CN101469357B - 倒v字颗粒镁铁水脱硫喷枪 - Google Patents

Abstract

本发明属黑色冶金领域，即在铁水包内对铁水做炉外脱硫处理领域，尤其涉及一种倒V字颗粒镁铁水脱硫喷枪，包括枪本体；所述枪本体包括配有耐火衬(2)的骨架(1)、置于枪本体内的通道(3)、料流分配器(4)及弯管(5)；所述料流分配器(4)的入料端口与通道(3)的出料端口配接；所述料流分配器(4)的出料端口与弯管(5)入料端口配接；所述弯管(5)的端部配有喷咀(6)；所述喷咀(6)的外部配有耐火套管(7)；所述料流分配器(4)的出料端口与弯管(5)入料端口可拆卸配接；所述弯管(5)的端部与喷咀(6)可拆卸配接。本发明供料强度高，处理周期短，能有效保证镁料气动输送的可靠性，保证工艺要求。

Description

倒V字颗粒镁铁水脱硫喷枪

技术领域

本发明属黑色冶金领域，即在铁水包内对铁水做炉外脱硫处理领域，尤其涉及一种倒V字颗粒镁铁水脱硫喷枪。

背景技术

已知的用镁为铁水脱硫采用的喷枪结构，要么在潜入式喷枪通道出口处带汽化室，要么不带汽化室，但采用粉末状的镁与钝化剂(石灰、碳化钙、白云石等)的混合物。上述喷枪均有一些固有的缺点，诸如物料耗量大，脱硫剂吸收率低，机械设备和喷枪装置复杂而苯重，其结果便是使工艺复杂化，脱硫成本高。带汽化室的喷枪在铁水包装容量不大(70~90t铁水)情况下成功的解决了在车载式包中单吹镁粒脱硫的课题。但在大容量铁水包中(160t铁水以上)脱硫时，喷枪潜入深度大於2m，汽化室便不再履行使镁汽化的主要职能，因为当压力高於0.4Mpa、铁水温度1300℃时(相当於大容量铁水包处理铁水时的参数)镁呈液态。同时，有汽化室的存在会妨碍镁在金属熔池全范围的分布，这也会负面的体现在脱硫剂的吸收率上。在这种条件下必须采用不带汽化室的喷枪。

取已知的大容量铁水包脱硫用的喷枪作为原型。这种喷枪的通道出口是竖直的。喷枪出口处通道装备一个可更换的耐火套管，它保护通道使之不与铁水接触。必须注意的是，当通道出口为竖直状态时，从喷枪出来的两相流的射流呈气泡状，在通道切口处折返向上。熔体中形成的洞穴有利於铁水涌向通道口，铁水距通道口很近，便会时常接触。这些接触会造成两相流的流速瞬间变慢甚或停止，这会促成喷枪通道堵塞。

采用大容量铁水包脱硫以获取低硫铁水时，必须把大量(100公斤及以上)镁剂、导入铁水，这会导致处理时间延长，因为供镁强度视过程的激烈程度而被限制在8～10kg/min范围内。在这种清况下镁的利用率下降了。拉长了处理时间会减少喷枪使用寿命和增加维护劳动量。

发明内容

本发明旨在克服现有技术的不足之处而提供一种颗粒镁料向铁水中的供料强度高，处理周期短，能有效保证易汽化镁料气动输送的可靠性，保证过程进行符合工艺要求，简化喷枪维修作业，保证铁水包脱硫具有很高指标的倒V字颗粒镁铁水脱硫喷枪。

为达到上述目的，本发明是这样实现的：

倒V字颗粒镁铁水脱硫喷枪，包括枪本体；所述枪本体包括配有耐火衬的骨架、置于枪本体内的通道、料流分配器及弯管；所述料流分配器的入料端口与通道的出料端口配接；所述料流分配器的出料端口与弯管入料端口配接；所述料流分配器中两相射流对枪本体纵轴线的布料角度α≤15°。

作为一种优选方案，本发明所述弯管的端部配有喷咀。

作为另一种优选方案，本发明所述喷咀的外部可配有耐火套管。

为强化使用功能，进一步地，本发明所述料流分配器的出料端口与弯管入料端口可拆卸配接；所述弯管的端部与喷咀可拆卸配接。

更进一步地，本发明所述弯管对枪本体纵轴线的弯曲角度35°≤β≤50°。

另外，本发明所述料流分配器、弯管和喷咀的孔眼之公称通径沿两相射流朝喷枪出口的推进方向逐次缩小。

其次，本发明所述各弯管内截面面积总和等于枪本体内的通道公称通径的内截面积。

再次，本发明所述喷咀和弯管的内截面面积比为0.6～0.9。

本发明枪本体内的通道在出口处补充装备一个料流分配器，若干弯管和可更换的喷咀，都做成各自独立的部件；料流分配器中两相射流对枪本体纵轴的分布角度不大于15°；弯管对枪本体纵轴的弯曲角度为35～50°，料流分配器、弯管和可更换的喷咀的孔眼之公称通径沿两相射流朝喷枪口推进的方向逐次缩小；各弯管内截面面积的总和与喷枪通道的公称通径截面积相等；可更换的喷咀与弯管的内截面面积比为0.6～0.9。

本发明把镁剂导入铁水的供料强度提高50～100％，整个处理周期缩短15～20％；保证使易汽化的镁料稳定的进入铁水；处理用铁水包的铁水盛装量可达到其容积的95～97％；简化喷枪维护和修理；镁吸收率高(90％以上)。

将本发明的喷枪结构与现有技术加以对比表明：枪本体内的通道出口处补充装备了料流分配器、弯管和可更换的喷咀，都做成了各自独立的部件。料流分配器中两相射流对枪本体纵轴线的分布角度不大于15°。弯管对枪本体纵轴线的弯曲角度为35～50°；料流分配器、弯管和可更换的喷咀的孔眼公称通径沿两相射流朝喷枪出口推进方向逐次缩小。各弯管内截面面积总和等于枪本体内的通道公称通径的内截面积。可更换的喷咀和弯管的内截面面积比为0.6～0.9。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步说明。本发明的保护范围将不仅局限于下列内容的表述。

图1为本发明喷枪下部结构纵剖面图。

具体实施方式

如图所示，倒V字颗粒镁铁水脱硫喷枪，包括枪本体；所述枪本体包括配有耐火衬2的骨架1、置于枪本体内的通道3、料流分配器4及弯管5；所述料流分配器4的入料端口与通道3的出料端口配接；所述料流分配器4的出料端口与弯管5入料端口配接。所述弯管5的端部配有喷咀6。所述喷咀6的外部配有耐火套管7。所述料流分配器4的出料端口与弯管5入料端口可拆卸配接；所述弯管5的端部与喷咀6可拆卸配接。所述料流分配器4中两相射流对枪本体纵轴线的布料角度α≤15°。所述弯管5对枪本体纵轴线的弯曲角度35°≤β≤50°。所述料流分配器4、弯管5和喷咀6的孔眼之公称通径d1、d2、d3沿两相射流朝喷枪出口的推进方向逐次缩小。所述各弯管5内截面面积总和等于枪本体内的通道3公称通径的内截面积。所述喷咀6和弯管5的内截面面积比为0.6～0.9。

本发明喷枪包括配有耐火衬2的骨架1。喷枪的枪本体内部有通道3，料流分配器4的入料端口与通道3的出料端口配接，料流分配器4的出料端口与弯管5入料端口配接。弯管5的端部以螺纹连接方式固定有可更换的喷咀6。可更换的喷咀6的外部用可更换的耐火套管7加以保护。

本申请装置的工作方式如下：打开载气供气阀，把喷枪潜入铁水中到4必要的深度。接通给料器(图上未示出)，颗粒镁通过喷注系统(图上未示出)进入枪本体内的通道3，并继而通过料流分配器4、弯管5和可更换的喷咀6进入到铁水中。在导入必需量的脱硫剂后，停止供镁，提枪，停供载气。

本申请装置的实质如下：

枪本体内的通道在出口处补充装备了料流分配器、弯管和可更换的喷咀，都做成各自独立的部件，这样就可以把气粉射流分成为两个及两个以上料流，由于向熔池内导料点分散开来，因而提高了向铁水中的供料强度，保证了过程更符合工艺要求及喷咀切口可靠的工作而不会有铁水涌入。此外，喷料系统出口的一段被做成各自独立的部件，也提高了喷枪的便于修理性能。

料流分配器偏离枪本体纵轴线的角度α不大于15°时(也就是说，这一段落的阻力增大很是微不足道的)，使喷吹系统产生的脉动、波动趋于最小。

弯管对枪本体纵轴线的弯角β为30～50°，使铁水处理过程中镁蒸汽和载气形成的气泡流远离喷咀口，气泡在上浮时很少可能与喷枪的喷咀末端接触，也就是说，铁水的鼓泡区被移开到喷咀口的侧旁。这样以来，喷咀与铁水接触的时间和频度就相当少。这定会有益的体现在可更换的喷咀和耐火套管的寿命延长上，大大减少了枪本体内的通道被堵塞的几率。

料流分配器、弯管和可更换的喷咀的孔眼之公称通径d1，d2，d3沿两相射流朝喷枪出口的推进方向逐次缩小，这样就提高了喷枪出口处两相流的速度，因而避免了铁水涌入喷咀。

各弯管内截面的总面积等于枪本体内的通道公称通径的内截面积，这样就使两相射流在枪本体内的通道内和在其每一个弯管中的运动速度以及固相在气流中的浓度基本上保持不变，这是保证喷吹系统工作可靠性的非常重要的因素。

可更换的喷咀与弯管的内截面面积比小于0.6时，在采用粒状脱硫剂脱硫情况下，会因为固相在管道内“棚料”而使通道干线内局部阻力升高，继而使喷咀堵塞。

弯管与可更换的喷咀的内截面面积比大于0.9时，则喷咀切口处两相流的速度只有些微的提高，因而也不合理。

喷咀做成可更换的，且以螺纹接头与弯管连接起来，就能使磨损的喷咀快速拆卸和换新。喷咀拆卸和换新的方法如下：向已磨损的喷咀中打入一个带把柄的有棱的锥状专用棒，喷咀便可从弯管上拧脱下来，再把新喷咀拧入弯管中。这样就不必拆卸整个喷枪进行修理，也不必更换带有料流分配器和弯管的整个通道。修理作业可在工位上进行，只占用5～10分钟。

实验室研究和实践均表明：弯管对枪本体纵轴线的弯曲角度小于30°效果不好，因为铁水鼓泡区离开喷咀口的距离不够远，仍然容易堵塞枪本体内的通道。而当这一弯曲角度大于50°时，这段弯管的阻力会明显增大，因为弯管的弯曲半径是受喷枪半径制约的。增大的阻力对两相射流有“遏止”作用，在载气流量受限情况下(载气流量值取决于导入脱硫剂过程的猛烈程度)，保证不了喷枪出口处所必需的能够克服射流区阻力的速度。

从以上叙述可见，本申请的装置在大容量铁水包条件下可以保证稳定的把粒状镁导入铁水，同时在脱硫剂耗量很大情况下，也能保证铁水熔池均匀鼓泡。该装置加快和简化了喷枪的维护修理作业。同时，包内铁水装容率可达到95～97％，镁剂吸收率在90％以上，因而解决了提出的课题，达到了预期的技术效果。

Claims (9)

1.倒V字颗粒镁铁水脱硫喷枪，包括枪本体，其特征在于：所述枪本体包括配有耐火衬(2)的骨架(1)、置于枪本体内的通道(3)、料流分配器(4)及弯管(5)；所述料流分配器(4)的入料端口与通道(3)的出料端口配接；所述料流分配器(4)的出料端口与弯管(5)入料端口配接；所述料流分配器(4)中两相射流对枪本体纵轴线的布料角度α≤15°。

2.根据权利要求1所述的倒V字颗粒镁铁水脱硫喷枪，其特征在于：所述弯管(5)的端部配有喷咀(6)。

3.根据权利要求2所述的倒V字颗粒镁铁水脱硫喷枪，其特征在于：所述喷咀(6)的外部配有耐火套管(7)。

4.根据权利要求2或3所述的倒V字颗粒镁铁水脱硫喷枪，其特征在于：所述料流分配器(4)的出料端口与弯管(5)入料端口可拆卸配接；所述弯管(5)的端部与喷咀(6)可拆卸配接。

5.根据权利要求4所述的倒V字颗粒镁铁水脱硫喷枪，其特征在于：所述弯管(5)对枪本体纵轴线的弯曲角度35°≤β≤50°。

6.根据权利要求5所述的倒V字颗粒镁铁水脱硫喷枪，其特征在于：所述料流分配器(4)、弯管(5)和喷咀(6)的孔眼之公称通径(d1、d2、d3)沿两相射流朝喷枪出口的推进方向逐次缩小。

7.根据权利要求6所述的倒V字颗粒镁铁水脱硫喷枪，其特征在于：所述各弯管(5)内截面面积总和等于枪本体内的通道(3)公称通径的内截面积。

8.根据权利要求7所述的倒V字颗粒镁铁水脱硫喷枪，其特征在于：所述喷咀(6)和弯管(5)的内截面面积比为0.6～0.9。

9.根据权利要求4所述的倒V字颗粒镁铁水脱硫喷枪，其特征在于：所述料流分配器(4)、弯管(5)和喷咀(6)的孔眼之公称通径(d1、d2、d3)沿两相射流朝喷枪出口的推进方向逐次缩小。

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