CN201678698U - 分段式铁水预处理喷枪 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种铁水预处理喷枪，其包括金属枪芯和包覆所述金属枪芯的耐火材料枪衬，所述金属枪芯包括增强管、设置在所述增强管内的主管和固定于所述增强管表面的锚固件。所述耐火材料枪衬由包覆在所述增强管外周的至少两段外径不同的枪衬段组成，各个枪衬段的外径沿着所述喷枪的枪底向上依次增大，相邻枪衬段之间通过锥形过渡段连接。所述增强管由与各个枪衬段一一对应的各个增强管段组成，各个增强管段的直径与其对应的各个枪衬段相匹配，各个增强管段的下端设置有增强管封头。该喷枪结构简单、制作方便、强度刚度高且使用寿命长。

Description

分段式铁水预处理喷枪

技术领域

本实用新型涉及炼钢设备，具体地指一种用于鱼雷罐或铁水罐喷吹脱硫、脱磷、脱硅等预处理的分段式铁水预处理喷枪。

背景技术

目前，在冶金行业转炉炼钢前铁水炉外喷吹预处理使用的喷枪通常是由金属枪芯和耐火材料枪衬组成，耐火材料枪衬采用浇注料整体浇注成型，包裹在金属枪芯上。由于喷枪的金属枪芯与耐火材料枪衬之间的相容性较差，常常会出现严重的纵裂纹烧穿、枪衬剥落与枪头脱落等问题，导致喷枪实际使用寿命较短。

为了延长喷枪的使用寿命，各种方法被研究出来以解决不同类型喷枪的金属枪芯与耐火材料枪衬之间的热膨胀协调问题、喷枪大面积烧穿、枪衬大面积剥落和枪头脱落的问题，如专利号为ZL200320115797.7的中国专利“铁水预处理喷枪”、专利号为ZL03254739.0的中国专利“长寿命单喷口钝化镁脱硫喷枪”、专利号为ZL200710051992.0的中国专利“铁水喷吹脱硫喷枪”以及专利号为ZL200610013623.7的中国专利“自冷式铁水预处理喷枪”中介绍的不同的喷枪结构。

然而，现有的喷枪结构均未考虑在喷吹过程中，载气与预处理剂流动状态对喷枪使用性能的影响，导致喷枪在距喷枪底部端面一定距离处仍频繁出现纵裂纹烧穿破损，影响了喷枪的使用寿命。此外，现有的喷枪的喷口多采用底部直吹或底部侧壁上双喷口对称布置的形式，致使喷吹预处理时载气与预处理剂在铁水中的喷射流股少，影响了预处理剂在铁水中的分散混合，缩短了预处理剂上浮轨迹、铁水中的停留时间与反应时间，降低了喷射搅拌强度，限制了脱硫反应传质速度与预处理剂的利用效率，影响了铁水喷吹预处理技术经济指标的进一步提高。因此，亟需一种改进的分段式铁水预处理喷枪以克服前述缺陷。

发明内容

本实用新型的目的就是要提供一种结构简单、制作方便、强度刚度高且使用寿命长的分段式铁水预处理喷枪。

为实现上述目的，本实用新型所设计的分段式铁水预处理喷枪包括金属枪芯和包覆所述金属枪芯的耐火材料枪衬，所述金属枪芯包括增强管、设置在所述增强管内的主管和固定于所述增强管表面的锚固件。所述耐火材料枪衬由包覆在所述增强管外周的至少两段外径不同的枪衬段组成，各个枪衬段的外径沿着所述喷枪的枪底向上依次增大，相邻枪衬段之间通过锥形过渡段连接。所述增强管由与各个枪衬段一一对应的各个增强管段组成，各个增强管段的直径与其对应的各个枪衬段相匹配，各个增强管段的下端设置有增强管封头。

本实用新型的优点在于：所设计的分段铁水预处理喷枪的耐火材料枪衬由包覆在所述增强管外周的至少两段外径不同的枪衬段组成，且各个枪衬段的外径沿着所述喷枪的枪底向上依次增大，迫使载气与预处理剂径向向外分散，延长预处理剂上浮轨迹、铁水中的停留时间与反应时间，提高预处理剂利用效率，降低预处理剂消耗与铁水预处理成本。并通过外径大的枪衬段的枪衬耐火材料的隔热作用，降低该区域喷枪的径向导热与温度梯度，延缓喷枪该区域枪衬的热应力裂纹破损与纵裂纹烧穿进程，提高喷枪使用寿命与使用性能的稳定性。喷枪各段之间锥形过渡段的结构设计便于喷枪耐火材料枪衬的整体浇注成型，并且避免了喷枪截面突然变化带来的结构应力与热应力集中，延缓了喷枪的机械应力破损进程，进一步延长喷枪的使用寿命。此外，所述增强管段的直径与包覆其外的枪衬段相适应，可以保证喷枪的强度和刚度，使其不易变形并降低喷枪的整体重量与材料消耗。

优选地，所述喷枪的枪底处的枪衬段为所述耐火材料枪衬的总长度的1/4～2/5，该结构使喷枪最小直径段长度小于上浮过度阶段中载气与预处理剂径向内聚最严重的喷枪高度，为喷枪提供足够的磨损厚度，进一步降低上浮内聚流动对喷枪耐火材料枪衬壁面的冲刷磨损危害。

附图说明

图1为本实用新型分段式铁水预处理喷枪的一个实施例的结构示意图；

图2为本实用新型分段式铁水预处理喷枪的另一实施例的结构示意图。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步的详细描述。

如图1所示，本实施例以底部直吹喷口或底部直吹石墨喷口的喷枪为例，介绍了本实用新型分段式铁水预处理喷枪的具体结构。本实施例的分段式铁水预处理喷枪包括金属枪芯1和包覆所述金属枪芯1的耐火材料枪衬2，所述金属枪芯1包括增强管11、设置在所述增强管11内的主管12和固定于所述增强管11表面的锚固件13。所述耐火材料枪衬2由包覆在所述增强管11外周的至少两段外径不同的枪衬段组成，各个枪衬段的外径沿着所述喷枪的枪底向上依次增大。在本实施例中，所述耐火材料枪衬2由第一枪衬段21和第二枪衬段22组成。第二枪衬段22的外径大于第一枪衬段21的外径。沿着所述喷枪的枪底向上，外径较大的第二枪衬段22位于外径较小的第一枪衬段21的上方。相邻的两枪衬段，即第一枪衬段21和第二枪衬段22的通过锥形过渡段23连接，该结构便于喷枪耐火材料枪衬的整体浇注成型，并且避免了喷枪截面突然变化带来的结构应力与热应力集中，延缓了喷枪的机械应力破损进程，进一步延长喷枪的使用寿命。所述增强管11由与各个枪衬段21、22一一对应的各个增强管段组成，即第一增强管段11a和第二增强管段11b。所述第一增强管段11a的直径与包覆其外的第一枪衬段21相匹配，所述第二增强管段11b的直径与包覆其外的第二枪衬段22的外径相适应。第一增强管段11a和第二增强管段11b的下端均设有相应的增强管封头14。优选地，所述增强管11和所述主管12之间沿径向和轴向均匀设置有桥联焊接件15。

通过铁水喷吹预处理水模实验，观察载气与预处理剂的上浮轨迹域流动状态，有如下发现。在喷射阶段：由于喷射动能与铁水浮升力的共同作用下，载气与预处理剂为径向外射与轴向浮升的流动状态，流动轨迹为以喷枪为基础的向外延伸的上升曲线，但由于喷射速度高、喷射动能消耗快，载气与预处理剂喷射距离较小，致使喷口磨损、烧蚀与局部枪衬热应力剥落破损。在上浮过渡阶段：随着喷射动能的迅速消耗，载气与预处理剂的径向外流速度也迅速降低至零；此外，由于载气与预处理剂的上浮运动，导致铁水静压不断下降，载气泡体积胀大，上浮速度的加快，但在喷枪壁面的滞流作用下，由于喷枪壁面局域流体补充不畅，引起载气与预处理剂为向喷枪聚集，形成径向内聚与上浮的合成流动状态，其流动轨迹为以喷枪为基础的向内聚集的上升曲线，增强了喷口上方1～1.5m处枪衬的磨损与换热，导致热应力裂纹与剥落，是喷枪纵裂纹烧穿的主要区域。在上浮末期阶段：随着载气与预处理剂的继续上浮，铁水静压迅速降低为载气与预处理剂外溢时的零，载气泡体积快速胀大，并伴随膨胀的径向外推力，载气与预处理剂形成径向水平向外与轴向上升的合成流动状态，其流动轨迹为以喷枪为基础的向外延伸的上升曲线，并由于大气泡外溢而引起铁水液面的剧烈波动，加剧了喷枪渣线枪衬的侵蚀。

本实施例的分段铁水预处理喷枪的耐火材料枪衬第一枪衬段21和第二枪衬段22连接而成，第二枪衬段22的外径大于第一枪衬段21的外径，且第二枪衬段22位于第一枪衬段21的上方，从而迫使载气与预处理剂径向向外分散，延长预处理剂上浮轨迹、铁水中的停留时间与反应时间，提高预处理剂利用效率，降低预处理剂消耗与铁水预处理成本。并通过外径大的第二枪衬段22的枪衬耐火材料的隔热作用，降低该区域喷枪的径向导热与温度梯度，延缓喷枪该区域枪衬的热应力裂纹破损与纵裂纹烧穿进程，提高喷枪使用寿命与使用性能的稳定性。此外，所述第二增强管段11b的直径大于第一增强管段11a，可以保证喷枪的强度和刚度，使其不易变形并降低喷枪的整体重量与材料消耗。

进一步地，所述喷枪的枪底处的枪衬段21的长度为所述耐火材料枪衬2的总长度的1/4～2/5，这样，喷枪最小直径段长度小于上浮过渡阶段中载气与预处理剂径向内聚最严重的喷枪高度，为喷枪提供足够的磨损厚度，进一步降低上浮内聚流动对喷枪耐火材料枪衬壁面的冲刷磨损危害。

图2显示了本实用新型分段式铁水预处理喷枪的另一实施例，本实施例以倒T形双喷口喷枪为例介绍了本实用新型分段式铁水预处理喷枪的具体结构，本实施例的分段式铁水预处理喷枪与前一实施例的差别仅在于喷枪的喷口形式不同，其余结构均相同。

容易理解的是，本实用新型的分段式铁水预处理喷枪的结构适用于各种直插式铁水预处理喷枪。

Claims (3)

1.一种分段式铁水预处理喷枪，包括金属枪芯(1)和包覆所述金属枪芯(1)的耐火材料枪衬(2)，所述金属枪芯(1)包括增强管(11)、设置在所述增强管(11)内的主管(12)和固定于所述增强管(11)表面的锚固件(13)，其特征在于：所述耐火材料枪衬(2)由包覆在所述增强管(11)外周的至少两段外径不同的枪衬段(21、22)组成，各个枪衬段(21、22)的外径沿着所述喷枪的枪底向上依次增大，相邻枪衬段(21、22)之间通过锥形过渡段(23)连接；所述增强管(11)由与各个枪衬段(21、22)一一对应的各个增强管段(11a、11b)组成，各个增强管段(11a、11b)的直径与其对应的各个枪衬段(21、22)相匹配，各个增强管段(11a、11b)的下端设置有增强管封头(14)。

2.根据权利要求1所述的分段式铁水预处理喷枪，其特征在于：所述喷枪的枪底处的枪衬段(21)的长度为所述耐火材料枪衬(2)的总长度的1/4～2/5。

3.根据权利要求1或2所述的分段式铁水预处理喷枪，其特征在于：所述增强管(11)和所述主管(12)之间沿径向和轴向均匀设置有桥联焊接件(15)。

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