CN107326144B - 一种两段式单通道熔池熔炼氧枪 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种两段式单通道熔池熔炼氧枪，属于有色金属熔池熔炼技术领域和钢铁冶炼吹炼技术领域，包括氧枪底座、枪体和枪头，所述枪头的一端为连接端，另一端为出气端，所述枪体的A端与枪头的连接端连接，枪体的B端与氧枪底座连接；所述枪体与枪头的中心轴线在一条直线，且枪体与枪头的外径、内径均相同。本熔池熔炼氧枪采用两段式结构，可提高氧枪使用寿命，简化氧枪更换操作流程，降低氧枪成本，枪头结构可以提升氧气利用率，提高生产效率。

Description

一种两段式单通道熔池熔炼氧枪

技术领域

本发明提供一种两段式单通道熔池熔炼氧枪，属于有色金属熔池熔炼技术领域和钢铁冶炼吹炼技术领域。

背景技术

气体喷吹技术广泛应用于冶金领域，在诸多冶金过程中，需要通过氧枪将富氧空气或纯净氧气从冶金反应器底部或侧面喷吹进入冶金熔池，以实现熔池熔炼过程的高效进行。因此，氧枪是熔池熔炼过程中的关键设备，对其结构进行优化设计，可达到提高熔炼效率、优化熔炼过程的目的。

熔池熔炼过程中使用的氧枪经历了从单管到套管、再到带有槽缝等复杂结构的多层套管氧枪的发展和革新过程。目前，熔池熔炼工业生产中普遍使用槽缝式多层套管氧枪，该氧枪由不同直径的不锈钢套管组装而成，主要包括枪头、枪体以及氧枪底座。其中，枪体由两根或多根同轴圆管组成，通常由无缝钢管加工制成，内层通道输送纯净氧气或富氧空气，外层通道输送水、氮气、空气等保护性介质(或冷却介质)；枪头是在内层套管的外壁沿气体输运方向加工一定长度的槽缝而形成；枪体与氧枪底座的连接通常使用法兰螺栓固定连接、〇型橡胶圈滑动连接或焊接等方式实现。

从大量的氧枪相关文献和现场生产数据发现，槽缝式多层套管氧枪现有技术存在的主要问题包括以下几点：

(1)在生产过程中，需要保护性气体或冷却装置对氧枪进行冷却，氧枪结构复杂，对熔池熔炼炉及其配套设备的设计与运行有较高要求，且冷却效果直接影响氧枪使用寿命。

(2)耐高温性能较差的金属材质氧枪枪头部分与高温熔体直接接触，高温环境使氧枪枪头易出现烧损、侵蚀等问题，进而导致倒灌和堵枪现象的发生，阻碍生产过程的顺利进行，这需要不定时地疏通或更换氧枪，影响生产效率。

(3)在检修氧枪时，如遇到氧枪严重堵塞或烧损情况，现场操作人员必须采用剧烈地击打或者抽拉等操作方式才能将枪芯从外层套管内抽出，操作难度较大。

(4)该类氧枪需要控制富氧空气或纯净氧气与保护性气体的比例，需要较大的供气压力才能保证足量反应气体进入熔池内。

(5)在枪头部分沿气体输运方向存在一定长度的槽缝结构，对气体输运产生一定的阻力，供气系统的运行成本上升。

发明内容

为了克服现有技术中槽缝式多层套管氧枪使用过程中耐高温性能较差，更换氧枪操作难度较高，使用寿命较短，影响生产效率等缺陷，本发明提供一种两段式单通道熔池熔炼氧枪，简化氧枪设备的总体结构，提升耐高温、耐磨损性能，降低更换氧枪操作难度，延长氧枪使用寿命。

本发明解决其技术问题所采用的的技术方案是：一种两段式单通道熔池熔炼氧枪，包括氧枪底座、枪体和枪头，所述枪头的一端为连接端，另一端为出气端，所述枪体的A端与枪头的连接端连接，枪体的B端与氧枪底座连接；所述枪体与枪头的中心轴线在一条直线，且枪体与枪头的外径、内径均相同。

优选地，所述枪头由氮化硅制成。

优选地，所述枪体由金属材质制成。

优选地，所述枪头的长度为氧枪总长度的1/4-1/3。

优选地，所述枪头出气端的截面为带齿结构。

优选地，所述带齿结构沿枪头轴线方向的长度为30mm-50mm。

优选地，所述枪头出气端的中空结构面积占枪头出气端端面总面积的50％-70％。

本发明的有益效果是，本发明熔池熔炼氧枪可适用于高温冶炼环境，有效地解决了传统槽缝式多层套管氧枪在使用过程中所存在的易烧损、易堵塞以及进而由此导致的氧枪寿命较短，生产效率较低等问题。本发明熔池熔炼氧枪采用氮化硅材质枪头和金属枪体的两段式结构，其中枪头采用氮化硅粉末烧结制成，能承受1300℃-1400℃高温，可适用于高温冶炼环境，枪头的耐高温、耐磨损性能显著提升，氧枪的使用寿命显著延长；本发明中的氧枪在使用过程中出现严重损坏或堵塞等情况时，可直接抽出金属枪体，较容易地通过机械击打等方式将枪头推落到炉膛内或抽出更换，抽取枪体、更换氧枪操作简单；金属枪体可以重复使用，提高利用率；本发明熔池熔炼氧枪无需保护性气体或者冷却装置，简化了氧枪整体结构，可用于实施纯氧冶炼，且枪头出口截面具备较大的气体输运横截面积，在相同供气压力条件下，可提高氧气使用率；氧枪枪头引起的气体压力损失较小，则熔炼所需的最低供气压力降低，可降低供气系统的能耗和经济成本；本发明熔池熔炼氧枪可适于同时输运固体颗粒进入熔池，如煤粉，以调节熔池内的反应程度，达到较好的熔炼效果。

附图说明

图1为本发明所述氧枪的立体结构示意图；

图2为图1沿轴线的剖面示意图；

图3为实施例1的氧枪出气端带齿结构示意图；

图4为实施例2的氧枪出气端带齿结构示意图；

图5为实施例3的氧枪出气端带齿结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明进一步说明。

实施例1

如图1、图2所示，一种两段式单通道熔池熔炼氧枪，包括氧枪底座1、金属材质的枪体2和氮化硅材质的枪头5，枪头5的一端为连接端4，另一端为出气端6，枪体2的A端与枪头5的连接端4用工业胶水连接，枪体2的B端与氧枪底座1连接；枪体2与枪头5的中心轴线在一条直线，且枪体2与枪头5的外径、内径均相同。

在熔池熔炼过程中，氧气经由氧枪喷射进熔池参加熔池内的冶金反应，放出的大量热量用以维持熔池的温度和冶金反应的顺利进行，氧枪枪头需直接暴露在高温熔体中，枪头5通过氮化硅粉末压制成型后辅以烧结助剂在常压下一次性烧结制成，由于氮化硅材质的枪头5具有良好的耐高温和耐磨损性能，在无保护性气体或者冷却装置的情况下，可以承受1300℃-1400℃高温，这与传统的直筒型槽缝式多层套管氧枪相比，将有效减缓枪头5的烧损速度，从而大大延长氧枪枪头的使用寿命，本氧枪可用于实施纯氧冶炼，提高氧气利用效率，降低供气压力；在使用过程中枪头5如出现严重堵塞的情况，可通过机械击打等方式将枪头5推落到炉膛内或抽出更换，抽出金属枪体2，更换枪头即可重新投入使用，从而达到简化更换氧枪操作的目的。

枪头5的长度为氧枪总长度的1/4-1/3，枪头5出气端的截面为带齿结构。枪头5分为连接端4和出气端6，连接端4与枪体的A端利用工业胶水有效连接，在枪头5的出口阶段至出气端6为止设计有一定角度的斜坡并设有不同形状的带齿结构，带齿结构沿轴线方向的长度为30mm-50mm，与传统的直筒型槽缝式多层套管氧枪相比，该氧枪枪头5导致的气体压力损失较小，从而使得熔炼所需最低供气压力较低，可降低供气系统的能耗和经济成本。

带齿结构沿枪头5轴线方向的长度为30mm-50mm。

枪头出气端6的中空结构面积占枪头5出气端端面总面积的50％-70％。

金属枪体2一端通过法兰与氧枪底座1连接，前接供气系统，另一端与枪头5的连接端4利用工业胶水连接，金属枪体2的内外径尺寸保持不变且与枪头5的连接端4处的尺寸相同，通过上述装置，氮化硅材质枪头5和金属枪体2可以实现有效紧固连接，不锈钢枪管可重复使用。

带齿结构是通过设计枪头5的出气端截面的形状而形成，出气端6的中空结构面积占枪头5端面总面积的比率根据不同的实际生产状态控制在50％-70％。枪头1出口截面具有较大的气体输运横截面积，在相同供气压力条件下能够使等量或者更多的气体进入熔池内，从而大大提高熔炼炉的生产效率，本发明熔池熔炼氧枪可适于同时输运固体颗粒进入熔池，如煤粉，以调节熔池内的反应程度，达到较好的熔炼效果。

如图3所示，中空结构面积占枪头端面总面积的比率为70％。

实施例2

如图4所示，中空结构面积占枪头端面总面积的比率为68％。

其余结构与实施例1相同。

【实施例3】

如图5所示，中空结构面积占枪头端面总面积的比率为59％。

其余结构与实施例1相同。

上述实施例阐明的内容应当理解为这些实施例仅用于更清楚地说明本发明,而不用于限制本发明的范围,在阅读了本发明之后,本领域技术人员对本发明的各种等价形式的修改均落于本申请所附权利要求所限定的范围。

Claims (1)

1.一种两段式单通道熔池熔炼氧枪，其特征是，包括氧枪底座(1)、枪体(2)和枪头(5)，所述枪头(5)的一端为连接端(4)，另一端为出气端(6)，所述枪体(2)的A端与枪头(5)的连接端连接，枪体(2)的B端与氧枪底座(1)连接；所述枪体(2)与枪头(5)的中心轴线在一条直线，且枪体(2)与枪头(5)的外径、内径均相同；所述枪头(5)由氮化硅制成，所述枪体(2)由金属材质制成；所述枪头(5)的长度为氧枪总长度的1/4-1/3；所述枪头(5)出气端的截面为带齿结构；所述带齿结构沿枪头(5)轴线方向的长度为30mm-50mm；所述枪头出气端(6)的中空结构面积占枪头(5)出气端端面总面积的50％-70％。

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