CN110177888A - 水冷式喷枪 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种水冷式喷枪，其包括：喷枪主体部、和设置在喷枪主体部的顶端的喷嘴部，其中，设置在所述喷枪主体部的最外部的外筒(151b)由线性膨胀系数大于底层金属的线性膨胀系数的材料形成。由此，抑制了底层金属在喷枪主体部的外表面上的堆积。

Description

水冷式喷枪

技术领域

本发明涉及将气体供应到转炉等容器内部的水冷式喷枪。

背景技术

转炉的作用之一是脱碳以除去铁水中的碳。通过将喷枪装入转炉的容器内部，并且将氧气从上述喷枪供应到转炉的容器内部，来进行脱碳。例如，在顶吹转炉中，将纯氧从顶吹喷枪以高供应速率喷吹到转炉容器内所收纳的经过了预处理的铁水中。由此，使铁水中的碳直接与氧反应生成一氧化碳，除去铁水中的碳。由于这样的转炉等的容器内部处于高温，因此喷枪具备冷却装置以防止由于热量而损坏。例如，专利文献1公开了用于改善耐热性、耐冲击性、耐磨损性的转炉内氧气吹入用喷枪等的铜钢装置中所使用的铜制护套。铜制护套通过在铜板的暴露面上形成镍或镍合金包覆层而构成。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开昭58-9906号公报

发明内容

发明所解决的技术问题

此处，随着顶吹喷枪的氧供应速度或搅拌转炉等容器内的铁水的搅拌速度增加，容器内产生的飞溅增加。其结果，底层金属粘附在容器的内壁上。此外，对于容器内部插入的顶吹喷枪，底层金属也附着在作为喷枪主体部的喷枪轴上。当底层金属粘附并堆积在喷枪轴上时，当在吹炼后从容器中取出顶吹喷枪时，堆积的底层金属被与容器上部的开口部卡住，顶吹喷枪不能从容器中取出。为了防止底层金属在喷枪轴上堆积，需要维护喷枪，并且增加底层金属维护的作业次数。

此外，在使用了副孔喷枪的情况下，当副孔被附着在喷枪上的底层金属阻塞时，从副孔喷射的氧气喷流发生偏转。在这种情况下，不仅不能获得在喷枪上设置副孔的效果，而且喷枪本身可能发生熔损而降低寿命。此外，堆积在喷枪轴上的底层金属量增加时，虽然可以作为废料进行回收，但铁的产量降低。

因此，本发明是鉴于上述问题而完成的，其目的在于提供一种新颖并且经过了改进的顶吹喷枪，其能够抑制喷枪主体部外表面上的底层金属堆积。

解决问题的技术手段

为了解决上述问题，根据本发明的一个观点，提供了一种水冷式喷枪，其包括：喷枪主体部、和设置在所述喷枪主体部的顶端的喷嘴部，其中，设置在所述喷枪主体部的最外部的外筒由线性膨胀系数大于底层金属的线性膨胀系数的材料形成。

外筒由线性膨胀系数大于12×10^-6/K的材料形成。

此外，外筒由导热率小于底层金属的导热率的材料形成。例如，外筒由导热率小于40W/m·K的材料形成。

外筒优选由包含奥氏体相的不锈钢形成。

此外，至少外筒由200℃下的高温强度为200MPa以上的材料形成。

此外，对外筒的外表面进行了渗铝处理。

此外，对水冷式喷枪中流动的冷却介质的流速进行设定，并且使得所述外筒的外表面温度为σ相脆化温度即500℃以下。

发明的效果

如上所述，根据本发明，可以抑制底层金属在喷枪主体部的外表面上的堆积。

附图说明

图1是表示本发明的一个实施方式的使用顶吹喷枪的顶吹转炉设备的示意性结构的示意性说明图。

图2是表示相同实施方式的顶吹喷枪的示意性结构的说明图。

图3是表示相同实施方式的顶吹喷枪的构成部件的材质的说明图。

图4是表示各种材料的线性膨胀系数的图表。

图5是表示各种材料的导热率的图表。

图6是表示各种材料的高温强度的图表。

图7是表示作为实施例的各材料的外筒的外表面温度和内表面温度的模拟结果的图表。

图8是表示作为实施例的各材料中的气隙尺寸的模拟结果的图表。

图9是表示当流过顶吹喷枪的冷却介质的流速发生改变时，由奥氏体SUS构成的外筒的外表面温度和内表面温度的模拟结果的图表。

具体实施方式

下文中，将参考附图更详细地描述本发明的优选的实施方式。需要说明的是，在本说明书和附图中，将实际上具有相同的功能构成的构成要素分配相同的附图标记，并且省略重复的描述。

[1.顶吹转炉设备的概述]

首先，将参考图1来描述本发明的一个实施方式的使用顶吹喷枪的顶吹转炉设备的示意性构成。图1是表示使用本实施方式的顶吹喷枪的顶吹转炉设备的示意性构成的示意性说明图。

在炼钢工序中，通过转炉进行除去铁水中所含杂质的处理。转炉设备如图1所示，具备转炉主体10和顶吹喷枪100。转炉主体10的外壳由铁皮构成，并且其内部经过了耐火物的处理。顶吹喷枪100将氧气供应到容器中。顶吹喷枪100构成为可在沿上下方向上移动。当将氧气供应到容器中时，顶吹喷枪从转炉主体10的顶部的炉口12插入到内部。当不向容器内供应氧气时，将顶吹喷枪100从炉口12移动到转炉主体10的容器外。排气罩20与转炉主体10的炉口12处连接。从转炉主体10的内部释放的气体通过排气罩20，向转炉主体10的容器外排出。

容纳在转炉主体10内部的铁水5与从炉口12插入到转炉主体10的内部的顶吹喷枪100所吹入的氧气进行反应，并且进行脱碳。此处，随着顶吹喷枪100的氧供应速度或搅拌转炉10的内部的铁水5的搅拌速度增加，在转炉主体10的容器中产生的飞溅增加。其结果，底层金属7容易附着在转炉主体10的内壁或顶吹喷枪100的喷枪主体上。当底层金属7附着并堆积在喷枪主体部上时，当在吹炼后将顶吹喷枪100从转炉主体10的容器中取出时，堆积在喷枪主体部上的底层金属7被炉口12或排气罩20的开口部卡住，无法将顶吹喷枪100从容器中取出。

因此，在本实施方式的顶吹喷枪100中，形成喷枪主体部的外表面的外筒由具有底层金属不易附着的材质的材料形成。由此，抑制了底层金属7在喷枪主体部上的堆积，并且减轻了喷枪维护等的作业负荷。

[2.顶吹喷枪]

基于图2和图3来更详细地描述本实施方式的顶吹喷枪100的结构。图2是表示本实施方式的顶吹喷枪100的示意性结构的说明图。图3是表示本实施方式的顶吹喷枪100的构成部件的材质的说明图。

[2-1.结构]

本实施方式的顶吹喷枪100是水冷式喷枪，如图2所示，其由同轴设置的第一圆筒部110、第二圆筒部120、第三圆筒部130、喷嘴部153构成。在下文中，将由顶吹喷枪100的第一圆筒部110、第二圆筒部120、第三圆筒部130构成的喷枪轴称为喷枪主体151。此外，就第一圆筒部110、第二圆筒部120、第三圆筒部130而言，将中心侧的表面为内表面，将外侧的表面为外表面进行说明。

第一圆筒部110是位于顶吹喷枪100的最内部的中空部件。第一圆筒部110与顶吹喷枪100的尖端部的主孔102连通。从氧气供应源(未图示)送入顶吹喷枪100中的氧气，通过第一圆筒部110从主孔102供应到处理容器中。

第二圆筒部120是中空部件，并且被设置成覆盖第一圆筒部110的外表面。通过第一圆筒部110的外表面和第二圆筒部120的内表面，形成冷却介质流过的第一空间V₁。作为冷却介质，例如使用水。第一空间V₁在顶吹喷枪100的尖端的喷嘴部153处与后述第二空间V₂连通。

如图3所示，第一圆筒部110和第二圆筒部120，构成喷枪主体部151的内筒151a。

第三圆筒部130中空部件，并设置成覆盖第二圆筒部120的外表面。第三圆筒部130位于顶吹喷枪100的最外部。即，如图3所示，在喷枪主体部151中，第三圆筒部130是覆盖内筒151a的外筒151b。通过第二圆筒部120的外表面和第三圆筒部130的内表面，形成了冷却介质流过的第二空间V₂。如上所述，第二空间V₂在喷嘴部153处与第一空间V₁连通。如图2所示，在本实施方式的顶吹喷枪100中，冷却介质从设置有喷嘴部153的尖端相反一侧的上部侧，流入第一空间V₁，并且流向喷嘴部153。然后，冷却介质在喷嘴部153处从第一空间V₁流到第二空间V₂，并且从顶端侧流向上部侧。通过使冷却介质在第一空间V₁和第二空间V₂中循环，对顶吹喷枪100进行冷却。由此，防止顶吹喷枪100熔损。

喷嘴部153设置在喷枪主体部151的尖端处。当从轴向进行观察时，喷嘴部153是圆形的。喷嘴部153具有一个或多个主孔102。主孔102是在顶吹喷枪100尖端的喷嘴部153上形成的开口。当喷嘴部153具有多个主孔102时，如果从轴向进行观察，则主孔102沿着喷嘴部153的圆周方向以基本相等的间隔进行配置。主孔102将第一圆筒部110内部的中空部分与外界连通。由此，能够将流过第一圆筒部110的氧通过主孔102排出到外部。从主孔102排出的氧气例如吹入容器内的铁水中。

需要说明的是，在图2和图3中，仅记载了主孔102作为顶吹喷枪100的排出氧气的一部分，但本发明不限于该实施例。例如，顶吹喷枪100可以在喷枪主体151的侧表面部上具有副孔。

[2-2.材质]

在本实施方式的顶吹喷枪100中，构成内筒151a的第一圆筒部110和第二圆筒部120，使用例如碳钢形成。另一方面，构成喷枪主体部151的外筒151b的第三圆筒部130由线性膨胀系数大于底层金属的膨胀系数的材料形成，以防止底层金属粘附到喷枪主体部151。其结果，就本实施方式的顶吹喷枪100而言，由于温度变化引起的外筒151b的膨胀和收缩，在吹炼完成时，使得附着在外筒151b外表面上的底层金属与外筒151b外表面之间的气隙变大。通过产生这样的气隙，使得附着在外筒151b的外表面上的底层金属容易从外筒151b的外表面上脱落。

在吹炼期间，外筒151b的外表面温度变为200℃以上的高温。因此，在外筒151b膨胀的状态下，底层金属附着在其外表面上。当吹炼完成时，外筒151b的外表面温度降低至约50℃，并且外筒151b发生收缩。因此，在外筒151b膨胀的状态下，在附着在外表面上的底层金属与发生了收缩的外筒151b之间产生空气层。将顶吹喷枪100的直径方向上的空气层的厚度称为气隙。例如，当使用碳钢的钢管来形成喷枪主体部151的外筒151b时，在吹炼完成时产生的气隙为300μm左右。此时，底层金属处于挂在外筒151b的外表面上的状态下，发生堆积而不会脱落。本申请的发明人着眼于气隙的尺寸，并且想到，通过在吹气完成时通过扩大气隙来减弱底层金属与外筒151b的外表面之间的钩挂程度，从而形成底层金属易于脱落的状态。

具体而言，外筒151b由线性膨胀系数大于底层金属的材料形成。通过由线性膨胀系数大于底层金属的材料形成外圆筒151b，可以使由温度变化引起的外圆筒151b的膨胀和收缩大于底层金属的膨胀和收缩。其结果，可以增大吹炼完成后的气隙。

图4表示Cu、Ni、Cr、Ag、硬铝、黄铜、奥氏体SUS、双相SUS、镍合金、碳钢、铁素体SUS的线性膨胀系数。图4示出300K(常温)下的线性膨胀系数。需要说明的是，物性值通常具有温度依赖性，但是在使用温度范围内，线性膨胀系数的温度依赖性较低。因此，在使用顶吹喷枪100的温度环境下，线性膨胀系数被认为是恒定的。此处，接近纯铁的底层金属具有接近碳钢的物性值。因此，碳钢的线性膨胀系数(11.8×10^-6[/K])被认为是底层金属的线性膨胀系数。然后，外筒151b可以由线性膨胀系数大于12×10^-6[/K]的材料形成。在图4中，线性膨胀系数大于12×10^-6[/K]的材料为Cu、Ni、Ag、硬铝、黄铜、奥氏体SUS、两相SUS、镍合金。

更优选的是，外筒151b由导热率小于底层金属的导热率的材料形成。通过使外筒151b的导热率小于底层金属的导热率，使得外筒151b的热量不易传递到低温部，并且在吹炼时维持外筒151b的高温状态。由此，外筒151b在吹气时更易于膨胀。当外筒151b在吹炼完成后从膨胀状态收缩时，在外筒151b的外表面和附着在该外表面的底层金属之间形成更大的间隙。

图5表示了Cu、Ni、Cr、Ag、硬铝、黄铜、奥氏体SUS、双相SUS、镍合金、碳钢、铁素体SUS的导热率。图5示出了300K(常温)下的导热率。需要说明的是，在使用温度范围内，导热率的温度依赖性也较低。因此，在使用顶吹喷枪100的温度环境中，热导率被认为是恒定的。此外，就导热率而言，底层金属具有接近碳钢的物性值。因此，碳钢的导热率(43[W/m·K])被认为是底层金属的导热率。然后，外筒151b由导热率小于40[W/m·K]的材料形成即可。在图5中，导热率小于40[W/m·K]的材料为奥氏体SUS、双相SUS、镍合金、铁素体SUS。

考虑到图4的线性膨胀系数和图5的导热率，就本实施方式的顶吹喷枪100的外筒151b而言，优选使用例如奥氏体SUS、双相SUS、镍合金等。例如，当外部圆筒151b使用由包含线性膨胀系数为碳钢的约1.4倍的奥氏体相的不锈钢(奥氏体SUS)构成的不锈钢管时，吹炼完成时产生约600μm的气隙，变为底层金属易于从外筒151b的外表面脱落的状态。特别是，在奥氏体SUS中，外筒151b优选使用SUS310。由于SUS310在CO气氛中具有良好的耐渗碳性，因此可以提高外筒151b的耐久性。

此外，从防止顶吹喷枪100的损伤的观点来看，在喷枪主体部151中，优选至少151b由下述材料形成：在外筒151b于转炉主体10的容器中使用时的温度下，该材料的高温强度为200MPa以上。如果高温强度低于200MPa，则顶吹喷枪100在使用期间变形，并且会发生冷却介质流动的第一空间V₁或第二空间V₂变窄，从而冷却不充分等问题。就外筒151b而言，在与冷却介质接触的内表面和暴露于容器内的空间中的外表面之间，温度不同(参见图7)。此处，将外筒151b的温度设为内表面的温度和外表面的温度的平均值。

在吹炼期间，转炉主体10的容器中的温度变为1000℃以上的高温。此时，当使用常温(此处为27℃(300K))的水作为冷却介质时，通过顶吹喷枪100中的冷却介质进行了冷却的第二圆筒部120的温度维持在100℃以下。另一方面，尽管作为外筒151b的第三圆筒部130也被冷却介质冷却，但因为其暴露在转炉主体10的容器中，因此第三圆筒部130的温度高于第二圆筒部120。例如，在由传统上通常使用的碳钢形成的喷枪主体的外筒中，外筒的温度约为200℃。碳钢在200℃下具有245MPa的高温强度，在400℃下具有196MPa的高温强度。由此，为了确保高温强度等于或高于传统通常使用的喷枪主体的高温强度，在喷枪主体部151中，优选至少外筒151b由200℃下的高温强度为200MPa以上的材料形成。

图6表示了Cu、奥氏体SUS、碳钢、铁素体SUS的高温强度。图6示出了200℃和400℃下的高温强度。在图6中，在200℃下具有200MPa以上的高温强度的材料为奥氏体SUS、碳钢、铁素体SUS。为了在更高温区域的400℃下也能够保持强度，优选使用在400℃下也具有高温强度不会低于200MPa的奥氏体SUS或铁素体SUS。

此外，外筒151b的外表面可以进行渗铝处理。渗铝处理是将铝扩散渗透到材料表面上的处理，是为了耐热性、抗氧化性、耐磨性等目的而进行的。通过对外筒151b的外表面进行渗铝处理，可以进一步提高外筒151b的耐渗碳性。此外，通过对外筒151b的外表面进行渗铝处理，可以提高外筒151b的耐热性，并且降低导热率。由此，外筒151b变得不易膨胀。其结果，在附着在外筒的外表面上的底层金属和外筒的外表面之间可以产生气隙，并且底层金属可以容易地从外筒151b的外表面脱落。

此外，可以设定流过第一空间V₁和第二空间V₂的冷却介质的流速，并且使得顶吹喷枪100的外筒151b的外表面温度为σ相脆化温度即500℃以下。当外筒151b的外表面温度超过σ相脆化温度时，在外筒151b的外表面上发生渗碳。因此，通过将外筒151b的外表面温度设定σ相脆化温度即500℃以下，可以提高外筒151b的耐渗碳性。

因此，本实施方式的顶吹喷枪100中，外筒151b由线性膨胀系数大于底层金属的材料形成。因此，在吹炼完成时，可以使附着到外筒151b的外表面的金属与该外表面之间形成的气隙增大。其结果，附着到喷枪主体部151的底层金属处于容易脱落的状态，可以防止底层金属附着到外筒151b的外表面上。通过这样的顶吹喷枪100，在吹炼期间附着到喷枪主体151的外筒151b的外表面上的底层金属，在顶吹喷枪100每次操作时，发生脱落，因此金属不会堆积在外筒151b的外表面上。因此，可以减少在吹炼完成后除去附着在喷枪主体部151上的底层金属的底层金属维护的作业时间。此外，通过使底层金属从喷枪主体部151的外筒151b的外表面上脱落，能够使金属返回到容器内的铁水中，可以提高铁的产量。

此外，在上部吹管100是设置有副孔的副孔喷枪的情况下，即使底层金属在吹炼期间附着到喷枪主体部151的外筒151b的外表面上而阻塞副孔，但在吹炼完成后，金属也会在每次操作时脱落入容器中。因此，副孔不会继续处于被金属阻塞的状态。其结果，不会产生从副孔排出的氧气喷流中的任何偏流，并且可以防止喷枪熔损，因此可以延长喷枪本身的寿命。

需要说明的是，熔接到喷枪主体151的尖端的喷嘴部153优选由具有高导热率的铜形成。因此，即使顶吹喷枪100处于转炉主体10的容器中的高温环境中时，热量也容易从喷嘴部153传递到喷枪主体部151，因此可以使喷嘴部153不易处于高温状态。因此，即使在高温环境下，喷嘴部153也不会熔化，可以提高顶吹喷枪100的耐久性。由于这样的喷嘴部153维持在冷却状态下，因此即使在吹炼过程中也处于金属不易附着的状态。

实施例

为了表示本发明的顶吹喷枪的有效性，当使用Cu、碳钢、奥氏体SUS来构成外筒时，通过模拟验证了外筒温度和形成的气隙的尺寸。图7表示了各材料在吹炼中的外筒的外表面温度Ts和内表面温度Tw。图8表示了各材料在吹炼完成时，在吹炼中附着到外筒外表面的金属与该外筒的外表面之间形成的气隙的尺寸。此外，各材料的线性膨胀系数和导热率如下表1所示。在Cu、碳钢、奥氏体SUS中，仅奥氏体SUS是线性膨胀系数大于12×10^-6[/K]并且导热率小于40[W/m·K]的材料。

[表1]

材质	线性膨胀系数[1/K]	导热率[W/m·K]
			Cu	16.6×10<sup>-6</sup>	398
碳钢	11.8×10<sup>-6</sup>	43
			奥氏体SUS	17.3×10<sup>-6</sup>	16

在该验证中，将吹炼期间的转炉容器内的温度设为1600℃，并且将吹炼结束后经过指定时间后达到稳定状态时的外筒的外表面温度设为25℃。此外，在顶吹喷枪中流动的冷却介质设为水，冷却介质的流速是5m/s。

首先，通过模拟，求出转炉容器中的温度为1600℃时的外筒的外表面温度Ts和内表面温度Tw。图7示出了外筒的外表面温度Ts和内表面温度Tw的模拟结果。如图7所示，可知：当将Cu、碳钢、奥氏体SUS中的奥氏体SUS用作形成外筒的材料时，最外侧的外表面温度Ts和内表面温度Tw之间的温度差变大。

然后，通过模拟，求出外筒的外表面的温度为25℃时的气隙的尺寸。图8表示了气隙相关的模拟结果。如图8所示，相对于碳钢的气隙(约300μm)，当使用Cu、奥氏体SUS时，气隙较大。由此，可认为，通过使用Cu、奥氏体SUS作为形成外筒的材料，可以使附着在顶吹喷枪的外筒上的底层金属脱落。此外，由于奥氏体SUS显示最大的气隙，因此可认为，通过使用奥氏体SUS作为形成外筒的材料，更容易使附着在顶吹喷枪的外筒上的金属脱落。

气隙由于底层金属和形成外筒的材料之间的线性膨胀系数之差而增大。因此，作为形成外筒的材料，选择相比于底层金属的材料具有更大的线性膨胀系数的材料，可以产生更大的气隙，并且可以使底层金属易于从外筒的外表面上脱落。在铁钢精炼的情况下，可认为底层金属的线性膨胀系数接近碳钢的约12×10^-6[/K]。由此，期望形成外筒的材料具有大于12×10^-6[/K]的线性膨胀系数。

此外，在导热率较高的材料中，热量易于从高温部转移到低温部。即，当具有高导热率的材料与温度不同于该材料的物质接触时，温度易于改变。因此，当外筒使用导热率较高的材料时，即使外筒在吹炼期间处于高温状态，外筒的热量也容易传递到低温部，因此外筒的膨胀相对较小。另一方面，在具有低导热率的材料中，热量不易从高温部移动到低温部。即，当导热率较低的材料与温度不同于该材料的物质接触时，温度难以变化。因此，当外筒使用导热率较低的材料时，外筒由于维持吹炼时达到的高温状态，因此膨胀大于使用具有高导热率的材料时的膨胀。当在吹炼完成后外筒从膨胀状态收缩时，在外筒的外表面和附着到该外表面的底层金属之间形成更大的气隙。由此，作为形成外筒的材料，通过选择相比于底层金属的材料导热率更小的材料，可以产生更大的气隙，从而可以使底层金属易于从外筒的外表面上脱落。在铁钢精炼的情况下，可认为底层金属的导热率接近碳钢的约40[W/m·K]。因此，希望形成外筒的材料具有小于40[W/m·K]的导热率。

在该模拟中，当使用Cu或奥氏体SUS形成外筒时，与使用碳钢形成外筒的情况相比，附着到外筒的外表面的底层金属与外筒的外表面之间的气隙增大。其结果，表示为，通过用线性膨胀系数大于12×10^-6[/K]的材料形成喷枪主体部的外筒，能够使附着在顶吹喷枪的外筒上的金属脱落。需要说明的是，如图4所示，Ni、Ag、硬铝、黄铜、双相SUS、镍合金也具有大于12×10^-6[/K]的线性膨胀系数。因此，当使用这些材料形成外筒时，可认为获得了与使用Cu或奥氏体SUS的情况相同的效果。

此外，当使用奥氏体SUS形成外筒时，附着到外筒的外表面的底层金属与外筒的外表面之间的气隙变为最大。该结果显示，通过线性膨胀系数大于12×10^-6[/K]并且热导率小于40[W/m·K]的材料形成喷枪主体部的外筒，在吹炼完成后，可以使附着在外筒的外表面上的底层金属与外筒的外表面之间的气隙变得更大，并且使底层金属更易于从外筒的外表面上脱落。需要说明的是，如图4和5所示，双相SUS、镍合金也具有大于12×10^-6[/K]的线性膨胀系数和小于40[W/m·K]的导热率。因此，即使使用上述材料形成外筒时，也可认为获得了与使用奥氏体SUS的情况相同的效果。

此外，当喷枪主体部的外筒由奥氏体SUS形成时，通过模拟，求出改变流过顶吹喷枪的冷却介质的流速时，外筒的外表面温度Ts和内表面温度Tw。该模拟结果如图9所示。如图9所示，当将冷却介质的流速增加到5m/s、10m/s、15m/s时，外筒的外表面温度Ts维持在500℃以下并且有逐渐降低的倾向。因此，如果冷却介质的流速为5m/s，则可以使外筒的外表面温度为500℃以下，并且维持外筒的耐渗碳性较高的状态。

尽管上文中已经参考附图详细描述了本发明的优选实施方式，但本发明不限于这些示例。显而易见的是，本发明所属领域的具有常规知识的技术人员可以在权利要求所记载的技术构思的范围内想到各种变化或修改，这些也应该理解为属于本发明的技术范围。

例如，尽管在上述实施方式中描述了转炉设备的顶吹喷枪，但本发明不限于该示例。例如，本发明的水冷式喷枪也可适用于转炉设备之外。例如，本发明的水冷式喷枪可用于熔融炉中的熔融还原处理、鱼雷车中的铁水预处理、使用了真空炉的二次精炼等中。此外，在上述实施方式中，尽管作为示例已经描述了在顶吹转炉设备中用于将氧气从上方吹到铁水上的顶吹喷枪，但本发明不限于该示例。例如，本技术可适用于浸入铁水中使用的浸渍喷枪等。

符号说明

5 铁水

7 底层金属

10 转炉主体

12 炉口

20 排气罩

100 顶吹喷枪

102 主孔

110 第一圆筒部

120 第二圆筒部

130 第三圆筒部

151 喷枪主体部

151a 内筒

151b 外筒

153 喷嘴部

Claims (8)

1.一种水冷式喷枪，其包括：喷枪主体部、和设置在所述喷枪主体部顶端的喷嘴部，其中，

设置在所述喷枪主体部的最外部的外筒由线性膨胀系数大于底层金属的线性膨胀系数的材料形成。

2.根据权利要求1所述的水冷式喷枪，其中，

所述外筒由线性膨胀系数大于12×10^-6/K的材料形成。

3.根据权利要求1或2所述的水冷式喷枪，其中，

所述外筒由导热率小于底层金属的导热率的材料形成。

4.根据权利要求3所述的水冷式喷枪，其中，

所述外筒由导热率小于40W/m·K的材料形成。

5.根据权利要求1～4中任一项所述的水冷式喷枪，其中，

所述外筒由包含奥氏体相的不锈钢形成。

6.根据权利要求1～5中任一项所述的水冷式喷枪，其中，

至少所述外筒由200℃下的高温强度为200MPa以上的材料形成。

7.根据权利要求1～6中任一项所述的水冷式喷枪，其中，

对所述外筒的外表面进行了渗铝处理。

8.根据权利要求1～7中任一项所述的水冷式喷枪，其中，

对所述水冷式喷枪中流动的冷却介质的流速进行设定，使得所述外筒的外表面温度为σ相脆化温度即500℃以下。