CN105886702A - 一种集束射流型多功能顶枪 - Google Patents

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曹卫文
雷雨田
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    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21C—PROCESSING OF PIG-IRON, e.g. REFINING, MANUFACTURE OF WROUGHT-IRON OR STEEL; TREATMENT IN MOLTEN STATE OF FERROUS ALLOYS
    • C21C7/00—Treating molten ferrous alloys, e.g. steel, not covered by groups C21C1/00 - C21C5/00
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Abstract

本发明公开了一种集束射流型多功能顶枪，包括枪体与喷头，所述喷头上中心位置处通过精密加工成型有氧气喷孔，所述氧气喷孔外圈依次成型有助燃氧气喷孔、燃气喷孔以及水冷通道，所述氧气喷孔为具有收缩、扩张性能的拉瓦尔孔。喷头采用优质紫铜加工而成，内部组织致密，具有优良的导热性，还可以防止粘钢，本发明可以采用科学的计算设计出合理的结构，采用通常的加工手段和加工工艺来实现产品的制造，喷头的尺寸及主要构造以及喷头的使用性能接近国际先进水平，制造成本低。

Description

一种集束射流型多功能顶枪
技术领域
本发明属于RH精炼炉的烘烤枪设计技术领域，具体涉及一种集束射流型多功能顶枪。
背景技术
多功能顶枪是炼钢炉上使用的一种烤枪，它是钢液真空精炼（RH法）的一种重要机械设备，其多功能性表现在它具有烘烤，喷氧气、喷煤气以及喷CaF2等多功能方面。
目前国内冶金设备上使用的顶枪是传统的拉瓦尔喷嘴结构形式，氧气喷出以后如果设计不合理或者介质参数调整不匹配往往造成氧气利用率低、冲击深度达不到要求等缺陷。以上缺陷的主要根源在于氧气射流束长度较短，很难冲击到钢水液面。
集束射流多功能顶枪是近年开发出的一种新型顶枪。该种顶枪是应用气体力学原理，在传统顶枪上加上了伴随流系统，使氧气射流衰减速度大大放慢，形成类似于激光束的氧气射流的一种技术。这种射流能量集中，具有极强的穿透能力，对促进钢渣反应、均匀钢水成分与温度、减少喷溅、提高氧气利用率、提高金属收得率等都有十分明显的效果。由于穿透能力的增强，吹炼时顶枪枪位可适当提高，因此可以降低顶枪消耗。该项技术取得了吨钢降低成本近50元的明显效果。集束射流顶枪应用于炼钢炉的主要收益体现于： (1)由于脱碳速度的提高，提高了生产作业率。(2)由于喷溅的减少和渣中铁含量的降低，金属收得率提高，钢产量增加，同时降低了真空炉的维护成本。(3)由于钢中终点[O]的降低，降低脱氧用铝消耗。(4)由于枪位的提高和喷溅的减少，顶枪寿命提高。
集束射流顶枪是极为重要的一个工艺零件，整套系统由主氧喷吹系统、主氧保护系统、水冷系统三部分组成，主氧系统位于集束射流枪的中心位置；主氧保护系统位于主氧喷吹系统的外层，设有环氧和环燃气喷口；水冷系统位于顶枪最外层，在顶枪一端设有进水口和出水口；枪身由无缝钢管做成的四套管组成。主氧系统以Ma=2的超音速向熔池供氧，环氧以8m3/min的速度对超声速射流进行保护，保证超声速射流紧凑、连贯和有效地进入熔池，同时提供二次燃烧用氧。
这种结构造型的集束射流多功能枪具有废钢预热的烧嘴功能、吹氧切割废钢的助熔功能、吹氧使溶池脱碳和升温的功能，还有喷炭粉造泡沫渣的功能等，目前国内冶金设备上使用的集束射流枪长期依赖于进口。因此，集束射流枪的设计生产将是目前急需攻克的一个难题。
因此，鉴于以上问题，有必要提出一种新型的多功能顶枪，采用通常的加工手段和加工工艺来实现产品的制造，喷头的尺寸及主要构造以及喷头的使用性能接近国际先进水平，加工工艺方便，降低成本。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种集束射流型多功能顶枪，通过对顶枪的结构组成进行设计，并采用通常的加工手段和加工工艺来实现产品的制造，使得喷头的尺寸及主要构造以及喷头的使用性能接近国际先进水平，加工工艺方便，降低成本。
根据本发明的目的提出的一种集束射流型多功能顶枪，包括枪体与喷头，所述喷头上中心位置处通过精密加工成型有氧气喷孔，所述氧气喷孔外圈依次成型有助燃氧气喷孔、燃气喷孔以及水冷通道，所述氧气喷孔为具有收缩、扩张性能的拉瓦尔孔。
优选的，所述喷头采用紫铜材质。
优选的，所述助燃氧气喷孔与所述燃气喷孔呈环形阵列方式分布于氧气喷孔的周边。
优选的，所述助燃氧气喷孔与所述燃气喷孔通过铰刀加工成型。
优选的，所述氧气喷孔内至少由两段通孔组成，包括收缩段与扩张段，收缩段通孔自末端至前端孔径逐渐减小，所述扩张段自末端至前端孔径逐渐增大。
优选的，所述收缩段与扩张段连接处还设置有水平过渡段。
优选的，所述助燃氧气喷孔与所述燃气喷孔均与氧气喷孔平行设置。
本发明公开了一种集束射流型多功能顶枪，其结构是通过计算得出的最优化方案，本发明的目的通过以下技术方案来实现：
喷头采用优质紫铜加工而成，内部组织致密，具有优良的导热性，还可以防止粘钢，喷头中心处的拉瓦尔孔是氧气喷孔，为主氧孔，精度要求较高，通过精密加工而成，助燃氧气喷孔与燃气喷孔用专用铰刀制成，其余几层介质管采用优质不锈钢管并与喷头焊接而成。整套顶枪要求通道畅通，焊接质量优良。
本发明的有益效果主要体现在：
1）本发明可以采用科学的计算设计出合理的结构，采用通常的加工手段和加工工艺来实现产品的制造，喷头的尺寸及主要构造以及喷头的使用性能接近国际先进水平。
2）本发明制造成本低，可以节约大量外汇，产品合格率高。
3）本产品在各大钢厂使用，效果良好。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为多功能顶枪的剖视图。
图2为多功能顶枪左视图。
图中的数字或字母所代表的相应部件的名称：
1、喷头 11、氧气喷孔 12、助燃氧气喷孔 13、燃气喷孔 14、水冷通道 111、收缩段 112、扩张段 113、过渡段
具体实施方式
传统结构造型的集束射流多功能枪具有废钢预热的烧嘴功能、吹氧切割废钢的助熔功能、吹氧使溶池脱碳和升温的功能，还有喷炭粉造泡沫渣的功能等，目前国内冶金设备上使用的集束射流枪长期依赖于进口。因此，集束射流枪的设计生产将是目前急需攻克的一个难题。
本发明针对现有技术的不足，提供了一种集束射流型多功能顶枪，通过对顶枪的结构组成进行设计，并采用通常的加工手段和加工工艺来实现产品的制造，使得喷头的尺寸及主要构造以及喷头的使用性能接近国际先进水平，加工工艺方便，降低成本。
下面将通过具体实施方式对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请一并参见图1与图2，如图所示，一种集束射流型多功能顶枪，包括枪体与喷头1，喷头1上中心位置处通过精密加工成型有氧气喷孔11，氧气喷孔11外圈依次成型有助燃氧气喷孔12、燃气喷孔13以及水冷通道14，氧气喷孔为具有收缩、扩张性能的拉瓦尔孔。
氧气喷孔11内至少由两段通孔组成，包括收缩段111与扩张段112，收缩段通孔自末端至前端孔径逐渐减小，扩张段自末端至前端孔径逐渐增大。通过对氧气喷孔的结构形式进行限定，进入喷头内的氧气先一步被压缩，后释放，有效提高氧气射流速度。
其中，收缩段与扩张段连接处还设置有水平过渡段113。实现气流平缓过渡并释放，提高射流速度。
本发明中的喷头采用紫铜材质。喷头采用优质紫铜加工而成，内部组织致密，具有优良的导热性，还可以防止粘钢。
喷头中心处的拉瓦尔孔是氧气喷孔，为主氧孔，精度要求较高，通过精密加工而成，助燃氧气喷孔与燃气喷孔用专用铰刀制成，其余几层介质管采用优质不锈钢管并与喷头焊接而成。整套顶枪要求通道畅通，焊接质量优良。
助燃氧气喷孔12与燃气喷孔13呈环形阵列方式分布于氧气喷孔的周边。助燃氧气喷孔与燃气喷孔通过铰刀加工成型。加工成型方便，而且，通过对助燃氧气喷孔及燃气喷孔进行均匀分布，有效提高顶枪烘烤效果。
燃气喷孔13设置于助燃氧气喷孔12的外圈，二者均匀设置，本实施例中优选燃气喷孔13为10个，助燃氧气喷孔12为8个，二者均与氧气喷孔的中心平行设置。该结构设计更加紧凑，减小喷头的体积，而且使得气体混合更加均匀，提高烘烤效果。其中，燃气喷孔与助燃氧气喷孔的数量根据需要设定，在此不做限制。
本发明公开了一种集束射流型多功能顶枪，其结构是通过计算得出的最优化方案。本发明的目的通过以下技术方案来实现：
喷头采用优质紫铜加工而成，内部组织致密，具有优良的导热性，还可以防止粘钢，喷头中心处的拉瓦尔孔是氧气喷孔，为主氧孔，精度要求较高，通过精密加工而成，助燃氧气喷孔与燃气喷孔用专用铰刀制成，其余几层介质管采用优质不锈钢管并与喷头焊接而成。整套顶枪要求通道畅通，焊接质量优良。
本发明的有益效果主要体现在：
1）本发明可以采用科学的计算设计出合理的结构，采用通常的加工手段和加工工艺来实现产品的制造，喷头的尺寸及主要构造以及喷头的使用性能接近国际先进水平。
2）本发明制造成本低，可以节约大量外汇，产品合格率高。
3）本产品在各大钢厂使用，效果良好。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (7)

1.一种集束射流型多功能顶枪，其特征在于，包括枪体与喷头，所述喷头上中心位置处通过精密加工成型有氧气喷孔，所述氧气喷孔外圈依次成型有助燃氧气喷孔、燃气喷孔以及水冷通道，所述氧气喷孔为具有收缩、扩张性能的拉瓦尔孔。
2.根据权利要求1所述的集束射流型多功能顶枪，其特征在于，所述喷头采用紫铜材质。
3.根据权利要求1所述的集束射流型多功能顶枪，其特征在于，所述助燃氧气喷孔与所述燃气喷孔呈环形阵列方式分布于氧气喷孔的周边。
4.根据权利要求1所述的集束射流型多功能顶枪，其特征在于，所述助燃氧气喷孔与所述燃气喷孔通过铰刀加工成型。
5.根据权利要求1所述的集束射流型多功能顶枪，其特征在于，所述氧气喷孔内至少由两段通孔组成，包括收缩段与扩张段，收缩段通孔自末端至前端孔径逐渐减小，所述扩张段自末端至前端孔径逐渐增大。
6.根据权利要求5所述的集束射流型多功能顶枪，其特征在于，所述收缩段与扩张段连接处还设置有水平过渡段。
7.根据权利要求1所述的集束射流型多功能顶枪，其特征在于，所述助燃氧气喷孔与所述燃气喷孔均与氧气喷孔平行设置。
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