专利名称：粒状镁铁水脱硫用喷枪的制作方法
技术领域：
本发明属于包括铁水炉外脱硫在内的黑色冶金范畴，可应用于在大尺寸、大容量 (140 350t)的铁水包中大批量的铁水脱硫用喷枪。
背景技术：
目前已知的在大型铁水包中用镁为铁水脱硫时采用的带一个喷咀和两个喷咀的 喷枪，包括有耐火衬面的骨架、喷枪通道、料流分离器、与枪纵轴呈35 50°弯度的支管， 支管配有可更换的喷咀，喷咀配有耐火套管[1、专利N2 82309，乌克兰，C21C 1/02，用镁粒 在大型铁水包中为铁水脱硫用的喷枪/波利沙科夫B. M.，舍甫钦柯Α. Φ.，奥斯塔偏科
A.B.，德沃斯金B.B.，基斯良科夫B. Γ.，亚历山德罗夫B. A.，巴什马可夫A.M.，舍甫琴科
B.H. ；2、专利N2 86325，乌克兰，C21C 1/02，用镁粒在大型铁水包中为铁水脱硫用的喷枪/ 波利沙科夫B. H.，舍甫钦柯Α. Φ.，奥斯塔偏科A. B.，德沃斯金B. B.，舍甫琴科C. A.，基斯 良科夫B. Γ.，亚历山德罗夫B.A.，巴什马可夫A.M.，舍甫琴科B. H.]。上述已知喷枪的缺点是有带弯度的支管，这就使喷枪的结构复杂化了，也提高了 制枪的费用。已知的单一喷咀结构的脱硫喷枪的一个重要缺点是喷镁强度有一定局限 (6 12公斤/分)，尤其是铁水包中自由空间高度小(不到0. 4m)而脱硫过程又猛烈时更 显如此。采用双喷咀喷枪时，改善了气固两相料流在包内熔池中的分佈，可以提高给镁强 度和缩短向熔体供料的时间。然而，再进一步缩短铁水处理周期，即在最小的载气流量下提 高给镁强度，特别是在大型铁水包中(200 350t铁水)处理高硫铁水的情况下用最少量 载气而又提高给镁强度，依然是紧迫的现实的课题。以已知的大型铁水包中用镁粒为铁水脱硫的喷枪(包括涂耐火衬面的骨架，喷枪 内通道带可更换的耐火套管)为原型，在喷枪内通道出口处补充装备一个料流分离器、弯 曲的支管和做成为单独部件的可更换的喷咀，同时料流分离器中气固两相料流相对于喷枪 纵轴心线的分开角度为不大于15度，支管相对于枪纵轴线的偏斜角度为35 50度。料流 分离器、支管和可更换喷咀的孔眼之公称通径，随两相料流向喷枪出口的推进而渐次缩小， 支管内截面的总和面积等于喷枪内通道公称通径的面积，可更换喷咀与支管的内截面面积 的比例为 0. 6 0. 9 [乌克兰专利 86325. C2,Mn K (2009) C 21 C 1/02, 2009. 04. 10 公布]。该原型的缺点是喷枪头的制做复杂，因为两相料流分离器对分开角度有限度(不 大于15度)，因此要求支管折曲(弯35 50度)，这就增加了制造的难度和费用。支管的 折曲还提高了输镁管路的局部阻力。此外，料流分离器的这种结构也不足以保证在料流进 入支管前充分的分配料流，因为一部分固相料在撞到分配器四壁的同时，可能对尚未被分 出的总料流的运动起妨碍作用，导致阻力加大和产生脉动，从而必须加大载气的流量，这就 降低了过程的工艺性能，并可能导致降低脱硫剂的利用率。还应当指出的是，由于通道切口 后截面加宽而造成的分离器内两相流的速度损失，同样会妨碍喷吹参数的合理化，即提高 载气中脱硫剂的浓度和降低载气流量。
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当用大型铁水包处理高硫铁水以获取低硫铁水时，必须向熔体中导入200公斤甚 至还要多些的镁。即使把给镁强度提到14 20公斤/分(双喷咀喷枪可以保证做到)，把 脱硫剂送入铁水的用时也会很长(10 14分钟)。处理周期太长会使喷枪的寿命下降和加 大喷枪的维护工作量。此外，习惯上还要限制包内铁水的盛装量，使包内的自由空间高度不 小于0. 4m。
发明内容
本发明要解决的课题是提供一种粒状镁铁水脱硫用喷枪，其能提高粒状镁剂输入 铁水的强度，缩短处理周期，保证颗粒镁风动输送的可靠性，提高过程进行的工艺稳定性 (无喷溅)，提高喷枪寿命，减少喷枪修理工作量，以及使喷吹参数合理化和保证足够高的 包内铁水脱硫指标。为达到上述目的，本发明是这样实现的一种粒状镁铁水脱硫用喷枪，它包括耐火衬面、骨架及喷枪通道；在所述喷枪通道 的端部固定设有两相流分离器；在所述两相流分离器的出口处固定设有直管状支管。作为一种优选方案，本发明在所述直管状支管的出口处设有可更换喷咀。作为另一种优选方案，本发明所述可更换喷咀相对于喷枪纵轴心线的夹角 30° 彡 β 彡 60°。进一步地，本发明在所述两相流分离器中，对应直管状支管的入口处可置入一个 锥状分流器。更进一步地，本发明所述锥状分流器的锥顶位于直管状支管孔眼与喷枪通道相交 叉时上部各交点形成的水平截面上；所述锥状分流器的锥底位于直管状支管孔眼与延伸的 喷枪通道孔眼相交叉时下部各交点形成的水平截面上。另外，本发明所述所述直管状支管入口孔眼直径可根据下面的关系式选定
jj · 180°
αΒΧ = dK ■ sm-
η式中dBX_直管状支管入口孔眼直径，mm ；dk-喷枪通道直径，mm ；η-支管的数量，个。其次，本发明所述直管状支管入口孔眼的锥角5° < α <10°。再次，本发明所述直管状支管上可设有耐火套。本发明对两相料流分离器补充装备一个锥状分流器和若干个具有同一入口孔径 的直状支管，入口孔眼是这样被选定的，即它们有一个接触点并做成具有一定的锥度，这 些孔眼可保证两相料流在进入支管之前基本上得到平均分配。在料流分离器中加了一个 分流器，便可使喷枪通道切口后料流的扩散减到最小程度，并有助于两相料流分离的均勻 性——不仅是分为两股，而且分为三股、四股乃至更多股时都达到均勻性。两相料流的多喷 咀分离器与提出的其它技术处理措施配合使用，不仅可提高向铁水的供镁强度(由于镁料 向铁水熔池导入点均勻的分散开了)，保证过程更合乎工作要求，缩短处理周期，提高喷枪 寿命和减少维护喷枪的劳动量，而且还可提高载气中镁料的浓度，因而就保持了甚至是提
4高了在铁水包内脱硫的指标。安装了两相料流锥状分流器，锥顶处于支管孔眼与喷枪通道孔眼交叉时上部交点 形成水平截面上，而锥底则处在支管孔眼与喷枪通道在分流器中延伸部分相交时下部交点 形成水平截面上，这就使两相料流的速度损失降到最小，不仅不需要降低粒状镁料在载气 中的浓度，而且还允许提高其浓度。于是出现了使喷吹参数合理化的可能性。
1 RO0入口直径按=之·8 η——关系式选定，为的是不论支管的数量有多少，将其
η
安置在两相流分离器中时都有共同的接触点。这样一来，在直径等于通道直径的圆周中，内 接入一个有η个边的正多边形。正多边形的边长等于支管入口孔眼的直径。这种技术处理 方案保证了两相料流基本上输送到了入口孔眼中(撞到分离器壁上的固相料除外)。其结 果是排除了脉动和搅动的发生及喷吹系统中阻力的加大。入口孔眼做得具有一定锥度，可以减少从喷枪通道向支管过渡部位的局部阻力， 可使两相料流的速度在支管中及在喷咀中保持稳定，直到形成射流从喷枪喷出。当入口孔 眼的锥度在α =10°以上时，这一段落上的阻力明显加大并在喷吹系统中产生脉动。而如 把锥度降到α =5°以下，从结构学观点看来则是不合理的。从以上叙述可以看出，采用本申请喷枪，可保证把粒状镁料稳定可靠地送入铁水 中，给料强度可达30kg/min，可使整个处理周期缩短15 20%。粒状镁料被分散地送入铁 水，与合理的喷吹参数相结合，便可保证过程的进行符合工艺要求，可以使待处理的铁水包 内铁水灌装时只留0. 25m左右的自由空间。与此同时，过程的技术经济指标也得以改善，包 括喷枪寿命延长50 80%，并相应的减少了修理工作量，减了喷吹期间铁水的温度损失， 达到了相当高的熔体对镁的吸收率(95%以上)，从而解决了提出的课题，达到了预期的效^ ο
下面结合附图和具体实施方式
对本发明作进一步说明。本发明的保护范围不仅局 限于下列内容的表述。图1为本发明四喷咀喷枪的下部结构示意图。图中1为骨架；2为耐火衬面；3为喷枪通道；4为两相流分离器；5为分流器；6为 直管状支管；7为可更换喷咀；8为耐火套。
具体实施例方式参见图1所示，粒状镁铁水脱硫用喷枪，它包括耐火衬面2、骨架1及喷枪通道3 ； 其特征在于，在所述喷枪通道3的端部固定设有两相流分离器4 ；在所述两相流分离器4的 出口处固定设有直管状支管6。本发明在所述直管状支管6的出口处设有可更换喷咀7 ； 所述可更换喷咀7相对于喷枪纵轴心线的夹角β为45°。本发明在所述两相流分离器4 中，对应直管状支管6的入口处置入一个锥状分流器6 ；所述锥状分流器6的锥顶位于直管 状支管6孔眼与喷枪通道3相交叉时上部各交点形成的水平截面上；所述锥状分流器6的 锥底位于直管状支管6孔眼与延伸的喷枪通道3孔眼相交叉时下部各交点形成的水平截面 上；所述直管状支管6入口孔眼直径根据下面的关系式选定
权利要求
一种粒状镁铁水脱硫用喷枪，包括耐火衬面(2)、骨架(1)及喷枪通道(3)；其特征在于，在所述喷枪通道(3)的端部固定设有两相流分离器(4)；在所述两相流分离器(4)的出口处固定设有直管状支管(6)。
2.根据权利要求1所述的粒状镁铁水脱硫用喷枪，其特征在于在所述直管状支管(6) 的出口处设有可更换喷咀(7)。
3.根据权利要求2所述的粒状镁铁水脱硫用喷枪，其特征在于所述可更换喷咀(7) 相对于喷枪纵轴心线的夹角30° < β < 60°。
4.根据权利要求1或2所述的粒状镁铁水脱硫用喷枪，其特征在于在所述两相流分 离器(4)中，对应直管状支管(6)的入口处置入一个锥状分流器(5)。
5.根据权利要求4所述的粒状镁铁水脱硫用喷枪，其特征在于所述锥状分流器(5) 的锥顶位于直管状支管(6)孔眼与喷枪通道(3)相交叉时上部各交点形成的水平截面上； 所述锥状分流器(5)的锥底位于直管状支管(6)孔眼与延伸的喷枪通道(3)孔眼相交叉时 下部各交点形成的水平截面上。
6.根据权利要求5所述的粒状镁铁水脱硫用喷枪，其特征在于所述直管状支管(6) 入口孔眼直径根据下面的关系式选定
7.根据权利要求1 3之任一所述的粒状镁铁水脱硫用喷枪，其特征在于所述直管 状支管(6)入口孔眼的锥角5°彡α彡10°。
8.根据权利要求5所述的粒状镁铁水脱硫用喷枪，其特征在于所述直管状支管(6) 入口孔眼的锥角5°彡α彡10°。
9.根据权利要求6所述的粒状镁铁水脱硫用喷枪，其特征在于所述直管状支管(6) 入口孔眼的锥角5°彡α彡10°。
10.根据权利要求9所述的粒状镁铁水脱硫用喷枪，其特征在于所述直管状支管(6) 上设有耐火套(8)。
全文摘要
本发明属黑色冶金范畴，尤其涉及粒状镁铁水脱硫用喷枪，它包括耐火衬面(2)、骨架(1)及喷枪通道(3)；在喷枪通道(3)的端部固定设有两相流分离器(4)；在两相流分离器(4)的出口处设有直管状支管(6)；在两相流分离器(4)中，置入锥状分流器(5)；其锥顶位于直管状支管(6)孔眼与喷枪通道(3)相交叉时上部各交点形成的水平截面上；锥底位于直管状支管(6)孔眼与延伸的喷枪通道(3)孔眼相交叉时下部各交点形成的水平截面上；直管状支管(6)入口孔眼直径本发明能提高粒状镁剂输入铁水的强度，缩短处理周期，保证颗粒镁风动输送的可靠性，提高过程进行的工艺稳定性(无喷溅)，提高喷枪寿命，减少喷枪修理工作量。
文档编号C22C33/12GK101962728SQ20101050742
公开日2011年2月2日 申请日期2010年10月15日 优先权日2010年10月15日
发明者刘东业, 奥斯塔偏科А.В., 巴什马可夫А.М., 波尔沙科夫В.И., 舍甫钦柯А.Ф., 马纳钦И.А. 申请人:刘东业