CN210886169U - 一种环形喷气装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型是使用在用惰性气体保护熔炼过程的一种环形喷气装置及包含该装置的熔炼炉，环形喷气装置包括环形输气导管、喷气嘴、进气管，喷气嘴数量不少于3个，一端以环形阵列均匀分布与环形输气导管在圆心侧连通，另一端指向环形输气导管的圆心；进气管一端用于与输气管路连接，另一端与环形输气导管非圆心侧连通。喷气嘴上有弯折部，弯折部使所述喷气嘴的喷气端向环形输气导管的中心轴延伸方向倾斜，所述熔炼炉包含该装置。在熔炼过程中使用该环形喷气装置可以快速将惰性保护气体均匀地分散至熔池金属液面，进而快速排除熔池液面与固定盖之间的空气，减少熔池中金属液面与空气接触的时间，以得到纯度较高的金属铸锭。

Description

一种环形喷气装置

技术领域

本实用新型涉及一种环形喷气装置，特别是一种用惰性气体保护熔炼过程的环形喷气装置。

背景技术

金属是国民经济中一种重要的资源，在信息、电子、电力、汽车、制冷、军工等行业中应用广泛。具有高导热、低含气及优良机械性能的金属更是电子等领域的基本材料。在金属的加工基本流程中，在很多情况下，决定金属内在质量和性能的关键阶段为熔炼过程中的除氧。

目前，熔炼方法中有SPAL液态惰性气体保护和LBI 惰性气体扩散保护两种形式。其中，LBI 惰性气体扩散保护操作简单、成本低使用最为广泛。LBI 惰性气体扩散保护分为熔池熔液表面喷气扩散和熔池熔体喷气扩散。

熔池熔体喷气扩散的保护气体由下向上运动，氧气脱除速度慢，尤其是液面部分与空气接触时间较长；现有熔池溶液表面喷气扩散喷气装置中喷气嘴分布在外环且垂直液面喷气，由于熔液沸腾在熔炉中心位置，中心气压高于其他位置，保护气体在短时间内不能在熔池表面均匀的分散开，很难获得高质量的金属铸锭。此外，现有熔池溶液表面喷气扩散喷气装置与固定盖连接结构设计较为复杂，当喷气装置出现故障时，需要将固定盖与喷气装置一起进行检修，严重影响了生产效率。

发明内容

本实用新型的目的是提供种环形喷气装置，以解决上述技术问题，使熔炉脱氧速度加快，大幅度降低熔炼过程中的氧化率。

为解决上述技术问题，本实用新型采取了如下技术方案：

所述环形喷气装置包括环形输气导管、喷气嘴、进气管，所述喷气嘴数量不少于3个，一端以环形阵列均匀分布与所述环形输气导管在圆心侧连通，另一端指向所述环形输气导管的圆心；所述的进气管一端用于与输气管路连接，另一端与环形输气导管非圆心侧连通。

进一步地，所述的喷气嘴上有弯折部，所述弯折部使所述喷气嘴的喷气端向所述环形输气导管的中心轴延伸方向倾斜。

进一步地，所述喷气嘴的弯折部长度为所述喷气嘴长度的1/4-1/2。

进一步地，所述喷气嘴的弯折部使所述喷气嘴的喷气端向所述环形输气导管的中心轴延伸方向倾斜的倾斜角度为15°- 30。

进一步地，所述喷气嘴长度为所述环形输气导管环绕面直径的1/4-1/2。

进一步地，所述的环形输气导管的环绕面直径为250mm-1000mm。

进一步地，所述的喷气嘴轴向最大截面与所述环形输气导管轴向最大截面为同一水平面，所述进气管轴向中心线与所述相邻喷气嘴之间轴向中心线夹角平分线重合。

根据本实用新型的再一方面，提供了一种用惰性气体保护熔炼过程的熔炼炉，所述用惰性气体保护熔炼过程的熔炼炉包括上述的环形喷气装置。

所述用惰性气体保护熔炼过程的熔炼炉还包括熔炼模块、保护气体输出模块，所述熔炼模块包括：坩埚、加热装置、保温层、绝热层、输气管、固定盖，所述保温层为柱状体，外层紧密包裹着绝热层，隔着绝热层接触地面的保温层的一端为保温层下端，与之平行相对的一端为保温层上端，所述保温层上端有一柱状的凹槽，所述的坩埚可以完全置于所述的柱状凹槽里面，所述的加热装置置于所述柱状凹槽和所述的坩埚之间，所述的环形喷气装置置于坩埚开口的正上方，所述的固定盖置于所述的环形喷气装置的正上方。

进一步地，所述的惰性气体为高纯度氮气。

通过使用环形喷气装置，保护气体可通过喷嘴直接到达液面中心和喷嘴对面区域，由于熔炉熔液中心气体向上流动，该位置压力高于其他位置气体压力，可以快速将惰性保护气体均匀地分散至熔池金属液面，进而快速排除熔池液面与固定盖之间的空气，减少熔池中金属液面与空气接触的时间，以得到纯度较高的金属铸锭。此外，本实用新型技术方案中，熔炉固定盖直接环形喷气装置正上方，操作简捷方便，当环形喷气装置出现故障时可直接快速更换新的环形喷气装置，节省大量生产时间及成本。熔炉固定盖与环形喷气装置之间为间隙配合，间隙还可以作为空气的排气孔，使它能够达到快速排出空气的效果。

附图说明

图1为熔炼模块示意图

图2为环形喷气装置立体图

图3为用惰性气体保护熔炼过程的熔炼炉系统整体结构示意图

其中1-坩埚，2-加热装置，3-环形喷气装置，31-环形输气导管，32-喷气嘴，33-进气管，4-保温层，5-绝热层，7-固定盖，8-熔炼模块，9-保护气体输出装置。

具体实施方式

以下通过附图和实施例对本发明的技术方案作进一步说明。

实施例1

本实施例中，熔炼炉熔炼的是铜，熔炼惰性保护气体为高纯度氮气。

环形喷气装置3包括环形输气导管31、喷气嘴32、进气管33，喷气嘴32数量不少于3个，一端以环形阵列均匀分布与环形输气导管31在圆心侧连通，另一端指向环形输气导管31的圆心；进气管33一端与输气管路连接，另一端与环形输气导管31非圆心侧连通。喷气嘴32的弯折部长度为所述喷气嘴长度的1/4-1/2，以1/3处为最佳。喷气嘴32的弯折部使所述喷气嘴32的喷气端向所述环形输气导管31的中心轴延伸方向倾斜的倾斜角度为15°- 30，以20°为最佳。喷气嘴32轴向最大截面与所述环形输气导管31轴向最大截面为同一水平面，进气管33轴向中心线与相邻喷气嘴32之间轴向中心线夹角平分线重合。环形输气管31和喷气嘴32的尺寸与坩埚1的尺寸选择有关，喷气嘴32长度为所述环形输气导管31环绕面直径的1/4-1/2，以1/3最佳。如：环形输气导管31的环绕面直径为250mm，喷气嘴32的长度为80mm，喷气嘴32的弯折部长度为27mm最优。由于铜的熔点较高，环形喷气装置3的材料为RA330合金。

熔炼炉包熔炼模块8、保护气体输出模块9。熔炼模块8包括：坩埚1、加热装置2、环形喷气装置3、保温层4、绝热层5、输气导管33、固定盖7；保温层4为柱状体，外层紧密包裹着绝热层5，隔着绝热层5接触地面的保温层4的一端为保温层4下端，与之平行相对的一端为保温层4上端，保温层4上端有一柱状的凹槽，坩埚1可以完全置于柱状凹槽里面，加热装置2置于所述柱状凹槽和坩埚1之间，环形喷气装置3置于坩埚1开口的正上方，固定盖7置于环形喷气装置3的上方，加热装置2为竖直放置的电磁涡流发生器；保护气体输出模块9的气体输出为压力输出，输出的气体为高纯度氮气；环形喷气装置置3于坩埚1正上方，环形喷气装置3的中轴线与坩埚的中轴线正好吻合，并且所述喷气嘴32开嘴端靠近坩埚，环形喷气装置3上方置有固定盖7，固定盖7可以完全罩住所述坩埚1，固定盖7设置有可以使喷气嘴32通过的开口，两者之间为间隙配合。固定盖7与环形喷气装置3一起可以通过标准件连接或者卡扣等机械连接形式与保温层4和绝热层5固定连接。

实施例2

本实施例中熔炼炉熔炼的是铜，熔炼惰性保护气体为高纯度氩气。

环形喷气装置3包括环形输气导管31、喷气嘴32、进气管33，喷气嘴32数量不少于3个，一端以环形阵列均匀分布与环形输气导管31在圆心侧连通，另一端指向环形输气导管31的圆心；进气管33一端与输气管路连接，另一端与环形输气导管31非圆心侧连通。喷气嘴32的弯折部长度为所述喷气嘴长度的1/4-1/2，以1/3处为最佳。喷气嘴32的弯折部使所述喷气嘴32的喷气端向所述环形输气导管31的中心轴延伸方向倾斜的倾斜角度为15°- 30，以20°为最佳。喷气嘴32轴向最大截面与所述环形输气导管31轴向最大截面为同一水平面，进气管33轴向中心线与相邻喷气嘴32之间轴向中心线夹角平分线重合。环形输气管31和喷气嘴32的尺寸与坩埚1的尺寸选择有关，喷气嘴32长度为所述环形输气导管31环绕面直径的1/4-1/2，以1/3最佳。如：环形输气导管31的环绕面直径为700mm，喷气嘴32的长度为230mm，喷气嘴32的弯折部长度为90mm最优。由于铜的熔点较高，环形喷气装置3的材料为RA330合金。

熔炼炉包熔炼模块8、保护气体输出模块9。熔炼模块8包括：坩埚1、加热装置2、环形喷气装置3、保温层4、绝热层5、输气导管33、固定盖7；保温层4为柱状体，外层紧密包裹着绝热层5，隔着绝热层5接触地面的保温层4的一端为保温层4下端，与之平行相对的一端为保温层4上端，保温层4上端有一柱状的凹槽，坩埚1可以完全置于柱状凹槽里面，加热装置2置于所述柱状凹槽和坩埚1之间，环形喷气装置3置于坩埚1开口的正上方，固定盖7置于环形喷气装置3的上方，加热装置2为竖直放置的电磁涡流发生器；保护气体输出模块9的气体输出为压力输出，输出的气体为高纯度氩气；环形喷气装置置3于坩埚1正上方，环形喷气装置3的中轴线与坩埚的中轴线正好吻合，并且所述喷气嘴32开嘴端靠近坩埚，环形喷气装置3上方置有固定盖7，固定盖7可以完全罩住所述坩埚1，固定盖7设置有可以使喷气嘴32通过的开口，两者之间为间隙配合。固定盖7与环形喷气装置3一起可以通过标准件连接或者卡扣等机械连接形式与保温层4和绝热层5固定连接。

实施例3

本实施例中熔炼炉熔炼的是铝，熔炼惰性保护气体为高纯度氮气。

环形喷气装置3包括环形输气导管31、喷气嘴32、进气管33，喷气嘴32数量不少于3个，一端以环形阵列均匀分布与环形输气导管31在圆心侧连通，另一端指向环形输气导管31的圆心；进气管33一端与输气管路连接，另一端与环形输气导管31非圆心侧连通。喷气嘴32的弯折部长度为所述喷气嘴长度的1/4-1/2，以1/3处为最佳。喷气嘴32的弯折部使所述喷气嘴32的喷气端向所述环形输气导管31的中心轴延伸方向倾斜的倾斜角度为15°- 30，以20°为最佳。喷气嘴32轴向最大截面与所述环形输气导管31轴向最大截面为同一水平面，进气管33轴向中心线与相邻喷气嘴32之间轴向中心线夹角平分线重合。环形输气管31和喷气嘴32的尺寸与坩埚1的尺寸选择有关，喷气嘴32长度为所述环形输气导管31环绕面直径的1/4-1/2，以1/3最佳。如：环形输气导管31的环绕面直径为1000mm，喷气嘴32的长度为300mm，喷气嘴32的弯折部长度为100mm最优。由于铝的熔点较低，环形喷气装置3的材料为硬质合金钢。

熔炼炉包熔炼模块8、保护气体输出模块9。熔炼模块8包括：坩埚1、加热装置2、环形喷气装置3、保温层4、绝热层5、输气导管33、固定盖7；保温层4为柱状体，外层紧密包裹着绝热层5，隔着绝热层5接触地面的保温层4的一端为保温层4下端，与之平行相对的一端为保温层4上端，保温层4上端有一柱状的凹槽，坩埚1可以完全置于柱状凹槽里面，加热装置2置于所述柱状凹槽和坩埚1之间，环形喷气装置3置于坩埚1开口的正上方，固定盖7置于环形喷气装置3的上方，加热装置2为竖直放置的电磁涡流发生器；保护气体输出模块9的气体输出为压力输出，输出的气体为高纯度氮气；环形喷气装置置3于坩埚1正上方，环形喷气装置3的中轴线与坩埚的中轴线正好吻合，并且所述喷气嘴32开嘴端靠近坩埚，环形喷气装置3上方置有固定盖7，固定盖7可以完全罩住所述坩埚1，固定盖7设置有可以使喷气嘴32通过的开口，两者之间为间隙配合。固定盖7与环形喷气装置3一起可以通过标准件连接或者卡扣等机械连接形式与保温层4和绝热层5固定连接。

以上所述，仅是本发明较佳实施例而已，并非对本发明的技术范围作任何限制，故凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何细微修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围的。

Claims (10)

1.一种环形喷气装置，其特征在于：所述环形喷气装置（3）包括环形输气导管（31）、喷气嘴（32）、进气管（33），所述喷气嘴（32）数量不少于3个，一端以环形阵列均匀分布与所述环形输气导管（31）在圆心侧连通，另一端指向所述环形输气导管（31）的圆心；所述的进气管（33）一端用于与输气管路连接，另一端与环形输气导管（31）非圆心侧连通。

2.根据权利要求1所述的环形喷气装置，其特征在于：所述的喷气嘴（32）上有弯折部，所述弯折部使所述喷气嘴（32）的喷气端向所述环形输气导管（31）的中心轴延伸方向倾斜。

3.根据权利要求2所述的环形喷气装置，其特征在于：所述喷气嘴（32）的弯折部长度为所述喷气嘴（32）长度的1/4-1/2。

4.根据权利要求2所述的环形喷气装置，其特征在于：所述喷气嘴（32）的弯折部使所述喷气嘴（32）的喷气端向所述环形输气导管（31）的中心轴延伸方向倾斜的倾斜角度为15°-30°。

5.根据权利要求1所述的环形喷气装置，其特征在于：所述喷气嘴（32）长度为所述环形输气导管（31）环绕面直径的1/4-1/2。

6.根据权利要求5所述的环形喷气装置，其特征在于：所述的环形输气导管（31）的环绕面直径为250mm-1000mm。

7.根据权利要求1所述的环形喷气装置，其特征在于：所述的喷气嘴（32）轴向最大截面与所述环形输气导管（31）轴向最大截面为同一水平面，所述进气管（33）轴向中心线与所述相邻喷气嘴（32）之间轴向中心线夹角平分线重合。

8.一种用惰性气体保护熔炼过程的熔炼炉，其特征在于：所述用惰性气体保护熔炼过程的熔炼炉包含了权利要求1至7中任一项所述的环形喷气装置。

9.根据权利要求8所述的用惰性气体保护熔炼过程的熔炼炉，其特征在于：所述熔炼炉还包括熔炼模块（8）、保护气体输出模块（9），所述熔炼模块（8）包括：坩埚（1）、加热装置（2）、保温层（4）、绝热层（5）、输气管路、固定盖（7），所述保温层（4）为柱状体，外层紧密包裹着绝热层（5），隔着绝热层（5）接触地面的保温层（4）的一端为保温层（4）下端，与之平行相对的一端为保温层（4）上端，所述保温层（4）上端有一柱状的凹槽，所述的坩埚（1）可以完全置于所述的柱状凹槽里面，所述的加热装置（2）置于所述柱状凹槽和所述的坩埚（1）之间，所述的环形喷气装置（3）置于坩埚（1）开口的正上方，所述的固定盖（7）置于环形喷气装置（3）的正上方。

10.根据权利要求9所述的用惰性气体保护熔炼过程的熔炼炉，其特征在于：所述的惰性气体为高纯度氮气。

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