CN1037361A - 内含冷却腔的喷射或喷气喷枪 - Google Patents

Abstract

一种喷枪，包括一喷射管(1)，一与喷射管(1)同 轴的中间管(2)，一至少在喷射管(1)的部分长度上延 伸的耐熔材料防护层(4)，喷射管(1)和中间管(2)之 间形成一腔室(20)，其特征在于至少有一根管子(22) 供给冷却液体，且沿着中间管(2)和在中间管(2)外延 伸，供料管(22)在其顶端和冷却液体供给装置(23)连 接，且其底部(21)与腔室(20)的底部连通，在中间管 (2)外向下而在冷却腔(20)内向上输送冷却液体。

Description

本发明涉及一种用于钢铁厂和冶炼厂的喷枪，这种喷枪可向液态金属内喷射产物或喷入气体。

喷射和喷气喷枪基本包括一金属喷射管，金属喷射管由一中间管加固，中间管四周至少在其一部分长度上包有一层耐熔（火）材料保护层。在使用过程中，当浸入高温液态金属时，喷枪会由于受到热冲击使夹在防护层中的金属部分膨胀。为了减小热冲击的影响，BE837384，BE849582，DE2659735和US4097030等揭示的方法是提供一种带冷却装置的喷枪，这种冷却装置通过在喷射管和中间管间形成的环状腔输送冷却剂。

在已知的、现有技术的喷枪中，至少有一根管子下降到喷射管和中间管间的环形腔内，以便把冷却剂输入到环形腔的底部，当在腔中释放时，它可沿着喷射管及中间管向上流。这一特点的结果是喷枪内的金属管得以冷却，浸入液态金属熔池的喷枪，因热冲击而被损坏的速度可以慢一点。这种类型的喷枪比现有技术中没有冷却腔的喷枪的寿命要长得多。

然而，由于金属部分的膨胀比耐熔材料厉害，即使采用了上述冷却装置，耐熔材料也会从水平或垂直方向破裂，这样就损坏了耐熔材料。耐熔材料的破裂损坏了防护层，这样就需要大量的劳动和进行维修，因而喷枪的闲置时间比较长。

本发明的目的是提供一种带有冷却腔的喷枪，这种喷枪能使金属部分和耐熔材料层间的热膨胀差的不利因素减至最小。

这一目的是由本发明的喷射或喷气的喷枪来实现的，本发明的喷枪包括一与喷射管同轴的中间管和一至少在喷枪长度的一部分上覆盖有耐熔材料的防护层，喷射管和中间管之间形成了一个腔室，喷枪的特征在于至少有一根管子供给冷却液体，且沿着中间管在中间管外延伸，供料管在其顶端和冷却液体供给装置连接，且其底部与腔室的底部连通，这样就能在中间管外向下和在冷却腔内向上地输送冷却液流。冷却腔内包括一减缓冷却液体流动的装置，以有利于提高对喷射管的冷却作用。

耐熔层和喷枪的金属部分由一种不膨胀的材料（如特级纸板管）制成的部件隔开，防止耐熔材料粘到金属管上，当喷枪浸入高温的熔融金属熔池时，金属管能自由膨胀，使耐熔层不致破裂。耐熔层可具有一插入其中的金属加强骨架，且围绕喷枪体同轴延伸。加强骨架最好包括一网状结构，网状物的尺寸能使包围着骨架的耐熔材料穿过网状物连续延伸，使耐熔材料基本上形成一个整体。

喷枪的端部用耐熔材料制成的防护枪筒保护，如果需要，枪筒可以做成可拆卸的。防护枪筒有许多已知的实施例，例如专利BE904670，EP0099348和EP0116818。根据本发明的一个特征，枪筒包括一与喷射管成直线延伸的连接管，连接管的内径比喷射管内径小。在一个实施例中，连接管上有着多根管子，这些管子与连接管的导管连通，且围绕连接管分布，相对管轴横向延伸，通向枪筒的外表面，以排出流体的横向射流，这样来平衡（补偿）喷射液体施加在喷枪上的反作用力。有利的是，连接管周围为冷却腔所围绕。

下面结合附图对本发明作详细说明：

图1A和1B所示为本发明喷枪的一个实施例，其中喷枪的一部分是轴向剖视图，另一部分是切开的正视图。

图2是沿图1中Ⅱ-Ⅱ线的横截面图;

图3是沿图1中Ⅲ-Ⅲ线的横截面图;

图4是与图3相应的示图，表示了一种变形的实施例，和

图5所示为图1所示喷枪的变形型式，包括一可拆卸的保护枪筒。

请参阅图1A和1B，金属喷射管的上端悬挂在由螺母12固定的吊环11上。管1是输送喷入液态金属内牟铮ú牧匣蚱澹┑摹Ｑ嘏缟涔?的部分长度上包围着一滑动的金属管2，其底部嵌在垫圈3上的槽内，垫圈焊接在喷射管1上起支承作用。本发明的管2如图2和3所示是筒形的，但也可以是下面将参照图4描述的棱柱形。

管1和管2之间的空间形成一冷却腔20（如图2和3所示）。在底部，管2至少有一个开口与径向连接件21连接，连接件21与沿着管2且在管2外部下降的导管22连通。如附图所示的实施例中，四根管子22沿管2下降并与腔20连通。在它们的顶端，管22通入容器23，容器23中另有一导管24通入以提供冷却剂。

当喷枪浸入液态金属熔池中，且当导管24有冷却剂例如天然气进入时，冷却流体通过管22向下流动，并通过径向连接件21传输到冷却腔20的底部，此后，冷却流体上升至冷却腔，当到达腔20的顶部后，冷却流体在喷射管和横构件14之间继续流动，然后在弹簧13的高度处流出。

因此，管22中的冷却流体是从分配容器23流出的冷流体，然后先沿耐熔材料层4的内表面下降，从而达到了冷却的显著效果。在现有技术的冷却喷枪中，当冷却流体沿中间管上升时，在已被加暖至一定程度，因此冷却效果比本发明的喷枪小。

为了增强对喷射管的冷却作用，冷却腔20内有一使冷却流体流速减慢的装置。图1所示的实施例中，所述的装置是一卷绕在喷射管部分长度上的钢丝25。钢丝是用来引导腔20内的冷却流体向上盘旋，这样冷却腔内的流体的流速减慢，提高了冷却的效果。

也可以用其他的装置来减慢冷却流体的流速。图4所示即为另一实施例的情况。可以看出，图4中的冷却腔20的周围围着具有正方形横截面的管子2。当然，多边形的横截面可大可小。在本实施例中，减缓冷却流体流速的装置包括缓冲件26，缓冲件在相对于喷射管1的纵向轴的横向平面内，且沿喷射管有规则地分布。在本实施例中，缓冲件26延伸冷却腔20的横截面的一半。相继的缓冲件占有交错的位置，使冷却流体必须沿着喷射管的轴向盘旋流动。或者，缓冲件可延伸冷却腔的整个横截面，其上形成小孔，小孔最好不要都沿轴向成一直线。缓冲件在流体横截面上形成阻塞，迫使冷却液体放慢在冷却腔内的流速。

冷却装置的另一个优点是当喷枪向液态金属熔池内喷射一些粉状物质时，它能防止这些物质达到使这些物质变成糊状的温度，从而防止喷枪内的导管阻塞。

喷枪内的金属管由耐熔材料制成的保护层4保护，在保护层中插入一种在加热时不发生膨胀的材料制成的部件5。保护层4由通过横构件14作用的螺旋弹簧13的压力加以紧固。图1所示为整体式的耐熔材料保护层，但也可以根据已有技术，制成由连接件连接的叠加的耐熔垫圈。在这种实施例中，连接件自然也是产生损伤的薄弱环节所在。插入件5是一种特级纸板管，但也可用其他的非膨胀材料。非膨胀件的作用是使金属喷枪件与耐熔材料层隔开，当喷枪浸入熔化金属的熔池内产生高温而引起膨胀时，防止耐熔材料层受金属管膨胀的影响同时允许金属管自由膨胀。由于非膨胀插入件的隔开作用比起现有技术喷枪的耐熔材料层来，本发明喷枪中的耐熔层大大降低了损坏的深度和速度。结果明显减少了修理和调换，从而可节约大量劳动，减少喷枪的闲置时间和损耗。

为了提高构成保护层4的耐熔材料的机械强度，可在耐熔材料中插入加强骨架15。例如专利BE-837384，BE-849582和DE-2659735都描述过一种具有电镀钢丝网状结构的加强骨架。加强骨架15内的网状物的尺寸要使包围着骨架的耐熔材料通过网状物连续延伸，并在骨架15两旁延伸。

在图1中，耐熔层4还形成一保护枪筒6以平衡液体喷射过程中施加于喷枪的反作用力。在此实施例中，喷射管1由焊接在其末端的金属连接管7延长。管7的底端8是封闭的，管7上有着多根管子9，这些管子与管7的导管相通，并安排成通向筒的外壁。实施例中连接管7上有四根导管9，但导管的数目是没有限制的。这些导管主要用来产生几股流体的横向射流，以尽可能的最佳平衡方式分布在喷枪纵向轴的周围。输出管的这种横向平衡安排可参见专利BE871590和BE904670。

然而根据本发明的特征，连接管7的直径比喷射管1小，以形成一高压区，可作为缓冲，并且在喷射管中的流体压力下降时防止管9被回流的液态金属阻塞。现有技术喷枪的枪筒内经常发生管子的阻塞，这样就不利于冶炼的技术过程。本发明克服了这一缺点。

在图1所描述的实施例中，小管子9相对于喷枪轴成直线。当然也可采用上述专利BE871590和BE904670中所描述的有所变化的实施例。更具体地说，小管子可弯曲或使之产生水平方向的射流。

如专利EP0099348和US4492365中所述，在枪筒6的耐熔物质中插入加强骨架16是有利的。加强骨架的结构可以和喷枪2的保护层中的骨架15相似，且骨架可通过同轴地绕在连接管7的周围而对上述骨架加以延长，并在一与管7的轴成横向的平面内从管7的末端延伸一定的距离。图中标号为17的支架为焊接在连接管上的固定件。

当然，上述和附图中所描述的喷枪筒仅仅是一个实施例，根据本发明还可提供喷枪的其他实施例。已知的喷枪枪筒也有很多种，专利EP0099348和EP0116818就是现有技术的例子。

更具体地说，和喷枪枪身一样保护筒也可包括一诸如包围着连接管7的空腔的冷却装置。

喷枪的底部可用由螺旋旋在喷射管上的枪筒保护，这样在调换喷射管时就不必调换整个喷枪。已知的可拆卸的喷枪枪筒有很多类型，图5中作为例子描述的喷枪枪筒与图1所示的相似。连接管7的顶端从耐熔枪筒部分延伸，并具有螺纹18与喷射管1的内壁形成的类似螺纹相配合。这个实施例综合了如图1所示的枪筒和可拆卸的喷枪枪筒的优点。如前所述，可拆卸的保护枪筒也可具有一冷却装置。

本发明显然并不限于以上结合附图所描述的实施例，对熟悉本技术领域的人来说，可以对本发明作种种变化，这种种变化也包含在下面权利要求保护的范围之内。

Claims (21)

1、一种喷气或喷射的喷枪，包括一喷射管(1)，一与喷射管(1)同轴的中间管(2)，一至少在喷射管(1)的部分长度上延伸的耐熔材料防护层(4)，喷射管(1)和中间管(2)之间有一腔室(20)，其特征在于，至少有一根管子(22)供给冷却液体，且沿着中间管(2)和在中间管(2)外延伸，供料管(22)在其顶端和冷却液体供给装置(23)连接，且其底部(21)与腔室(20)的底部连通，使冷却液体在中间管(2)外向下而在冷却腔(20)内向上输送冷却液流。

2、如权利要求1所述的喷枪，其特征在于，冷却腔（20）有一降低冷却液体流速的装置（25，26）。

3、如权利要求2所述的喷枪，其特征在于，所述的降低冷却液流速的装置是卷绕在喷射管（1）周围的钢丝（25）。

4、如权利要求2所述的喷枪，其特征在于，所述的降低冷却液流速的装置包括缓冲件（26）沿喷射管（1）间隔排列。

5、如权利要求1至4所述的喷枪，其特征在于，所述的耐熔材料层（4）包围着所有的金属管（1，2，22），且在耐熔层和金属管之间插入加热时不发生膨胀的材料制成的构件（5）。

6、如权利要求1至5所述的喷枪，其特征在于，耐熔层中插入一围绕喷射管（1）同轴延伸的金属加强骨架（15），所述的加强骨架（15）包括一网状结构，网状物的尺寸使包围着骨架的耐熔材料通过网状结构连续延伸，使耐熔材料形成一整体。

7、如上述任一条权利要求所述的喷枪，其特征在于，喷枪的端部由耐熔材料制成的枪筒（6）保护，所述的枪筒包括一与喷射管（1）成直线延伸的管（7），管（7）的内径比喷射管（1）内径小。

8、如权利要求7所述的喷枪，其特征在于所述的连接管（7）上有多根管子（9），所述的管子与连接管（7）的导管连通，管子（9）围绕连接管（7）分布，且相对管（7）的轴线横向延伸，并通到枪筒的外表面以排出横向射流。

9、如权利要求8所述的喷枪，其特征在于所述的管子（9）是直管。

10、如权利要求8所述的喷枪，其特征在于所述的管子（9）是弯管。

11、如权利要求8，9或10所述的喷枪，其特征在于所述的管子（9）通到枪筒外表面，在相对于喷枪轴线的倾斜方向形成横向射流。

12、如权利要求7或8所述的喷枪，其特征在于所述的枪管（6）包括一插入耐熔物质中的加强骨架（16）。

13、如权利要求7至12所述的喷枪，其特征在于所述的枪筒（6）的管（7）顶端具有一固定装置（18），所述的装置可拆卸地把枪筒（6）固定在喷枪端部上。

14、如权利要求7至13所述的喷枪，其特征在于所述的管（7）外包围着一冷却腔室。

15、一种用于喷射或喷气的喷枪的耐熔材料制成的防护枪筒，其特征在于它包括一与喷射管（1）成直线延伸的管（7），管（7）的内径比喷射管（1）内径小，且管（7）的顶端包括一固定装置（18），所述的装置可折卸地把枪筒（6）固定在喷枪的端部。

16、如权利要求15所述的喷枪枪筒，其特征在于所述的枪筒（6）的管（7）上有着多根管子（9），所述的管子与管（7）的导管连通，管子（9）围绕连接管（7）分布，且相对管（7）的轴线横向延伸，管子通到枪筒的外表面，排出横向射流。

17、如权利要求16所述的喷枪枪筒，其特征在于所述的管子（9）是直管。

18、如权利要求16所述的喷枪枪筒，其特征在于所述的管子（9）是弯管。

19、如权利要求16，17或18所述的喷枪枪筒，其特征在于所述的管子（9）通到枪筒外表面，在相对于喷枪轴线的倾斜方向形成横向射流。

20、如权利要求15或16所述的喷枪枪筒，其特征在于所述的枪筒包括一插入耐熔物质的加强骨架（16）。

21、如权利要求15至20任一条所述的喷枪枪筒，其特征在于，所述的管（7）外包围着一冷却腔室。

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