CN104540969A - 炉渣流出防止装置及使用于其中的高压气体喷枪 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种在出钢口上部的旋涡地点喷射高压惰性气体，将炉渣从出钢口推出去，从而能够更简便且高效地防止炉渣流出的炉渣流出防止装置及使用于其中的高压气体喷枪。根据本发明第一特征的炉渣流出防止用高压气体喷枪包括：管结构体，其由前端封闭的内壁与外壁的两层圆筒体构成，由所述内壁限定的空间形成高压气体路径，在所述内壁与所述外壁之间的空间，形成有前端与所述内壁和所述外壁的封闭前端隔开的圆筒形隔壁，形成冷却水的循环通道；喷嘴块，其向下方喷射高压气体；及适配器，其连接所述喷射管结构体与所述喷嘴块，使得高压气体的喷出方向变换。

Description

炉渣流出防止装置及使用于其中的高压气体喷枪

技术领域

本发明涉及炉渣流出防止装置及使用于其中的高压气体喷枪，特别是涉及一种在出钢口上部的旋涡地点喷射高压惰性气体，将炉渣从出钢口推出去，从而使得能够更简便且高效地防止炉渣流出的炉渣流出防止装置及使用于其中的高压气体喷枪。

背景技术

一般而言，不仅是综合钢铁厂将冶炼炉中制造的铁水移入转炉，进行氧气吹炼等精炼作业和其它合金化处理后，向安放于收钢台车上的收钢包(laddle)出钢，而且，电炉厂在利用电弧热使废铁等铁原料在电气转炉中熔融并执行精炼及合金化处理后，向收钢包出钢，如图1所示，在使钢水M从转炉100向收钢包110出钢的作业时，使在精炼工序中发生并因比重差异而在钢水M的上部面存在的炉渣slagS从钢水M分离的作业必不可少。

即，将转炉100向下方倾斜的状态下，通过出钢口102，使钢水M出钢到收钢包110时，为了使得经过精炼工序的钢水M的成份不会因炉渣S而变化，应使在钢水M精炼作业时发生的比重比钢水M小的炉渣S不混入收钢包110。因此，高效的出钢作业的成败，取决于能够在多大程度上使混入收钢包的炉渣S的量实现最小化。

为此，现有的使用挡渣镖投入器图中未示出，把具有内部填满的漏斗形状的头部和从这种头部下部延长并插入出钢口102的套筒的挡渣镖120投入出钢口102，从而防止炉渣S流出。

另一方面，现有的挡渣镖120要求具有在比重大致为2.3的炉渣与比重大致为7.8的钢水的中间范围的3~6的比重，在挡渣镖120的比重不适宜的情况下，挡渣镖120过快或过慢地堵塞出钢口102，存在钢水M无法完全出钢或钢水中混入炉渣而流出的问题。

此外，在转炉的出钢口102，钢水M在打旋vortex的同时流出，因此，在这种旋涡地点，只有准确投入挡渣镖120，才能有效防止炉渣的流出，因此，现有技术中存在着为了把挡渣镖准确地投入到这种旋涡地点而必须使用其它机械装置的麻烦。

【先行技术文献】

【专利文献】

(专利文献1) 注册专利第862819号(2008. 10. 13. 公告)，名称：挡渣镖

(专利文献2) 注册专利第1058394号(2011. 08. 24. 公告)，名称：利用回收再生的铝镁系统耐火物的挡渣镖及其制造方法

 发明内容

（要解决的技术问题）

本发明正是为了解决前述问题而提出的，其目的在于提供一种炉渣流出防止装置及使用于其中的高压气体喷枪，使得能够在出钢口上部的旋涡地点喷射高压惰性气体，从出钢口推出炉渣，从而能够更简便且高效地防止炉渣流出。

（解决问题的手段）

旨在达成前述目的的本发明第一技术方案的炉渣流出防止用高压气体喷枪包括：管结构体，其由前端封闭的内壁与外壁的两层圆筒体构成，由所述内壁限定的空间形成高压气体路径，在所述内壁与所述外壁之间的空间，形成有前端与所述内壁和所述外壁的封闭前端隔开的圆筒形隔壁，形成冷却水的循环通道；喷嘴块，其向下方喷射高压气体；及适配器，其连接所述喷射管结构体与所述喷嘴块，使得高压气体的喷出方向变换。

在前述中，至少在所述内壁外周面或所述隔壁外周面上形成有螺旋形引导凸起。

所述喷嘴块包括中空的喷嘴体和针型阀，所述针型阀插入所述喷嘴体内部，通过所述喷嘴体的前端高速喷射高压气体；所述喷嘴体与所述针型阀一同形成扩散喷嘴。

具备使所述针型阀相对于所述喷嘴体升降的升降单元；所述针型阀呈中间部位具有狭窄的剖面的长鼓形状，由具有封闭的前端部且形成有贯通壁体的贯通孔的中空的圆筒体构成，借助于所述升降单元而使所述针型阀在所述喷嘴体中升降，从而使得能够调整高压气体的喷射角度。

所述适配器包括：装配构件，其中空，一侧与所述管结构体连通；及箱结构体，其在下面形成有与在所述喷嘴体形成的螺栓以螺纹方式结合的螺母，在一侧面上形成有与所述装配构件的另一侧连通的连接部，上部由能开闭的盖子密封。

另一方面，根据本发明第二技术方案的炉渣流出防止装置包括：前述的喷枪；通过所述喷枪喷射高压气体的高压气体喷射部；调整所述喷枪的倾斜角的枪倾斜角调整部；对所述喷枪进行前进后退驱动的枪前进后退驱动部；使冷却水在所述喷枪内部循环的冷却水循环部；及总体上控制所述高压气体喷射部、所述枪倾斜角调整部、所述枪前进后退驱动部及所述冷却水循环部的控制部。

在前述第二技术方案中，还具备通信部，通过有线/无线通信网，从转炉控制设备接受传递出钢相关转炉信息；所述控制部根据通过所述通信部接受传递的所述转炉信息，控制所述高压气体喷射部、所述枪倾斜角调整部、所述枪前进后退驱动部及所述冷却水循环部。

(发明的效果)

根据本发明的炉渣流出防止装置及使用于其中的高压气体喷枪，在出钢口上部的旋涡地点喷射高压惰性气体，从出钢口推出炉渣，从而能够更简便且高效地防止炉渣流出。

附图说明

图1是用于说明现有炉渣流出防止装置的问题的图。

图2是用于说明本发明的炉渣流出防止装置的概念的整体系统构成图。

图3是本发明的炉渣流出防止装置的电气构成框图。

图4a和图4b分别是图2中高压气体喷枪的纵剖面图和图4a的A-A线剖面图。

图5是在本发明的炉渣流出防止装置中显示高压气体喷枪前端部的结构的分离剖面图。

图6是在本发明的炉渣流出防止装置中显示高压气体喷枪前端部的结构的结合剖面图。

图7a及图7b分别是使图6中的喷嘴块的针型阀上升或下降的状态的剖面图。

图8是用于说明本发明的炉渣流出防止装置的动作过程的流程图。

图9a至图9f是分别显示本发明的炉渣流出防止装置的各步骤的动作过程的高压气体喷枪与转炉状态的图。

【符号说明】

100: 转炉,                             102: 出钢口,

110: 收钢包,                    120: 挡渣镖,

130: 固定支架,                      132: 起重钢索,

133: 起重马达,                134: 喷枪支架,

136: H梁,                          138: 喷枪载体,

139: 喷枪前进后退马达,      150: 喷枪,

151: 外壁,                        153: 隔壁,

153a: 螺旋形引导凸起,             154: 内壁,

154a: 螺旋形引导凸起,             155a: 高压气体路径,

155b: 冷却水流入通道,             155c: 冷却水流出通道,

156: 装配构件,                      157: 箱结构体,

158: 喷嘴块,                    158a: 喷嘴体,

158b: 针型阀,                  200: 控制部,

210: 枪倾斜角调整部,          220: 枪前进后退驱动部,

230: 高压气体喷射部,                240: 冷却水循环部,

250: 通信部,

M: 钢水,                            S: 炉渣

 具体实施方式

下面参照附图，对本发明的炉渣流出防止装置及使用于其中的高压气体喷枪的优选实施例进行详细说明。

图2是用于说明本发明的炉渣流出防止装置的概念的整体系统构成图，图3是本发明的炉渣流出防止装置的电气构成框图。如图2及图3所示，本发明的炉渣流出防止装置在转炉倾斜时，在通过转炉的入口把高压气体喷枪以下简称“喷枪”150投入转炉100的状态下，在转炉出钢口102的旋涡发生地点喷射高压气体，把炉渣S推出转炉出钢口102的外围，从而防止炉渣S通过出钢口102流出。

为此，本发明的炉渣流出防止装置可以包括：喷枪150与调整喷枪150的倾斜角度的枪倾斜角调整部210、使喷枪150相对于转炉投入口前进或后退的枪前进后退驱动部220、通过喷枪150喷射高压气体的高压气体喷射部230、使用于冷却喷枪150的冷却水在喷枪150内部循环的冷却水循环部240、通信部250及控制部200，所述通信部250借助于有线/无线通信网而与转炉控制设备图中未示出通信，从转炉控制设备实时接受传送出钢相关的各种信息以下简称“转炉信息”，例如转炉的倾斜角度或出钢程度等信息，所述控制部200根据转炉信息，适宜地控制枪倾斜角调整部210、枪前进后退驱动部220、高压气体喷射部230及冷却水循环部240。

在前述的构成中，喷枪150可以安装于转炉100所安装的作业场的转炉100周边，参照符号130代表在作业场的顶棚安装的固定支架，134代表支撑喷枪150而使得能够移动的喷枪支架。例如，喷枪支架134的后端下面把转炉方向定义为前方可以以铰链方式结合于从固定支架130向下方垂直延长的H梁136，使得能够上下转动。喷枪支架134的前端可以借助于起重钢索132而升降，所述起重钢索132借助安装于固定支架130的起重马达133而卷绕或松开。

结果，如果卷绕起重钢索132，则喷枪150的前端朝向上方，相反，如果松开，则朝向下方。参照符号138代表对喷枪150进行支撑并在喷枪支架132上前进后退的喷枪载体，参照符号139代表使喷枪载体138前进后退的动力发生单元，例如马达。

另一方面，枪倾斜角调整部210可以由如前所述的起重马达133和起重钢索132或者使液压或空压缸的活塞往复运动的电气马达及其附属机构等体现，根据需要，可以追加具备感知倾斜角的传感器。

枪前进后退驱动部220可以由用于使喷枪载体138前进后退的电气马达139或者对液压或空压进行压缩的压缩泵马达和电磁阀或线性马达等体现，也可以追加具备感知前进或后退位置或距离的传感器。

高压气体喷射部230，例如可以由压缩氩Ar或氮等惰性气体的压缩泵马达和电磁阀等体现。

冷却水循环部240可以由循环泵马达体现。通信部250可以由诸如RS-232或RS-485的串行通信接口或诸如以太网的近距离通信网体现。最后，控制部200可以以硬件或软件方式体现。

图4a和图4b分别是图2中高压气体喷枪的纵剖面图和图4a的A-A线剖面图。如图4所示，应用于本发明的炉渣流出防止装置的喷枪150可以包括：管结构体，其在中央形成有高压气体路径155a，具有前端封闭的内外两层，即具有内壁154和外壁151；喷嘴块158，其向下方喷射高压气体；及适配器156、157，其连接所述喷射管结构体与喷嘴块158，使得高压气体的喷出方向变换。

在前述构成中，在管结构体的内部还具备圆筒形隔壁153，其在其内壁154与外壁151之间的空间，与内壁154及外壁151平行地延长，使管结构体内部分成两半，这种隔壁153的前端从管结构体的前端隔开。因此，利用这种隔开缝隙，用于使管结构体内部冷却的冷却水实现循环，即，例如，流入由内壁154与隔壁153之间的空间构成的冷却水流入通道155b的冷却水，通过隔开缝隙，流出到由隔壁153与外壁151之间的空间构成的冷却水流出通道155c，从而实现冷却水的循环。当然，隔壁153外侧空间可以构成冷却水流入通道，内侧空间可以构成冷却水流出通道。

另一方面，在通过冷却水流入通道155b未供应充分的冷却水或使喷枪倾斜等情况下，冷却水因自重而充满下部，无法使喷枪内部均匀冷却。为了防止这种情况，可以在冷却水流入通道155b和冷却水流出通道155c中分别追加具备螺旋形的引导凸起154a、153a，例如，剖面为三角形的螺旋形引导凸起。即，在管结构体的内壁154外周面上，形成有具有内壁154与隔壁13之间最短距离的大致1/2以上高度的螺旋形引导凸起154a，在隔壁153的外周面上，也形成有具有隔壁153与外壁151之间最短距离的大致1/2以上高度的螺旋形引导凸起153a。借助于这种螺旋形引导凸起154a、163a，即使流入的冷却水不足或喷枪倾斜，也能够改善冷却水充满下部的现象。

图5是在本发明的炉渣流出防止装置中显示高压气体喷枪前端部的结构的分离剖面图，图6是在本发明的炉渣流出防止装置中显示高压气体喷枪前端部的结构的结合剖面图。图7a及图7b分别是使图6中喷嘴块的针上升或下降的状态的剖面图。

如图5至图7所示，在本发明的炉渣流出防止装置中，由于喷枪的高压气体路径155a水平地形成，因此，要求用于使高压气体的喷射方向转换到下方的方向转换单元。在附图中，参照符号156作为适配器一部分，代表连接箱结构体157与管结构体的装配构件。在这种装配构件156中，沿横向形成有高压气体移动通道156a。

在装配构件156的后侧，形成有插入管结构体的高压气体路径155a的水平延长部156b，在这种水平延长部156b的前端外周面上，形成有与在管结构体的高压气体路径155a的内周面上形成的螺母图中未示出以螺纹方式结合的螺栓156c，在前侧，具备以通过在箱结构体157的一侧面形成的结合用贯通孔157a而插入箱结构体157的状态与螺母157f以螺纹方式结合的螺栓156e。在附图中，参照符号156d代表在装配构件156结合时与管结构体的前端接触的凸缘，在这种凸缘156d的前面，形成有用作防止高压气体泄漏的O形环用途的一个以上环形凸起156f。

然后，箱结构体157由在一侧面形成有前述的结合用贯通孔157a、在下侧面形成有与喷嘴块158连通的连通孔157b的中空的箱形状构成，在连通孔157b的周壁上形成有螺母157c。在箱结构体157的上部，形成有当开放时允许向箱结构体157内部接近的盖子157d，这种盖子157d在平常时借助于螺栓而使箱结构体上部密闭。参照符号157e代表密封用密封结构，参照符号157g代表在箱结构体157的后侧壁面形成且与装配构件156的环形凸起156f进行凸凹结合的环形凹槽。

然后，喷嘴块158可以包括中空的喷嘴体158a和插入喷嘴体158a内部并通过喷嘴体158a的前端高速喷射高压气体的针型阀158b。喷嘴体158a可以以与针型阀158b构成一对进行作用的扩散喷嘴形态，即，以喷嘴的中间部位缩窄后再次加宽的形态体现。为此，喷嘴体158a的自由端前端部位具有其内部加宽成扇形形态的端面，158a1代表喷嘴体158a的瓶颈部。在附图中，参照符号158a2代表在喷嘴体158a的上端外周面形成并以螺纹方式结合于在箱结构体157的下面形成的螺母157c的螺栓。

另一方面，针型阀158b由前端封闭的中空的圆筒体构成，在与封闭前端部158b3邻接的部分，形成有内外贯通圆筒体的壁的一个以上的贯通孔158b2。针型阀18b的封闭前端部158b3由其中间部位具有最窄剖面的长鼓形状构成，随着针型阀158b在喷嘴体158a中升降，高压气体的喷射角度加宽后缩窄。

在喷嘴体158a的内周面的适当位置形成有螺母158a3，在针型阀18b的外周面的对应的部位，形成与以螺纹方式结合于这种螺母18a3的螺栓18b5。进一步地，在针型阀158b的后端，例如，形成有借助于手或扳手等工具而能够紧固、松驰的操作头部18b4，借助于向左右旋转操作头部158b4，可以使针型阀158b在喷嘴体158a内部升降，结果，能够适当地调整高压气体的喷射角度。此时，为了接近操作头部58b4，必须打开箱结构体157的盖子157d。另外，借助于这种结构，能够从喷枪容易地更换喷嘴块158。

即，如图7a所示，当使针型阀158b向喷嘴体158a内部后退时，喷嘴体158a的出口与针型阀158b之间的缝隙加宽，高压气体的喷射角度加宽，相反，如图7b所示，当使针型阀158b朝向喷嘴体158a的外部前进时，喷嘴体158a的出口与针型阀158b之间的缝隙变窄，高压气体的喷射角度变窄。

图8是用于说明本发明的炉渣流出防止装置的动作过程的流程图，可以借助于控制部200执行。图9a至图9f是分别显示本发明的炉渣流出防止装置的各步骤的动作过程的高压气体喷枪与转炉状态的图。如图9a所示，在开始出钢前，保持转炉100竖立的状态，喷枪150也保持水平及后退状态。

在该状态下完成出钢准备后，转炉控制设备使转炉100如图9b所示倾斜，开始出钢。在这种倾斜的同时，在步骤S10中，通过通信部250，从转炉控制设备接受传送作为转炉信息之一的出钢开始信号，在步骤S20中，如图9b及图9c所示，使喷枪150向转炉100入口倾斜并前进，从而使喷枪150的前端，即，使喷嘴块18位于出钢口102上部的旋涡部位。

然后，在步骤S40中，如图9c所示，向旋涡部位喷射高压气体，把漂浮于钢水M上部的炉渣S从旋涡部位推出，从而使得炉渣S不能通过出钢口流出。

在步骤S40中，通过通信部250，从转炉控制设备实时接受传递包括倾斜角度或出钢程度的转炉信息，如图9d及图9e所示，在适当地调节喷枪150的倾斜角的同时喷射高压气体。然后，转炉控制设备在出钢完成的瞬间，使转炉恢复原位，即，使其恢复成入口向上，在步骤S50中，根据从转炉控制设备接受传递的转炉信息，判断出钢是否完成。在步骤S50中的判断结果，当出钢未完成时，回到步骤S30，相反，当完成时，进入步骤S60，如图9f所示，在使喷枪150后退的同时，调整喷枪150的倾斜角，使得保持水平状态。

最后，在步骤S70中，使高压气体的喷射终止，该步骤S70也可以在前述的步骤S60之前执行。

综上，参照附图对本发明的炉渣流出防止装置及使用于其中的高压气体喷枪的优选实施例进行了详细说明，但这只是示例而已，在本发明的技术思想的范围内，可以进行多种变形与变更。因此，本发明的权利范围应根据以下的权利要求书的记载而确定。例如，图2的系统构成图只是用于易懂地说明本发明的概略图，其具体构成可以在一定程度上进行变形。例如，也可以追加具备调整喷枪的左右倾斜角度的喷枪左右倾斜角调整部，这也是可以使用电气马达等体现的。

Claims (7)

1.一种炉渣流出防止用高压气体喷枪，其特征在于，包括：

管结构体，其由前端封闭的内壁与外壁的两层圆筒体构成，由所述内壁限定的空间形成高压气体路径，在所述内壁与所述外壁之间的空间，形成有前端与所述内壁和所述外壁的封闭前端隔开的圆筒形隔壁，形成冷却水的循环通道；

喷嘴块，其向下方喷射高压气体；及

适配器，其连接所述喷射管结构体与所述喷嘴块，使得高压气体的喷出方向变换。

2.根据权利要求1所述的炉渣流出防止用高压气体喷枪，其特征在于，

至少在所述内壁外周面或所述隔壁外周面上形成有螺旋形引导凸起。

3.根据权利要求1所述的炉渣流出防止用高压气体喷枪，其特征在于，

所述喷嘴块包括中空的喷嘴主体和针阀，所述针阀插入所述喷嘴主体内部，通过所述喷嘴主体的前端高速喷射高压气体；

所述喷嘴主体与所述针阀一同形成扩散喷嘴。

4.根据权利要求3所述的炉渣流出防止用高压气体喷枪，其特征在于，

具备使所述针阀相对于所述喷嘴主体升降的升降手段；

所述针阀呈中间部位具有狭窄的剖面的长鼓形状，由具有封闭的前端部且形成有贯通壁体的贯通孔的中空的圆筒体构成，借助于所述升降手段而使所述针阀在所述喷嘴主体中升降，从而使得能够调整高压气体的喷射角度。

5.根据权利要求3所述的炉渣流出防止用高压气体喷枪，其特征在于，所述适配器包括：

装配构件，其中空，一侧与所述管结构体连通；及

箱结构体，其在下面形成有与在所述喷嘴主体形成的阳螺纹以螺纹方式结合的阴螺纹，在一侧面上形成有与所述装配构件的另一侧连通的连接部，上部被能开闭的盖子密封。

6.一种炉渣流出防止装置，其特征在于，包括：

根据权利要求1至5中任意一项所述的喷枪；

通过所述喷枪喷射高压气体的高压气体喷射部；

调整所述喷枪的倾斜角的枪倾斜角调整部；

对所述喷枪进行前进后退驱动的枪前进后退驱动部；

使冷却水在所述喷枪内部循环的冷却水循环部；及

总体控制所述高压气体喷射部、所述枪倾斜角调整部、所述枪前进后退驱动部及所述冷却水循环部的控制部。

7.根据权利要求6所述的炉渣流出防止装置，其特征在于，

还具备通信部，其通过有线/无线通信网，从转炉控制设备接受传递出钢相关转炉信息；

所述控制部根据通过所述通信部接受传递的所述转炉信息，控制所述高压气体喷射部、所述枪倾斜角调整部、所述枪前进后退驱动部及所述冷却水循环部。