多股旋流分散防堵铁水喷吹脱硫喷枪的制作方法_2

文档序号:9575304阅读:来源:国知局
口数目比喷嘴结构对搅拌效果的影响大;喷枪平面位置住离熔池中心1/3R处搅拌效果最好。基于上述理论研究结果,申请号为201510111162.7的中国发明专利公开一种用于铁水喷吹预处理的高性能喷枪,其特征在于在枪身段和喷吹段之间设置有旋流扩散器,喷吹段的侧壁上开设有2-4个喷口。该发明通过喷吹段旋流扩散器的设置以及在喷枪枪头沿喷枪周向均匀开设2?4个喷口的喷枪结构,增强喷射流股数量以及喷射粉气射流对铁水熔池的搅拌强度,提高熔池的传质速度,同时,抑制喷射粉气泡流股的上浮,延长上浮行程和脱硫反应时间(脱硫剂停留时间),达到提高熔池铁水脱硫效率、改善熔池铁水脱硫的均匀性、防止铁水回硫等目的。通过旋流扩散器由上圆台体、圆柱体、下倒圆台体与旋流片组成的结构设计;旋流片紧贴喷口上方倾斜布置,数量与喷口数量相等,厚度沿喷枪径向逐渐减小,旋流片径向外表面包络圆直径与圆台体外径相同,也可沿喷枪轴线向下由圆台体外径逐渐缩小,直至喷枪底部端面处大于等于喷枪直径,旋流片长度方向与喷枪轴向夹角α为15?75° ;通过设计的旋流片结构及其与喷口相对应的布置方式,使粉气流股从喷口喷射出来时便受到旋流片的阻碍作用,迫使进入铁水的气泡破裂,释放气泡中的脱硫剂,同时,增大粉气射流的迟滞作用,迫使气泡喷射速度快速下降,提高了气泡射流轴向速度下降至零时的粉剂轴向速度,从而使小粒径脱硫粉剂能够穿透气泡壁面,大幅度提高脱硫剂的气泡穿透比例,增强了铁水喷吹预处理脱硫对小粒径脱硫剂的适应性;此外,在气泡受热膨胀与上浮膨胀过程中,通过旋流片厚度沿喷枪径向逐渐减小以及下倒圆台体的斜面阻碍与外推作用,促进气泡与脱硫剂的径向分散,扩展分散区域,强化熔池搅拌混合反应进程与均匀性;通过旋流片长度方向与喷枪轴向夹角α为15?75°设计,迫使喷射上浮气泡与脱硫剂绕喷枪旋转上浮,一方面强化了喷吹粉气射流对熔池铁水的搅拌作用,同时,延长了气泡与脱硫剂的上浮行程,降低上浮速度,延长脱硫剂在铁水中停留时间,进一步扩展了脱硫反应区域、提高脱硫效率与熔池铁水脱硫的均匀性,防止铁水回硫。通过水模与工业性对比试验,证实了新型喷枪改善喷吹脱硫动力学条件的优良效果,但在工业性试验中喷枪堵塞问题未能解决,并且堵枪频率随着喷口数量的增加而增大,同时还存在枪头破损进程加快的不足。
[0006]根据文献“倒Τ形脱硫喷枪破损原因与提高枪龄的实践,武钢技术,2004,Νο4, 45-49”报道,喷枪主要的破损形式有以下3种,即:枪体纵裂纹烧穿、枪体弯曲、枪头脱落,其中,枪体纵裂纹烧穿所占比例超过70 %,其次是弯枪与枪头脱落,其中,枪体纵裂纹烧穿、枪体弯曲均出现在喷枪的枪身段,由此可见,枪身段破损是喷枪损毁的关键,也是喷枪在线修补量频繁、修补料消耗高、修补时间长的关键因素,因而,如何提高喷枪枪身段的抗破损能力是延长嗔枪使用寿命、提尚设备作业率的关键所在,其次还要提尚枪头的抗破损能力。文献进一步通过理论分析,从枪衬耐火材料、金属枪芯结构与喷枪制备工艺三个方面提出了相应的改进措施,并在实际生产中取得了良好的应用效果。但不难看出,相关措施仅仅是改善喷枪自身的质量,未从改善喷枪使用环境的角度深化研究。
[0007]综合上述可见,对于铁水喷吹脱硫,单喷口直筒式喷枪不易堵枪,但单流股喷射脱硫动力学条件差;对于双喷口倒T形或倒Y形喷枪虽然可明显改善脱硫动力学条件,但易出现喷口堵塞现象,尤其是金属颗粒镁纯喷与镁基复合喷吹铁水脱硫,由于喷口内金属镁反应产物的沉积粘附,喷口堵塞现象十分频繁,并且因反应产物高温半熔融粘附与常温固化粘接,导致反应物粘渣清理与喷口疏通十分困难。其他新型结构喷枪专利,随在脱硫动力学方面有所改善,甚至改善效果比较明显,但喷枪堵塞问题依然存在,并暴露出枪头破损严重化的倾向。此外,喷枪破损主要集中在枪身段,是影响喷枪使用寿命与使用效能的关键所在,因此,如何防止喷口堵塞、延长喷枪寿命、改善铁水喷吹脱硫动力学条件三个方面的齐头改进,是目前铁水喷吹脱硫的重要研究方向之一,有必要深入细致研究。

【发明内容】

[0008]本发明目的是解决现有技术的缺陷,提供了一种多股旋流分散防堵铁水喷吹脱硫喷枪;该喷枪具有喷口畅通、多流股旋流分散、结构简单、制备简便、免维护、寿命长、喷吹脱硫反应动力学条件优、喷吹稳定、脱硫剂利用效率高等特点。
[0009]为实现上述目的,本发明提供的一种多股旋流分散防堵铁水喷吹脱硫喷枪,它由连接段、枪身段和喷吹段组成,所述连接段依次由连接法兰和复合枪芯组成,所述枪身段和喷吹段外壁是由耐火材料浇筑而成耐火材料枪衬;所述喷吹段的枪体外径D比枪身段枪体外径d大,所述复合枪芯贯穿整个枪身段伸入喷吹段枪身中部;所述复合枪芯由内至外依次包括内插管、主管和加强管,所述加强管底端的内壁上安装有内插管连接器,所述内插管引导器下端开设有中空的固定槽,所述固定槽内安装有石墨质喷吹管,所述主管固定在内插管引导器上端的内壁上,所述内插管穿过内插管引导器插入至石墨质喷吹管内,所述内插管底部端面与石墨质喷吹管底部端面平齐,且包裹耐火材料枪衬内在形成喷枪喷口,所述喷口处开设有沟槽。
[0010]进一步地,所述喷吹段的枪体外径D比枪身段枪体外径d大100?300mm,且喷吹段与枪身段枪体结合部壁面为斜面或圆弧面。
[0011]再进一步地,所述喷吹段底面为倒球冠形结构或球缺形结构,其倒球冠形结构或球缺形结构的下底面直径φ为d?d+200mm,
[0012]再进一步地,所述沟槽为以喷口为中心对称布置,所述沟槽数目为2?4条。
[0013]再进一步地,所述沟槽为直线型沟槽或弧形沟槽,所述沟槽的截面为上小下大的梯形结构,所述沟槽顶面为圆弧面或外侧圆弧面内部平面结构,所述沟槽顶面与倒球冠形结构或球缺形结构顶面平齐,沟槽深度与球冠或球缺深度相同沟槽深度Η为30?80mm。
[0014]再进一步地,所述喷吹段枪体侧壁还可设置有螺旋凹槽,所述螺旋凹槽与沟槽配对设置且相通。
[0015]再进一步地,所述螺旋凹槽的螺旋线与喷枪中心线夹角α为45?80°,螺旋凹槽的上表面径向与喷枪中心线垂直,其下表面为径向倾斜向下的斜面,所述螺旋凹槽的深度为50?150mm,在螺旋凹槽与沟槽结合部位的螺旋凹槽的深度最大,随着螺旋上升,螺旋凹槽深度逐渐减小,周向旋转45?90° ;最后螺旋凹槽顶面与喷吹段外壁相交。(由于凹槽深度螺旋上升过程中逐渐减小,最后凹槽顶面与喷吹段外壁重合)。
[0016]再进一步地,所述复合枪芯和内插管连接器外壁上均匀固定有金属锚固件,所述耐火材料枪衬覆盖金属锚固件。
[0017]其它结构与常规石墨质喷吹管单喷口直筒式喷枪相同。
[0018]本发明的使用方法按如下步骤实施:
[0019]采用本发明的多股旋流分散防堵铁水喷吹脱硫喷枪直接替换镁基、纯镁或钙基脱硫剂铁水喷吹脱硫系统中垂直插入的各种结构喷枪,连接到喷吹脱硫设备上,保证喷吹管路畅通和连接部位密封。
[0020]调节喷枪下降行程,使本发明喷枪的喷吹段底部倒球冠或球缺顶面下降深度与常规喷枪双喷口中心线或直筒式单喷口底面的下降深度一致。
[0021]设置脱硫剂喷吹流量为正常流量的90?95%,其他按照常规脱硫程序执行,直至喷吹脱硫结束。也可按照常规程序进行脱硫,但喷吹时间缩短为常规脱硫喷枪时间的90?9
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