专利名称：直接还原生产生铁水的设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及用于直接还原铁矿石生产生铁水的设备，它包括一个带有向其提供煤和氧的装置的冶金容器，并在其中铁矿石被终还原，而且发生部份过程气体的后燃烧；一个熔融旋流器，在其中铁矿石被预还原，并在送到冶金容器之前熔化。
从NL-C-257692中可知上述类型的设备。要在这种设备中进行的CCF(旋流转炉)工艺的描述公开于Steel Times Internationalcpart17，no.3，March1993，Aedhill，Surrey，GB，Page24″Single Vessel metling reduction using cyclone pre-reducer″)中。在荷兰专利257692中以稍微简单的形式描述了该设备。由此本申请人对此项技术得到了深刻的了解。
对于矿石直接还原的其它建议可在US-A-3462263、GB-A-2100755、US-A-4076954和EP-A-209149中找到，但它们一般都来给出炉子和冷却需要的细节。
在设备用于CCF工艺的场合下，需要解决一些问题。首先，经预还原的铁矿石，FeO，尤其在冶金容器中的渣层区是极具侵蚀性的。其次，此渣层有产生大量泡沫的倾向，从而引起渣层水平面及随之而来的处理状况的很大差别。第三氧和煤应以对该工艺最优的方式供应。
本发明的目的在于提供一种工业应用CCF工艺的设备，而且此设备能以低程度的维修进行该法。
按照本发明，本发明设备的冶金容器包括(a)一个顶部，在其中处理气发生部份后燃烧，其形状为具有内壁的(如水冷管的壁)耐压罩，它包括用于冷却内壁的冷却水管，及(b)用于容纳有渣层的铁熔池的底部，在其中发生铁矿石的最终还原，该底部有耐火内衬及水冷耐火内衬的装置。
冶金容器(转炉)底部的水冷耐火内衬提供了可接受的工作寿命，而在冶金容器顶部后燃烧的热损失为冷却管所吸收。
最好是，在邻近相互连接区冶金容器的顶部和底部有大于上述相关区域的，并在此相互连接区之下的用于容纳渣层的水平内横截面积，如曾提到地那样，它是体积很大的。这样，该冶金容器在渣层区可能是最宽的。
顶部和底部是易于拆卸的。因此顶部可有将其固定在其工作位置的安装装置，而底部是可拆卸的并可从固定在其安装装置中的顶部移走的。那么只有该冶金容器的底部必须被移走，和如果需要时被更换。但是，如底部的耐火衬有足够的寿命，则不要求很容易地从顶部拆下底部。
最好将熔融旋流器直接装在冶金容器的上方，并直接与其开通，自熔融旋流器至冶金容器的向下方向的流道是基本上不使流通的横截面积变窄。
对于该冶金容器顶部的水冷内壁(管—壁)而言，最好是内部带有耐火喷涂层。这防止管—壁受到任何化学、热和机械性的损害是较好的。
如果冶金容器的底部的耐火衬由永久衬和损耗衬构成并至少在渣层区中设有水冷却也同样是可取的。这种鼓风炉的结构，虽然其本身是是广为人知的，对转炉而言是不太常见的结构，但它延长耐火衬的最易损坏处，即渣层区，的工作寿命。
按照较佳的实施方案，向该容器供氧的装置由一中心喷枪，即在容器的中心区作垂直延伸的喷枪构成。这使得氧总是在渣层上的相同位置被供入冶金容器，即使渣面高度改变也是如此。
在另一个较佳实施方案中，供氧装置由多支横向穿过冶金容器的壁，并在运行时间到达渣层顶端让的喷枪构成。这避免了中心喷枪对熔融旋流器操作的任何干扰作用。最好是，这些供氧喷枪尽可能地垂直取向，即斜着向下延伸。这就达到了这样的效果在渣层平面变化时仍尽可能在渣层上方相同位置向冶金容器供氧。
最好用于供煤的装置至少部份地包括至少一个穿过冶金容器顶部壁的用于煤块的溜槽。按照这种理解，对于欲供入的部分煤而言，最好是块状的，部份是精细分散的或精细分开状态的。从而最好供煤装置至少部分包括至少一支借助载气供细分态煤的喷枪，该喷枪最好穿过冶金容器的壁，从而在该喷枪运行期间最好达到渣层中。这就达到了这样的效果此煤被直接吸收于渣层中，从而使最终还原进行得更好。
细分的煤可借助使用载气的喷枪供应。
现通过非限制性的实施例，参照附图叙述本发明的实施方案，其中
图1表示用于实施现有技术已知的CCF工艺的设备(上述文章″Steel Times International″)。
图2表示以工业规模实施CCF工艺的本发明的设备的第一实施方案。
图3表示本发明设备的第二实施方案。
图4表示图3中设备中的冶金容器底部的拆除。
图1中的设备包括转炉型的冶金容器1、熔融旋流器2和中心喷枪3。该工艺如下进行。在冶金容器1中在顶端有带渣层的铁熔池4。在渣层中预还原的铁矿被最终还原。为此通过中心垂直喷枪3将氧和煤供到冶金容器1。终还原时，产生了含还原性CO的过程气体，它在冶金容器1中的渣层5上被部份地后燃烧，借此释放出终还原所需的热。此还原过程气体在熔融旋流器2中与经入口6供至熔融旋流器的氧进一步后燃烧。也经入口6供入的铁矿石被大致预还原成FeO并被熔化。然后经预还原的铁矿石落入或向下流入冶金容器1中。经排放口7放出生铁和渣。过程气体经出口8排出。此工艺在1500-1800℃的温度范围下进行。设备中的压力范围为1-6巴。
图2中所示的本发明的设备完成与图1设备所完成的相同的工艺，所以无需详述。冶金容器11包括顶部13和底部14。顶部13具耐压罩或在其内侧带有的水冷管壁的盖子的形式。底部14内部装有带水冷却16的耐火内衬15。图2所示的水冷却16属于板状冷却器类型，其本身用于鼓风炉砌体的冷却是广为人知的。冷却装置被置于渣18区域中，尤其是在泡沫渣19的区域中铁熔池17上方。图2表示冶金容器11在其顶和底端之间具有有扩大横截面的部位20，在其中保持着泡沫渣。冶金容器11于21处有连接装置，它可使顶部13自底部14上拆下来。
图2表示煤经穿过冶金容器11顶部13的壁的溜槽22供入。氧以斜着穿过冶金容器11的壁，而且在运行时延伸至渣层18上方的喷枪23供入。一般而论，带有增大横截面的部位20可使喷枪23放置得更为垂直。图2还表示铁熔体17是如何被经冶金容器11的底供入的气体24所清洗的。图2的设备也可采用图1的中心喷枪。
图3以特定的形式表示本发明设备的更为优选的实施方案。它与图2的设备相似，所以无需详述。熔融旋流器12被表示具有大量的用于供应铁矿石和氧的连接装置25，这种连接装置形成一种喷射模式，它能在熔融旋流器中的高的收集率达到铁矿石的高度预还原。同时该图还表示熔融旋流器是怎样直接置于冶金容器11的上方，并置于与冶金容器11相连的开口连接装置中而不使向下方向的流的横截面任何变窄。图3还表示顶部13是怎样包含耐压罩26，水冷管壁27和耐火喷涂层28。冶金容器11的底部14的耐火衬15由永久衬29和损耗衬30构成。在图3中，水冷却装置16为冷却板类型的冷却装置，这种冷却装置其本身用于高炉砌体是已知的，而用于转炉尚不常见。
图4表示冶金容器11的顶部13与熔融旋流器怎样借助壁31之上的支撑物3而装配在一起的。已被拆开的冶金容器11的底部14可通过用起重缸32和用使之就位于位置34的托架33使之下降而移开，随后冶金容器14的底部可如图所示移至35处的便处理耐火衬。此后，若需要，可通过相反的工序步骤将第二个已准备好的底部14的备件装上去。
虽然本发明是以两个实施方案来解释的，但不受其限制，而且在本发明原则的范围内可有各种改变或变型。
权利要求
1.直接还原铁矿石生产生铁水的设备，它包括(i)一个冶金容器(13、14)，其中，在该设备运行时铁矿石被终还原同时产生过程气体，而且过程气体部份后燃烧，(ii)将煤供至冶金容器的装置(22)，(iii)将氧供至冶金容器的装置(3、23)，以及，(iv)一个熔融旋流器(12)，其中，在该设备运行时，铁矿石被预还原并熔化，所述的熔融旋流器(12)与所述的冶金容器(13、14)相通以便向其输送预还原铁矿石，以及使部份后燃烧的过程气体自该冶金容器流动，其特征在于所述的冶金容器具有(a)一个顶部(13)，其中，发生过程气体的部份后燃烧，该顶部为具有内壁的耐压罩的形式，上述内壁包括冷却内壁的冷却水管，(b)一个用于容纳具有渣层(18、19)的铁溶池(17)的底部(14)，其中，发生铁矿石终还原，所述的底部具有耐火内衬(15)和水冷却耐火内衬的装置(16)。
2.按照权利要求1的设备，其中所述冶金容器的顶部和底部(13、14)，于邻近相互连接区并低于所述相互连接区处有较大的水平的内横截面积，该面积比上述相关区域处的水平横截面积大以便容纳渣层(18、19)。
3.按照权利要求1或2的设备，其中冶金容器的顶部(13)有将其固定于操作位置的安装装置，而且所述底部(14)是可从固定在安装装置中的顶部拆下和移开的。
4.按照权利要求1-3中任一项的设备，其中，所述熔融旋流器(12)直接装在所述冶金容器(13、14)上方，而且与其直接开口相通，沿下降方向自熔融旋流器至冶金容器的流道基本上不使流的横截面积变窄。
5.按照权利要求1-4中任一项的设备，其中冶金容器的顶部的内壁(27)内侧设有喷涂的耐火涂层(28)。
6.按照权利要求1-5中任一项的设备，其中冶金容器的底部(14)的耐火内衬(15)包括永久衬(29)和损耗衬(30)，而且用于其水冷却的装置(16)被安置以冷却其至少一个这样的区域，在此区运行时形成渣层(18，19)。
7.按照权利要求1-6中任一项的设备，其中向冶金容器供氧的装置包括一个中心氧枪(3)。
8.按照权利要求1-7中任一项的装置，其中向冶金容器供氧的装置包括多个横向伸入冶金容器内部，并在运行时延伸到渣层顶部之上的氧枪(23)。
9.按照权利要求8的设备，其中所述氧枪(23)倾斜向下地延伸至其排出端。
10.按照权利要求1-9中任一项的设备，其中向冶金容器供煤的装置包括至少一个用于供块煤的，经冶金容器的顶部的内壁伸入的溜槽(22)。
11.按照权利要求1的设备，其中向冶金容器供煤的装置包括至少一个输送细分煤及其载气的煤枪(3)。
12.按照权利要求11的设备，其中煤枪(3)在运行时延伸至渣层区。
全文摘要
直接还原铁矿石生产生铁水的设备，它包括(i)一个冶金容器(13，14)，其中由供入煤和氧使铁矿石被终还原，同时产生过程气体，而该过程气体部分后燃烧，和(ii)一个熔融旋流器(12)，其中，铁矿不预还原并熔化。为改善热流控制和减少维修，该容器具有(a)一顶部(13)，其中发生过程气体后燃烧，其形成为具有包含冷却水管的内壁(17)的耐压罩，及(b)一个用于容纳具有渣层的铁熔池的底部(14)，其中发生铁矿石的终还原，该底部有耐火内衬(15)和用于水冷耐火内衬的装置(16)。
文档编号C21C5/56GK1144275SQ96107269
公开日1997年3月5日 申请日期1996年3月29日 优先权日1995年3月29日
发明者安托尼斯·A·M·克拉森, 汉德雷克斯·K·A·梅杰 申请人:霍戈文斯·斯塔尔公司