CN101906512A - 单喷颗粒镁铁水脱硫用喷枪 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种单喷颗粒镁铁水脱硫用喷枪，包括由上至下依次连接的旋转接头、可转动枪管组件和喷吹组件，旋转接头上设置喷吹颗粒镁入口和保护气入口，可转动枪管组件内设置喷吹颗粒镁通道和保护气通道，可转动枪管组件下段包覆有耐火层，可转动枪管组件底部设置喷吹组件，喷吹组件上设置颗粒镁喷吹孔和沿颗粒镁喷吹孔周向设置的环形保护气喷吹孔，与传统带汽化室的喷枪相比，可避免产生严重喷溅，脱硫效率也大大增加，同时，保护气也降低了喷枪口部粘渣造成堵塞的几率，而且对铁水有很好的均匀搅拌效果，提高脱硫剂的利用率和脱硫效率。本发明结构合理，维护方便，在冶金领域，尤其是铁水脱硫领域有很好的利用和推广前景。

Description

单喷颗粒镁铁水脱硫用喷枪

技术领域

本发明涉及钢铁冶炼中用于脱硫的设备，特别涉及一种单喷颗粒镁铁水脱硫用喷枪。

背景技术

对于普通钢种来说，除了易切削钢种外，硫是有害元素，降低钢材的含硫量是保证钢材质量的关键之一。在钢铁冶炼过程中，铁水的脱硫预处理广泛采用了喷吹工艺，其中，单喷颗粒镁脱硫因其耗量少、铁水温降小、设备投资成本低等一系列优点，近年来开始在我国钢铁厂实施应用。

单喷颗粒镁脱硫的关键设备之一是脱硫喷枪，现有喷枪的主要结构形式为单喷吹口带倒锥形汽化室结构，但这种喷枪仍存在着诸多问题：①由于喷枪下部带有汽化室，在喷吹脱硫中喷枪容易上下晃动，对脱硫设备带来不利影响，增加了设备故障率并缩短了设备使用寿命；②颗粒镁在汽化室集中气化后体积迅速膨胀，镁蒸汽从汽化室进入铁水中会产生严重的喷溅，增加了铁损；③颗粒镁集中气化也减小了镁蒸汽与铁水的接触面积，使得镁的利用率偏低；④由于现有喷枪的结构特点，导致了汽化室内壁上易粘附喷溅的渣铁，甚至堵塞喷吹口，增加了清理和维护的工作量；⑤喷枪长度较长，不利于进行运输和维护，也不便于单独对包覆耐火层的一段进行特殊处理；⑥喷吹口一般为单喷吹口，不利于镁在铁水中均匀散布。

针对上述不足，出现了一些改进的脱硫喷枪，如专利号为200420022313.9的实用新型专利，公开了一种铁水脱硫喷枪，该喷枪采用无汽化室结构，且将脱硫剂和保护气通过独立的通道分别输送，在喷射口处保护气对脱硫剂形成屏障，降低热传导从而避免喷吹口堵塞，但当需要旋转喷枪进行喷吹时，其保护气和脱硫剂供给口需随枪旋转，不利于进行供给，同时，该喷枪喷吹口的结构也决定了其脱硫剂进入铁水后较为集中，气化所产生的气泡较大，容易产生喷溅，且脱硫剂与铁水的接触面小，脱硫效率也受到限制；另外，该喷枪也未解决枪管长度过长所导致的一些问题。

因此，需探索一种全新的单喷颗粒镁铁水脱硫用喷枪，使其克服现有喷枪的缺点，具有脱硫效率高、易于维护等优点。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种单喷颗粒镁铁水脱硫用喷枪，本发明取消了传统的汽化室结构，并可将颗粒镁和保护气分别以单独通道输送和喷出，使保护气对颗粒镁形成保护屏障，避免过热熔化而堵塞喷吹口，同时，本发明通过多个周向均匀分布的喷吹口和喷枪自身的旋转使得喷吹均匀，可有效提高颗粒镁的利用率，另外，本发明采用两段式结构，可将包覆耐材的一段取下单独进行处理，便于维护和运输。

本发明的单喷颗粒镁铁水脱硫用喷枪，包括由上至下依次连接的旋转接头可转动枪管组件和喷吹组件；所述旋转接头上设置喷吹颗粒镁入口和保护气入口，所述可转动枪管组件内沿轴向设置有相互独立的喷吹颗粒镁通道和保护气通道，所述喷吹颗粒镁通道与喷吹颗粒镁入口连通，保护气通道与保护气入口连通，可转动枪管组件下段包覆有耐火层；所述喷吹组件上设置连通喷吹颗粒镁通道的颗粒镁喷吹孔和沿颗粒镁喷吹孔周向设置并连通保护气通道的环形保护气喷吹孔。

进一步，所述可转动枪管组件包括以可拆卸的方式固定连接的上枪管组件和下枪管组件，所述耐火层包覆在下枪管组件外；

进一步，所述上枪管组件包括内管Ⅰ和外套于内管Ⅰ的外管Ⅰ，内管Ⅰ为喷吹颗粒镁通道Ⅰ，内管Ⅰ与外管Ⅰ之间形成保护气通道Ⅰ；所述下枪管组件包括内管Ⅱ和外套于内管Ⅱ的外管Ⅱ，内管Ⅱ为喷吹颗粒镁通道Ⅱ，内管Ⅱ与外管Ⅱ之间形成保护气通道Ⅱ，所述喷吹颗粒镁通道Ⅰ与喷吹颗粒镁通道Ⅱ连通形成喷吹颗粒镁通道，保护气通道Ⅰ与保护气通道Ⅱ连通形成保护气通道；

进一步，所述喷吹组件包括设置于下枪管组件底端的分配器、至少两个沿分配器周向均匀分布的内喷管和一一对应外套于内喷管的外喷管，内喷管与外喷管之间形成夹层，所述内喷管与喷吹颗粒镁通道连通形成颗粒镁喷吹孔，夹层与保护气通道连通形成环形保护气喷吹孔；

进一步，所述喷吹组件的喷吹方向倾斜向下，且内喷管的轴线与下枪体组件轴线之间成20～90度夹角；

进一步，所述内喷管与外喷管之间的夹层在保护器出口附近截面面积沿保护气流动方向逐渐减小形成气流加速段；

进一步，所述上枪管组件底端设置上连接法兰，下枪管组件顶端对应设置下连接法兰，所述上连接法兰和下连接法兰中心均对应设置用于连通喷吹颗粒镁通道Ⅰ和喷吹颗粒镁通道Ⅱ的孔Ⅰ，上连接法兰和下连接法兰上均沿周向并列对应设置有用于连通保护气通道Ⅰ和保护气通道Ⅱ的孔Ⅱ；

进一步，所述上连接法兰与下连接法兰之间位于孔Ⅰ和孔Ⅱ之间设置密封圈Ⅰ，上连接法兰与下连接法兰之间位于孔Ⅱ与上连接法兰外沿之间设置密封圈Ⅱ；

进一步，所述上连接法兰与下连接法兰之间沿周向并列设置有用于传递转矩的键；

进一步，所述单喷颗粒镁铁水脱硫用喷枪还包括可升降旋转小车，所述上枪管组件上设置连接座，连接座与可升降旋转小车固定连接形成可升降小车可带动枪管组件旋转的结构，所述可升降旋转小车的旋转速度低于100r/min。

发明的有益效果：本发明的单喷颗粒镁铁水脱硫用喷枪，具有以下优点：

1.通过颗粒镁和保护气分别输送，在喷吹时保护气对颗粒镁形成保护屏障，减少热传导，避免颗粒镁熔化发生堵塞；

2.通过取消汽化室，将颗粒镁通过多个喷吹口均匀分散喷撒到铁水中，有效减少镁气化时产生的喷溅；由于镁分散到铁水中以后气化行成的气泡大大减小，因此也增加了镁蒸汽与铁水接触面积，有利于反应的进行；

3.通过喷吹氮气或者氩气等惰性气体并旋转喷枪，增加铁水的气体搅拌效果，改善脱硫的动力学条件，这些措施使得颗粒镁喷吹脱硫的反应环境得到极大的改善，显著提高脱硫效果和降低脱硫成本；

4.喷枪采用分段式设计，降低了喷枪的制造运输难度，同时由于下段与整个喷枪长度相比大大缩短，因而可以方便的对下段的耐火层进行特别工艺处理，从而大大提高喷枪的使用寿命；另外，喷枪的一般失效是由于耐材失效引起，因此在更换喷枪时，可以仅更换喷枪下段，使得喷枪更换十分方便，也使使用成本大大降低。

5.结构设计合理，易于制造，且设备使用寿命长。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明作进一步描述。

图1为本发明的结构示意图；

图2 是本发明上枪管组件与下枪管组件之间的连接结构示意图；

图3 是本发明喷吹组件的结构示意图；

图4 是本发明的内喷管与外喷管的结构示意图。

具体实施方式

图1为本发明的结构示意图，图2 是本发明上枪管组件与下枪管组件之间的连接结构示意图，图3 是本发明喷吹组件的结构示意图，图4 是本发明的内喷管与外喷管的结构示意图，如图所示：本实施例的单喷颗粒镁铁水脱硫用喷枪，包括可升降旋转小车、由上至下依次连接的旋转接头1、可转动枪管组件和喷吹组件，所述旋转接头1上设置喷吹颗粒镁入口1a和保护气入口1b，所述可转动枪管组件内沿轴向设置有相互独立的喷吹颗粒镁通道2和保护气通道3，本实施例采用内外管嵌套的结构构成两条独立通道，结构简单合理，易于实现，所述喷吹颗粒镁通道2与喷吹颗粒镁入口1a连通用于输送颗粒镁及其载气，保护气通道3与保护气入口1b连通用于输送如氮气、氩气等保护气体，所述枪管组件上设置连接座4，通过连接座与可升降旋转小车连接后，可以在小车的带动下实现可转动枪管组件的旋转，所述可升降旋转小车的旋转速度为80r/min，控制小车的旋转转速低于100r/min以保护设备不受损坏，枪管组件旋转可使颗粒镁更均匀分散地喷撒到铁水中，同时，也对铁水起到搅拌作用，通过旋转接头实现与不参与转动的喷吹颗粒镁和保护气输送管道连接；可转动枪管组件下段包覆有耐火层5，所述喷吹组件包括设置于下枪管组件7底端的分配器8、四个沿分配器8周向均匀分布的内喷管9a和一一对应外套于内喷管9a的外喷管9b，颗粒镁通过四个喷吹口均匀分散喷撒到铁水中，有效减少镁气化时产生的喷溅，当然，设置两个或两个以上任何数量的喷吹口均可实现均匀分散颗粒镁的目的；由于镁分散到铁水中以后气化行成的气泡大大减小，因此也增加了镁蒸汽与铁水接触面积，有利于反应的进行，内喷管9a与外喷管9b之间形成夹层，所述内喷管9a与喷吹颗粒镁通道2连通形成颗粒镁喷吹孔，夹层与保护气通道3连通形成环形保护气喷吹孔，保护气从夹层喷出，对从内喷管喷出的颗粒镁形成一道环形气体屏障，避免颗粒镁受热软熔以后粘附在喷吹口上堵塞喷吹口；另一方面高速喷出的气体加上喷枪自身的旋转极大地增加了铁水的搅拌效果，使得脱硫的动力学条件大为改善，脱硫效率极大提高。

本实施例中，所述可转动枪管组件包括上枪管组件6和下枪管组件7，上枪管组件6与下枪管组件7以可拆卸的方式固定连接，所述上枪管组件6底端设置上连接法兰10，下枪管组件7顶端对应设置下连接法兰11，所述上连接法兰10和下连接法兰11中心均对应设置用于连通喷吹颗粒镁通道Ⅰ和喷吹颗粒镁通道Ⅱ的孔Ⅰ，上连接法兰10和下连接法兰11上均沿周向并列对应设置有用于连通保护气通道Ⅰ和保护气通道Ⅱ的孔Ⅱ，所述连接座4设置于上枪管组件6上，所述耐火层5包覆在下枪管组7件外，所述上枪管组件6包括内管Ⅰ6a和外套于内管Ⅰ6a的外管Ⅰ6b，内管Ⅰ6a为喷吹颗粒镁通道Ⅰ，内管Ⅰ6a与外管Ⅰ6b之间形成保护气通道Ⅰ；所述下枪管组件7包括内管Ⅱ7a和外套于内管Ⅱ7a的外管Ⅱ7b，内管Ⅱ7a为喷吹颗粒镁通道Ⅱ，内管Ⅱ7a与外管Ⅱ7b之间形成保护气通道Ⅱ，所述喷吹颗粒镁通道Ⅰ与喷吹颗粒镁通道Ⅱ连通形成喷吹颗粒镁通道2，保护气通道Ⅰ与保护气通道Ⅱ连通形成保护气通道3，喷枪采用分段式设计，降低了喷枪的制造运输难度，同时由于下段与整个喷枪长度相比大大缩短，因而可以方便的对下段的耐火层进行特别工艺处理，从而大大提高喷枪的使用寿命；另外，喷枪的一般失效是由于耐材失效引起，因此在更换喷枪时，可以仅更换喷枪下段，使得喷枪更换十分方便，也使使用成本大大降低。

本实施例中，所述喷吹组件的喷吹方向倾斜向下，且内喷管9a的轴线与下枪体组件7轴线之间成30度夹角，合理选择颗粒镁和保护气的喷出角度，使颗粒镁分散更均匀，且改善了脱硫的动力学条件，当然，采用20度-90度范围内的任意角度，均能实现本发明的目的。

本实施例中，所述内喷管9a与外喷管9b之间的夹层间距沿保护气流动方向逐渐减小形成气流加速段，本实施例将内喷管前端设置成向外凸出的锥形结构，锥形结构的斜面与外喷管内壁之间形成夹层间距逐渐减小的结构，使气体喷出时速度提高，高速喷出的气体加上喷枪自身的旋转极大地增加了铁水的搅拌效果，使得脱硫的动力学条件大大改善。

本实施例中，所述上连接法兰10与下连接法兰11之间位于孔Ⅰ和孔Ⅱ之间设置密封圈Ⅰ12，以使保护气通道和喷吹颗粒镁通道隔绝，上连接法兰10与下连接法兰11之间位于孔Ⅱ与上连接法兰10外沿之间设置密封圈Ⅱ13，以使保护气通道与外界隔绝，以防止使用过程中漏气。

本实施例中，所述上连接法兰10与下连接法兰11之间沿周向并列设置有用于传递转矩的键14，用于在上枪管组件和下枪管组件之间传递转矩，通过可承受较大载荷的键来传递转矩，可大大延长喷枪的使用寿命。

本实施例中，所述外管Ⅱ7b外焊接有筋板15和开口沿径向向外的V形铆筋16，以使耐火材料更加牢固，延长喷枪的使用寿命，降低下枪管组件的更换频率。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (10)

1.一种单喷颗粒镁铁水脱硫用喷枪，其特征在于：包括由上至下依次连接的旋转接头（1）、可转动枪管组件和喷吹组件；所述旋转接头（1）上设置喷吹颗粒镁入口（1a）和保护气入口（1b），所述可转动枪管组件内沿轴向设置有相互独立的喷吹颗粒镁通道（2）和保护气通道（3），所述喷吹颗粒镁通道（2）与喷吹颗粒镁入口（1a）连通，保护气通道（3）与保护气入口（1b）连通，可转动枪管组件下段包覆有耐火层（5）；所述喷吹组件上设置连通喷吹颗粒镁通道（2）的颗粒镁喷吹孔和沿颗粒镁喷吹孔周向设置并连通保护气通道（3）的环形保护气喷吹孔。

2.根据权利要求1所述的单喷颗粒镁铁水脱硫用喷枪，其特征在于：所述可转动枪管组件包括以可拆卸的方式固定连接的上枪管组件（6）和下枪管组件（7），所述耐火层（5）包覆在下枪管组（7）件外。

3.根据权利要求2所述的单喷颗粒镁铁水脱硫用喷枪，其特征在于：所述上枪管组件（6）包括内管Ⅰ（6a）和外套于内管Ⅰ（6a）的外管Ⅰ（6b），内管Ⅰ（6a）为喷吹颗粒镁通道Ⅰ，内管Ⅰ（6a）与外管Ⅰ（6b）之间形成保护气通道Ⅰ；所述下枪管组件（7）包括内管Ⅱ（7a）和外套于内管Ⅱ（7a）的外管Ⅱ（7b），内管Ⅱ（7a）为喷吹颗粒镁通道Ⅱ，内管Ⅱ（7a）与外管Ⅱ（7b）之间形成保护气通道Ⅱ，所述喷吹颗粒镁通道Ⅰ与喷吹颗粒镁通道Ⅱ连通形成喷吹颗粒镁通道（2），保护气通道Ⅰ与保护气通道Ⅱ连通形成保护气通道（3）。

4.根据权利要求3所述的单喷颗粒镁铁水脱硫用喷枪，其特征在于：所述喷吹组件包括设置于下枪管组件（7）底端的分配器（8）、至少两个沿分配器（8）周向均匀分布的内喷管（9a）和一一对应外套于内喷管（9a）的外喷管（9b），内喷管（9a）与外喷管（9b）之间形成夹层，所述内喷管（9a）与喷吹颗粒镁通道（2）连通形成颗粒镁喷吹孔，夹层与保护气通道（3）连通形成环形保护气喷吹孔。

5.根据权利要求4所述的单喷颗粒镁铁水脱硫用喷枪，其特征在于：所述喷吹组件的喷吹方向倾斜向下，且内喷管（9a）的轴线与下枪体组件（7）轴线之间成20～90度夹角。

6.根据权利要求5所述的单喷颗粒镁铁水脱硫用喷枪，其特征在于：所述内喷管（9a）与外喷管（9b）之间的夹层在保护气出口附近截面面积沿保护气流动方向逐渐减小形成气流加速段。

7.根据权利要求6所述的单喷颗粒镁铁水脱硫用喷枪，其特征在于：所述上枪管组件（6）底端设置上连接法兰（10），下枪管组件（7）顶端对应设置下连接法兰（11），所述上连接法兰（10）和下连接法兰（11）中心均对应设置用于连通喷吹颗粒镁通道Ⅰ和喷吹颗粒镁通道Ⅱ的孔Ⅰ，上连接法兰（10）和下连接法兰（11）上均沿周向并列对应设置有用于连通保护气通道Ⅰ和保护气通道Ⅱ的孔Ⅱ。

8.根据权利要求7所述的单喷颗粒镁铁水脱硫用喷枪，其特征在于：所述上连接法兰（10）与下连接法兰（11）之间位于孔Ⅰ和孔Ⅱ之间设置密封圈Ⅰ（12），上连接法兰（10）与下连接法兰（11）之间位于孔Ⅱ与上连接法兰（10）外沿之间设置密封圈Ⅱ（13）。

9.根据权利要求8所述的单喷颗粒镁铁水脱硫用喷枪，其特征在于：所述上连接法兰（10）与下连接法兰（11）之间沿周向并列设置有用于传递转矩的键（14）。

10.根据权利要求9所述的单喷颗粒镁铁水脱硫用喷枪，其特征在于：还包括可升降旋转小车，所述上枪管组件（6）上设置连接座（4），连接座（4）与可升降旋转小车固定连接形成可升降小车可带动枪管组件旋转的结构，所述可升降旋转小车的旋转速度低于100r/min。

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