CN103261825A - 用于二次燃烧喷枪的增强的分配器 - Google Patents

Abstract

一种用于二次燃烧喷枪的分配器，包括环形件、内部增强套筒以及外部套筒，其中，环形件以及内部增强套筒可由不同材料制成，且环形件以及外部套筒分别可以由第一种材料制成。环形件以及外部套筒分别可以由第一种材料制成，而内部增强套筒则可以由第二种材料制成，多条纵向肋条围绕内部增强套筒的内表面间隔设置，和/或多条纵向肋条中的一条或几条由钢或其它高强度材料制成。进一步地，多条纵向肋条可以围绕外部套筒的内表面间隔设置并且可由钢或其它高强度材料制成。环形件限定多个开口，所述开口允许来自于喷枪的气体通道内的气流流过环形件和喷枪外侧，而内部增强套筒可限定多个第一开口，而环形件则可以限定多个第二开口，其中，第一和第二开口中每个开口都直接或间接地与喷枪的第一冷却流体通道流体连通。进一步地，每个第一开口都与第二开口中一个开口邻接并直接地流体连通。此外，环形件可以限定多个第三开口，其中，每个第三开口与喷枪的第二冷却流体通道流体连通。

Description

用于二次燃烧喷枪的增强的分配器

相关申请的交叉参考

本申请要求2010年11月10日提交的序列号为61/412,348的题为“用于二次燃烧喷枪的增强的分配器”的美国临时专利申请的申请日的权益，为了所有的目的，其整体在此并入为参考文献。

发明的领域

本发明涉及一种用于二次燃烧喷枪的组合式增强的分配器组件。

背景技术

如图1所示，诸如碱性氧气炼钢的冶金工艺常常采用大型（典型地，直径大约在8英寸到16英寸之间，大约65-85英尺长，且重达约10吨）的水冷却氧气喷枪1以有效地从诸如碱性氧气转炉6的冶金转炉内位于炉渣7下方的熔融金属8中除去可氧化的成分。通常，除了位于喷枪1端部3的主氧气口2以外，现有技术中的氧气喷枪1可以包括设置于喷枪1外侧，自喷枪1上向上在间隔主氧气端部3一段距离的副氧气口5的环4。这些喷枪1被称为二次燃烧喷枪。副口5的环4向转炉环境分配氧气，以与来自于工艺的气体发生反应，其被称为二次燃烧（或“PC”）分配器。

由于热传递的要求，也为了保护PC分配器不受转炉内环境以及由二次燃烧反应所产生的局部热量的影响，PC分配器（以及与其相连接的管道）由具有高热传导性的金属（诸如高纯度铜）制成。

尽管二次燃烧喷枪通常被用于将氧气直接地引入到冶金转炉中，而其他各种气体也可以通过喷枪被引入，这取决于所需要的反应。为了方便，在下文中任何和所有通过喷枪被引入的反应气体通常被称作“气体”，理解为该气体可以是氧气或任何其他的一种或多种的活性或非活性气体。通常地，气体通过喷枪以非常高的速度被注入。例如，氧气可以以300立方米/分钟到600立方米/分钟之间的速度被注入到喷枪中。

正如本技术领域所公知的，当喷枪被典型地水平地放置于服务平台时，该喷枪在其使用期间会受到弯曲应力，尤其在装载和卸载操作期间以及在喷枪除渣壳（deskulling）操作期间。在喷枪的移动过程中，无论是用于安装还是除渣壳（deskulling）期间，通常地喷枪仅在其上端（即分配器上部）被提起，而其下端端部则在这样的移动中靠在相同点的平台上。因此，现有技术中的喷枪由于其所受到的弯曲载荷而通常会遭受偏转（即，基本上地或至少部分地横向偏转）。

喷枪的维修时间间隔通常取决于喷枪端部的寿命，喷枪主体的使用寿命是其端部使用寿命的许多倍。典型地，装配有PC分配器的喷枪容易发生严重弯曲（即永久偏转），并且在某些情况下，PC分配器的故障是由于PC分配器中高热传导性构件的相对较低的屈服强度。自从中间喷枪的PC分配器的引进（即至少在20世纪80年代，甚至可能更早）以来，并没有有效的解决所述弯曲的方案和/或故障问题依然发生。现有技术中的二次燃烧喷枪通常在一个相对短地使用期间后发生弯曲，从而需要对所述PC分配器进行相对频繁的更换。

以前，为了解决这一问题的尝试包括研制外部可移除的保护套筒，所述保护套筒被置于装配喷枪的新的以及翻新的PC分配器上以在运输到用户的设备期间保护喷枪。然而，当喷枪投入使用时，保护套筒必须移除。而在实践中，套筒通常地会在喷枪的卸载和安装完成之前就被移除。结果，在保护套筒被移除后，即在完成安装的过程中，在使用过程中，或者在喷枪的维修时间间隔结束时，喷枪被装载回卡车上得以返回并维修的过程中所述喷枪往往会被弯曲。

为解决这些问题的其它尝试包括使用配置于主气体通道内的内部增强管，其具有带口的支撑套环，允许气体流穿过套环，其中，内部增强管不是PC分配器的一部分，而是在PC分配器的主气体通道上游及下游内延伸。

发明的概述

第一方面，本发明包括用于二次燃烧喷枪的分配器，包括：环形件，内部增强套筒和外部套筒。在此第一方面中，环形件和内部增强套筒可以由不同的材料制成，而环形件和外部套筒中的每一个可由第一种材料制成。进一步地，环形件和外部套筒中的每个可由第一种材料制成，而内部增强套筒则可由第二种材料制成。

在本发明的用于二次燃烧喷枪的分配器的另一方面，多条纵向肋条围绕内部增强套筒的内表面间隔设置，和/或多条纵向肋条中的一条或多条由钢或其它高强度材料制成。进一步地，多条纵向肋条可以围绕外部套筒的内表面间隔设置，并且可以由钢或其它高强度材料制成。

在本发明的用于二次燃烧喷枪的分配器的再一个方面中，环形件可限定多个开口，所述开口允许来自于喷枪的气体通道内的气流流过环形件和喷枪外侧，内部增强套筒可以限定多个第一开口，而环形件则可以限定多个第二开口，其中，第一和第二开口中每个开口都直接或间接地与喷枪的第一冷却流体通道流体连通。进一步地，每个第一开口都与第二开口中的一个开口邻接，并且直接流体连通。此外，环形件可以限定多个第三开口，其中，每个第三开口与喷枪的第二冷却流体通道流体连通。

然而在本发明的用于二次燃烧喷枪的分配器的另一个方面中，环形件和外部套筒分别由铜制成，而内部增强套筒由钢制成。

而在本发明的用于二次燃烧喷枪的分配器的又一个方面中，环形件和外部套筒分别由一种或多种高热传导性和/或高抗氧化性的材料制成，并且其中内部增强套筒是由高强度材料制成。进一步地，多个第一纵向肋条围绕内部增强套筒的内表面间隔设置，而多个第二纵向肋条则围绕外部套筒的内表面间隔设置，其中，第一和第二纵向肋条中一条或多条由钢或其它高强度材料制成。

附图说明

为了使得本公开可以很容易地被理解并且轻而易举地得以实施，现在将结合下面的附图对本公开进行以示例的、非限制为目的描述，其中：

图1示出了在碱性氧气转炉中用于炼钢的二次燃烧喷枪的典型操作的立体剖视图；

图2是根据本发明优选实施方式的用于二次燃烧喷枪的组合式增强的分配器组件的立体图；

图3是根据本发明优选实施方式的用于二次燃烧喷枪的组合式增强的分配器组件的纵向剖视图；

图4是根据本发明优选实施方式的用于二次燃烧喷枪的组合式增强的分配器组件的纵向剖视图；

图5是根据本发明优选实施方式的用于二次燃烧喷枪的组合式增强的分配器组件的环形件构件的立体图；

图6是根据本发明优选实施方式的用于二次燃烧喷枪的组合式增强的分配器组件的环形件构件的另外一个立体图；

图7是根据本发明优选实施方式的用于二次燃烧喷枪的组合式增强的分配器组件的增强套筒构件的立体图；

图8是根据本发明优选实施方式的用于二次燃烧喷枪的组合式增强的分配器组件的增强套筒构件的另外一个立体图；

图9是根据本发明优选实施方式的用于二次燃烧喷枪的组合式增强的分配器组件的增强套筒构件的侧视图；

本发明优选实施方式的详细描述

在下面的详细描述中，参考了形成本发明一部分的所附实施例和附图，其中通过可以实施本发明主题的示例、特定实施方式示意了所附实施例和附图。这些实施方式描述得足够详细以使得那些本领域技术人员能够实现它们，但是应当理解的是，可以使用其他实施方式，并且其结构或逻辑可以改变而不脱离本发明主题的范围。本发明主题的这样的实施方式可以被单独地和/或共同地在此处称为术语“发明”，仅仅是为了方便，而不意指如果实际公开了一个以上的发明，自愿地将本申请的范围限制到任何单一的发明或发明概念上。

因此，下面的描述不会被理解为限定意义，而且，本发明主题的范围是由所附权利要求及其等同来限定的。

本发明涉及与二次燃烧喷枪10一起使用的本发明的组合式增强的分配器组件60，包括外侧管20，中间管30以及内侧管40，而后者的内侧限定了主氧气通道50。垫片22优选地根据要求设置于管20，30以及40之间，如图3所示。本发明的组合式增强的分配器组件60包括环形件70，优选地，由铜铸造或锻造而成，内部增强套筒80，优选地，由机械加工的或成型的钢制成，以及外部热传导和抗氧化套筒89，优选由铜制成。优选地，套筒80、89得以焊接到环形件70上以形成分配器组件60，尽管其它已知的连接所述三个部件70、80和89的方式，如钎焊以及其它化学或机械连接方式，均属于本发明的范围之内。由钢或铜制成的增强的和间隔的肋条90优选地环绕外部热传导套筒89的内侧环形表面设置，并与内部增强套筒80邻接。

如说明书附图所示，优选地，增强套筒80包括主体部81，中间环形倾斜部83以及环形开放端部85。另外，优选地，增强套筒80的内侧具有设置于其上的优选地由钢或其他高强度材料制成的细长增强肋条82，所述细长增强肋条82为分配器组件60提供额外的加固，同时也相对于内侧管40均匀地隔开所述分配器组件60。肋条82可与套筒80一体成型或通过焊接或其它已知的方式连接到套筒80上

环形件70限定了与次氧气通道52流体连通的二次燃烧氧气口71。增强套筒80进一步地限定了冷却流体开口84，其允许冷却流体通过这样的开口84流入所述冷却流体液通道54。

如说明书附图所示，在装配好的分配器60中，套筒80的开口84与由环形件70所限定的开口72相匹配。环形件70还限定了与返回冷却流体通道56流体连通的开口74。在这样的方式中，具有增强套筒80的分配器组件60为二次燃烧喷枪10提供加固强度，同时还允许入口和返回冷却流体流经分配器60。

在前面的详细描述中，各种不同的技术特征组合在一个单独的实施例中以简化公开。公开的本方法不应被理解为反映一个发明创造，本发明要求保护的实施例需要比在每个权利要求中明确记载的特征更多的特征。更确切地，正如以下权利要求所反映的，发明主题在于少于一个单独的公开的实施例的所有特征。因此，下面的权利要求被并入到详细描述中，每个权利要求作为一个单独的实施例独立存在。

Claims (16)

1.一种用于二次燃烧喷枪的分配器，包括环形件、内部增强套筒以及外部套筒。

2.如权利要求1所述的用于二次燃烧喷枪的分配器，其中环形件以及内部增强套筒由不同材料制成。

3.如权利要求1所述的用于二次燃烧喷枪的分配器，其中环形件以及外部套筒分别由第一种材料制成。

4.如权利要求1所述的用于二次燃烧喷枪的分配器，其中环形件以及外部套筒分别由第一种材料制成，而内部增强套筒由第二种材料制成。

5.如权利要求1所述的用于二次燃烧喷枪的分配器，其中多条纵向肋条围绕内部增强套筒的内表面间隔设置。

6.如权利要求5所述的用于二次燃烧喷枪的分配器，其中多条纵向肋条中的一条或几条由钢或其它高强度材料制成。

7.如权利要求1所述的用于二次燃烧喷枪的分配器，其中多条纵向肋条围绕外部套筒的内表面间隔设置。

8.如权利要求7所述的用于二次燃烧喷枪的分配器，其中多条纵向肋条中的一条或几条由钢或其它高强度材料制成。

9.如权利要求1所述的用于二次燃烧喷枪的分配器，其中环形件限定多个开口，所述开口允许来自于喷枪的气体通道内的气流流过环形件和喷枪外侧。

10.如权利要求1所述的用于二次燃烧喷枪的分配器，其中内部增强套筒限定多个第一开口，而环形件则限定多个第二开口，其中第一和第二开口中每个开口都直接或间接地与喷枪的第一冷却流体通道流体连通。

11.如权利要求10所述的用于二次燃烧喷枪的分配器，其中每个第一开口都与第二开口中一个开口邻接和直接地流体连通。

12.如权利要求11所述的用于二次燃烧喷枪的分配器，其中环形件限定多个第三开口，其中每个第三开口与喷枪的第二冷却流体通道流体连通。

13.如权利要求1所述的用于二次燃烧喷枪的分配器，其中环形件和外部套筒分别由铜制成，而内部增强套筒由钢制成。

14.如权利要求1所述的用于二次燃烧喷枪的分配器，其中环形件和外部套筒分别由一种或多种高热传导性和/或高抗氧化性的材料制成，并且其中内部增强套筒是由高强度材料制成。

15.如权利要求1所述的用于二次燃烧喷枪的分配器，其中多个第一纵向肋条围绕内部增强套筒的内表面间隔设置，而多个第二纵向肋条则围绕外部套筒的内表面间隔设置。

16.如权利要求15所述的用于二次燃烧喷枪的分配器，其中第一和第二纵向肋条中一条或多条由钢或其它高强度材料制成。

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