TW568952B - A direct smelting process and apparatus - Google Patents
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Description
568952 A7 _____ Β7_ 五、發明説明(i ) 本發明係關於一種由含鐵材料製造鐵及/或鐵合金之 方法及裝置,該材料包括鐵礦,其它含鐵礦石如鉻鐵礦、 .特別還原礦石,以及含鐵廢料流如鋼返料。 本發明特別係關於一種基於金屬炫池之直接炫煉方 法以及一種製造熔融鐵及/或鐵合金之裝置。 一種已知製造熔融鐵之基於熔池直接熔煉法為DIOS 方法。DIOS方法包括前還原階段以及熔煉還原階段。於 DIOS方法’礦石(-8毫米)經預熱(750 eC ),以及使用來自 熔煉遠原容器(含有鐵及溶渣溶池)之廢氣於起泡流化床預 先還原(10至30%),熔渣於鐵上形成深層。礦石之細小成 份(·0.3毫米)及粗大成份(-8毫米)於製程之預還原階段分 開’ -0.3毫米成份被收集於旋風器且使用氮氣注入熔煉還 原容器内部,同時粗礦藉重力進給。預先乾燥的煤由容器 直接進給容量還原容器。煤於熔渣層分解成為炭及揮發性 物質,礦石溶解於熔渣且形成氧化亞鐵。氧化亞鐵於熔渣 /鐵以及熔渣/炭界面還原而製造鐵。於鐵/熔渣及熔渣/炭 界面產生的一氧化碳產生起泡熔渣。氧氣被吹送通過特殊 設計的搶,搶將氧氣引進起泡熔渣内部以及改良二次燃 燒。氧噴射燃燒熔煉還原反應產生的氧化碳,因而產生熱 量,熱量首先傳送至熔融爐渣,以及然後經由底部吹送氣 體強力攪拌效應而傳送至熔渣/鐵界面。攪拌氣體由熔煉 還原容器底部或側部導入熱鐵熔池内,改良傳熱效率,增 加熔渣/鐵還原界面,因此改良容器生產力及熱效率。但 注入速率有限制,原因在於強力攪拌會經由增加氧氣噴射 本紙張尺度適用中國國家標準(OiS〉Α4規格(210X297公釐) -4 · -------------!…….......:Ί 訂·“...........…:籲 (請先閲讀背面之注意事項再填窩本頁) -568952 A7 B7 五、發明説明( 與炼漬鐵小滴間的交互作用而降低二次作用,結果導致生 產力下降以及耐火碑磨耗增加。定期流出溶渣及鐵。 另一種已知之製造熔融鐵之直接熔煉法為羅那特 (R〇melt)方法。羅那特方法係基於使用大容積且經過高度 攪動的熔渣池做為媒介,用於熔煉熔煉還原容器内的含金 屬進料成為一體,以及用以後燃燒氣態反應產物,以及視 需要傳遞俾連續炫煉含金屬進料。含金屬進料、煤及助熔 劑經由於容器頂端開口藉重力進給溶潰池。羅那特方法包 括將富含氧空氣經由下排熔爐風口初步鼓風而造成需要的 熔渣攪動;以及經由上排熔爐風口注入富含氧空氣或氧氣 俾促進後燃燒。於炼渣產生溶體向下移動,形成鐵層,以 及經由前爐床排放。於羅那特方法鐵床並非主要反應介 質。 另一種已知直接熔煉而製造熔鐵之方法為AISI方法。 AISI方法包括前還原階段以及熔煉還原階段。於八151方 法’經過預熱以及特別經過預還原的鐵礦丸粒、煤或焦炭 炭渣及助熔劑由頂部進給加壓熔煉反應器,反應器含有鐵 及熔渣的熔池。煤於熔渣層脫去揮發物,鐵礦丸粒溶解於 熔渣,然後藉熔渣的碳(炭)還原。該方法條件結果導致熔 渣起泡。於該處理過程產生的一氧化碳及氫氣於熔渣層内 部或恰在其上方經後燃燒而產生吸熱還原反應需要的能 量。氧氣經由中央水冷式搶由頂部吹送,而氮氣經由反應 器底部的熔爐風口注入俾確保充份攪動,而有助於後燃燒 能量傳熱至熔池。製程廢氣係於熱旋風器除塵,然後才進 衣紙張又度適同中國國家標準(CNS) A4規格(210X297公釐) .......................装..................、玎..................線. (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 568952 A7 _B7_ 五、發明説明(3 ) 給至轴型爐用於預熱以及預還原丸粒成為氧化亞鐵或沃司 鐵(wustite) 〇 另一種仰賴熔鐵層做為反應介質,且俗稱為高爐炼 練(HIsmelt)方法的已知直接溶煉法屬於申請人之國際申請 案 PCT/AU96/00197 (W0 96/31627)。 該國際申請案說明的高爐熔煉法包括: (a) 於容器形成熔鐵及熔渣槽; (b) 於槽内注入: ⑴含金屬進料,典型為鐵氧化物;以及 (ii) 固體含碳材料典型為煤,其係做為鐵氧化物的還 原劑以及能源;以及 (iii) 將含金屬進料於鐵層熔煉成為金屬。 高爐熔煉法也包括將含氧氣體注入熔池上方空間, 以及後燃燒由熔池釋出的反應氣體如一氧化碳及氫氣,以 及將產生的熱傳熱至熔池而促成熔煉含金屬進料需要的熱 高爐熔煉法也包括於熔池之名目寂靜表面上方空間 形成一個過渡區段,其中有利的物質上升,以及隨後熔融 材料之小滴或潑濺或液流下降,提供有效介質而將熔池上 方經由後燃燒反應氣體產生的熱能傳熱至溶池。 該國際申請案說明之高爐熔煉法之特徵為形成過渡 區段’形成方式係經由容器側壁接觸熔池區段及/或由熔 池上方將載氣、含金屬進料及固體含碳材料注入熔池内, 讓載氣及固體材料穿過熔池且造成熔融材料被投射入熔池 衣紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(21〇><297公釐) 6 (先閲讀背面之注总寧項再艰埒本頁) -訂· 568952 - A7 _________B7_ 五、發明説明(4 ) 表面上方空間。 該國際申請案所述高爐熔煉法為比較先前形式高爐 溶煉法的改良,先前形式係經由底部注入氣體及/或含碳 材料之熔池,造成熔融材料小滴及/或潑濺及液流由熔池 r 投射而形成過渡區段。 _ 申請人對直接熔煉法進行測定研究於開發工作,包 φ 括對商業操作過程需求進行研究及開發工作,結果對此種 方法做出一系列相關的重大發現。 就一般術语5之’本發明為一種製造鐵及/或鐵合金 之直接熔煉法,該方法係於商業規模於冶金容器操作,該 • 容器有個爐床、側壁以及爐底,爐床内部最小寬度至少4 - 米,及更佳至少6米。 更特定言之,該方法包括下列步驟: (a) 將固體材料的進料以及載氣經由三根或三根以上 向下伸展的固艘注射搶注入溶融金属及溶融爐渣的溶池 φ · 内,藉此產生一股氣流其造成 • ⑴形成展幅熔池區段;以及 • (Π)欲由展幅熔池區段向上投射的熔融材料之潑濺、 小滴及液流;以及 (b) 經由至少一根氧氣注射搶將含氧氣體注入容器一 區,以及後燃燒由熔池釋放出之可燃氣體。 更特定言之,本發明之特徵係經由選擇固體注射及 氧氣注射搶數目以及搶的相對位置,以及控制製程操作條 件包括於前述步驟(a)及(b)經由搶注射進料及含氧氣體之 本紙張尺度適用中國國家標準(CN’S) Α4規格(210X297公釐) ........................裝------------------?τ…….............線· (請先閲讀背面之注意事項再艰趑本頁) 五、發明説明(5 ) 速率讓·· ⑴展幅熔池區段包括一個升高區環繞容器之氧氣注 入區且介於該氧氣注入區與側壁間; (ii) 熔融材料之潑灑、小滴及液流由升高區向上投射, 且形成一張簾環繞該氧氣注入區且介於氧氣注入區與側壁 間:以及濕潤側壁;以及 (iii) 形成一個「自由」空間環繞該或個氧氣注射搶下 知,自由空間具有熔融材料濃度係低於展幅熔池 區段之熔融材料濃度。 前述方法結果導致將固體材料之進料及載氣注入熔 池多區,該等多區係位於容器之氧氣注入區周圍。本發明 仰賴高濃度注入固體材料及載氣由才自此等區之向上氣 流,該氣流足夠舉升熔池高於該區,以及將部份熔融材料 噴射入容器頂部空間。 炫融材料的向上舉升造成前述展幅熔池區段升高區 的形成以及前述由升高區投射溶.融材料潑濺、小滴及液流 簾幕的形成。 溶融材料之潑濺、小滴及液流也稱做r指」。 熔融材料的向上舉升也被描述為一系列熔融材料喷 泉由固/載氣南》農度區向上伸展入溶池。 本發明亦繫仰賴選擇固體及氧氣注射搶所在位置, 讓展幅炼池區段升高區以及此等喷泉熔融材料之投射潑 藏、小滴及液流形成於容器的氧氣注入區周圍。 前述展幅熔池區段升高區以及前述熔融材料由升高 各紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X297公爱) 568952 A7 B7 五、發明説明(6 區投射而環繞氧氣注入區周圍的簾幕之用途為: (a) 讓後燃燒最理想化,經由提供該或各氧氣注射搶 與升高區/簾幕間的空間用於熔池氣體與注入含氧氣體的 容納與混合; (b) 提供高速傳導燃燒所得熱能給熔池之介質; (c) 提供降低容器熱耗損的介質,換言之,升高區/簾 幕;以及 (d) 減少鐵與熔渣小滴及含氧氣體間的反應,該反應 會降低後燃燒。 較佳向下伸展的固體注射搶枝其定位於由該搶出口 端向下垂直畫線交叉爐床床底位在一個圓的多個位置。 較佳步驟(a)包括注入具有足夠動量的進料,讓注入 的固體材料高濃度區係在該圓内部。 更佳該園之直徑係大於或等於爐床底部直徑之三分 之二0 升高區可為連續或非連續。· 簾幕可為連續或非連續。 較佳氧氣注入區為容器中心區。 較佳至少有四根固體注射搶。 展幅熔爐區段其特徵為於該區段之全部熔融材料有 而容積分量的氣隙。 較佳氣體之容積分量至少占展幅熔池區段之30 %容 積比。 步驟(a)產生的氣流造成熔池内部材料的實質移動以 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X297公釐〉 9 -----------------------裝-------------·'·:♦·:--------------線 (請先閲讀背面之注意事項再蜞筠本頁) 568952 A7 ___B7_ 五、發明説明(7 ) 及溶池的強力混合。 進料的注入以及由於進料注入造成的氣流以及進料 與熔池的反應造成材料實質移動進入以及移出展幅熔池區 段。 較佳於爐床下區形成金屬豐富區段,以及於金屬豐 富區段上形成展幅熔池區段。 較佳該方法包括定期或連續由容器中流出熔融爐 、;查。 較佳該方法也包括定期或連續由容器中流出熔融鐵 及/或鐵合金。 於步驟(a)注入的進料包括任何適當含鐵材料,包括 鐵礦、其它含鐵礦石例如鉻鐵礦,特別還原礦石,以及含 鐵廢料流例如鋼返料。注意雖然以鐵質材料,換言之,以 鐵為主要成份的材料為較佳含鐵材料,但本發明非僅限於 鐵質材料。 較佳固體材料包括鐵質材料·及/或固體含碳材料。 較佳步驟(a)包括將製程操作所需固體材料總重至少 80%重量比經由固體注射搶注入。 較佳步驟(a)包括以至少40米/秒之速度將進料經由固 體注射搶注入熔池。 較佳速度為8(M〇〇米/秒之範圍。 較佳步驟(a)包括經由固體注射搶以質量流速至多2.0 t/m2/s將容量注入熔池,此處m2係有關搶輸送管的截面積。 較佳步驟(a)包括經由固體注射搶以固/氣比1〇- 衣紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(21〇><297公嫠) 10 (請先閲讀背面之注意事项再填寫本頁)
568952 A7 _____Β7 五、發明説明(8 ) 18kg/Nm3將進料注入熔池。 較佳含氧氣體為空氣或富氧空氣。 較佳該方法包括於80(M400°C溫度以及200-600米/秒 速度經由氧氣注射搶將空氣或富氧氣體注入容器内。 較佳容量於環繞氧氣注射搶下端自由空間之濃度係 占空間容積之5%或以下。 較佳環繞搶下端之自由空間為半球形容積,該容積 直徑至少為搶下端外徑的2倍。 較佳搶下端周圍自由空間係不大於搶下端外徑的4 倍。 較佳於搶下端周圍自由空間之空氣或富氧空氣所含 氧至少50%,及更佳至少60%容積比被燃燒。 較佳該方法包括將空氣或富氧空氣以渦旋運動注入 容器内部。 於本發明之上下文中,「熔煉」一詞須了解表示熱處 理’其中化學反應還原進料而產·生液態鐵及/或鐵合金。 較佳於步驟(a)於熔池產生氣流至少為0.35 Nm3/s/m2(此處m2表示通過爐床最小寬度之水平截面積)。 較佳於步驟(a)於炫池產生的氣流至少0.5 Nm3/s/m2 ^ 較佳於步驟(a)於熔池產生的氣體流速係低於2 Nm3/s/m2 〇 於熔池產生的氣流部份係由於氣體由底壁及/或側壁 注入熔池產生。 熔融材料可於側壁上形成「濕」層或「乾」層。「濕」 本紙張又度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X297公釐) 11 ......................裝----------------:訂..................線. (請先閲讀背面之注意事項再填趑本頁) 568952 A7 _B7_ 五、發明説明(9 ) 層包含黏著於側壁的凍結層、半固體層(泥漿層)以及外部 液體膜。「乾」層為實質全部熔渣皆被凍結的層。 容器内熔渣的產生可經由變更含金屬進料、含碳材 料及助熔劑進給至容器的速率以及變更操作參數如含氧氣 體注射速率而予控制。 於該製程係有關生產鐵的情況,較佳製程包括控制 熔融鐵中溶碳濃度於至少3重量%,以及維持熔渣於強力 還原條件下,結果導致鐵氧化物濃度低於6重量%,更佳 低於5重量%(以由容器中流出的熔渣之鐵氧化物中之鐵含 量測量)。 含鐵材料及含碳材料的注入可經由相同或分開矛搶 進行。 較佳後燃燒程度至少為40%,此處後燃燒定義為: ([C02]+ [H20]) / ([C02]+ [H20]+ [CO]+ [H2]) 此處: [co2]=廢氣之二氧化碳容積百分比 [H20]=廢氣之水容積百分比 [co]=廢氣之一氧化碳容積百分比 [H]]==廢氣之氫氣容積百分比 概略言之,本發明也提供一種經由直接熔煉法製造 鐵及/或鐵合金之裝置’該裝置包含一固定式非可傾斜的 容器,該容器有爐床、側壁及爐頂,最小寬度至少4米, 及較佳至少6米於爐床内部用以容納鐵及熔渣熔融浴,該 寬度包括富金屬區段以及富金屬區段上方的展幅熔池區 衣紙乐尺度適用中S國家標準(CNS) A4規格(210X297公釐) 12 (請先閲讀背面之注意事項再蜞筠本頁) •訂· 568952 五、發明説明(10 段 部; 板; 特定言之: u)爐床係由耐火材料製成且有個底部以及多個側 (b)側壁係由爐床側部向上伸展,側壁包括水冷式面 (c) 至少一根搶向下伸展入容器内部,用以將含氧氣 體注入容器之熔池上方區域; (d) 至少三根固體注射搶,用以將含鐵材料及/或含碳 材料之進料以及載氣注入熔池内部,較佳注入熔池的富金 屬區段内部;以及 (e) —個由容器内流出熔融金屬及熔渣之裝置。 較佳固體注射搶細長,且伸展穿過容器側壁的水冷 式面板,以及向下向内穿入容器爐床區。 較佳爐床界定於容器内之一個筒形區,以及向下伸 展的固體注射搶係設置成由搶出口端向下垂直畫線交又爐 床底係位在爐床内部一個圓形上的多個位置。 更佳圓直徑係大於或等於爐床床底直徑之三分之 較佳氧氣注入區為容器的中區。 更佳側壁包括: (a) —個上桶段其界定一個筒形區於容器内部,而該 筒形區之直徑係大於爐床界定區直徑;以及 (b) —個下桶段,其包括耐火材料内部襯墊以及界定 .....................裝…… (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) :線丨 各紙成尺度適用中國國家標準(挪)規格(2i〇x297公愛) 13 568952 A7 ______B7_ 五、發明説明(11 ) 載頭錐形區於容器内部。 載頭錐形區提供爐床於上桶段間的過渡區。 較佳固體注射搶伸展入容器内部至少1米,及更佳至 少1.5米且係沿該長度自行支撐。 固體注射搶數目可依據爐床維度而視需要改變。舉 例言之,爐床為直徑4米之概略筒形時,較佳至少有四根 固體注射搶。當爐床直徑為6米時,較佳至少有六根顧體 注射搶。當爐床直徑為8米時,較佳至少有八根固體注射 搶。於使用限度範圍内,固體注射搶數目也可經由變更尺 寸改變俾提南產品的整體產出量。 較佳固體注射搶環繞容器周邊間隔距離相等。 進一步參照附圖舉例說明本發明,附圖以縱剖面顯 示本發明方法及裝置之較佳具體實施例之示意形式。 後文說明係有關製造熔融鐵之熔煉鐵礦内容,但需 了解本發明非僅限於本應用例而可適用於任何適當進料。 附圖顯示的直接熔煉裝置包括一個冶金容器,概略 標示為11。容器11有個爐床,包括由耐火碑製成的底部12 及側部13 ;側壁14形成為概略圓柱形料桶而由爐床側部i 3 向上伸展,料桶包括一個由水冷式面板製成的上桶段51以 及一個由水冷式面板且帶有耐火碑之内部襯墊製成的下桶 段53 ;頂部17 ;廢氣出口 18 ;用以連續排放熔融鐵的前爐 床19 ;以及用以排放熔融熔渣的流出孔21。 爐床及上桶段51界定容器内部的筒形區段。下桶段53 界定容器内部的概略載頭錐形筒形區段,下桶段提供較狹 衣紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X297公釐) 14 (請先閲讀背面之注意事项再填筠本頁) .訂·, # 568952 A7 B7 五、發明説明(12 窄直徑爐床與較寬直徑的上桶段51間的過渡區段。於商業 規模之工廠,換言之,每年生產至少50萬噸熔融鐵的工廠, 爐床直徑至少4米,及更佳至少6米。 須注意本發明非僅限於此種容器組合,而係延伸至 任何其它可以商業規模製造熔融金屬之適當形狀與大小的 容器。 使用中,容器含有鐵及熔渣熔池。 容器嵌合一根向下伸展的熱空氣喷搶26用以輸送熱 工氣至谷器中間上區91’以及輸送由溶池釋放出的後燃燒 反應氣體。搶26於下端具有外部直徑d。搶26係定位成: ⑴搶20中軸相對於水平轴夾角2〇至9〇度(第夏圖顯示搶 26之夾角90度); (u)搶26深入容器内的距離至少為搶下端的外徑〇 ; 以及 (iii)搶26之外徑至少為搶下端於熔池寂靜表面(圖中 未顯示)外部直徑D的3倍。 「寂靜表面」須了解係表示無氣體及固體注射於容 器時的熔池表面。 須注意依據互相關聯之多項因素包括容器大小及幾 何之範圍決定,可有多於一根搶26。 容器也嵌合六根固體注射搶27(附圖僅顯示二根),通 過側壁14向下向内以相對水平為2〇-7〇度夾角伸展入熔池 内部,用以注射夾帶於乏氧載氣的進料至熔池,該進料為 鐵礦、固體含妓材料及助溶劑。 衣紙張尺度適用中國國家標準(CNTS) A4規格(210X297公爱) 15 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) .裝· ,τ· 線丨 568952 A7 __B7 _ 五、發明説明(13 ) 搶27係設置成搶27之出口端39環繞於容器中轴之間 隔距離相等。此外,搶27係定位成由出口端39垂直向下畫 .線交又爐床底部12於圓的位置71,該圓直徑約為爐床直徑 的三分之二。 注意搶27之位置係就氧搶26之位置以及形成熔融材 料簾幕72至少環繞搶26且介於容器側壁14與搶26間的目的 選擇;須注意於不同的容器/搶26配置時不同排列的搶27 可能更適合達成此項目的。特別,須注意本發明非僅限於 搶26位在中央的排列。 使用時,鐵礦、固體含碳材料(典型為煤)、及助熔劑 (典型為石灰及氧化鎂)夾帶於載氣(典型為氮氣)經由搶27 以至少40米/秒,且較佳80-100米/秒之速度注入熔池。固 體材料/載氣的動量承載固體材料及氣體朝向爐床底部12 進入以容器中軸為中心但隔開的區域(編號24表示的圓形 區域)。此等區於後文說明稱做為高濃度固/氣注入區。煤 被脫去揮發物因而產生氣體。碳部份溶解於金屬,以及部 份保留為固鱧碳。鐵礦熔煉成為金屬,熔煉反應產生一氧 化碳氣體。氣體轉運入熔池,且經由脫去揮發物及熔煉而 產生顯著浮力將炼融材料(包括金屬及熔渣)以及固鱧碳由 熔池中向上舉升。 炼融材料及固體碳的浮力向上舉升,造成溶池的實 貝搜動’特別恰在高濃度固/氣注入區24上方且由該區向 外隔開’結果形成展幅熔池區段28,其表面以箭頭3〇指示。 特別’展幅炫池區段2 8表面形成一個介於中區91與容器側 衣纸張尺度適用中國国家標準(CNS〉M規格(21〇χ297公营) 16 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁)
、一 HU # 568952 A7 _____ B7_ 五、發明説明(Η ) 壁Η間的環形升高區70。攪動程度係讓展幅熔池區段28内 部的熔融材料出現實質移動,以及此區段内部熔融材料強 力混合至有合理一致的溫度的程度,典型為1450· 1550。(:, 整個區段的溫度變化約為30eC。 即使炼融材料於展幅溶池區段28強力混合,但熔融 鐵朝向爐床下部漸進沉降而形成富金屬區段23,經由前爐 床19連續移出。 展幅熔池區段28於富金屬區段23間的界面大半係由 高濃度固/氣注入區24決定。熔融材料由此區實質向上移 動可藉由經由搶27的額外進料的連續供給以及原已熔融材 料的向下移動而與補償。 此外,來自高濃度固/氣注入區24之向上氣流投射部 份炼融材料(主要為熔渣)呈潑濺、小滴及液流超越展幅熔 池區段28之升高區70,以及形成前述簾幕72。於簾幕72的 溶融材料接觸側壁14上桶段51,該上桶段係於展幅熔池區 段28及頂17上方。 概略言之,展幅熔池區段28為液體連續容積,而其 中含有氣隙。 前述熔融材料的移動可見呈一連串由高濃度固/氣注 入區噴射的噴泉,且形成展幅熔池區段28之升高區70以及 形成熔融材料簾幕72。 此外,使用中,800-1400。(:溫度及200-600米/秒速度 的熱空氣經由搶26注入容器中區91,偏轉於該區向上投射 的熔融材料,結果造成大致不含金屬/熔渣的自由空間29 ......................裝.........I........訂.................線 (請先閲讀背面之注意事項再«舄本頁) 衣紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X297公釐) 17 568952 A7 --------!Z____ 五、發明説明(15 ) 形成於搶26末端周圍。此種向下喷射熱空氣促成投射熔融 材料成形為前述簾幕72形狀。 搶27之位置係選擇讓其出口端39於處理操作期間係 南於富金屬區段23表面。搶27如此定位可減少經由接觸熔 融金屬而受損的風險,同時可藉加壓内部水冷卻而冷卻 搶’而無水直接接觸容器的溶融金屬的風險。特別,搶 之位置選擇為出口端28於寂靜條件下係高於富金屬區段23 表面150-1500毫米之範圍。就此方面而言,雖然附圖顯示 搶27係深入容器内部,但搶27之出口端可齊平側壁14。 經由搶26噴射熱空氣後燃燒搶26末端周圍自由空間 29以及周圍熔融材料的反應氣體一氧化碳及氫氣,且產生 約2000°C或以上的高溫。傳熱至氣體注入區的熔融材料, 特別經由熔融材料而部份傳熱至富金屬區段23。 自由空間29對於達成高度後燃燒相當重要,原因在 於自由空間29可夾帶展幅熔池區段28上方空間的氣體進入 搶26端區,因而增加可利用的反應氣體暴露於後燃燒。 簾幕72對於屏障來自後燃燒喷射的輻射能至側壁14 也提供部份效果故有其重要性。 此外,於簾幕72内部熔融材料之上升及下降小滴、 潑濺及液流為將後燃燒產生的熱量傳遞給熔池的有效手 段。 須了解本發明絕非囿限於舉例說明組成的特定細 節,多種修改及變化皆落入本發明之精髓及範圍。 木纸張尺度適用中國国家標準(CNS) A4規格(210X297公爱) · 18 (請先閲讀背面之注意事項再填舄本頁) •訂·、 # 568952 A7 B7 五、發明説明( 16 元件標號對照 11...冶金容器 12...底部 13…側部 14…側壁 17".頂 18···出口 19...前爐床 21…流出孔 23...富含金屬區段 24··.固/氣注入區 26...熱空氣注射搶 27...固體注射搶 28...展幅熔池區段 29...自由空間 30…箭頭 39...出口端 51…上桶段 53...下桶段 70...環形升高區 71...所在位置 72...簾幕 91...上區 (請先閱讀背面之注意事項再填窍本頁) 衣紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X297公釐) 19
Claims (1)
- 568952 A B c D 六、申請專利範圍 第90117688號專财請案”專利範圍修正本9^1()月3日: 1. 一種製造鐵及/或鐵合金之直接熔煉方法,f方法係以 商業規模於冶金容器操作,該容器有個爐床、多個側壁 及一個爐底,以及爐床内部之最小寬度至少4米,該方 法包括下列步驟: (a) 將固體材料的進料以及載氣經由三根或三根以 上向下伸展的固體注射搶注入熔融金屬及熔融爐逢的 熔池内,藉此產生一股氣流其造成: — 裝 ⑴形成展幅熔池區段;以及 (ii)欲由展幅溶池區段向上投射的溶融材料之潑 濺、小滴及液流;以及 訂 (b) 經由至少一根氧氣注射搶將含氧氣體注入容器 一區,以及後燃燒由熔池释放出之可燃氣體; 以及該方法之特徵為經由選擇固體注射及氧氣注 射搶數目以及搶的相對位置•,以及控制製程操作條件包 括於前述步驟(a)及(b)經由搶注射進料及含氧氣體之速 率讓: ⑴展幅熔池區段包括一個升高區環繞容器之氧氣 注入區且介於該氧氣注入區與側壁.間;、 (ii) 炼融材料之潑瀵、小滴及液流由升高區向上投 射,且形成一張簾環繞該氧氣注入區且介於氧 氣注入區與側壁間;以及濕潤側壁;以及 (iii) 形成一個「自由」空間環繞該或個氧氣注射搶 下端,自由空間具有熔融材料濃度係低於展幅 本纸張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格UlOX297々« ) 20 熔池區段之熔融材料濃度。 如申請專利範圍第丨項之方 戈具中於步驟⑷產生的氣 机造成材料於熔池内部的音所 合。 n。丨的貫質移動以及熔池的強力混 申請專利範圍第1項之方▲,其中步驟⑷經由進料的 /主入以及進料㈣池反應產生的氣體流造成材料實質 移進及移出展幅熔池區段。 2請專利範㈣⑴射任—項之方法,包括定期由 各器中流出炼融炫造。 如申請專利範圍第1至3項中任一 ^仕貝之方法,包括由容器 中連續流出溶融炼潰。 如=專㈣㈣1至3項巾任—項之方法,其包括定期 由谷器中流出熔融鐵及/或鐵合金。 如申請專利範圍第⑴項中任―項之方法,其包括由容 裔連續流出熔融鐵及/或鐵合金。 如申請專利範圍第1至3項中•任一項之方法,其中步驟⑷ 包括經由固體注射搶將製程使用的固體材料總重之至 少80%注入製程中。 如申請專利範圍第⑴項中任—項之方法,以㈣⑷ 包括經由固體注射搶以至少40米/秒之速度將進料注入 溶池内部。 如申請專利範圍第9項之方法,其中該速度係於8〇_ι〇〇 米/秒之範圍。 如Μ專㈣㈣丨至3射任—項之方法,其〇 568952 ABCD 六、申請專利範圍 包括經由固體注射搶以至多2.G t/m2/s^量流速將進 料注入熔池,此處m2係有關搶輸送管戴面積。 12.如申請專利範圍第丨至3項中任一項之方法,其中步驟 包括經由固體注射搶以固體/氣體比1〇_18 kg/Nm3將進 料注入溶池。 3 ·如申叫專利範圍第1至3項中任一項:之方法,其中步驟(b) 包括經由氧氣注射搶於80〇_14〇〇。〇以及以2〇〇_6〇〇米/秒 速度將做為含氧氣體之空氣或富氧空氣注入空氣内部。 14·如申請專利範圍第丨至3項中任一項之方法,包括於步驟 (b)於渦旋運動將做為含氧氣體之空氣或富氧空氣注入 容器内部。 15·如申請專利範圍第丨·至3項中··任一項之方法,其中步驟 產生的氣體流至少為〇·35 Nm3/s/m2(此處m2係有關通過 爐床最小寬度的水平截面積)、。 16·如申請專利範圍第15項之方法,其中步驟(〇產生至少 〇·5 Nm3/s/m2之氣體流。 Π·如申請專利範圍第15項之方法,其中步驟(a)產生至少2 Nm3/s/m2之氣體流。 18· —種經由直接熔煉法製造鐵及/或鐵合金之裝置、,該裝 置包括: (a)—個固定式非可傾斜的容器,用以容納金屬及 熔渣之炼池,其包括一個富氧區段以及一個展幅熔池區 段於富氧區段上方,該容器包括一個爐床具有最小内部 寬度至少4米以及側壁係由爐床向上伸展,爐床係由耐 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X297公袭) ----*- ' 22 - )68952ABCD申請專利範圍 火材料製成,以及側壁包括水冷式面板;‘ (b) 至少一根向下伸入容器内部的槍,用以將含氧 氣體注入容器之溶池上方區域; (c) 至少三根固體注射搶,用以將進料及載氣注入 熔池;以及 (d) 由容器内部流出熔融金屬及熔渣之裝置。 19·如申请專利範圍第18項之裝置,其中該固體注射槍為細 長,且伸展貫穿於容器側壁的水冷式面板,以及g下向 内深入容器的爐床區。 2〇·如申请專利範圍第18項之裝置,其中該爐床界定一個筒 形區於容器内部,以及該等向下伸展的固體注射搶係定 位成由搶出口端向下垂直晝.線交又爐床底部於爐床内 部一個圓圈上的多個位置。 a如申請專㈣圍第19項之裝i,其中該爐床界定一個筒 形區於容器内部,以及該等向下伸展的固體注射搶係定 位成由搶出口端向下垂直畫線交又爐床底部於爐床内 • 气 部一個圓圈上的多個位置。. •如申明專利範圍第20或21項之裝置,其中該圓之直徑係 大於或等於爐床寬度直徑的三分之二。 、 23=申請專利範圍第18至21項中任—項之裝置,其中該氧 氣注入區為容器的中區。 24.如申請專利範圍第18至21項中任一項之裝置,其中該側 壁包括: (a) —個上桶段其界定一個筒形區於容器内部,而 z氏張尺度適準(CNS) A4祕⑵㈣公 23 範圍 申請專利 該筒形區之直徑係大於爐床界定區直徑;以及 (b)個下桶段,其包括耐火材料内部概塾以及界 定戴頭錐㈣於容㈣部,相頭錐輕形成上桶段與 爐床間的過渡區。 士申明專利範圍第18至21項中任一項之裝置,其中該固 體主射搶係深入容器内至少丨米且沿該長度可自行支 撐0 本纸張尺度適用中國國家標準(CMS) A4規格(210父297公釐) 24
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