一种炼钢转炉顶吹用气体混合装置的制作方法

本实用新型属于冶金工艺的炼钢领域，具体的是一种炼钢转炉顶吹用气体混合装置。

背景技术：

现有炼钢过程大量用到气体射流喷射冶金技术，比如炼钢转炉顶吹气、炼钢转炉底吹气、钢包底吹气、电弧炉底吹气等等，常用的气体有氧气、氮气、氩气、二氧化碳、空气等。在炼钢冶炼工艺中，需要用到几种气体的混合气体，为保证熔池各处反应和搅拌的一致性，减少最终产品的成分偏析，提高产品质量，要求将几种气体完全混合均匀，本实用新型提供了一种应用于炼钢转炉顶吹用气体混合装置。

技术实现要素：

为了将几种气体完全混合均匀，本实用新型提供了一种炼钢转炉顶吹用气体混合装置，可以将炼钢常用气体的2～4种混合在一起，作为混合气用于炼钢转炉冶炼生产，保证熔池各处反应和搅拌的一致性，减少最终产品的成分偏析，提高产品质量。

一种炼钢转炉顶吹用气体混合装置，由进气口一、引射装置、混气叶轮、混气管、混合气体出口组成，可以实现炼钢常用气体的均匀混合。引射装置包括气口二、进气口三、进气口四；先利用引射装置，使气体B、C、D经由进气口二、进气口三、进气口四进入气体A的主管道中，引射装置中进气口二、进气口三、进气口四管道管径比进气口一处管道管径小20～50％；然后通过第一个装置混气叶轮，气流推动叶轮转动，搅拌混合气体，实现几种气体的预混匀；再经过第二个装置混气管，混气管内部布置有透气隔板，混合气在其中碰撞打散，重新组合，实现完全混合均匀，气体入口数量根据需混合气体的种数设计，气体由进气口一、进气口二、进气口三、进气口四进入，混合气体由出气口流出。

进一步的，进气口一、混合气体出口处管道通径为20mm～500mm，引射部分管道管径小于进气口一处管径的20～50％。根据文丘里效应，受限流动在通过 缩小的过流断面时，流体出现流速增大的现象，其流速与过流断面成反比，而由伯努利定律知流速的增大伴随流体压力的降低。在引射管道中，气体B、C、D的压力低于主管道气体A的压力，保证气体B、C、D能够进入主气流中。引射装置进气口二、进气口三、进气口四变径的长度均为管道通径的0.5～1.5倍。混气叶轮叶片为3～6片，混气叶轮主体部分通径与管道通径相同，进出部分变径的长度为管道通径的0.2～0.5倍。混气管主体部分通径是管道通径的1.05～1.5倍，混气管两端有变径与主管道连接，进出部分变径的长度为管道通径的0.2～0.5倍。

气体入口数量根据需混合气体的种数设计，气体由进气口一、二、三、四进入，混合气体由出口E流出。为检测混合均匀性，混合气流出后接气体成分分析仪，连续检测气体成分的变化，确定气体混合的效果。

气体A、B、C、D几种气体的压力为0.1～4.0MPa，流量为5～100000Nm³/h，气体流速0～100m/s。此装置通径为DN20至DN500，各部分尺寸根据相关设计规范确定。该混合装置适用于炼钢过程氧气、氮气、氩气、二氧化碳、空气的混匀，管道采用不锈钢材质，按照氧气管线设计规范进行设计，焊接处采用氩弧焊。

混合气中占体积比例较小的气体，由进气口二、三、四进入混气装置，占体积比例最大的气体(主气体A)由进气口一进入，入口压力应等于或略低于其余气体0.1～0.5MPa。

本实用新型的有益效果如下：采用该气体混合装置，可以将炼钢常用气体的2～4种进行均匀混合，最终得到炼钢转炉顶吹用的混合气体用于喷吹，均匀混合后的混合气可以保证熔池各处反应和搅拌的一致性，减少最终产品的成分偏析，提高产品质量。

附图说明

下面结合附图对本实用新型所述的炼钢用气体混合装置作进一步详细的描述。

图1为该炼钢转炉顶吹用气体混合装置的正视图。

其中1为进气口一(体积占比最大的主气体入口)，2为进气口二，3为进气口三，4为进气口四。5为混气叶轮，6为混气管，7为混合气体出口。右下侧混气叶轮5和混气管6的横截面图。

图2为该炼钢转炉顶吹用气体混合装置的俯视图。

具体实施方式

结合附图所示，本装置的使用方法如下：

实例一、300吨转炉顶吹氧枪使用的O₂和CO₂混合气体。氧气由进气口一1进入该混合装置，通径为DN350，流量为60000Nm³/h，入口压力1.8MPa；二氧化碳气体由进气口二2进入该混合装置，通径为DN100，流量为8000Nm³/h，入口压力2.0MPa。该装置不设计3和4，只有1和2两个气体入口。引射装置管道通径为DN200，引射管道总长600mm，进口变径长度为250mm。

然后气体经过混气叶轮5和内有隔板的混气管6后，得到O₂和CO₂的均匀混合气体。混气叶轮5处主管道通径为DN350，长度为400mm，进出部分变径长度为200mm；混气管6的主管道通径为DN375，长度为600mm，进出部分变径长度为200mm。由出气口7流出，出口通径为DN350。

然后混合气体进入连接氧枪的金属软管、氧枪，最后通过顶吹氧枪喷头，喷射进入转炉熔池，和熔池铁液进行反应炼钢。

实例二、100吨转炉顶吹使用的O₂和CO₂混合气体。氧气由进气口一1进入该混合装置，通径为DN150，流量为20000Nm³/h，入口压力1.6MPa；CO₂气体由进气口二2进入该混合装置，管道通径为DN50，流量为2000Nm³/h，入口压力1.6MPa。该气体混气装置不设计3和4，只有1和2两个气体入口。经过混气叶轮5和内有隔板的混气管6后，得到O₂和CO₂的均匀混合气体，引射装置管道通径为DN80，引射管道总长300mm，进口变径长度为150mm。

然后气体经过混气叶轮5和内有隔板的混气管6后，得到O₂和CO₂的均匀混合气体。混气叶轮处5主管道通径为DN150，长度为200mm，进出部分变径长度为80mm；混气管6的主管道通径为DN175，长度为400mm，进出部分变径长度为80mm。由出气口7流出，出口通径为DN150。

均匀混合后气体进入连接氧枪的金属软管、氧枪，最后通过顶吹氧枪喷头，喷射进入转炉熔池，和熔池铁液进行反应炼钢。