CN105219909A - 用于镁脱硫剂直接喷吹铁水脱硫喷枪 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于镁脱硫剂直接喷吹铁水脱硫喷枪，它由连接段、枪身段和喷吹段组成，所述连接段依次由连接法兰和复合枪芯组成，所述枪身段和喷吹段外壁是由耐火材料衬浇筑而成枪壁所述喷吹段包括喷吹段枪身和设置在喷吹段枪身顶端的异形枪头，复合枪芯由内至外依次包括内插管、主管和加强管，所述主管插入到内插管连接器内，所述内插管穿过内插管连接器插入至垂直通道端部，所述径向水平通道内安装有石墨质喷吹管，所述石墨质喷吹管向外延伸安装于枪壁的石墨质喷吹管安装孔内。本发明保证了喷枪喷吹流道的畅通，大幅度提高了喷枪的综合使用性能，达到延长喷枪使用寿命、降低喷枪维护成本与脱硫剂消耗、提高脱硫生产作业率等综合目的。

Description

用于镁脱硫剂直接喷吹铁水脱硫喷枪

技术领域

本发明涉及铁水预处理领域，具体地指一种用于镁脱硫剂直接喷吹铁水脱硫喷枪。

背景技术

文献“铁水的炉外脱硫，山西冶金，2007年，No1”报道，铁水作为钢水冶炼的基本原料，其化学成分和物理性质在某种程度上决定着钢铁产品的质量和企业的效益，因此，从20世纪70年代开始，人们开始重视铁水预处理技术的发展，并不断改进其工艺和方法，脱除铁水中有害元素。除含硫钢种外，硫是钢种中主要有害元素之一，但在高炉炼铁过程中脱除，就必须提高渣的碱度和炉温，而这将使高炉技术经济指标下降，同时，由于转炉冶炼过程的热力学条件制约，转炉脱硫率仅40％左右。大量的研究表明，铁水预处理脱硫已公认是高炉转炉—连铸流程降低钢中硫质量分数的最经济工艺，是改善高炉和转炉操作的重要手段之一，在炼钢中起着重要的作用，并向全面铁水预处理的方向发展。

金属镁和硫的亲和力很强，其特点是脱硫能力强，反应速度快，渣量少，对铁水带渣量与铁水温度不敏感，可以不进行铁水预先扒渣，脱硫扒渣铁损和热量损失少，因而，早在上世纪70年代就有喷吹金属颗粒镁或镁基脱硫剂进行铁水脱硫的报道。金属镁的熔点为651℃，沸点为1107℃，若将金属镁直接喷吹到高温铁水(一般为1300℃左右)中进行脱硫，将使金属镁迅速气化形成高温高压镁蒸汽泡，并在上浮过程中通过镁蒸汽泡的不断加热升温、气泡聚集合并与铁水静压的降低，镁蒸汽泡体积急剧增大，上浮速度不断提高，缩短了镁蒸汽泡在铁水中的停留时间，导致大量的镁蒸汽穿透铁水液面渣层逃逸，引起铁水剧烈喷溅，大幅度降低了金属镁的脱硫利用率，同时逃逸渣层的镁蒸汽在渣层表面氧化燃烧，形成大量的氧化镁微粒粉尘，并因粉尘收集除尘困难，导致氧化镁微粒四溢漂浮，环境粉尘污染严重，因而，制约了铁水直接喷吹金属镁脱硫技术的应用。

针对上述铁水喷吹金属镁脱硫技术的不足，早在上世纪50年代，乌克兰钛设计院、黑色冶金研究院从延长金属镁蒸汽泡在铁水中的停留时间入手，开发了采用枪头带气化室的喷枪进行铁水喷吹金属颗粒镁的脱硫工艺，通过金属颗粒镁进入铁水前在枪头气化室中的加热预气化，为金属颗粒镁气化提供了相应的气化时间与空间，消除了金属颗粒镁喷入高温铁水中的受热汽化过程，相应地延长了金属镁在铁水中的停留时间，同时也避免了金属颗粒镁铁水中迅速气化、气泡聚集合并与快速加热膨胀带来的铁水剧烈喷溅与镁蒸汽大量逃逸引起的不足；高温预气化的镁蒸汽与喷吹载气沿气化室底部边缘排出进入铁水，通过铁水中含镁气泡的界面脱硫反应和气泡界面溶解镁的均相脱硫反应，达到提高颗粒镁利用率和铁水脱硫效率的目的，并在中小型铁水罐喷吹脱硫实际生产中得到广泛应用，尤其是镁资源丰富的国家，例如：前苏联的联邦国家和我国。但由于温度≥670℃时，熔化状态的镁与氮气发生反应：3Mg+N₂＝Mg₃N₂，而且随着温度的上升，反应速度加快；此外，金属镁还会与水、氧反应形成MgO，金属颗粒镁杂质及其钝化膜在金属镁高温气化后形成残留物，由于这些反应产物熔点高，在气化室内壁不断粘附沉积，导致喷枪气化室内壁粘渣严重，为了维持气化室足够的气化空间与金属镁的稳定气化，必须不断地对气化室内壁粘渣进行清理，导致气化室机械损伤，不仅影响了喷枪的使用寿命与生产效率，而且还增加了大量的维护工作与生产成本，恶化了生产操作环境，给实际生产应用带来不便，此外，为了尽量降低气化室的粘渣速度，对金属颗粒镁提出了严格的质量要求，以防止金属颗粒镁杂质与钝化膜引起的粘渣，从而也增加了铁水脱硫的脱硫剂消耗成本。根据实际生产过程的跟踪调研以及水模实验，随着金属颗粒镁与喷吹载气在气化室内的不断加热以及金属颗粒镁的气化，混合气体体积不断增大，气化室内气体压力升高，迫使气化室内铁水液面不断降低，最终铁水液面下降至气化室底部边缘，气化室内气体克服铁水静压以大气泡形式从气化室底部边缘快速排出进入铁水，气化室内压力降低，铁水回流进入气化室，气化室内铁水液面上升，等待下一次的气体排出，因而气化室内的金属镁蒸汽与喷吹载气是以大气泡脉冲方式进入铁水，导致瞬间气体喷吹动能剧增，引起喷枪剧烈摆动，同时，大气泡上浮速度快、液面溢出搅拌能大，引起液面剧烈波动、震荡、翻腾甚至喷溅，加剧了镁蒸汽的溢出逃逸，铁水脱硫稳定性差，脱硫技术经济指标波动大，限制了脱硫剂喷吹流量的提高，因而，气化室喷枪直接喷吹金属颗粒镁铁水脱硫技术对中小型铁水罐、小流量喷吹适应性较好。

随着铁水喷吹脱硫设备大型化的发展，基于上述气化室喷枪直接喷吹金属颗粒镁铁水脱硫技术的不足，本世纪初乌克兰钛设计院、黑色冶金研究院学者根据铁水纯喷金属颗粒镁脱硫的反应热力学与动力学原理，通过金属颗粒镁在铁水中脱硫反应过程及其在铁水中的运动行为分析，提出了大型铁水罐单喷口直通式喷枪直接喷吹金属颗粒镁铁水脱硫新工艺。通过大型铁水罐喷枪插入深度的大幅提高，为喷入铁水深处的金属颗粒镁气化、溶解与脱硫反应提供足够的上浮距离和停留时间，同时，通过喷入铁水中金属颗粒镁喷吹载气泡的界面穿透，实现金属颗粒镁在铁水中的分散、快速加热气化、溶解与脱硫反应，避免了喷枪气化室内金属镁预气化的气化室内壁粘渣，达到铁水脱硫目的。文献“牛琳霞，庄汉宁，新一代颗粒镁铁水脱硫工艺，钢铁研究，2005，No1，51-53”报道了铁水气化室喷枪与单喷口直通式喷枪直接喷吹金属颗粒镁脱硫以及铁水镁基复合喷吹脱硫的技术经济指标对比情况。根据上述文献的报道以及铁水气化室喷枪与单喷口直通式喷枪直接喷吹金属颗粒镁脱硫的经济指标与工艺技术的对比分析结果，在喷枪铁水插入深度≥3m时，单喷口直通式喷枪直接喷吹金属颗粒镁铁水脱硫的吨铁镁消耗与气化室喷枪基本相同，并且，随着喷枪插入深度的增大，脱硫剂利用率提高，喷吹流量提高近一倍。文献“卢春生，屠学信，李鹏程等，首钢第二炼钢厂铁水喷镁脱硫工艺优化与实践，首钢科技，2005，No5,41-44”报道了首钢二炼钢厂200t铁水罐引进乌克兰直通式喷枪直接喷吹金属颗粒镁脱硫工艺的技术参数、经济指标及其工艺技术改进效果与发展过程。由该文献报道可见，对于200吨铁水罐，喷枪插入深度3～3.2m，单喷口直通式喷枪直接喷吹金属颗粒镁铁水脱硫工艺能够满足铁水脱硫稳定生产的需求，避免了气化室喷枪纯喷金属颗粒镁铁水脱硫的气化室内壁粘渣问题，但与100吨铁水罐气化室喷枪纯喷金属颗粒镁铁水脱硫相比，喷吹流量基本相同，也仅为6～8kg/min，导致喷吹脱硫时间长，生产效率下降，否则将因镁蒸汽泡的聚集长大溢出而引起喷溅和大量镁蒸汽液面逃逸损耗，因而，对金属颗粒镁的质量要求同样严格，以保证在3～3.2m的上升距离内完成金属颗粒镁的气化与溶解，吨铁金属镁消耗增加10％以上，说明金属镁利用率略有下降。为了提高金属颗粒镁喷吹强度，文献“舍甫钦科АФ，巴什马科夫АМ，马那钦ИА等，铁水包内大用量喷镁脱硫工艺，炼钢，2013，No6,5-8”基于铁水双枪镁基复合喷吹脱硫工艺显著提高生产效率的实际生产结果，在台湾中钢300吨铁水罐上采用倒Y形双喷口喷枪取代原单喷口直通式喷枪进行铁水直接金属颗粒镁脱硫，在铁水脱硫稳定生产的条件下，金属颗粒镁喷吹流量提高50～120％(达16～25kg/min)，镁利用率平均为47.3％，并相应地缩短了铁水喷吹脱硫作业时间，但吨铁金属颗粒镁平均消耗为0.41kg/t，比首钢二炼钢厂报道的平均值高30％以上。分析认为，倒Y形双喷口喷枪在喷吹脱硫过程中，与原单喷口直通式喷枪相似，从喷吹口喷吹的气流总体向下喷射，尽管在垂直浮升力的作用下，气泡喷射速度迅速降低为零，但包裹其中的金属颗粒镁若要在气泡向下喷射过程中穿透气泡，不仅需要克服气泡的界面张力，同时还要克服铁水的浮升力，因而加剧了金属颗粒镁穿透气泡的难度，降低了金属颗粒镁的气泡穿透比例，只有较大粒度的金属颗粒镁可以穿透气泡，而粒度偏小的金属颗粒镁未能穿透载气泡进入铁水，导致载气泡内金属颗粒镁加热气化缓慢，在有限的停留时间内，部分残留镁蒸汽随气泡溢出逃逸，同时由于大粒度金属颗粒镁气化后气泡体积大，在铁水浮升力的作用下快速上浮，停留时间缩短，致使镁蒸汽泡在充分溶解之前已升至液面而逃逸，引起镁蒸汽渣面氧化燃烧。根据实际生产过程的跟踪与调研，在单喷口直通式喷枪与倒Y形双喷口喷枪直接喷吹金属颗粒镁铁水脱硫过程中，均发现渣层表面镁蒸汽逃逸氧化燃烧闪光现象严重，从而证实了上述分析结果，由此可见，该两种脱硫工艺存在金属颗粒镁气泡穿透困难、铁水中分散较差、停留时间短等不足；此外，喷吹口区域金属颗粒镁的受热和部分气化及其与喷吹氮气间的化学反应，易引起喷口区域反应产物的沉积粘附，导致喷口堵塞现象时有发生，不仅影响的喷枪的使用寿命，而且还使设备作业率降低、脱硫成本上升，尤其是倒Y形双喷口喷枪直接喷吹金属颗粒镁铁水脱硫，由于特殊的喷口结构特征，喷口通道长，一旦堵塞，往往因喷口疏通困难或喷枪严重的疏通机械损伤而终止使用。因而，促进金属颗粒镁的气泡穿透、铁水中的分散以及延长停留时间、防止喷口堵塞是提高直接喷吹金属颗粒镁铁水脱硫效率的技术关键之一。

基于上述喷吹口直接喷吹金属颗粒镁铁水脱硫的不足，根据文献“铁水罐车中的铁水同时喷吹石灰和镁进行有效脱硫，国外钢铁钒钛，1990年，No1”报道了上世纪70年代后期在美国LTV公司130t铁水罐上单喷口直通式喷枪直接喷吹金属颗粒镁、金属镁与石灰混合喷吹、金属镁与石灰复合喷吹三种铁水喷吹脱硫工艺的工业性试验过程，结果表明，在石灰与金属颗粒镁比例为4:1的条件下，即使金属颗粒镁供料速度明显增大，也可避免直接喷吹金属颗粒镁带来的铁水喷溅与镁蒸汽逃逸氧化燃烧烟尘问题，并分析了抑制铁水喷溅与镁蒸汽逃逸的原因，指出在镁基复合喷吹与混合喷吹过程中，通过石灰与金属颗粒镁的混合，改善了金属颗粒镁流动性差引起的喷吹不稳定及其带来的铁水喷溅与镁蒸汽逃逸问题，同时，石灰流使镁蒸气分散成大量小气泡，遏制了镁蒸汽泡的合并聚集长大，有效地延长了镁蒸汽泡在铁水中的停留时间，扩展镁蒸汽泡界面面积及其在铁水中的分散，打破了传统的镁利用率对低供镁速度的依赖关系。文献“铁水镁脱硫高效化的研究与应用，安徽冶金，2010年，No1”介绍了马钢第一钢轧总厂镁基复合喷吹(镁粉+石灰)和纯镁单喷脱硫两座铁水脱硫站存在的问题，通过铁水镁脱硫原理及特点的分析，制订了以改进喷枪结构和优化喷吹参数为代表的系列改进措施，其中，在喷枪结构优化方面，采用倒Y形双喷口喷枪取代原单喷口直通式喷枪进行镁基复合喷吹脱硫，扩大了纯喷颗粒镁脱硫喷枪的气化室容积，通过实际生产应用，两种脱硫工艺的平均单耗由改进前的0.75Kg/t_铁下降至0.69Kg/t_铁，尽管金属镁消耗有所下降，但单耗仍非常高，同时分析了金属镁粉和石灰复合喷吹遏制喷溅的机理，即：流态化石灰一方面起一定程度的脱硫作用，更主要的是成为镁粉分散剂，可成为大量镁气泡形成的核心，减少镁气泡的成长直径，降低镁气泡的上浮速度，从而强化镁向铁水中溶解度，因而在喷吹镁粉速率相应高于单喷镁粉速率时镁基复合喷吹也不致引发大的喷溅。文献“CaO在镁基铁水炉外脱硫工艺中的作用，钢铁研究，2009年，No2”，基于金属镁与CaO的脱硫反应热力学原理，指出了镁基复合喷吹脱硫过程中，通过金属镁的快速脱硫反应，提高脱硫反应速度，降低脱硫时间，通过CaO与金属镁脱硫产物的MgS进一步反应，形成的CaS和MgO在铁水中的溶解度均小于MgS，容易上浮进入渣中，降低铁水回流。由此可见，对于镁基复合喷吹脱硫，通过石灰的分散作用，提高脱硫剂的流动性，遏制金属颗粒镁的气化膨胀与喷溅；通过金属颗粒镁在铁水中的气化与溶解及其镁气泡的界面脱硫与溶解镁的均相脱硫实现铁水的快速脱硫，缩短喷吹脱硫时间；通过CaO与MgS的进一步反应，提高脱硫渣的固硫能力，降低铁水回硫。由于金属颗粒镁的气化温度低、流动性差、易与喷吹载气N₂反应等特点，实际生产中，倒Y形双喷口喷枪喷口堵塞时常出现，现场疏通困难，不仅增大了喷枪现场维护量、恶化了操作环境，而且堵塞物粘接强度大，大多疏通失败，影响了喷枪正常使用性能的发挥，喷枪消耗成本急剧上升，同时，尽管脱硫剂中复合了石灰，但金属镁消耗并未下降，甚至高于纯喷金属颗粒镁脱硫。

综合上述可见，对于镁脱硫剂(纯金属颗粒镁或金属镁+石灰)的直接喷吹铁水脱硫工艺，由于金属镁固有的特性，易导致喷口堵塞，为此，早期采用的喷枪均为单喷口直通式喷枪，通过喷枪的直线型等直径流道，降低喷枪喷吹流动阻力，保证喷吹流动的稳定性，避免喷口堵塞；虽然倒Y形双喷口喷枪明显改善了镁脱硫剂在铁水中的分散状况与脱硫反应动力学条件，但时常出现喷口堵塞的问题。分析认为，对于倒Y形双喷口喷枪，与原单喷口直通式喷枪相比，由于喷吹流道局部结构突变，破坏了喷吹流道内流场稳定性与均匀性，易使两个喷口的喷射流场产生差异，尤其是喷口加工精度不高的喷枪，因喷口流道的加工差异引起两个喷口喷射流场的不同；同时，在喷枪使用一定时间后，由于金属镁受热气化以及氮化反应等的差异，必将导致两个喷口流道内积渣状况的不同；在铁水喷吹脱硫过程中，由于铁水液面与喷口静压的剧烈波动，引起喷射动能小的喷口铁水回灌，同时，在喷吹系统喷吹压力与脱硫剂给料速度大幅度喘动时，铁水静压将使两个喷口同时出现铁水回灌，形成凝铁堵枪；由于倒Y形喷吹流道结构，喷口流道长，并只能进行单个喷口与喷枪主流道之间的疏通，疏通处理十分困难，也难以保证两个喷口通道的疏通一致性，增大了疏通后喷枪继续堵枪隐患，这也是目前倒Y形双喷口喷枪普遍使用寿命短的主要原因；此外，与气化室喷枪纯喷金属颗粒镁脱硫相比，喷枪喷口直接喷吹金属颗粒镁或金属镁和石灰脱硫剂复合喷吹铁水脱硫的金属镁消耗均偏高，如何促进镁脱硫剂喷吹的金属颗粒镁气泡穿透，缩短金属镁在铁水中的加热气化时间，强化镁蒸汽在铁水的溶解过程，是提高金属镁脱硫利用率的关键所在，也是镁脱硫剂喷吹铁水脱硫持续改进的发展方向。

发明内容

本发明所要解决的技术问题就是提供了一种用于镁脱硫剂直接喷吹铁水脱硫喷枪，该喷枪具有结构简单、制备简便、维护简捷、使用寿命长、喷吹脱硫反应动力学条件优、喷吹稳定、脱硫剂利用效率高等特点。

为实现上述目的，本发明提供的一种用于镁脱硫剂直接喷吹铁水脱硫喷枪，它由连接段、枪身段和喷吹段组成，所述连接段依次由连接法兰和复合枪芯组成，所述枪身段和喷吹段外壁是由耐火材料衬浇筑而成枪壁，所述喷吹段包括喷吹段枪身和设置在喷吹段枪身顶端的异形枪头，所述复合枪芯贯穿整个枪身段和喷吹段枪身伸入异形枪头中部；所述复合枪芯由内至外依次包括内插管、主管和加强管，所述加强管底端的内壁上安装有内插管连接器，所述内插管连接器下端外壁上设置有喷吹管连接器，所述喷吹管连接器内开设有与中心线重合的垂直通道和垂直于中心线的径向水平通道，所述垂直通道与径向水平通道组合形成倒T型通道，所述主管插入到内插管连接器内，所述内插管穿过内插管连接器插入至垂直通道端部，所述径向水平通道内安装有石墨质喷吹管，所述石墨质喷吹管向外延伸安装于枪壁的石墨质喷吹管安装孔内。

进一步地，所述异形枪头外形呈倒圆台型或倒球冠与倒圆台型组合结构；所述石墨质喷吹管安装孔径向水平对称开设在异形枪头中下部区域的枪壁内，所述石墨质喷吹管安装孔直径比石墨质喷吹管外径大1.5～2.5mm。

再进一步地，所述内插管连接器为中心开设有上大下小的阶梯形通孔的凸台形圆柱体，所述内插管连接器的凸台插入加强管内，并与加强管连接固定；所述内插管连接器的大通孔内壁与主管外壁连接固定，所述内插管伸入内插管连接器的小通孔端部。

再进一步地，所述径向水平通道为中间小两端大的通道，所述水平通道的两个大通道内分别安装有石墨质喷吹管，所述径向水平通道的大通道直径比石墨质喷吹管外径大1～2mm；所述径向水平通道的小通孔面积为内插管通孔面积的1/2～3，所述的石墨质喷吹管内孔面积为内插管内孔面积的1/2～3。

再进一步地，所述径向水平通道为水平直通孔，所述径向水平通道内设置有单根石墨质喷吹管，所述径向水平通道的直径比喷枪内插管外径大1～2mm，所述石墨质喷吹管内孔面积为内插管内孔面积的1/2～3。

再进一步地，所述喷吹管连接器为内部设置有倒T形通道的圆柱体或垂直圆管与水平圆管连接相通组成的倒T形结构，所述喷吹管连接器的圆柱体或垂直圆管的直径与内插管连接器的直径相同；或者，所述喷吹管连接器的圆柱体或垂直圆管的直径小于内插管连接器的直径；或者所述喷吹管连接器与内插管连接器整体加工固定在加强管底部外壁上。

再进一步地，所述异形枪头的外壁上设置有旋流器，所述旋流器由两片旋流片组成；所述旋流片紧贴石墨质喷吹管安装孔上方倾斜布置，所述旋流片长度方向与喷枪内插管轴向夹角α为15～75°。

本发明的有益效果在于：

1)本发明针对镁脱硫剂喷枪直接喷吹铁水脱硫生产中存在的喷枪堵枪严重、现场维护困难、喷枪使用寿命短、金属镁消耗高等不足，改进了镁脱硫剂喷吹脱硫的喷枪结构设计。通过异形枪头的外形为倒圆台形或倒球冠与倒圆台形组合结构，提高了喷枪下枪过程中的破渣能力与抵抗渣块的撞击能力，通过在异形枪头的倒圆台形中下部区域耐火材料衬沿喷枪径向水平开设有2个石墨质喷吹管安装孔，安装孔直径比石墨质喷吹管外径大1.5～2.5mm，方便了石墨喷吹管的安装与载气和脱硫剂的水平喷射，避免了铁水浮升力对脱硫剂颗粒气泡穿透的阻碍作用，提高脱硫剂气泡穿透率，遏制了向下喷吹气流对喷枪底面的冲刷磨损。通过内插管连接器为中心开设有上大下小的阶梯形通孔的凸台形圆柱体结构设计，其中，上大下小的阶梯形通孔的小通孔与喷枪内插管插接相通，喷枪主管插入阶梯形通孔的大通孔内，大通孔上端面与主管外侧面满焊固定，内插管连接器凸台形圆柱体的凸台插入喷枪加强管内，并与加强管满焊固定，保证了喷枪枪芯结构的整体性与气密性。

2)本发明通过喷吹管连接器为内部设置有倒T形通道的圆柱体或垂直圆管与水平圆管满焊相通组成的倒T形结构、倒T形通孔的垂直通孔上端面与内插管连接器满焊相通，实现了喷枪插入管向两个水平布置的石墨质喷吹管的均匀分流。通过石墨质喷吹管结构、尺寸、安装方式、两喷口水平同轴布置与制备材料的设计，保证了石墨质喷吹管的使用性能，减缓了喷吹管内的粘渣进程，降低了管内粘渣结合强度与疏通难度以及喷吹管制作成本；此外，即便出现石墨质喷吹管内凝铁堵塞现象无法疏通，也可通过钻削拆除石墨质喷吹管，并重新安装新石墨质喷吹管，维持喷枪的正常使用性能，避免了喷枪喷吹管堵塞疏通失败带来的喷枪非正常消耗；同时，结合异形枪头的结构设计，缩短了石墨质喷吹管的长度，为喷吹管堵塞疏通与更换提供了便利条件。通过旋流器结构、布置方式、制备方法的设计，强化了旋流器对喷射流股的上浮抑制与旋流强化，延长流股上浮行程与停留时间，并提高脱硫剂的气泡穿透能力与穿透比例，改善脱硫反应动力学条件。

3)本发明通过上述结构的改进，保证的喷枪喷吹流道的畅通，大幅度提高了喷枪的综合使用性能，达到延长喷枪使用寿命、降低喷枪维护成本与脱硫剂消耗、提高脱硫生产作业率等综合目的。

附图说明

图1为本发明的异形枪头外形呈倒圆台型的脱硫喷枪示意图；

图2为本发明的异形枪头外形呈倒球冠与倒圆台型组合结构的脱硫喷枪示意图；

图3为垂直圆管与水平圆管连接相通组成的倒T形结构的脱硫喷枪示意图；

图4为异形枪头的外壁上设置有旋流器的脱硫喷枪示意图；

图中，连接段1、枪身段2、喷吹段3、喷吹段枪身3.1、异形枪头3.2、复合枪芯4、内插管4.1、主管4.2和加强管4.3、枪壁5、内插管连接器6、喷吹管连接器7、垂直通道7.1、径向水平通道7.2、石墨质喷吹管8、石墨质喷吹管安装孔9、旋流器10、旋流片10.1。

具体实施方式

为了更好地解释本发明，以下结合具体实施例进一步阐明本发明的主要内容，但本发明的内容不仅仅局限于以下实施例。

实施例1

如图1所示，一种用于镁脱硫剂直接喷吹铁水脱硫喷枪，它由连接段1、枪身段2和喷吹段3组成，连接段1依次由连接法兰1.1和复合枪芯4组成，枪身段2和喷吹段3外壁是由耐火材料衬浇筑而成枪壁5；其特征在于：喷吹段3包括喷吹段枪身3.1和设置在喷吹段枪身3.1顶端的异形枪头3.2，复合枪芯4贯穿整个枪身段2和喷吹段枪身3.1伸入异形枪头3.2中部；异形枪头3.2外形呈倒圆台型；

复合枪芯4由内至外依次包括内插管4.1、主管4.2和加强管4.3，加强管4.3底端的内壁上安装有内插管连接器6，

内插管连接器6为中心开设有上大下小的阶梯形通孔的凸台形圆柱体，内插管连接器6的凸台插入加强管4.3内，并与加强管4.3满焊固定；内插管连接器6的大通孔内壁与主管4.2外壁满焊固定，内插管4.1伸入内插管连接器6的小通孔端部。

内插管连接器6下端外壁上设置有喷吹管连接器7，喷吹管连接器7为内部设置有倒T形通道的圆柱体；喷吹管连接器7的圆柱体或垂直圆管的直径与内插管连接器6的直径相同；垂直通孔7.1上端侧面与内插管连接器6下段侧面满焊相通；

喷吹管连接器7内开设有与中心线重合的垂直通道7.1和垂直于中心线的径向水平通道7.2，垂直通道7.1与径向水平通道7.2组合形成倒T型通道，垂直通道7.1直径与内插管连接器6的小通孔直径相同；

主管4.2插入到内插管连接器6内，内插管4.1穿过内插管连接器6插入至垂直通道7.1端部，

径向水平通道7.2为中间小两端大的通道，水平通道7.2的两个大通道内分别安装有石墨质喷吹管8，径向水平通道7.2的大通道直径比石墨质喷吹管8外径大1～2mm；径向水平通道7.2的小通孔面积为内插管4,1通孔面积的1/2，的石墨质喷吹管7内孔面积为内插管8内孔面积的1/2。

石墨质喷吹管8向外延伸安装于枪壁5的石墨质喷吹管安装孔9内。石墨质喷吹管安装孔9径向水平对称开设在异形枪头3.2中下部区域的枪壁5内，石墨质喷吹管安装孔9直径比石墨质喷吹管8外径大1.5～2.5mm。

石墨质喷吹管8外表面采用树脂结合剂粘接固定，石墨质喷吹管8采用废弃石墨电极机械加工制备，也可采用石墨质可塑料捣打加工制备。

实施例2

如图2所示，本实施例的喷枪与实施例1的结构基本相同，不同之处在于：

异形枪头3.2外形呈倒球冠与倒圆台型组合结构；喷吹管连接器7与内插管连接器6整体加工固定在加强管4.3底部外壁上。

径向水平通道7.2为水平直通孔，径向水平通道7.2内设置有单根石墨质喷吹管8，石墨质喷吹管8一半包裹在径向水平通道7.2内且石墨质喷吹管8与径向水平通道7.2同轴；径向水平通道7.2的直径与喷枪内插管8外径大1～2mm，石墨质喷吹管8内孔面积为内插管内孔面积的1/2。石墨质喷吹管8两端分别伸入石墨质喷吹管安装孔9内。

实施例3

如图3所示，本实施例的喷枪与实施例1的结构基本相同，不同之处在于：

喷吹管连接器7为垂直圆管与水平圆管连接相通组成的倒T形结构，喷吹管连接器7为垂直圆管的直径小于内插管连接器6的直径；径向水平通道7.2为水平直通孔，径向水平通道7.2内设置有单根石墨质喷吹管8，且石墨质喷吹管8与径向水平通道7.2同轴；径向水平通道7.2的直径比喷枪内插管8外径大1～2mm，石墨质喷吹管8内孔面积为内插管内孔面积的1/2。石墨质喷吹管8两端分别伸入石墨质喷吹管安装孔9内。

实施例4

如图1～4所示，该喷枪与实施例1、2、3喷枪结构基本相同，不同之处在于：

异形枪头3.2的外壁上设置有旋流器10，旋流器10由两片旋流片10.1组成；旋流片10.1紧贴石墨质喷吹管安装孔上方倾斜布置，旋流片10.1长度方向与喷枪内插管轴向夹角α为15～75°。其和枪壁5采用耐火材料衬一起整体浇注制备。其它分别与，与实施例1、2、3相同。

其它未详细说明的部分均为现有技术。尽管上述实施例对本发明做出了详尽的描述，但它仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部实施例，人们还可以根据本实施例在不经创造性前提下获得其他实施例，这些实施例都属于本发明保护范围。

Claims (7)

1.一种用于镁脱硫剂直接喷吹铁水脱硫喷枪，它由连接段(1)、枪身段(2)和喷吹段(3)组成，所述连接段(1)依次由连接法兰(1.1)和复合枪芯(4)组成，所述枪身段(2)和喷吹段(3)外壁是由耐火材料衬浇筑而成枪壁(5)；其特征在于：所述喷吹段(3)包括喷吹段枪身(3.1)和设置在喷吹段枪身(3.1)顶端的异形枪头(3.2)，所述复合枪芯(4)贯穿整个枪身段(2)和喷吹段枪身(3.1)伸入异形枪头(3.2)中部；所述复合枪芯(4)由内至外依次包括内插管(4.1)、主管(4.2)和加强管(4.3)，所述加强管(4.3)底端的内壁上安装有内插管连接器(6)，所述内插管连接器(6)下端外壁上设置有喷吹管连接器(7)，所述喷吹管连接器(7)内开设有与中心线重合的垂直通道(7.1)和垂直于中心线的径向水平通道(7.2)，所述垂直通道(7.1)与径向水平通道(7.2)组合形成倒T型通道，所述主管(4.2)插入到内插管连接器(6)内，所述内插管(4.1)穿过内插管连接器(6)插入至垂直通道(7.1)端部，所述径向水平通道(7.2)内安装有石墨质喷吹管(8)，所述石墨质喷吹管(8)向外延伸安装于枪壁(5)的石墨质喷吹管安装孔(9)内。

2.根据权利要求1所述的用于镁脱硫剂直接喷吹铁水脱硫喷枪，其特征在于：所述异形枪头(3.2)外形呈倒圆台型或倒球冠与倒圆台型组合结构；所述石墨质喷吹管安装孔(9)径向水平对称开设在异形枪头(3.2)中下部区域的枪壁(5)内，所述石墨质喷吹管安装孔(9)直径比石墨质喷吹管(8)外径大1.5～2.5mm。

3.根据权利要求1或2所述的用于镁脱硫剂直接喷吹铁水脱硫喷枪，其特征在于：所述内插管连接器(6)为中心开设有上大下小的阶梯形通孔的凸台形圆柱体，所述内插管连接器(6)的凸台插入加强管(4.3)内，并与加强管(4.3)连接固定；所述内插管连接器(6)的大通孔内壁与主管(4.2)外壁连接固定，所述内插管(4.1)伸入内插管连接器(6)的小通孔端部。

4.根据权利要求3所述的用于镁脱硫剂直接喷吹铁水脱硫喷枪，其特征在于：所述径向水平通道(7.2)为中间小两端大的通道，所述水平通道(7.2)的两个大通道内分别安装有石墨质喷吹管(8)，所述径向水平通道(7.2)的大通道直径比石墨质喷吹管(8)外径大1～2mm；所述径向水平通道(7.2)的小通孔面积为内插管(4.1)通孔面积的1/2～3，所述的石墨质喷吹管(7)内孔面积为内插管(8)内孔面积的1/2～3。

5.根据权利要求3所述的用于镁脱硫剂直接喷吹铁水脱硫喷枪，其特征在于：所述径向水平通道(7.2)为水平直通孔，所述径向水平通道(7.2)内设置有单根石墨质喷吹管(8)，所述径向水平通道(7.2)的直径比喷枪内插管(8)外径大1～2mm，所述石墨质喷吹管(8)内孔面积为内插管内孔面积的1/2～3。

6.根据权利要求4或5所述的用于镁脱硫剂直接喷吹铁水脱硫喷枪，其特征在于：所述喷吹管连接器(7)为内部设置有倒T形通道的圆柱体或垂直圆管与水平圆管连接相通组成的倒T形结构，所述喷吹管连接器(7)的圆柱体或垂直圆管的直径与内插管连接器(6)的直径相同；或者，所述喷吹管连接器(7)的圆柱体或垂直圆管的直径小于内插管连接器(6)的直径；或者所述喷吹管连接器(7)与内插管连接器(6)整体加工固定在加强管(4.3)底部外壁上。

7.根据权利要求1或2所述的用于镁脱硫剂直接喷吹铁水脱硫喷枪，其特征在于：所述异形枪头(3.2)的外壁上设置有旋流器(10)，所述旋流器(10)由两片旋流片(10.1)组成；所述旋流片(10.1)紧贴石墨质喷吹管安装孔上方倾斜布置，所述旋流片(10.1)长度方向与喷枪内插管轴向夹角α为15～75°。