專利名稱：在氣流中產(chǎn)生渦旋的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于在氣流中產(chǎn)生渦旋的渦旋產(chǎn)生器。本發(fā)明尤其應(yīng) 用于(但不限于)用于在高溫條件下將具有渦旋的氣流注入到冶金容 器內(nèi)的裝置。這種冶金容器可以例如是一種熔煉容器，在該熔煉容器 中通過直接熔煉工藝生產(chǎn)熔融金屬。
背景技術(shù)：
美國專利6083296中描述了一種公知的直接熔煉工藝，該直接熔 煉工藝依靠熔融金屬層作為反應(yīng)介質(zhì)，并通常稱作HIsmelt工藝。該專 利中描述的HIsmelt工藝包括
(a) 在容器中形成熔融鐵和熔渣的熔池；
(b) 向該熔池中注入
(i) 含金屬的供料， 一般為金屬氧化物；和
(ii) 固體含碳材料， 一般為煤，該固體含碳材料用作金屬氧化物的 還原劑，并用作能量源；以及
(c) 在金屬層中將含金屬的供料熔煉成金屬。
術(shù)語"熔煉"在此應(yīng)理解為表示其中發(fā)生還原金屬氧化物的化學(xué) 反應(yīng)以產(chǎn)生液態(tài)金屬的熱處理。
HIsmelt工藝還包括在熔池上方的空間中用含氧氣體后燃燒反應(yīng) 氣體(諸如從熔池中釋放的CO和H2)，并且將后燃燒所產(chǎn)生的熱傳遞 到熔池，以提供熔煉含金屬的供料所需的熱能。
HIsmelt工藝還包括在熔池的名義靜止表面上方形成過渡區(qū)，在該 過渡區(qū)中存在大量的先上升后下降的熔融金屬和/或熔渣的液滴、飛濺物或液流，它們成為將在熔池上方后燃燒反應(yīng)氣體所產(chǎn)生的熱能傳遞 到熔池的有效介質(zhì)。
在HIsmelt工藝中，通過多個噴槍/風(fēng)口將含金屬的供料和固體含 碳材料注入到金屬層中，所述噴槍/風(fēng)口與垂直方向傾斜成向下并向內(nèi) 延伸穿過熔煉容器的側(cè)壁并進(jìn)入容器的下部區(qū)域內(nèi)，從而將所述固體 材料送入容器底部中的金屬層中。為了促進(jìn)容器上部中反應(yīng)氣體的后 燃燒，通過向下延伸的熱空氣注入噴槍將可能富氧的熱空氣流注入到 容器的上部區(qū)域內(nèi)。為了促進(jìn)容器上部中氣體的有效后燃燒，期望引 入的熱空氣流以渦旋運動離開噴槍。為此，噴槍的出口端可以配有內(nèi) 部流動引導(dǎo)件，以產(chǎn)生適當(dāng)?shù)臏u旋運動。容器的上部區(qū)域可達(dá)到大約 200(TC的溫度，并且熱空氣可以約1100'C-140(TC的溫度送入噴槍中。
因此，該噴槍必須能夠在內(nèi)部和外壁上經(jīng)受極高的溫度，尤其是在其 伸入到容器的燃燒區(qū)域中的噴槍輸送端處。
美國專利6440356公開了一種氣體注入噴槍構(gòu)造，該構(gòu)造設(shè)計成 滿足在HIsmdt工藝中遇到的極端條件。在該構(gòu)造中，流動引導(dǎo)件是安 裝在氣流導(dǎo)管的前端處的中心體上的螺旋葉片的形式。這些葉片連接 到氣流導(dǎo)管壁并且在內(nèi)部通過流經(jīng)導(dǎo)管壁內(nèi)的供給和回流通道的冷卻 水進(jìn)行水冷。美國專利6673305公開了一種替選的噴槍構(gòu)造，在該構(gòu) 造中，螺旋流動引導(dǎo)葉片安裝在延伸氣流導(dǎo)管的長度的中心管狀結(jié)構(gòu) 上。該中心結(jié)構(gòu)設(shè)有水流通道，這些水流通道被設(shè)置用于冷卻水到中 心結(jié)構(gòu)的基本位于氣流導(dǎo)管頂部內(nèi)的前部的流動。在該構(gòu)造中，流動 引導(dǎo)葉片不被冷卻，并且從導(dǎo)管的具有耐熔襯里的壁部內(nèi)的導(dǎo)管頂部 折回(set back)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種改進(jìn)的構(gòu)造，該構(gòu)造能夠極有效地冷卻渦旋葉片。 本發(fā)明還提供一種將用于將氣體注入到支持冶金工藝的冶金容器中的裝置，該裝置包括
氣流導(dǎo)管，該氣流導(dǎo)管從后端延伸到前端，氣體從該前端排出氣 流導(dǎo)管；
細(xì)長中心結(jié)構(gòu)，該細(xì)長中心結(jié)構(gòu)在氣流管道內(nèi)從其后端延伸到前 端；以及
多個流動引導(dǎo)葉片，這些流動引導(dǎo)葉片與導(dǎo)管的前端相鄰地設(shè)置
在中心管狀結(jié)構(gòu)周圍，以在經(jīng)過導(dǎo)管前端的氣流中產(chǎn)生渦旋；并且
其中所述流動引導(dǎo)葉片形成有用于冷卻水在內(nèi)部沿著每個葉片的 流動的內(nèi)部水流通道，并且所述細(xì)長中心結(jié)構(gòu)形成有冷卻水供給通道 和水回流通道，該冷卻水供給通道用于冷卻水到葉片中的內(nèi)部水流通 道的供給，該水回流通道用于已經(jīng)流過葉片中的內(nèi)部水流通道的冷卻 水的流出。
每個葉片都可以具有沿著葉片延伸并從葉片的根部朝頂部依次間 隔開的一系列所述內(nèi)部所述水流通道。
每個葉片的流動通道都可以具有連接到進(jìn)水口和出水口的端部， 所述進(jìn)水口和出水口隨葉片的端部而設(shè)置并沿葉片的縱向間隔開。
葉片的每個流動通道可在其整個長度上具有恒定的流動截面。
每個葉片的所有流動通道都可具有相同的流動截面。
出水口的尺寸可以單獨設(shè)置，以使所有內(nèi)部水流通道的流動阻力 基本相等。
可以通過圍繞提供葉片內(nèi)的內(nèi)部水流通道的單獨形成的管在金屬 中鑄造而形成葉片。
葉片可以由銅鑄造而成，并且所述管也可以由銅制成。鑄造葉片在外部可以電鍍有硬金屬涂層，例如鎳。
本發(fā)明還提供一種配有上述用于將氣體注入容器中的裝置的直接 熔煉容器。
本發(fā)明還提供一種氣體渦旋產(chǎn)生器，該氣體渦旋產(chǎn)生器安裝在氣 流導(dǎo)管中，用于在正流經(jīng)該氣體渦旋產(chǎn)生器的氣體中產(chǎn)生渦旋，該氣 體渦旋產(chǎn)生器包括中心細(xì)長部分和多個渦旋葉片，所述多個渦旋葉片 圍繞該中心部分設(shè)置并沿著該中心部分延伸，其中所述渦旋葉片形成 有用于冷卻水在內(nèi)部沿著每個葉片的流動的內(nèi)部水流通道，每個葉片 均具有一系列所述內(nèi)部水流通道，所述內(nèi)部水流通道從葉片的根部朝
頂部以向外依次增大的間距沿著葉片延伸。
每個葉片的內(nèi)部水流通道均可具有連接到進(jìn)水口和出水口的徑向 端部，所述進(jìn)水口和出水口設(shè)置在葉片的端部內(nèi)并沿著葉片的縱向間 隔開。
本發(fā)明還提供一種用于在供應(yīng)預(yù)熱氣流到容器中的噴槍中的該預(yù) 熱氣流中產(chǎn)生漩渦的裝置，所述裝置包括 細(xì)長管狀結(jié)構(gòu)；
多個流動引導(dǎo)葉片，這些流動引導(dǎo)葉片與中心管狀結(jié)構(gòu)的前端相 鄰地設(shè)置在中心管狀結(jié)構(gòu)周圍；以及
管狀結(jié)構(gòu)內(nèi)的冷卻水通道，用于冷卻水穿過管狀結(jié)構(gòu)從其后端到 前端的流動，以在內(nèi)部冷卻前端，然后經(jīng)過管狀結(jié)構(gòu)流回到其后端， 所述冷卻水通道包括中心水流通道和環(huán)形水流通道，該中心水流通道 用于水到管狀結(jié)構(gòu)的前端的流入，該環(huán)形水流通道設(shè)置在中心水流通 道的周圍，用于水從管狀結(jié)構(gòu)的前端向該結(jié)構(gòu)的后端的回流；并且
其中流動引導(dǎo)葉片形成有內(nèi)部水流通道，這些內(nèi)部水流通道用于 冷卻水在內(nèi)部沿每個葉片的流動并與管狀結(jié)構(gòu)中的冷卻水通道相連通。
本發(fā)明還提供一種直接熔煉容器，該直接熔煉容器配有用于向容 器內(nèi)供應(yīng)氣體的噴槍以及上述用于在氣流產(chǎn)生渦旋的裝置。


為了更全面地解釋本發(fā)明，參照附圖對一個特定的實施例進(jìn)行了 詳細(xì)的闡述，在附圖中
圖1是直接熔煉容器的垂直剖視圖，所述容器配備有一對固體注 入噴槍和根據(jù)本發(fā)明而構(gòu)造的熱空氣流注入噴槍；
圖2是熱空氣注入噴槍的縱向剖視圖3是噴槍的中心結(jié)構(gòu)的前部的放大的縱向剖視圖4顯示了中心結(jié)構(gòu)的鼻端部分的圓頂外殼；
圖5是沿圖4的5-5線的剖視圖6是沿圖4的6-6線的剖視圖7是設(shè)置在中心結(jié)構(gòu)的前端處的圓頂外殼內(nèi)的內(nèi)部部件的側(cè)視
圖8是圖7中所示部件的端視圖； 圖9是沿圖8的9-9線的剖視圖IO是包括在中心結(jié)構(gòu)中的渦旋產(chǎn)生器的局部剖視正視圖11是圖IO所示的渦旋產(chǎn)生器的端視圖12是沿圖10中12-12線的剖視圖13是沿圖12中13-13線的剖視圖14是禍旋產(chǎn)生器中的一系列出水口的剖視詳圖。
具體實施例方式
圖1圖示了適合于在美國專利6083296中描述的HIsmelt工藝下的 操作的直接熔煉容器。所述冶金容器大體上用ll來表示，并具有爐 床，該爐床包括由耐熔磚形成的基部12和側(cè)部13;側(cè)壁14，其形成 從爐床的側(cè)部13向上延伸的大致為圓柱形的圓筒，且包括上圓筒部15和下圓筒部16;頂部17;用于廢氣的出口18;用于連續(xù)地排出熔融金 屬的前部爐床19;以及用于排出熔渣的出渣口 21。
在使用中，所述容器包含鐵和熔渣的熔池，所述熔池包括熔融金
屬層22和在熔融金屬層22上的熔渣層23。由數(shù)字24標(biāo)出的箭頭表示 金屬層22的名義靜止表面的位置，由數(shù)字25標(biāo)出的箭頭表示熔渣層 23的名義靜止表面的位置。術(shù)語"靜止表面"應(yīng)該理解為沒有氣體和 固體注入到容器內(nèi)時的表面。
所述容器配有熱空氣注入噴槍26和兩個固體注入噴槍27，熱空 氣注入噴槍26向下延伸，用于將在大約120(TC溫度下被加熱的空氣流， 即所謂的"熱空氣流"(或HAB)輸送到容器的上部區(qū)域中，而固體注 入噴槍27向下并向內(nèi)延伸穿過側(cè)壁14并進(jìn)入熔渣層23，用于將鐵礦 石、固體含碳材料和夾帶在貧氧載氣中的助熔劑注入到金屬層22中。 噴槍27的位置選擇成使得在所述工藝操作過程中，它們的出口端28 位于金屬層22的表面上方。噴槍的該位置降低了通過與熔融金屬接觸 而損壞的風(fēng)險，并且能夠通過強制內(nèi)部水冷來冷卻噴槍，而不存在水 與容器中的熔融金屬發(fā)生接觸的重大風(fēng)險。
圖2-圖14中描述了熱空氣注入噴槍26的構(gòu)造。如這些圖所示， 噴槍26包括細(xì)長導(dǎo)管31，該細(xì)長導(dǎo)管31通過氣體入口結(jié)構(gòu)32接受熱 空氣，并將其注入到容器的上部區(qū)域中。噴槍包括細(xì)長的中心管狀結(jié) 構(gòu)33，中心管狀結(jié)構(gòu)33在氣流導(dǎo)管31內(nèi)從其后端延伸至其前端。在 導(dǎo)管的前端附近，中心結(jié)構(gòu)33攜有一系列的四個渦旋產(chǎn)生葉片34，所 述葉片用于在離開導(dǎo)管的氣流中產(chǎn)生渦旋。中心結(jié)構(gòu)33的前端具有圓 頂鼻部35，圓頂鼻部35向前突出越過導(dǎo)管31的頂部36，使得中心本 體的前端與導(dǎo)管的頂部聯(lián)合作用以形成環(huán)形噴嘴，用于來自導(dǎo)管的、 具有葉片34所產(chǎn)生的渦旋的擴散氣流。葉片34以四頭螺旋構(gòu)造設(shè)置 并滑動配合在導(dǎo)管的前端內(nèi)。從氣體入口 32向下游延伸的導(dǎo)管31的主要部分的壁在內(nèi)部由水 進(jìn)行冷卻。導(dǎo)管的這個部分包括一系列的三個同心鋼管37、 38、 39， 這三個同心鋼管延伸至導(dǎo)管的前端部分，并在這里連接到導(dǎo)管頂部36。 導(dǎo)管頂部36是中空的環(huán)形構(gòu)造，并由通過導(dǎo)管31的壁中的通道供給 和回流的冷卻水在內(nèi)部進(jìn)行水冷。具體地，冷卻水通過入口41和環(huán)形 入口集管42供給到限定在導(dǎo)管的管37、 38之間的內(nèi)部環(huán)形水流通道 43中，并通過頂部中周向間隔開的開口供給到導(dǎo)管頂部36的中空內(nèi)部。 水從頂部通過周向間隔開的開口供給到限定在管38、 39之間的外部環(huán) 形水回流通道44中，并向后回流至位于導(dǎo)管31的水冷部分的后端處 的水出口 45。
導(dǎo)管31的水冷部分在內(nèi)部襯有內(nèi)部耐熔襯里46，耐熔襯里46配 合在導(dǎo)管的最里面的金屬管37內(nèi)。導(dǎo)管頂部36的內(nèi)周邊與耐熔襯里 的限定用于氣體通過導(dǎo)管的有效流動通道的內(nèi)表面基本齊平。耐熔襯 里的前端具有直徑稍微減小的部分47，該直徑減小部分47以合適的滑 動配合容納渦旋葉片34。從所述部分47往后，耐熔襯里的直徑稍微變 大，使得在組裝噴槍時，中心結(jié)構(gòu)33能夠向下插入穿過導(dǎo)管，直到渦 旋葉片34到達(dá)導(dǎo)管的前端，在該前端處，渦旋葉片34與耐熔部分47 通過錐形耐熔卡盤(land) 48形成滑動接合，所述錐形耐熔卡盤48將 葉片定位并引導(dǎo)到耐熔部分47中。
攜有渦旋葉片34的中心結(jié)構(gòu)33的前端由從噴槍的后端向前經(jīng)過 中心結(jié)構(gòu)供應(yīng)到前端的冷卻水在內(nèi)部進(jìn)行水冷，然后沿著中心結(jié)構(gòu)返 回到噴槍的后端。這能夠?qū)崿F(xiàn)直達(dá)中心結(jié)構(gòu)的前端、尤其是直達(dá)圓頂 鼻端35的非常強的冷卻水流，在噴槍操作過程中，該鼻端受到非常高 的熱通量。 一部分冷卻水流還會流經(jīng)渦旋葉片34中的內(nèi)部水流通道， 使得渦旋葉片也在內(nèi)部被水冷。
中心結(jié)構(gòu)33包括內(nèi)部和外部同心鋼管50、 51，鋼管50、 51由端 對端設(shè)置并焊接在一起的管段形成。如將參照圖10-圖14更詳細(xì)地描述，形成鋼管50和51的前端的管段50A和51A并入在包含渦旋葉片 34的渦旋產(chǎn)生器結(jié)構(gòu)60中。內(nèi)管50限定中心水流通道，水從位于噴 槍的后端處的水入口 53通過該中心水流通道向前流經(jīng)中心結(jié)構(gòu)，并且 環(huán)形水回流通道54被限定在兩根鋼管50和51之間，冷卻水通過該環(huán) 形水回流通道流經(jīng)中心結(jié)構(gòu)回到位于噴槍后端處的水出口 55。
中心結(jié)構(gòu)33的鼻端35包括圓頂外殼61和內(nèi)部部件63，圓頂外 殼由在62處焊接在一起的兩個銅片61A和61B形成，內(nèi)部部件63也 由銅形成，并在64處用螺釘配合在中心結(jié)構(gòu)33的內(nèi)管50的管段50A 的前端內(nèi)。內(nèi)部部件63形成有內(nèi)部匯聚噴嘴65，以接受來自中心水流 通道52的前部的水，并以中心對著外殼61的內(nèi)表面的射流(jet)引 導(dǎo)該冷卻水，以產(chǎn)生圍繞外殼的內(nèi)表面的向外并向后擴散(fanning)的水 流。
圓頂外殼61的中心部分形成有與噴嘴65對準(zhǔn)、指向內(nèi)的錐形突 起66，以使來自噴嘴的水以銳角沖擊該突起的逐漸變細(xì)的側(cè)壁67，從 而沿著斜表面67向外流到外殼的圓頂內(nèi)表面68上。
圓頂外殼61與內(nèi)部部件63之間的空間71被形成在圓頂外殼的內(nèi) 表面上的肋72細(xì)分。肋72包括第一系列的肋72A和第二系列的肋72B， 第一系列的肋72A從形成在外殼的中間部分中的所述突起向外并向后 發(fā)散，第二系列的肋72B從外殼的中心部分向后間隔開并在第一系列 的肋72A之間間隔開，以將水流通道70細(xì)分成更多數(shù)目的不連續(xù)通道， 同時這些通道沿著內(nèi)殼向外并向后分岔(diverge)。
內(nèi)部部件63的后端部分63A設(shè)有周向間隔開的縱向肋73，以將 內(nèi)部部件的后端部分與外殼的后部61B之間的空間74細(xì)分成用于水到 中心結(jié)構(gòu)33的外部環(huán)形通道54中的回流的不連續(xù)水流通道75。內(nèi)部 部件的后端上的肋73的數(shù)目超過外殼的內(nèi)表面上的肋72的數(shù)目，以 便當(dāng)冷卻水回流至環(huán)形回流通道54時進(jìn)一步細(xì)分冷卻水流。例如可以存在54個肋72 (27個短，27個長)和72個肋73。
外殼內(nèi)表面周圍的向外擴散的冷卻水流以及該水流在鼻端周圍緊 密間隔開的大量不連續(xù)水流通道內(nèi)的細(xì)分，確保了有效的除熱并避免 鼻端上產(chǎn)生"熱點"。所示構(gòu)造允許形成大量緊密間隔開的相同的水 流通道，以確保在中心結(jié)構(gòu)的鼻端的整個周邊周圍水流量相等，而不 會形成可能導(dǎo)致"熱點"的優(yōu)先水流(preferential water flow)。
渦旋產(chǎn)生器60的構(gòu)造如圖3以及圖10-圖14所示。如這些圖所示， 渦旋產(chǎn)生器60具有四個葉片34，所述葉片與配合在形成中心結(jié)構(gòu)33 的前端的同心內(nèi)管和外管部分50A、 51A的上方的中心管狀部分81 — 體地形成。渦旋葉片34具有基本平直的前端部34A，前端部34A從中 心管狀體81向外發(fā)散，并沿著中心管狀體81的縱向延伸。螺旋后端 部34C圍繞中心管狀體81螺旋地延伸，將前端部34A連接到后端部 34C的過渡部分34B的形狀設(shè)置成與前端部34A和后端部34C平滑地 融合，并在前端部34A和后端部34C之間平滑而逐漸地改變形狀。葉 片34的厚度逐漸變小，以減小在徑向向外方向上的厚度并具有如圖11 和圖12所示的梯形截面。每個葉片在其前邊緣82和后邊緣83之間旋 轉(zhuǎn)90度角。
渦旋葉片34形成有用于冷卻水在內(nèi)部沿著每個葉片的流動的內(nèi) 部水流通道84。每個葉片34都具有一系列的七個內(nèi)部水流通道84， 內(nèi)部水流通道84沿著葉片從其根部朝頂部以向外依次增加的間距延 伸。內(nèi)部水流通道84具有連接到進(jìn)水口 87和出水口 88的徑向端部85 和86，進(jìn)水口 87和出水口 88設(shè)置在葉片的端部內(nèi)并沿著葉片的縱向 間隔開。更具體地，進(jìn)水口沿著葉片筆直的前端部縱向間隔開，并因 此沿著中心結(jié)構(gòu)33縱向間隔開，而出水口 88沿著葉片的后端縱向延 伸，并因此沿著中心結(jié)構(gòu)相對于縱向方向傾斜。內(nèi)部水流通道S4由一 系列單獨形成的銅管89形成，葉片34和中心管狀凸起81圍繞銅管89 以實心銅結(jié)構(gòu)鑄造而成。銅管89可以都具有同樣的直徑，以便具有相同的流動截面。那樣 的話，出水口可以具有如下描述的可變流動截面，以與所有具有不同 長度的水流通道中的流動阻力和壓降相匹配?；蛘撸梢酝ㄟ^使用具 有不同直徑的管來根據(jù)管的長度改變通道的流動截面。
設(shè)置在葉片的前端內(nèi)的內(nèi)部水流通道84中的管89的端部91徑向 向內(nèi)延伸穿過同心管51A和50A,以提供用于水從中心水流通道52徑 向向外進(jìn)入內(nèi)部水流通道84并沿著葉片的流動的水入口。位于葉片后 端處的管的端部92向內(nèi)伸出穿過最外的中心管51A并進(jìn)入最內(nèi)的銅管 50A的外表面中的盲孔或凹進(jìn)93。鉆孔穿過內(nèi)管的壁并進(jìn)入管92的端 部，以形成用于水從通道84回流到中心結(jié)構(gòu)中的中心供水管道52中 的出水口。這些孔以不同的尺寸鉆成，以使穿過具有顯著不同長度的 通道84中的水流阻力相等。具體地說，出水孔被鉆成使得出口具有用 于向外逐漸間隔開的通道84的逐漸增大的尺寸，以與具有不同長度的 所有水流通道中的流動阻力和壓降相匹配。
渦旋產(chǎn)生器的內(nèi)管50A在95處終止，并與盤96配合，盤96阻斷 了葉片入口 87下游的中心通道52，以將流進(jìn)來的水引導(dǎo)到葉片通道 84中。被轉(zhuǎn)移的水沿著通道84到達(dá)出口 88，并通過出口88流入所述 阻斷下游的中心通道52的前部，從而到達(dá)中心結(jié)構(gòu)的鼻部。
盤96可以完全阻塞中心通道52，使得所有流入的水被轉(zhuǎn)往葉片 通道84?；蛘咚梢源┛祝蕴峁﹥H僅部分阻斷，使得一些流入的水 被轉(zhuǎn)往葉片通道84， 一些沿著中心通道52直達(dá)中心結(jié)構(gòu)33的鼻部。
為了形成渦旋產(chǎn)生器60,預(yù)先形成的銅管91被配合到內(nèi)管50A 和外管51A，然后在銅管91周圍鑄造實心銅葉片34和凸起以及中心 凸起81。管50A的前端在內(nèi)部用螺釘螺紋接合在94處，以容納中心 結(jié)構(gòu)33的鼻端35的螺紋接合后端，管50A和51A的后端被焊接到形成中心結(jié)構(gòu)的同心鋼管50和51的其它管段。
所示的渦旋產(chǎn)生器60允許水流從沿著中心供給通道52流動的水 中轉(zhuǎn)移并進(jìn)入渦旋葉片34中的內(nèi)部水流通道84。轉(zhuǎn)移后的水在內(nèi)部沿 著渦旋葉片流動，通過出口 88離開通道84，回到中心通道，從中心通 道再以己經(jīng)描述的方式流過鼻端部分35，經(jīng)過環(huán)形水回流通道54返回 到噴槍后端處的出水口 55。通過根據(jù)水流通道84的長度調(diào)整出水口 88，這樣的調(diào)整確保了所有水通道兩端的相等壓降促進(jìn)了非常平均和 有效地冷卻渦旋葉片。
所示的結(jié)構(gòu)52確保了不僅保持經(jīng)過葉片的有效水流，還保持了經(jīng) 過噴槍的鼻端35的有效水流。
權(quán)利要求
1.一種用于將氣體注入到支持冶金工藝的冶金容器中的裝置，該裝置包括氣流導(dǎo)管，該氣流導(dǎo)管從后端延伸到前端，從該前端將氣體排出導(dǎo)管；細(xì)長的中心結(jié)構(gòu)，該中心結(jié)構(gòu)在該氣流導(dǎo)管內(nèi)從其后端廷伸到其前端；以及多個流動引導(dǎo)葉片，所述多個流動引導(dǎo)葉片與導(dǎo)管的前端相鄰地設(shè)置在中心管狀結(jié)構(gòu)的周圍，以在穿過導(dǎo)管前端的氣流中產(chǎn)生渦旋；并且其中所述流動引導(dǎo)葉片形成有用于冷卻水在內(nèi)部沿著每個葉片流動的內(nèi)部水流通道，并且所述細(xì)長中心結(jié)構(gòu)形成有冷卻水供給通道和水回流通道，所述冷卻水供給通道用于冷卻水到所述葉片中的所述內(nèi)部水流通道的供給，所述水回流通道用于已經(jīng)流過所述葉片中的所述內(nèi)部水流通道的冷卻水的流出。
2. 如權(quán)利要求l所述的裝置，其中每個葉片都具有一系列所述內(nèi) 部水流通道，所述內(nèi)部水流通道沿著所述葉片延伸并從所述葉片的根 部朝其頂部依次間隔開。
3. 如權(quán)利要求2所述的裝置，其中每個葉片的所述水流通道都具 有連接到進(jìn)水口和出水口的端部，所述進(jìn)水口和出水口隨所述葉片的 端部而設(shè)置并沿著所述葉片的縱向間隔開。
4. 如權(quán)利要求2或3所述的裝置，其中所述葉片的每個所述水流 通道在其整個長度上具有恒定的流動截面。
5. 如權(quán)利要求2-4中任一項所述的裝置，其中每個葉片的所有所 述水流通道都具有相同的流動截面。
6. 如前述權(quán)利要求中任一項所述的裝置，其中所述出水口的尺寸 單獨地設(shè)置，以使所有所述內(nèi)部水流通道中的流動阻力基本相等。
7. 如前述權(quán)利要求中任一項所述的裝置，其中通過圍繞提供所述 葉片內(nèi)的所述內(nèi)部水流通道的單獨形成的管在金屬中鑄造來形成所述 葉片。
8. 如權(quán)利要求7所述的裝置，其中所述葉片由銅鑄造，并且所述 管也由銅制成。
9. 如權(quán)利要求7或8所述的裝置，其中所述鑄造葉片可以在外部 電鍍有硬金屬涂層，例如鎳。
10. —種直接熔煉容器，該直接熔煉容器配有前述權(quán)利要求中任 一項所述的用于將氣體注入到容器中的裝置。
11. 一種氣體渦旋產(chǎn)生器，該氣體渦旋產(chǎn)生器安裝在氣流導(dǎo)管中， 用于在流動經(jīng)過氣流導(dǎo)管的氣體中產(chǎn)生渦旋，該氣體渦旋產(chǎn)生器包括 中心細(xì)長部分和多個渦旋葉片，所述多個渦旋葉片設(shè)置在所述中心部 分周圍并沿著該中心部分延伸，其中所述渦旋葉片形成有用于冷卻水 在內(nèi)部沿著每個葉片流動的內(nèi)部水流通道，每個葉片均具有一系列所 述內(nèi)部水流通道，所述內(nèi)部水流通道從所述葉片的根部朝其頂部以向 外依次增大的間距沿著所述葉片延伸。
12. 如權(quán)利要求ll所述的氣流渦旋產(chǎn)生器，其中每個葉片的所述 內(nèi)部水流通道都具有連接到進(jìn)水口和出水口的徑向端部，所述進(jìn)水口 和出口設(shè)置在所述葉片的端部內(nèi)并沿著所述葉片的縱向間隔開。
13. —種用于使噴槍中的預(yù)熱氣體流產(chǎn)生渦旋的裝置，該噴槍用于將該氣體供給到容器，所述裝置包括 細(xì)長管狀結(jié)構(gòu)；多個流動引導(dǎo)葉片，所述多個流動引導(dǎo)葉片與中心管狀結(jié)構(gòu)的前端相鄰地設(shè)置在所述結(jié)構(gòu)的周圍；以及管狀結(jié)構(gòu)內(nèi)的冷卻水通道，所述冷卻水通道用于冷卻水穿過該管 狀結(jié)構(gòu)從后端到其前端的流動，以在內(nèi)部冷卻所述前端，然后經(jīng)過管狀結(jié)構(gòu)回流到其后端，所述冷卻水通道包括中心水流通道，用于水 到所述管狀結(jié)構(gòu)的前端內(nèi)的流動；和環(huán)形水流通道，該環(huán)形水流通道設(shè)置在所述中心通道的周圍，用于水從所述管狀結(jié)構(gòu)的前端朝該結(jié)構(gòu)的后端的回流；并且其中所述流動引導(dǎo)葉片形成有內(nèi)部水流通道，所述內(nèi)部水流通道 用于冷卻水在內(nèi)部沿著每個葉片的流動并與所述管狀結(jié)構(gòu)中的所述冷 卻水通道相連通。
14. 一種直接熔煉容器，該直接熔煉容器配有用于將氣體供給到 容器中的噴槍以及如權(quán)利要求13所述的用于在氣流中產(chǎn)生渦旋的裝 置。
全文摘要
在氣流中產(chǎn)生渦旋。在此公開了一種用于將氣體注入到支持冶金工藝的冶金容器中的裝置。該裝置包括氣流導(dǎo)管；細(xì)長的中心結(jié)構(gòu)，該中心結(jié)構(gòu)在氣流導(dǎo)管內(nèi)延伸；和多個流動引導(dǎo)渦旋葉片，所述多個流動引導(dǎo)渦旋葉片與導(dǎo)管的前端相鄰地設(shè)置在中心管狀結(jié)構(gòu)周圍。流動引導(dǎo)葉片形成有用于冷卻水在內(nèi)部沿著每個葉片流動的內(nèi)部水流通道，并且細(xì)長中心結(jié)構(gòu)形成有冷卻水供給通道和水回流通道，該冷卻水供給通道用于冷卻水到葉片中的內(nèi)部水流通道的供給，該水回流通道用于已經(jīng)流過葉片中的內(nèi)部水流通道的冷卻水的流出。
文檔編號C21C5/32GK101294771SQ200710303530
公開日2008年10月29日 申請日期2007年12月14日 優(yōu)先權(quán)日2006年12月15日
發(fā)明者喬治·欽格爾三世, 德里克·登格爾, 托德·史密斯 申請人:技術(shù)資源有限公司