CN107429304B - 喷枪疏通方法和设备 - Google Patents

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Abstract

披露了一种在直接熔炼容器的正常操作条件下去除固体注射喷枪中的阻塞的方法。所述直接熔炼容器含有熔融金属和熔渣的浴，并且所述固体注射喷枪延伸到所述直接熔炼容器中并且具有浸没在所述熔渣中的出口端。所述固体注射喷枪还具有联接到供应管线区段上的单一入口，所述供应管线区段将气体和固体原料输送到所述固体注射喷枪中。所述方法包括(a)推进阻塞去除工具穿过所述供应管线区段并且穿过所述固体注射喷枪到达所述阻塞的上游侧，(b)在升高的气体压力条件下操作所述工具以去除所述阻塞，这样使得固体原料和气体能够流动穿过所述固体注射喷枪。所述方法还包括(c)将所述工具从所述固体注射喷枪和所述供应管线区段中缩回。还披露了一种用于去除延伸到直接熔炼容器中的固体注射喷枪中的阻塞的设备。

Description

喷枪疏通方法和设备
技术领域
本发明涉及去除固体注射喷枪中的阻塞。更具体地，本发明涉及一种用于去除固体注射喷枪中的阻塞的方法和设备。
本发明特别地但非排他性地涉及直接熔炼容器的固体注射喷枪，如用于在直接熔炼方法中生产熔融金属(如铁)的基于熔浴的直接熔炼容器。
本发明应用于基于熔浴的冶金工艺，这些冶金工艺包括在压力下经由浸没在熔浴中的出口将固体材料注射到熔浴中。本发明还应用于包括通过夹带来输送固体原料的设备和方法。
背景技术
已知的基于熔浴的熔炼方法通常被称为“HIsmelt”方法，并且在相当大量的专利以及以本申请人的名义的专利申请中进行了描述。
该HIsmelt方法一般可应用于熔炼含金属材料，但是尤其与从铁矿石或另一种含铁材料生产熔融铁相关联。
在生产熔融铁的情况下，HIsmelt方法包含如下步骤：
(a)在直接熔炼容器的主腔室中形成熔融铁和熔渣的浴；
(b)将以下项注入该溶浴中：(i)通常呈细粉形式的铁矿石；和(ii)固态含碳材料，典型地为煤，它充当铁矿石原料的还原剂和能量源；并且
(c)在该浴中将铁矿石熔炼成铁。
术语“熔炼”在此应理解成意指热加工，其中发生还原金属氧化物的化学反应以生产熔融金属。
用于熔炼含金属材料的另一种已知方法在下文中被称为“HIsarna”方法。该方法在熔炼设备中进行，该熔炼设备包括(a)包括固体注射喷枪和含氧气体注射喷枪并且被适配成容纳熔融金属的浴的熔炼容器以及(b)被定位在上方并且与熔炼容器连通的用于预处理含金属原料的熔炼旋流器。该HIsarna方法和设备在以本申请人的名义的国际申请PCT/AU99/00884(WO 00/022176)中描述。
在该HIsmelt方法中，呈含金属材料(可以被预先加热)和含碳材料形式的固态原料以及任选地助熔剂材料与载气一起通过多个水冷固体注射喷枪注射到该熔浴中，这些喷枪与竖直方向倾斜，以便向下和向内延伸通过熔炼容器的主腔室的侧壁并延伸进入该容器的下部区域，以便将至少部分的固态原料递送到该主腔室底部的金属层中。这些固态原料和该载气渗入该熔浴并引起熔融金属和/或熔渣喷射到该浴表面上方的空间并形成过渡区。通过向下延伸的喷枪将一股含氧气体(典型地为富氧空气或纯氧)注入到该容器的主腔室的上部区域，从而使该熔浴中释放的反应气体在该容器的上部区域中进行后燃烧。在该过渡区中存在有利量的上升而后下降的熔融金属和/或熔渣的液滴或喷溅物或流，这些提供了有效介质以将在该浴上方通过反应气体后燃烧而产生的热能传递给该浴。
典型地，在生产熔融铁的情况下，当使用富氧空气时，该富氧空气在热鼓风炉中产生并在大约1200℃的温度下馈送到容器的主腔室的上部区域中。如果使用工业级冷氧，那么典型地将该工业级冷氧于环境温度下或接近环境温度下供给至主腔室的上部区域中。
通过废气管道从熔炼容器的上部区域排出由该熔炼容器中的反应气体后燃烧所产生的废气。
该熔炼容器包括用于熔炼含金属材料的主腔室以及通过前炉连接件连接到该主腔室上的前炉，该前炉连接件允许金属产物连续地从该容器中流出。该主腔室包括在下部炉膛中的耐火材料衬里的区段和在该主腔室的侧壁和顶盖中的水冷板。以连续回路使水连续循环通过这些板。前炉用作熔融金属填充的虹吸密封件，自然地将生产时熔炼容器中的多余熔融金属“溢出”。这便能够了解熔炼容器的主腔室内的熔融金属液位并将其控制在较小的偏差内–这对设备的安全性来说是至关重要的。
在该HIsarna方法中，经由固体注射喷枪将含碳原料(典型地煤)和助熔剂(典型地锻石灰)注射到熔炼容器中的熔浴中。
在HIsmelt和HIsarna方法二者中的固体原料典型地呈细粉的形式，并且在某些情况下，可能在固体注射喷枪的内衬中发生固体原料的阻塞。
用于解决这个问题的一个选项是从该喷枪中去除阻塞的内衬并且用另一个内衬替换该阻塞的内衬。另一选项是在大气压条件下钻穿该阻塞。后一种选项需要停止生产并且将该熔浴的熔渣层进行部分出渣。此外，该阻塞的喷枪必须在被钻孔或更换之前进行减压。该熔炼方法然后需要通过替换所排出的熔渣并且通过在一段时间内使固体原料的供给斜升来重新开始。
本发明提供了一种去除固体注射喷枪中的阻塞而没有完全的生产停止和熔渣排出的方法。
以上描述并不旨在认可以上是澳大利亚及其他地方的公知常识。
发明内容
本发明是一种在含有熔融金属和熔渣的浴的直接熔炼容器的正常操作条件下去除固体注射喷枪中的阻塞的方法，其中该固体注射喷枪延伸到该直接熔炼容器中，并且具有浸没在熔渣中的出口端，并且具有联接到供应管线区段上的单一入口，该供应管线区段将气体和固体原料输送到该固体注射喷枪中，该供应管线区段是在该固体注射喷枪的上游并且与之共轴，该方法包括：
(a)推进阻塞去除工具穿过该供应管线区段并且穿过该固体注射喷枪到达该阻塞的上游侧；
(b)在升高的气体压力条件下操作该工具以去除该阻塞，这样使得固体原料和气体能够流动穿过该固体注射喷枪并且进入该直接熔炼容器中，升高这些气体压力条件以使得阻止熔渣进入该喷枪的出口端；并且
(c)将该工具从该固体注射喷枪和该供应管线区段中缩回。
以这种方式去除该阻塞避免了当该固体注射喷枪变阻塞时从其中去除并且更换内衬的需要。这意味着没有必要停止生产。这还意味着没有必要部分排出熔渣库存量，以使得在浴中的熔渣低于喷枪的出口端。在这些步骤之后重新返回正常生产速率包括恢复熔渣库存量，因为熔渣库存量对于HIsmelt方法的运行很重要，并且包括在一段时间内斜升含金属材料的供应，以确保熔浴的温度保持在对于熔炼的最佳温度。二者的混配作用延长了返回正常生产速率的时间。因此，以上描述的方法使得生产能够继续(尽管以降低的速率)并且减少了返回正常生产速率的时间。
在正常操作条件下，用夹带在比该直接熔炼容器中的气体压力更高的压力下的载气中的固体供应该固体注射喷枪，并且该方法可以包括维持载气的供给，以使得该供应管线区段和在该阻塞上游的喷枪保持在比该直接熔炼容器中的气体压力更高的压力下。
该方法可以包括停止该载气的供应，并且可以包括通过将加压的吹扫气体供应到在该阻塞上游的固体注射喷枪来提供这些升高的气体压力条件，以使得在去除该阻塞时，该吹扫气体流入该直接熔炼容器中。
该方法可以进一步包括在去除该阻塞后重新开始该载气的供应并且在开始该载气的供应后减少且最终停止吹扫气体的供应。
该方法可以进一步包括使在该阻塞上游的该固体注射喷枪以及上游供应管线区段减压，将该阻塞去除工具推进到该阻塞处，并且在操作该阻塞去除工具以去除该阻塞之前对该固体注射喷枪和该供应管线区段再加压。
对该固体注射喷枪和该供应管线区段再加压可以包括将吹扫气体供应到该供应管线区段以及在该阻塞上游的固体注射喷枪中。可替代地，对该固体注射喷枪和该供应管线区段再加压可以包括重新开始该载气的供应。
该直接熔炼容器中的压力在正常操作条件下可以是在0.5巴与1.2巴之间。
该方法可以在步骤(a)之后并且在步骤(b)之前进一步包括吹扫来自该固体注射喷枪和该区段的松散的固体材料。
该工具可以是钻机并且该方法可以包括通过钻穿该阻塞来去除该阻塞。
去除该阻塞可以包括钻入邻近该固体注射喷枪的内侧壁的阻塞中以减弱在与该侧壁的界面处的阻塞。
步骤(b)可以包括将该工具连接到一系列延伸杆上并且将这些杆推进到该供应管线区段和该固体注射喷枪中直到该工具到达该阻塞。
所夹带的固体材料可以包括含金属材料。
所夹带的固体材料可以包括含金属材料和含碳材料。
所夹带的固体材料可以包括含金属材料、含碳材料和助熔剂材料。
该含金属材料可以是铁矿石。该铁矿石可以被预先加热到至少500℃的温度。该铁矿石可以呈细粉的形式。
所夹带的固体材料可以包括含碳材料。
该含碳材料可以是煤。
本发明延伸到其中仅存在通过该喷枪注射到该直接熔炼容器中的含金属材料的情况。
本发明延伸到其中仅存在通过该喷枪注射到该直接熔炼容器中的含碳材料的情况。
本发明还是一种用于去除延伸到直接熔炼容器中的固体注射喷枪中的阻塞的设备，该固体注射喷枪具有联接到供应管线区段上的单一入口，该供应管线区段将气体和固体输送到该固体注射喷枪中并且是在与该固体注射喷枪的上游并且与之共轴，该设备包含延伸穿过该供应管线区段和该固体注射喷枪以去除固体材料阻塞的工具以及用于从该阻塞的上游侧推进该工具穿过该固体注射喷枪和该供应管线区段到达该阻塞的组件。
该设备可以进一步包括气体压力密封件，该气体压力密封件使得当将该工具推进到该阻塞、操作该工具以去除该阻塞并且将该工具从该供应管线区段和该固体注射喷枪中缩回时，该固体注射喷枪和该供应管线区段内的气体压力能够维持为高于在正常操作期间该直接熔炼容器中的气体压力。
该工具可以包含钻头以及可操作地连接到该钻头上以使得该钻头旋转的钻机。
该推进组件可以包括多个钻杆延伸部，这些钻杆延伸部可顺序连接以便延长在该钻机与该钻头之间的操作连接件的长度。
该推进装置还可以包括驱动器，该驱动器用于在该固体注射喷枪内推进并且缩回这些钻头和钻杆延伸部。
该驱动器可以是轨道安装式小车，将该钻机安装到小车上用于与该固体注射喷枪进行共轴的往复运动，并且这些钻杆延伸部包括互连链接件以使得该轨道安装式小车的往复运动引起这些钻杆延伸部和该钻机的相应运动。
该设备可以进一步包括在该喷枪上游的隔离阀，以使得能够在大气压下将该工具引入到该固体注射喷枪中并且从该固体注射喷枪中缩回。
附图说明
参考附图，仅通过举例进一步地描述了本发明，在这些附图中：
图1是根据本发明穿过形成直接熔炼设备的实施例的一部分的直接熔炼容器的竖直截面；
图2是说明了向直接熔炼容器的固体注射喷枪中供应夹带的固体材料的含金属材料和含碳材料注射***的示意图；
图3是用上述用于去除阻塞的设备的实施例的固体注射喷枪和供应管线的示意图；并且
图4是图3中示出的用于去除阻塞的设备的侧面视图，其中被部分切去的钻机外壳显示出该钻机外壳内的钻头；
图5是沿着该钻机外壳的纵向轴线的在图4中示出的球阀以及钻机外壳的截面图；并且
图6A和6B是图4中示出的钻头和延伸杆的侧面视图。
具体实施方式
图1示出一种直接熔炼容器11，该直接熔炼容器特别适用于进行如在以本申请人名义的国际专利申请PCT/AU96/00197(WO 1996/031627)中通过实例的方式所述的HIsmelt方法。
以下描述是在根据该HIsmelt方法熔炼铁矿石细粉以便生产熔融铁的背景下。
将理解的是本发明可应用于通过任何适合的基于熔浴的直接熔炼方法熔炼任何含金属材料(包括矿石、部分还原矿石和含金属的废物流)并且不限制于该HIsmelt方法。还将理解的是这些矿石可以呈铁矿石细粉的形式。
容器11具有炉膛，该炉膛包括由耐火砖形成的底座12和侧面13、从该炉膛的侧面13向上延伸形成总体上圆柱形筒的侧壁14以及顶盖17。提供用于从侧壁14和顶盖17传递热量的水冷板(未示出)。容器11进一步设置有：前炉19，在熔炼过程中熔融金属通过该前炉被连续地排出；和出渣口(tap-hole)21，在熔炼过程中熔渣通过该出渣口被周期性地排出。顶盖17设置有出口18，过程废气通过该出口排出。
在根据该HIsmelt方法使用容器11熔炼铁矿石细粉以便生产熔融铁中，容器11含有铁和熔渣的熔浴，该熔浴包括熔融金属层22和在金属层22上的熔渣层23。金属层22的名义静止表面(nominal quiescent surface)的位置由箭头24指示。熔渣层23的名义静止表面的位置由箭头25指示。术语“静止表面”被理解为意指当不存在气体和固体注射到容器11中时的表面。在正常操作条件下，该方法在0.5巴与1.2巴之间、并且优选地在0.6巴与1.0巴之间的压力范围中操作。
容器11设置有固体注射喷枪27，这些固体注射喷枪穿过该容器的侧壁14中的开口(未示出)向下并向内延伸并且进入熔渣层23中。关于图3和图4更加详细地描述固体注射喷枪27。图1中示出两个固体注射喷枪27。然而，可以理解的是，容器11可以具有任何适合数量的此类喷枪27。在使用中，加热的铁矿石细粉和环境温度的煤(以及助熔剂，典型地石灰)被夹带在适合的载气(如缺氧载气，典型地氮气)中并且被分别地供应到喷枪27，并通过喷枪27的出口端28共注射到该熔浴中并优选地进入金属层22中。以下描述是在用于这些铁矿石细粉和煤的该载气是氮气的背景下。
在该方法的操作过程中，固体注射喷枪27的出口端28在金属层22的表面上方并且浸没在熔渣层23中。喷枪27的此位置减少了通过与熔融金属接触而损坏的风险并且还使由强制内部水冷来冷却这些喷枪成为可能，如以下进一步描述，在不具有在容器11中水与该熔融金属接触的显著风险的情况下。
容器11还具有用于将热鼓风递送到容器11的上部区域中的气体注射喷枪26。喷枪26穿过容器11的顶盖17向下延伸到容器11的上部区域中。在使用中，喷枪26通过热气体递送管(未示出)接收富氧热气流，该热气体递送管从热气体供应站(也未示出)延伸。
图2示意性地示出根据本发明的直接熔炼设备的一个实施例，只要该设备与将加热的铁矿石细粉和环境温度的煤供应到一个固体注射喷枪27相关。
该设备包括图1中示出的直接熔炼容器11。
该设备还包括呈用于将铁矿石细粉典型地加热到至少600℃温度的预加热器形式的预处理单元34。该预加热器可以是任何适合类型的预加热器。
该设备还包括用于将铁矿石细粉供应到喷枪27的矿石递送***。
该矿石递送***包括(a)用于储存和分配加热的铁矿石细粉的矿石储存/分配单元32以及(b)用于将加热的矿石从矿石储存/分配单元32供应到喷枪27的矿石供应管线36。
矿石储存/分配单元32被构造成储存并分配夹带在氮气载气中的加热的铁矿石细粉。矿石储存/分配单元32可以呈允许加热的铁矿石细粉从标准大气条件转移到加压载气的环境的多个料箱形式。然而，为了本发明的目的，矿石储存/分配单元32可以被认为是单个单元。将该载气加压以使得从固体注射喷枪27的入口端29至出口端28的压降是至少1巴。
在使用中，将铁矿石细粉从料堆(未示出)进料到预加热器34并且该预加热器加热这些细粉。预加热器34被安排成加热这些细粉，这样使得这些细粉在注射到容器11时处于至少500℃的温度并且典型地处于大约600℃至700℃。废气可以从出口18供应到预加热器34，这样使得热量可以从这些废气传递到这些铁矿石细粉上。预加热器34被安排成将这些加热的铁矿石细粉供应到矿石储存/分配单元32。
用于将加热的铁矿石细粉从储存/分配单元32输送到喷枪27的矿石供应管线36包括(a)第一区段48，该第一区段将这些细粉运到接近容器11的位置；(b)向上延伸的区段42，该向上延伸的区段从大致与容器11的底座12处于同一水平的位置将这些细粉输送到至少喷枪27的高度以及(c)向下延伸的区段46，该向下延伸的区段将该管线连接到喷枪27中的矿石入口上。当在如图2中示出的操作位置中时区段46被形成为与喷枪27共轴并且限定将气体和固体输送到固体注射喷枪27的入口端29的单一通道。换言之，区段46不包括与气体或固体的额外的源连接的分支连接件。
该设备还包括用于将煤供应到喷枪27的分开的煤递送***。
该煤递送***呈与以上描述的矿石递送***相同的形式，除了该煤在供应到喷枪27之前没有被预热。此外，该煤递送***典型地供应煤和助熔剂材料，如石灰。
将煤从料堆递送到在环境温度下储存煤的煤储存/分配单元38中。将助熔剂50单独供应到煤储存/分配单元38中。供应管线40将煤储存/分配单元38连接到矿石供应管线36上。在矿石被预热的情况下，供应管线40将煤和助熔剂递送到区段46中。然而，在每种情况下，固体注射喷枪27具有单一入口，该单一入口被联接到区段46上，该区段本身具有用于固体和气体的单一通道。这意味着实际上将固体和气体单一供应到固体注射喷枪27。然而，为了简单起见，图2中示出了将煤和助熔剂递送到矿石供应管线36的第一区段48中的供应管线。
在使用中，环境温度下的煤和助熔剂夹带在氮气载气中从煤储存/分配单元38中排出，并且经由煤供应管线40转移到矿石供应管线36的第一区段48中，使得矿石和煤一起被运到喷枪27中。
煤储存/分配单元38可以呈允许煤从标准大气条件转移到加压氮气载气的环境的多个料箱形式。然而，为了本发明的目的，煤储存/分配组件38可以被认为是单个单元。
矿石供应管线36的喷枪端与呈喷枪钻孔组件60形式的阻塞去除设备一起在图3中示出。矿石供应管线36的区段42和46具有相同的内径，用于将夹带的固体材料输送到固体注射喷枪27中。区段46的上端向上并且向外延伸超过区段42的管线至可操作以从区段42和46内部去除固体和气体的喷枪吹扫***54。喷枪吹扫***54包括从区段46的上端开始垂直延伸的排料管线56，并且进一步包括通过排料管线56控制气体和固体流动的排气阀58。区段46的最上端终止于可以在其上安装喷枪钻孔组件60的凸缘59(图4)。
喷枪钻孔组件60包括具有布置在每个端部的凸缘64的球阀62。将一个凸缘64连接到第一区段46的凸缘59上，并且将另一个凸缘64连接到钻机外壳76的端部凸缘78上。钻杆90(图5和6A)被容纳在钻机外壳76内。钻杆90的主体94被容纳在钻机外壳76的套筒区段79中。压盖杆(gland bar)84具有一系列手柄以及与套筒区段79的内螺纹配合的外螺纹。压盖杆84相对于套筒区段79的旋转使压盖杆84在套管79内推进并且压实石墨压盖80，这使其围绕套筒区段79的内壁并且围绕钻杆90的主体94的外壁形成气密的密封件。锁定杆82配备有与压盖杆84的外螺纹配合的内螺纹。当通过压缩石墨压盖80的压盖杆84形成气密的密封件时，锁定杆82沿着压盖杆84上的螺纹推进，直到它抵靠套筒区段79快速紧固。这阻止压盖杆82在钻孔位置期间变得松动。当喷枪钻孔组件60不工作时，关闭球阀62以便将喷枪钻孔组件60与矿石供应管线36隔离。此外，钻杆90被保持在外壳76中，定位销88穿过压盖杆84和在钻杆90中的定位孔100。
从钻机外壳76延伸的是支撑框架组件66，该支撑框架组件包括锯齿状安装臂68、平行于钻机外壳76延伸的钻机支撑轨道70以及在安装臂68与钻机支撑轨道70之间延伸的撑条72。小车74被安装到钻机支撑轨道70上以沿着轨道70自由行进。钻机77被安装到小车74上并具有钻头75，该钻头具有与区段46和固体注射喷枪27同轴的旋转轴线。
钻杆90包括从主体94向前延伸的中空的圆柱形头部92，并且具有从头部92延伸的齿用于切入固体注射喷枪27中的阻塞中。中空的圆柱形头部92导致邻近固体注射喷枪27中输送管的内壁发生阻塞的钻孔。在该位置的钻孔从阻塞中驱逐出细粉，并且将倾向于减弱在与固体注射喷枪27的内侧壁的界面处的阻塞。因而，期望该阻塞将从侧壁脱落，并且这些细粉将用吹扫气体流入直接熔炼容器11中。
主体94包括在钻杆的与头部92相反的端部的连接凹部96。连接凹部96具有对应于延伸杆102上的连接凸耳104的轮廓的轮廓(图6B)。钻杆90和延伸杆102都包括邻近各自的连接凹部96和连接凸耳104的连接孔98。连杆销(未示出)用于链接相邻的延伸杆102并且将延伸杆102链接到主体94上。具体地，该链接件穿过每个相邻的延伸杆102或主体94上的连接孔98。
定位孔100容纳定位销88，使得延伸杆102和钻杆90可以相对于外壳76被锁定，同时在将钻杆90推进或缩回时添加或去除另外的延伸杆102。特别地，在将钻杆90缩回的过程中，区段46中的气体压力将倾向于迫使钻杆90和延伸部102离开区段46。因而，当钻机77被连接到延伸杆102时，每个延伸杆102被固定销88与压盖杆84锁定。当进行连接时，去除定位销88，并且钻机77和小车74控制延伸杆102的抽出。然后，穿过外壳76的下一个连续的延伸杆102将被定位销88锁定到压盖杆84上，同时将钻机77进一步缩回并且暴露的延伸杆102与锁定的延伸杆102断开联接。重复该过程直到去除所有延伸杆并且将钻杆90保持在外壳76中。
当在固体注射喷枪27中发生阻塞时，至阻塞的仅有入口是经由固体注射喷枪27中的单一入口29。鉴于以及时的方式去除阻塞是重要的，在去除阻塞之前去除供应管线48的上游区段(如区段46和区段42)以便接近喷枪的入口端29并且在去除阻塞之后替换上游区段将招致相当多的时间损失。出于此原因，在不去除供应管线的区段42、46的情况下，去除阻塞。其结果是，在阻塞上游的气体压力控制包括控制在入口端29上游的区段46中的气体压力。此外，喷枪钻孔组件60接近阻塞受限于经由喷枪的区段46和入口端29的通路。
当在固体注射喷枪27中发生阻塞时，固体材料的供应由于阻塞从区段42和46切断。更确切地说，阻塞阻止了载气的流动，这意味着固体从夹带中掉出。然而，在正常操作条件下，供应管线48、42、46和在阻塞上游的固体注射喷枪27在高于直接熔炼容器中的气体压力的压力下保持加压。
在一个实施例中，将喷枪钻孔组件60经由区段46和在阻塞上游的固体注射喷枪27的部分推进到阻塞处。然后操作组件60以去除阻塞，并且一旦去除阻塞(在其上载气流动穿过供应管线48、42、46并且进入具有夹带在流动气体中的固体材料的容器中)，将该组件缩回脱离区段46。
更确切地说，然后通过打开球阀62使喷枪钻孔组件60接近固体注射喷枪27。通过将连接凸耳104装配到钻杆90上的连接凹部96中将连接杆102连接到钻杆90的后端来使钻杆90沿着区段46推进。固定销88从钻杆90去除并且放置在延伸杆102中的连接孔98中。然后将延伸杆102推进到钻机外壳76直到定位销88紧靠压盖杆84的点。连接另外的延伸杆102并且将其推进到钻机外壳76中的过程具有沿着区段46推进先前的延伸杆102和钻杆90直到钻杆90到达固体注射喷枪27中的阻塞的作用。此时，旋转压盖杆84，使得其在套筒区段79内推进，以压实石墨压盖80并且在钻机外壳76中在延伸杆102周围形成气密的密封件。然后将锁定杆82推进以将压盖杆84锁定就位。然后，将钻机77沿着钻头支撑轨道70推进，使得钻头75接合从钻机外壳76向外延伸的延伸杆102上的连接凹部76。
然后操作钻机77，使得钻杆钻穿阻塞。一旦去除阻塞并且载气穿过区段46和固体注射喷枪27流动，将钻机77沿着钻机支撑轨道70缩回，使得可以将延伸杆102从区段46缩回并且顺序地移除，直到钻杆90被容纳在钻机外壳76内。将定位销88放置在钻杆90中的定位孔100中，以将钻杆90保持在钻机外壳76中。然后关闭球阀62以便将喷枪钻孔组件60与区段46隔离。在这个阶段，外壳76中的气体压力仍处于升高的吹扫气体压力。因而，套筒区段79包括用于以受控的方式从外壳76排出加压气体的放气阀81。
在替代实施例中，通过首先关闭阀门52(在图3中示意性示出)来去除阻塞。随着区段46仍然被加压，通过打开排气阀58从区段46吹扫固体，以允许固体和加压气体通过喷枪吹扫***54中的排料管线56。打开排气阀58将在阻塞上游的区段46和在阀门52下游的区段42的一部分进行减压。在该实施例中，将区段46和区段42的该部分减压至环境压力。
然后，将喷枪钻孔组件60沿着区段46推进，使得钻杆90到达阻塞。该程序与以上对于前述实施例描述的相同。
然后将区段42和46以及在阻塞上游的固体注射喷枪27用惰性吹扫气体(典型地氮气)重新加压。区段42和46以及固体注射喷枪27中的压力相当于直接熔炼容器内的气体压力加上至少额外10kPa，使得当钻头92突破阻塞时，在阻塞上游的气体压力大于直接熔炼容器内的气体压力加上喷枪27的出口端28处的熔渣23的液体静压力，这样使得吹扫气体流动穿过区段46和固体注射喷枪27并且进入该直接熔炼容器中。因此，一旦去除阻塞并且在将钻杆90和延伸杆102从固体注射喷枪27和区段46缩回的时间内，防止熔渣流回到固体注射喷枪中。
通过关闭排气阀58并且将吹扫气体穿过排料管线56供应到区段46中，将吹扫气体供应到区段46和固体注射喷枪27中。
一旦去除阻塞并且吹扫气体流动穿过气体区段46和固体注射喷枪27，将钻机77沿着钻机支撑轨道70缩回，使得可以将延伸杆从区段46缩回并且顺序地移除，直到钻杆90被容纳在钻机外壳76内。将定位销88放置在钻杆90中的定位孔100中，以将钻杆90保持在钻机外壳76中。然后关闭球阀62以便将喷枪钻孔组件60与区段46隔离。在这个阶段，外壳76中的气体压力仍处于升高的吹扫气体压力。因而，套筒区段79包括用于以受控的方式从外壳76排出加压气体的放气阀81。
固体材料的供应通过打开区段42中的阀门52而重新开始。这种供应的返回使得能够停止经由排料管线56的吹扫气体的供应。
虽然已描述了多个具体设备和方法实施例，应理解设备和方法可以以许多其他形式来实现。
在下列权利要求中，以及在之前描述中，除上下文另有要求外，由于表达语言或必然含意，如在此披露的设备和方法的各种实施例中的术语“包括”以及变体(如“包括了”或“包括着”)以包容性含义来进行解释，例如指定所述特征的存在而不排除其他特征的存在或添加。

Claims (25)

1.一种在含有熔融金属和熔渣的浴的直接熔炼容器的正常操作条件下去除固体注射喷枪中的阻塞的方法，其中所述固体注射喷枪延伸到所述直接熔炼容器中，并且具有浸没在所述熔渣中的出口端，并且具有联接到供应管线区段上的单一入口，所述供应管线区段将气体和固体原料输送到所述固体注射喷枪中，所述供应管线区段是在所述固体注射喷枪的上游并且与之共轴，所述方法包括：
(a)推进阻塞去除工具穿过所述供应管线区段并且穿过所述固体注射喷枪到达所述阻塞的上游侧；
(b)在升高的气体压力条件下操作所述阻塞去除工具以去除所述阻塞，这样使得固体原料和气体能够流动穿过所述固体注射喷枪并且进入所述直接熔炼容器中，升高所述气体压力条件以使得阻止所述熔渣进入所述固体注射喷枪的出口端；并且
(c)将所述阻塞去除工具从所述固体注射喷枪和所述供应管线区段中缩回。
2.如权利要求1所述的方法，其中在正常操作条件下，用夹带在比所述直接熔炼容器中的气体压力更高的压力下的载气中的固体来供应所述固体注射喷枪，并且所述方法包括维持载气的供给，以使得所述供应管线区段和在所述阻塞上游的所述固体注射喷枪保持在比所述直接熔炼容器中的气体压力更高的压力下。
3.如权利要求2所述的方法，其中所述方法还包括停止所述载气的供应，并且通过将加压的吹扫气体供应到在所述阻塞上游的所述固体注射喷枪来提供所述升高的气体压力条件，以使得在去除所述阻塞时，所述吹扫气体流入所述直接熔炼容器中。
4.如权利要求3所述的方法，其中所述方法还包括在去除所述阻塞后重新开始所述载气的供应并且在开始所述载气的供应后减少且最终停止所述吹扫气体的供应。
5.如权利要求3所述的方法，其中所述方法还包括使在所述阻塞上游的所述固体注射喷枪以及所述供应管线区段减压，将所述阻塞去除工具推进到所述阻塞处，并且在操作所述阻塞去除工具以去除所述阻塞之前对所述固体注射喷枪和所述供应管线区段再加压。
6.如权利要求5所述的方法，其中对所述固体注射喷枪和所述供应管线区段再加压包括将所述吹扫气体供应到所述供应管线区段以及在所述阻塞上游的所述固体注射喷枪中。
7.如权利要求5所述的方法，其中对所述固体注射喷枪和所述供应管线区段再加压包括重新开始所述载气的供应。
8.如权利要求5所述的方法，其中所述直接熔炼容器中的压力在正常操作条件下是在0.5巴与1.2巴之间。
9.如权利要求1-8中任一项所述的方法，其中所述阻塞去除工具是钻机，并且所述方法包括通过钻穿所述阻塞来去除所述阻塞。
10.如权利要求9所述的方法，其中去除所述阻塞包括钻入邻近所述固体注射喷枪的内侧壁的阻塞中以减弱在与所述内侧壁的界面处的阻塞。
11.如权利要求1-8和10中任一项所述的方法，其中步骤(b)包括将所述阻塞去除工具连接到一系列延伸杆上并且将所述延伸杆推进到所述供应管线区段和所述固体注射喷枪中直到所述阻塞去除工具到达所述阻塞。
12.如权利要求9所述的方法，其中步骤(b)包括将所述阻塞去除工具连接到一系列延伸杆上并且将所述延伸杆推进到所述供应管线区段和所述固体注射喷枪中直到所述阻塞去除工具到达所述阻塞。
13.如权利要求1-8、10和12中任一项所述的方法，其中所述固体原料包括含金属材料。
14.如权利要求9所述的方法，其中所述固体原料包括含金属材料。
15.如权利要求11所述的方法，其中所述固体原料包括含金属材料。
16.如权利要求1-8、10、12和14-15中任一项所述的方法，其中所述固体原料包括含碳材料。
17.如权利要求9所述的方法，其中所述固体原料包括含碳材料。
18.如权利要求11所述的方法，其中所述固体原料包括含碳材料。
19.如权利要求13所述的方法，其中所述固体原料包括含碳材料。
20.一种用于去除延伸到直接熔炼容器中的固体注射喷枪中的阻塞的设备，所述固体注射喷枪具有联接到供应管线区段上的单一入口，所述供应管线区段将气体和固体输送到所述固体注射喷枪中并且是在所述固体注射喷枪的上游并且与之共轴，所述设备包含延伸穿过所述供应管线区段和所述固体注射喷枪以去除固体材料阻塞的工具以及用于从所述阻塞的上游侧推进所述工具穿过所述固体注射喷枪和所述供应管线区段到达所述阻塞的推进组件。
21.如权利要求20所述的设备，其中，所述设备还包括气体压力密封件，所述气体压力密封件使得当将所述工具推进到所述阻塞、操作所述工具以去除所述阻塞并且将所述工具从所述供应管线区段和所述固体注射喷枪中缩回时，所述固体注射喷枪和所述供应管线区段内的气体压力能够维持为高于在正常操作期间所述直接熔炼容器中的气体压力。
22.如权利要求20所述的设备，其中所述工具包括钻头以及钻机，所述钻机可操作地连接到所述钻头上以使得所述钻头旋转。
23.如权利要求22所述的设备，其中所述推进组件包括多个钻杆延伸部，所述钻杆延伸部能够顺序连接以便延长所述钻机与所述钻头之间的操作连接件的长度。
24.如权利要求23所述的设备，其中所述推进组件还包括驱动器，所述驱动器用于在所述固体注射喷枪内推进并且缩回所述钻头和所述钻杆延伸部。
25.如权利要求24所述的设备，所述驱动器是轨道安装式小车，所述钻机安装到所述小车上用于与所述固体注射喷枪进行共轴的往复运动，并且所述钻杆延伸部包括互连链接件以使得所述轨道安装式小车的往复运动引起所述钻杆延伸部和所述钻机的相应运动。
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