專利名稱：直接熔煉設備的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及直接熔煉設備和工藝，用于由諸如礦石、部分還原的礦石以及金屬廢液的金屬原料生產熔融金屬。
背景技術：
同一申請人的國際申請PCT/AU96/00197(WO96/31627)中描述了一種已知的直接熔煉工藝，其基本上依賴于作為反應介質的熔池，并且通常稱之為熔融HI熔煉(HIsmelt)工藝。
該國際申請所述的HI熔煉工藝關于生產鐵水的工藝包括(a)在容器內形成熔融鐵和熔渣的熔池；(b)將下述原料噴射入熔池(i)金屬供給原料，通常為氧化鐵；和(ii)固體含碳原料，通常為煤，其用作氧化鐵的還原劑和能量來源；以及(c)在金屬層中將金屬供給原料熔煉成鐵。
術語“熔煉”在這里理解為一種熱處理，其中發(fā)生還原氧化鐵從而生產出熔融鐵的化學反應。
HI熔煉工藝還包括后燃反應氣體，比如從熔池釋放的CO和H2，其位于熔池之上具有含氧氣體的空間里，并且將后燃產生的熱量傳遞到熔池以利于對金屬供給原料進行熔煉所需的熱量。
HI熔煉工藝還包括在熔池的名義靜止表面之上形成過渡區(qū)，其中具有熔融金屬液滴或噴霧或液流和/或熔渣的適量上升及隨后的下降，它們提供了將熔池上面的后燃反應氣體所產生的熱量傳遞到熔池的有效介質。
在HI熔煉工藝中，金屬供給原料和固體含碳原料通過數個噴射管/風口注入熔池，這些噴射管/風口相對于豎直方向傾斜以向下且向內地延伸穿過熔煉容器的側壁并且進入容器的下部區(qū)域，從而將至少部分固體原料傳送入容器底部中的金屬層。為了促進容器上部區(qū)域中反應氣體的后燃，熱空氣流，其可以富含氧氣，通過向下延伸的熱空氣噴射管被注入容器的上部區(qū)域。容器內反應氣體的后燃所產生的廢氣通過廢氣管道從容器的上部區(qū)域中離開。容器在其側壁和頂部中包括有耐火原料襯底的水冷板，并且水被連續(xù)地循環(huán)通過循環(huán)回路中的這些板。
HI熔煉工藝使得能在單個小型容器中通過直接熔煉工藝來生產大量的熔融金屬，比如熔融鐵。然而，為了實現這個目的，必須將大量的熱氣傳送到容器并傳送離開容器，將大量的金屬供給原料，比如含鐵的供給原料，傳送到容器，將大量的在該工藝中生產的熔融金屬產品和熔渣傳送離開容器，以及循環(huán)大量的水通過水冷板，所有這些需要在有限的區(qū)域內進行。這些功能必須在整個熔煉操作中連續(xù)，而該熔煉操作延續(xù)很長的周期。還需要提供通道和處理裝置以便能夠在熔煉操作之間接近容器和提升裝備。
以Burrow的名義提交并轉讓給本申請人的美國專利6,399,016公開了一種直接熔煉設備的非常有效的結構，它將各種功能所需的裝備分成不同區(qū)域，這些區(qū)域設置在容器周圍從而使得各種功能之間的干涉的可能性最小化，并且使得熔煉操作的安全性最大化。
具體地，Burrow的美國專利公開了一種直接熔煉設備，其包括固定的熔煉容器、固定供給裝置、含氧氣體噴射裝置、含氧氣體傳送導管裝置、廢氣導管裝置、金屬排出系統、以及熔渣排出系統。該設備的特征在于(a)含氧氣體傳送導管裝置和廢氣導管裝置位于圍繞容器圓周分隔開的三個不連續(xù)區(qū)域中的第一個內；(b)金屬排出系統位于該三個區(qū)域中的第二個內；(c)熔渣排出系統位于該三個區(qū)域中的第三個內。
Burrow的美國專利的公開內容作為參考包含于此。
有關Burrow的美國專利的以上討論并非認為該專利的公開內容是公知常識的一部分。
本發(fā)明進一步解決提供設備布局的問題，其能夠實現以下需要的功能將大量的供給原料(固體和氣體)供應到小型容器，將大量的工藝產品(金屬、熔渣、以及廢氣)傳送離開容器，循環(huán)大量的水通過容器的水冷板，允許接近容器以便換爐襯或其它維護目的，以及允許接近容器以便提升裝備。
本發(fā)明在容器周圍提供了多個工作臺并且與這些工作臺相關設置了執(zhí)行各種功能的裝備(例如金屬排出系統、熔渣排出系統、通道門等等)，從而工作臺上的設備操作人員可以接近裝備。

發(fā)明內容
根據本發(fā)明，提供了一種用于由金屬供給原料生產熔融金屬的直接熔煉設備，包括(a)固定的熔煉容器，其保持金屬和熔渣的熔池以及熔池之上的氣體空間；(b)固體供給裝置，其將金屬供給原料和含碳原料供應入容器；(c)氣體噴射裝置，其向下延伸入容器以將含氧氣體噴射入容器中的氣體空間和/或熔池；(d)氣體傳送導管裝置，其從遠離容器的供氣站延伸到容器之上的一個傳送位置，用于將含氧氣體傳送入氣體噴射裝置；
(e)廢氣導管裝置，其用于方便容器中的廢氣流動離開容器；(f)金屬排出裝置，其用于在熔煉操作期間將熔融金屬從熔池排出容器并且將熔融金屬傳送離開容器；(g)最終金屬排出裝置，其用于在熔煉操作結束時將熔融金屬從熔池排出容器并且將熔融金屬傳送離開容器；(h)熔渣排出裝置，其用于在熔煉操作期間將熔渣從熔池排出容器并且將熔渣傳送離開容器；(i)最終熔渣排出裝置，其用于在熔煉操作結束時將熔渣從熔池排出容器并且將熔渣傳送離開容器；(j)至少兩個工作臺，用于在容器的不同高度處支撐設備操作員；以及其中金屬排出裝置和熔渣排出裝置定位為可以由一個工作臺(下文中稱之為“出鐵場工作臺”)上的設備操作員接近，而且最終金屬排出裝置和最終熔渣排出裝置定位為可以由高度低于出鐵場工作臺的另一個工作臺(下文中稱之為“最終排出工作臺”)上的設備操作員接近。
優(yōu)選地，容器包括側壁并且固體供給裝置包括多個固體噴射管，所述固體噴射管布置為通過側壁中的開口向下且向內地延伸并可從容器移除。
優(yōu)選地，固體噴射管定位為可由出鐵場工作臺之上的至少另一個工作臺(下文中稱之為“噴射管工作臺”)上的工人接近。
優(yōu)選地，固體供給裝置包括四個或更多偶數個固體噴射管，它們以直徑相對的噴射管對的方式布置在容器周圍。
優(yōu)選地，固體供給裝置包括用于每對固體噴射管的主供應管道和一對分支管道，分支管道的一端連接于主供應管道而另一端連接于相應的噴射管。
優(yōu)選地，每對固體噴射管的分支管道具有基本上相同的長度。
優(yōu)選地，至少一對固體噴射管用于噴射金屬供給原料并且至少另一對固體噴射管用于噴射含碳原料和可選的助熔劑。
優(yōu)選地，固體噴射管對布置在容器的周圍以使得相鄰的噴射管用來噴射不同的原料。
優(yōu)選地，容器側壁中的噴射管開口位于容器的相同高度上并且在容器的圓周周圍等距地間隔開。
優(yōu)選地，固體供給裝置包括熱金屬供給原料噴射系統，用于預熱至少部分金屬供給原料并將熱金屬供給原料供應到用于金屬供給原料噴射管的主供應管道。
優(yōu)選地，最終排出工作臺在地面高度之上。
優(yōu)選地，容器在容器側壁中包括至少兩個門，以允許通向容器的內部以便進行容器內部的換爐襯或其它維護工作。
優(yōu)選地，通道門包括焊接至側壁的鋼板。利用這種布置，當需要進出容器內部時，鋼板可以從側壁切除并且在容器內工作完成之后替換的鋼板可以焊接在該位置處。
優(yōu)選地，門在容器的圓周周圍間隔至少90°。這個間隔使得當容器是熱的時耐火磚墻毀壞設備可以延伸穿過門進入容器并且毀壞耐火爐襯側壁的大部分耐火磚。
優(yōu)選地，通道門處于容器的相同高度處。
優(yōu)選地，通道門布置為可以由最終排出工作臺上的操作員接近。
優(yōu)選地，出鐵場工作臺在通道門附近之上延伸以便在通道門附近提供保護區(qū)域。
優(yōu)選地，該設備包括至少一個橋式吊車使用區(qū)域，該橋式吊車使用區(qū)域從最終排出工作臺垂直延伸以便有利于利用橋式吊車將原料和/或裝備向下提升到最終排出工作臺上或者將原料和/或裝備從最終排出工作臺向上提升。
優(yōu)選地，出鐵場工作臺成形為限定橋式吊車使用區(qū)域邊界的至少一部分。
金屬排出裝置和熔渣排出裝置可以是相同的單元。
金屬排出裝置和熔渣排出裝置也可以是分別具有處于容器不同高度處的獨立的金屬排出孔和獨立的熔渣排出孔的不同單元。
當金屬排出裝置和熔渣排出裝置是不同的單元時，優(yōu)選地，金屬排出裝置包括有從容器向外突出的金屬流前爐，用于將熔融金屬連續(xù)地從容器中排出。
具有這種布置，優(yōu)選地，金屬排出裝置包括用于從前爐接收熔融金屬的金屬排出流槽。
另外，具有這種布置，優(yōu)選地，熔渣排出裝置包括用于從熔池接收熔渣的熔渣排出流槽。
最終金屬排出裝置和最終熔渣排出裝置可以是相同的單元。
最終金屬排出裝置和最終熔渣排出裝置也可以是分別具有處于容器不同高度處的獨立的最終金屬排出孔和獨立的最終熔渣排出孔的不同單元。
在金屬排出裝置是前爐的情況下，優(yōu)選地最終金屬排出裝置可以在熔煉操作結束時從熔池和前爐排出熔融金屬。
優(yōu)選地，該設備包括遠離容器設置的金屬存放裝置，例如澆包，并且金屬排出流槽延伸到存放裝置之上的位置用于將熔融金屬排放到保持裝置內。
優(yōu)選地，(a)含氧氣體傳送導管裝置、廢氣導管裝置、和通道門位于圍繞容器圓周分隔開并從容器向外延伸的三個區(qū)域中的第一個內；(b)金屬排出裝置位于該三個區(qū)域中的第二個內；以及(c)熔渣排出裝置位于該三個區(qū)域中的第三個內。
優(yōu)選地，容器圍繞中央豎直軸線布置并且這些區(qū)域在容器外部從中央軸線呈輻射狀向外形成。
優(yōu)選地，容器是豎直的圓柱形容器并且所述多個固體噴射管在容器周圍圓周地間隔開。
優(yōu)選地，容器的側壁包括有水冷板。
優(yōu)選地，容器包括有頂部并且頂部包括有水冷板。
優(yōu)選地，該設備包括封閉的冷卻水回路，用于將水供應至水冷板和將熱水從水冷板中移除，并且此后從熱水中吸熱并隨后將水返回到水冷板。
優(yōu)選地，該設備進一步包括用于從熔渣排出裝置和最終熔渣排出裝置接收熔渣的裝置。
優(yōu)選地，熔渣接收裝置包括至少一個熔渣收集坑。
優(yōu)選地，該設備包括用于從最終金屬排出裝置接收金屬的裝置。
優(yōu)選地，最終金屬接收裝置包括至少一個金屬收集坑，以便最終排出金屬。
優(yōu)選地，金屬收集坑被覆蓋以防止熱金屬與水之間的直接接觸。
優(yōu)選地，熔渣和金屬收集坑處于地面高度處或地面高度之下。
優(yōu)選地，該設備在供應站包括氣體加熱裝置，用于將熱氣供應到氣體傳送導管裝置以便噴射到容器內。
氣體傳送導管裝置可以包括從供氣站延伸到傳送位置的單一氣體導管。
優(yōu)選地，含氧氣體是空氣或富含氧氣的空氣。


以下將結合附圖更詳細地描述本發(fā)明，在附圖中圖1是直接熔煉容器的垂直截面圖，這個直接熔煉容器是根據本發(fā)明的直接熔煉設備的一個實施例的構成部件；圖2是該容器以及該容器周圍的工作臺和工作臺上裝備的布置的側視圖，它們構成了直接熔煉設備的這個實施例的主體部分；圖2a是固體噴射管以及在圖2中用箭頭“A”示出的熱礦石供應管道的放大側視圖；圖3是該容器以及該容器周圍的工作臺和工作臺上裝備的布置的下部側視圖，它們構成了直接熔煉設備的這個實施例的主要部分，這個視圖是從圖2中容器的觀察位置旋轉90°后的位置看過去；圖4示出了直接熔煉設備的這個實施例的出鐵場工作臺的布置；圖5示出了直接熔煉設備的這個實施例的最終排出工作臺的布置；圖6是直接熔煉設備的這個實施例的計算機產生的頂視圖，其示出了出鐵場工作臺以及該工作臺上的裝備，以及在該容器和該工作臺之上的裝備的該高度處穿過該容器的截面，并且該平臺之上的裝備被移除以使設備的視圖清楚；以及圖7是容器周圍的固體噴射管、用于噴射管的供應管道的布置。
具體實施例方式
圖中所示的直接熔煉設備包括有直接熔煉容器，其特別適于通過國際專利申請PCT/AU96/00197所述的HI熔煉工藝來操作。以下描述是關于根據HI熔煉工藝來熔煉鐵礦粉從而生產出熔融鐵的內容。
首先參考圖1，冶金容器總體上標識為11并且具有爐膛，該爐膛包括由耐火磚構成的底面12和側面13、形成了從爐膛的側面13向上延伸并且包括有支承水冷板(未示出)的上柱體段和下柱體段的大致圓柱體的側壁14、支承水冷板(未示出)的頂部17、廢氣的出口18、連續(xù)地排出熔融金屬的前爐19、以及用于在熔煉過程中排出熔渣的出渣口21。
在利用容器根據HI熔煉工藝來熔煉鐵礦粉從而生產出熔融鐵時，容器11包含鐵和熔渣的熔池，其包括熔融金屬層22和金屬層22上的熔渣層23。數字24所標記的箭頭表示金屬層22的名義靜止表面的位置，數字25所標記的箭頭表示熔渣層23的名義靜止表面的位置。術語“靜止表面”理解為當沒有氣體和固體噴射入容器時的表面。
從圖2和3中能最好地看出，該容器包括一系列工作臺79、81、83、85，處于容器在地面高度之上的不同高度處。這些工作臺使得容器以及以下所述小型容器11周圍的其它固定設備的安裝和操作以如此的方式進行，即將設備的各種操作功能分開以最小化各種操作之間的干擾，并且于是最大化了操作安全性。將工作臺79、81、83、85的高度選擇為使得工作臺上的工人能方便地操作固定設備。另外，將工作臺79、81、83、85的“覆蓋區(qū)域”選擇為允許橋式吊車能進出下工作臺的選定區(qū)域并且為下工作臺的工作區(qū)域提供高空保護。
如同以下將進一步描述的，工作臺79、81是固體噴射管工作臺，工作臺83是出鐵場工作臺，工作臺85是最終排出工作臺。
從圖5中能最好地看出，容器11包括有位于爐膛側面13中的兩個通道門39以允許通向容器11的內部以便進行容器內部的換爐襯或其它維護工作。通道門39的形式為焊接至側面13的鋼板。當需要進出容器內部時，鋼板從側壁中切除并且在容器內工作完成之后將替換的鋼板焊接在該位置處。通道門39處于容器11的相同高度處。通道門39布置為在容器的圓周周圍間隔至少90°。這個間隔使得當容器是熱的時耐火磚墻毀壞設備可以延伸穿過通道門進入容器并且毀壞耐火爐襯側壁的大部分耐火磚。通道門39足夠地大以允許滑車(bob-cat)139或類似設備進出容器的內部。
從圖1中能最好地看出，容器11裝配有氣體噴射管26，用于將熱空氣流送入容器的上部區(qū)域。噴射管26向下延伸穿過容器11的頂部進入容器的上部區(qū)域。在使用時，噴射管26通過熱氣傳送導管31(圖2和6)接收富含氧氣的熱空氣流，導管31從距離還原容器11一定距離的熱氣供應站(未示出)延伸。熱氣供應站包括一系列的熱氣爐(未示出)和制氧廠(未示出)以使得富含氧氣的氣流經過熱氣爐并進入熱氣傳送導管31，導管31延伸至容器11之上一個位置處的與氣體噴射管26的接頭?？蛇x地，氧氣可以在空氣流已經被爐加熱之后再加入空氣流。
整體地結合附圖，容器11還裝配有8個固體噴射管27，它們向下且向內地延伸穿過容器側壁14中的開口(未示出)并且進入熔渣層23，以便將氧氣不足的運載氣體中所夾帶的鐵礦粉、固體含碳原料以及助熔劑噴射入金屬層22。
容器側壁14中的噴射管開口位于容器11的相同高度處并且在容器的周邊上等距地布置。噴射管27形成且置于噴射管開口內以使得在工藝的操作過程中它們的出口端28在金屬層22的表面之上。噴射管27的這個位置減少了由于與熔融金屬的接觸而帶來傷害的危險，并且還使得能通過強制內部水冷來冷卻噴射管而不會有水與容器內熔融金屬相接觸的重大危險。
噴射管27分為2組四個的噴射管，在熔煉操作期間，一組噴射管27接收通過熱礦石噴射系統供應的熱鐵礦粉，另一組噴射管27通過含碳原料/助熔劑噴射系統接收煤和助熔劑。兩組的噴射管27在容器的周邊交替地布置。
熱礦石噴射系統包括用于加熱鐵礦粉的預熱器(未示出)以及熱礦石傳送系統，熱礦石傳送系統包括一系列供應管道和一批運載氣體，用于在供應管道內輸送熱礦粉并且將熱礦粉在大約680℃的溫度下噴射入容器。圖7中示意性地示出了噴射管27以及緊鄰地位于噴射管27上游的供應管道的總體布置。
整體地結合附圖，熱礦石噴射系統包括一個熱礦石主供應管道75(圖2至5)以及兩個分支管道76(圖2至4)，它們連接至直徑地相對的噴射管27并且布置為在熔煉操作期間將熱礦石供應至這些噴射管27。熱礦石噴射系統還包括另一熱礦石主供應管道33(圖2至5)以及兩個分支管道34(圖2至5)，它們連接至另一對直徑地相對的噴射管27并且布置為在熔煉操作期間將熱礦石供應至這些噴射管27。
從圖2至5中能看出，主供應管道75從遠離容器的遠處位置(未示出)在地面高度上(或靠近地面高度)且在最終排出工作臺85的下面運行到圖2和3中的位置75a，并且隨后從這個位置豎直向上地穿過最終排出工作臺85和出鐵場工作臺83或在它們附近達到圖2至4中出鐵場工作臺83之上的位置75b。分支管道76首先在相對方向上從主管道75在位置75b處水平地延伸，并且隨后在位置76a(圖2和3)處豎直向上達到位置76b(圖2至4)，并且隨后在短且直的段76c中向下且向內地延伸達到噴射管27的進口。
從圖2和3中還能看出，主供應管道33從遠離容器的遠處位置(未示出)在地面高度上或地面高度附近延伸到圖5中的位置33a，并且管道在這個位置處分支成兩個分支管道34。這兩個分支管道34構成了V形。分支管道34在地面高度上或地面高度附近并且在最終排出工作臺85的下面延伸到位置34a(圖2和3)，并且隨后從這些位置豎直向下地穿過最終排出工作臺85和出鐵場工作臺83或者在它們附近延伸到位置34b(圖2)，并且隨后在短且直的段34c(圖2，只是示出了一個)中向下且向內地延伸到噴射管27的進口。
主管道和分支管道的上述布置避免了管道在容器周圍狹窄空間內的干擾。
含碳原料/助熔劑噴射系統包括類似的主供應管道39、91和分支供應管道40、92，分別用于直徑地相對的噴射管27。
噴射管27布置為可從容器11上移除。
容器的廢氣出口18連接至廢氣導管32(在圖2、6和7中示出)，廢氣導管32將廢氣從容器11傳輸到處理站(未示出)，在處理站對廢氣進行清潔并且被傳送通過熱交換器，用于預熱供給至容器11的原料。HI熔煉工藝優(yōu)選地在空氣或富含氧氣的空氣下操作，并且因此產生了大量廢氣并且需要相對大直徑的廢氣導管32。從圖2中能最好地看出，廢氣導管32包括有從容器11的廢氣出口18延伸的稍微傾斜的第一段32a以及從第一段32a延伸的豎直延伸的第二段32b。
熱氣傳送導管31和廢氣導管32從容器11的上部延伸到遠處位置(未示出)，并且因此占用容器在該區(qū)域中的空間，并且因此對固定設備的定位有影響，所述固定設備例如橋式吊車或用于維護容器和冷卻水回路所需的其它移動式處理設備，其中冷卻水回路用于容器11的側壁14和頂部17中的水冷板。
如上所述，容器11的側壁14和頂部17支承水冷板(未示出)并且設備包括有冷卻水回路。冷卻水回路將水供應至水冷板或者將熱水從水冷板中移除，并且此后在將水返回到水冷板之前將熱量從熱水中吸走。
在根據HI熔煉工藝的熔煉操作中，礦粉和適合的運載氣體以及煤和適合的運載氣體通過噴射管27被噴射入熔池。固體原料和運載氣體的沖量使得固體原料穿入金屬層15。煤被脫揮并且從而在金屬層15中產生氣體。碳部分地溶解在金屬中并且部分地仍然保持為固態(tài)碳。礦粉被熔煉成金屬并且熔煉反應產生了一氧化碳。被傳遞入金屬層以及通過脫揮作用和熔煉反應所產生的氣體導致了熔融金屬、固態(tài)碳以及熔渣(作為固體/氣體/噴射的緣故被拉入金屬層)從金屬層15中的顯著浮力上浮，這就帶來了熔融金屬和熔渣的飛濺、液滴和液流的向上運動，并且當這些飛濺、液滴和液流運動通過熔渣層時其中會夾雜有熔渣。熔融金屬、固態(tài)碳和熔渣的浮力上浮導致了熔渣層16的實質性攪拌，其結果是熔渣層體積的增大。另外，熔融金屬、固態(tài)碳和熔渣由于它們的浮力上浮而引起的飛濺、液滴和液流的向上運動延伸到熔池之上的空間并且形成了過渡區(qū)。富含氧氣的氣體通過噴射管26的噴射使得諸如一氧化碳和氫氣的反應氣體在容器的上部進行后燃。由于反應氣體在容器內的后燃所產生的廢氣通過廢氣導管32從容器的上部中移除。
熔煉操作期間產生的熱金屬通過金屬排出系統從容器11中排出，該金屬排出系統包括前爐19以及連接至前爐的熱金屬流槽41。熱金屬流槽41布置在熱金屬澆包站(未示出)之上以便將熔融金屬向下地澆注到位于站中的澆包。
該設備包括最終金屬排出系統，用于在熔煉操作結束時將熔融金屬從容器11的下部區(qū)域中排出并且將熔融金屬運輸離開容器11。最終金屬排出系統包括容器中的金屬最終排出孔63以及流槽38，該流槽用于將經由排出孔從容11排出的熔融金屬傳送到地面高度處的金屬收集坑91。理想地，這個坑91被覆蓋(未示出)以防止坑中的熱金屬與水之間的直接接觸。最終金屬排出系統還包括前爐19中的金屬排出孔43以及流槽40，該流槽用于將經由排出孔從前爐19中排出的熔融金屬傳送到熱金屬主流槽38。還提供有最終排出鉆孔59來打開排出孔63、43以便從容器和前爐中釋放金屬。
該設備包括有熔渣排出系統，用于在熔煉操作期間周期性地從容器的下部將熔融的熔渣排出并且將熔渣傳送離開容器11。熔渣排出系統包括有容器11中的熔渣槽口21以及具有兩個最終分支80、82的流槽44，最終分支用于將經由熔渣槽口21從容器11排出的熔融熔渣從出鐵場工作臺83的高度向下地傳送進入地面高度處分開的熔渣收集坑93、95。兩個坑用于使得一個坑能停止使用并且允許熔渣在移除之前冷卻下來并且與此同時使用另一坑來接收熔融的熔渣。熔渣槽口插刺機61用于打開和密封熔渣槽口21以便從容器11中釋放熔渣。
該設備包括有熔渣最終排出系統，用于在熔煉操作結束時將熔渣從容器11中排出。熔渣最終排出系統包括有容器11中的熔渣排出孔46以及主流槽70和分支流槽72，用于將從容器11排出的熔融離開經由熔渣排出孔46傳送到收集坑93。分支流槽95將熔渣流槽70連接至熱金屬流槽38。分支流槽95用來將在首先打開排出孔46時通常從容器中流出的熔融金屬傳遞至金屬收集坑91。在最終排出之前，堵塞分支流槽72以使得熔融離開只能經由分支流槽95流動到金屬收集坑91。在金屬流將要結束時，堵塞分支流槽95并且打開分支流槽72以使得熔融原料流轉向熔渣坑93。熔渣排出鉆孔68用于打開排出孔46以便從容器中釋放熔渣。泥漿槍66用于將打開的排出孔46封閉。
如上所述，該容器包括一系列位于地面高度87之上容器的不同高度處的工作臺79、91、93、95。這些工作臺使得能進行容器和其它固定設備的安裝和操作。
最下工作臺，最終排出平臺85相對于容器11被定位在一個高度，這個高度被選擇為使得工作臺上的工人能方便地使用最終金屬排出系統(最終金屬排出孔63、流槽38、金屬排出孔43、流槽40、以及最終排出鉆孔59)、最終熔渣排出系統(熔渣排出孔46、流槽70、分支流槽95、熔渣排出鉆孔68、泥漿槍66)以及通道門39。比如最終金屬排出鉆孔、熔渣排出鉆孔68以及泥漿槍66等裝備直接安裝在工作臺上。這個工作臺還包括兩個主要為凈空間的橋式吊車使用區(qū)域55，裝備和原料能提升到這個區(qū)域上并且由此提升，例如以便于容器11內部的爐襯更換。
接著的最高工作臺，出鐵場工作臺83相對于容器11被定位在一個高度，這個高度被選擇為使得工作臺上的工人能方便地使用金屬排出系統(前爐19和熱金屬流槽41)以及熔渣排出系統(熔渣槽口21、流槽44、以及熔渣槽口插刺機61)。工作臺83的“覆蓋區(qū)域”有選擇地形成為使得該工作臺不會延伸入最終排出工作臺85的橋式吊車使用區(qū)域55之上的空間，以使得橋式吊車能無障礙地進出這些區(qū)域55。工作臺83的“覆蓋區(qū)域”還有選擇地形成為使得該工作臺在最終金屬和熔渣排出系統以及最終排出工作臺85上的通道門39附近的工作區(qū)域之上延伸以便為這些區(qū)域中的工人提供頂部保護。
接著的最高工作臺，噴射管工作臺79、81相對于容器11被定位在一個高度，這個高度被選擇為使得工作臺上的工人能方便地使用噴射管27。
工作臺81的覆蓋區(qū)域在圖3中示出，工作臺81的覆蓋區(qū)域優(yōu)選地形成為使得該工作臺不能延伸入最終排出工作臺85的頂部使用區(qū)域55之上的空間，以使得橋式吊車能無障礙地進出這些區(qū)域55。覆蓋區(qū)域還有選擇地形成為使得該工作臺在金屬和熔渣排出系統附近的工作區(qū)域之上延伸以便為在這些區(qū)域工作的工人提供頂部保護。
除了上述布置在一系列工作臺79、81、83、85上的固定設備之外，該設備還布置在工作臺上一系列圓周地和垂直地延伸的區(qū)域內，這些區(qū)域進一步使得小型容器11周圍的所有上述設備以如此的方式安裝和操作，該方式使得設備的各種操作功能分開從而最小化各種操作之間的干擾，并且因而最大化了操作安全性。
具體地，該設備的布置被分割成下述三個功能區(qū)，這些功能區(qū)垂直地延伸并且在容器11周圍圓周地間隔開并且從容器的中心豎直軸線向外輻射。
區(qū)域1總體通道和維修設施這個區(qū)域在容器11圓周周圍延伸大約180°，包括·頂部熱氣傳送導管31和廢氣導管32的覆蓋區(qū)域。
·容器11中的通道門39。
區(qū)域2金屬排出區(qū)這個區(qū)域包括·金屬排出系統(前爐19和熱金屬流槽41)。
·最終金屬排出系統(最終金屬排出孔63、流槽38、金屬排出孔43、以及最終排出鉆孔)。
區(qū)域3熔渣排出區(qū)這個區(qū)域包括·熔渣排出系統(熔渣槽口21、流槽43、以及熔渣槽口插刺機61)。
·最終熔渣排出系統(熔渣排出孔46、流槽70、分支流槽95、熔渣排出鉆孔68、以及泥漿槍66)。
該設備還包括有在上述橋式吊車使用區(qū)域55之上的區(qū)域，即空間，使得原料和設備能被提升到最終排出工作臺上或從該工作臺上移除。對于容器內部的更換爐襯或其它維護工作所需的原料和設備的有效提升來說，頂部通路特別重要。
在不偏離本發(fā)明精神和范圍之下，可對上述本發(fā)明的實施例作出很多變型。
權利要求
1.一種用于由金屬供給原料生產熔融金屬的直接熔煉設備，包括(a)固定的熔煉容器，其保持金屬和熔渣的熔池以及熔池之上的氣體空間；(b)固體供給裝置，其將金屬供給原料和含碳原料供應入容器；(c)氣體噴射裝置，其向下延伸入容器以將含氧氣體噴射入容器中的氣體空間和/或熔池；(d)氣體傳送導管裝置，其從遠離容器的供氣站延伸到容器之上的一個傳送位置，用于將含氧氣體傳送入氣體噴射裝置；(e)廢氣導管裝置，其用于方便容器中的廢氣流動離開容器；(f)金屬排出裝置，其用于在熔煉操作期間將熔融金屬從熔池排出容器并且將熔融金屬傳送離開容器；(g)最終金屬排出裝置，其用于在熔煉操作結束時將熔融金屬從熔池排出容器并且將熔融金屬傳送離開容器；(h)熔渣排出裝置，其用于在熔煉操作期間將熔渣從熔池排出容器并且將熔渣傳送離開容器；(i)最終熔渣排出裝置，其用于在熔煉操作結束時將熔渣從熔池排出容器并且將熔渣傳送離開容器；(j)至少兩個工作臺，用于在容器的不同高度處支撐設備操作員；以及其中金屬排出裝置和熔渣排出裝置定位為可以由出鐵場工作臺上的設備操作員接近，而且最終金屬排出裝置和最終熔渣排出裝置定位為可以由高度低于出鐵場工作臺的最終排出工作臺上的設備操作員接近。
2.如權利要求1所述的設備，其中容器包括側壁并且固體供給裝置包括多個固體噴射管，所述固體噴射管布置為通過側壁中的開口向下且向內地延伸并可從容器移除。
3.如權利要求2所述的設備，其中固體噴射管定位為可由出鐵場工作臺之上的噴射管工作臺上的工人接近。
4.如權利要求2或3所述的設備，其中固體供給裝置包括四個或更多偶數個固體噴射管，它們以直徑相對的噴射管對的方式布置在容器周圍。
5.如權利要求4所述的設備，其中固體供給裝置包括用于每對固體噴射管的主供應管道和一對分支管道，分支管道的一端連接于主供應管道而另一端連接于相應的噴射管。
6.如權利要求5所述的設備，其中每對固體噴射管的分支管道具有基本上相同的長度。
7.如權利要求4到6中任一項所述的設備，其中至少一對固體噴射管用于噴射金屬供給原料并且至少另一對固體噴射管用于噴射含碳原料和可選的助熔劑。
8.如權利要求4到7中任一項所述的設備，其中固體噴射管對布置在容器的周圍以使得相鄰的噴射管用來噴射不同的原料。
9.如權利要求2到8中任一項所述的設備，其中容器側壁中的噴射管開口位于容器的相同高度上并且在容器的圓周周圍等距地間隔開。
10.如權利要求7所述的設備，其中固體供給裝置包括熱金屬供給原料噴射系統，用于預熱至少部分金屬供給原料并將熱金屬供給原料供應到用于金屬供給原料噴射管的主供應管道。
11.如前述權利要求中任一項所述的設備，其中最終排出工作臺在地面高度之上。
12.如前述權利要求中任一項所述的設備，其中容器在容器側壁中包括至少兩個門，以允許通向容器的內部以便進行容器內部的換爐襯或其它維護工作。
13.如權利要求12所述的設備，其中通道門包括焊接至側壁的鋼板。
14.如權利要求12或13所述的設備，其中通道門在容器的圓周周圍間隔至少90°。
15.如權利要求12到14中任一項所述的設備，其中通道門處于容器的相同高度處。
16.如權利要求12到15中任一項所述的設備，其中通道門布置為可以由最終排出工作臺上的操作員接近。
17.如權利要求12到15中任一項所述的設備，其中出鐵場工作臺在通道門附近之上延伸以便在通道門附近提供保護區(qū)域。
18.如前述權利要求中任一項所述的設備，其中該設備包括至少一個橋式吊車使用區(qū)域，該橋式吊車使用區(qū)域從最終排出工作臺垂直延伸以便有利于利用橋式吊車將原料和/或裝備向下提升到最終排出工作臺上或者將原料和/或裝備從最終排出工作臺向上提升。
19.如權利要求18所述的設備，其中出鐵場工作臺成形為限定橋式吊車使用區(qū)域邊界的至少一部分。
20.如前述權利要求中任一項所述的設備，其中金屬排出裝置和熔渣排出裝置是具有處于容器不同高度處的獨立的金屬排出孔和獨立的熔渣排出孔的不同單元。
21.如權利要求20所述的設備，其中金屬排出裝置包括從容器向外突出的金屬流前爐，用于將熔融金屬連續(xù)地從容器中排出。
22.如權利要求21所述的設備，其中金屬排出裝置包括用于從前爐接收熔融金屬的金屬排出流槽。
23.如權利要求20到23中任一項所述的設備，其中熔渣排出裝置包括用于從熔池接收熔渣的熔渣排出流槽。
24.如前述權利要求中任一項所述的設備，其中最終金屬排出裝置和最終熔渣排出裝置是具有處于容器不同高度處的獨立的最終金屬排出孔和獨立的最終熔渣排出孔的不同單元。
25.如權利要求24所述的設備，其中最終金屬排出裝置在熔煉操作結束時從熔池和前爐排出熔融金屬。
26.如權利要求12到17中任一項所述的設備，其中(a)含氧氣體傳送導管裝置、廢氣導管裝置、和通道門位于圍繞容器圓周分隔開并從容器向外延伸的三個區(qū)域中的第一個內；(b)金屬排出裝置位于該三個區(qū)域中的第二個內；以及(c)熔渣排出裝置位于該三個區(qū)域中的第三個內。
27.如權利要求26所述的設備，其中優(yōu)選地，容器圍繞中央豎直軸線布置并且這些區(qū)域在容器外部從中央軸線呈輻射狀向外形成。
28.如前述權利要求中任一項所述的設備，其中容器的側壁包括水冷板。
29.如權利要求28所述的設備，其中該設備包括封閉的冷卻水回路，用于將水供應至水冷板和將熱水從水冷板中移除，并且此后從熱水中吸熱并隨后將水返回到水冷板。
全文摘要
公開了一種用于由金屬供給原料生產熔融金屬的直接熔煉設備。該設備包括固定的熔煉容器，其保持金屬和熔渣的熔池以及熔池之上的氣體空間。該設備還包括用于將固體和氣體供給原料供應入容器的裝置以及用于從容器排出熔融金屬的裝置。該設備還包括至少兩個工作臺，用于在容器的不同高度處支撐設備操作員。金屬排出裝置和熔渣排出裝置定位為可以由出鐵場工作臺上的設備操作員接近，而且最終金屬排出裝置和最終熔渣排出裝置定位為可以由高度低于出鐵場工作臺的最終排出工作臺上的設備操作員接近。
文檔編號C21C5/30GK1771339SQ200480009578
公開日2006年5月10日 申請日期2004年4月8日 優(yōu)先權日2003年4月10日
發(fā)明者菲利普·詹姆士·約恩斯, 羅德尼·詹姆士·德賴 申請人:技術資源有限公司