一種氧槍槍頭的製作方法

2023-06-20 01:31:02 1

本發明屬於煉鋼領域，具體涉及一種氧槍槍頭。

背景技術：

在轉爐煉鋼中，氧槍槍頭將氧氣噴射入轉爐熔池進行冶煉操作，合理的氧槍槍頭設計對於提高冶煉效果、降低冶煉成本非常重要。氧槍槍頭的工作環境極其惡劣，在轉爐內存在高溫、強熱輻射、鋼液和熔渣飛濺等極端情況，會影響槍頭的使用壽命。作為轉爐煉鋼的關鍵部件，簡化氧槍結構、提高槍頭的使用壽命、降低冶煉成本成為了冶金企業的迫切需求。

面對惡劣的工作環境，現有氧槍槍頭主要採用導熱性良好的紫銅並通過鍛造或者鑄造的方式製造，同時配合槍內冷卻水冷卻槍頭；儘管已採用了導熱性良好的紫銅，氧槍槍頭仍然很容易損壞。造成槍頭損壞的原因之一就是：槍頭導流板設計不合理，使得槍頭壁面附近水流速度分布不均，易出現局部低速流動區域，從而導致槍頭局部燒穿。如果槍頭導流板設計成流線型，雖然保證了槍頭壁面附近水流速度的合理分布，但是由於傳統導流板為金屬導流板，其加工、製造困難，生產成本高，難以用於實際工程中。

技術實現要素：

有鑑於此，本發明的目的在於提供一種冷卻強度高、生產成本低的氧槍槍頭。

為達到上述目的，本發明提供如下技術方案：一種氧槍槍頭，包括由內至外依次間隔設置的輸氧管、中間套管及槍體外管套，所述輸氧管端頭處連接有分氧盤，所述中間套管端頭處連接有導流板，所述槍體外管套端頭處通過中間連接件連接有槍頭端蓋，所述槍頭端蓋上設有與分氧盤相連通的噴氧管，所述導流板由非金屬材料製成且其表面為流線型。

進一步，所述導流板由尼龍、PPSF/PPSU材料、PC材料、ULTEM9085材料及PC-ABS中的一種或幾種製成。

進一步，所述導流板採用注射成型或3D列印製成。

進一步，所述導流板通過插槽插裝在中間套管上。

進一步，所述導流板與穿過導流板的噴氧管間通過高溫膠粘接。

進一步，所述中間連接件為銅鋼複合材質。

進一步，所述中間連接件採用壓力鑄造製成，且銅鋼相接處為鋸齒狀。

進一步，所述中間連接件採用3D列印製成。

進一步，所述噴氧管上還設有噴氧保護段。

進一步，所述槍頭端蓋外端面上設有反輻射塗層。

本發明的有益效果在於：

該氧槍槍頭中的導流板為流線型設計，可減小其受到的水阻力，使導流板壁面附近水流速度分布的均勻性得到提高，有效避免了因出現局部低速流動區域而導致的槍頭燒穿問題；導流板採用非金屬材料製成，不僅能提高槍頭的冷卻能力，增加槍頭的冷卻均勻性，還能進一步降低製造難度，從而實現生產成本的降低。

採用具有耐熱、抗衝擊性強、阻燃性好、加工性能好等特點的非金屬材料，既利於實現注射成型或3D列印成型，還有效解決了材料成本和製造成本較高，難以用於工程實踐的問題。相比傳統氧槍槍頭，該氧槍槍頭在提高槍頭冷卻強度，降低槍頭端蓋溫度方面有明顯優勢，且原材料成本更低，這對提高氧槍槍頭壽命，降低槍頭成本有重要意義。

附圖說明

為了使本發明的目的、技術方案和有益效果更加清楚，本發明提供如下附圖進行說明：

圖1為本發明的結構示意圖；

圖2為槍頭溫度分布雲圖；

圖3為槍頭應力分布雲圖；

圖4為現有導流板槍頭端蓋溫度分布雲圖；

圖5為實施例1導流板槍頭端蓋溫度分布雲圖。

具體實施方式

下面將結合附圖，對本發明的優選實施例進行詳細的描述。

如圖所示，本發明中的氧槍槍頭，包括由內至外依次間隔設置的輸氧管1、中間套管2及槍體外管套3，所述輸氧管1端頭處連接有分氧盤4，所述中間套管2端頭處連接有導流板5，所述槍體外管套3端頭處通過中間連接件6連接有槍頭端蓋7，所述槍頭端蓋7上設有與分氧盤4相連通的噴氧管8，所述導流板5由非金屬材料製成且其表面為流線型。

具體的，流線型的導流板5可減小其受到的水阻力，使導流板壁面附近水流速度分布的均勻性得到提高，有效避免了因出現局部低速流動區域而導致的槍頭燒穿問題；導流板5採用非金屬材料製成，不僅能提高槍頭的冷卻能力，增加槍頭的冷卻均勻性，還能進一步降低製造難度，從而實現生產成本的降低。

作為上述方案的進一步改進，所述導流板5由耐用性尼龍、PPSF/PPSU材料、PC材料、ULTEM9085材料及PC-ABS中的一種或幾種製成。此部分材料具有耐熱、抗衝擊性強、阻燃性好、加工性能好等特點；採用注射成型或3D列印製成，有效解決了材料成本和製造成本較高，難以用於工程實踐的問題，可在不增加氧槍槍頭成本的前提下，大規模實現流線型導流板的工業應用。

作為上述方案的進一步改進，所述導流板5通過插槽插裝在中間套管2上，導流板與穿過導流板的噴氧管間通過高溫膠粘接，可有效降低導流板5的安裝難度。為了便於裝配，還可將導流板5分成多塊製造，裝配時將各塊導流板分別裝入槍頭內，彼此間採用膠水粘結方式連接即可。

作為上述方案的進一步改進，所述中間連接件6為銅鋼複合材質。具體的，該中間連接件6可採用壓力鑄造製成，採用壓力鑄造時銅鋼相接處為鋸齒狀；也可採用3D列印製成。額外增加的中間連接件6可輕鬆實現槍頭與槍身的現場裝配，採用中間連接件6連接時，中間連接件6的銅端與槍頭端蓋7焊接，中間連接件6的鋼端與槍體外管套3焊接。該方式有效解決了鋼鐵廠現場槍頭、槍身銅鋼異種材質焊接難度大、焊接質量差等問題，大大降低了槍頭與槍體現場焊接難度，提高了連接強度和使用壽命。另外，還可通過將中間連接件6做成不同規格，以解決使用過程中由於更換槍頭導致的槍身變短而使整個氧槍長度變短的問題。

作為上述方案的進一步改進，所述噴氧管8上還設有噴氧保護段。該噴氧保護段可為設置在噴氧管8出口處且中心為直管的凸臺，也可直接為設置在噴氧管8出口處的直管段，此時直管段與槍頭端蓋7合為一體。當槍頭噴氧管8出口錐段發生燒蝕時，由於該保護段的存在，可使燒蝕首先發生在該部位，有效保護了噴氧管8出口錐段免遭燒損。

作為上述方案的進一步改進，所述槍頭端蓋7外端面上設有反輻射塗層。該塗層可有效反射鋼液輻射熱量，從根本上減少槍頭獲得的能量，降低槍頭溫度。

實施例1(以120T轉爐氧槍為例)

氧槍槍頭內導流板工作溫度低，一般來說其工作溫度小於55℃，導流板溫度分布見附圖2；氧槍槍頭內導流板受力小，在導流板兩側受到幾乎相同的靜水壓力，其應力分布見附圖3。因此，在滿足強度及耐熱性要求的前提下，可將金屬導流板替換成易加工成型的非金屬導流板。

將傳統金屬導流板替換成流線型非金屬導流板，通過數值計算可知，採用上述技術方案的氧槍槍頭端蓋最高溫度約為151℃，較傳統氧槍槍頭端蓋的最高溫度193℃降低了21.7％；用上述技術方案的氧槍槍頭端蓋平均溫度約為74℃，較傳統氧槍槍頭端蓋的平均溫度94℃降低了21.2％；本技術槍頭和傳統槍頭溫度分布雲圖如圖4、圖5所示。

若導流板採用高強度，耐高溫，抗衝擊，抗彎曲的PC材料，傳統導流板採用鋼質材料，此時，本技術槍頭與傳統槍頭相比：單位體積導流板原材料費可降低70％-80％。

因此，相比傳統氧槍槍頭，本專利氧槍槍頭在提高槍頭冷卻強度，降低槍頭端蓋溫度方面有明顯優勢，且原材料成本更低，這對提高氧槍槍頭壽命，降低槍頭成本有重要意義。

最後說明的是，以上優選實施例僅用以說明本發明的技術方案而非限制，儘管通過上述優選實施例已經對本發明進行了詳細的描述，但本領域技術人員應當理解，可以在形式上和細節上對其作出各種各樣的改變，而不偏離本發明權利要求書所限定的範圍。