本发明属于冶金技术领域，具体而言，涉及一种顶吹喷枪及具有其的吹炼炉。
背景技术
现有喷枪主要有两种结构，一种非水冷自耗式喷枪，是插入熔体内喷吹操作的；还有一种水冷非自耗喷枪，是悬浮在液面上方喷吹操作的。
自耗式喷枪需要定期接长，接长的过程中需要对所在的顶吹炉断风、断料，将喷枪提出炉体外，为节约更换时间，直接更换一整根喷枪后插入炉内，恢复操作，然后再处理已经损耗的喷枪枪管，对其进行补焊。这种喷枪更换会非常严重地影响整台顶吹炉的生产作业率。
水冷喷枪虽不消耗，但由于其水冷的特性，其一是不敢插入熔体内，担心烧损枪头而漏水造成生产事故，二是即使不插入熔体内操作，也需要定期将喷枪提出炉外，检查喷头或进行维护，避免漏水事故发生。
技术实现要素：
本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出一种可以防止粘结且方便升降的顶吹喷枪。
本发明还提出一种具有该顶吹喷枪的吹炼炉。
根据本发明第一方面的顶吹喷枪包括：上管体；举升机构，所述举升机构与所述上管体相连，以驱动所述上管体的至少一部分上下运动；旋转机构，所述旋转机构安装于所述上管体；喷吹管，所述喷吹管的上端与所述上管体的下端对接，且所述喷吹管与所述旋转机构动力耦合相连，以使所述喷吹管可相对于所述上管体转动。
根据本发明的顶吹喷枪，通过设置举升机构驱动上管体的至少一部分上下移动，使喷吹管可以相对于炉内的熔池上下运动，且不用移动整个顶吹喷枪，从而使举升机构的功率可以减小很多，通过设置旋转机构来驱动喷吹管相对于上管体转动，从而使喷吹管不与吹炼炉的炉盖或顶吹喷枪的其他部件粘结，进而增强了顶吹喷枪的安全性与稳定性。
在一些实施例中，所述旋转机构包括：电机和减速机，所述电机与所述减速机的输入端动力耦合连接，所述减速机的输出端与所述喷吹管动力耦合连接。
在一些实施例中，所述减速机的输出端包括主动齿轮，所述喷吹管外设有固定连接的从动齿轮，所述主动齿轮与所述从动齿轮啮合。
在一些实施例中，所述旋转机构包括液压马达。
在一些实施例中，所述旋转机构的输出端设有夹持装置，所述夹持装置用于夹持所述喷吹管。
在一些实施例中，所述喷吹管的上端与所述上管体的下端之间通过止口和端面密封环密封。
在一些实施例中，所述上管体包括：固定管和滑动管，所述固定管套设于所述滑动管外，且所述滑动管沿轴向与所述固定管滑动配合，所述旋转机构安装于所述滑动管，所述举升机构与所述旋转机构相连。
在一些实施例中，所述举升机构包括：卷扬装置和滑轮装置，所述卷扬装置的钢索通过所述滑轮装置与所述旋转机构相连。
在一些实施例中，还包括限位装置、限位开关，所述限位装置安装于所述喷吹管，所述限位开关与所述举升机构电连接，所述限位装置触发所述限位开关时所述举升机构停止。
在一些实施例中，所述喷吹管包括多节，多节所述喷吹管通过止口焊接或螺纹连接。
根据本发明第二方面的吹炼炉包括根据本发明第一方面内的顶吹喷枪，从而具有相应的优点，使吹炼炉的结构更加紧凑，且提升了吹炼炉的安全性和可靠性。
在一些实施例中，吹炼炉具有多个所述顶吹喷枪。
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
本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
图1是根据本发明实施例的顶吹喷枪的结构示意图。
附图标记：
顶吹喷枪100；
上管体1；固定管11；滑动管12；
举升机构2；卷扬装置21；滑轮装置22；
旋转机构3；电机31；减速机32；夹持装置33；
喷吹管4；
限位装置5。
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，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
下面参照图1描述根据本发明实施例第一方面的顶吹喷枪100，如图1所示，根据本发明实施例的顶吹喷枪100包括上管体1、举升机构2、旋转机构3和喷吹管4。
顶吹喷枪100用于向冶金炉内吹送工艺风，起到热补偿及搅拌熔池的作用，上管体1用于连接供风系统，喷吹管4用于向吹炼炉内吹送工艺风。
举升机构2与上管体1相连，以驱动上管体1的至少一部分上下运动，举升机构2只需要驱动上管体1的至少一部分上下运动就可以实现喷吹管4相对于炉内的熔池上下运动，不需要移动整个顶吹喷枪100，从而使举升机构2的功率可以减小很多，进而节约了举升机构2的能源损耗。
旋转机构3安装于上管体1，喷吹管4的上端与上管体1的下端对接，且喷吹管4与旋转机构3动力耦合相连，以使喷吹管4可相对于上管体1转动。
在一些可选的实施例中，喷吹管4的上端可以与上管体1的下端在圆周方向上滑动配合，来实现喷吹管4相对于上管体1转动。
举升机构2驱动上管体1的至少一部分上下运动，从而使喷吹管4相对于炉内的熔池上下运动，以更好的冶炼金属，当顶吹喷枪100长时间在工作位喷吹工作时，由喷吹管4喷吹出的工艺风会造成的下方熔体喷溅会使喷吹管4与吹炼炉的炉盖之间或喷吹管4与顶吹喷枪100的其他部件有一定程度的粘结，当喷枪需要上下升降时，这种粘结会对升降动作有阻碍，严重时甚至会卡住喷枪无法动作，旋转机构3用于驱动喷吹管4相对于上管体1转动，从而使喷吹管4不与炉盖或顶吹喷枪100的其他部件粘结，顶吹喷枪100的上升下降被粘结物卡阻的情况很少也不会很严重，可以避免发生安全事故。
根据本发明的顶吹喷枪100，通过设置举升机构2驱动上管体1的至少一部分上下移动，使喷吹管4可以相对于炉内的熔池上下运动，且不用移动整个顶吹喷枪100，从而使举升机构2的功率可以减小很多，通过设置旋转机构3来驱动喷吹管4相对于上管体1转动，从而使喷吹管4不与吹炼炉的炉盖或顶吹喷枪100的其他部件粘结，进而增强了顶吹喷枪100的安全性与稳定性。
旋转机构3可以包括：电机31和减速机32，电机31与减速机32的输入端动力耦合连接，减速机32的输出端与喷吹管4动力耦合连接，从而实现喷吹管4相对于上管体1转动，即喷吹管4的自转。
在一些可选的实施例中，减速机32的输出端可以包括主动齿轮，喷吹管4外设有固定连接的从动齿轮，主动齿轮与从动齿轮啮合，以主动齿轮与从动齿轮的配合来实现喷吹管4的自转，这种驱动方式结构简单，安装方便，从而可以节约旋转机构3的制造成本及维护成本。
在另一些可选的实施例中，旋转机构3也可以包括低速液压马达，由于低速液压马达可直接与工作机构(喷吹管4)连接，从而不需要设置减速装置，进而使旋转机构3大为简化，使旋转机构3的配置更加紧凑。
在一些具体的实施例中，喷吹管4的自转速度可以为6r/min-8r/min，这样，不仅可以预防喷吹管4与炉盖的粘结，同时可以在喷吹管4的头部烧损不均匀的情况下，也能够保持吹入吹炼炉的工艺风相对均匀，不会偏吹。
如图1所示，旋转机构3的输出端还设有夹持装置33，夹持装置33用于夹持喷吹管4，使喷吹管4与旋转机构3相连，并且夹持机构还可以灵活地抱紧和松开喷吹管4，从而便于对喷吹管4的维修或更换。
在一些具体的实施例中，喷吹管4的上端与上管体1的下端之间可以通过止口和端面密封环密封，从而防止工艺风泄露，提高顶喷吹管4的吹风效率。
如图1所示，上管体1可以包括：固定管11和滑动管12，固定管11套设于滑动管12外，且滑动管12沿轴向与固定管11滑动配合，旋转机构3安装于滑动管12，举升机构2与旋转机构3相连，通过举升机构2的驱动、滑动管12与固定管11的滑动配合，从而实现喷吹管4相对于吹炼炉的上下运动，且滑动管12与固定管11的配合形式结构简单，且可靠性高。
具体地，举升机构2可以设置在上管体1的上端，从而便于操作人员对举升机构2的控制，固定管11位于滑动管12的上端，滑动管12的至少一部分在固定管11内滑动，这样，固定管11下端的滑动管12相对于固定管11上下移动，进而使连接在上管体1下端的喷吹管4相对于熔池上下移动，并且，将上管体1设置成固定管11和滑动管12配合的形式，当举升机构2工作时，只需使滑动管12移动就可以，固定管11固定，举升机构2不需要带动连接在固定管11上的供风系统的组件就可以实现喷吹管4相对于吹炼炉的上下运动，从而使举升机构2的功率可以减小很多，即降低了举升机构2的能耗，也使顶吹喷枪100的结构更加紧凑。
当举升机构2驱动旋转机构3向上运动时，滑动管12与固定管11滑动配合，滑动管12的至少一部分滑动进固定管11内，从而使上管体1的总长度变短，由于固定管11位置不动，滑动管12相对于固定管11向上移动，进而使连接在上管体1下端的喷吹管4上移。
当举升机构2驱动旋转机构3向下运动时，滑动管12与固定管11滑动配合，滑动管12的至少一部分从固定管11内滑出，从而使上管体1的总长度变长，由于固定管11位置不动，滑动管12相对于固定管11向下移动，进而使连接在上管体1下端的喷吹管4下移。
如图1所示，在一些具体的实施例中，举升机构2可以包括：卷扬装置21和滑轮装置22，卷扬装置21的钢索通过滑轮装置22与旋转机构3相连。
当举升机构2工作时，卷扬装置21通过卷筒缠绕钢索对旋转机构3进行牵引，从而实现上管体1的上下运动，并通过滑轮装置22改变钢索的牵引方向，这样卷扬装置21就可以设在方便操作人员操作的位置，进而使操作人员对喷吹管4的上下移动的操作更加方便，且卷扬装置21与滑轮装置22结构简单、操作方便，进而可以提升举升机构2的实用性及可靠性。
根据本发明实施例的顶吹喷枪100还可以包括限位装置5、限位开关，限位装置5安装于喷吹管4，限位开关与举升机构2电连接，限位装置5触发限位开关时举升机构2停止，从而增强顶吹喷枪100的安全性。
在一些具体的实施例中，限位开关可以为两个，当顶吹喷枪100位于正常工作位置的最上端时，限位装置5可以触发一个限位开关，当顶吹喷枪100位于正常工作位置的最下端时，限位装置5可以触发另一个限位开关，这样，限位装置5与限位开关的设置可以防止举升机构2驱动顶吹喷枪100工作时，移动到不安全的位置，防止因此而产生的生产事故。
由于根据本发明实施例的顶吹喷枪100是自耗式的，在顶吹喷枪100的工作过程中喷吹管4会不断损耗，所以喷吹管4可以包括多节，多节喷吹管4通过止口焊接或螺纹连接，这样，可以方便操作人员根据喷吹管4的消耗情况不断补充喷吹管4，且使喷吹管4的补充更加方便，从而保证喷吹管4的头部距熔池液面可以保持工艺操作需要的距离。
根据本发明第二方面的吹炼炉包括根据本发明第一方面内的顶吹喷枪100，从而具有相应的优点，使吹炼炉的结构更加紧凑，且提升了吹炼炉的安全性和可靠性。
在一些具体的实施例中，吹炼炉可以包括多个顶吹喷枪100，多个顶吹喷枪100在满足向吹炼炉内输送足够的工艺风总量的前提下，还可以降低单个顶吹喷枪的功率，从而使顶吹喷枪可以在更可靠的功率下工作，并且可以在吹炼炉工作期间对顶吹喷枪逐支进行检修和更换，从而可以避免单支顶吹喷枪检修影响整台炉子作业率，进而提升了吹炼炉的工作效率。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；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。对于本领域的普通技术人员而言，可以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”、“示意性实施例”、“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一定指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何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
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。