[發明專利]進入口配置及其成形方法

在審

• 申請號: 201580051322.1
• 申請日: 2015-09-23
• 公開（公告）號: CN107075594A
• 公開（公告）日: 2017-08-18
• 發明（設計）人: 西蒙·庫貝爾;艾伯特·瑞思;卡梅隆·喬治·普雷戴爾-皮爾斯
• 申請（專利權）人: 斯旺西大學
• 主分類號: C21C5/48
• 分類號: C21C5/48;F27D3/16
• 代理公司: 蘇州創元專利商標事務所有限公司32103
• 代理人: 李萍

技術領域

本發明涉及一種進入口配置，特別地但不僅限于一種能夠對容器中的熔融金屬進行攪拌的進入口配置。此外，本發明涉及一種此種進入口配置的成形方法。

背景技術

參考圖1，例如在鋼的生產中，利用了BOS（堿性氧煉鋼（Basic Oxygen Steelmaking））工藝。在此種工藝中，批量的來自鼓風爐的熱金屬2在被稱為轉爐或BOF（堿性氧氣轉爐）的容器4中轉化成鋼。氧氣通過多口噴槍6從上方吹入，目的是除去在加工中已經被引入到被加入至容器中的熱金屬和廢鋼中的雜質例如碳、硅和磷。隨著氧氣被引入，這會燃燒存在的碳，將混合物的碳含量從約4.5％降低到0.04-0.06％之間，并且提高容器溫度。通過氧的引進和碳的燃燒來形成一氧化碳和二氧化碳，容器中的混合物被攪拌。然而，隨著混合物的碳含量降低，一氧化碳和二氧化碳的量降低，因此減弱了混合效果。為此，采用風嘴8形式的進入口組件來將典型的惰性氣體注入熔融金屬中，以便攪拌熔融金屬是已知的。這維持了混合效果。通常地，風嘴延伸穿過BOF的耐火內襯10、鋼包、脫氣裝置或中間包。采用更多的風嘴來確保適當量的氣體注入熔融金屬中以實現期望的脫碳、脫磷、混合物的均一和混合物溫度的均一的過程。

典型地，風嘴由不銹鋼形成并且具有穿過該風嘴的噴嘴，氣體能夠通過該噴嘴被注入到熔融金屬中。氣體通過噴嘴排出并且通入至金屬熔池中并且氣體通常形成線性路徑而不是有角度的或循環的路徑。

不同形式的風嘴或氣體注入設備已被設計來將氣體注入到熔融金屬中。US 3645520描述了一種螺旋型噴槍，該螺旋型噴槍在熔融鋼的熔池的表面下方被引入來主要用于熔融金屬的脫碳。氣體在熔池中的熔融金屬的表面下方被吹入而不通過容器的耐火側壁。

另一已知的進入口配置是風嘴，其中鉆有多個穿過耐火材料的洞以形成孔，并且不銹鋼插入件被插入至所形成的孔中。導管的數量是可變的，并且通常可以在24和100之間，每個導管具有插入其中的不銹鋼管。

目前使用的另一種進入口配置如圖2所示。在這個附圖中，示出了被插入穿過耐火磚12中的孔的不銹鋼套管10的剖視圖。芯14被插入到該套筒10中，具有形成在具有峰和谷的外圍表面上的多個半圓形通道14，其中一旦芯被插入套筒10中，峰鄰接套筒10的內表面從而形成用于將氣體注入至容器中的多個獨立的通道14。芯14本身的自不銹鋼徑向向內的部分可以具有不同的芯材料。

已知的進入口組件例如插入有已知的不銹鋼插入件的風嘴存在重大問題。第一種現象是當通過通道14注入氣體時由于熔融金屬循環導致的反沖的影響。氣泡形成在通道14的遠端處，然后一旦達到平衡就會破裂。當它們這樣時，熔融金屬和殘留的小的額外的部分范圍的氣體被迫返回到與耐火磚的圍繞通道14的遠端的區域接觸。這發生的頻率可以是約7Hz（每秒形成7個氣泡）。熔融金屬撞擊不銹鋼插入件，可以進入插入開口，并且可以被迫進入插入件和周圍耐火物質之間的界面中，導致對兩者的損壞。被迫回流的氣體可具有約400℃的溫度，并且熔融金屬可在1400-1700℃，因此在磚的圍繞通道14的遠端的區域處的溫度持續變化。這以及金屬沖擊導致耐火磚材料的磨損。增加注入的氣體的流速降低了頻率，但是同時每個沖擊更大，這意味著不利影響依然較大。

另一個問題來自注入氣體的冷卻效應。所注入的氣體導致氣泡周圍的區域的持續冷卻，這可導致熔融金屬在容器中圍繞該區域凝固。該固化的金屬連接到不銹鋼插入件。它可以是多孔的或可以是實心的，并且其效果是轉移或降低氣流的流速。當凝固的附著物在容器循環期間熔化或脫離時，圍繞通道14的遠端可能發生大量磨損，增加了由于每個氣泡形成而反復冷卻和加熱所引起的磨損，從而增加了磨損率。

這些效應難以控制。其程度和嚴重性取決于在組件的遠端處的耐火材料的特性以及不銹鋼插入物的存在。由于氣泡形成和容器過程循環，在風嘴的遠端區域中的耐火材料的熱循環引起熱機械損傷。

在已知的風嘴中用作犧牲材料的不銹鋼的另一個問題是不銹鋼中的鉻被引入到容器中的熔融金屬中而影響所生產的鋼的純度。

BOF中風嘴的磨損可以每批次處理的循環中多達0.3-1mm并且其相關聯的溫度升高。

為了克服這些缺陷，在設定次數的循環之后，風嘴被封，且另一個孔被鉆通容器壁用于插入另一個不銹鋼套筒。這耗時、危險、并且也難以確保該孔被筆直地鉆穿單個磚而非自磚之間橫跨（cross）。這種橫跨引入了固有缺點和潛在的隨著不銹鋼磨損而增加磨損的點。