CN105331773A - 多股旋流分散防堵铁水喷吹脱硫喷枪 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种多股旋流分散防堵铁水喷吹脱硫喷枪，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，枪身段和喷吹段外壁是由耐火材料浇筑而成耐火材料枪衬；喷吹段的枪体外径D比枪身段枪体外径d大，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，所述内插管底部端面与石墨质喷吹管底部端面平齐，且包裹耐火材料枪衬内在形成喷枪喷口，所述喷口处开设有沟槽。本发明通过上述结构设计和相关结构尺寸的优化，有效地解决了常规喷枪存在的反应动力学差、喷口易堵塞的固有不足，同时，有效地强化了喷枪喷吹段与枪身段的抗破损能力，达到延长喷枪使用寿命的目的。

Description

多股旋流分散防堵铁水喷吹脱硫喷枪

技术领域

本发明涉及铁水预处理领域，具体地指一种多股旋流分散防堵铁水喷吹脱硫喷枪。

背景技术

根据资料报道，现代钢铁冶金流程中的铁水喷吹脱硫工艺以其技术成熟、设备投资省而在国内钢铁企业普遍推广应用，并根据脱硫剂种类和喷吹方式的不同，又分为钙基脱硫剂喷吹、镁基脱硫剂复合喷吹和金属颗粒镁纯喷等方式；除纯喷金属颗粒镁中小型铁水罐铁水脱硫采用枪头带气化室的喷枪外，其它工艺均采用单喷口直筒式喷枪以及倒T形或倒Y形双喷口喷枪。由于金属镁和硫的亲和力很强，具有脱硫能力强、反应速度快、脱硫渣量少、对铁水带渣量与铁水温度不敏感等特点，可以不进行铁水预先扒渣，因而，具有铁水喷吹脱硫时间短、脱硫扒渣铁损低、铁水温降小等优点，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，目前作为铁水喷吹脱硫的主流工艺在国内外钢铁企业普遍应用。

文献“吴明，铁水镁脱硫高效化的研究与应用，安徽冶金，2010年，No1”和文献“舍甫钦科АФ、巴什马科夫АМ等、铁水包内大用量喷镁脱硫工艺，炼钢，2013年，No6”分别报道了双喷口倒Y形喷枪在铁水镁基复合喷吹脱硫和铁水金属颗粒镁纯喷脱硫工艺中的应用效果，与原单喷口直筒式喷枪相比，双喷口倒Y形喷枪的应用，取得了改善喷吹脱硫动力学条件、降低脱硫剂消耗、缩短喷吹脱硫时间的优良效果。由此可见，增加喷吹流股数量达到了扩展流股流经区域、强化脱硫剂分散、改善脱硫动力学条件的目的，但喷枪实际生产中存在堵枪频繁的严重不足，不仅大幅度缩短了喷枪的使用寿命，同时也制约了脱硫生产能力的有效发挥。通过现场调研和技术交流，对于不同种类脱硫剂的铁水喷吹脱硫，与单喷口直筒式式喷枪相比，倒T形与倒Y形双喷口喷枪均存在严重的堵枪风险，尤其是镁基复合喷吹脱硫与纯喷金属颗粒镁脱硫，相比倒T形双喷口喷枪，倒Y形双喷口喷枪堵枪风险更高、堵塞物疏通更困难。通过三种喷枪的镁基复合喷吹与金属颗粒镁纯喷脱硫工业性对比试验，进一步证实了倒T形与倒Y形双喷口喷枪堵枪严重的不足，并在采用钢筋热态疏通喷口时，发现喷口堵塞物呈半熔融态粘结喷口内壁，冷却后粘接强度大，钢筋无法彻底疏通，喷吹15-30炉时彻底堵塞。针对上述问题，特从金属镁的性能出发进行分析，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；此外，在温度≥670℃时，熔化状态的镁或镁蒸汽与喷吹氮气发生反应：3Mg+N₂＝Mg₃N₂；由于喷吹脱硫过程中喷枪喷口区域的喷射气体扰动，强化了该区域的铁水换热，使喷口外侧段快速加热到金属镁的熔点温度，甚至更高，为该喷口段Mg₃N₂的形成创造了条件，形成的Mg₃N₂微粒在界面力的作用下向金属喷口内表面不断沉积，此外，金属颗粒镁的杂质及其钝化膜在金属镁高温气化后形成残留物，也会向金属喷口内表面不断沉积，最终形成高温半熔融态和冷却后结合强度大的粘渣，导致喷口疏通困难，这也是为什么目前纯喷金属颗粒镁或镁基复合喷吹铁水脱硫用喷枪仍以单喷口直筒式喷枪的主要原因。对于钙基脱硫剂复合与混合喷吹脱硫，虽然实际生产中单喷口直筒式喷枪与倒T形或倒Y形双喷口喷枪均有采用，但倒T形或倒Y形双喷口喷枪的喷口堵枪现象时有发生，虽然脱硫剂中不含金属镁，不存在金属镁喷口区域的高温反应物沉积堵塞喷口问题，但在喷吹系统压力剧烈喘动或脱硫剂受潮粘接条件下，引起两个喷口流股不对称，低流速喷口流股充满度小，易形成脱硫剂沉积和铁水沿喷口内壁内渗凝结，从而增加了该喷口的流动阻力，促进了喷口流股的不对称性和进一步凝铁堵塞，最终彻底堵塞而终止使用。

通过常规单喷口直筒式喷枪与倒T形、倒Y形双喷口喷枪实际生产应用中的破损状况调研结果，发现在喷枪铁水浸入段的中部区域存在严重的冲刷磨损状况，根据磨损状况，可看出喷吹气流上浮运动以及气泡聚集效应是导致喷枪铁水浸入段冲刷磨损严重的主要原因，为此，申请号为201020183592.2的中国实用新型专利公开了一种枪头设置有扰流分配器的新型喷枪，其特征在于扰流分布器外形为鼓形结构，鼓形截面为圆形或椭圆形结构，并在下部鼓形结构开设有2条以上的分流凹槽；分流凹槽均以喷枪喷口为起点在扰流分布器下部鼓形结构壁面上对称布置；分流凹槽宽度沿开口方向逐渐增大，转角部位为圆弧过渡面结构。利用扰流分布器鼓形结构下部的从下而上直径(径向尺寸)不断增大的结构特征，遏制上浮速度分量，提高喷射的径向水平流动速度分量，不仅降低了载气与预处理剂上浮对喷枪的冲刷磨损，而且增大喷射载气与预处理剂的径向流动距离，延长预处理剂上浮轨迹、铁水中的停留时间与反应时间，提高预处理剂利用效率，降低预处理剂消耗与铁水预处理成本；同时，为载气与预处理剂在上浮过渡阶段的径向内聚提供足够的径向行程，延缓上浮内聚流动对喷枪耐火材料枪衬壁面的冲刷磨损，降低喷枪局部枪衬因换热增强导致的热应力增大与热应力纵裂纹破损，延长喷枪使用寿命。通过以喷枪喷口为起点向外放射的半圆形或半椭圆形截面分流凹槽的诱导流动作用，分化喷射流股，降低流股冲刷磨损动能，并提高喷射流股总面积与预处理剂的分散混合效果，扩展预处理剂反应面积与反应传质速度，提高预处理剂利用率。由于实际生产用喷枪直径有限，喷枪金属枪芯与耐火材料枪衬复合体结构复杂，因而上述专利中设计的半圆形或半椭圆形截面分流凹槽尺寸受限，在凹槽深度一定的条件下，凹槽界面流通面积小，难以达到流股分股的目的，同时，凹槽结构易冲刷磨损，流股流向诱导作用急剧减弱。通过水模试验中喷吹气泡上浮行为的观察，证实了上述分析结果。此外，通过上述喷枪的工业性试验，发现喷吹金属颗粒镁或镁基脱硫剂进行铁水脱硫时，喷枪喷口易堵塞，通过堵塞物的取样分析，堵塞物主要成分为氮化镁，根据工业性试验过程观察，发现喷口区域散热速度慢，分析认为，凹槽的包裹作用强化了喷口区域的保温，导致喷枪待用过程中喷口温度高，在喷枪再次下枪浸入铁水喷吹脱硫过程中，喷口区域喷吹气流冷却不足而再度快速升温，进而达到喷吹氮气与金属镁的反应温度，导致喷口氮化镁沉积，喷吹不畅引起铁水倒灌进入喷口，导致喷口堵塞。

针对如何改善铁水喷吹脱硫动力学条件问题，文献“决定铁水包铁水喷粉脱硫效率的三个基本参数，钢铁研究学报，2000年增刊”进行了系统的研究，指出脱硫粉剂的利用率和喷粉脱硫的处理时间是决定铁水包喷粉脱硫效率的重要因素。要使粉剂得到充分利用，首先必须使粉剂尽可能多地穿透射流的气—液界面进入铁水，即尽可能提高粉剂穿透比；其次，还要延长粉剂在铁水中的平均停留时间，以使粉剂与铁水充分反应。处理时间的减少则需要改善熔池动力学条件，从而降低铁水包达到均匀混合的时间(均混时间)。因此，改善铁水包内传输动力学条件以最大限度地提高喷粉脱硫效率便成为解决问题的关键。为此，提出了“决定铁水包喷粉脱硫效率的三个基本参数”这一概念，理论分析了影响这三个基本参数的主要因素；通过实验，建立了熔池均混时间、粉剂穿透比与喷吹操作参数之间的关系；同时利用流场计算结果回归出粉剂停留时间与载气流量及喷枪插入深度的定量关系式。研究结果表明，熔池均混时间与搅拌能密度、喷嘴结构、喷枪平面位置均有关系，熔池均混时间随搅拌能密度的加大而缩短。多出口喷嘴的搅拌效果比单出口喷嘴搅拌效果好；喷枪喷嘴出口数目比喷嘴结构对搅拌效果的影响大；喷枪平面位置住离熔池中心1/3R处搅拌效果最好。基于上述理论研究结果，申请号为201510111162.7的中国发明专利公开一种用于铁水喷吹预处理的高性能喷枪，其特征在于在枪身段和喷吹段之间设置有旋流扩散器，喷吹段的侧壁上开设有2-4个喷口。该发明通过喷吹段旋流扩散器的设置以及在喷枪枪头沿喷枪周向均匀开设2～4个喷口的喷枪结构，增强喷射流股数量以及喷射粉气射流对铁水熔池的搅拌强度，提高熔池的传质速度，同时，抑制喷射粉气泡流股的上浮，延长上浮行程和脱硫反应时间(脱硫剂停留时间)，达到提高熔池铁水脱硫效率、改善熔池铁水脱硫的均匀性、防止铁水回硫等目的。通过旋流扩散器由上圆台体、圆柱体、下倒圆台体与旋流片组成的结构设计；旋流片紧贴喷口上方倾斜布置，数量与喷口数量相等，厚度沿喷枪径向逐渐减小，旋流片径向外表面包络圆直径与圆台体外径相同，也可沿喷枪轴线向下由圆台体外径逐渐缩小，直至喷枪底部端面处大于等于喷枪直径，旋流片长度方向与喷枪轴向夹角α为15～75°；通过设计的旋流片结构及其与喷口相对应的布置方式，使粉气流股从喷口喷射出来时便受到旋流片的阻碍作用，迫使进入铁水的气泡破裂，释放气泡中的脱硫剂，同时，增大粉气射流的迟滞作用，迫使气泡喷射速度快速下降，提高了气泡射流轴向速度下降至零时的粉剂轴向速度，从而使小粒径脱硫粉剂能够穿透气泡壁面，大幅度提高脱硫剂的气泡穿透比例，增强了铁水喷吹预处理脱硫对小粒径脱硫剂的适应性；此外，在气泡受热膨胀与上浮膨胀过程中，通过旋流片厚度沿喷枪径向逐渐减小以及下倒圆台体的斜面阻碍与外推作用，促进气泡与脱硫剂的径向分散，扩展分散区域，强化熔池搅拌混合反应进程与均匀性；通过旋流片长度方向与喷枪轴向夹角α为15～75°设计，迫使喷射上浮气泡与脱硫剂绕喷枪旋转上浮，一方面强化了喷吹粉气射流对熔池铁水的搅拌作用，同时，延长了气泡与脱硫剂的上浮行程，降低上浮速度，延长脱硫剂在铁水中停留时间，进一步扩展了脱硫反应区域、提高脱硫效率与熔池铁水脱硫的均匀性，防止铁水回硫。通过水模与工业性对比试验，证实了新型喷枪改善喷吹脱硫动力学条件的优良效果，但在工业性试验中喷枪堵塞问题未能解决，并且堵枪频率随着喷口数量的增加而增大，同时还存在枪头破损进程加快的不足。

根据文献“倒T形脱硫喷枪破损原因与提高枪龄的实践，武钢技术，2004，No4,45-49”报道，喷枪主要的破损形式有以下3种，即：枪体纵裂纹烧穿、枪体弯曲、枪头脱落，其中，枪体纵裂纹烧穿所占比例超过70％，其次是弯枪与枪头脱落，其中，枪体纵裂纹烧穿、枪体弯曲均出现在喷枪的枪身段，由此可见，枪身段破损是喷枪损毁的关键，也是喷枪在线修补量频繁、修补料消耗高、修补时间长的关键因素，因而，如何提高喷枪枪身段的抗破损能力是延长喷枪使用寿命、提高设备作业率的关键所在，其次还要提高枪头的抗破损能力。文献进一步通过理论分析，从枪衬耐火材料、金属枪芯结构与喷枪制备工艺三个方面提出了相应的改进措施，并在实际生产中取得了良好的应用效果。但不难看出，相关措施仅仅是改善喷枪自身的质量，未从改善喷枪使用环境的角度深化研究。

综合上述可见，对于铁水喷吹脱硫，单喷口直筒式喷枪不易堵枪，但单流股喷射脱硫动力学条件差；对于双喷口倒T形或倒Y形喷枪虽然可明显改善脱硫动力学条件，但易出现喷口堵塞现象，尤其是金属颗粒镁纯喷与镁基复合喷吹铁水脱硫，由于喷口内金属镁反应产物的沉积粘附，喷口堵塞现象十分频繁，并且因反应产物高温半熔融粘附与常温固化粘接，导致反应物粘渣清理与喷口疏通十分困难。其他新型结构喷枪专利，随在脱硫动力学方面有所改善，甚至改善效果比较明显，但喷枪堵塞问题依然存在，并暴露出枪头破损严重化的倾向。此外，喷枪破损主要集中在枪身段，是影响喷枪使用寿命与使用效能的关键所在，因此，如何防止喷口堵塞、延长喷枪寿命、改善铁水喷吹脱硫动力学条件三个方面的齐头改进，是目前铁水喷吹脱硫的重要研究方向之一，有必要深入细致研究。

发明内容

本发明目的是解决现有技术的缺陷，提供了一种多股旋流分散防堵铁水喷吹脱硫喷枪；该喷枪具有喷口畅通、多流股旋流分散、结构简单、制备简便、免维护、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，本发明提供的一种多股旋流分散防堵铁水喷吹脱硫喷枪，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浇筑而成耐火材料枪衬；所述喷吹段的枪体外径D比枪身段枪体外径d大，所述复合枪芯贯穿整个枪身段伸入喷吹段枪身中部；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，所述内插管引导器下端开设有中空的固定槽，所述固定槽内安装有石墨质喷吹管，所述主管固定在内插管引导器上端的内壁上，所述内插管穿过内插管引导器插入至石墨质喷吹管内，所述内插管底部端面与石墨质喷吹管底部端面平齐，且包裹耐火材料枪衬内在形成喷枪喷口，所述喷口处开设有沟槽。

进一步地，所述喷吹段的枪体外径D比枪身段枪体外径d大100～300mm，且喷吹段与枪身段枪体结合部壁面为斜面或圆弧面。

再进一步地，所述喷吹段底面为倒球冠形结构或球缺形结构，其倒球冠形结构或球缺形结构的下底面直径Φ为d～d+200mm，

再进一步地，所述沟槽为以喷口为中心对称布置，所述沟槽数目为2～4条。

再进一步地，所述沟槽为直线型沟槽或弧形沟槽，所述沟槽的截面为上小下大的梯形结构，所述沟槽顶面为圆弧面或外侧圆弧面内部平面结构，所述沟槽顶面与倒球冠形结构或球缺形结构顶面平齐，沟槽深度与球冠或球缺深度相同沟槽深度H为30～80mm。

再进一步地，所述喷吹段枪体侧壁还可设置有螺旋凹槽，所述螺旋凹槽与沟槽配对设置且相通。

再进一步地，所述螺旋凹槽的螺旋线与喷枪中心线夹角α为45～80°，螺旋凹槽的上表面径向与喷枪中心线垂直，其下表面为径向倾斜向下的斜面，所述螺旋凹槽的深度为50～150mm，在螺旋凹槽与沟槽结合部位的螺旋凹槽的深度最大，随着螺旋上升，螺旋凹槽深度逐渐减小，周向旋转45～90°；最后螺旋凹槽顶面与喷吹段外壁相交。(由于凹槽深度螺旋上升过程中逐渐减小，最后凹槽顶面与喷吹段外壁重合)。

再进一步地，所述复合枪芯和内插管连接器外壁上均匀固定有金属锚固件，所述耐火材料枪衬覆盖金属锚固件。

其它结构与常规石墨质喷吹管单喷口直筒式喷枪相同。

本发明的使用方法按如下步骤实施：

采用本发明的多股旋流分散防堵铁水喷吹脱硫喷枪直接替换镁基、纯镁或钙基脱硫剂铁水喷吹脱硫系统中垂直插入的各种结构喷枪，连接到喷吹脱硫设备上，保证喷吹管路畅通和连接部位密封。

调节喷枪下降行程，使本发明喷枪的喷吹段底部倒球冠或球缺顶面下降深度与常规喷枪双喷口中心线或直筒式单喷口底面的下降深度一致。

设置脱硫剂喷吹流量为正常流量的90～95％，其他按照常规脱硫程序执行，直至喷吹脱硫结束。也可按照常规程序进行脱硫，但喷吹时间缩短为常规脱硫喷枪时间的90～95％，其他操作与常规脱硫相同。

本发明的有益效果在于：

1)本发明针对常规喷枪喷吹段易磨损的不足，通过喷吹段枪体外径D比枪身段枪体外径d大100～300mm，提高喷吹段的抗磨损能力，同时使上浮流股与枪身段间形成间隔，避免上浮流股对枪身段的直接冲刷引起的破损，改善喷枪外部环境，达到延长枪身段使用寿命的目的。

2)本发明通过喷吹段与枪身段枪体结合部壁面为斜面或圆弧面，喷吹段底面为倒球冠形结构或球缺形结构，降低耐火材料枪衬结构应力，降低喷吹段底部结构对喷口的保温作用，防止喷口温度过高引起的氮化镁形成与沉积及其导致的喷口堵塞，改善喷枪耐火材料枪衬的综合整体性能与使用性能。

3)本发明针对铁水喷吹脱硫过程中单喷口直筒式喷枪防堵性能较优而喷吹脱硫反应动力学条件较差以及双喷口倒T形与倒Y形喷枪防堵性能较差而喷吹脱硫反应动力学条件较好的矛盾问题，通过喷吹段底面为倒球冠形结构或球缺形结构，球冠或球缺下底面直径Φ为d～d+200mm，喷吹段底部外侧开设有上小下大的直线型沟槽或弧形沟槽，并与喷吹段底部倒球冠或球缺相通，使喷吹的脱硫剂与喷吹载气通过中心的石墨质喷吹管直接喷入喷吹段底部倒球冠或球缺，并从喷吹段底部外侧开设有上小下大的直线型沟槽或弧形沟槽排出，由于倒球冠或球缺、沟槽的敞口结构，使脱硫剂无法沉积，从而保证了喷吹的畅通，同时，通过常规石墨质喷吹管单喷口直筒式喷枪的喷吹插入管与石墨质喷吹管可更换的特点，最终实现了本发明喷枪整体防堵塞的目标。

3)本发明通过喷吹段底部外侧直线型沟槽或弧形沟槽深度H为30～80mm的设计，实现对喷吹流股的诱导，并在浮升力与沟槽抑制力的作用下，迫使脱硫剂与喷吹载气沿沟槽分成2～4条流股流动，实现单股射流的分股分散；通过沟槽顶面为圆弧面或外侧圆弧面内部平面结构，降低沟槽流动阻力，强化流股搅拌动能；通过喷吹段底面为倒球冠形结构或球缺形结构，球冠或球缺下底面直径Φ为d～d+200mm，便于易损石墨质喷口的更换，提高喷射流动的稳定性。

4)本发明进一步改善铁水喷吹脱硫反应动力学条件的角度，本发明在喷吹段枪体侧壁设置有螺旋凹槽，螺旋凹槽数量与直线型沟槽或弧形沟槽相同，分别与相对应的喷吹段底部直线型沟槽或弧形沟槽相通，实现对各条喷吹段底部直线型或弧形沟槽中流动的流股进行引导，迫使各流股旋转上浮，扩展流股流动区域与路径，达到改善反应动力学的目的，尤其是喷射段底部为弧形沟槽时，弧形沟槽与螺旋凹槽双重旋流作用的叠加，大幅度提高了上浮流股的旋流度，显著改善脱硫反应动力学条件；通过螺旋凹槽结构设计与尺寸优化，即：螺旋线与喷枪中心线夹角α为45～80°，螺旋凹槽上表面径向与喷枪中心线垂直，下表面为径向倾斜向下的斜面，螺旋凹槽与直线型沟槽或弧形沟槽结合部深度最大，为50～150mm，随着螺旋上升，螺旋凹槽深度逐渐减小，周向旋转45～90°后与喷吹段外壁相交等等，实现了螺旋凹槽对上浮流股的轴向旋转与径向外扩引导，达到改善动力学条件的目的，同时在旋流上浮流股与枪身段间形成间隔，降低了枪身段对上浮流股的聚集效应及其导致的枪身段冲刷磨损，进一步改善喷枪外部环境，达到延长枪身段使用寿命的目的。

5)本发明的多股旋流分散防堵铁水喷吹脱硫喷枪可直接替换不同种类脱硫剂常规铁水喷吹脱硫系统中垂直插入的各种结构喷枪，因而具有广泛的适应性；通过调节喷枪下降行程，使本发明喷枪的喷吹段底部倒球冠或球缺顶面下降深度与常规喷枪双喷口中心线或直筒式单喷口底面的下降深度一致，保证了本发明喷枪的有效插入深度和垂直上浮行程，避免了喷枪合理插入深度再度摸索；通过设置脱硫剂喷吹流量为正常流量的90～95％，其他按照常规脱硫程序执行，直至喷吹脱硫结束，降低脱硫剂消耗。通过按照常规程序进行脱硫，但喷吹时间缩短为常规脱硫喷枪时间的90～95％，其他操作与常规脱硫相同，达到缩短喷吹时间、提高脱硫生产能力的目的。

综合上述，本发明通过上述结构设计和相关结构尺寸的优化，有效地解决了常规喷枪存在的反应动力学差、喷口易堵塞的固有不足，同时，有效地强化了喷枪喷吹段与枪身段的抗破损能力，达到延长喷枪使用寿命的目的。通过发明的使用方法，有效地发挥了本发明喷枪的结构特点及其改善反应动力学条件的优点，达到降低脱硫剂消耗、提高脱硫生产能力的目的。

附图说明

图1为喷吹段3与枪身段2枪体结合部壁面为斜面的喷枪结构示意图；

图2为图3中的B-B剖面示意图；

图3为图1中的2条直线型沟槽结构仰视示意图；

图4为图1中的3条直线型沟槽结构仰视示意图；

图5为图1中的2条弧形沟槽结构仰视示意图；

图6为喷吹段3与枪身段2枪体结合部壁面为圆弧面的喷枪结构示意图；

图7为图6中的C-C剖面示意图

图8为图6中的2条弧形沟槽结构仰视示意图；

图9为图6中的3条弧形沟槽结构仰视示意图；

图10为图6中的3条直线型沟槽结构仰视示意图；

图11为图6中的4条直线型沟槽结构仰视示意图；

图12为图1中内插管连接器的细节图；

图中，连接段1、连接法兰1.1、枪身段2、喷吹段3、倒球冠形结构或球缺形结构3.1、复合枪芯4、内插管4.1、主管4.2、加强管4.3、耐火材料枪衬5、内插管连接器6、固定槽6.1、石墨质喷吹管7、喷口8、沟槽9、螺旋凹槽10、锚固件11。

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、2、3和11所示：一种多股旋流分散防堵铁水喷吹脱硫喷枪，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外壁是由耐火材料浇筑而成耐火材料枪衬5；喷吹段3的枪体外径D比枪身段枪体外径d大，复合枪芯4贯穿整个枪身段2伸入喷吹段枪身3.1中部；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，内插管引导器6下端开设有中空的固定槽6.1，固定槽6.1内安装有石墨质喷吹管7，主管4.2固定在内插管引导器6上端的内壁上，内插管4.1穿过内插管引导器6插入至石墨质喷吹管7内，内插管4.1底部端面与石墨质喷吹管7底部端面平齐，且包裹耐火材料枪衬5内在形成喷枪喷口8，喷口8处开设有沟槽9。

喷吹段3的枪体外径D比枪身段枪体外径d大100～300mm，且喷吹段3与枪身段2枪体结合部壁面为斜面。

喷吹段3底面为倒球冠形结构，其倒球冠形结构或球缺形结构的下底面直径Φ为d～d+200mm，

沟槽9为以喷口8为中心对称布置，沟槽9数目为2条，沟槽9为直线型沟槽，沟槽9的截面为上小下大的梯形结构，沟槽9顶面为圆弧面或外侧圆弧面内部平面结构，沟槽9顶面与倒球冠形结构或球缺形结构顶面平齐，沟槽深度H为30～80mm。

喷吹段3枪体侧壁还可设置有螺旋凹槽10，螺旋凹槽10与沟槽9配对设置且相通。

螺旋凹槽10的螺旋线与喷枪中心线夹角α为45～80°，螺旋凹槽10的上表面径向与喷枪中心线垂直，其下表面为径向倾斜向下的斜面，螺旋凹槽10的深度为50～150mm，在螺旋凹槽10与沟槽10结合部位的螺旋凹槽10的深度最大，随着螺旋上升，螺旋凹槽10深度逐渐减小，周向旋转45～90°；最后螺旋凹槽10与喷吹段外壁相交。

复合枪芯4和内插管连接器6外壁上均匀固定有金属锚固件11，耐火材料枪衬5覆盖金属锚固件11。

其它结构与常规石墨质喷吹管单喷口直筒式喷枪相同。

本实施例的使用方法按如下步骤实施：

采用本实施例的多股旋流分散防堵铁水喷吹脱硫喷枪直接替换镁基、纯镁或钙基脱硫剂铁水喷吹脱硫系统中垂直插入的各种结构喷枪，连接到喷吹脱硫设备上，保证喷吹管路畅通和连接部位密封。

调节喷枪下降行程，使本发明喷枪的喷吹段底部倒球冠顶面下降深度与常规喷枪双喷口中心线或直筒式单喷口底面的下降深度一致。

设置脱硫剂喷吹流量为正常流量的90～95％，其他按照常规脱硫程序执行，直至喷吹脱硫结束。也可按照常规程序进行脱硫，但喷吹时间缩短为常规脱硫喷枪时间的90～95％，其他操作与常规脱硫相同。

实施例2

如图1、2、4和11所示：本实施例与实施例1的结构基本相同，不同之处在于：沟槽9数目为2条。

实施例3

如图1、2、5和11所示：本实施例与实施例1的结构基本相同，不同之处在于：沟槽9数目为3条，沟槽9为弧形沟槽。

实施例4

如图6、7、8和11所示：本实施例与实施例1的结构基本相同，不同之处在于：喷吹段3与枪身段2枪体结合部壁面为圆弧面；沟槽9为弧形沟槽。

实施例5

如图6、7、9和11所示：本实施例与实施例4的结构基本相同，不同之处在于：沟槽9数目为3条。

实施例6

如图6、7、10和11所示：本实施例与实施例4的结构基本相同，不同之处在于：沟槽9数目为3条，沟槽9为直线型沟槽。

实施例7

如图6、7、10和11所示：本实施例与实施例4的结构基本相同，不同之处在于：沟槽9数目为4条，沟槽9为直线型沟槽。

实施例2～7中喷枪的其它结构与常规石墨质喷吹管单喷口直筒式喷枪相同。

实施例2～7中喷枪的使用方法与实施例1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 (8)

1.一种多股旋流分散防堵铁水喷吹脱硫喷枪，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)外壁是由耐火材料浇筑而成耐火材料枪衬(5)；其特征在于：所述喷吹段(3)的枪体外径D比枪身段枪体外径d大，所述复合枪芯(4)贯穿整个枪身段(2)伸入喷吹段枪身(3.1)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)，所述内插管引导器(6)下端开设有中空的固定槽(6.1)，所述固定槽(6.1)内安装有石墨质喷吹管(7)，所述主管(4.2)固定在内插管引导器(6)上端的内壁上，所述内插管(4.1)穿过内插管引导器(6)插入至石墨质喷吹管(7)内，所述内插管(4.1)底部端面与石墨质喷吹管(7)底部端面平齐，且包裹耐火材料枪衬(5)内在形成喷枪喷口(8)，所述喷口(8)处开设有沟槽(9)。

2.根据权利要求1所述多股旋流分散防堵铁水喷吹脱硫喷枪，其特征在于：所述喷吹段(3)的枪体外径D比枪身段枪体外径d大100～300mm，且喷吹段(3)与枪身段(2)枪体结合部壁面为斜面或圆弧面。

3.根据权利要求1或2所述多股旋流分散防堵铁水喷吹脱硫喷枪，其特征在于：所述喷吹段(3)底面为倒球冠形结构或球缺形结构(3.1)，其倒球冠形结构或球缺形结构的下底面直径Φ为d～d+200mm。

4.根据权利要求3所述多股旋流分散防堵铁水喷吹脱硫喷枪，其特征在于：所述沟槽(9)为以喷口(8)为中心对称布置，所述沟槽(9)数目为2～4条。

5.根据权利要求4所述多股旋流分散防堵铁水喷吹脱硫喷枪，其特征在于：所述沟槽(9)为直线型沟槽或弧形沟槽，所述沟槽(9)的截面为上小下大的梯形结构，所述沟槽(9)顶面为圆弧面或外侧圆弧面内部平面结构，所述沟槽(9)顶面与倒球冠形结构或球缺形结构(3.1)顶面平齐，沟槽深度H为30～80mm。

6.根据权利要求1或2所述多股旋流分散防堵铁水喷吹脱硫喷枪，其特征在于：所述喷吹段(3)枪体侧壁还可设置有螺旋凹槽(10)，所述螺旋凹槽(10)与沟槽(9)配对设置且相通。

7.根据权利要求6所述多股旋流分散防堵铁水喷吹脱硫喷枪，其特征在于：所述螺旋凹槽(10)的螺旋线与喷枪中心线夹角α为45～80°，螺旋凹槽(10)的上表面径向与喷枪中心线垂直，其下表面为径向倾斜向下的斜面，所述螺旋凹槽(10)的深度为50～150mm，在螺旋凹槽(10)与沟槽(10)结合部位的螺旋凹槽(10)的深度最大，随着螺旋上升，螺旋凹槽(10)深度逐渐减小，周向旋转45～90°；最后螺旋凹槽(10)顶面与喷吹段外壁相交。

8.根据权利要求1或2所述多股旋流分散防堵铁水喷吹脱硫喷枪，其特征在于：所述复合枪芯(4)和内插管连接器(6)外壁上均匀固定有金属锚固件(11)，所述耐火材料枪衬(5)覆盖金属锚固件(11)。