CN102183147B - 火焰喷补机之喷枪 - Google Patents
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Abstract
本发明公开的火焰喷补机之喷枪，是为解决现有的喷枪喷出的火焰温度不能把耐火粉料烧成熔融状态，也不能形成真空抽出预热料罐里的高温耐火粉料之缺陷而设计的，该喷枪是在喷枪体前方内嵌喷嘴，喷嘴的轴线重合于喷枪体轴线；在喷枪体后方嵌入相同内径Φ的钢管Ⅰ与钢管Ⅱ，钢管Ⅰ轴线重合于喷枪体轴线，钢管Ⅱ轴线垂直于喷枪体轴线；钢管Ⅰ端面到钢管Ⅱ轴线距离为a，1mm＜a-Φ/2＜30mm；钢管Ⅱ端面与喷枪体轴线呈θ角，0°≤θ＜60°；喷枪尾部可形成真空区以抽出预热料罐里的耐火粉料；该喷枪之喷嘴可在其前方某设计距离处实现聚焦效果，焦点处温度可达2500℃左右，从而将耐火粉料烧成熔融状态，以达火焰喷补之效果。
Description
技术领域
本发明涉及一种喷枪，具体是涉及一种火焰喷补机之喷枪。
背景技术
钢铁公司炼钢炉内衬的材质都是耐火材料。我国的新炼钢炉平均炼300炉～400炉钢水后，内衬就被钢水侵蚀得有凹坑出现，为了不使内衬被击穿就需要及时修补。目前，国内外都是采用半干喷补法实施修补。半干喷补之喷枪就是中间一根管子输送耐火粉料、外面一根管子输送水（即做粘接剂用，又起到冷却作用）。因耐火材料最害怕的是极冷极热，半干喷补喷射到内衬（钢水温度为1680℃，倒出钢水后内衬也有1500℃以上）上的水会立即蒸发掉,这就是极冷极热，对耐火材料内衬的损害极大，因而半干喷补是破坏性修补，是没有办法的办法。现有的炼钢炉内衬需要修补时，一般都需要停炉降温到1200℃以下才可实施半干喷补法进行修补。这就造成炼钢效率低、吨钢成本高、炼钢炉炉龄短、经济损失大。
1992年，前苏联号称已研制成功了“火焰喷补机”，于是，首钢二炼钢花费300万元人民币购买了整套图纸和自动控制部分，又花费400万元人民币依照图纸制做出了样机。总花费700万元人民币的火焰喷补机性能参数如下：
1、修补一次 1、耗时60分钟～70分钟；
2、耗料8吨～12吨；
3、炼钢3炉～4炉；
实际效果仅相当于半干喷补机效果。不成功之处：压缩空气加压常温耐火粉料通过喷枪输送，耐火粉料没有进行事先预热，喷枪尾部也不能形成真空状态抽出预热料罐里的高温耐火粉料；且喷嘴结构为马蜂窝状，火焰离开喷嘴后出现喇叭扩散状，温度越来越低，而耐火粉料的平均熔点为2000℃。因而，此种结构的喷枪喷出的火焰温度是不可能把常温耐火粉料烧成熔融状态的，因而没有在全国推广。日本也在上世纪九十年代初研制出了上述结构的喷枪，但仍不能把常温耐火粉料烧成熔融状态。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种火焰喷补机之喷枪，该喷枪之尾部结构可形成真空状态以抽出预热料罐里的高温耐火粉料；该喷枪之喷嘴可在其前方某设计距离处实现聚焦效果，从而使焦点处的温度达到2500℃左右，实现将平均熔点为2000℃的耐火粉料烧成熔融状态；以增强火焰喷涂实施效果。
为实现上述发明目的，本发明采用如下技术方案：
本发明的火焰喷补机之喷枪，是在喷枪体前方内嵌喷嘴，所述喷嘴的轴线重合于喷枪体轴线；在喷枪体后方嵌入输送气体内径为Φ的钢管Ⅰ与输送粉料内径为Φ的钢管Ⅱ，所述钢管Ⅰ轴线重合于喷枪体轴线，所述钢管Ⅱ轴线垂直于喷枪体轴线；且钢管Ⅰ端面到钢管Ⅱ轴线垂直距离为a，1mm＜a-Φ/2＜30mm；所述钢管Ⅱ端面与喷枪体轴线呈θ角，0°≤θ＜60°。
为更好的实施本发明创造，所述钢管Ⅰ和钢管ⅡΦ内径相同，壁厚相同，材质相同。
为更好的实施本发明创造，所述喷枪体中心管内壁为高温耐磨管。
为更好的实施本发明创造，所述喷嘴的喷嘴体内腔设置起分割及导流作用的筋板，所述筋板与喷嘴体内腔设置为一体，且为同一材质；所述筋板在喷嘴体内腔横截面上均布设置，且所述筋板的个数n为3≤n≤7。
为更好的实施本发明创造，所述筋板的曲率半径ΣR＇与喷嘴体内腔的曲率半径ΣR方向一致；所述筋板的曲率半径ΣR＇为单一半径或几个不同半径组合而成；所述喷嘴体内腔曲率半径ΣR为单一半径或几个不同半径组合而成。
为更好的实施本发明创造，所述筋板的高度h从喷嘴体入口处沿喷嘴长度方向逐渐变低，到喷嘴体出口处与喷嘴体出口直径重叠，高度h为2mm≤h＜35mm，筋板的宽度w为5mm≤w≤35mm。
为更好的实施本发明创造，所述喷嘴体入口处直径D与出口处直径d的差值范围为3mm≤D-d＜30mm。
为更好的实施本发明创造，所述喷嘴体长度L为100mm＜L＜460mm。
由于采用如上所述的技术方案，本发明具有如下优越性：
1、由钢管Ⅰ与钢管Ⅱ组成的喂料机构可在钢管Ⅱ端部形成负压，使钢管Ⅱ内的粉料在自重状态下被抽出，并通过高温耐磨管进行输送，从而确保预热料罐在常压下安全正常输料。钢管Ⅱ端部负压形成原理为：高速气体离开钢管Ⅰ后，在经过钢管Ⅱ端部时把钢管Ⅱ端部的气体迅速带走而形成负压。
2、高速流动的气体和/或粉料由喷嘴体入口流入喷嘴体内腔后，由于筋板在喷嘴体内腔横截面上均布设置，且筋板起分割及导流作用；几块筋板立即将气体和/或粉料分割成几个区域，这几个区域内高速流动的气体和/或粉料在离开喷嘴后，一方面会沿着喷嘴体内腔的曲线方向向前流动，另一方面，由于高速流动的气体和/或粉料自身压力的释放，气体和/或粉料就会立即向被隔离空间内扩散，由于筋板的曲线方向与喷嘴内部结构的曲线方向一致，使得高速流动的气体和/或粉料在离开喷嘴前方某一设计距离处聚焦，从而达到预期聚焦效果。
3、由于通过此结构喷嘴的气体和/或粉料在离开喷嘴前方某一设计距离处可实现聚焦，达到聚焦效果，也就是说易燃气体在离开喷嘴后温度越来越高，焦点处的温度可达2500℃左右，这么高的温度带能充分把平均熔点为2000℃的耐火粉料烧成熔融状态，即能较易实现火焰喷补之三步骤：
a：把炼钢炉内衬被钢水侵蚀部位表面的一层渣先熔化掉；
b：在被侵蚀部位裸露出来的耐火材料内衬上烧出凸凹不平的凹坑，以增加喷涂层的粘附力；
c：把耐火粉料烧成熔融状态喷射到被侵蚀部位处；
从而完成火焰喷涂工作。
附图说明
附图1为本发明火焰喷补机之喷枪的结构示意图；
附图2为内嵌在喷枪体前方的喷嘴的结构示意图；
附图3是附图2的A-A剖视图
图中：1－钢管Ⅰ；2－钢管Ⅱ；3－钢管Ⅲ；4－高温耐磨管；5－钢管Ⅳ；6－筋板；7－喷嘴体。
具体实施方式
实施例一：
结合附图1、附图2和附图3，本发明的火焰喷补机之喷枪：是在喷枪体前方内嵌喷嘴，其中，喷嘴的轴线重合于喷枪体轴线；在喷枪体后方嵌入输送气体内径18mm的钢管Ⅰ1与输送气体内径18mm的钢管Ⅱ2，其中，钢管Ⅰ轴线重合于喷枪体轴线，钢管Ⅱ轴线垂直于喷枪体轴线；且钢管Ⅰ端面到钢管Ⅱ轴线垂直距离为11mm；钢管Ⅱ端面与喷枪体轴线呈10°角。另外，保证钢管Ⅰ和钢管Ⅱ壁厚相同、材质相同，以起到形成真空状态抽出高温耐火粉料之效果。
喷枪体前方内嵌的喷嘴，具体是喷嘴被镶嵌在钢管Ⅳ5内，喷嘴体长150mm、喷嘴体7入口处直径D设为20 mm、喷嘴体7出口处直径d设为15 mm，喷嘴体入口处直径D与出口处直径d的差值为5mm。在喷嘴体7内腔设置三个起分割及导流作用的筋板6，此三个筋板呈120o在喷嘴体内腔横截面上均布设置；其中，筋板与喷嘴体内腔设置为一体，且为同一材质。筋板1的曲率半径ΣR＇与喷嘴体内腔的曲率半径ΣR方向一致，筋板的曲率半径ΣR＇为1200mm，喷嘴体内腔的曲率半径为ΣR1100mm。筋板沿喷嘴长度方向宽度不变，其宽度w设为5mm；筋板的高度从喷嘴体入口处沿喷嘴长度方向逐渐变低，到喷嘴体出口处与喷嘴出口直径重叠，筋板在喷嘴体入口处高度h设为2mm。
高速气体离开钢管Ⅰ后，在经过钢管Ⅱ端部时把钢管Ⅱ端部的气体迅速带走而形成负压，使钢管Ⅱ内的粉料在自重状态下被抽出，并通过镶嵌在钢管Ⅲ3内的高温耐磨管4进行输送，从而确保预热料罐在常压下安全正常输料。
高速流动的耐火粉料和/或气体由喷嘴体入口流入喷嘴体内腔后，三块筋板立即将耐火粉料和/或气体分割成三个区域，这三个区域内高速流动的耐火粉料和/或气体在离开喷嘴后，一方面会沿着喷嘴体内腔的曲线方向向前流动，另一方面，由于高速气体自身压力的释放，气体就会立即向被隔离空间内扩散，由于筋板的曲线方向与喷嘴体内部结构的曲线方向一致，使得高速流动的耐火粉料和/或气体在离开喷嘴后温度越来越高，在喷嘴体出口前方1200mm距离处聚焦，焦点处的温度可达2500℃左右，这么高的温度带能充分把平均熔点为2000℃的耐火粉料烧成熔融状态，从而较好完成焊补作业工作。
实施例二：
本发明的火焰喷补机之喷枪：是在喷枪体前方内嵌喷嘴，其中，喷嘴的轴线重合于喷枪体轴线；在喷枪体后方嵌入内径60mm输送气体的钢管Ⅰ1与内径60mm输送粉料的钢管Ⅱ2，其中，钢管Ⅰ轴线重合于喷枪体轴线，钢管Ⅱ轴线垂直于喷枪体轴线；且钢管Ⅰ端面到钢管Ⅱ轴线垂直距离为40mm；钢管Ⅱ端面与喷枪体轴线呈θ角为50°。另外，保证钢管Ⅰ和钢管Ⅱ壁厚相同、材质相同，以起到形成真空状态抽出高温耐火粉料之效果。
喷枪体前方内嵌的喷嘴，长420mm、喷嘴体7入口处直径D设为60 mm、喷嘴体出口处直径d设为40 mm，喷嘴体入口处直径D与出口处直径d的差值为20mm。在喷嘴体内腔设置五个起分割及导流作用的筋板6，此五个筋板呈72o在喷嘴体内腔横截面上均布设置；其中，筋板与喷嘴体内腔设置为一体，且为同一材质。筋板的曲率半径ΣR＇与喷嘴体内腔的曲率半径ΣR方向一致，筋板的曲率半径ΣR＇为1650mm与1300mm组合，喷嘴体内腔的曲率半径ΣR为1500mm与1400mm组合。筋板沿喷嘴长度方向宽度不变，其宽度w设为12mm；筋板的高度从喷嘴体入口处沿喷嘴长度方向逐渐变低，到喷嘴体出口处与喷嘴体出口直径重叠，筋板在喷嘴体入口处高度h设为8mm。
高速流动的耐火粉料和/或气体由喷嘴入口流入喷嘴体内腔后，在喷嘴出口前方设计距离1500mm处聚焦，焦点处的温度可达2500℃左右，这么高的温度带能充分把平均熔点为2000℃的耐火粉料烧成熔融状态，从而较好完成火焰喷涂工作。
Claims (1)
1.火焰喷补机之喷枪，其特征是：在喷枪体前方内嵌喷嘴，所述喷嘴的轴线重合于喷枪体轴线；在喷枪体后方嵌入相同内径的钢管Ⅰ（1）与钢管Ⅱ（2），且钢管Ⅰ（1）和钢管Ⅱ（2）Φ内径相同，壁厚相同，材质相同；所述钢管Ⅰ（1）轴线重合于喷枪体轴线，所述钢管Ⅱ（2）轴线垂直于喷枪体轴线；且钢管Ⅰ端面到钢管Ⅱ轴线垂直距离为a，1mm＜a-Φ/2＜30mm；所述钢管Ⅱ端面与喷枪体轴线呈θ角，0°≤θ＜60°。
2、根据权利要求1所述的火焰喷补机之喷枪，其特征是：所述喷枪的喷嘴体(7)内腔设置有起分割及导流作用的筋板(6)，所述筋板与喷嘴体内腔设置为一体，且为同一材质；所述筋板在喷嘴体内腔横截面上均布设置，且所述筋板的个数n为3≤n≤7；筋板曲线的弯曲方向与喷嘴体内腔曲线的弯曲方向一致，朝向喷枪轴向中心线；所述筋板的内壁曲线为单一半径或几个不同半径组合而成；所述喷嘴体内腔曲线为单一半径或几个不同半径组合而成；筋板的高度h从喷嘴体入口处沿喷嘴长度方向逐渐变低，到喷嘴体出口处与喷嘴体出口直径重叠，高度h为2mm≤h＜35mm；筋板的宽度w为5mm≤w≤35mm。
3、根据权利要求2所述的火焰喷补机之喷枪，其特征是：所述喷嘴体(7)入口处直径D与出口处直径d的差值范围为3mm≤D-d＜30mm；喷嘴体长度L为100mm＜L＜450mm。
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