用于在冶金单元或熔釜中吹送或吹入富氧气体的喷射设备和电弧炉的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及一种用于在冶金单元或烙蓋、尤其电弧炉中火法冶金处理金属、金属 烙料和/或烙渣的喷射设备，该喷射设备具有用于产生由氧气气体射流与点燃的燃气-空 气-混合气射流组成的高速气体射流的喷射装置，在该喷射设备中，喷射装置包括布置在喷 嘴头部中的、用于产生氧气气体射流的拉瓦尔喷嘴元件，并且可借助用于混合燃气和空气 的混合元件混合燃气-空气-混合气。
[0002] 本发明还设及一种电弧炉。
【背景技术】
[0003] 从现有技术中很好地已知运种类型的喷射设备和电弧炉。
[0004] 例如，在国际申请文献WO 2012/089754 A2中说明了一种用于在冶金单元或烙蓋 中火法冶金处理金属、金属烙料和/或烙渣的方法和用于执行该方法的相应的喷射设备。喷 射设备的特征尤其在于氧气喷射器，在该氧气喷射器上相对其中轴线倾斜地法兰联接有带 有点火装置的热气体接管。点火装置与用于混合天然气和空气的混合器一起安装在热气体 接管的背离氧气喷射器的端部上。在此，混合器也具有用于点燃天然气-空气-混合气的火 花塞。将点燃的天然气-空气-混合气借助于热气体接管从侧面引入氧气喷射器中，其中，通 过从氧气喷射器的拉瓦尔喷嘴流出的氧气气体射流使点燃的天然气-空气-混合气加速。虽 然利用该喷射设备可较好地执行用于火法冶金处理的方法，然而该喷射设备结构大且复 杂，使得它自身在生产和维护方面存在缺点。通常，各个构件彼此还要焊接在一起。换言之， 已知的喷射设备庞大并且由此还需很高的成本来制造。
【发明内容】
[000引本发明的目的在于，进一步开发开头所述类型的喷射设备，使得至少可克服上文 提及的缺点。
[0006] 本发明的目的通过用于在冶金单元或烙蓋中火法冶金处理金属、金属烙料和/或 烙渣的喷射设备来实现，该喷射设备具有用于产生由氧气气体射流与点燃的燃气-空气-混 合气射流组成的高速气体射流的喷射装置，在该喷射设备中，喷射装置包括布置在喷嘴头 部中的、用于产生氧气气体射流的拉瓦尔喷嘴元件，并且可借助用于混合燃气和空气的混 合元件混合燃气-空气-混合气，其中，根据本发明，拉瓦尔喷嘴元件和混合元件共同沿着喷 射装置的纵向中轴线彼此可松开地相继布置。
[0007] 根据本发明，拉瓦尔喷嘴元件和混合元件彼此可松开并且相继处于布置在冶金单 元或烙蓋中的喷射设备的喷射装置的纵向中轴线上，由此尤其可迅速更换拉瓦尔喷嘴元 件。运是有利的，因为拉瓦尔喷嘴元件是焊接件。除此之外，喷射装置可如接下来还将阐述 的那样毫无问题地匹配不同的工艺。
[0008] 更因为本发明的喷射装置结构特别紧凑和小巧，所W在用料方面可达到总体显著 节约的效果。
[0009] 迄今，拉瓦尔喷嘴元件沿氧气喷射器的纵轴线布置，并且混合元件沿点火装置的 另一纵轴线布置，其中，运两个纵轴线彼此成角度地布置，所W开始时说明的、从现有技术 中已知的喷射设备总的来说结构很大。在此处，尤其包括混合元件的点火装置借助于热气 体接管从侧面法兰联接在喷射装置的外壳上，所W喷射设备不利地具有相对大的安装尺 寸。
[0010] 有利地，拉瓦尔喷嘴元件和混合元件在本发明中不再至少通过热气体接管彼此间 隔开(因为运样的话喷射设备迄今为止总体结构都很大），而是使拉瓦尔喷嘴元件和混合元 件紧挨着相继排列并且在此直接彼此连接。
[0011] 还可更有利地提供本发明的喷射装置，此时拉瓦尔喷嘴元件和混合元件是通过切 削加工制成的、彼此通过传力连接和/或形状配合连接的方式直接连接的旋转构件。通过实 施成旋转构件的拉瓦尔喷嘴元件和混合元件可实现可迅速装配和拆卸的喷射装置。
[0012] 还可进一步简化本发明的喷射设备的结构，此时拉瓦尔喷嘴元件和混合元件布置 在喷嘴头部内部和/或在喷嘴头部处，使得在喷嘴头部与拉瓦尔喷嘴元件之间存在环形间 隙，混合元件的燃气通道和空气通道通到该环形间隙中。由此，可放弃从侧面单独地法兰联 接到喷射装置上的热气体接管。
[0013] 适宜地，混合元件的第一输送通道如此布置在混合元件中，即，该第一输送通道参 照纵向中轴线沿轴向通到环形间隙中。与此相对，混合元件的第二输送通道优选地如此布 置在混合元件中，即，该第二输送通道参照纵向中轴线沿径向通到环形间隙中。由此，用于 输送燃气和空气的输送通道可有利地一起铺设在混合元件基体内部，所W混合元件可建造 得紧凑又小巧。
[0014] 为了在本发明的意义中可将混合元件在结构上简单地固定在喷嘴头部处，有利的 是，混合元件在其背离拉瓦尔喷嘴元件的端部上具有凸缘状的法兰，借助于该法兰可将混 合元件固定在喷嘴头部上。
[0015] 特别适宜的是，环形间隙可根据在拉瓦尔喷嘴元件与混合元件之间的轴向间距来 调节。尤其当环形间隙的横截面可至少部分地受拉瓦尔喷嘴元件/混合元件的轴向间距影 响时，则附加地可对于冶金单元或烙蓋的不同工艺简单地调节喷射设备。
[0016] 在结构上可简单地改变该轴向间距，此时在拉瓦尔喷嘴元件与混合元件之间的轴 向间距可借助不同的间隔环形盘来调节。例如，该间隔环形盘可推到拉瓦尔喷嘴元件的凸 肩上并且抵住拉瓦尔喷嘴元件的肩部来支撑。由此，那么混合元件可仅还W因已推上的间 隔环形盘的厚度而减少的装配路径布置或者说固定在拉瓦尔喷嘴元件处。同样，也可设置 多个间隔环形盘。
[0017] 除此之外，通过喷射装置的简单的结构尤其可简单地更换拉瓦尔喷嘴元件。因此 运是尤其有利的，因为拉瓦尔喷嘴元件是喷射装置的焊接件。
[0018] 此外重要的是，可简单地更换拉瓦尔喷嘴元件，W便可W较低的装配复杂性提供 不同的氧气量给喷射设备。迄今为止的技术都必须更换整个喷射装置。本发明则可单独更 换不同的拉瓦尔喷嘴元件。
[0019] 可理解为，拉瓦尔喷嘴元件和混合元件可通过不同的方式彼此连接，例如通过形 状配合连接等等。适宜地，拉瓦尔喷嘴元件具有外螺纹，借助于该外螺纹可将拉瓦尔喷嘴元 件旋入混合元件的内螺纹。由此，拉瓦尔喷嘴元件可通过明确的方式固定在混合元件上，所 W尤其可避免装配错误。
[0020] 外螺纹和与其对应的内螺纹分别可W是已知的管螺纹，由此可进一步简化制造。
[0021] 可进一步简化喷射设备的结构，运时拉瓦尔喷嘴元件和混合元件同屯、地布置在喷 嘴头部内部和/或在喷嘴头部处。
[0022] 因此同样有利的是，拉瓦尔喷嘴元件借助于混合元件围绕纵向中轴线定屯、地布 置。
[0023] 为了可使由喷射装置产生的高速射流受限定地从喷射设备喷出，喷射设备包括喷 嘴头部。现在本发明的喷射设备可在结构上进一步被简化，此时喷嘴头部(在其中至少布置 有用于形成环形间隙的拉瓦尔喷嘴元件)配属于喷射器保持装置，其优选地构造成至少部 分地由铜组成的喷射器箱体。
[0024] 就此而言有利的是，喷射设备具有用于使喷射装置保持在冶金单元或烙蓋的内部 的喷射器保持装置，其中，喷射器保持装置包括喷嘴头部。
[0025] 如果喷嘴头部是喷射器保持装置的结构组件，那么可特别简单地在喷射设备处更 换喷射装置、尤其拉瓦尔喷嘴元件。
[0026] 特别有利的是，由此完全取消在喷射装置处的喷嘴头部，因为该喷嘴头部集成于 喷射器保持装置或者说其喷射器箱体中。
[0027] 仅仅通过与包括喷嘴头部的喷射器保持装置相关的运些特征，可有利地进一步开 发运种类型的喷射设备，使得在没有本发明的其余特征的情况下，与此相关的特征也是有 利的。
[0028] 此外可进一步简化并更紧凑地构造本发明的喷射装置，此时喷嘴头部包括用于布 置至少一个点火器的装置，其中，至少一个点火器如此布置在喷嘴头部上，即，至少一个点 火器伸入由拉瓦尔喷嘴元件和喷嘴头部形成的环形间隙中。由此可使用商业通用的火花塞 来点燃燃气-空气-混合气。
[0029] 如果至少一个点火器垂直于喷射装置的纵向中轴线布置在喷嘴头部上，则喷嘴头 部可在结构上简单地布置在喷射设备处。所W尤其可放弃使用附加的点火喷管元件等等， 该点火喷管元件从喷射设备的后侧装入喷射装置。
[0030] 总体来说，可使用在点火方面更可靠的构件，所W总的来说本发明的喷射设备能 设计成需要更少维护。
[0031 ]结合点火器提及的特征在没有本发明的其余特征的情况下也是有利的，因为仅仅 通过运些特征可有利地进一步开发运种类型的喷射设备。
[0032] 另一有利的实施方案变体(在没有本发明的其余特征的情况下，W该实施方案变 体的特征对运种类型的喷射设备进行改进)规定，喷嘴头部具有带有氧气排出孔的多个氧 气通道，W便可将空气或氧气从外部引向由点燃的燃气-空气混合气产生的热气体射流。
[0033] 借助于该具有氧气排出孔的氧气通道可产生由空气或氧气构成的附加的包围层， 该包围层围绕由点燃的燃气-空气-混合气产生的热气体射流，由此可再次改善燃气-空气-混合气的燃烧过程。
[0034] 对此存在于空气中的氧气已足够。然而，按需也可附加地或替代地输送纯氧气。
[0035] 该氧气通道在喷嘴头部内部优选地倾斜于从喷嘴头部流出的热气体射流延伸，从 而此处流出的空气射流仍在喷嘴头部内部并且进而也在喷射器保持装置或者说其喷射器 箱体内部与热气体射流相汇。
[0036] 对此，至少可在结构上特别简单地提供环境空气，此时氧气通道的相应的氧气进 入孔布置在喷嘴头部的周缘上。
[0037] 因此有利的是，氧气通道在喷嘴头部内部布置成同屯、地且成角度地围绕喷射装置 的纵向中轴线。换言之，氧气通道和纵向中轴线相应围成一个角度。
[0038] 如果氧气排出孔布置在喷嘴头部的出口内部，那么通过从氧气排出孔流出的空气 在空气射流外层(Luf t S trah Iman t e 1)的意义中可特别好地稳定热气体射流。
[0039] 空气或纯氧气可有利地仅由于热气体射流的吸入效应穿过氧气通道。由此可有利 地阻止，烙渣等堵塞附加的氧气排出孔。除此之外，在此不是必需设置阀台中的附加的调节 线。也可放弃附加的疏通介质，因为可使用免费的环境空气。
[0040] 可理解为，尤其混合