單噴顆粒鎂鐵水脫硫用噴槍的製作方法

2023-04-23 21:54:11 2

專利名稱：單噴顆粒鎂鐵水脫硫用噴槍的製作方法
技術領域：
本發明涉及鋼鐵冶煉中用於脫硫的設備，特別涉及一種單噴顆粒鎂鐵水脫硫用噴 槍。
背景技術：
對於普通鋼種來說，除了易切削鋼種外，硫是有害元素，降低鋼材的含硫量是保證 鋼材質量的關鍵之一。在鋼鐵冶煉過程中，鐵水的脫硫預處理廣泛採用了噴吹工藝，其中， 單噴顆粒鎂脫硫因其耗量少、鐵水溫降小、設備投資成本低等一系列優點，近年來開始在我 國鋼鐵廠實施應用。單噴顆粒鎂脫硫的關鍵設備之一是脫硫噴槍，現有噴槍的主要結構形式為單噴吹 口帶倒錐形汽化室結構，但這種噴槍仍存在著諸多問題①由於噴槍下部帶有汽化室，在噴 吹脫硫中噴槍容易上下晃動，對脫硫設備帶來不利影響，增加了設備故障率並縮短了設備 使用壽命；②顆粒鎂在汽化室集中氣化後體積迅速膨脹，鎂蒸汽從汽化室進入鐵水中會產 生嚴重的噴濺，增加了鐵損；③顆粒鎂集中氣化也減小了鎂蒸汽與鐵水的接觸面積，使得鎂 的利用率偏低；④由於現有噴槍的結構特點，導致了汽化室內壁上易粘附噴濺的渣鐵，甚至 堵塞噴吹口，增加了清理和維護的工作量；⑤噴槍長度較長，不利於進行運輸和維護，也不 便於單獨對包覆耐火層的一段進行特殊處理；⑥噴吹口 一般為單噴吹口，不利於鎂在鐵水 中均勻散布。針對上述不足，出現了一些改進的脫硫噴槍，如專利號為200420022313. 9的實用 新型專利，公開了一種鐵水脫硫噴槍，該噴槍採用無汽化室結構，且將脫硫劑和保護氣通過 獨立的通道分別輸送，在噴射口處保護氣對脫硫劑形成屏障，降低熱傳導從而避免噴吹口 堵塞，但當需要旋轉噴槍進行噴吹時，其保護氣和脫硫劑供給口需隨槍旋轉，不利於進行供 給，同時，該噴槍噴吹口的結構也決定了其脫硫劑進入鐵水後較為集中，氣化所產生的氣泡 較大，容易產生噴濺，且脫硫劑與鐵水的接觸面小，脫硫效率也受到限制；另外，該噴槍也未 解決槍管長度過長所導致的一些問題。因此，需探索一種全新的單噴顆粒鎂鐵水脫硫用噴槍，使其克服現有噴槍的缺點， 具有脫硫效率高、易於維護等優點。

發明內容
有鑑於此，本發明提供一種單噴顆粒鎂鐵水脫硫用噴槍，本發明取消了傳統的汽 化室結構，並可將顆粒鎂和保護氣分別以單獨通道輸送和噴出，使保護氣對顆粒鎂形成保 護屏障，避免過熱熔化而堵塞噴吹口，同時，本發明通過多個周向均勻分布的噴吹口和噴槍 自身的旋轉使得噴吹均勻，可有效提高顆粒鎂的利用率，另外，本發明採用兩段式結構，可 將包覆耐材的一段取下單獨進行處理，便於維護和運輸。本發明的單噴顆粒鎂鐵水脫硫用噴槍，包括由上至下依次連接的旋轉接頭可轉動 槍管組件和噴吹組件；所述旋轉接頭上設置噴吹顆粒鎂入口和保護氣入口，所述可轉動槍管組件內沿軸向設置有相互獨立的噴吹顆粒鎂通道和保護氣通道，所述噴吹顆粒鎂通道與 噴吹顆粒鎂入口連通，保護氣通道與保護氣入口連通，可轉動槍管組件下段包覆有耐火層； 所述噴吹組件上設置連通噴吹顆粒鎂通道的顆粒鎂噴吹孔和沿顆粒鎂噴吹孔周向設置並 連通保護氣通道的環形保護氣噴吹孔。進一步，所述可轉動槍管組件包括以可拆卸的方式固定連接的上槍管組件和下槍 管組件，所述耐火層包覆在下槍管組件外；
進一步，所述上槍管組件包括內管I和外套於內管I的外管I，內管I為噴吹顆粒鎂 通道I，內管I與外管I之間形成保護氣通道I ；所述下槍管組件包括內管II和外套於內 管II的外管II，內管II為噴吹顆粒鎂通道II，內管II與外管II之間形成保護氣通道II，所述 噴吹顆粒鎂通道I與噴吹顆粒鎂通道II連通形成噴吹顆粒鎂通道，保護氣通道I與保護氣 通道II連通形成保護氣通道；
進一步，所述噴吹組件包括設置於下槍管組件底端的分配器、至少兩個沿分配器周向 均勻分布的內噴管和一一對應外套於內噴管的外噴管，內噴管與外噴管之間形成夾層，所 述內噴管與噴吹顆粒鎂通道連通形成顆粒鎂噴吹孔，夾層與保護氣通道連通形成環形保護 氣噴吹孔；
進一步，所述噴吹組件的噴吹方向傾斜向下，且內噴管的軸線與下槍體組件軸線之間 成20 90度夾角；
進一步，所述內噴管與外噴管之間的夾層在保護器出口附近截面面積沿保護氣流動方 向逐漸減小形成氣流加速段；
進一步，所述上槍管組件底端設置上連接法蘭，下槍管組件頂端對應設置下連接法蘭， 所述上連接法蘭和下連接法蘭中心均對應設置用於連通噴吹顆粒鎂通道I和噴吹顆粒鎂 通道II的孔I，上連接法蘭和下連接法蘭上均沿周向並列對應設置有用於連通保護氣通道 I和保護氣通道II的孔II ；
進一步，所述上連接法蘭與下連接法蘭之間位於孔I和孔II之間設置密封圈I，上連 接法蘭與下連接法蘭之間位於孔II與上連接法蘭外沿之間設置密封圈II ；
進一步，所述上連接法蘭與下連接法蘭之間沿周向並列設置有用於傳遞轉矩的鍵；
進一步，所述單噴顆粒鎂鐵水脫硫用噴槍還包括可升降旋轉小車，所述上槍管組件上 設置連接座，連接座與可升降旋轉小車固定連接形成可升降小車可帶動槍管組件旋轉的結 構，所述可升降旋轉小車的旋轉速度低於lOOr/min。發明的有益效果本發明的單噴顆粒鎂鐵水脫硫用噴槍，具有以下優點
1.通過顆粒鎂和保護氣分別輸送，在噴吹時保護氣對顆粒鎂形成保護屏障，減少熱傳 導，避免顆粒鎂熔化發生堵塞；
2.通過取消汽化室，將顆粒鎂通過多個噴吹口均勻分散噴撒到鐵水中，有效減少鎂氣 化時產生的噴濺；由於鎂分散到鐵水中以後氣化行成的氣泡大大減小，因此也增加了鎂蒸 汽與鐵水接觸面積，有利於反應的進行；
3.通過噴吹氮氣或者氬氣等惰性氣體並旋轉噴槍，增加鐵水的氣體攪拌效果，改善脫 硫的動力學條件，這些措施使得顆粒鎂噴吹脫硫的反應環境得到極大的改善，顯著提高脫 硫效果和降低脫硫成本；
4.噴槍採用分段式設計，降低了噴槍的製造運輸難度，同時由於下段與整個噴槍長度相比大大縮短，因而可以方便的對下段的耐火層進行特別工藝處理，從而大大提高噴槍的 使用壽命；另外，噴槍的一般失效是由於耐材失效引起，因此在更換噴槍時，可以僅更換噴 槍下段，使得噴槍更換十分方便，也使使用成本大大降低。5.結構設計合理，易於製造，且設備使用壽命長。


下面結合附圖和實施例對本發明作進一步描述。圖1為本發明的結構示意圖2是本發明上槍管組件與下槍管組件之間的連接結構示意圖； 圖3是本發明噴吹組件的結構示意圖； 圖4是本發明的內噴管與外噴管的結構示意圖。
具體實施例方式圖1為本發明的結構示意圖，圖2是本發明上槍管組件與下槍管組件之間的連 接結構示意圖，圖3是本發明噴吹組件的結構示意圖，圖4是本發明的內噴管與外噴管的 結構示意圖，如圖所示本實施例的單噴顆粒鎂鐵水脫硫用噴槍，包括可升降旋轉小車、由 上至下依次連接的旋轉接頭1、可轉動槍管組件和噴吹組件，所述旋轉接頭1上設置噴吹顆 粒鎂入口 Ia和保護氣入口 lb，所述可轉動槍管組件內沿軸向設置有相互獨立的噴吹顆粒 鎂通道2和保護氣通道3，本實施例採用內外管嵌套的結構構成兩條獨立通道，結構簡單合 理，易於實現，所述噴吹顆粒鎂通道2與噴吹顆粒鎂入口 Ia連通用於輸送顆粒鎂及其載氣， 保護氣通道3與保護氣入口 Ib連通用於輸送如氮氣、氬氣等保護氣體，所述槍管組件上設 置連接座4，通過連接座與可升降旋轉小車連接後，可以在小車的帶動下實現可轉動槍管 組件的旋轉，所述可升降旋轉小車的旋轉速度為80r/min，控制小車的旋轉轉速低於IOOr/ min以保護設備不受損壞，槍管組件旋轉可使顆粒鎂更均勻分散地噴撒到鐵水中，同時，也 對鐵水起到攪拌作用，通過旋轉接頭實現與不參與轉動的噴吹顆粒鎂和保護氣輸送管道連 接；可轉動槍管組件下段包覆有耐火層5，所述噴吹組件包括設置於下槍管組件7底端的分 配器8、四個沿分配器8周向均勻分布的內噴管9a和一一對應外套於內噴管9a的外噴管 %，顆粒鎂通過四個噴吹口均勻分散噴撒到鐵水中，有效減少鎂氣化時產生的噴濺，當然， 設置兩個或兩個以上任何數量的噴吹口均可實現均勻分散顆粒鎂的目的；由於鎂分散到鐵 水中以後氣化行成的氣泡大大減小，因此也增加了鎂蒸汽與鐵水接觸面積，有利於反應的 進行，內噴管9a與外噴管9b之間形成夾層，所述內噴管9a與噴吹顆粒鎂通道2連通形成 顆粒鎂噴吹孔，夾層與保護氣通道3連通形成環形保護氣噴吹孔，保護氣從夾層噴出，對從 內噴管噴出的顆粒鎂形成一道環形氣體屏障，避免顆粒鎂受熱軟熔以後粘附在噴吹口上堵 塞噴吹口 ；另一方面高速噴出的氣體加上噴槍自身的旋轉極大地增加了鐵水的攪拌效果， 使得脫硫的動力學條件大為改善，脫硫效率極大提高。本實施例中，所述可轉動槍管組件包括上槍管組件6和下槍管組件7，上槍管組件 6與下槍管組件7以可拆卸的方式固定連接，所述上槍管組件6底端設置上連接法蘭10，下 槍管組件7頂端對應設置下連接法蘭11，所述上連接法蘭10和下連接法蘭11中心均對應 設置用於連通噴吹顆粒鎂通道I和噴吹顆粒鎂通道II的孔I，上連接法蘭10和下連接法蘭11上均沿周向並列對應設置有用於連通保護氣通道I和保護氣通道II的孔II，所述連 接座4設置於上槍管組件6上，所述耐火層5包覆在下槍管組7件外，所述上槍管組件6包 括內管I 6a和外套於內管I 6a的外管I 6b，內管I 6a為噴吹顆粒鎂通道I，內管I 6a與 外管I 6b之間形成保護氣通道I ；所述下槍管組件7包括內管II 7a和外套於內管II 7a的 外管II 7b，內管II 7a為噴吹顆粒鎂通道II，內管II 7a與外管II 7b之間形成保護氣通道II， 所述噴吹顆粒鎂通道I與噴吹顆粒鎂通道II連通形成噴吹顆粒鎂通道2，保護氣通道I與 保護氣通道II連通形成保護氣通道3，噴槍採用分段式設計，降低了噴槍的製造運輸難度， 同時由於下段與整個噴槍長度相比大大縮短，因而可以方便的對下段的耐火層進行特別工 藝處理，從而大大提高噴槍的使用壽命；另外，噴槍的一般失效是由於耐材失效引起，因此 在更換噴槍時，可以僅更換噴槍下段，使得噴槍更換十分方便，也使使用成本大大降低。本實施例中，所述噴吹組件的噴吹方向傾斜向下，且內噴管9a的軸線與下槍體組 件7軸線之間成30度夾角，合理選擇顆粒鎂和保護氣的噴出角度，使顆粒鎂分散更均勻，且 改善了脫硫的動力學條件，當然，採用20度-90度範圍內的任意角度，均能實現本發明的目 的。本實施例中，所述內噴管9a與外噴管9b之間的夾層間距沿保護氣流動方向逐漸 減小形成氣流加速段，本實施例將內噴管前端設置成向外凸出的錐形結構，錐形結構的斜 面與外噴管內壁之間形成夾層間距逐漸減小的結構，使氣體噴出時速度提高，高速噴出的 氣體加上噴槍自身的旋轉極大地增加了鐵水的攪拌效果，使得脫硫的動力學條件大大改
口 ο本實施例中，所述上連接法蘭10與下連接法蘭11之間位於孔I和孔II之間設置 密封圈I 12，以使保護氣通道和噴吹顆粒鎂通道隔絕，上連接法蘭10與下連接法蘭11之間 位於孔II與上連接法蘭10外沿之間設置密封圈II 13，以使保護氣通道與外界隔絕，以防止 使用過程中漏氣。本實施例中，所述上連接法蘭10與下連接法蘭11之間沿周向並列設置有用於傳 遞轉矩的鍵14，用於在上槍管組件和下槍管組件之間傳遞轉矩，通過可承受較大載荷的鍵 來傳遞轉矩，可大大延長噴槍的使用壽命。本實施例中，所述外管II 7b外焊接有筋板15和開口沿徑向向外的V形鉚筋16，以 使耐火材料更加牢固，延長噴槍的使用壽命，降低下槍管組件的更換頻率。最後說明的是，以上實施例僅用以說明本發明的技術方案而非限制，儘管參照較 佳實施例對本發明進行了詳細說明，本領域的普通技術人員應當理解，可以對本發明的技 術方案進行修改或者等同替換，而不脫離本發明技術方案的宗旨和範圍，其均應涵蓋在本 發明的權利要求範圍當中。
權利要求
一種單噴顆粒鎂鐵水脫硫用噴槍，其特徵在於包括由上至下依次連接的旋轉接頭(1)、可轉動槍管組件和噴吹組件；所述旋轉接頭(1)上設置噴吹顆粒鎂入口(1a)和保護氣入口(1b)，所述可轉動槍管組件內沿軸向設置有相互獨立的噴吹顆粒鎂通道(2)和保護氣通道(3)，所述噴吹顆粒鎂通道(2)與噴吹顆粒鎂入口(1a)連通，保護氣通道(3)與保護氣入口(1b)連通，可轉動槍管組件下段包覆有耐火層(5)；所述噴吹組件上設置連通噴吹顆粒鎂通道(2)的顆粒鎂噴吹孔和沿顆粒鎂噴吹孔周向設置並連通保護氣通道(3)的環形保護氣噴吹孔。
2.根據權利要求1所述的單噴顆粒鎂鐵水脫硫用噴槍，其特徵在於所述可轉動槍管 組件包括以可拆卸的方式固定連接的上槍管組件(6)和下槍管組件(7)，所述耐火層(5)包 覆在下槍管組(7)件外。
3.根據權利要求2所述的單噴顆粒鎂鐵水脫硫用噴槍，其特徵在於所述上槍管組件 (6)包括內管I (6a)和外套於內管I (6a)的外管I (6b)，內管I (6a)為噴吹顆粒鎂通道 I，內管I (6a)與外管I (6b)之間形成保護氣通道I ；所述下槍管組件(7)包括內管II (7a)和外套於內管II (7a)的外管II (7b)，內管II (7a)為噴吹顆粒鎂通道II，內管II (7a) 與外管II (7b)之間形成保護氣通道II，所述噴吹顆粒鎂通道I與噴吹顆粒鎂通道II連通形 成噴吹顆粒鎂通道(2)，保護氣通道I與保護氣通道II連通形成保護氣通道(3)。
4.根據權利要求3所述的單噴顆粒鎂鐵水脫硫用噴槍，其特徵在於所述噴吹組件包 括設置於下槍管組件(7)底端的分配器(8)、至少兩個沿分配器(8)周向均勻分布的內噴管 (9a)和一一對應外套於內噴管(9a)的外噴管(％)，內噴管(9a)與外噴管(9b)之間形成夾 層，所述內噴管(9a)與噴吹顆粒鎂通道(2 )連通形成顆粒鎂噴吹孔，夾層與保護氣通道(3 ) 連通形成環形保護氣噴吹孔。
5.根據權利要求4所述的單噴顆粒鎂鐵水脫硫用噴槍，其特徵在於所述噴吹組件的 噴吹方向傾斜向下，且內噴管(9a)的軸線與下槍體組件(7)軸線之間成20 90度夾角。
6.根據權利要求5所述的單噴顆粒鎂鐵水脫硫用噴槍，其特徵在於所述內噴管(9a) 與外噴管(9b)之間的夾層在保護氣出口附近截面面積沿保護氣流動方向逐漸減小形成氣 流加速段。
7.根據權利要求6所述的單噴顆粒鎂鐵水脫硫用噴槍，其特徵在於所述上槍管組件 (6 )底端設置上連接法蘭(10 )，下槍管組件(7 )頂端對應設置下連接法蘭(11)，所述上連接 法蘭(10)和下連接法蘭(11)中心均對應設置用於連通噴吹顆粒鎂通道I和噴吹顆粒鎂通 道II的孔I，上連接法蘭(10)和下連接法蘭(11)上均沿周向並列對應設置有用於連通保 護氣通道I和保護氣通道II的孔II。
8.根據權利要求7所述的單噴顆粒鎂鐵水脫硫用噴槍，其特徵在於所述上連接法蘭 (10)與下連接法蘭(11)之間位於孔I和孔II之間設置密封圈I (12)，上連接法蘭(10)與 下連接法蘭(11)之間位於孔II與上連接法蘭(10)外沿之間設置密封圈II (13)。
9.根據權利要求8所述的單噴顆粒鎂鐵水脫硫用噴槍，其特徵在於所述上連接法蘭 (10)與下連接法蘭(11)之間沿周向並列設置有用於傳遞轉矩的鍵(14)。
10.根據權利要求9所述的單噴顆粒鎂鐵水脫硫用噴槍，其特徵在於還包括可升降 旋轉小車，所述上槍管組件(6)上設置連接座(4)，連接座(4)與可升降旋轉小車固定連接 形成可升降小車可帶動槍管組件旋轉的結構，所述可升降旋轉小車的旋轉速度低於IOOr/mino
全文摘要
本發明公開了一種單噴顆粒鎂鐵水脫硫用噴槍，包括由上至下依次連接的旋轉接頭、可轉動槍管組件和噴吹組件，旋轉接頭上設置噴吹顆粒鎂入口和保護氣入口，可轉動槍管組件內設置噴吹顆粒鎂通道和保護氣通道，可轉動槍管組件下段包覆有耐火層，可轉動槍管組件底部設置噴吹組件，噴吹組件上設置顆粒鎂噴吹孔和沿顆粒鎂噴吹孔周向設置的環形保護氣噴吹孔，與傳統帶汽化室的噴槍相比，可避免產生嚴重噴濺，脫硫效率也大大增加，同時，保護氣也降低了噴槍口部粘渣造成堵塞的機率，而且對鐵水有很好的均勻攪拌效果，提高脫硫劑的利用率和脫硫效率。本發明結構合理，維護方便，在冶金領域，尤其是鐵水脫硫領域有很好的利用和推廣前景。
文檔編號C21C7/064GK101906512SQ20101025734
公開日2010年12月8日 申請日期2010年8月19日 優先權日2010年8月19日
發明者文廣遠, 潘光明, 行開新 申請人:中冶賽迪工程技術股份有限公司