耐火材料件及具有其的铁水预处理脱硫喷枪的制作方法

本发明涉及脱硫技术领域，尤其是涉及耐火材料件及具有其的铁水预处理脱硫喷枪。

背景技术：

国内一些钢厂的polysius的铁水复合喷吹脱硫技术，基本已得到广泛应用，并也逐渐成为连接炼钢与高炉的桥梁，使得脱硫喷枪在铁水预处理领域中达到举足轻重的地位，国内外也加大了对脱硫喷枪的研制开发与改进。该技术采用锥体流化喷吹罐，钝化石灰和镁粉在线混合后经喷枪喷入铁水罐，但是钝化石灰和镁粉经常发生堵塞的现象，影响正常喷吹。

技术实现要素：

本发明提出了耐火材料件及具有其的铁水预处理脱硫喷枪，所述铁水预处理脱硫喷枪具有不易阻塞和使用寿命长的优点。

本发明还提出了一种用于上述铁水预处理脱硫喷枪的耐火材料件。

根据本发明实施例的铁水预处理脱硫喷枪，包括：外壳；套管，所述套管设在所述外壳内，所述外壳的内壁和所述套管的外壁限定出容纳空间；耐火材料件，所述耐火材料件设在所述容纳空间内；内管，所述内管设在所述套管内，所述内管为无缝钢管，所述内管具有第一通道，所述套管和所述内管限定出第二通道；喷吹钢管，所述喷吹钢管设在所述内管和所述套管的一端，所述喷吹钢管具有喷吹通道，所述喷吹通道和所述第一通道以及所述第二通道连通，所述喷吹钢管为无缝光管，所述喷吹钢管具有相互连通的主喷管和侧喷管；底部喷管，所述底部喷管与所述主喷管通过螺纹和焊接连接，所述底部喷管的壁厚大于等于所述主喷管的壁厚。

根据本发明实施例的铁水预处理脱硫喷枪，通过将内管和喷吹钢管设置成无缝钢管，钝化石灰和镁粉在流经内管和喷吹钢管时，流动阻力相对较小，可以提升钝化石灰和镁粉的顺畅性，从而避免钝化石灰和镁粉在内管和喷吹钢管内发生阻塞，进而可以提升铁水预处理脱硫喷枪工作的可靠性和使用寿命。

根据本发明的一些实施例，所述铁水预处理脱硫喷枪还包括：第一支架，所述第一支架设在所述内管的一端，所述第一支架的一端与所述内管的外壁连接，所述第一支架的另一端和所述套管的内周壁连接；第二支架，所述第二支架设在所述内管的另一端，所述第二支架的一端与所述内管的外壁连接，所述第二支架的另一端和所述套管的内周壁连接。

在本发明的一些实施例中，所述铁水预处理脱硫喷枪还包括：第三支架，在所述内管的长度方向上，所述第三支架设在所述第一支架和所述第二支架的中间位置，所述第三支架的一端与所述内管的外壁连接，所述第三支架的另一端和所述套管的内周壁连接。

根据本发明的一些实施例，所述套管的外壁上设有锚固构件，所述锚固构件包括第一连接段和第二连接段，所述第一连接段的一端与所述第二连接段的一端以及所述套管的外壁连接，所述第一连接段和所述第二连接段互成夹角。

根据本发明实施例的用于铁水预处理脱硫喷枪的耐火材料件，所述铁水预处理脱硫喷枪为上述铁水预处理脱硫喷枪，所述耐火材料件包括：电容莫来石颗粒、莫来石微粉、板状刚玉细粉、活性氧化铝微粉、红柱石颗粒、红柱石细粉、硅微粉、纯铝酸钙水泥、减水剂、防爆剂、防爆纤维和不锈钢纤维。

根据本发明实施例的用于铁水预处理脱硫喷枪的耐火材料件，电容莫来石颗粒、莫来石微粉、板状刚玉细粉、活性氧化铝微粉、红柱石颗粒、红柱石细粉、硅微粉、纯铝酸钙水泥、减水剂、防爆剂、防爆纤维和不锈钢纤维，可以提升耐火材料件的整体强度，避免耐火材料件出现裂纹的问题，同时可以平衡和降低脱硫喷枪的线型碰撞和收缩，此外，还可以提升耐火材料件的防爆裂性。

根据本发明的一些实施例，所述电容莫来石颗粒包括直径小于1mm的颗粒、直径在1-3mm的颗粒、直径在3-5mm的颗粒以及直径在10-15mm的颗粒。

在本发明的一些实施例中，直径小于1mm的所述电容莫来石颗粒与所述耐火材料件的重量比为12-15％；直径在1-3mm的所述电容莫来石颗粒与所述耐火材料件的重量比为6-10％；直径在3-5mm的所述电容莫来石颗粒与所述耐火材料件的重量比为5-8％；直径在10-15mm的所述电容莫来石颗粒与所述耐火材料件的重量比为15-25％。

根据本发明的一些实施例，所述红柱石颗粒包括直径小于1mm的颗粒和直径在1-3mm的颗粒。

在本发明的一些实施例中，直径小于1mm的所述红柱石颗粒与所述耐火材料件的重量比为5-8％，直径在1-3mm的所述红柱石颗粒与所述耐火材料件的重量比为8-12％。

根据本发明的一些实施例，所述莫来石微粉与所述耐火材料件的重量比为6-10％；所述板状刚玉细粉与所述耐火材料件的重量比为10-15％；所述活性氧化铝微粉与所述耐火材料件的重量比为3-8％；所述红柱石细粉与所述耐火材料件的重量比为5-8％；所述硅微粉与所述耐火材料件的重量比为2-4％；所述纯铝酸钙水泥与所述耐火材料件的重量比为2.5-4.5％；所述减水剂与所述耐火材料件的重量比为0.1-0.2％；所述防爆剂与所述耐火材料件的重量比为0.01-0.03％；所述防爆纤维与所述耐火材料件的重量比为0.05-0.2％；所述不锈钢纤维与所述耐火材料件的重量比为2-4％。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

图1是根据本发明实施例的铁水预处理脱硫喷枪的局部结构示意图；

图2是根据本发明实施例的铁水预处理脱硫喷枪的第一支架的示意图；

图3是根据本发明实施例的铁水预处理脱硫喷枪的第一支架的俯视图；

图4是根据本发明实施例的铁水预处理脱硫喷枪的示意图。

附图标记：

脱硫喷枪100，

外壳1，套管2，

耐火材料件3，内管4，锚固构件5，

第一连接段51，第二连接段52，第一支架6。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

下文的公开提供了许多不同的实施例或例子用来实现本发明的不同结构。为了简化本发明的公开，下文中对特定例子的部件和设置进行描述。当然，它们仅仅为示例，并且目的不在于限制本发明。此外，本发明可以在不同例子中重复参考数字和/或字母。这种重复是为了简化和清楚的目的，其本身不指示所讨论各种实施例和/或设置之间的关系。此外，本发明提供了的各种特定的工艺和材料的例子，但是本领域普通技术人员可以意识到其他工艺的可应用于性和/或其他材料的使用。

下面参考附图描述根据本发明实施例的铁水预处理脱硫喷枪100。

如图1和图4所示，根据本发明实施例的铁水预处理脱硫喷枪100，包括：外壳1、套管2、耐火材料件3、内管4、喷吹钢管和底部喷管。

具体地，如图1和图4所示，套管2设在外壳1内，外壳1的内壁和套管2的外壁限定出容纳空间，耐火材料件3设在容纳空间内。可以理解的是，脱硫喷枪100需要频繁的接触1400℃左右的高温铁水，为避免高温的铁水影响铁水预处理脱硫喷枪100的结构强度和使用寿命，在容纳空间内设置耐火材料件3，可以保证脱硫喷枪100工作的可靠性。

如图1和图4所示，内管4设在套管2内，内管4为无缝钢管，内管4具有第一通道，套管2和内管4限定出第二通道。其中，钝化石灰和镁粉沿着第一通道流动，而压缩空气是沿着第二通道流动。通过将内管4设置成无缝钢管，钝化石灰和镁粉在流经第一通道时，流动阻力相对较小，可以提升钝化石灰和镁粉的顺畅性，从而避免钝化石灰和镁粉在第一通道内发生阻塞，进而可以提升铁水预处理脱硫喷枪100工作的可靠性和使用寿命。

喷吹钢管设在内管4和套管2的一端，喷吹钢管具有喷吹通道，喷吹通道和第一通道以及第二通道连通，喷吹钢管为无缝光管，喷吹钢管具有相互连通的主喷管和侧喷管。钝化石灰、镁粉和压缩空气在喷吹通道进行混合。通过将喷吹钢管设置成无缝钢管，钝化石灰和镁粉在流经喷吹通道时，流动阻力相对较小，可以提升钝化石灰和镁粉的顺畅性，从而避免钝化石灰和镁粉在喷吹通道内发生阻塞，进而可以提升铁水预处理脱硫喷枪100工作的可靠性和使用寿命。

底部喷管与主喷管通过螺纹和焊接连接，底部喷管的壁厚大于等于主喷管的壁厚。可以理解的是，底部喷管的壁厚可以大于主喷管的壁厚，也可以等于主喷管的壁厚。底部喷管与主喷管通过螺纹和焊接连接可以提升脱硫喷枪100的热震稳定性。

例如，在本发明的一个示例中，底部喷管与主喷管通过螺纹和焊接拉固的水平“一”字对称连接安装方式。

经过实验研究发现，根据本发明实施例的铁水预处理脱硫喷枪100，使用寿命较高，最高寿命长达近200次，可喷吹料1500min以上，达到传统喷枪寿命的3倍以上。

根据本发明实施例的铁水预处理脱硫喷枪100，通过将内管4和喷吹钢管设置成无缝钢管，钝化石灰和镁粉在流经内管4和喷吹钢管时，流动阻力相对较小，可以提升钝化石灰和镁粉的顺畅性，从而避免钝化石灰和镁粉在内管4和喷吹钢管内发生阻塞，进而可以提升铁水预处理脱硫喷枪100工作的可靠性和使用寿命。

根据本发明的一些实施例，如图2、图3和图4所示，铁水预处理脱硫喷枪100还包括：第一支架6和第二支架，第一支架6设在内管4的一端，第一支架6的一端与内管4的外壁连接，第一支架6的另一端和套管2的内周壁连接，第二支架设在内管4的另一端，第二支架的一端与内管4的外壁连接，第二支架的另一端和套管2的内周壁连接。可以理解的是，钝化石灰和镁粉和压缩空气同时喷吹，会对内管4造成很大的震动，通过设置第一支架6和第二支架，可以提升内管4和套管2的连接强度，保证内管4和套管2工作的可靠性。

在本发明的一个实施例中，铁水预处理脱硫喷枪100还包括第三支架，在内管4的长度方向上，第三支架设在第一支架6和第二支架的中间位置，第三支架的一端与内管4的外壁连接，第三支架的另一端和套管2的内周壁连接。由此，第三支架可以提升位于第一支架6和第二支架之间的内管4与套管2的连接强度，从而进一步提升内管4和套管2连接的可靠性。

在本发明的一个实施例中，主喷管的内径为20mm，侧喷管的内径为10mm。由此，可以简化主喷管和侧喷管结构的复杂度，降低主喷管和侧喷管的制造难度，提升主喷管和侧喷管的生产效率，减少主喷管和侧喷管的生产成本。

根据本发明的一些实施例，如图4所示，套管2的外壁上设有锚固构件5，锚固构件5包括第一连接段51和第二连接段52，第一连接段51的一端与第二连接段52的一端以及套管2的外壁连接，第一连接段51和第二连接段52互成夹角。锚固构件5对耐火材料件3具有固定和限位的作用，通过设置两个互成角度的第一连接段51和第二连接段52对耐火材料件3进行固定，可以提升耐火材料件3的耐火材料的抗热震性。具体地，在本发明的一个示例中，锚固构件5形成为v形。

在本发明的一个实施例中，如图4所示，锚固构件5为多个，多个锚固构件5在套管2的长度方向上间隔设置。由此，利用多个锚固构件5可以在不同的位置对耐火材料件3进行固定，从而可以进一步提升耐火材料件3的抗热震性能。

在本发明的一个实施例中，如图4所示，相邻两个锚固构件5的间距为40mm-60mm。由此，可以更进一步的提升耐火材料件3的抗热震性能。例如，在本发明的一个示例中，相邻两个锚固构件5的间距为40mm、42mm、44mm、46mm、48mm、50mm、52mm、54mm、56mm、58mm或60mm。具体地，相邻两个锚固构件5的间距可以根据铁水预处理脱硫喷枪100的型号尺寸进行设定。

在本发明的一个实施例中，如图4所示，相邻两个锚固构件5中的第一连接段51和第二连接段52垂直。由此，可以提升相邻两个锚固构件5对耐火材料件3的固定效果，从而可以进一步提升耐火材料件3的抗热震性能。

在本发明的一个实施例中，第一连接段51和第二连接段52的横截面形成为圆形，且横截面的直径为d，且d满足：8mm≤d≤10mm。由此，可以保证第一连接段51和第二连接段52具有较强的结构强度。例如，在本发明的一个示例中，横截面的直径为8.2mm、8.4mm、8.6mm、8.8mm、9mm、9.2mm、9.4mm、9.6mm、9.8mm或10mm。具体地，横截面的直径可以根据铁水预处理脱硫喷枪100的型号尺寸以及耐火材料件3的具体机构进行设定。

在本发明的一个实施例中，如图4所示，第一连接段51和第二连接段52在套管2的径向方向的长度为l1，耐火材料件3在套管2的径向方向的厚度为l2，且满足：l1/l2＝3/4。由此，可以提升第一连接段51和第二连接段52对耐火材料件3的固定效果，从而可以进一步提升耐火材料件3的抗热震性能。

例如，在本发明的一个示例中，锚固构件5采用“v”字形构件，均用直径φ8-10mm螺纹钢筋制作，锚固构件5高度为料厚度的3/4，横向间距50mm，与邻行“v”字形构件方向垂直，且排列与邻行相邻构件成90°角。此外，在“v”字形锚固构件5顶端再焊接从底端至顶端爬行缠绕1-2周的φ6-8mm的细钢筋，以提高耐火材料的抗热震性。

下面参考附图描述根据本发明实施例的用于铁水预处理脱硫喷枪100的耐火材料件3。

根据本发明实施例的用于铁水预处理脱硫喷枪100的耐火材料件3，铁水预处理脱硫喷枪100为上述铁水预处理脱硫喷枪100，耐火材料件3包括：电容莫来石颗粒、莫来石微粉、板状刚玉细粉、活性氧化铝微粉、红柱石颗粒、红柱石细粉、硅微粉、纯铝酸钙水泥、减水剂、防爆剂、防爆纤维和不锈钢纤维。

需要说明的是，耐火材料件3的使用环境主要是快速和频繁插入1400℃的铁水，或者承受铁水吹氧的侵蚀，为此选择耐火材料材质，既要考虑耐火材料在该环境的烧结性、抗热震性、耐铁水冲刷性，又要考虑有时吹氧对枪体带来的更严重的氧气冲刷侵蚀。

电容莫来石颗粒、莫来石微粉、板状刚玉细粉、活性氧化铝微粉、红柱石颗粒、红柱石细粉、硅微粉、纯铝酸钙水泥、减水剂、防爆剂、防爆纤维和不锈钢纤维，具有耐火性强和杂质含量少的优点，同时在1400℃的温度下在烧结性、抗热震性、耐铁水冲刷性上的表现较为优异，再者还具有良好的抗冲刷侵蚀的特性。

由此，可以提升耐火材料件3的整体强度，避免耐火材料件3出现裂纹的问题，同时可以平衡和降低脱硫喷枪100的线型碰撞和收缩，此外，还可以提升耐火材料件3的防爆裂性。

其中，电熔莫来石可以采用湖南产的勃姆石-高岭石三级高铝先轻烧后拣选电熔生产。

根据本发明实施例的用于铁水预处理脱硫喷枪100的耐火材料件3，电容莫来石颗粒、莫来石微粉、板状刚玉细粉、活性氧化铝微粉、红柱石颗粒、红柱石细粉、硅微粉、纯铝酸钙水泥、减水剂、防爆剂、防爆纤维和不锈钢纤维，可以提升耐火材料件3的整体强度，避免耐火材料件3出现裂纹的问题，同时可以平衡和降低脱硫喷枪100的线型碰撞和收缩，此外，还可以提升耐火材料件3的防爆裂性。

根据本发明的一些实施例，电容莫来石颗粒包括直径小于1mm的颗粒、直径在1-3mm的颗粒、直径在3-5mm的颗粒以及直径在10-15mm的颗粒。由此，可以进一步提升脱硫喷枪100的耐火性、抗热震性以及抗侵蚀性，从而可以延长脱硫喷枪100的使用寿命。

在本发明的一些实例中，直径小于1mm的电容莫来石颗粒与耐火材料件3的重量比为12-15％；直径在1-3mm的电容莫来石颗粒与耐火材料件3的重量比为6-10％；直径在3-5mm的电容莫来石颗粒与耐火材料件3的重量比为5-8％；直径在10-15mm的电容莫来石颗粒与耐火材料件3的重量比为15-25％。由此，可以更进一步提升脱硫喷枪100的耐火性、抗热震性以及抗侵蚀性，从而可以进一步延长脱硫喷枪100的使用寿命。

根据本发明的一些实施例，红柱石颗粒包括直径小于1mm的颗粒和直径在1-3mm的颗粒。由此，可以平衡和降低脱硫喷枪100的线型碰撞和收缩，从而可以延长脱硫喷枪100的使用寿命。

在本发明的一些实例中，直径小于1mm的红柱石颗粒与耐火材料件3的重量比为5-8％，直径在1-3mm的红柱石颗粒与耐火材料件3的重量比为8-12％。由此，可以进一步平衡和降低脱硫喷枪100的线型碰撞和收缩，从而可以进一步延长脱硫喷枪100的使用寿命。

根据本发明的一些实施例，莫来石微粉与耐火材料件3的重量比为6-10％；板状刚玉细粉与耐火材料件3的重量比为10-15％；活性氧化铝微粉与耐火材料件3的重量比为3-8％；红柱石细粉与耐火材料件3的重量比为5-8％；硅微粉与耐火材料件3的重量比为2-4％；纯铝酸钙水泥与耐火材料件3的重量比为2.5-4.5％；减水剂与耐火材料件3的重量比为0.1-0.2％；防爆剂与耐火材料件3的重量比为0.01-0.03％；防爆纤维与耐火材料件3的重量比为0.05-0.2％；不锈钢纤维与耐火材料件3的重量比为2-4％。

由此，可以进一步提升耐火材料件3的整体强度，进一步避免耐火材料件3出现裂纹的问题，同时可以进一步平衡和降低脱硫喷枪100的线型碰撞和收缩，此外，还可以进一步提升耐火材料件3的防爆裂性。

具体地，在本发明的一个示例中，可以把60％的莫来石微粉(mu72)更换为刚玉微粉(gs-86)；把50％电熔莫来石颗粒更换为5mm以下的板状刚玉颗粒(35％)和特级高铝矾土颗粒(5-3mm)(10-15％)。

例如，在本发明的另一个示例中，耐火材料件3还可以包括100mm长的耐火级有机纤维，以保证脱硫喷枪100的耐火材料件3有一定的气密性。也可以使用金属铝粉作为加强防爆剂，提高耐火材料件3的防爆裂性。耐火材料件3还可以添加不锈钢钢纤维446#，以提高耐火材料的整体强度，降低枪体耐火材料裂纹强度。活性氧化铝微粉采用2-5μm的适当活性的原料制品。

在本发明的一个示例中，脱硫喷枪100的耐火材料件3的枪体成型方式也可以使用成型模具固定在弹性平台上，以便在浇筑振动脱硫喷枪100时与枪体两侧壁挂的振动电机上下同时同幅振动，保证耐火材料件3的组织结构均匀性，避免颗粒偏析。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。