专利名称：氧气底吹炉有色冶金超音速氧枪的制作方法
技术领域：
本实用新型属于有色冶金领域，涉及一种有色冶金生产中在铜、铅等有色 金属冶炼氧气底吹炉上使用的超音速氧枪。
技术背景
氧枪是底吹炉的重要部件，通过检索专利文献， 一个是有河南豫光金铅股 份有限公司申请的氧气底吹炉氧枪实用新型专利申请号200520031130、公开号 2808923，其主要特征在于氧枪靠不同内径的套管套装组合在一起，在每个套管 之间设置有通道，里边每个套管之间的通道为氧气通道，最外边的套管之间的 通道为氮气和水通道。另一个有刘延春申请发明的冶金氧枪实用新型专利申请 号200420097465、公开号2739194，其主要特征在于外直管6通过外过渡管8 与外锥度管IO固定连接，外管设计为锥度管，使沾渣产生一个较大的下滑分力， 并在这一分力的作用下沾渣自行脱落，实现枪体不沾渣或少沾渣的目的，提高 了氧枪及喷头的寿命。上述两种现有技术分别用在炼铅氧气底吹炉和炼钢转炉 上，其氧枪的结构都比较复杂，且内管结构均为直管型，实际生产中气流速度 在160—300m/s范围内，达不到音速。
现有技术存在的问题主要有以下几点①气流速度低于音速，达不到射流 状态，气体在熔体内生成的气泡大、浮力大，在熔体中的滞留时间短，而且比 表面积小，气体与液固相的接触面积也小。因此，物料反应速度慢且不剧烈， 底吹炉的床能力低，反应热量低且不能实现全自热熔炼，需要补热，能耗高； ③气一液一固三相间反应不充分，氧气的利用率低，产生的烟气量大，不利于 环保及后续烟气的处理；④气流速度低，不利于冷却，氧枪的使用寿命短； 结构比较复杂，制造与使用成本高；⑥内外套管间的流体介质均为水或氮气， 生产成本高。
发明内容
本实用新型针对现有技术中存在的问题，把氧枪内芯管通过变径的方法， 使氧气的气流速度达到并超过音速，喷出气流的状态由现有技术的脉冲式，改 变为本实用新型的射流型。
本实用新型是一种有色冶金超音速氧枪，涉及铜、铅等有色金属的氧气底 吹炉冶炼设备部件，它包括内芯管、外套管、连接阀座、内外管支撑筋、压盘 和密封垫圈，内芯管与外套管通过螺紋和支撑筋现连接与固定，通过内芯管上 的压盘及内外管之间的垫圈实现密封，内芯管与外套管也可通过法兰形式实现 连接，内芯管为氧气通道，内芯管与外套管之间设有空气通道。
本实用新型与现有技术相比，其优点和达到的积极效果主要有以下几点
l本实用新型由于氧气的气流速度达到并超过了音速，单位时间的供氧量增 大，反应速度加快，氧气底吹炉的生产能力较现有技术可提高1一3倍。
2本实用新型由于氧气的气流形式达到了射流状态，不但能促进化学反应剧 烈，而且能有效扩大氧气与物料的反应面积，热、气、能传递速度快，反应热 放出量大，可完全实现全自热熔炼，显著降低燃料消耗，较现有技术可降低 30%--70%。
3本实用新型由于气一液一固三相间反应均匀、充分，氧气的利用率较现有 技术可提高5%以上。因此，底吹炉产生的烟气量少，有利于环保及后续烟气处 理工序，能显著提高社会与经济效益。
4本实用新型由于气流速度高，有利于氧枪的冷却和"蘑菇头"的生成，有 效延长氧枪的使用寿命，较现有技术可延长l一50倍。因此，可显著延长氧枪的更换周期，从而提高生产率，降低生产成本。
5本实用新型由于内外套管间的流体介质使用廉价的空气，可有效减少能源 消耗，增加经济效益。
6本实用新型由于结构比较简单，耐高温、高压、抗氧化、耐腐蚀等优点。
图1为本实用新型的结构示意图。 图2为本实用新型的A-A剖视图。
图中l为连接阀座，2为压盘，3为密封垫圈，4为内芯管，5为外套管， 6为连接阀座，7为支撑筋，a为氧气，b为空气，L为缩径长度、卜为扩径长度、 d。为缩径端最小直径、d2为扩径端最大直径、u。为缩径端最小直径处气流速度、 U2为扩径端最大直径处气流速度。
具体实施方式
以下结合附图详细叙述本实用新型的实施例。
本实用新型改变了原有技术中氧枪内芯管的结构形式，即由原来的直管型， 改为先缩后扩的锥扇型，并且结构简单紧凑，内外套管间的流体介质使用廉价 的空气，内芯管氧气的气流速度较现有技术提高到1.2—2倍范围内，完全达到 并超过了音速。
一种有色冶金超音速氧枪，涉及铜、铅等有色金属的氧气底吹炉冶炼设备 部件，它包括内芯管4、外套管5、连接阀座1和6、内外管支撑筋7、压盘2 和密封垫圈3。内芯管4与外套管5通过螺紋和支撑筋7实现连接与固定，通过 内芯管4上的压盘2及内外管之间的垫圈3实现密封，内芯管4与外套管5也可 通过法兰形式实现连接，内芯管4为氧气a通道，内芯管4与外套管5之间设 有空气b通道。氧气底吹炉有色冶金超音速氧枪附图中，内芯管变径部分标注的缩径长度 L、扩径长度L2、缩径端最小直径d。、扩径端最大直径d2、缩径端最小直径处气 流速度U。和扩径端最大直径处气流速度U2即氧枪气流的喷出速度，都可通过有 关数学模型研究公式计算得出。
下面以不同大小氧气底吹炉的铜冶炼情况列举几个对比实例
实例一现有技术氧气底吹炉加入矿料量5. 5t/h,燃煤量170kg/h，熔 炼富氧浓度60%，烟气量650(W/h，氧枪的使用寿命3000h;
本实用新型氧气底吹炉加入矿料量13.2t/h，燃煤量49 kg/h，熔炼富氧 浓度70°/。，烟气量14000m3/h，氧枪的使用寿命6500h;
实例二现有技术氧气底吹炉加入矿料量35t/h，燃煤量770 kg/h，熔炼 富氧浓度65%,烟气量36500mVh，氧枪的使用寿命2200h;
本实用新型氧气底吹炉加入矿料量90t / h,燃煤量260 kg / h，熔炼富氧浓 度72%,烟气量87000mVh,氧枪的使用寿命5500h;
实例三现有技术氧气底吹炉加入矿料量55t/h,燃煤量680 kg/h，熔炼 富氧浓度67%,烟气量47500mVh,氧枪的使用寿命2000h;
本实用新型氧气底吹炉加入矿料量135t/h，燃煤量260 kg/h，熔炼富氧 浓度74%，烟气量107200mVh，氧枪的使用寿命5000h;
由于气流速度的提高，特别是喷流状态的改变，气体在熔体内生成的气泡 变小而比表面积增大，气泡的浮力减小而气体在熔体中滞留时间延长，气体与 固液相的反应面积及能量随之增大，反应速度亦相应的增大，底吹炉的床能力 得到提高；再由于气流喷出的状态由现有技术的脉冲式，改变为本实用新型的 射流型，从而优化了循环形式，强化了搅拌能力，并迅速扩大了气一液一固三 相物质的反应面积，反应更加均匀、充分、激烈，热、气、能传递速度快，反应热放出量大，可完全实现全自热熔炼，显著降低燃料消耗；由于反应充分， 氧气的利用率高，因此产生的烟气量少，利于环保及后续烟气处理工序，提高
社会与经济效益；由于气流速度达到并超过了音速，有利于氧枪的冷却和"蘑 菇头"的生成，可有效延长氧枪的使用寿命；由于内外套管间的流体介质使用 廉价的空气，减少了能源消耗，有效降低了生产成本。
权利要求1、氧气底吹炉有色冶金超音速氧枪件，包括内芯管、外套管、连接阀座、内外管支撑筋、压盘和密封垫圈，其特征在于内芯管为先缩后扩的锥扇型管，内芯管与外套管通过螺纹和支撑筋实现连接与固定，通过内芯管上的压盘及内外管之间的垫圈实现密封，内芯管为氧气通道，内芯管与外套管之间设有空气通道。
2、 根据权利要求l所述的氧气底吹炉有色冶金超音速氧枪件，其特征在于 内芯管与外套管也可通过法兰形式实现连接。
专利摘要本实用新型为一种氧气底吹炉有色冶金超音速氧枪，它包括内芯管、外套管、连接阀座、内外管支撑筋、压盘和密封垫圈，内芯管与外套管通过螺纹和支撑筋现连接与固定，通过内芯管上的压盘及内外管之间的垫圈实现密封，内芯管与外套管也可通过法兰形式实现连接，内芯管为氧气通道，内芯管与外套管之间设有空气通道，有提高生产能力，减排降耗，降低生产成本，减少能源消耗，结构简单，耐高温、高压、抗氧化、耐腐蚀等优点。
文档编号C21C5/46GK201250244SQ20082002727
公开日2009年6月3日 申请日期2008年9月1日 优先权日2008年9月1日
发明者崔志祥, 李维群, 杨占岭, 智 王, 申殿邦, 边瑞民 申请人:东营方圆有色金属有限公司