CN103114177B - 辅助铁水扒渣的吹气聚渣喷枪及其使用方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种辅助铁水扒渣的吹气聚渣喷枪及其使用方法，吹气聚渣喷枪包括枪管，所述枪管具有一个开口端和一个封闭端，所述枪管的管壁上靠近封闭端处以枪管中轴线为对称开设有喷口，所述喷口的中轴线和所述枪管的中轴线垂直，所述喷口的内径和枪管的内径之比为0.35~0.70:1。吹气聚渣喷枪具有结构简单、使用寿命长、吹气驱渣操作稳定等特点。本发明喷枪结合其使用方法可以提高铁水渣聚集程度、增大铁水裸露面积、对铁水罐壁冲刷磨损小、扒渣铁损低、扒渣时间短。
Description
技术领域
本发明涉及铁水预处理与扒渣技术领域，具体地指一种辅助铁水扒渣的吹气聚渣喷枪及其使用方法。
背景技术
铁水预处理与扒渣技术是洁净钢生产平台的关键技术之一，铁水预处理与扒渣则是现代钢铁工业生产流程中的必备工序。
传统工艺为采用扒渣机进行铁水液面上铁水渣的扒除，扒渣机上设置有扒渣板，由于铁水罐与扒渣板形状的限制，扒渣板不能伸到铁水罐后壁，导致该区域铁水渣难以扒出；同时，由于铁水液面上铁水渣的分散与漂浮，扒渣板单次动作的扒渣量少，导致扒渣板动作次数多，扒渣时间长、扒渣效率低、扒渣铁损大、运行成本高，制约了预处理工序技术经济指标的改善与生产效益的发挥。针对上述问题，一些技术先进国家的钢铁企业，先后于上世纪80年代与90年代开发了顶枪吹气赶渣与铁水罐壁安装透气砖透气赶渣的辅助扒渣工艺，通过沿铁水罐后壁插入的吹气顶枪或安装在铁水罐后壁铁水深处透气砖的气体喷吹，驱使铁水液面上铁水渣向罐嘴方向聚集与铁水面裸露，大幅度缩小铁水渣分散区域与扒渣板作业面，取得了减少扒渣板运行次数、缩短扒渣板行程、提高扒渣效率、降低扒渣铁损等综合效果，但对顶枪辅助吹气聚渣的扒渣装置、顶枪结构、安装运行方式、操作工艺参数以及透气砖透气辅助扒渣的透气砖结构形式、安装部位、气体连接结构、操作工艺参数等均未进行形同的报道。
进入21世纪后，我国一些钢铁企业首先开展了铁水罐透气砖辅助扒渣工艺技术的研究，并在众多钢铁企业得到应用，但由于透气砖气体连接操作繁琐、透气砖堵塞与透气砖区域漏铁风险等不足，时常威胁铁水罐的安全运行与正常周转，对于“一罐到底”的工艺模式，安全隐患更大，透气砖吹开率将更低。为此，2005年，宝钢率先开展了顶枪吹气驱渣辅助扒渣工艺技术的研究，并基于具体的工艺布局与设备状况，开展了大量的技术完善工作，于2010年在宝钢集团梅山钢铁股份有限公司铁水喷吹脱硫扒渣生产线上得到应用，取得了优良的应用效果；首钢京唐钢铁联合有限公司针对曹妃甸铁水KR搅拌脱硫扒渣生产线的工艺布局与设备现状，2012年初开展了顶枪吹气辅助扒渣工艺技术研究与应用研究，据现场考察，应用效果优良；此外，武钢、鞍钢等钢铁企业也先后开展了顶枪吹气辅助扒渣的技术研究。国内相关钢铁企业基于不同侧重的技术研究，形成了特色鲜明的辅助扒渣顶枪吹气聚渣方法与吹气喷枪等系列专利技术。
这些专利技术主要集中在顶枪吹气聚渣方法及吹气聚渣喷枪两方面：
在顶枪吹气聚渣方法方面，申请号201010269403.8“一种吹气赶渣装置与赶渣方法”，申请号201210021342.2“吹气聚渣设备、扒渣系统及其方法”，申请号200910187790.8“一种铁水扒渣法”等喷枪吹气聚渣方法，分别对喷枪插入深度、倾斜角度、喷吹气体压力与流量、喷枪吹气启动时机等进行了说明。但上述专利均存在不同层度的缺陷，例如喷枪吹气时机的滞后（大块渣扒净后或渣层厚度小于50mm后启动喷枪吹气）、喷枪插入深度浅（插入深度300~400mm）、过小的喷吹流量（15~30Nm3/h或0~800L/min），不利于喷枪吹气聚渣作用时间的保障、喷吹气体上浮动能及其对液面铁水渣驱动能力的提高、吹气聚渣效果的保证等；
在吹气聚渣喷枪方面，国内相关钢铁企业以延长使用寿命为目的，通过枪衬增厚手段，提高枪衬抗熔渣与铁水冲刷磨损与侵蚀能力，形成了多项专利技术，如： CN201778055U “用于吹气赶渣的吹气枪”，CN201793624U “用于铁水吹气赶渣的吹气枪”，对于上述专利喷枪易引起铁水罐壁耐火材料侵蚀加剧的不足，中国专利CN202006279U“一种辅助铁水扒渣的吹气枪”在上述专利技术的基础上，进行了倾斜喷口设计，防止喷吹气体对罐壁耐火材料的冲刷；然而，有关顶枪结构以及顶枪插入部位对吹气驱渣程度的影响却都未涉及，导致不同企业顶枪吹气辅助扒渣效果差异较大，尤其是铁水罐壁处铁水渣的驱赶效果，因而，有必要进一步开展顶枪结构及其使用方法的研究，提高顶枪吹气驱渣的聚渣程度，达到缩短扒渣时间、降低扒渣铁损、减少维护成本等综合目标。
发明内容
本发明的目的在于克服现有吹气聚渣喷枪及顶枪吹气聚渣方法扒渣时间长、铁损高、容易腐蚀铁水罐的缺陷，提供一种高效、经济、维护成本低的辅助铁水扒渣的吹气聚渣喷枪及其使用方法。
为实现上述目的，本发明所设计的辅助铁水扒渣的吹气聚渣喷枪，包括枪管，所述枪管具有一个开口端和一个封闭端，所述枪管的管壁上靠近封闭端处以枪管中轴线为对称开设有喷口，所述喷口的中轴线和所述枪管的中轴线垂直，所述枪管的封闭端外侧及与封闭端相连的管壁外侧均匀布置有V形锚固件，所述V形锚固件上覆盖有耐火浇注料层。
优选地，所述喷口的内径和枪管的内径之比为0.35~0.70:1。
优选地，所述耐火浇注料层由包裹住封闭端的铁水浸入段和与铁水浸入段相连的非浸入段构成，铁水浸入段厚度大于非浸入段。
进一步地，所述铁水浸入段的长度为600~1100mm、厚度为30~50mm，所述非浸入段的长度为300~500mm、厚度为15~30mm。
优选地，所述枪管的开口端处设有喷枪驱动装置连接件。
上述辅助铁水扒渣的吹气聚渣喷枪的使用方法，包括以下步骤：
1）喷枪安装：转动所述吹气聚渣喷枪的枪管，使铁水罐嘴和铁水罐中轴线的连线与两个喷口的中轴线垂直，并通过喷枪驱动装置连接件，将枪管固定安装在喷枪驱动装置上，实现喷枪驱动装置对吹气聚渣喷枪的操控与供气；
2）喷枪通气：将铁水罐从正常位倾斜至扒渣位后，调整喷口至铁水罐后壁渣面上方，开通气源进行吹气聚渣喷枪吹气；
3）喷枪插入：在吹气聚渣喷枪保持吹气通畅的条件下，利用喷枪驱动装置将其插入铁水中，并使喷口中轴线和铁水液面的垂直距离L1为500~1000mm，使与铁水罐嘴相对的铁水液面长轴端点D1和喷口在水平面上的投影距离L2≤300mm；
4）吹气驱渣与扒渣：进行吹气聚渣喷枪持续吹气，驱赶铁水液面上的铁水渣向铁水罐嘴方向聚集，同时采用扒渣机进行扒渣，直至扒渣结束；
5）提起喷枪：保持吹气聚渣喷枪吹气状态条件下，提升吹气聚渣喷枪直至喷口上升至铁水液面上方，然后关闭气源，将铁水罐回到正常位，等待下一次扒渣。
优选地，所述步骤4）中，进行吹气聚渣喷枪持续吹气时，其吹气压力为0.5~0.8MPa，吹气流量为100~350Nm3/h。
本发明的有益效果如下：
1、根据水模实验与工业性试验结果，与现有技术中直筒单喷口结构喷枪，本发明的双喷口及其与枪管轴线垂直布置的喷枪结构，改变了喷吹气流方向，减少气流对罐壁的磨损，促进了吹气对铁水罐左右罐壁区域铁水渣向扒渣口的驱赶作用，提高了吹气聚渣效果与扒渣效率，缩短了扒渣时间；此外，在同等吹气流量条件下，气体流股一分为二，单股气流动能与冲刷磨损能力降低，提高了喷吹的稳定性和喷吹流量适应范围，遏制了吹气过程的喷溅现象与喷溅铁损，并进一步降低了铁水罐壁的冲刷磨损，罐壁磨损速度减少一半以上；同时，还改变了吹气反作用力方向，增强了喷枪下枪过程中枪头的抗机械损伤能力，降低了喷枪吹气过程中引起的喷枪上下跳动及其对喷枪与喷枪驱动装置的机械伤害。
2、本发明耐热金属丝V形锚固件的设计，延缓了金属锚固件的高温熔损与氧化进程，增强了喷枪整体的抗破损能力；铁水浸入段耐火浇注料层增厚结构以及钢纤维增强刚玉莫来石质浇注料的采用，提高了喷枪耐火浇注料层的热震稳定性、力学强度、抗机械冲击能力等性能，延缓了耐火浇注料层的破损进程，强化了耐火浇注料层对枪管、金属喷口、金属锚固件等的保护功能，达到延长喷枪使用寿命的目的。
3、本发明的吹气喷枪使用方法中合理的喷枪安装固定方式、喷枪插入点与插入深度、喷吹工艺参数等，优选了喷枪的结构尺寸与制作成本，提高了喷枪吹气上浮动能的有效利用率，增强了喷枪吹气对铁水罐后壁与左右侧壁边缘区域铁水渣的驱赶作用，提高扒渣板动作的有效率，缩短扒渣时间，降低吹气对罐壁耐火材料工作衬的磨损；喷枪操作步骤的设计，防止了喷枪的堵塞，保证了喷枪吹气的畅通、吹气聚渣作用时间与喷枪的持续循环使用；
4、喷吹工艺参数的设定，保证了喷气气体对铁水液面铁水渣的驱赶作用力和铁水裸露面形状的合理性，进一步提高扒渣效率与降低罐壁冲刷磨损；通过上述技术的综合，达到延长吹气喷枪使用寿命、提高喷枪吹气辅助扒渣操作的稳定性与可靠性以及铁水渣聚集程度、增大铁水裸露面积、提高缩短扒渣板行程与扒渣时间、降低扒渣铁损与吹气喷枪消耗、减小罐壁磨损等综合目的。
附图说明
图1为本发明的辅助铁水扒渣的吹气聚渣喷枪部分剖视结构示意图。
图2为图1中辅助铁水扒渣的吹气聚渣喷枪的喷枪安装状态示意图。
图3为图1中辅助铁水扒渣的吹气聚渣喷枪的喷枪通气状态示意图。
图4为图1中辅助铁水扒渣的吹气聚渣喷枪的喷枪插入状态示意图。
图5为图1中辅助铁水扒渣的吹气聚渣喷枪的吹气驱渣与扒渣状态示意图。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细描述。
如图1所示，一种辅助铁水扒渣的吹气聚渣喷枪，包括枪管1，枪管1具有一个开口端1.1和一个封闭端1.2，枪管1的管壁上靠近封闭端1.2处以枪管1中轴线为对称开设有喷口2，喷口2的中轴线和枪管1的中轴线垂直，喷口2的内径和枪管1的内径之比为0.50:1。喷口2采用普通碳钢无缝管制作，沿枪管1轴向垂直径向对称焊接。
枪管1的封闭端1.2外侧及与封闭端1.2相连的管壁外侧均匀布置有V形锚固件3，V形锚固件3上覆盖有耐火浇注料层4。V形锚固件3采用耐热金属丝制作，焊接固定在耐火浇注料层4中的枪管1及封闭端1.2表面。
耐火浇注料层4采用钢纤维增强刚玉莫来石质浇注料整体浇注成型。耐火浇注料层4由包裹住封闭端1.2的铁水浸入段4.1和与铁水浸入段4.1相连的非浸入段4.2构成，铁水浸入段4.1厚度大于非浸入段4.2。
铁水浸入段4.1的长度为800mm、厚度为35mm，所述非浸入段4.2的长度为400mm、厚度为20mm。
所诉枪管1的开口端1.1处设有喷枪驱动装置连接件5。喷枪驱动装置连接件5可以根据需要采用法兰盘或者快速接头等常用连接件。
上述辅助铁水扒渣的吹气聚渣喷枪的使用方法，包括以下步骤：
1）喷枪安装：转动吹气聚渣喷枪的枪管1，使铁水罐嘴7.2和铁水罐7中轴线的连线与两个喷口2的中轴线垂直，并通过喷枪驱动装置连接件5，将枪管1固定安装在喷枪驱动装置6上，实现喷枪驱动装置6对吹气聚渣喷枪的操控与供气，如图2所示；
2）喷枪通气：将铁水罐7从正常位倾斜至扒渣位后，调整喷口2至铁水罐后壁7.1渣面上方，开通惰性气体气源进行吹气聚渣喷枪吹气，如图3所示；
3）喷枪插入：在吹气聚渣喷枪保持吹气通畅的条件下，利用喷枪驱动装置6将其插入铁水中，并使喷口2中轴线和铁水液面的垂直距离L1为500~1000mm，使与铁水罐嘴7.2相对的铁水液面长轴端点D1和喷口2在水平面上的投影距离L2≤300mm，如图4所示；
4）吹气驱渣与扒渣：进行吹气聚渣喷枪持续吹气，吹气压力为0.5~0.8MPa，吹气流量为100~350Nm3/h，在高压气体的动力作用下，铁水的翻滚及铁水罐壁的反向作用力，铁水罐后壁7.1表面的铁水渣向铁水罐嘴7.2方向聚集，缩短扒渣板作业行程，便于铁水渣的扒除；采用扒渣机8进行扒渣，通过扒渣板的伸缩与左右运行，实现铁水渣的扒出，直至扒渣结束，如图5所示；
5）提起喷枪：保持吹气聚渣喷枪吹气状态条件下，提升吹气聚渣喷枪直至喷口2上升至铁水液面上方，然后关闭气源，将铁水罐7回到正常位，等待下一次扒渣。
将上述吹气聚渣喷枪及其使用方法和现有技术中的单喷口直筒喷枪吹气扒渣，对80吨铁水罐KR搅拌脱硫扒渣进行对比试验，与常规单喷口直筒喷枪吹气扒渣相比，本发明技术吹气稳定性与驱渣效果优良，工艺适应能力强，吹气后期铁水裸露面可达到铁水罐径2/3，特别是铁水罐左右侧壁区域，驱渣效果更优，液面铁水渣基本成一条直线向扒渣口推进，气体喷吹过程中未出现严重的喷溅现象，扒渣铁损与扒渣时间明显缩短，铁水罐壁耐火材料工作衬磨损速度降低50%以上，喷枪使用寿命达25次以上，单罐次吹气扒渣喷枪消耗成本降低10%以上，扒渣铁损降低0.3Kg/t铁。
Claims (4)
1.一种辅助铁水扒渣的吹气聚渣喷枪，包括枪管(1)，其特征在于：所述枪管(1)具有一个开口端(1.1)和一个封闭端(1.2)，所述枪管(1)的管壁上靠近封闭端(1.2)处以枪管(1)中轴线为对称开设有喷口(2)，所述喷口(2)的中轴线和所述枪管(1)的中轴线垂直，所述喷口(2)的内径和枪管(1)的内径之比为0.35～0.70:1，所述枪管(1)的封闭端(1.2)外侧及与封闭端(1.2)相连的管壁外侧均匀布置有V形锚固件(3)，所述V形锚固件(3)上覆盖有耐火浇注料层(4)，所述耐火浇注料层(4)由包裹住封闭端(1.2)的铁水浸入段(4.1)和与铁水浸入段(4.1)相连的非浸入段(4.2)构成，铁水浸入段(4.1)厚度大于非浸入段(4.2)。
2.根据权利要求1所述辅助铁水扒渣的吹气聚渣喷枪，其特征在于：所述铁水浸入段(4.1)的长度为600～1100mm、厚度为30～50mm，所述非浸入段(4.2)的长度为300～500mm、厚度为15～30mm。
3.根据权利要求1或2所述辅助铁水扒渣的吹气聚渣喷枪，其特征在于：所述枪管(1)的开口端(1.1)处设有喷枪驱动装置连接件(5)。
4.一种权利要求1所述辅助铁水扒渣的吹气聚渣喷枪的使用方法，包括以下步骤：
1)喷枪安装：转动所述吹气聚渣喷枪的枪管(1)，使铁水罐嘴(7.2)和铁水罐(7)中轴线的连线与两个喷口(2)的中轴线垂直，并通过喷枪驱动装置连接件(5)，将枪管(1)固定安装在喷枪驱动装置(6)上，实现喷枪驱动装置(6)对吹气聚渣喷枪的操控与供气；
2)喷枪通气：将铁水罐(7)从正常位倾斜至扒渣位后，调整喷口(2)至铁水罐后壁(7.1)渣面上方，开通气源进行吹气聚渣喷枪吹气；
3)喷枪插入：在吹气聚渣喷枪保持吹气通畅的条件下，利用喷枪驱动装置(6)将其插入铁水中，并使喷口(2)中轴线和铁水液面的垂直距离L1为500～1000mm，使与铁水罐嘴(7.2)相对的铁水液面长轴端点D1和喷口(2)在水平面上的投影距离L2≤300mm；
4)吹气驱渣与扒渣：进行吹气聚渣喷枪持续吹气，吹气压力为0.5～0.8MPa，吹气流量为100～350Nm3/h，驱赶铁水液面上的铁水渣向铁水罐嘴(7.2)方向聚集，同时采用扒渣机(8)进行扒渣，直至扒渣结束；
5)提起喷枪：保持吹气聚渣喷枪吹气状态条件下，提升吹气聚渣喷枪直至喷口(2)上升至铁水液面上方，然后关闭气源，将铁水罐(7)回到正常位，等待下一次扒渣。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
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| TR01 | Transfer of patent right |
Effective date of registration: 20170718 Address after: 430083, Hubei Wuhan Qingshan District Factory No. 2 Gate joint stock company organs Patentee after: Wuhan iron and Steel Company Limited Address before: 430080 Wuchang, Hubei Friendship Road, No. A, block, floor 999, 15 Patentee before: Wuhan Iron & Steel (Group) Corp. |
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| TR01 | Transfer of patent right |