用于循環金屬熔池的方法以及熔爐系統技術方案

本發明專利技術涉及用于循環冶金爐（4）中的金屬熔池（10）的方法，其中，沖洗氣體被引入冶金爐（4）中。本發明專利技術進一步涉及用于執行該方法的熔爐系統（2），其具有冶金爐（4）。根據本發明專利技術，為了防止在循環金屬熔池（10）期間損壞熔爐系統（2），沖洗氣體以這樣的方式引入該金屬熔池（10）中：金屬熔池（10）執行預先規定的定向的流動。進一步提出的是，熔爐系統（2）具有用于監測位于冶金爐（4）中的金屬熔池（10）的流動模式的測量裝置（12）。

【技術實現步驟摘要】
【國外來華專利技術】
本專利技術涉及用于循環冶金爐中的金屬熔池的方法，其中，沖洗氣體被引入金屬熔池中。本專利技術進一步涉及用于執行該方法的熔爐系統，其具有冶金爐。
技術介紹
在金屬的提取/處理中，特別是在由生鐵生產鋼中，采用的這樣的方法或這樣的熔爐系統是已知的。在引言中提及的該類型的方法的示例是用于煉鋼的所謂的LD工藝（還稱為Linz-Donawitz工藝或基本氧氣煉鋼工藝）。在LD工藝中，液體生鐵（可以將廢鐵添加至其中），以及造渣劑（諸如例如石灰石或白云石）被填充至轉爐（冶金爐）中。在這種情況中，液體生鐵和造渣劑形成金屬熔池。隨后氣體噴槍被使用以便在高壓（高達12巴）下在金屬熔池上方頂吹氧氣，該氣體噴槍被從中心地插入通過在轉爐的上部側上的開口。LD工藝的一個目的是降低在液體生鐵中的不期望的伴生元素的含量，諸如例如，碳、硅、錳、硫和/或磷，也被稱為“精煉”生鐵。當頂吹氧氣時，不期望的伴生元素燃燒并且作為氣體逸出，或以液體爐渣的形式由造渣劑粘住。在燃燒的反應中心（電弧斑點）中產生高溫（2500至3000°C），并且在金屬熔池中出現湍流/循環。所述循環確保金屬熔池的尚未精煉的部分被朝向電弧斑點帶動，并且確保位于金屬熔池的這些部分中的伴生元素燃燒。任選地，在LD工藝中，為了改進金屬熔池的循環，另外的氣體，諸如例如，氬氣或氮氣，作為沖洗氣體在底塞（多孔塞和/或具有氣體導管的塞）的輔助下被吹至金屬熔池中，該底塞結合至轉爐的基底中。關于在引言中所提及的類型的方法（特別地關于LD工藝）的已知問題是，在金屬熔池中能夠發生振動（波）。在金屬熔池中的所述振動傳遞至金屬熔池位于其中的冶金爐，其結果是引起冶金爐的振動。冶金爐的振動進而傳遞至連接至冶金爐的元件，諸如例如軸承和/或驅動器，結果是它們被放置在高應力下。振動可以很強烈或展現出大的幅值（為了簡單的目的，在下文中稱為“振動的量級”）使得該方法必須被中斷以便避免損壞冶金爐形成其部分的系統，諸如例如，熔爐系統。特別地，如果振動具有接近系統的共振頻率的頻率的話，中斷該方法能夠是必需的，因為在這樣的情況中，該系統可能遭受共振災害。中斷該方法導致長的工藝持續時間，并且因此還導致生產力的損失。在某些情況下，振動可以導致冶金爐的對齊的變化。然后重新對齊冶金爐以及重新張緊將冶金爐保持在它的位置中的止動閘可能是必需的。在這個情況中，該方法同樣必須被中斷，其導致生產力的進一步的損失。冶金爐的重新對齊以及止動閘的重新張緊進一步導致在止動閘的閘瓦上的嚴重磨損。從WO 2004/046390 A1中已知用于轉爐的氣體供應系統，其中，提供了定位在噴射口上游或與噴射口相關聯的流入限制器裝置，其周期性地降低或中斷至熔爐的內部的供氣。用于從金屬熔體中去除雜質的熔爐從DE 20 2012 103 082 U1中已知。在熔爐容器的底部區域中提供用于傳輸沖洗氣體的機構，諸如底塞或氣體沖洗噴槍。
技術實現思路
本專利技術的目標是提供用于操作熔爐系統的方法以及還有熔爐系統，利用其能夠避免對熔爐系統的損壞，并且其能夠使得熔爐系統成本有效地操作并且成本有效地生產。根據本專利技術，這個目標由具有根據相應的獨立權利要求的特征的用于在冶金爐中循環金屬熔池的方法以及熔爐系統實現。有利的實施例和/或改進方案記錄在從屬權利要求以及下面的描述中，并且能夠與方法還有熔爐系統二者都相關。關于本方法，規定將沖洗氣體引入金屬熔池中。沖洗氣體以這樣的方式被引入金屬熔池中：金屬熔池執行預先規定的定向流動。關于熔爐系統，提供例如用于精煉生鐵的冶金爐。另外，關于該熔爐系統，提供用于監測位于冶金爐中的金屬熔池的流動模式的測量裝置。本專利技術與所謂的AOD工藝（氬氧脫碳）一起應用同樣是可能的。在當前環境中，沖洗氣體能夠被理解為任何氣體，其被引入金屬熔池中并且由此能夠影響金屬熔池的循環，不管沖洗氣體是否在金屬熔池中引起化學反應，并且不管沖洗氣體是間接地（例如通過環境氣體）被引入還是直接地被引入金屬熔池中。通過引入沖洗氣體特別產生的預先規定的定向流動能夠被理解為是展現出預先規定的流動模式的流動。這意味著通過引入沖洗氣體，特別地在金屬熔池中產生/形成預先規定的流動模式。除其他的以外，預先規定的流動模式能夠由特別是在冶金爐中的沖洗氣體引入位置的對稱布置實現。另外，預先規定的流動模式的形成能夠通過關于沖洗氣體的引入對稱地設置沖洗氣體流體積/沖洗氣體壓力來實現（在相應的沖洗氣體引入位置處）。在這里，沖洗氣體流體積能夠理解為是沖洗氣體的體積流量。特別地，借助于將沖洗氣體引入位置的對稱布置以及設置沖洗氣體流體積/沖洗氣體壓力組合以在流動模式的形成上具有特定效果是可能的，并且因此能夠特定地產生預先規定的流動模式。換言之，作為對稱布置沖洗氣體引入位置和/或對稱設置沖洗氣體流體積/沖洗氣體壓力的結果，流動模式能夠以期望的預先規定的方式“定制”。預先規定的流動模式或預先規定的定向流動能夠調整成冶金爐的幾何形狀。例如，預先規定的定向流動能夠主要地沿著環管(torus)的表面流動，特別地在環管的角向（poloidal）方向上流動。例如在冶金爐關于對稱軸線軸向對稱的情況中，預先規定的定向流動的這樣的路線是有利的。所述對稱軸線有利地也是該環管的對稱軸線。本專利技術基于以下知識：金屬熔池的振動的量級，以及由此的冶金爐的振動的量級取決于金屬熔池的流動模式。在不定向流動的情況中，在金屬熔池的個體質量/流體元素之間的沖擊比在定向流動的情況中更可能發生，與不定向流動相反，在定向流動中相鄰的質量/流體元素具有（大致）相同的移動方向和速度。在金屬熔池的個體質量/流體元素之間的沖擊期間，導致流動能量轉換成振動能量。因此，在不定向流動的情況中（由于質量/流體元素的更大的沖擊的可能性），與定向流動的情況相比，它們的流動能量的更大比例轉換成振動能量。因此，如果金屬熔池執行預先規定的定向流動來代替不定向流動的話，那么能夠降低金屬熔池的振動的量級，以及由此也能夠降低冶金爐的振動的量級。本專利技術進一步基于以下考慮：除了其他的以外，由于金屬熔池在其邊緣區域中的更強的循環，所以還能夠借助于預先規定的定向流動來實現金屬熔池的更均勻的混合。這是因為預先規定的定向流動能夠將它的定向調整至冶金爐的幾何形狀。由于金屬熔池的更均勻的混合，更短的工藝持續時間是可能的，以便實現金屬熔池的期望的質量/狀態（例如預先規定的碳含量）。通過使用至少一個底塞將沖洗氣體引入金屬熔池中是有利的。在這種情況中，沖洗氣體能夠直接地引入金屬熔池中。替代地或除底塞以外，使用噴嘴以便引入沖洗氣體是可能的。如果為了產生和/或維持預先規定的定向流動或預先規定的流動模式而控制/調節沖洗氣體的引入的話，這是進一步有利的。該控制/調節能夠通過使用至少一個閥進行。在優選方式中，特別地通過使用該閥來控制/調節沖洗氣體流體積或沖洗氣體壓力。有效地，控制/調節底塞所經受的沖洗氣體流體積，或控制/調節作用在位于其氣體入口側上的底塞上的沖洗氣體壓力。能夠通過使用控制單元來對沖洗氣體流體積或沖洗氣體壓力進行控制/調節。有效地，在控制單元的輔助下控制/調節閥的狀態。閥的切換頻率優選地保持在預先規定/可配置的切換頻率上限以下。以這個方式能夠延長閥的壽命。有益地，初本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種用于循環冶金爐（4）中的金屬熔池（10）的方法，其中，沖洗氣體被引入所述金屬熔池（10）中，其特征在于，借助于在冶金爐（4）中的氣體引入位置的系統布置，所述沖洗氣體以這樣的方式被引入所述金屬熔池（10）中：所述金屬熔池（10）執行預先規定的定向流動，其中，為了產生和/或維持所述預先規定的定向流動而控制/調節所述沖洗氣體的引入，其中，所述金屬熔池的流動模式被確定。

【技術特征摘要】
【國外來華專利技術】2014.02.19 EP 14155804.91.一種用于循環冶金爐（4）中的金屬熔池（10）的方法，其中，沖洗氣體被引入所述金屬熔池（10）中，其特征在于，借助于在冶金爐（4）中的氣體引入位置的系統布置，所述沖洗氣體以這樣的方式被引入所述金屬熔池（10）中：所述金屬熔池（10）執行預先規定的定向流動，其中，為了產生和/或維持所述預先規定的定向流動而控制/調節所述沖洗氣體的引入，其中，所述金屬熔池的流動模式被確定。2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，通過使用至少一個底塞（18）來將所述沖洗氣體引入所述金屬熔池（10）中。3.根據權利要求1或2所述的方法，其特征在于，為了產生和/或維持預先規定的定向流動，控制/調節所述沖洗氣體的所述引入，特別是通過使用至少一個閥（28）來控制/調節沖洗氣體流體積（Q）或沖洗氣體壓力。4.根據權利要求3所述的方法，其特征在于，所述沖洗氣體流體積（Q）展現出脈沖式、脈動式或鋸齒式的定時模式。5.根據在先權利要求之一所述的方法，其特征在于，不同的氣體，特別是氧氣和至少一種惰性氣體，作為沖洗氣體連續地被引入所述金屬熔池（10）中。6.根據在先權利要求之一所述的方法，其特征在于，通過使用測量裝置（12）來確定所述金屬熔池（10）的流動模式。7.根據權利要求6所述的方法，其特征在于，通過使用所述測量裝置（12）來確定所述冶金爐（4）的振動的至少一個狀態變量，特別是所述振動的幅值和/或頻率，并且通過使用所確定的所述狀態變量來確定所述金屬熔池（10）的所述...

【專利技術屬性】
技術研發人員：M維恩辛格，F哈特，T庫伊哈斯，T庫茲曼恩，M勒霍弗，A里伊塞，A羅霍弗，
申請(專利權)人：首要金屬科技奧地利有限責任公司，
類型：發明
國別省市：奧地利;AT