一种氧枪枪头的制作方法

本实用新型属于炼钢领域，具体涉及一种氧枪枪头。

背景技术：

在转炉炼钢中，氧枪枪头将氧气喷射入转炉熔池进行冶炼操作，合理的氧枪枪头设计对于提高冶炼效果、降低冶炼成本非常重要。氧枪枪头的工作环境极其恶劣，在转炉内存在高温、强热辐射、钢液和熔渣飞溅等极端情况，会影响枪头的使用寿命。作为转炉炼钢的关键部件，简化氧枪结构、提高枪头的使用寿命、降低冶炼成本成为了冶金企业的迫切需求。

面对恶劣的工作环境，现有氧枪枪头主要采用导热性良好的紫铜并通过锻造或者铸造的方式制造，同时配合枪内冷却水冷却枪头；尽管已采用了导热性良好的紫铜，氧枪枪头仍然很容易损坏。造成枪头损坏的原因之一就是：枪头导流板设计不合理，使得枪头壁面附近水流速度分布不均，易出现局部低速流动区域，从而导致枪头局部烧穿。如果枪头导流板设计成流线型，虽然保证了枪头壁面附近水流速度的合理分布，但是由于传统导流板为金属导流板，其加工、制造困难，生产成本高，难以用于实际工程中。

技术实现要素：

有鉴于此，本实用新型的目的在于提供一种冷却强度高、生产成本低的氧枪枪头。

为达到上述目的，本实用新型提供如下技术方案：一种氧枪枪头，包括由内至外依次间隔设置的输氧管、中间套管及枪体外管套，所述输氧管端头处连接有分氧盘，所述中间套管端头处连接有导流板，所述枪体外管套端头处通过中间连接件连接有枪头端盖，所述枪头端盖上设有与分氧盘相连通的喷氧管，所述导流板由非金属材料制成且其表面为流线型。

进一步，所述导流板由尼龙、PPSF/PPSU材料、PC材料、ULTEM9085材料及PC-ABS中的一种制成。

进一步，所述导流板通过插槽插装在中间套管上。

进一步，所述导流板与穿过导流板的喷氧管间通过高温胶粘接。

进一步，所述中间连接件为铜钢复合材质。

进一步，所述喷氧管上还设有喷氧保护段。

进一步，所述枪头端盖外端面上设有反辐射涂层。

本实用新型的有益效果在于：

该氧枪枪头中的导流板为流线型设计，可减小其受到的水阻力，使导流板壁面附近水流速度分布的均匀性得到提高，有效避免了因出现局部低速流动区域而导致的枪头烧穿问题；导流板采用非金属材料制成，不仅能提高枪头的冷却能力，增加枪头的冷却均匀性，还能进一步降低制造难度，从而实现生产成本的降低。

采用具有耐热、抗冲击性强、阻燃性好、加工性能好等特点的非金属材料，既利于实现注射成型或3D打印成型，还有效解决了材料成本和制造成本较高，难以用于工程实践的问题。相比传统氧枪枪头，该氧枪枪头在提高枪头冷却强度，降低枪头端盖温度方面有明显优势，且原材料成本更低，这对提高氧枪枪头寿命，降低枪头成本有重要意义。

附图说明

为了使本实用新型的目的、技术方案和有益效果更加清楚，本实用新型提供如下附图进行说明：

图1为本实用新型的结构示意图；

图2为枪头温度分布云图；

图3为枪头应力分布云图；

图4为现有导流板枪头端盖温度分布云图；

图5为实施例1导流板枪头端盖温度分布云图。

具体实施方式

下面将结合附图，对本实用新型的优选实施例进行详细的描述。

如图所示，本实用新型中的氧枪枪头，包括由内至外依次间隔设置的输氧管1、中间套管2及枪体外管套3，所述输氧管1端头处连接有分氧盘4，所述中间套管2端头处连接有导流板5，所述枪体外管套3端头处通过中间连接件6连接有枪头端盖7，所述枪头端盖7上设有与分氧盘4相连通的喷氧管8，所述导流板5由非金属材料制成且其表面为流线型。

具体的，流线型的导流板5可减小其受到的水阻力，使导流板壁面附近水流速度分布的均匀性得到提高，有效避免了因出现局部低速流动区域而导致的枪头烧穿问题；导流板5采用非金属材料制成，不仅能提高枪头的冷却能力，增加枪头的冷却均匀性，还能进一步降低制造难度，从而实现生产成本的降低。

作为上述方案的进一步改进，所述导流板5由耐用性尼龙、PPSF/PPSU材料、PC材料、ULTEM9085材料及PC-ABS中的一种或几种制成。此部分材料具有耐热、抗冲击性强、阻燃性好、加工性能好等特点；采用注射成型或3D打印制成，有效解决了材料成本和制造成本较高，难以用于工程实践的问题，可在不增加氧枪枪头成本的前提下，大规模实现流线型导流板的工业应用。

作为上述方案的进一步改进，所述导流板5通过插槽插装在中间套管2上，导流板与穿过导流板的喷氧管间通过高温胶粘接，可有效降低导流板5的安装难度。为了便于装配，还可将导流板5分成多块制造，装配时将各块导流板分别装入枪头内，彼此间采用胶水粘结方式连接即可。

作为上述方案的进一步改进，所述中间连接件6为铜钢复合材质。具体的，该中间连接件6可采用压力铸造制成，采用压力铸造时铜钢相接处为锯齿状；也可采用3D打印制成。额外增加的中间连接件6可轻松实现枪头与枪身的现场装配，采用中间连接件6连接时，中间连接件6的铜端与枪头端盖7焊接，中间连接件6的钢端与枪体外管套3焊接。该方式有效解决了钢铁厂现场枪头、枪身铜钢异种材质焊接难度大、焊接质量差等问题，大大降低了枪头与枪体现场焊接难度，提高了连接强度和使用寿命。另外，还可通过将中间连接件6做成不同规格，以解决使用过程中由于更换枪头导致的枪身变短而使整个氧枪长度变短的问题。

作为上述方案的进一步改进，所述喷氧管8上还设有喷氧保护段。该喷氧保护段可为设置在喷氧管8出口处且中心为直管的凸台，也可直接为设置在喷氧管8出口处的直管段，此时直管段与枪头端盖7合为一体。当枪头喷氧管8出口锥段发生烧蚀时，由于该保护段的存在，可使烧蚀首先发生在该部位，有效保护了喷氧管8出口锥段免遭烧损。

作为上述方案的进一步改进，所述枪头端盖7外端面上设有反辐射涂层。该涂层可有效反射钢液辐射热量，从根本上减少枪头获得的能量，降低枪头温度。

实施例1(以120T转炉氧枪为例)

氧枪枪头内导流板工作温度低，一般来说其工作温度小于55℃，导流板温度分布见附图2；氧枪枪头内导流板受力小，在导流板两侧受到几乎相同的静水压力，其应力分布见附图3。因此，在满足强度及耐热性要求的前提下，可将金属导流板替换成易加工成型的非金属导流板。

将传统金属导流板替换成流线型非金属导流板，通过数值计算可知，采用上述技术方案的氧枪枪头端盖最高温度约为151℃，较传统氧枪枪头端盖的最高温度193℃降低了21.7％；用上述技术方案的氧枪枪头端盖平均温度约为74℃，较传统氧枪枪头端盖的平均温度94℃降低了21.2％；本技术枪头和传统枪头温度分布云图如图4、图5所示。

若导流板采用高强度，耐高温，抗冲击，抗弯曲的PC材料，传统导流板采用钢质材料，此时，本技术枪头与传统枪头相比：单位体积导流板原材料费可降低70％-80％。

因此，相比传统氧枪枪头，本专利氧枪枪头在提高枪头冷却强度，降低枪头端盖温度方面有明显优势，且原材料成本更低，这对提高氧枪枪头寿命，降低枪头成本有重要意义。

最后说明的是，以上优选实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非限制，尽管通过上述优选实施例已经对本实用新型进行了详细的描述，但本领域技术人员应当理解，可以在形式上和细节上对其作出各种各样的改变，而不偏离本实用新型权利要求书所限定的范围。