插入式铁水扒渣吹气喷枪的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及铁水预处理技术领域，具体地指一种铁水高炉渣与铁水预处理后液面浮渣扒除过程中插入式铁水扒渣吹气喷枪。
【背景技术】
[0002]铁水预处理与铁水扒渣技术是洁净钢生产平台的关键技术之一，也是现代钢铁工业生产流程中的必备工序。目前，国内外钢铁企业普遍采用扒渣机进行铁水高炉渣以及铁水预处理后液面浮渣的扒除，具体是装载高炉铁水或预处理后铁水的铁水罐运抵扒渣工位后，将铁水罐向扒渣口方向倾斜一定角度，使液面浮渣与扒渣口最低面基本平齐，但铁水液面高于扒渣口最低面，防止铁水外溢，通过浸入铁水中的扒渣板直线往复运动或曲线运动，将铁水表面的铁水渣逐次扒除。由于铁水罐与扒渣板形状的限制，扒渣板不能伸到铁水罐后壁，导致该区域铁水渣难以扒出；同时，由于铁水液面上铁水渣的分散与漂浮，扒渣板单次动作的扒渣量少，导致扒渣板动作次数多，扒渣时间长、扒渣效率低、扒渣铁损大、运行成本高，制约了预处理工序技术经济指标的改善与生产效益的发挥。针对上述问题，一些技术先进国家的钢铁企业，先后于上世纪80年代与90年代开发了顶枪吹气赶渣与透气砖侧吹赶渣的辅助扒渣工艺，通过沿铁水罐后壁插入铁水中的吹气顶枪或安装在铁水罐后壁铁水深处透气砖的气体喷吹，驱使液面上铁水渣向扒渣口方向聚集，并使铁水罐后壁区域铁水裸露，达到提高扒渣效率的目的，相关资料报道了顶枪吹气或透气砖侧吹扒渣的实际应用效果，但对顶枪或透气砖的结构参数、安装布置方式、操作工艺过程与工艺参数等均未进行系统的报道；同时，分析了顶枪吹气与透气砖侧吹的优缺点，对于透气砖侧吹扒渣工艺，由于透气砖铁水罐侧壁安装，影响了铁水罐壁工作衬的整体性，透气砖区域易磨损、剥落，漏铁风险高，由于扒渣前需人工接通吹气气源，安全隐患大、操作繁琐，但透气砖透气平稳，侧吹液面平静，扒渣效果优良，对于顶枪吹气扒渣工艺，喷枪通过驱动装置从铁水罐液面上插入，不影响铁水罐壁工作衬的整体性，免去了透气砖的人工接通气源操作，人身与设备安全性高，因单喷口直通式喷枪喷吹流股动能大，虽然驱渣能力强，扒渣时间显著缩短，但液面波动大，扒渣铁损高，同时也加剧了铁水罐壁工作衬的冲刷磨损；基于安全生产与铁水罐运转模式多样性需要，指出了铁水罐顶枪吹气辅助扒渣工艺的铁水扒渣技术发展方向。
[0003]针对常规铁水机械扒渣的固有不足，基于透气砖侧吹不影响扒渣操作过程中扒渣板的正常行进，进入21世纪后，我国一些钢铁企业首先开展了铁水罐透气砖侧吹辅助扒渣工艺技术的自主研宄，并在众多钢铁企业得到应用，但存在透气砖气体连接与清烧操作繁琐、透气砖堵塞与透气砖区域漏铁隐患等共性问题，人身安全与设备安全风险大，同时也难以满足“一罐到底”的工艺模式；为此，基于顶枪吹气扒渣安全稳定性高的优点，自2005年起，国内多家钢铁企业先后开展了顶枪吹气驱渣辅助扒渣工艺及相关设备的技术研宄，并于2010年，宝钢集团梅山钢铁股份有限公司在铁水镁基复合喷吹脱硫生产线率先应用了顶枪吹气辅助扒渣新工艺，取得了提高扒渣效率的优良效果，此后，首钢京唐钢铁联合有限公司、武钢钢铁股份有限公司分别在铁水KR搅拌脱硫生产线应用顶枪吹气辅助扒渣工艺技术，扒渣效率显著提高；基于不同企业设备技术条件的差异，形成了特征鲜明的系统的设备技术、操作控制技术与相关专利技术。尽管国内相关文献报道了顶枪吹气扒渣与透气砖侧吹扒渣工艺的应用效果，但均未报道相关工艺实际应用中存在的不足，经现场考察与技术交流，存在的问题与国外资料报道基本相同。
[0004]基于铁水罐顶枪吹气扒渣工艺技术的发展方向，国内外相关学者对顶枪吹气辅助扒渣工艺的驱渣机理开展了初步的理论研宄，认为铁水中喷吹气体上浮、体积膨胀与溢出过程对铁水液面产生水平力，驱使液面渣层向扒渣口方向聚集，从而缩短扒渣过程中扒渣板行程、减少扒渣板运行次数，达到提高扒渣效率的目的。基于这一顶枪吹气驱渣机理，从简化喷枪结构、方便喷枪制作、降低喷枪制作成本的角度，国内外设计应用的吹气顶枪均为结构简单的单喷口直通式喷枪，如:中国专利“用于吹气赶渣的吹气枪，专利申请号:201020237906.2，授权公告号:CN201778055U”，“用于铁水吹气赶渣的吹气枪，专利申请号:201020543058.8，授权公告号:CN201793624U” 等。
[0005]根据上述顶枪结构，在顶枪吹气驱渣过程中，喷枪与铁水罐壁平行沿铁水罐后壁方向倾斜插入铁水，驱渣气体从与喷枪同轴的喷口向下喷射，在铁水阻力与浮力的作用下，喷射速度迅速降低至零，此后，在浮力与静压力、铁水阻力的共同作用下上浮、加热、膨胀，并带动气流周围区域铁水向上流动，最后从铁水液面溢出外排，并驱赶液面渣层向扒渣口方向运动；由于单股喷射气流动能大，气流上浮速度快，带动铁水罐后壁区域铁水循环流动速度快，加剧了喷枪与铁水罐壁工作衬的磨损与剥落，同时，喷射气泡聚集，气泡排出体积大，致使液面波动大，铁水卷渣严重，扒渣铁损高。为此，申请号为201020237906.2的中国实用新型专利公开了一种用于吹气赶渣的吹气枪；申请号为201020543058.8的中国实用新型专利公开了一种用于铁水吹气赶渣的吹气枪；它们通过单喷口直通式喷枪的枪衬增厚，提高枪衬抗熔渣侵蚀与铁水冲刷磨损，延长喷枪使用寿命，并在实际生产中得到应用，使用寿命最高达30炉/支；此外，申请号为201120059133.8中国实用新型专利公开了一种辅助铁水扒渣的吹气枪，在上述专利喷枪结构的基础上，通过单喷口向铁水罐中心倾斜的结构改进设计，防止喷吹气体对铁水罐壁工作衬耐火材料的冲刷，但未见到实际生产应用的报道；申请号为201310076959.9的
[0006]中国发明专利公开了一种辅助铁水扒渣的吹气聚渣喷枪及其使用方法，专利号:ZL201310076959.9，该喷枪为一种以垂直枪管中心线对称布置的两个喷口为特征的吹气喷枪，它通过实际生产应用，取得了降低铁水罐壁工作衬冲刷磨损与延长喷枪使用寿命的效果，喷枪寿命可达50炉/支，但罐壁磨损仍然较为严重。
[0007]根据国内外铁水罐顶枪吹气扒渣工艺，扒渣效果的改善是通过顶枪吹气驱赶铁水罐后壁区域渣向扒渣口方向运动，以弥补后壁区域铁水渣难以扒除的机械扒渣不足，因而，吹气驱渣效果与喷枪结构及其组织的喷射流场紧密相关。然而，目前国内外关于顶枪吹气驱渣机理研宄不系统，驱渣机理仅停留在吹气动能对液面渣的驱赶作用，未涉及喷射流场的影响，从而影响了喷枪结构的设计研宄，也难以系统解释喷射流场对铁水罐壁工作衬、喷枪枪衬的磨损以及喷射流场对液面波动、铁水卷渣的影响规律。对于铁水顶枪吹气扒渣，扒渣技术经济指标涉及扒渣效率、扒净度、扒渣铁损、喷枪寿命、铁水罐寿命等多方面，尤其是铁水罐寿命，罐壁的不均匀磨损将导致耐火材料消耗的大幅度上升，同时还危机铁水罐的安全运行。如何防止铁水罐壁工作衬磨损是影响顶枪吹气扒渣工艺发展的关键技术之一，因而，有必要进一步开展顶枪吹气驱渣机理的研宄，完善喷枪的结构设计，优化喷射流场，提高顶枪吹气驱渣效果，最终达到全面改善顶枪吹气辅助扒渣工艺技术经济指标的综合目标。
【发明内容】
[0008]本发明所要解决的技术问题就是提供一种插入式铁水扒渣吹气喷枪，它具有喷枪结构简单、使用方便、操作稳定、铁水罐壁冲刷磨损小、扒渣铁损低、扒渣时间短等特点。
[0009]为解决上述技术问题，本发明提供的一种插入式铁水扒渣吹气喷枪，包括依次连接的连接段和喷枪主体，所述连接段和喷枪主体之间连接有垂直于喷枪主体的防溅圆盘，以所述喷枪主体的中心线平面为对称面对称布置有抑流翼板，所述连接段由连接件和芯管组成，所述防溅圆盘包括芯管，所述芯管外壁上设置有垂直于芯管的金属圆盘，所述金属圆盘下表面均匀焊接有V型锚固件，在所述金属圆盘下表面和V型锚固件上浇筑包裹有耐火浇注料衬，所述喷枪主体包括芯管，所述芯管外壁上设置有抑流翼板，所述抑流翼板包括垂直焊接在芯管外壁上的翼板金属锚固件和浇筑包裹在芯管外