[发明专利]用于确定顶吹浸没式吹氧喷射器反应器系统的熔池中的运行状态的传感装置

说明书

本发明提供一种用于确定顶吹浸没式吹氧喷射器反应器系统的熔池中的运行状态的传感装置。喷枪的至少下端被在浸没位置中定位于所述熔池中，所述传感装置安装于所述喷枪上并且被构造成检测所述喷枪的一个或多个运动或者施加至所述喷枪的力，其中所检测到的运动或力表明所述熔池中的运行状态。

背景技术

需要熔池与含氧气体源之间的相互作用的熔池熔炼或者其它高温冶金操作利用用于气体的供应的多个不同的装置。通常，这些操作包含至熔融的冰铜/金属中的直接喷射。这可通过如Bessemer式炉中的底吹风口或者如Peirce-Smith式转炉中的侧吹风口进行。替代地，气体的喷射可通过喷枪进行，以提供顶吹或浸没式喷射。顶吹喷枪喷射的示例为KALDO以及BOP炼钢设备，其中从熔池上面吹送纯氧以由熔铁生产钢。顶吹喷枪喷射的另一个示例为Mitsubishi铜工艺，其中喷枪致使比如富氧空气的含氧气体的喷流撞击并穿透熔池的顶部表面，以分别产生冰铜以及使冰铜转化。在浸没式喷枪喷射的情况下，将喷枪的下端浸没，以使得喷射在熔池的熔渣层内而不是从熔池的熔渣层上方发生，以提供顶吹浸没式吹氧(TSL：top submerged lancing)喷射。

对于顶吹以及TSL喷射两者，喷枪经受强烈的占优势的熔池温度。Mitsubishi铜工艺中的顶吹使用许多相对小的钢制喷枪，其具有直径为大致50mm的内管以及直径为大致100mm的外管。内管远远高于反应区域终止于大致炉顶的高度处。外管(其为可旋转的以防止它粘附至炉顶处的水冷式环圈)向下延伸至炉的气体空间中，以将它的下端定位于熔池的上表面上方大致500-800mm。夹带于空气中的供给颗粒被吹送通过内管，而富氧空气被吹送通过管之间的环形区域。尽管存在外管的下端的在熔池表面上方的间距，以及通过穿过它的气体对喷枪的任何冷却，但外管每天烧损大致400mm。因此使外管缓慢地下降，并且在需要时，将新的部分附接至消耗性外管的顶部。

用于TSL喷射的喷枪远远大于用于比如上述Mitsubishi工艺中的顶吹的那些。TSL喷枪如在下文中所假定的通常具有至少内管和外管，但是可具有与所述内管和外管同心的至少一个其它管。典型的大型TSL喷枪具有200至500mm的、或者更大的外管直径。此外，喷枪为更长的并且向下延伸通过TSL反应器(其可为大致10至15m高)的顶盖，以使得外管的下端在熔池的熔渣相中被浸入至大致300mm或更大的深度，但是受通过外管内的所喷射的气体流的冷却作用形成和维持于外管的外表面上的凝固熔渣涂层保护。内管可终止于与外管大致相同的高度处、或者终止于外管的下端上方达大致1000mm的更高的高度处。因此，可能出现的情况是，仅仅外管的下端被浸没。

TSL喷枪的内管可用来供应供给材料，比如要被喷射至熔池的熔渣层中的精矿、熔剂以及还原剂，或者它可被用于燃料。通过管之间的环形区域供给比如空气或者富氧空气的含氧气体。当熔池的熔渣层内的浸没式喷射开始时，将含氧气体以及燃料(比如燃料油、粉煤或者烃类气体)供应至喷枪并且将所得到的氧/燃料混合物点燃以生成撞击至熔渣中的火焰喷流。这致使熔渣在熔池内喷溅，引起显著的熔池运动。该熔池运动连同气体或其它材料的、经由喷枪的喷射引起喷枪由于所诱发的力的运动。顶吹浸没式喷枪所经历的运动的范围具有提供与在熔池中发生的工艺操作有关的重要信息的潜力。

根据传统做法，由操作员控制喷枪，操作员决定应当将喷枪喷头定位于什么高度处并且通过由附接至喷枪的提升装置使喷枪相对于熔池上升或下降的方式控制这一点。这样的布置可包括用于喷枪的支架或引导件，被称为喷枪台车，喷枪台车通过缆绳连接至起重机，由此电动机控制系统使得能够在容器内相对于熔池定位喷枪喷头。喷枪高度指示器(其可被从由喷枪滚筒所驱动的滑线发射器控制)用来提供对喷枪的下端在反应器内的位置的指示。命令操作员进行与喷枪的运动有关的人工观察并且及时学会凭直觉识别喷枪的哪个运动范围表示熔池中的最佳或次佳状态。例如，操作员可通过用肉眼监控喷枪的运动将喷枪定位于熔池中。有一定经验的操作员可利用喷枪的运动的范围来大致估计喷枪喷头在熔池中被浸没的深度。