專利名稱：往液態金屬下面送入氣體介質的風口裝置的制作方法
技術領域：
本發明涉及冶金中液態金屬(在黑色冶金中為鋼)的生產和加工處理。
背景技術：
近幾年來，在冶金中，特別是在黑色冶金中，在生產液態金屬時，通過往金屬下面
送入各種不同的介質，來強化液態金屬的生產過程，作為介質常常使用氣體。 作為氣體，使用氬氣、氮氣以及氧與甲烷和氮添加物。采用了這樣的操作過程可加
快液態金屬的均勻化和加快金屬精煉時的應用工序。 例如，在生產鋼時，在煉鋼設備中、鋼精煉裝置中廣泛采用吹煉。
為了往煉鋼設備中送入氣體，使用送風裝置，風口裝置是該送風裝置的基礎，不管 如何，風口裝置都有管內設置了載氣(工作的)通道的金屬管。廣泛使用帶有側向送氧氣 到熔融金屬的送風部件的風口裝置，在這時，送氧(包括添加的氮)的中央工作通道，環繞 了送例如甲烷與氮添加物的環形工作通道。 側向往液態金屬下面送入氧氣的關鍵問題是要保證往液態鋼中連續的送氣，送氣 中一旦出現中斷就會導致液態鋼進入工作通道，并很有可能鋼水跑漏到含鋼設備的外面。
上面指出的問題要求完全確保鋼水不跑漏到含鋼設備外面。
已知一種煉鋼的設備的送風部件，解決了上述的問題。該送風部件中有許多其中
設置了載氣通道的彼此間相互連接的直管部分，這時，部分連接管中有帶毛細管和載氣通
道的區域(見，例如，KNABL "年度耐火材料討論會"，2002年7月1-5日)。 這個已知的送風部件本質上的缺點是不適用于用來把氧氣送到金屬下面。 還已知一個側向往液態金屬下面送入氧氣的風口裝置。這個裝置中有一個由耐火
材料做的巢式結構，內設有套管，其組成部分為同心金屬管，在進入液態金屬的一側，至少
有一個中央工作通道，至少有一個環形工作通道，這些工作通道分別與把氣體介質送入液
態金屬的管線相連接(見，例如，歐洲專利No. EP0565690B1)。 這個已知的風口裝置，按本質性特征是最接近本發明提出的風口裝置，所以，把它 當作為原型。 該已知的風口裝置本質上的缺點是實際上它沒有防止液態金屬經工作通道跑漏 的保護裝置。
發明內容
本發明提出的風口裝置克服了上述缺點，解決了液態金屬經工作通道跑漏的保護 裝置的問題。 以上提出的技術成果是通過如下途徑得到的，即在往液態金屬下面送入氣體介質 的風口裝置中，有一個由耐火材料做的巢式結構，內設有一根套管，在套管內部設置有同心 金屬管，在進入液態金屬的一側，這些管至少有一根中央工作通道及至少有一根環形工作 通道，這些工作通道分別與送氣體介質到金屬的管線連接，根據本發明，同心金屬管在全長由兩個直徑不同的相互聯系的部分，其中第一部分有較小的直徑，指定用來把氣體介質送 入液態金屬，而第二部分有較大的直徑，與把各氣體介質送入第一部分工作的通道的各管 線相連接，在這種情況下，第二部分多一根金屬管且只有環形工作通道，該部分的內部管子 兩端是封死的，裝填了耐火材料，風口這個部分的環形工作通道間隙對液態金屬來講是毛 細管。此外，在往套管第一部分工作通道轉換區域上的套管第二部分的環形工作通道外形 是正錐形表面，在最終轉換地方平滑連接，這時，至少在這轉換區域，內部管的端部轉換到 錐形桿，同心位于第一部分中央工作通道內。此外，在往第一部分工作通道轉換區域上的同 心金屬管第二部分的環形通道有一個球形表面，在最終轉換地方平滑連接，這時，至少在這 個轉換區域，內管端部轉換到錐形桿，同心位于第一部分中央工作通道內。在這種情況下， 套管第二部分內的環形工作通道通過在管之間設置定徑彈簧來定徑，彈簧初始直徑小于設 置了這個彈簧的管外徑。同樣，同心金屬管第二部分內管外徑上有定徑棱邊，包括在同心管 第二部分往第一部分轉換的區域上，況且，套管第二部分內的管子有圓形焊縫。
圖1為了風口裝置縱剖面圖。 圖2為了風口裝置構造形式方案的縱剖面圖。 圖3為圖1的A-A橫剖面圖。 圖4為圖2的E-E橫剖面圖。
具體實施例方式
用圖說明往液態金屬下面送入氣體介質的風口裝置。 圖l為了風口裝置縱剖面圖；圖2為了風口裝置構造形式方案的縱剖面圖；圖3為 圖1的A-A橫剖面圖；圖4為圖2的E-E橫剖面圖。 在風口裝置進入液態金屬的一側，有同心金屬管1和2，管2的外徑在圖1和圖2 上用d表示，這是同心金屬管的第一部分。在第二部分，這些金屬管與d相比有較大的直徑， 外管2直徑為D，在管1和管2之間設有端頭封閉的中央管3。在進入液體金屬的一側，管1 和管2形成中央工作通道4和環形通道5，管子嵌入在套管6，而套管6本身位于巢式結構 7內。中央管3充填了耐火材料8，中央管3的端部至少在中央工作通道4 一側轉換到錐形 桿9，它進入通道4，在通道4內與這個通道同心(圖1和圖2)。中央管3從兩側有呈錐形 桿9形式的端部(圖2)。在有較大直徑D的同心金屬管第二部分，管之間有環形工作通道 10和11 ，分別10與工作通道5相連，11與工作通道4相連。環形工作通道10和11各自裝 有相應氣體的管線沿管12進通道10，沿管13進通道11 (在圖1和圖2上用箭頭表示管 線)。工作通道4、5、10、11是定徑的，環形通道5、10、11或者使用不同形狀的棱邊14，或者 使用定徑的彈簧15。在這種情況下，無論是棱邊14還是彈簧15通過自己的動作還環繞了 同心金屬管第二部分到第一部分的轉換區域16(圖1)和17(圖2)。對于彈簧15，這個狀 況使用彈簧來確保，它的內徑稍稍小于相應管的外徑。還使用這樣的結合在環形間隙10 中的定徑棱邊14和環形間隙11中的定徑彈簧15及相反做法。同心金屬管這兩部分的轉 換可以沿著錐形表面16(圖1)或按球形表面17(圖2)來完成。在任何構造形式中，這個
4轉換在它的最終地方是平滑連接的。環形通道10和11的橫截面等于或稍稍大于它們分別 連接的通道，即與通道10相連的通道5、與通道11相連的通道4的橫截面。但是，在任何情 況下，通道10和11的環形間隙的尺寸，對打算送入相應氣體介質到下面的液態金屬而言， 是毛細管形狀的。在這種情況下，毛細管可以理解為一個狹窄的間隙，它可以排除液態金屬 穿過這個間隙。適用于熔煉設備中液態鋼和金屬精煉設備中液態鋼，毛細管就是1. 5 2mm 或更小的間隙。 按照金屬管裝配條件，在裝置第二部分中有圓形焊縫18。
往液態金屬下面送入氣體介質的風口裝置按如下方式工作。 把帶有套管6和帶有圖1和圖2中所示形式的鋼管1、2和3的巢式結構7安裝在 設備的砌體(unit lining)上，在該設備中要進行液態金屬的生產和加工處理。為了強化生 產(金屬的熔煉和精煉)過程，向液態金屬送入氣體狀態的氧氣，在這個情況下，氧氣是送 到金屬下面(例如，在鋼的熔煉設備電弧或馬丁爐中)。氣態的氧氣經管13送入。在許多 情況下，在氧氣中加入一定量的氮氣，氧氣經環形工作通道11進入到中央通道4，從該通道 再到液態金屬，由于有定徑的棱邊14，氧氣均勻地進入到通道4。在使用定徑的彈簧15時， 氧氣流打旋，并在這個狀態氧氣進入液態金屬，這樣，增強了金屬與氧的相互作用的效果。
含有添加了氮氣的甲烷(CH4)經管12送入，經環形工作通道10進入到環形通道 5，再從該通道到液態金屬，并把經中央通道4進入到金屬的液態氧流巻入，從而排除了套 管6、巢式結構7和爐砌體加速燃燒。 有了平滑的轉換16 (或17)以及有了進入中央工作通道4的錐形桿9，排除了送入 氣體流中斷的現象。 合適的選擇好定徑通道11橫截面和中央通道4橫截面的比例關系，可保證氧氣向 金屬一側加速運動。壓降確保了管3通過定徑棱邊14或彈簧15向管1壓緊，同樣，確保管 1向管2壓緊，在這兩種情況下，上述緊壓出現在區域16 (17)。 在送氧受干擾(或因其它別的原因)的情況下，液態金屬(鋼)就開始進入中央 通道4，對液態金屬而言，用毛細管的間隙(液態鋼為1.5 2mm)定徑的環形工作通道10 和11的構造形式，就不再讓液態金屬繼續通過，在這種情況下，耐火材料8的熔化增強了防 止金屬跑漏的效果。 因此，在本發明提出的往液態金屬下面送入氣體介質的風口裝置中，排除了在風 口裝置工作區域金屬的跑漏。
權利要求
一種往液態金屬下面送入氣體介質的風口裝置，具有由耐火材料做的巢式結構，內裝有一個套管，在該套管內部設置有同心金屬管，在進入到液態金屬一側，這些金屬管至少有一個中央工作通道和至少有一個環形工作通道，它們各自與送氣體介質到金屬的管線相連接，該風口裝置的特點是在同心金屬管的整個長度上由直徑不同的相互聯系的兩部分組成，其中第一部分有較小的直徑，用來把氣體介質送到液態金屬，而第二部分有較大的直徑，并與送到第一部分工作通道的各氣體管線連接，在這種情況下，第二部分多一根金屬管且只有環形工作通道，該部分的內管從兩端封閉，充填了耐火材料，風口這部分的環形工作通道間隙對液態金屬而言，是毛細管狀的。
2. 根據權利要求1所述的風口裝置，其特征在于，同心金屬管第二部分環形工作通道在轉換到第一部分工作通道的轉換區域處的外形是正錐形表面，在轉換最終地方平滑連接，在這種情況下，至少在這個轉換區域，內管的端部轉換為錐形桿，同心位于第一部分的中央工作通道。
3. 根據權利要求1所述的風口裝置，其特征在于，同心金屬管第二部分環形通道在轉換為第一部分工作通道區域，有一個球形表面，在最終的轉換地方平滑連接，在這種情況下，至少在這個轉換區域，內管端部轉換成錐形桿，同心位于第一部分中央工作通道。
4. 根據權利要求1所述的風口裝置，其特征在于，在套管第二部分的環形工作通道通過在管之間設置定徑彈簧來定徑，彈簧的初始直徑小于設置有這個彈簧的管外徑。
5. 根據權利要求l所述的風口裝置，其特征在于，同心金屬管第二部分的內管在外徑上有定徑的棱邊，也包括在同心管第二部分轉換到第一部分的區域有棱邊。
6. 根據權利要求1所述的風口裝置，其特征在于，在套管第二部分的管子有圓形焊縫。
全文摘要
本發明涉及冶金中液態金屬的生產和加工處理。在風口裝置中有一個巢式結構，在其中設有套管，套管內有同心金屬管；有一個中央工作通道，在裝置進入液態金屬一側，有環繞中央工作通道的環形工作通道，這些通道分別與送氣體介質到金屬的管線相連接，同心金屬管由直徑不同、彼此相互聯系的兩部分組成，第二部分有較大的直徑，與各個送到第一部分工作通道的氣體介質管線連接，在這種情況下，第二部分多一個管子且只有環形工作通道，這些通道之間的間隙，對液態金屬而言，是毛細管狀的，中央管內部兩端封閉，充填了耐火材料。
文檔編號C21C7/072GK101715491SQ200880013540
公開日2010年5月26日 申請日期2008年4月24日 優先權日2007年4月26日
發明者埃德加·舒馬赫, 埃瓦爾德·安東諾維奇·舒馬赫, 安德烈·瓦西里耶維奇·尤金, 瓦季姆·塞拉菲莫維奇·皮什金, 維克托·尼古拉耶維奇·羅珀寧, 萊翁·阿加西維奇·瓦爾達尼揚, 雷娜塔·弗蘭茨基 申請人:泰康有限責任公司