CN1274759A - 真空除气槽用复合喷枪及其使用方法 - Google Patents

真空除气槽用复合喷枪及其使用方法 Download PDF

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Abstract

通过使用一种包括插入真空除气槽内使用、具有由水冷筒体上的氧气通路及在该氧气通路前端向熔融金属吹氧的喷嘴的氧气顶吹喷枪,包围喷枪外周的水冷外筒,在氧气顶吹喷枪与水冷外筒之间的间隙中组装的一条或多条流体燃料通路及燃烧用气体的通路,设置在这些通路前端上的烧火口的真空除气槽用复合喷枪,不仅能比过去更可靠、且以更短时间进行预热作业,而且能够顺利地进行氧气吹送、钢水升温、真空除气装置本身的加热。

Description

真空除气槽用复合喷枪及其使用方法
本发明涉及真空除气槽用复合喷枪，确切地说，本发明涉及用一支喷枪单独或连续地进行用于真空精炼钢水、调整成分等的真空除气装置(通常由真空除气槽、排气装置、浇包等构成)本身的预热及停留在该真空除气装置内的钢水的升温、钢水脱碳精炼用氧气的吹送、钢水成分调整用脱硫剂等粉末的吹送的技术。
近年来，来自转炉和电炉的钢水大多要经过精炼(称为二次精炼)和优质钢化处理。作为二次精炼方式，通常采用给停留在上述真空除气装置(以下多称之为真空除气槽)内的钢水吹氧的脱碳方法。而在这种真空脱碳精炼过程中，当上述真空除气槽的预热不充分时，钢水温度就会过度降低或者大量生铁附着在除气槽内壁上，因此存在着不能顺利工作的问题。
为此，以前研究并实际应用了在预热除气槽本身的同时使钢水温度上升的各种对策。最近，特开平6-73431公报如图4所示地提出了这样一种真空除气装置，它配备了具有由设置在轴心上的喉部15、设置在与其下面连接的扩口部16构成的吹氧部和开设于扩口部16的扩口面上的燃烧用气体供应孔17的所谓“复合喷枪1”。这样一来，希望获得这样的非常适当的效果，即利用一支复合喷枪1向钢水吹氧并使燃烧用气体与氧气燃烧地加热钢水并防止生铁附着在除气槽内。
但是，特开平6-73431公报所记载的复合喷枪是简单地将燃烧用气体喷出到氧气喷嘴部，与氧气混合的结构，而实际上，不存在充分预热除气槽内的火力。由于所述喷枪的结构很简单，所以要试用的话，恐怕会发生以下问题，即：
(1)氧气与燃烧用气体的混合气只在自燃时有效，所以冷却下来的除气槽内的升温是不可能的且很不可靠的。
(2)即使在良好自燃的情况下，当火焰在工作中因任何原因而熄灭时，燃烧用气体充满除气槽，因此存在爆炸的危险。
(3)因此，在重视安全的情况下，除气槽内预热工作很费时，并对生产率产生不利影响。
鉴于这样的事实，本发明的目的是提供一种不仅能比过去更可靠、以更短的时间进行预热作业，而且能实现氧气吹送、钢水升温、真空除气装置本身的加热或把来自同一喷枪的脱硫剂等粉末投入处理中的槽内而进行钢水精炼和成分调整的真空除气装置用复合喷枪。
为实现上述目的，本发明人进行了锐意研究并在本发明中具体体现出了研究成果。
即，本发明是一种真空除气槽用复合喷枪，其特征在于，包括：插入真空除气槽内使用、具有由水冷筒体形成的氧气通路及在该氧气通路前端向熔融金属吹氧的喷嘴的氧气顶吹喷枪，包围喷枪外周的水冷外筒，在该氧气顶吹喷枪与水冷外筒之间的间隙中组装的一条或多条流体燃料通路及燃烧用气体通路，设置在这些通路的前端上的燃烧火口。
另外，本发明是一种具有设置在上述喷嘴中至少一个中的火花塞的真空除气槽用复合喷枪。
另外，本发明是一种真空除气槽用复合喷枪，其特征在于，在上述氧气顶吹喷枪轴心上开设安装了透明板的开口，并设有通过该开口检测火焰的探测器。
另外，本发明是一种真空除气槽用复合喷枪，其特征在于，在上述氧气顶吹喷枪与水冷外筒之间的间隙中，如图5所示地设有与火口并列地设置、用于粉末吹送的喷枪，或者如图6所示地设有一支或多支用于粉末吹送的喷枪，以此取代火口。
本发明是一种真空除气槽用复合喷枪的使用方法，其特征在于，在设置于真空除气槽内的燃烧火口的使用中，为了提高用上述探测器进行监视的部分的火焰温度，向与上述开口相连的氧气顶吹喷枪内供应少量氧气，其中，所述真空除气槽包括：具有由水冷筒体形成的氧气通路及在该氧气通路前端上向熔融金属吹氧的喷嘴的氧气顶吹喷枪，包围喷枪外周的水冷外筒，在该氧气顶吹喷枪与水冷外筒之间的间隙中组装的一条或多条流体燃料通路及燃烧用气体的通路，设置在这些通路前端上的燃烧火口、在上述氧气顶吹喷枪轴心上开设安装了透明板的开口、通过该开口检测火焰的探测器。
本发明是一种真空除气槽内复合喷枪的使用方法，其特征在于，使用包括具有由水冷筒体形成的氧气通路及在该氧气通路前端上向熔融金属吹氧的喷嘴的氧气顶吹喷枪，包围喷枪外周的水冷外筒，在该氧气顶吹喷枪与水冷外筒之间的间隙中组装的一条或多条流体燃料通路及燃烧用气体的通路，设置在这些通路前端上的燃烧火口的真空除气槽用复合喷枪，向该氧气顶吹喷枪内供应粉末，由这些喷枪向真空除气槽内的钢水吹送粉末。
图1是表示本发明的复合喷枪一例的图，(a)是纵剖视图，(b)是俯视图。
图2示出了通过本发明的复合喷枪进行的除气槽预热的情况。
图3是表示利用本发明复合喷枪的钢水脱碳精炼情况的视图。
图4是表示过去的复合喷枪例子的纵剖视图。
图5是表示使本发明的粉末吹送专用喷枪与火口并排设置时复合喷枪例子的视图，(a)是纵剖视图，(b)是俯视图。
图6表示代替火口设置本发明的粉末吹送专用喷枪时的复合喷枪例子的视图，(a)是纵剖视图，(b)是俯视图。
图7是表示在向本发明的氧气顶吹喷枪内供应粉末时向钢水吹粉情况的视图。
以下，根据四个燃烧火口的例子并参见附图来说明本发明的实施方式。
本发明的真空除气装置的复合喷枪1如图1(a)、1(b)所示，是以具有给钢水吹氧的氧气通路3和喷嘴2的水冷筒体18为主体。另外，水冷筒体18的外周又被水冷外筒19包围着，在水冷外筒19与水冷筒体18之间设置了许多个作为流体燃料22或其燃烧用气体(氧气等)23的通路的配管。这些配管的前端就作为燃烧火口6(以下简称火口6)。这些火口6成双重管结构，一般在内管20中流动流体燃料(LPG等)22，在外管21中流动该燃料燃烧用的气体23。本发明的要点是，在众多火口6的至少一个火口(内管20的前端)中安装了火花塞9，由此产生火花并点燃流体燃料22与燃烧用气体23的混合物。防止火口6在使用时熄火。
在本发明中，由于提高了防止熄火的作用，所以在氧气通路3的筒体后端(喷嘴的同心轴上的相对侧)上嵌装着石英玻璃等耐火透明板4，通过它能够观察内部情况，同时设置了检测火焰的探测器5(如紫外线探测器)。如果所述探测器5不能检测到火焰，则停止向火口6供应流体燃料22和燃烧用气体23，发出用氮气等惰性气体置换的信号。另外，在喷嘴2中，在供应流体燃料22的同时，流入少量辅助燃烧用的氧气，从而使上述喷嘴2附近的火焰温度稳定地保持高温，由此防止了探测器5的误判。
其次，描述在真空除气槽10内使用本发明的复合喷枪1的方法。用氮气等惰性气体定时吹扫火口6的各内外管(流体燃料通路和燃烧用气体通路)，随后在配备有火花塞的火口中供应流体燃料22和燃烧用气体23并通过火花点火。在用上述火焰探测器5确认点火状态后或者在经过预定时间后，给其它火口6也供应流体燃料22和燃烧用气体23并点火。在经过预定时间后，用探测器5监视所述火焰，如果检测到火焰，则继续象原来那样供应流体燃料等，如果不能检测到火焰，则在熄火状态下用氮气等惰性气体清洗火口6。在给火口6供应流体燃料22的同时，向喷嘴2中输入少量氧气并通常使正受监视的火焰温度保持高温，由此防止了探测器5的误动作。当然，如果燃烧不成功，则燃烧辅助用氧气在熄火检测时关闭并置换成氮气。
另一方面，在真空除气槽10内，在给钢水13添加铝地放热来进行脱碳等精炼的场合中，为了促进氧化反应，所以不用喷嘴2进行氧气吹送。此时，不用火口6进行除气槽10和钢水13的加热。就是说，在火口中，氮气等惰性气体定量流动，由此防止了由飞溅等引起的火口前端堵塞。
另外，在真空除气槽10内，在给钢水添加脱硫剂等粉末而进行脱硫成分调整的场合中，由氧气喷枪或专用喷枪进行粉末吹送。在使用专用喷枪的场合中，终止通过火口6对除气槽10的加热和来自喷嘴2的氧气吹送，而在喷嘴2及火口6中，氮气等惰性气体定量流动，由此防止了因飞溅等引起的各喷枪前端的堵塞。
实施例1
本发明的复合喷枪1适用于RH式真空除气装置10。首先，生铁大量附着在真空精炼用除气槽10的内壁面上，当在工作中断期间内除去附着生铁的同时，例如为下次作业预热除气槽10。如图2所示，在除气槽10的下方设置了装熔融物27(生铁、渣等)的容器11(称之为渣池)之后，从上方插入地将本发明的复合喷枪1固定在除气槽10内。此外，根据上述除气槽10的加热方法，使用复合喷枪1的火口6并预热除气槽10。真空除气槽是处理180吨钢水的RH式真空除气槽，在除气槽的预热中，将丙烷气用作流体燃料，在流量为60Nm3/小时的条件下吹送4小时并接着在134Nm3/小时的条件下吹送1小时，这样共吹送5小时，在此期间内，槽内壁温度从1045℃升高到1400℃。结果，在使用时不会熄火，由此能够顺利地除去附着生铁并进行预热。与使用传统复合喷枪1的场合相比，预热所需时间只是原来的70％。
接着，使用预热后的真空除气槽10进行钢水13的脱碳精炼。将钢水1 3装入浇包12中并将除气槽10的下部浸泡在浇包中。在真空状态下使钢水13在浇包12和除气槽10之间循环而进行精炼。此时，本发明的复合喷枪1如图3所示，从除气槽10的上方被插入固定住，通过喷嘴2在预定条件下给钢水13吹氧。另外，在离开转炉后的浇包钢水中的碳(c)浓度为496ppm，使用设置在RH式真空除气槽内的本发明喷枪，在减压情况下以20Nm3/分的氧气流量进行预定时间的氧气吹炼处理，在经过这样的氧气吹炼处理23分钟后，钢水中的碳浓度能够被减少到20ppm的极低范围。结果，钢水13的脱碳不比使用传统复合喷枪1时逊色，并且能够顺利地进行这样的处理。
实施例2
使用本发明的复合喷枪，吹送以CaO为主的脱硫剂时的实施例示于图7。
吹送粉末的处理条件是：
脱硫剂吹送量：6.7公斤/每吨钢水
吹送速度：100公斤/分钟-126公斤/分钟
吹送时间：15分钟-18分钟
载体气体流量：3.0Nm3/分
结果，能够获得15ppm以下的含硫量。
如上所述，通过本发明，只使用一支喷枪，即能够比过去更可靠、以更短的时间进行预热、脱碳精炼或脱硫处理。

Claims (7)

1.一种真空除气槽用复合喷枪，其特征在于，包括：插入真空除气槽内使用、具有由水冷筒体形成的氧气通路及在该氧气通路前端上向熔融金属吹氧的喷嘴的氧气顶吹喷枪，包围喷枪外周的水冷外筒，在该氧气顶吹喷枪与水冷外筒之间的间隙中组装的一条或多条流体燃料通路及燃烧用气体的通路，设置在这些通路前端上的燃烧火口。
2.如权利要求1所述的真空除气槽用复合喷枪，其特征在于，具有设置在上述喷嘴中至少一个中的火花塞。
3.如权利要求1所述的真空除气槽用复合喷枪，其特征在于，在上述氧气顶吹喷枪的轴心上开设安装了透明板的开口，并且设有通过该开口检测火焰的探测器。
4.如权利要求1所述的真空除气槽用复合喷枪，其特征在于，在上述氧气顶吹喷枪与水冷外筒之间的间隙中设有与火口并列地设置、用于粉末吹送的喷枪。
5.如权利要求1所述的真空除气槽用复合喷枪，其特征在于，在上述氧气顶吹喷枪与水冷外筒之间的间隙中设有一支或多支用于粉末吹送的喷枪，以此取代火口。
6.一种真空除气槽用复合喷枪的使用方法，其特征在于，在设置于真空除气槽内的燃烧火口的使用中，为了提高用上述探测器进行监视的部分的火焰温度，向与上述开口相连的氧气顶吹喷枪内供应少量氧气，其中，所述真空除气槽包括：具有由水冷筒体形成的氧气通路及在该氧气通路前端上向熔融金属吹氧的喷嘴的氧气顶吹喷枪，包围喷枪外周的水冷外筒，在该氧气顶吹喷枪与水冷外筒之间的间隙中组装的一条或多条流体燃料通路及燃烧用气体的通路，设置在这些通路前端上的燃烧火口，在上述氧气顶吹喷枪轴心上开设安装了透明板的开口、通过该开口检测火焰的探测器。
7.一种真空除气槽用复合喷枪的使用方法，其特征在于，使用包括具有由电水冷筒体形成的氧气通路及在该氧气通路前端上向熔融金属吹氧的喷嘴的氧气顶吹喷枪，包围喷枪外周的水冷外筒，在该氧气顶吹喷枪与水冷外筒之间的间隙中组装的一条或多条流体燃料通路及燃烧用气体的通路，设置在这些通路前端上的燃烧火口的真空除气槽用复合喷枪，向该氧气顶吹喷枪内供应粉末，由这些喷枪向真空除气槽内的钢水吹送粉末。
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