CN114058865B - 一种氧枪用组合套管及氧枪 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种氧枪用组合套管及氧枪，涉及冶炼行业氧枪加工技术领域。氧枪用组合套管包括套设于氧枪枪芯外的中空套管本体，套管本体进入炉膛的头部采用陶瓷套管，位于炉膛外的部分采用金属套管，陶瓷套管与金属套管之间接口处通过数个连接键装配固定。其中，连接键与陶瓷套管之间通过榫卯结构连接，连接键与金属套管之间焊接固定。本发明把氧枪的头部套管用陶瓷材质代替金属材质，通过连接键将两段套管进行密封连接，解决了陶瓷套管和金属套管结合难的问题，有效提高了进入炉膛的头部套管的抗腐蚀、耐摩擦性能，进而提高氧枪的寿命，减少扒砖、更换氧枪的次数，经济效益显著。

Description

一种氧枪用组合套管及氧枪

技术领域

本发明涉及冶炼行业氧枪加工技术领域，具体涉及一种氧枪用组合套管及氧枪。

背景技术

底吹炉氧枪是有色金属（铅、银等）冶炼的重要设备，其性能特征直接影响到冶炼效果和吹炼时间，氧枪的寿命对冶炼的产量有重大影响，而氧枪的寿命又取决于氧枪头部套管的寿命。

目前，氧枪枪芯外部的套管大多采用不锈钢材质，氧枪头部套管寿命较短，影响使用寿命的主要原因：一是，氧枪在工作时，进入炉膛的氧枪头部套管与高温熔体接触，长期处于高温、高压和高腐蚀的环境；二是，氧枪头部套管直接承受炉膛的高温，套管内枪芯部分具有流动的气体和水，温度较低，氧枪头部径向和纵向温度分布极不均匀，因此氧枪头部套管具有极高的热应力；三是，当炉门砖内壁逐渐的磨损、剥落后，炉门砖就失去了保护氧枪头部套管的作用，会导致氧枪头部直接暴露在流动的高温熔池中，高温、高压、高热应力、强腐蚀和熔体流动强摩擦，使耐热的不锈钢氧枪头部很快损坏；四是，氧枪头部所处炉膛内的温度高低、腐蚀强度和熔体摩擦还与矿石的品位有关，而矿石的来源有多样性，这为氧枪头部套管设计带来不确定性，从而影响氧枪头部套管的寿命。

因此，氧枪头部往往先从套管开始损坏，在强腐蚀和强摩擦的作用下，套管逐渐变薄、消融。此时，通气、通水的枪芯就直接暴露在流动的高温熔体中，枪芯很快烧熔、堵塞，整个氧枪就报废了。根据调研，氧枪的寿命一般在1～3个月，而底吹炉炉砖的工作寿命一般在12个月左右，即一个底吹炉炉砖的寿命周期内需更换4～6次氧枪。更换氧枪时，需停止冶炼生产，将炉体降温，再将炉门砖扒除，才能把损坏的氧枪抽出。停止冶炼就意味着停止生产，直接损失惊人。

发明内容

本发明的目的在于提供一种氧枪用组合套管及氧枪，氧枪的套管采用陶瓷套管和金属套管相结合，使得进入炉膛的套管头部具有更强的抗腐蚀、耐摩擦性能，进而提高氧枪的寿命，减少扒砖、更换氧枪的次数。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种氧枪用组合套管，包括套设于氧枪枪芯外的中空套管本体，所述套管本体位于炉膛外的部分采用金属套管，所述套管本体进入炉膛的头部采用陶瓷套管，陶瓷套管与金属套管之间接口处通过数个起连接作用的连接键装配固定，形成密封连接的组合套管。把氧枪的头部套管用陶瓷材质代替金属材质，通过连接键进行密封连接，由于陶瓷在高温下硬度变化小，抗腐蚀、耐摩擦能力强，使得氧枪的使用寿命大大提高。

进一步地，所述连接键的一端为榫头结构，另一端为平键结构；所述陶瓷套管接口处的外壁上开设有与榫头结构相适配的榫槽，所述金属套管接口处的外壁上开设有与平键结构相适配的键槽，连接键装配于拼合后的榫槽和键槽中使陶瓷套管被固定，同时陶瓷套管与金属套管连接处的内壁平滑以便于安装枪芯。连接键与陶瓷套管之间通过榫头和榫槽装配，采用榫卯连接方式，既满足了稳固连接的要求，也有效控制了制造成本，并且易于实现工业化生产。

所述连接键材质为耐热不锈钢，所述连接键的平键结构与金属套管上的键槽通过焊接、铆接、螺钉紧固连接、过盈连接或强力粘结方式进行固定，榫头结构装配于陶瓷套管的榫槽中。连接键选用耐热不锈钢且与金属套管焊接，保证金属套管和陶瓷套管之间可靠固定，在榫头结构的配合下，使陶瓷套管既不能轴向移动，也不能转动。

在其中一个实施例中，所述连接键共2～6个，沿套管本体圆周方向均匀设置。相应地，所述榫槽和键槽与连接键的数量一致。

进一步地，所述榫头结构呈圆形、梯形、燕尾形或者半圆形以限制陶瓷套管的轴向移动，所述平键结构呈矩形、圆形、梯形、燕尾形、半圆形或者单圆头矩形，榫头结构的宽度大于平键结构的宽度。

进一步地，所述连接键厚度为2～3mm，长度为20～60mm。

在其中一个实施例中，所述陶瓷套管和金属套管的接口处采用迷宫式结构，使陶瓷套管和金属套管紧密结合。

进一步地，所述迷宫式结构连接处通过耐热粘接剂粘接，避免连接部分漏水、漏气。

在其中一个实施例中，所述金属套管与陶瓷套管的搭接部分开有2～3个膨胀槽，膨胀槽沿金属套管轴向设置，使得陶瓷套管和金属套管可自由的收缩与膨胀。

本申请同时提供一种氧枪，包括与供气管道和供水管道连通的氧枪枪芯，套设于枪芯外的中空套管本体，所述套管本体采用上述任一项所述的氧枪用组合套管。

采用以上技术方案，本发明可达到以下有益效果：本发明充分利用陶瓷材料的耐高温、耐腐蚀特性，利用陶瓷套管替换部分金属套管，通过金属连接键完成金属套管与陶瓷套管的连接。大幅度提高氧枪的使用寿命，减少更换氧枪次数，有效缩短维修时间，提高了冶炼炉在同等时间内的产能和生产效率。另外陶瓷套管与金属套管相比，对于不同品类矿石的敏感程度较低，使氧枪的使用范围更广泛，不再是一种氧枪只适用某类金属的冶炼。与原有氧枪相比，采用该组合套管的氧枪结构简单，成本低，易于实现，适用范围广，能够提高冶炼产量，减少经济损失。

附图说明

图1为本申请实施例一氧枪用组合套管的剖视图；

图2为本申请实施例一氧枪用组合套管的俯视图；

图3为图2中连接键的结构示意图；

图4为连接键在金属套管上的分布示意图；

图5为本申请实施例二中连接键的结构示意图；

图6为本申请实施例三中氧枪的整体结构示意图；

图7为图6中A-A剖视图。

图中标记：1、金属套管，11、膨胀槽，12、迷宫式结构，2、陶瓷套管，3、连接键，31、平键结构，32、榫头结构，4、连接盘，51、氧气连接管，52、氧气管道端口，53、氧气管道支架，61、氮气连接管，62、氮气管道端口，71、冷却水连接管，72、冷却水管道端口，73、冷却水管道支架，8、法兰，91、三层芯套，92、二层芯套，93、一层芯套，94、冷却水通道，95、氮气通道，96、氧气通道，97、氧枪内芯，98、四层芯套。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步详细的说明。

本说明书附图所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”等方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述和简化操作，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本发明可实施的范畴。

本申请提供一种氧枪用组合套管及氧枪，旨在解决现有技术中氧枪头部套管使用寿命短，陶瓷套管和金属套管结合难度大，以及陶瓷在氧枪上的应用止步不前的问题。

实施例一

如图1至图4所示，本实施例提供一种氧枪用组合套管，包括金属套管1以及与金属套管1连接的陶瓷套管2，金属套管1与陶瓷套管2之间的接口处通过数个特殊的连接键3装配固定，形成密封连接的组合套管。由于陶瓷套管成本较高，具体实施时，位于炉膛外的套管采用金属套管1，进入炉膛的头部套管采用陶瓷套管2，降低生产成本。

现有技术中，氧枪套管头部材料几乎都采用耐热不锈钢，本发明采用陶瓷材质替代不锈钢材质，由于陶瓷在高温下硬度变化小，抗腐蚀、耐摩擦性能强，因此解决了不锈钢套管头部在高温下硬度、耐腐蚀、耐摩擦性能下降的问题，同时该组合套管提高了氧枪的使用寿命。

具体地，所述连接键3的一端为榫头结构32，另一端为平键结构31。所述榫头结构32的宽度大于平键结构31的宽度。所述陶瓷套管2接口处的外壁上开设有与榫头结构32形状一致的榫槽，榫头结构32安装于榫槽后，被卡固于榫槽中。所述陶金属套管1接口处的外壁上，与榫槽相对应的位置，开设有与平键结构31形状一致的键槽。陶瓷套管2通过连接键3被固定于氧枪枪芯外的套管头部。具体加工时，平键结构31也可越过陶瓷套管，陶瓷套管2外壁上增加与之对应的辅助键槽，辅助键槽与榫槽连通。

进一步地，所述连接键3选择耐热不锈钢材质。安装时，榫槽和键槽对准拼合后，将连接键3的平键结构31与金属套管1上的键槽焊接在一起，将榫头结构32装配于陶瓷套管的榫槽中。也就是说，金属套管1与陶瓷套管2对接后，套管外壁上的榫槽和键槽形成连接键3安装槽，平键结构31与键槽焊接后，确保金属套管1与陶瓷套管2可靠固定。当然，连接键的平键结构与金属套管上的键槽也可以通过铆接、螺钉紧固连接、过盈连接或强力粘结等其他方式进行固定。

具体实施时，榫头结构32可以选择为圆形、梯形、燕尾形、半圆形或者其他能限制陶瓷套管2轴向移动的结构，所述平键结构呈矩形、圆形、梯形、燕尾形、半圆形或者单圆头矩形，所述连接键3厚度为2～3mm，长度为20～60mm。本实施例中，榫头结构32整体呈圆形，平键结构呈单圆头矩形，制作时，榫头结构32的内壁弧度与榫槽的槽面相匹配，榫头结构32应有较高的制作精度，以保证顺利安装。具体结构如图3所示。

图4展示了连接键3的具体布置方式，连接键可以设置为2～6个，本实施例中连接键3设置为3个，相应地，陶瓷套管2上开有3个与榫头结构32相适配的榫槽，金属套管1上开有3个与平键结构31相适配的键槽。榫槽和键槽均沿圆周方向均匀设置。

为了避免陶瓷套管2和金属套管1的接口处渗水、渗气，接口处采用迷宫式结构12。具体参见图1，陶瓷套管2接口处的内壁设置为台阶状，金属套管1接口处的外壁设置成相应的台阶结构，拼接时，金属套管1通过迷宫式结构12紧密套设于陶瓷套管2的内部。而且，陶瓷套管2和金属套管1接口部分要求有较高的尺寸和形状精度，对表面粗糙度应有严格的限制。

作为优选，所述迷宫式结构12连接处通过耐热粘接剂粘接。粘接剂可以选用市售的粘接金属和陶瓷的耐高温胶水。需要注意的是，陶瓷套管2与金属套管1连接处的内壁确保平滑，以便于安装枪芯。

进一步地，所述金属套管1与陶瓷套管2的搭接部分开有2～3个膨胀槽11，膨胀槽11沿金属套管1轴向设置，如图1所示。由于金属套管1在周向温度变化时会出现膨胀或收缩，膨胀槽11的设计能使陶瓷套管2和金属套管1在温度变化时各自作自由变形并且不互相干涉，避免金属套管1因外径变化造成陶瓷套管2的损坏。

组合套管的具体装配过程如下：

先把陶瓷套管2和金属套管1拼装在一起，使榫槽和键槽对准拼合形成安装槽，然后将连接键3放入金属套管1和陶瓷套管2上的安装槽中。若连接键3不能顺利放入，则需对连接键9进行适当打磨，直到能放入为止。

上述步骤完成后，把三个零件分开，接着把陶瓷套管2和金属套管1的迷宫式结构12部分涂上耐热粘接剂，并迅速装合在一起，注意将榫槽和键槽对准。再将连接键3涂上普通粘接剂，分别放入三个安装槽中。然后把连接键3的平键部分31与金属套管2的键槽焊接在一起。为了焊接可靠，可提前对连接键3与金属套管1的键槽作相应处理。

这样，金属套管1和陶瓷套管2即组装完毕，再把组合套管套在氧枪的枪芯上，整个氧枪即可以投入使用了。

实施例二

本实施例与实施例一所不同的是：连接键3的榫头结构32采用燕尾形，如图5所示。相应的，陶瓷套管2上的榫槽与榫头结构32的形状、大小一致。陶瓷套管2通过连接键3被固定于氧枪套管的头部。

另外，本实施例中，陶瓷套管2和金属套管1接口处的迷宫式结构12也可采用其他几何形状，可为梯形弯折、波浪形、锯齿形，也可为规则或不规则的局部或全部的弯折几何形状。

实施例三

本实施例提供一种氧枪，采用实施例一或实施例二中的组合套管。本实施例的氧枪可使用于底吹炉或侧吹炉的转炉冶炼中。

具体地，氧枪结构如图6所示，氧枪包括左侧的进气和进水结构、枪芯、以及套于枪芯外的套管本体。所述进气和进水结构包括与枪芯连接的连接盘4、依次设置于连接盘4右侧的氧气管道支架53和冷却水管道支架73，氧气管道支架53和冷却水管道支架73上分别设置氧气连接管51和冷却水连接管71，氧气管道支架53右侧设置氮气连接管61。进气和进水结构与套管本体之间通过法兰8连接固定。

所述氧气连接管51通过氧气管道端口52与枪芯内的氧气通道96连通，氮气连接管61通过氮气管道端口62与枪芯内的氮气通道95连通，冷却水连接管71通过冷却水管道端口72与枪芯内的冷却水通道94连通。

图7为氧枪的A-A剖视图，展示了枪芯的具体结构。具体地，枪芯包括从内之外依次设置的一层芯套93、二层芯套92、三层芯套91、四层芯套98，一层芯套93内为氧枪内芯97；一层芯套93、二层芯套92和三层芯套91上分别设置氧气通道96、氮气通道95和冷却水通道94。枪芯外部套设本发明的组合套管，组合套管中连接键3的安装位置如图7所示。

采用本发明的组合套管，能够实现氧枪的寿命与底吹炉炉砖的工作寿命一致，减少扒砖和更换氧枪的次数，效益显著。并且陶瓷套管只有短短一节，整个氧枪价格在可接受范围内，成本低，装配方便，易于实现和推广。

最后应当说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的思路启示之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的权利保护范围之内。

Claims (7)

1.一种氧枪用组合套管，包括套设于氧枪枪芯外的中空套管本体，其特征在于：所述套管本体位于炉膛外的部分采用金属套管（1），所述套管本体进入炉膛的头部采用陶瓷套管（2），陶瓷套管（2）与金属套管（1）之间接口处通过数个连接键（3）装配固定，形成密封连接的组合套管；

所述连接键（3）材质为耐热不锈钢，所述连接键（3）的一端为榫头结构（32），另一端为平键结构（31）；所述榫头结构（32）呈圆形、梯形、燕尾形或者半圆形以限制陶瓷套管（2）的轴向移动，所述平键结构（31）呈矩形、圆形、梯形、燕尾形、半圆形或者单圆头矩形，所述榫头结构（32）的宽度大于平键结构（31）的宽度；

所述陶瓷套管（2）接口处的外壁上开设有与榫头结构（32）相适配的榫槽，所述金属套管（1）接口处的外壁上开设有与平键结构（31）相适配的键槽，连接键（3）装配于拼合后的榫槽和键槽中，所述连接键（3）的平键结构（31）与金属套管（1）上的键槽通过焊接、铆接、螺钉紧固连接、过盈连接或强力粘结方式进行固定，所述榫头结构（32）装配于陶瓷套管（2）的榫槽中；同时陶瓷套管（2）与金属套管（1）连接处的内壁平滑以便于安装枪芯。

2.根据权利要求1所述的一种氧枪用组合套管，其特征在于：所述连接键（3）共2～6个，沿套管本体圆周方向均匀设置。

3.根据权利要求2所述的一种氧枪用组合套管，其特征在于：所述连接键（3）厚度为2～3mm，长度为20～60mm。

4.根据权利要求1所述的一种氧枪用组合套管，其特征在于：所述陶瓷套管（2）与金属套管（1）的接口处采用迷宫式结构（12），使陶瓷套管（2）和金属套管（1）紧密结合。

5.根据权利要求4所述的一种氧枪用组合套管，其特征在于：所述迷宫式结构（12）连接处通过耐热粘接剂粘接。

6.根据权利要求5所述的一种氧枪用组合套管，其特征在于：所述金属套管（1）与陶瓷套管（2）的搭接部分开有2～3个膨胀槽（11），膨胀槽（11）沿金属套管（1）轴向设置。

7.一种氧枪，包括与供气管道和供水管道连通的氧枪枪芯，套设于枪芯外的中空套管本体，其特征在于：所述套管本体采用权利要求1至权利要求6任一项所述的氧枪用组合套管。