CN215906238U - 一种电弧炉喷粉用的组合式炉壁喷碳模块装置 - Google Patents

Abstract

一种电弧炉喷粉用的组合式炉壁喷碳模块装置，属于电炉炼钢技术领域。包括组合式碳枪和可调安装支架。可调安装支架2通过支撑板连接在炉壁上，组合式碳枪通过压板固定在可调安装支架上，通过可调安装支架调整射流角度和位置。组合式碳枪由水冷保护套、可更换耐磨碳管、缓冲室、三通阀门组成。可更换耐磨碳管插入水冷保护套中，喷粉时被水冷保护套保护。可更换耐磨碳管的入口与缓冲室13的粉剂出口相连，缓冲室通过维护接口与三通阀门相连。优点在于，装置模块化、设备外径最小化，水冷套头和可更换耐磨碳管均为可更换设计。安装、使用和维护方便，可提高生产效率。

Description

一种电弧炉喷粉用的组合式炉壁喷碳模块装置

技术领域

本实用新型属于电弧炉炼钢技术领域，特别涉及一种电弧炉喷粉用的组合式炉壁喷碳模块装置。

背景技术

电弧炉炼钢是两大流程炼钢方法之一，以废钢为主要原料，具有流程短、能耗低等特点。近年来，通过产业结构调整、优化工艺、降低成本、设备升级，开发绿色炼钢新工艺装备与技术，电弧炉技术迅速发展。由于具备高废钢比、低能耗、低CO2排放等优势，连续加料电弧炉大量涌现。

喷粉是电弧炉炼钢的重要功能，造好泡沫渣是低消耗和高生产率电弧炉炼钢的关键。新兴电弧炉大型化、高效化趋势使喷碳造泡沫渣的冶金需求日益突出，使电弧炉喷碳粉的主要冶金功能由增碳转为造泡沫渣。由于用量增大，为了更好地做到埋弧冶炼，有效提高热效率，降低电弧辐射，相应的对喷粉技术要求也在提高，包括增大喷粉系统容量、提高喷粉通道寿命及增加炉内喷粉的工艺位置等。

电弧炉炉壁碳枪技术一直在发展。众多厂家为提高喷粉工艺水平，相继推出一系列新技术，但多集中在调整喷吹参数，或增加其它复合配套技术，而忽视了炉壁枪本身结构的改进。新技术均在一定程度上推动了电弧炉喷粉的发展，但纵观各种喷枪技术，仍然有一些问题需要克服：多功能碳枪设备均外径粗大、笨重，不易更换，维护难度同时增加。新型连续加料电弧炉用粉需求增大，对用粉点的要求也愈加严格，需要在炉壳上灵活布置多个喷粉点，以方便与喷氧工艺相结合。由于电弧炉炉壳开孔时要根据炉壳设备选择合适空间，过大的设备并不利于开孔安装和调节角度。并且，各种配套技术趋向复杂化，安装时容易与氧枪设备相互干涉，也不利于推广和应用。因此，炉壁碳枪的技术需要更新，既要做到快速有效的发挥碳粉工艺效果，又要保证设备安装、调节、使用寿命和维护的便利性。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种电弧炉喷粉用的组合式炉壁喷碳模块装置，综合考虑和克服炉壁喷粉常规技术的安装难度高，使用寿命短，喷口易堵，维护难度较大等问题。

本实用新型包括组合式碳枪1和可调安装支架2。可调安装支架2通过支撑板20连接在炉壁上，组合式碳枪1通过压板18固定在可调安装支架2上，通过可调安装支架2调整射流角度和位置。

组合式碳枪1由水冷保护套、可更换耐磨碳管(由钢管11和内壁耐磨层12构成)、缓冲室13、三通阀门14组成。可更换耐磨碳管插入水冷保护套中，喷粉时被水冷保护套保护。可更换耐磨碳管的入口与缓冲室13的粉剂出口相连，缓冲室13通过维护接口与三通阀门14相连。

其中，水冷保护套由水冷套头3、外管4、隔水管5、内管6、分配室7、进水接口8、出水接口9和密封组件10组成。水冷套头3分别与外管4、内管6连接形成水冷室，隔水管5插入水冷套头3将水冷室分为进水和回水两部分，这两部分水路分别对应进水管9和回水管8，最终形成冷却水路。分配室7负责将进回水隔开，密封组件10负责将水冷室封闭防止冷却水外泄。密封组件10包括密封法兰和密封垫。水冷保护套外径100～200mm，通过密封组件10连接和固定可更换耐磨碳管。水冷套头3是可更换部件。

其中，可更换耐磨碳管为双层结构，内径为20～60mm。可更换耐磨碳管插入水冷保护套中，通过水冷保护套的密封组件10进行连接、固定和密封，且更换方便。粉剂从可更换耐磨碳管的出口喷入炉内。可更换耐磨碳管内侧的耐磨层12可选用而不限于氧化锆耐磨涂层或其它高硬度耐磨材料，适用于高强度喷碳过程，寿命长。

其中，缓冲室13外径100～150mm，设有三个通道接口，分别是粉剂入口、粉剂出口和维护接口，粉剂入口通过接头15与外部碳粉输送管连接，粉剂出口与可更换耐磨碳管连接，维护接口与三通阀门连接。通过三通阀门在接通助吹气体和接通疏通设备之间进行快速切换。

可调安装支架2安装在电弧炉炉壁外部，由垂直活动板16、水平活动板21、X转轴22、Y转轴23、安装管17、压板18、固定组件19、支撑板20组成。支撑板20与炉壁连接，为整套系统提供支撑。同时支撑板20还与垂直活动板16通过销轴相连，连接处组成Y轴23，负责系统的俯仰角度。水平活动板21通过X转轴22与垂直活动板16连接，并可围绕X转轴22进行转动，负责碳枪水平摆动。安装管17与水平活动板21相连，为组合式碳枪1提供支撑。压板18通过固定组件19将组合式碳枪1固定在安装管17上，并随支架角度调整改变方向。

固定组件19包括螺栓、螺母和垫片。可调安装支架2采用双转轴结构，X转轴22负责俯仰夹角α，调整范围0～45°；Y转轴23负责摆动夹角β，调整范围0～45°。通过两个转轴可在安装管原有固定角度(垂直偏角γ和水平偏角δ)的基础上对喷碳角度进行精确调整和在线调节。可调安装支架2与组合式碳枪1的装配是通过安装管17和压板18采用的抱卡方式，便于在喷入粉剂的方向上调整组合式碳枪插入炉内的深度。

本实用新型的有益效果在于：

本实用新型通过设计出组合式炉壁喷碳模块装置，对炉壁喷碳装置的安装密封方式、水冷结构、外形尺寸等进行改进优化，增加可更换部件、调节维度和助吹疏通切换的功能，使装置适用于多种炉型，满足不同工艺安装要求且维护方便，这是本实用新型技术的意义。

1、本实用新型设计的组合式炉壁喷碳模块装置对结构进行改进，使设备外径最小化，便于炉体在不同的工艺位置开孔安装，便于炉壁碳枪调整角度。

2、本实用新型涉及装置采用模块化设计，各模块可自由组合，便于调整和替换，极大降低炉壁碳枪的维护难度。

3、本实用新型中水冷保护套的水冷套头部分可根据烧损情况进行更换，减小维护成本。

4、本实用新型涉及装置在与碳粉接触的部分采用可更换耐磨碳管，内部为耐磨材质。由于采用可更换设计，可根据磨损情况进行更换，提高了喷碳装置的整体寿命和可维护性。

5、本实用新型涉及装置采用可调安装支架，在电弧炉炉壳外部用可调安装支架固定组合式碳枪。采用可调安装支架后，在原有安装管固定角度(水平偏角δ和垂直偏角γ)的基础上，通过改变俯仰夹角α和摆动夹角β对组合式碳枪的水平偏角和垂直偏角进行在线调节，提高了电弧炉喷碳工艺的灵活性。

6、本实用新型充分考虑组合式碳枪的安装问题，采用抱卡方式，通过压板和固定组件固定组合式碳枪，保证了碳枪安装的便利性，且易于调整插入深度，便于更换；

7、本实用新型中，碳枪装置的缓冲室与三通阀门相连接，实现连接助吹气体和连接疏通设备间操作的快速切换，方便工人进行气体助吹或采用设备疏通粉剂。

附图说明

图1为组合式炉壁喷碳模块装置示意图。

图2为组合式碳枪装配示意图a。

图3为组合式碳枪装配示意图b。

图4为可调安装支架侧视示意图(当α＝15°,β＝0°)。

图5为可调安装支架俯视示意图(当α＝0°,β＝40°)。

图6为可调安装支架的角度调节示意图(当α＝15°,β＝10°)。

图中：组合式碳枪1、可调安装支架2、水冷套头3、外管4、隔水管5、内管6、分配室7、进水接口8、出水接口9、密封组件10、钢管11、耐磨层12、缓冲室13、三通阀门14、接头15、垂直活动板16、安装管17、压板18、固定组件19、支撑板20、水平活动板21、X转轴22、Y转轴23。

具体实施方式

参照附图对本实用新型装置作进一步描述说明。所描述的实施例为本实用新型优选实施例。其中，附图构成本申请一部分，并与本实用新型的实施例一起用于阐释本实用新型的原理。

如图1～6所示，本实用新型实施方案中的组合式炉壁喷碳模块装置包括组合式碳枪和可调安装支架。组合式碳枪由水冷保护套、可更换耐磨碳管、缓冲室、三通阀门组成。缓冲室外径108mm，分别通过粉剂入口、粉剂出口和维护接口与外部碳粉输送管、可更换耐磨碳管以及三通阀门相连。可更换耐磨碳管由钢管和内侧的耐磨层组成，内径为40mm。耐磨层采用氧化锆涂层形式，厚度5mm。水冷保护套包括水冷套头、外管、隔水管、内管、分配室、进水接口、出水接口和密封组件。密封组件包括密封法兰和密封垫。外管和喷头材质采用紫铜。可调安装支架包括垂直活动板、水平活动板、X转轴、Y转轴、安装管、压板、固定组件。固定组件包括螺栓、螺母和垫片。本实例中，安装管的固定角度根据炉型和工艺要求设计为垂直偏角γ是45度，水平偏角δ是-10度(左偏)。X转轴和Y转轴的方向见图中所示，可分别调节俯仰夹角α和摆动夹角β，α的调节范围为0～45°，β的调节范围为0～45°。

本实例中，首先将水冷保护套、可更换耐磨碳管、缓冲室、三通阀门组装成组合式碳枪。确定安装管的垂直偏角和水平偏角后，可调安装支架被固定在电弧炉炉壁外部，再将组合式碳枪安装在可调安装支架上。组合式碳枪插入安装管后，调整好插入深度，并通过固定组件将压板压紧在水冷保护套上，固定好组合式碳枪的位置。在本实例中，组合式碳枪安装完毕后，本装置的垂直偏角、水平偏角、插入深度均可进行再次调节，满足变化的工艺要求。根据工艺需求，组合碳枪的偏角通过调节俯仰夹角α和摆动夹角β来在线调整，本实例中组合碳枪的垂直偏角范围是0～45°，水平偏角范围是-10～35°。图4为可调安装支架侧视示意图，图中摆动夹角β为0°，俯仰夹角α调节为15°。图5为可调安装支架俯视示意图，图中俯仰夹角α为0°，摆动夹角β调节为40°。图6为可调安装支架的角度调节示意图，同时对俯仰夹角α和摆动夹角β进行调节，α为15°,β为10°。

本实施方案中水冷保护套外径130mm，只有常规复合炉壁碳氧枪模块(外径250～300mm)的1/2。优点是，在炉壳上选择开孔位置具备更大自由度，同时也为在线调节角度留出空间。

本实用新型的实施方案中，由于采用了便携的安装和密封方式，水冷套头、可更换耐磨碳管均可根据使用情况进行更换和拆卸。如发生碳粉不畅、拥堵的情况，可分别采用助吹气体或设备疏通的方式，方便工人进行操作。因此，本实施方案安装、使用和维护方便，可提高生产效率，降低生产成本，具有很好的应用前景。

以上实例是本实用新型较佳的具体实施方式，仅用于说明本实用新型的技术方案而非限制。本领域技术人员应理解，在本实用新型技术方案范围内进行的通常细节变化、形式变化和替换都应含在本实用新型的保护范围内。

Claims (6)

1.一种电弧炉喷粉用的组合式炉壁喷碳模块装置，其特征在于，包括组合式碳枪(1)和可调安装支架(2)；可调安装支架(2)通过支撑板(20)连接在炉壁上，组合式碳枪(1)通过压板(18)固定在可调安装支架(2)上；可调安装支架(2)与组合式碳枪(1)的装配是通过安装管(17)和压板(18)采用的抱卡方式；

组合式碳枪(1)由水冷保护套、可更换耐磨碳管、缓冲室(13)、三通阀门(14)组成；可更换耐磨碳管插入水冷保护套中；可更换耐磨碳管的入口与缓冲室(13)的粉剂出口相连，缓冲室(13)通过维护接口与三通阀门(14)相连。

2.根据权利要求1所述的电弧炉喷粉用的组合式炉壁喷碳模块装置，其特征在于，水冷保护套由水冷套头(3)、外管(4)、隔水管(5)、内管(6)、分配室(7)、进水接口(8)、出水接口(9)和密封组件(10)组成；水冷套头(3)分别与外管(4)、内管(6)连接形成水冷室，隔水管(5)插入水冷套头(3)将水冷室分为进水和回水两部分，这两部分水路分别对应进水管9和回水管8，形成冷却水路；分配室(7)将进回水隔开，密封组件(10)将水冷室封闭；密封组件(10)包括密封法兰和密封垫；水冷保护套外径100～200mm，通过密封组件(10)连接和固定可更换耐磨碳管。

3.根据权利要求1所述的电弧炉喷粉用的组合式炉壁喷碳模块装置，其特征在于，可更换耐磨碳管为双层结构，由钢管(11)和耐磨层(12)构成，内径为20～60mm；可更换耐磨碳管插入水冷保护套中，通过水冷保护套的密封组件(10)进行连接、固定和密封。

4.根据权利要求1所述的电弧炉喷粉用的组合式炉壁喷碳模块装置，其特征在于，缓冲室(13)外径100～150mm，设有三个通道接口，分别是粉剂入口、粉剂出口和维护接口，粉剂入口通过接头(15)与外部碳粉输送管连接，粉剂出口与可更换耐磨碳管连接，维护接口与三通阀门连接。

5.根据权利要求1所述的电弧炉喷粉用的组合式炉壁喷碳模块装置，其特征在于，可调安装支架(2)安装在电弧炉炉壁外部，由垂直活动板(16)、水平活动板(21)、X转轴(22)、Y转轴(23)、安装管(17)、压板(18)、固定组件(19)、支撑板(20)组成；支撑板(20)与炉壁连接，同时支撑板(20)还与垂直活动板(16)通过销轴相连，连接处组成Y转轴(23)；水平活动板(21)通过X转轴(22)与垂直活动板(16)连接；安装管(17)与水平活动板(21)相连；压板(18)通过固定组件(19)将组合式碳枪(1)固定在安装管(17)上。

6.根据权利要求1所述的电弧炉喷粉用的组合式炉壁喷碳模块装置，其特征在于，固定组件(19)包括螺栓、螺母和垫片；可调安装支架(2)采用双转轴结构，X转轴(22)负责俯仰夹角α，调整范围0～45°；Y转轴(23)负责摆动夹角β，调整范围0～45°。

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