前端，用以將該添加物從 該噴搶内排出； m —外部冷卻護套，其延伸至該喷搶之前端；及 iv中二延長的元件，其在該入口及該出口之間界定 出一給該添加物通過之通道，且該元件在該噴搶之 前端係延伸超過該外部護套，該元件包括有至少二 個讓一第一冷卻流體通過之通道，該等通道與該添 加物通道係為同中心的，各個冷卻通道具有一供該 第一冷卻流體之入口以及一位於該噴搶前端之出 口用以將吸熱後之第一冷卻流體排出，且該等冷卻 流體通道之最外側之一者係呈一個介於該元件之 外壁及該外部護套之内壁之間的環狀間隙之形 態；以及 V —用以支撐該元件之裝置，其使得該元件可沿著該 噴搶的縱向方向相對於該護套移動。 2·如申請專利範圍第1項之喷搶，其中該第一冷卻流體包 括水及一諸如氮氣或一氧化碳或氬氣之氣體的混合 物。 3·如申請專利範圍第2項之喷獪，其進一步包括一用以霧 482823 ABCD 六、申請專利範圍

   ^ 經濟部智慧时1局員工消費合作社印製 化該水/氣體混合物中之水的裝置，該裝置係位在該冷 卻流體通道入口處。 如申請專利範圍第I @^ /丄 、、 項之噴搶，其中其他的冷卻流體通 道中之一者係為-個形成於介於該元件之一内壁及外 壁之間的環狀間隙。 如申請專利範圍第】項之喷搶，其進_步包括一用以使 該疋件相對於該外部護套而移動的裝置，以補償該元 件在該喷搶前端處之磨耗，並藉此維持該外部護套及 该元件在該喷搶前端處之起始相對位置。 如申請專利範圍第！項之喷搶，其中該外部護套界定一 供一第二冷卻流體用之腔室。 如申請專利範圍第6項之噴搶，其中該腔室在該喷腔之 前端處係被密封。 如申明專利範圍第7項之噴搶，其中該腔室係為一環狀 腔室。 如申凊專利範圍第8項之喷搶，其中該外部護套包括一 用以將該第二冷卻流體導入到該腔室内之入口，以及 一用以將吸熱後之第二冷卻流體從該腔室内排出之出 α 〇 10·如申請專利範圍第9項之喷搶，其進一步包括一裝置， 用以調節該第二冷卻流體流到該腔室入口之流速。 11 · 一種將固體添加物注射到一包含溶化金屬炼液及、熔潰 之冶金容器内之方法，該方法包括有： i將申請專利範圍第1 - 1β項中任一項之噴搶置於該冶 -2- 4. 5· 6. 7. 8. 9. ，* ΰ闭中國國家標準（CNS ) Α4規格（210X297公釐） I · I- - -a I 1_==一 (_先閱讀背面之注*事項再填寫本頁) I— i !! ...... · -裝- 訂 線 482823 張 紙 ----- 一本 經^部智慧財產局員工消費合作社印製 AS 38 C8 D8 申請專利範圍 擇性地操作： a•在該熔液上方於一開闊或飛濺區内； b·浸在該熔液中之熔渣層内；及 c•浸在該溶液中之金屬層内； 11藉由該噴搶之元件的通道將該添加物注射到該熔 液内； Hi提供一第一冷卻流體到該元件中的冷卻流體通 道；及 iv提供一第二冷卻流體到該喷搶之外部護套，而使得 該外部護套及該第二冷卻流體在該元件之長度的 周圍部分形成一保護體。 12.如申印專利範圍第丨丨項之方法，其包括調節該第二冷 卻流體之流動速率，以在該護套之外表面上形成一金 屬/炫渣的冷康層。 !3·如申請專利範圍第"項之方法，其中該溶液之溫度係 達到至高為15GG°C，而該在溶液上方的氣體空間之溫 度係達到至高為2000°C。 14·如申請專利範圍第_之方法，其中該炫液係包含有 熔化鐵與熔渣，而該固體添加物包括煤炭、鐵礦及助 溶劑中之任何一者或多者。 15. -種經由一喷搶將固體添加物注射到一包含熔化金屬 溶液及炼潰之冶金容器内之方法，其中該喷搶包括： 入口，用以將該添加物導入到該噴搶内；一出口， 標準 < CNS ) A· ( 2H)x29: (請乞閱讀背面之注意事項再填寫本頁}

   482823 A8 BS C8 D8 11 六、申請專利範圍 位在該噴搶之前端’用以將該添加物從該嘴搶内排 出；一外部冷卻護套，延伸至該噴搶之前端；及一中 空延長的元件’在該入口及該出口之間定義一個給該 添加物通過之通道，並且包括有至少一個讓一第一冷 卻流體通過之通道，該冷卻通道具有一供該第一冷卻 流體之入口以及一位於該喷搶前端之出口用以將吸熱 後之第' 冷卻流體排出’且該冷卻流體通道或該等冷 卻循環通道之最外側之一者係呈一介於該元件之外壁 及該外部護套之内壁之間的環狀間隙形態；其中該方 法包括有： i 將該喷搶置於該冶金容器内’而在一包括下列之操 作位置之範圍内選擇性地操作： a ·在該炼液上方於一開闊或飛賤區内； b ·浸在該炼液中之炼漬層内；及 c·浸在該熔液中之金屬層内； Π藉由該噴搶之中空延長元件將該添加物注射到該 熔液内； iii k供一第一冷卻流體到該元件中的該冷卻流體通 道或該等冷卻流體通道；及 iv提供一第二冷卻流體到該噴搶之外部護套，而使得 該外部護套及該第二冷卻流體在該元件之長度的 周圍部分形成一保護體。 16.如申請專利範圍第15項之方法，其包括調節該第二冷 部流體之流動速率，以在該護套之外表面上形成一金

   (請乇閱讀背面之注意事項再填寫本頁) -裝 訂 線

   A 8 C8 D8 六、申請專利範圍 ' 屬/溶渣的冷康層。 17.如申請專利範圍第15項之方法，其中該熔液之溫度係 達到至高為1500〇C，而位在及該炫液上方之氣體空間 之溫度係達到至高為2000〇C。 18·如申明專利乾圍第15項之方法，其中該熔液係包含有 熔化鐵、溶潰，而該固體添加物包括煤炭、鐵礦及助 溶劑中之任何一者或多者。 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 、1T 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製