CN105121670A - 旋转喷枪驱动器和旋转喷枪注射方法 - Google Patents

旋转喷枪驱动器和旋转喷枪注射方法 Download PDF

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Abstract

用于使喷枪旋转将气体和粉末试剂注射进熔融金属的旋转喷枪驱动器包括往复旋转喷枪驱动器和相关的方法。还公开了便于将喷枪装进喷枪驱动器的喷枪座。描述了各种喷枪设计以提高试剂的分散并降低加工时间，包括具有非圆形耐火部分的喷枪和具有交叉端口布置以更均匀地分配试剂排出的喷枪。

Description

旋转喷枪驱动器和旋转喷枪注射方法
技术领域
本发明大体上涉及通过注射喷枪将试剂或气体注射进熔融金属的熔融金属的处理，更具体地涉及喷枪驱动器和执行这样的处理的喷枪。处理类型的示例是熔融金属的脱硫。
背景技术
典型的喷枪驱动器包括刚性喷枪座，喷枪连接到该刚性喷枪座上。喷枪座可以采用多种形式，但必须允许所用的喷枪能够从喷枪驱动器上拆掉及新的喷枪能够安装到驱动器上。在已知的喷枪座构造中，平开门设计用于夹持喷枪到喷枪驱动器的喷枪座上。该平开门由夹在另外两个钢筋中的厚钢筋组成。枢转销贯穿所有的三个钢筋并允许中间的钢筋像门一样平开。一旦喷枪被安装在喷枪上且门被关闭，具有翼形螺母的螺纹杆将将其牢固地锚定在喷枪驱动器上。通常，喷枪顶部包括钢结构构件，该钢结构构件可以是圆的或方的，通过该钢结构构件喷枪可以连接到喷枪驱动器上。
喷枪的顶部是连接件，试剂或气体输送管或软管连接到该连接件上。该连接件可以是螺纹连接件、法兰连接件或用其他方式连接的连接件。为允许喷枪移动，顶部连接件通常由柔性软管制成。一旦喷枪连接到输送管或输送软管上且喷枪固定在喷枪驱动器的喷枪座上，喷枪可以被喷枪驱动器驱动进入用于处理铁或钢的熔池。除了竖直运动进入熔融金属，典型的喷枪驱动器对喷枪不提供其他范围的运动。该“固定的”喷枪驱动器可以与底吹喷枪、三通喷枪或双端口喷枪一起使用。
为了提高效率和减少处理时间，发展了旋转喷枪驱动器，该旋转喷枪驱动器除了提供竖直运动还使喷枪旋转。旋转喷枪驱动器在专利号为4,426,068(Gimond等)和7,563,405(DeCastro)的美国专利中有所描述。旋转运动将粉末试剂分配到相对于固定的喷枪处理来说更大的熔池中的反应区域。已知的旋转喷枪系统使用具有两个出口的三通喷枪，且喷枪连续旋转360度圆。
现有的包括申请人制造的喷枪驱动器在内的旋转喷枪驱动器包括在喷枪驱动器顶部的回转联轴器以允许喷枪旋转而不扭转进料给喷枪驱动器的输送管或输送软管的试剂供应软管。在图1-4所示的申请人的现有的旋转喷枪驱动器设计中，回转连接件2与穿过旋转喷枪驱动器机构延伸至喷枪8顶部的连接件6的试剂输送管4相连。为了使喷枪旋转，现有的旋转喷枪驱动器使用马达10，该马达使通过齿轮传动14与马达相连的空心驱动轴12旋转。空心轴12对允许试剂输送管4从回转连接件2到喷枪8顶部的连接件6的通过来说是必不可少的。空心驱动轴12被充分间隔以承担径向和轴向载荷的两个旋转轴承16支撑。齿轮传动14与空心驱动轴12的上部相连。空心驱动轴12的下端与喷枪座18刚性连接，该喷枪座18将喷枪8夹持在适当的位置。现有的旋转喷枪驱动器中，两个旋转支撑轴承16在内部并为了定期维修或更换要求整个驱动机构是可拆卸的。另一个缺点是试剂输送管4具有两个连接件(回转连接件2和喷枪连接件6)，这两个连接件是泄漏源并需要维修。
关于喷枪驱动器承载的注射喷枪，最常见的喷枪设计是底吹喷枪。在其中心是钢管，气体和粉末试剂通过该钢管被输送到熔融铁或熔融钢。通常，顶部包括钢结构构件，该钢结构构件可以是圆形的或方形的，通过该钢结构构件喷枪可以连接到喷枪驱动器上。为了保护输送管免遭熔融金属的损坏，喷枪的下部涂覆有使管道与酷热隔离的耐火材料。耐火部分具有圆形截面形状。基本的底吹喷枪的变形是三通喷枪，三通喷枪没有底吹喷枪常见，然而目前正在使用。三通喷枪具有两个朝向排放方向的单独排放口，这两个排放方向彼此180度反向。这两个排放口通过底部具有三通的单主管管道供料。因为具有底吹喷枪，三通喷枪包括限定为主管道的钢管、钢结构顶部和耐火材料底部。这种设计的好处在于粉末试剂被分到两个区域而不是一个区域。标准的三通喷枪是目前旋转喷枪驱动器的优选设计。
双端口喷枪从专利号为5,188,661的美国专利中已知。双端口喷枪包括两个独立的管道，两个粉末试剂或气体流可以通过这两个独立的管道。这允许两倍的材料被送入熔池，因此减少处理金属所需要的时间。这在最小化处理时间方面提供了一个很大的优势，允许钢铁厂更多的生产。
发明内容
本发明提供了改善的旋转喷枪驱动器和解决上述问题的方法。本发明还提供了一种允许在喷枪驱动器上简单且安全装载喷枪的喷枪座。最后，本发明提供用于旋转喷枪驱动器的新型喷枪，该新型喷枪用于进一步提高效率和减少加工时间。
根据本发明第一实施例的旋转喷枪驱动器包括主支撑，所述主支撑具有支撑壳体和一对旋转轴承，所述一对旋转轴承布置在所述支撑壳体外部，分别与支撑壳体的上端和下端相邻。空心驱动轴竖直延伸穿过所述支撑壳体，并被所述旋转轴承支撑以围绕竖直轴线旋转。驱动马达在所述支撑壳体的所述上端上方的位置连接到所述空心轴上，且可操作为使所述空心驱动轴围绕所述竖直轴线旋转。喷枪座刚性地连接到所述空心驱动轴上以与所述空心驱动轴一起旋转，且构造为允许注射喷枪可移除地被所述喷枪座保持以与所述喷枪座一起旋转。所述喷枪驱动器还包括竖直延伸穿过所述空心驱动轴进入所述喷枪座的输送管，其中所述输送管的底端可连接到被所述喷枪座保持的喷枪上。回转联轴器接收所述输送管的顶端，并允许柔性试剂供应软管连接到所述输送管上以允许所述输送管和所述供应软管间的相对旋转。
在本发明第二实施例中提供了一种往复旋转喷枪驱动器。所述往复旋转喷枪驱动器包括旋转元件，该旋转元件可围绕旋转轴线旋转，且被构造成用于连接到喷枪上部以使所述旋转元件的旋转被传送到所述喷枪。具有行程轴线和行程长度的线性致动器通过通过所述线性致动器移位的至少一个传动元件连接到所述旋转元件上。所述传动元件连接到所述旋转元件上以使所述线性致动器的线性运动被转换为所述旋转元件围绕所述旋转轴线的旋转运动。所述旋转元件可以具体化为小齿轮且所述至少一个传动元件可以为与所述小齿轮配对的齿条。所述线性致动器沿所述行程轴线的接连的伸展和回缩引起所述喷枪沿相反的旋转方向的往复旋转运动。所述行程长度被选择为使所述线性致动器引起所述喷枪沿给定的旋转方向旋转少于360度。所述往复喷枪驱动器提供了机械简化的旋转喷枪驱动器。本发明还包含用注射喷枪的往复旋转运动注射的方法。
一种喷枪驱动器(如第一实施例所述的旋转喷枪驱动器)可用的喷枪座包括可固定到所述喷枪驱动器上且具有敞开前部和敞开底部的支撑套。至少一个门构件可枢转地连接到所述支撑套上以在打开位置和关闭位置之间运动，在打开位置所述门构件不闭塞所述敞开前部，在关闭位置所述门构件闭塞所述敞开前部，和提供至少一个锁定机构以将相应的门构件可释放地紧固在所述关闭位置。所述喷枪座还包括可枢转地连接到所述支撑套上以围绕横向枢转轴线旋转的一对侧向间隔角构件，所述一对角构件的每个角构件具有支撑腿、从所述支撑腿延伸的杠杆腿和在所述角构件上与所述枢转轴线间隔开的位置上形成的加样槽，所述枢转轴线延伸穿过所述支撑腿。所述一对角构件的每个角构件围绕所述枢转轴线在装载位置和锁定位置之间可转动。所述角构件各自的加样槽沿横向槽轴线对齐并构造成接收所述注射喷枪的交叉构件的相对端部分。当所述一对角构件处于所述装载位置时，所述槽轴线从所述支撑套的所述敞开前部向前，当所述一对角构件处于所述锁定位置时，所述槽轴线穿过所述支撑套。所述喷枪座允许所述喷枪的所述交叉构件置于所述加样槽中，而所述槽在所述支撑套的外面且容易进入，然后通过枢转所述角构件而移动进入所述支撑套。
本发明还包含多种打算用于旋转喷枪驱动器(如上述旋转喷枪驱动器和往复旋转喷枪驱动器)的喷枪设计。所述喷枪设计的特征在于具有非圆形截面形状且当所述喷枪旋转时用于搅拌和搅动所述熔融金属的下部耐火材料部分。所述喷枪设计可选或附加的特征在于排放口的交叉排列。
附图说明
下面参考附图详细描述本发明，其中：
图1为由申请人制造的现有的旋转喷枪驱动器的透视图，示出了握住喷枪的上部；
图2为申请人的现有的旋转喷枪驱动器和在图1中所示的喷枪上部的剖视图；
图3为申请人的现有的旋转喷枪驱动器的旋转驱动机构的剖视图；
图4为申请人的现有的旋转喷枪驱动器的回转连接件的剖视图；
图5为根据本发明的第一实施例形成的旋转喷枪驱动器的透视图，示出了握住喷枪；
图6为在图5中所示的旋转喷枪驱动器和喷枪的侧视图；
图7为在图5中所示的旋转喷枪驱动器和喷枪的主视图；
图8为示出图5的旋转喷枪驱动器的支撑壳体和一对旋转轴承的主视图；
图9为图8通常沿线A-A剖开的剖视图；
图10为在图5中所示的旋转喷枪驱动器的回转连接件的侧视图；
图11为在图5中所示的旋转喷枪驱动器的喷枪座的侧视图，其中喷枪座示出在打开位置，喷枪的上部接收用于装载；
图12为在图11中所示的喷枪座和喷枪上部的透视图；
图13为与图12的视图相似的视图，然而示出的是在关闭位置和锁定位置握住喷枪上部的喷枪座；
图14为根据本发明的第二实施例形成的往复旋转喷枪驱动器的透视图，示出了握住喷枪；
图15为根据本发明的一个实施例形成的六边形喷枪的侧视图；
图16为在图15中所示的喷枪的俯视图；
图17为在图15中所示的喷枪的仰视图；
图18为根据本发明的另一个实施例形成的长方形喷枪的剖视图；
图19为在图18中所示的喷枪的俯视图；
图20为在图18中所示的喷枪的仰视图；
图21为根据本发明的另一个实施例形成的正方形喷枪的剖视图；
图22为在图21中所示的喷枪的俯视图；
图23为在图21中所示的喷枪的仰视图；
图24为根据本发明的另一个实施例形成的交叉端口喷枪的剖视图；
图25为在图24中所示的喷枪的俯视图；
图26为在图24中所示的喷枪的仰视图；
图27为根据本发明的另一个实施例形成的交叉双端口喷枪的侧视图；
图28为在图27中所示的喷枪的俯视图；
图29为在图27中所示的喷枪的仰视图。
具体实施方式
图5-9说明了根据本发明的第一实施例形成的旋转喷枪驱动器20。喷枪驱动器20可操作为使喷枪L围绕竖直轴线旋转，而气体或粉末试剂通过在喷枪底部耐火部分的一个或多个排放口被注射进熔融金属池，而耐火部分浸入到熔融金属池中。
旋转喷枪驱动器20包括具有支撑壳体24的主支撑22、竖直延伸穿过支撑壳体24的空心驱动轴26、在支撑壳体24上端上方位置可驱动地连接到空心驱动轴上的驱动马达28、刚性地连接到所述空心驱动轴26上的喷枪座30、竖直延伸穿过空心驱动轴26进入喷枪座30的输送管32和接收输送管32的顶端的回转联轴器34。
空心驱动轴26被一对旋转轴承36支撑以围绕驱动轴的竖直轴线旋转。旋转轴承36可以安装在支撑壳体24上和布置在支撑壳体24外部，分别与支撑壳体的上端和下端相邻。与安装在支撑壳体内部的定制制造的轴承(如申请人已知的在上述背景技术部分中所描述的旋转喷枪驱动器)不同，本发明采用市售的单独封装的旋转轴承，该轴承安装在支撑壳体24外部。优选购买的轴承组件具有外接润滑端口。适用于实施本发明的旋转轴承组件是Timken销售的型号E-PF-TRB-315/16的组件。使用外部安装的“现成的”轴承节约成本且简化旋转轴承36的维修和更换。
驱动马达28可驱动地连接到空心驱动轴26上且可操作为使驱动轴围绕其竖直轴线旋转。在所示实施例中，驱动马达28通过齿轮传动38连接到驱动轴26上。如上所述，喷枪座30刚性地连接到空心驱动轴26且因此与驱动轴一起旋转。结果，被喷枪座30保持的喷枪L旋转。
在图10中更详细地示出的回转联轴器34允许柔性试剂供应软管H连接到输送管32的顶部且允许输送管和所连接的试剂供应软管间的相对旋转。输送管32的底端可连接到被喷枪座30保持的喷枪L上。当输送管32与连接的喷枪L一起旋转时，回转联轴器34防止供应软管H扭转。回转联轴器34与申请人的现有技术设计的回转联轴器2相似，因为该回转联轴器具有部分地延伸进外联接部通路内的内联接部，其中在联接部的重叠部分之间的环形径向空间被轴承和密封件占据，以使联接部间能够相对转动而没有泄露。在图1-4中所示的申请人的现有技术设计中，回转联轴器2被布置为以使试剂被引入回转联轴器的径向外部3并离开被密封件7密封的回转联轴器的相对于外部3的径向内部5。在本发明的第一实施例中，回转联轴器34被反转以使来自供应软管H的试剂进入回转联轴器34的内部35并离开回转联轴器的外部37。这个改变直观地延长了内部密封件和轴承的寿命。可以使用市售回转联轴器，例如Minneapolis,Minnesota的RotarySystems,Inc.公司提供的In-LineSwivelNo.006-15111。
喷枪座30被构造成允许喷枪L可移除地被喷枪座保持以与喷枪座一起旋转。可用作喷枪驱动器20的一部分的喷枪座30在图11-13中被示出。在所示出的实施例中，喷枪座30包括固定在喷枪驱动器上的支撑套42。支撑套42具有敞开前部46和敞开底部48。
喷枪座30还包括可枢转地连接到支撑套42上以在打开位置和关闭位置之间运动的至少一个门构件50，在打开位置门构件50不闭塞敞开前部46，在关闭位置门构件50闭塞敞开前部46。在图11-13中所示的实施例中，有两个门构件50，然而可以提供更多或更少的门构件。与每个门构件50配合的是相应的锁定机构52，锁定机构52可操作为将相关的门构件50可释放地紧固在如图13中所示的关闭位置。在附图中所示的锁定机构52包括螺纹沿插销螺柱56可调节的翼型螺母54，插销螺柱56通过枢转销58可枢转地安装在从支撑套42的侧壁横向突出的上板构件60A和下板构件60B之间。插销螺柱56可以枢转以延伸穿过门构件50上的凹槽62，穿过门构件50上对齐的孔66可以插入可移除的定位销64以防止插销螺柱56枢转出凹槽62。翼型螺母54可紧靠门构件50拧紧以将门构件紧固在关闭位置。机械领域的技术人员应当理解的是各式各样的锁定机构可供使用，包括但不限于采用闩锁、锁销、卡子、卡扣、螺纹紧固件、夹子、弹簧以及上述的组合的机构。因此，本发明并不限于在本文中明确示出和描述的锁定机构。
喷枪座30还包括一对侧向间隔角构件68，一对侧向间隔角构件68通过枢转销70(两个枢转销中只有一个在附图中可见)可枢转地连接到支撑套42上以围绕横向枢转轴线72旋转。一对角构件68的每个角构件具有支撑腿74、从支撑腿74延伸的杠杆腿76和在角构件68上与枢转轴线72间隔开的位置上形成的加样槽78，枢转轴线72延伸穿过支撑腿74。每个角构件68在装载位置(见图11和12)和锁定位置(见图13)之间围绕枢转轴线72可旋转。一对角构件68各自的加样槽78沿横向槽轴线80对齐并构造成接收注射喷枪L的交叉构件M的相对端部分。如可以看到的，当一对角构件68处于所述装载位置时，槽轴线80从支撑套42的敞开前部46向前，当一对角构件68处于锁定位置时，槽轴线80穿过支撑套42。
角构件68可以是直角构件，其中杠杆腿76从支撑腿74相对于支撑腿延伸90度或约90度。每个角构件68的加样槽78可以位于角构件的顶点区域，在该区域支撑腿74和杠杆腿76相交。角构件68可以通过支承件82彼此刚性地连接以使角构件围绕轴线72一致旋转。当该对角构件处于锁定位置以稳定支撑在支撑套内的喷枪L时，支承件82可以构造为接合支撑套42的内表面。为了在图13中所示的锁定位置保持角构件同时门构件50被锁定，喷枪座30可以包括至少一个可移除的锁定销84，至少一个可移除的锁定销84穿过对齐的孔插入支撑套42和一个角构件的支撑腿74中。从图12和13可以理解，当喷枪座30处于其打开位置且角构件68向下枢转进入它们的装载位置时，喷枪L可以悬挂在槽78内。为了紧固喷枪，角构件68向上枢转进入它们的锁定位置以移动喷枪L的上部通过敞开前部46进入支撑套42，锁定销84被插入以保持角构件68在锁定位置。门构件50然后可以关闭和锁定。
现在参考图14描述根据本发明的第二实施例形成的往复旋转喷枪驱动器100。喷枪驱动器100包括围绕旋转轴线104可旋转的旋转元件102。旋转元件102构造成用于连接到喷枪L的上部以使旋转元件102的旋转被传送到喷枪。喷枪驱动器100还包括具有行程轴线108和行程长度的线性致动器106，和通过线性致动器106移位的传动元件110。传动元件110连接到旋转元件102上以使线性致动器106沿行程轴线108的线性运动被转换为旋转元件102围绕旋转轴线104的旋转运动。虽然传动元件110可以采用任何形式，包括多条枢转联动装置，根据图14说明的，简单的结构是使用齿条作为传动元件110与作为旋转元件102的小齿轮啮合。
可以理解的是，线性致动器106沿行程轴线108的接连的伸展和回缩引起喷枪L沿相反的旋转方向的往复旋转运动。根据本发明，线性致动器106的行程长度被选择为以使线性致动器引起喷枪L沿给定的旋转方向旋转少于360度。通过非限制性示例，行程长度可以被选择为以使线性致动器106引起喷枪沿给定的旋转方向旋转大约90度。
喷枪驱动器100还可以包括可移除地接收喷枪L的上部的主支撑112。主支撑112包括可旋转地接收喷枪的上部的一对旋转支撑轴承114。旋转轴承114可并入到夹持喷枪座机构以显著降低整个喷枪驱动器100相对于第一实施例的喷枪驱动器20及相对于现有技术的旋转喷枪驱动器的尺寸。具有较小的往复喷枪驱动器简化了本领域中固定的喷枪驱动器向旋转喷枪驱动器转化的任务。
第二实施例的往复喷枪驱动器100消除了对在喷枪驱动器顶部的回转连接件的需要，因为喷枪不在一个旋转方向连续转动。此外，穿过驱动轴中部的空心驱动轴和试剂管也被消除了，这除去了泄露的根源并减少了需要维修的项数。通常，相比连续旋转喷枪驱动器所用的马达和齿轮驱动，齿条和小齿轮驱动是不太昂贵和复杂的。往复喷枪驱动器在保持驱动机构简单的同时提供了更大的反应区的好处。
根据本发明的往复旋转动作提供并不局限于图14中所示的特定驱动机构的构造。正如将被理解的，使用旋转致动器(如使用驱动马达28的喷枪驱动器20)的构造能够被控制以提供在相反的旋转方向上的往复旋转运动而不是在一个旋转方向上的连续旋转运动。因此，本发明包括将试剂注射进熔融金属池的方法，该方法包括以下步骤：将注射喷枪的部分浸入熔融金属，使喷枪围绕其纵向轴线沿第一旋转方向旋转小于360度的第一角度，使喷枪围绕其纵向轴线沿与第一旋转方向相反的第二旋转方向旋转在数量级上小于或等于第一角度的第二角度，和当喷枪旋转时通过喷枪的至少一个试剂口将试剂排出。
本发明延伸至可以用于喷枪驱动器10和100或任意喷枪驱动器的各种喷枪。图15-23示出了喷枪，其中可浸入耐火部分具有对通过喷枪围绕延伸穿过非耐火部分的旋转轴线的旋转搅拌或搅动熔融金属有效的非圆形截面形状，如旋转喷枪驱动器提供的。图15-17示出了六边形喷枪200，图18-20示出了长方形喷枪202，图21-23示出了正方形喷枪204。喷枪200、202和204是相似的，因为各自包括限定出喷枪顶端的上部非耐火部分206和限定出喷枪底端的下部耐火部分208。各喷枪的下部耐火部分208具有耐火材料的涂层和非圆形截面形状。喷枪200、202和204还是相似的，因为各自具有从喷枪的顶端沿管道轴线212延伸穿过上部非耐火部分206并进入下部耐火部分208的主管道210。各喷枪的下部耐火部分208具有与主管道210流体连通的至少一个排放口214，从而限定出相应的从管道轴线212发散的排放方向。描述的喷枪实施例为“三通”喷枪形式，其中设置两个排放口214，两个排放口214朝向彼此180度相反的排放方向，其中排放方向与管道轴线212垂直。喷枪200、202和204可以围绕与管道轴线212重合的旋转轴线旋转。可选地，喷枪200、202和204可构造为以使它们围绕偏移管道轴线212或否则与管道轴线212不重合的旋转轴线旋转。
图24-26示出了根据本发明另一个实施例形成的交叉端口喷枪220。喷枪220与上述喷枪200、202和204相似，因为喷枪220包括限定出喷枪顶端的上部非耐火部分206、涂覆有耐火材料并限定出喷枪底端的下部耐火部分208，和从喷枪的顶端沿管道轴线212延伸穿过上部非耐火部分206并进入下部耐火部分208的主管道210。喷枪220的特征在于下部耐火部分208具有与主管道210流体连通的四个排放口214，从而限定出从管道轴线212发散的四个不同的相应的排放方向。四个排放口214可以通过多个彼此相交的排放管道216与主管道210流体连通并在单一位置218与主管道210流体连通。四个排放方向可以围绕管道轴线212通过规则的90度间隔成角度地间隔开。虽然示出的是四个排放口，但可以提供更多的排放口。耐火部分208可以具有如图26所示的圆形截面，或其可以具有对旋转过程中搅拌熔融金属有效的如上面对喷枪200、202和204所述的非圆形截面形状。
图27-29示出了根据本发明进一步的实施例形成的交叉双端口喷枪230。像上述实施例中所描述的其他喷枪，喷枪230包括限定出喷枪顶端的上部非耐火部分206和涂覆有耐火材料并限定出喷枪底端的下部耐火部分208。然而，代替单一主管道210，喷枪230具有从喷枪的顶端沿各自的管道轴线212A和212B延伸穿过上部非耐火部分206并进入下部耐火部分208的第一和第二主管道210A和210B。下部耐火部分208具有与第一主管道210A流体连通的第一对排放口214A，从而限定出从第一管道轴线212A发散的第一对相应的排放方向。下部耐火部分208也具有与第二主管道210B流体连通的第二对排放口214B，从而限定出从第二管道轴线212B发散并从第一对排放方向发散的第二对相应的排放方向。因此，两个独立的管道允许与单一管道喷枪相比两倍的气体或粉末试剂在给定的时间段内被注射，并允许通过每个管道注射不同的试剂或气体的可能性。在示出的实施例中，第二管道轴线212B与第一管道轴线212A平行，但也可以使用非平行的布置。第一对排放方向可以围绕第一管道轴线彼此180度反向。同样地，第二对排放方向可以围绕第二管道轴线彼此180度反向。四个排放方向可以通过如图29所示的90度间隔成角度地间隔开，或可以选择另一个角间距。喷枪230的耐火部分208可以具有如图29所示的圆形截面，或其可以具有对旋转过程中搅拌熔融金属有效的如上面对喷枪200、202和204所述的非圆形截面形状。
上述喷枪通过减少加工时间来提高效率。粉末试剂被尽可能多地分配给熔池尽以使试剂和熔融金属间发生更多的反应。通过将喷枪的耐火部分的截面形状改变为具有角部的形状，因为耐火部分的边缘和角部充当混合浆，搅拌熔池，喷枪的旋转产生额外的混合，因此提高效率。通过将排放口数目从两个(三通喷枪)增加到四个或更多个也可以提高效率。使用交叉端口喷枪，反应区域的数目相对于三通喷枪加倍。上述交叉双端口喷枪将加倍试剂进给速率，如果用于旋转喷枪驱动器，增加反应区域，最小化处理时间。
在本文中详细描述了本发明的实施例，然而本领域的技术人员将意识到可以进行修改。这样的修改不偏离本发明所附的权利要求所限定的精神和范围。
权利要求书(按照条约第19条的修改)
1.一种用于使喷枪旋转将气体和粉末试剂注射进熔融金属的旋转喷枪驱动器，所述旋转喷枪驱动器包括：
主支撑，所述主支撑具有支撑壳体和一对旋转轴承，所述一对旋转轴承布置在所述支撑壳体外部，并分别与所述支撑壳体的上端和下端相邻；
空心轴，所述空心轴竖直延伸穿过所述支撑壳体，并被所述一对旋转轴承支撑以围绕竖直轴线旋转；
驱动马达，所述驱动马达可驱动地连接到所述空心轴，和可操作为使所述空心轴围绕所述竖直轴线旋转；
喷枪座，所述喷枪座刚性地连接到所述空心轴以与所述空心轴一起旋转，所述喷枪座构造为允许喷枪可移除地被所述喷枪座保持以与所述喷枪座一起旋转；
输送管，所述输送管竖直延伸穿过所述空心轴进入所述喷枪座，所述输送管的底端可连接到被所述喷枪座保持的喷枪；和
回转联轴器，所述回转联轴器接收所述输送管的顶端，允许柔性试剂供应软管连接到所述输送管且允许所述输送管和所述供应软管间的相对旋转。
2.根据权利要求1所述的喷枪驱动器，其中所述回转联轴器包括部分地延伸到外部的内部，其中所述回转联轴器被布置成使来自所述供应软管的试剂穿过所述内部进入所述回转联轴器并通过所述外部离开所述回转联轴器。
3.根据权利要求1所述的喷枪驱动器，其中所述驱动马达在所述支撑壳体的所述上端上方的位置可驱动地连接到所述空心轴。
4.一种用于使喷枪旋转将气体和粉末试剂注射进熔融金属的往复旋转喷枪驱动器，所述往复旋转喷枪驱动器包括：
旋转元件，所述旋转元件围绕旋转轴线可旋转，并被构造成用于连接到所述喷枪的上部以使所述旋转元件的旋转被传给所述喷枪；
致动器，所述致动器连接到所述旋转元件以驱动所述旋转元件和所述喷枪围绕所述旋转轴线在相反的旋转方向上往复旋转运动；
其中所述致动器引起所述喷枪沿所述旋转方向中的一个给定方向旋转少于360度。
5.根据权利要求4所述的喷枪驱动器，进一步包括用于可移除地接收所述喷枪的所述上部的主支撑，其中所述主支撑包括用于可旋转地接收所述喷枪的所述上部的一对旋转轴承。
6.根据权利要求4所述的喷枪驱动器，其中所述致动器是具有行程轴线和行程长度的线性致动器，和其中所述喷枪驱动器进一步包括：
至少一个传动元件，所述至少一个传动元件通过所述线性致动器移位，所述传动元件连接到所述旋转元件以使所述线性致动器的线性运动被转换为所述旋转元件围绕所述旋转轴线的所述旋转运动；
其中所述线性致动器沿所述行程轴线的接连的伸展和回缩引起所述喷枪沿相反的旋转方向的往复旋转运动。
7.根据权利要求6所述的喷枪驱动器，其中所述行程长度被选择为使所述线性致动器引起所述喷枪沿所述旋转方向中的一个给定方向旋转约90度。
8.根据权利要求6所述的喷枪驱动器，其中所述传动元件是齿条且所述旋转元件是小齿轮。
9.一种使注射喷枪可移除地安装到喷枪驱动器上的喷枪座，所述喷枪座包括：
支撑套，所述支撑套可固定到所述喷枪驱动器，并具有敞开前部和敞开底部；
至少一个门构件，所述至少一个门构件可枢转地连接到所述支撑套以在打开位置和关闭位置之间运动，在所述打开位置，所述门构件不闭塞所述敞开前部，在所述关闭位置，所述门构件闭塞所述敞开前部；
至少一个锁定机构，所述至少一个锁定机构可操作为将相应的门构件可释放地紧固在所述关闭位置；和
一对侧向间隔角构件，所述一对侧向间隔角构件可枢转地连接到所述支撑套以围绕横向枢转轴线旋转，所述一对角构件的每个角构件具有支撑腿、从所述支撑腿延伸的杠杆腿和在所述角构件中与所述枢转轴线间隔开的位置上形成的加样槽，所述枢转轴线延伸穿过所述支撑腿，其中所述一对角构件的每个角构件围绕所述枢转轴线在装载位置和锁定位置之间可旋转；
其中所述一对角构件各自的加样槽沿横向槽轴线对齐并构造成接收所述注射喷枪的交叉构件的相对端部分；和
其中当所述一对角构件处于所述装载位置时，所述槽轴线从所述支撑套的所述敞开前部向前，当所述一对角构件处于所述锁定位置时，所述槽轴线穿过所述支撑套。
10.根据权利要求9所述的喷枪座，其中所述一对角构件的每个角构件是直角构件，且所述角构件的所述加样槽位于所述角构件的顶点区域。
11.根据权利要求9所述的喷枪座，其中所述一对角构件通过支承件彼此刚性地连接。
12.根据权利要求11所述的喷枪座，其中当所述一对角构件处于锁定位置时，所述支承件被构造为接合所述支撑套的内表面。
13.根据权利要求9所述的喷枪座，进一步包括至少一个可移除的锁定销，所述锁定销穿过对齐的孔可插入所述支撑套和所述一对角构件的一个所述支撑腿中。

Claims (22)

1.一种用于使喷枪旋转将气体和粉末试剂注射进熔融金属的旋转喷枪驱动器，所述旋转喷枪驱动器包括：
主支撑，所述主支撑具有支撑壳体和一对旋转轴承，所述一对旋转轴承布置在所述支撑壳体外部，并分别与所述支撑壳体的上端和下端相邻；
空心轴，所述空心轴竖直延伸穿过所述支撑壳体，并被所述一对旋转轴承支撑以围绕竖直轴线旋转；
驱动马达，所述驱动马达可驱动地连接到所述空心轴，和可操作为使所述空心轴围绕所述竖直轴线旋转；
喷枪座，所述喷枪座刚性地连接到所述空心轴以与所述空心轴一起旋转，所述喷枪座构造为允许喷枪可移除地被所述喷枪座保持以与所述喷枪座一起旋转；
输送管，所述输送管竖直延伸穿过所述空心轴进入所述喷枪座，所述输送管的底端可连接到被所述喷枪座保持的喷枪；和
回转联轴器，所述回转联轴器接收所述输送管的顶端，允许柔性试剂供应软管连接到所述输送管且允许所述输送管和所述供应软管间的相对旋转。
2.根据权利要求1所述的喷枪驱动器，其中所述回转联轴器包括部分地延伸到外部的内部，其中所述回转联轴器被布置成使来自所述供应软管的试剂穿过所述内部进入所述回转联轴器并通过所述外部离开所述回转联轴器。
3.根据权利要求1所述的喷枪驱动器，其中所述驱动马达在所述支撑壳体的所述上端上方的位置可驱动地连接到所述空心轴。
4.一种用于使喷枪旋转将气体和粉末试剂注射进熔融金属的往复旋转喷枪驱动器，所述往复旋转喷枪驱动器包括：
旋转元件，所述旋转元件围绕旋转轴线可旋转，并被构造成用于连接到所述喷枪的上部以使所述旋转元件的旋转被传给所述喷枪；
致动器，所述致动器连接到所述旋转元件以驱动所述旋转元件和所述喷枪围绕所述旋转轴线在相反的旋转方向上往复旋转运动；
其中所述致动器引起所述喷枪沿所述旋转方向中的一个给定方向旋转少于360度。
5.根据权利要求4所述的喷枪驱动器，进一步包括用于可移除地接收所述喷枪的所述上部的主支撑，其中所述主支撑包括用于可旋转地接收所述喷枪的所述上部的一对旋转轴承。
6.根据权利要求4所述的喷枪驱动器，其中所述致动器是具有行程轴线和行程长度的线性致动器，和其中所述喷枪驱动器进一步包括：
至少一个传动元件，所述至少一个传动元件通过所述线性致动器移位，所述传动元件连接到所述旋转元件以使所述线性致动器的线性运动被转换为所述旋转元件围绕所述旋转轴线的所述旋转运动；
其中所述线性致动器沿所述行程轴线的接连的伸展和回缩引起所述喷枪沿相反的旋转方向的往复旋转运动。
7.根据权利要求6所述的喷枪驱动器，其中所述行程长度被选择为使所述线性致动器引起所述喷枪沿所述旋转方向中的一个给定方向旋转约90度。
8.根据权利要求6所述的喷枪驱动器，其中所述传动元件是齿条且所述旋转元件是小齿轮。
9.一种将试剂注射进熔融金属池的方法，所述方法包括以下步骤：
将注射喷枪的部分浸入所述熔融金属，所述浸入部分包括至少一个试剂排放口；
使所述喷枪围绕其纵向轴线沿第一旋转方向旋转小于360度的第一角度；
使所述喷枪围绕其纵向轴线沿与所述第一旋转方向相反的第二旋转方向旋转在数量级上小于或等于所述第一角度的第二角度；
当所述喷枪旋转时通过至少一个试剂口将试剂排出。
10.一种使注射喷枪可移除地安装到喷枪驱动器上的喷枪座，所述喷枪座包括：
支撑套，所述支撑套可固定到所述喷枪驱动器，并具有敞开前部和敞开底部；
至少一个门构件，所述至少一个门构件可枢转地连接到所述支撑套以在打开位置和关闭位置之间运动，在所述打开位置，所述门构件不闭塞所述敞开前部，在所述关闭位置，所述门构件闭塞所述敞开前部；
至少一个锁定机构，所述至少一个锁定机构可操作为将相应的门构件可释放地紧固在所述关闭位置；和
一对侧向间隔角构件，所述一对侧向间隔角构件可枢转地连接到所述支撑套以围绕横向枢转轴线旋转，所述一对角构件的每个角构件具有支撑腿、从所述支撑腿延伸的杠杆腿和在所述角构件中与所述枢转轴线间隔开的位置上形成的加样槽，所述枢转轴线延伸穿过所述支撑腿，其中所述一对角构件的每个角构件围绕所述枢转轴线在装载位置和锁定位置之间可旋转；
其中所述一对角构件各自的加样槽沿横向槽轴线对齐并构造成接收所述注射喷枪的交叉构件的相对端部分；和
其中当所述一对角构件处于所述装载位置时，所述槽轴线从所述支撑套的所述敞开前部向前，当所述一对角构件处于所述锁定位置时，所述槽轴线穿过所述支撑套。
11.根据权利要求10所述的喷枪座，其中所述一对角构件的每个角构件是直角构件，且所述角构件的所述加样槽位于所述角构件的顶点区域。
12.根据权利要求10所述的喷枪座，其中所述一对角构件通过支承件彼此刚性地连接。
13.根据权利要求12所述的喷枪座，其中当所述一对角构件处于锁定位置时，所述支承件被构造为接合所述支撑套的内表面。
14.根据权利要求10所述的喷枪座，进一步包括至少一个可移除的锁定销，所述锁定销穿过对齐的孔可插入所述支撑套和所述一对角构件的一个所述支撑腿中。
15.一种将气体和粉末试剂注射进熔融金属的方法，所述方法包括以下步骤：
将注射喷枪的部分浸入所述熔融金属，所述浸入部分包括至少一个试剂排放口并具有非圆形截面形状；和
通过所述喷枪的旋转搅拌所述熔融金属，其中所述浸入部分的所述非圆形截面形状对通过所述喷枪围绕旋转轴线的旋转搅拌所述熔融金属是有效的。
16.根据权利要求15所述的方法，其中所述非圆形截面形状是六边形。
17.根据权利要求15所述的方法，其中所述非圆形截面形状是长方形。
18.根据权利要求17所述的方法，其中所述非圆形截面形状是正方形。
19.根据权利要求15所述的方法，其中所述至少一个排放口包括具有从所述旋转轴线发散的不同相应排放方向的多个排放口。
20.根据权利要求19所述的方法，其中所述多个排放口包括具有彼此180度相反的相应排放方向的第一对排放口。
21.根据权利要求20所述的方法，其中所述多个排放口进一步包括具有彼此180度相反的相应排放方向且围绕所述旋转轴线与所述第一对排放口的所述排放方向有角度地位移90度角的第二对排放口。
22.根据权利要求15所述的喷枪，其中所述排放方向与所述旋转轴线垂直。
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