专利名称：用于将颗粒材料注射到一个容器中的设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于将颗粒材料注射到一个容器中的冶金喷管。
背景技术：
该喷管的一种应用是作为一种在生产熔融金属的方法(诸如一个直接熔炼方法)中用于将冶金供给材料注射到一个容器的熔池中的装置。
在以本申请人的名义申请的国际专利申请PCT/AU96/00197(WO96/31627)中描述了一种已知的直接熔炼方法，该直接熔炼方法依赖于一种作为反应介质的熔融金属层，通常被称为Hismelt方法。
在该国际申请中所描述的Hismelt方法是一种基于熔池的直接熔炼方法，该方法特别适于利用含铁供给材料(诸如矿石、部分还原的矿石以及含有废流(waste streams)的金属)生产熔融黑色金属。该Hismelt方法包括(a)在一个容器中形成铁水和渣的熔池；(b)将(i)一种含金属的供给材料，通常为金属氧化物；(ii)一种固体含碳材料，通常为煤，该固体含碳材料用作金属氧化物的还原剂以及能量源注射到熔池中；以及(c)在金属层中将含金属的供给材料熔炼成金属。
术语“熔炼”的含义这里被理解为其中发生使金属氧化物还原的化学反应以生产液体金属的热处理。
该Hismelt方法还包括使从熔池中释放的反应气体(诸如一氧化碳和氢气)在熔池上方的空间中与含氧气体二次燃烧(post-combusting)并且将由二次燃烧所产生的热量传递到熔池以提供熔炼含金属的供给材料所需的热能。
该Hismelt方法还包括在熔池的标称静态表面上方形成一个过渡区域，其中具有适量的熔融金属和/或渣的上升的接着下降的液滴或者飞溅物质或者物质流，从而为将在熔池上方的反应气体的二次燃烧所产生的热能传递到熔池提供一种有效的介质。
在该Hismelt方法中，含金属的供给材料和固体含碳材料通过多个喷管/风口被注射到金属层中，所述多个喷管/风口相对于垂直方向倾斜以向下并向内穿过熔炼容器的侧壁并且延伸到容器的下部区域中，从而能够将固体材料输送到在容器底部的金属层中。在一个商业上操作的过程中，喷管必须能够承受恶劣的条件，包括长时间(通常为几个月)承受在熔炼容器内的大约为1400℃的操作温度。因此，喷管必须具有内设的强制冷却系统以在该苛刻的环境中进行成功地操作并且必须能够承受很高的局部温度变化。本发明提供能够在这些条件下有效操作的喷管。
发明内容
根据本发明，提供一种能够延伸到一个容器中以将固体颗粒材料注射到盛装在该容器内的熔融材料中的细长冶金喷管，所述喷管包括(a)一个能够使固体颗粒材料通过的中心芯管；(b)在中心芯管的长度的大部分上包围该中心芯管的环形冷却套，该冷却套限定了一个包围所述芯管的细长的环形冷却剂内流动通道、一个包围所述冷却剂内流动通道的细长的环形冷却剂外流动通道以及一个在所述套的前端处用于使环形冷却剂内流动通道与环形冷却剂外流动通道互联的环形端部流动通道；(c)一个在所述套的后端区域处用于将冷却剂输入到所述套的环形冷却剂内流动通道中的冷却剂输入装置；以及(d)一个在所述套的后端区域处用于将冷却剂从所述环形冷却剂外流动通道中输出冷却剂的冷却剂输出装置，从而可使冷却剂沿着环形冷却剂内流动通道向前流动到所述套的前端，接着通过所述环形端部流动通道并且向后通过所述环形冷却剂外流动通道，其中，(i)所述套的前端部分的外壁是由具有高热传导性能并且当所述套被冷却剂流冷却时能够长时间承受在1100℃以上的外部温度的第一材料制成的；(ii)所述套的主体部分的外壁是由当所述套被冷却剂流冷却时被长时间暴露在1100℃以上的外部温度下时能够保持其结构性能的第二材料制成的，因此，该外壁用作一个有助于在这些温度下支撑所述喷管的结构部件；以及(iii)所述前端部分的外壁与所述主体部分的外壁被焊接在一起。
所述喷管的高热传导性能的结构部分的上述组合能够使喷管被制作得较长，从而(a)使所述喷管进入到一个盛装金属和渣的熔池的容器中的进入位置可在所述容器中位于静态渣层上方以及需要在所述容器的非常恶劣的炉膛区域上方的侧壁中；以及(b)使所述喷管向下和向内延伸足够长的距离以将供给材料输送到炉膛区域的中央部分中。
使所述喷管的进入点处于该位置(即，在静态渣层的上方)能够在所述容器仍然盛装熔融金属和渣的同时在需要的情况下使所述喷管被更换。这样更换喷管无需使所述容器重大停工，包括排空所述容器。
最好，所述套包括位于所述前端部分的外壁和所述主体部分的外壁之间的过渡部分，所述过渡部分被焊接到所述两个外壁上。
最好，所述主体部分的外壁的壁厚小于所述前端部分的外壁的壁厚。
最好，在所述过渡部分的一端处的壁厚与所述前端部分的外壁壁厚相同，而在所述过渡部分的另一端处的壁厚与所述主体部分的外壁壁厚相同。
优选的是，所述温度在1200℃以上。
最好，所述温度在1300℃以上。
最好，所述第一材料是铜或者铜合金。
最好，所述第二材料是钢。
最好，所述过渡部分是由钢制成的。
最好，利用镍或者镍合金将所述前端部分和所述过渡部分焊接在一起。
最好，所述套的外壁包括用于使渣凝固在外壁上的键式构造。
最好，所述键式构造具有底切槽或者燕尾槽的横截面。
最好，所述在使用时为自支撑的喷管的长度至少为1.5米.
最好，所述环形冷却剂内流动通道、环形冷却剂外流动通道和环形端部流动通道是这样被限定的，即(a)利用一个环形的外圆角端连接器在所述套的前端处使一个内管和一个外管互联以形成一个单独的空心环形结构，该空心环形结构在所述套的前端处被所述环形的外圆角端连接器封闭；以及(b)在所述空心环形结构内设置一个细长的管形结构，所述管形结构具有(i)一个管部，该管部在管形结构内延伸以将所述空心环形结构的内部分成所述细长的环形内流动通道和细长的环形外流动通道以及(ii)一个前端部分，所述前端部分与所述空心环形结构的环形的外圆角端连接器相邻设置以使所述环形端部流动通道被限定在所述管状结构的所述前端部分和所述空心环形结构的环形的外圆角端连接器之间。
最好，所述外管包括被焊接在一起的一个前部和一个后部。
最好，所述外管的前部限定由第一材料制成的套的前端部分的外壁。
最好，所述外管的后部限定由第二材料制成的套的主体部分的外壁。
最好，所述外管包括位于前部和后部之间并且与它们焊接在一起的过渡部分。
最好，所述外圆角端连接器由第一材料制成。
最好，所述细长的管状结构的前端部分和管部被焊接在一起。
最好，所述外圆角端连接器被焊接到所述内管和外管上。
最好，在所述套的下列部件之间的焊接部分在轴向上隔开以便于所述套的组装(i)外圆角端连接器和内管；(ii)外圆角端连接器和外管；以及(iii)前端部分和管部。
最好，芯管包括一个喷嘴，所述喷嘴具有一个部分地位于冷却套内并且被冷却套遮蔽的部分以及另一个从冷却套伸出的部分，并且所述喷嘴具有一个带有螺纹的后端，该带有螺纹的后端能够与所述芯管的一个具有互补螺纹的部分接合以使所述喷嘴可容易地连接到芯管上以及从芯管上拆下。
最好，所述环形端部流动通道从所述环形冷却剂内流动通道到环形冷却剂外流动通道是平滑地向外和向后弯曲的并且用于使水流过所述环形端部流动通道的有效横截面积小于所述环形冷却剂内流动通道和环形冷却剂外流动通道的流动横截面积。
最好，安装另一个单独的空心环状结构以使所述内管和外管由于热膨胀或者热收缩量的不同而能够进行相对纵向移动，并且安装所述细长的管状结构以适应该移动。
最好，所述冷却剂是水。
根据本发明，还提供一种用于实施一种熔炼含铁供给材料以生产熔融黑色金属的基于熔池的方法的容器，所述容器包括炉膛、从炉膛向上延伸的侧壁以及至少一个穿过所述侧壁并且伸入到所述容器中的上述冶金喷管。
最好，选择所述喷管的尺寸以使所述喷管伸入到所述容器中的长度至少为1.5米并且使所述喷管在该长度上是自支撑的。
最好，所述喷管的自支撑长度至少为2.5米。
最好，所述喷管以与水平呈30至60度的一个角度向下穿过所述容器的侧壁并且伸入到所述容器的炉膛区域中。
最好，侧壁包括一个由水冷镶板制成的部分并且所述喷管穿过该部分。
为了能够更充分地描述本发明，下面将参照附图对一个特定实施例进行描述，在附图中图1是一个通过包含本发明所涉及的一对固体注射喷管的冶金容器的一个垂直截面图；图2A和图2B通过A-A线结合在一起以形成一个通过一个固体注射喷管的纵向截面图；图3是通过所述喷管的一个后端的放大的纵向截面图；图4是通过所述喷管的一个前端的放大的纵向截面图；图5是通过所述喷管的一个前端的一个部分的放大的纵向截面图，其中示出了所述套的过渡部分；以及图6是图2B中的线6-6上的一个放大的横截面图。
具体实施例方式
图1示出了适于实施如在国际专利申请PCT/AU96/00197中所描述的Hismelt方法的直接熔炼容器，在该国际专利申请中所披露的内容在这里作为参考。下面描述的内容关于铁矿石的熔炼以生产铁水。
参照附图，冶金容器用附图标记11表示并且具有一个炉膛，所述炉膛包括由耐火材料砖制成的底部12和侧部13；侧壁14，侧壁14从炉膛的侧部13向上延伸的基本上为圆柱形筒体并且包括由水冷镶板制成的上筒体部分151和由水冷镶板以及耐火材料砖的内衬制成的下筒体部分153；炉顶17；用于废气出口18；用于连续排出熔融金属的前炉19；以及用于排出熔渣的出渣口21。
在使用中，所述容器盛装铁水和渣的熔池，铁水和渣的熔池在静态下包括熔融金属层22和在金属层22上的熔渣层23。术语“金属层”的含义在这里应该被理解为熔池中主要为金属的区域。术语“熔渣层”的含义在这里应该被理解为熔池中主要为熔渣的区域。由附图标记24标注的箭头表示金属层22的标称静表面，由附图标记25标注的箭头表示熔渣层23(即，熔池的)的标称静表面。术语“静表面”的含义在这里应该被理解为当没有将气体和固体物质注射到容器中时的表面。
该容器装有向下延伸的热空气喷管26以将热空气流输送到容器的上部区域中。
该容器还装有固体注射喷管27(图中示出了两个)，所述固体注射喷管27向下和向内穿过侧壁14并且伸入到渣层23中以将铁矿石、含碳的固体材料以及夹杂在缺氧载体气体中的助熔剂注射到熔池中。选择喷管27的位置以便在操作过程中使它们的进入点位于熔渣层23的静表面25的上方并且使它们的输出端28位于金属层22的表面上方。喷管的该位置能够降低由于与熔融金属接触而受到损坏的危险并且还能够利内部强制水冷对喷管进行冷却，而且不会出现水接触到容器中的熔融金属的重大危险。喷管27以与水平呈30至60度的一个角度伸入到容器中，并且伸入到容器中长度至少为1.5米，所述喷管在该长度上是自支撑的。在图2至图6中详细地示出了该固体注射喷管的结构。
在使用该容器以实施Htsmelt方法时，铁矿石、含碳的固体材料(通常为煤)以及夹杂在一种载体气体(通常为氮气)中的助熔剂(通常为氧化钙和氧化镁)通过喷管27被注射到熔池中。固体材料/载体气体的动量使固体材料和气体透入熔池的下部区域。固体材料和载体气体的注射使熔融金属、固体碳和熔渣上浮，从而在熔池中产生剧烈的搅动，使熔池体积膨胀并且具有一个由箭头30表示的表面。这样的搅动使整个熔池的温度非常均匀，熔池的温度通常为1450-1550℃。另外，由于熔融金属、固体碳和熔渣上浮而产生的熔融材料的飞溅物质、液滴和物质流的向上移动延伸到在容器中的熔池上方的顶部空间31中并且(a)形成一个过渡区域28；以及(b)将一些熔融材料(主要为熔渣)抛射到过渡区域28外并且达到侧壁14的上部筒体部分151中位于过渡区域28上方的部分以及炉顶17上。
膨胀的熔池和过渡区域28限定了一个升高的熔池。
除了上述内容以外，通过喷管26喷射的温度在800至1400℃的热空气流在过渡区域28中与反应气体一氧化碳和氢气二次燃烧并且在该气体空间中产生大约为2000℃或者更高的高温。该热量被传递到在气体喷射的区域中熔融材料的的上升和下降的液滴、飞溅物质和物质流上，接着该热量被部分传递到整个熔池中。
参见图2至图6，每一个固体注射喷管27包括一个能够使固体材料通过以输送固体材料的中心芯管31以及在中心芯管31的长度的大部分上包围该中心芯管31的环形冷却套32。
特别参见图4，中心芯管31在其长度的大部分上是由钢管33制成的。中心芯管31的前端还包括一个不锈钢部分34，不锈钢部分34形成了一个从冷却套32前端伸出的喷嘴。中心芯管31的前端部分34包括一个前部93和一个适配器部分35，前部93和适配器部分35在焊缝101处被焊接在一起。前端部分34通过形成在适配器部分35和管33上的螺纹36与管33相连。这种布置能够容易地更换前端部分34。
利用由一系列模制陶瓷管形成的薄涂层衬37衬在中心芯管31内部直至前端部分34。从图3中可以清楚地看出，利用连接器38使中心芯管31的后端与T形部件39相连，颗粒固体材料在一种加压流动的气体载体(例如氮气)中被输送通过T形部件39。
首先参见图2A，环形冷却套32包括一个长的空心环形结构41和细长管状结构45，长的空心环形结构41包括由外圆角端连接器44互连的外管42和内管43，细长管状结构45设置在空心环形结构41内以将结构41的内部分成一个细长的环形内水流动通道46和一个细长的环形外水流动通道47。
特别参见图4，套32的前端连接器44是由实心热椴铜坯手工制成的。连接器44的材料选择基于在高于1300℃的操作温度下提供高的热传导性能。
外管42和内管43通常至少为2米长。内管43是由钢制成的并且其前端在焊缝83处与前端连接器44焊接在一起。外管43分为两个主要部分，一个前部50和一个后部48，并且包括一个位于它们之间并在焊缝95、97处与这两个主要部分焊接在一起的过渡部分51。前部50是由铜制成的，后部48和过渡部分51是由钢51制成的。在前部50和过渡部分51之间的焊缝95是利用镍或者镍合金焊接形成的。焊接步骤包括将需要焊接的部分预热到600℃。前部50在焊缝79处被焊接到前端连接器44上。喷管中在过渡部分51前面的部分是喷管的前端部分和过渡部分51，喷管中在过渡部分51后面的部分是喷管的主体部分。内管43和外管42的后部48的材料选择基于当暴露在容器中高于1300℃的温度下时能够保持喷管的结构整体性。因此，在对这些部件进行材料选择时，主要考虑的是这些部件作为结构件的性能。外管42的前部50的材料选择基于在高于1300℃的操作温度下提供高的热传导性能。为了满足性能要求，前部50的壁厚大于后部48的壁厚。过渡部分51形成有从焊接到前部50的一端到焊接到后部48的另一端逐渐减小的壁厚。
利用在焊缝85处与一个机加工钢制前端部件49焊接在一起的长钢管60形成细长的管状结构45，所述机加工钢制前端部件49安装在空心管状结构41的前端连接器44内以形成一个环形的端部流动通道53，环形的端部流动通道53将内水流动通道46和外水流动通道47的前端互连在一起。
从图4中可以清楚地看出，焊缝79、83和85在轴向上是偏置的以便于套32的构成。该布置是这样的，即，首先利用前端连接器44和内管43焊接在一起并形成焊缝83来组装套32的部件。下一步是利用一系列轴向间隔的销钉70将前端部件49连接到前端连接器44上，接着将管60焊接到前端部件49上。在轴向上将合成的焊缝85设置在焊缝83前面能够在形成焊缝85时使对已经形成的焊缝83产生的热作用达到最小。最后的步骤是将外管42(先前已经通过将前部50、过渡部分51和后部48焊接在一起而被组装的外管42)焊接到前端连接器44上。同样，在轴向上将合成的焊缝75设置在焊缝85前面能够在形成焊缝79时使对已经形成的焊缝85产生的热作用达到最小。
环形冷却套32的后端设有进水口52和出水口54，冷却水流可通过进水口52被引入到环形内水流动通道46中，通过出水口54从在喷管的后端处的外环形通道47能够将水抽出。因此，在喷管的使用过程中，冷却水通过环形内水流动通道46向前且向下流过所述喷管，接着向外和向后围绕环形前端通道51进入环形外通道47，水通过环形外通道47沿着喷管回流并且通过出水口53排出。这确保最冷的水与输入的固体材料进行热传导，从而能够确保固体材料在从喷管的前端排出之前没有熔化或者燃烧并且能够对通过所述喷管的中心芯管注射的固体材料进行有效的冷却以及对喷管的前端和外表面进行有效的冷却。
管42的外表面和空心环形结构41的前端部件44加工有由矩形凸台54形成的规则图案，每一个矩形凸台54具有一个底切或者燕尾槽截面以使凸台用作键式构造以使熔渣凝固在喷管的外表面上。在喷管上的凝固熔渣有助于使喷管的金属部件中的温度最小化。在使用中已经发现，凝固在喷管的前端或者尖端上的熔渣用作形成一个固体材料延伸管的基底，固体材料延伸管作为喷管的一个延伸部分能够进一步保护暴露在容器内的恶劣操作环境下的喷管的金属部件。
已经发现，对喷管的前端进行冷却是重要的，以便保持围绕环形端部流动通道51的高水流速度。特别是，最希望在该区域中保持大约为每秒10米的水流速度以获得最大的热传导。为了在该区域中保持最大的水流速度，水流过通道51的有效截面远小于环形内水流动通道46和环形外水流动通道47的有效截面。内部管状结构45的前端部件49的形状和位置被这样设定，即，使来自于环形内通道46的前端的水流过一个向内减小的或者逐渐变细的喷嘴流动通道部分61以便在水进入端部流动通道53之前使涡流和损失达到最小。端部流动通道53还在水流方向上减小有效流动面积以使围绕该通道中的弯曲部分和返回环形外水流动通道47的较高的水流速度。这样，能够在冷却套的前部区域中达到所需的高水流速度，并且没有过大的压力降和在喷管的气体部分中堵塞的危险。
为了保持围绕前端通道51的适当的冷却水速度以及使热传导波动达到最小，在前端部件49、管状结构45和空心环形41的端部部件44之间保持一个恒定的可控制的间隔是重要的。由于在喷管的部件中存在不同的热膨胀和收缩，因此这带来了一个问题。特别是，空心环形41的外管42所经受的温度远高于该结构的内管所经受的温度，因此该结构的前端易于以如图4中的虚线62所示的方式向前卷曲。当喷管暴露在熔炼容器内的操作环境下时可能会使限定通道53的部件44、49之间的间隙打开。相反，如果在操作过程中存在温度降，那么该通道可能会关闭。为了克服这个问题，使空心环形41的内管43的后端被支撑在一个滑动装置63中以使其能够相对于该结构的外管42进行轴向移动，内部管状结构45的后端也被安装在一个滑动装置64中并且利用一系列周向间隔的连接器夹板65使内部管状结构45的后端与结构41的内管43相连以使管43和45能够一起进行轴向移动。另外，利用周向间隔的销钉70使空心环形41和内部管状结构45的端部部件44、49得到有效的互联以便在喷管套的热膨胀和收缩移动下保持适当的间隔。
利用与一个水流歧管结构68相连的环66提供用于管状结构45的内端的滑动装置64，水流歧管结构68限定了进水口52和出水口53并且环66被O形密封圈69密封。类似地，利用紧固在一个水流歧管结构68上的环法兰71提供用于结构41的内管43后端的滑动装置63并且环法兰71被O形密封圈72密封。一个环形活塞73被设置在环法兰71内并且利用螺纹连接80与结构41的内管43后端相连以关闭能够接收从进水口52输入的冷却流的进水歧管腔74。活塞73在环法兰71上的坚硬表面内滑动并且装有0形密封圈81、82。由活塞73提供的滑动密封不仅能够使内管43由于结构41的不同热膨胀而移动，而且还能够使管43为了适应由于冷却套中过大的水压所产生的结构41的任何移动而进行移动。如果由于一些原因，使冷却水流的压力过大，那么结构41的外管将被向外压迫并且活塞73使内管移动，从而能够缓解升高的压力。在活塞73和环法兰71之间的内部间隙75通过排出孔76排放以使活塞73移动并且将漏过活塞的水排出。
环形冷却套32的后部设有在喷管向下的部分路径中的一个外加固管83并且限定了一个环形冷却水通道84，经进水口85和出水口86的一个单独的冷却水流通过环形冷却水通道84。
通常，通过冷却套的冷却水在最大操作压力为800kPa的情况下的流量为100m3/Hr以在所述套的前端区域中产生10米/秒的水流速度。冷却套的内部和外部可承受大约200℃的温度差并且在喷管的操作过程中管42和45在滑动装置63、64内的移动是可接受的，但是端部通道51的有效流动横截面积在整个操作环境下基本上保持恒定。
尽管所设计的喷管适于将固体注射到直接还原熔炼容器中，但是应该理解的是，可使用类似的喷管将固体颗粒材料引入到任何具有高温环境的冶金容器或者感应容器中。因此，应该理解的是，本发明不限于上述具体结构，许多变型和改进将落入本发明的保护范围内。
权利要求
1.一种能够延伸到一个容器中以将固体颗粒材料注射到盛装在该容器内的熔融材料中的细长台金喷管，所述喷管包括(a)一个使固体颗粒材料通过的中心芯管；(b)在中心芯管的长度的大部分上包围该中心芯管的环形冷却套，该冷却套限定了一个包围所述芯管的细长的环形冷却剂内流动通道、一个包围所述冷却剂内流动通道的细长的环形冷却剂外流动通道以及一个在所述套的前端处用于使环形冷却剂内流动通道与环形冷却剂外流动通道互联的环形端部流动通道；(c)一个在所述套的后端区域处用于将冷却剂输入到所述套的环形冷却剂内流动通道中的冷却剂输入装置；以及(d)一个在所述套的后端区域处用于将冷却剂从所述环形冷却剂外流动通道中输出冷却剂的冷却剂输出装置，从而可使冷却剂沿着环形冷却剂内流动通道向前流动到所述套的前端，接着通过所述环形端部流动通道并且向后通过所述环形冷却剂外流动通道，其中，(i)所述套的前端部分的外壁是由具有高热传导性能并且当所述套被冷却剂流冷却时能够长时间承受在1100℃以上的外部温度的第一材料制成的；(ii)所述套的主体部分的外壁是由当所述套被冷却剂流冷却时被长时间暴露在1100℃以上的外部温度下时能够保持其结构性能的第二材料制成的，因此，该外壁用作一个有助于在这些温度下支撑所述喷管的结构部件；以及(iii)所述前端部分的外壁与所述主体部分的外壁被焊接在一起。
2.如权利要求1所述的喷管，其特征在于，所述套包括位于所述前端部分的外壁和所述主体部分的外壁之间的过渡部分，所述过渡部分被焊接到所述两个外壁上。
3.如权利要求2所述的喷管，其特征在于，所述主体部分的外壁的壁厚小于所述前端部分的外壁的壁厚。
4.如权利要求3所述的喷管，其特征在于，在所述过渡部分的一端处的壁厚与所述前端部分的外壁壁厚相同，而在所述过渡部分的另一端处的壁厚与所述主体部分的外壁壁厚相同。
5.如上述任何一项权利要求所述的喷管，其特征在于，所述第一材料是铜或者铜合金。
6.如上述任何一项权利要求所述的喷管，其特征在于，所述第二材料是钢。
7.如权利要求2至4以及从属于权利要求2时的权利要求5和6中任何一项所述的喷管，其特征在于，所述过渡部分是由钢制成的。
8.如权利要求2至4以及从属于权利要求2时的权利要求5至7中任何一项所述的喷管，其特征在于，利用镍或者镍合金将所述前端部分和所述过渡部分焊接在一起。
9.如上述任何一项权利要求所述的喷管，其特征在于，所述在使用时为自支撑的喷管的长度至少为1.5米.
10.如上述任何一项权利要求所述的喷管，其特征在于，，所述环形冷却剂内流动通道、环形冷却剂外流动通道和环形端部流动通道是这样被限定的，即(a)利用一个环形的外圆角端连接器在所述套的前端处使一个内管和一个外管互联以形成一个单独的空心环形结构，该空心环形结构在所述套的前端处被所述环形的外圆角端连接器封闭；以及(b)在所述空心环形结构内设置一个细长的管形结构，所述管形结构具有(i)一个管部，该管部在管形结构内延伸以将所述空心环形结构的内部分成所述细长的环形内流动通道和细长的环形外流动通道，以及(ii)一个前端部分，所述前端部分与所述空心环形结构的环形的外圆角端连接器相邻设置，以便所述环形端部流动通道被限定在所述管状结构的所述前端部分和所述空心环形结构的环形的外圆角端连接器之间。
11.如权利要求10所述的喷管，其特征在于，所述外管包括被焊接在一起的一个前部和一个后部。
12.如权利要求11所述的喷管，其特征在于，所述外管的前部限定由第一材料制成的套的前端部分的外壁。
13.如权利要求12所述的喷管，其特征在于，所述外管的后部限定由第二材料制成的套的主体部分的外壁。
14.如权利要求11至13中任何一项所述的喷管，其特征在于，所述外管包括位于前部和后部之间并且与它们焊接在一起的过渡部分。
15.如权利要求10至14中任何一项所述的喷管，其特征在于，所述外圆角端连接器由第一材料制成。
16.如权利要求10至15中任何一项所述的喷管，其特征在于，所述细长的管状结构的前端部分和管部被焊接在一起。
17.如权利要求10至16中任何一项所述的喷管，其特征在于，所述外圆角端连接器被焊接到所述内管和外管上。
18.如权利要求10至17中任何一项所述的喷管，其特征在于，在所述套的下列部件之间的焊接部分在轴向上隔开以便于所述套的组装(i)外圆角端连接器和内管；(ii)外圆角端连接器和外管；以及(iii)前端部分和管部。
19.一种用于实施一种熔炼含铁供给材料以生产熔融黑色金属的基于熔池的方法的容器，所述容器包括炉膛、从炉膛向上延伸的侧壁以及至少一个穿过所述侧壁并且伸入到所述容器中的如上述任何一项权利要求所限定的任何一种冶金喷管。
20.如权利要求19所述的容器，其特征在于，所述喷管伸入到所述容器中的长度至少为1.5米并且使所述喷管在该长度上是自支撑的。
21.如权利要求20所述的容器，其特征在于，所述喷管的自支撑长度至少为2.5米。
22.如权利要求19至21中任何一项所述的容器，其特征在于，所述喷管以与水平呈30至60度的一个角度向下穿过所述容器的侧壁并且伸入到所述容器的炉膛区域中。
全文摘要
本发明披露一种能够将固体颗粒材料注射到盛装在一个容器(1)内的熔融材料中的细长冶金喷管(27)，包括一个能够使固体颗粒材料通过的中心芯管(31)；在中心芯管的长度的大部分上包围该中心芯管的环形冷却套(32)；冷却剂输入装置(52)；以及冷却剂输出装置(53)。套的前端部分的外壁是由具有高热传导性能并且当所述套被冷却剂流冷却时能够长时间承受在1100℃以上的外部温度的第一材料制成的。套的主体部分的外壁是由当套被冷却剂流冷却时被长时间暴露在1100℃以上的外部温度下时能保持其结构性能的第二材料制成的，该外壁用作一有助于在这些温度下支撑喷管的结构部件。前端部分的外壁与主体部分的外壁被焊接在一起。
文档编号C21C7/04GK1430679SQ01810194
公开日2003年7月16日 申请日期2001年5月29日 优先权日2000年5月30日
发明者马丁·J·邓恩 申请人:技术资源有限公司