专利名称：一种单喷颗粒镁铁水脱硫装置的制作方法
技术领域：
一种单喷颗粒镁铁水脱硫装置技术领域[0001]本实用新型涉及一种脱硫设备，特别是涉及以颗粒镁为脱硫剂的铁水脱硫装置。
背景技术：
[0002]随着用户对钢材质量要求的不断提高，经济高效的铁水预处理脱硫技术是实现 高效低成本洁净钢生产平台的关键环节之一。铁水脱硫的基本原理是利用与硫的亲和力 比铁大的元素或化合物，加入铁水内以夺取硫化铁中的硫，使之转化为更稳定的、不溶 于铁水而进入炉渣的硫化物加以去除。单喷颗粒镁脱硫技术是将钝化的颗粒镁精确、稳 定、均勻、连续地向铁水中喷吹。目前，单喷颗粒镁脱硫装置一般由喷吹系统、喷枪系 统、供料系统、供气系统、自动控制和仪表测量系统组成。其中，喷吹系统的核心是通 过给料器保证喷吹罐能够精确、稳定、均勻、连续地向铁水中喷吹颗粒镁，否则供镁不 均勻会造成镁短时间剧烈反应导致铁水大量喷溅，铁损增高，同时，过于集中没有来得 及反应完的镁上浮到表面燃烧，镁的利用率下降，脱硫率下降，而在输送管道中容易形 成疏密流或集团流，引起堵枪，降低设备的作业率和完好率；在喷枪系统中，现有喷枪 主要形式为单喷吹口带倒锥形汽化室结构，这种喷枪存在着诸多问题，一方面由于喷枪 下部带有汽化室，在喷吹脱硫中喷枪容易上下晃动，对脱硫设备带来不利影响，另一方 面，镁粒在汽化室集中气化后体积迅速膨胀，镁蒸汽从汽化室进入铁水中会产生严重的 喷溅，集中气化也减小了镁蒸汽与铁水的接触面积，使得镁的利用率偏低；另外，由于 喷枪的结构特点，汽化室内壁上易粘附喷溅的渣铁，甚至堵塞喷吹口，增加了清理和维 护的工作量。发明内容[0003]本实用新型的目的是提供一种不带气化室的单喷颗粒镁铁水脱硫设备。[0004]为了实现上述目的，采用以下技术方案[0005]一种单喷颗粒镁铁水脱硫装置，包括从上至下依次连接的喷吹罐和给料器，给 料器底部通过输送管连接至旋转喷枪，其特征在于所述同轴旋转喷枪枪体为第一内管 和第一外管嵌套组成的双层结构，使得喷枪形成了两路独立的介质输送通道；第一内管 用于喷吹颗粒镁及其载气；外部套管和第一内管形成的空腔用于喷吹保护性气体。[0006]同轴旋转喷枪上段和下段通过法兰连接，法兰上设有中心孔，中心孔外侧沿圆 周均布若干孔，中心孔与喷枪内管相通，圆周孔与第一内管和第一外管形成的空腔相 通；[0007]同轴旋转喷枪的喷吹口由第二外管和第二内管嵌套构成，内管与第一内管相 通，外管与第一内管和第一外管形成的空腔相通。[0008]为了传递喷枪旋转时的扭矩，所述法兰上设置有多个均勻分布的键。[0009]第二内管用于喷吹颗粒镁；第二外管和第二内管的间隙用于喷吹保护气，为了使得保护气以很高的速度喷入铁水中，所述内管的外端部，设计成具有锥度的保护气加 速环。[0010]旋转喷枪下段底部安装有多个喷吹口，喷吹口沿喷枪圆周方向均勻分布，其轴 线与喷枪轴线成角度α，20° <α<90° ；为使镁粒在铁水中的充分分散，位于旋转喷枪 底端面的多个喷吹口喷枪出口其分布圆周的直径大于400mm。[0011]为了确保给料顺畅，喷吹罐的容积小于1 3’以此减小料器滚筒所承受的料柱 压力。[0012]为了下料精确，所述滚筒表面设置有多排交错分布的计量给料槽，每排计量给 料槽相对于相邻一排计量给料槽的相错量相等。[0013]该种滚筒在任意一个相等的角度范围包含的计量给料槽的总容积都相等，因此 通过滚筒的转动，能够实现均勻给料，给料量与滚筒转动的圈数和角度成正比。[0014]给料器主体内受料区T的宽度至少为计量给料槽槽宽的3倍。[0015]为了保证不漏料，给料器主体内密封区A与密封区B的宽度应该大于计量给料 槽的槽宽，密封区A与密封区B段壳体与滚筒的间隙应小于物料的颗粒直径。[0016]为了防止物料粘附到滚筒上，作为进一步的优化，所述给料器主体的侧面设置 有通向滚筒表面的气体吹扫装置。[0017]所述气体吹扫装置包括密封设置在给料器主体外壳上的缓冲室和在给料器主体 外壳上横向均勻布置的吹扫孔。[0018]为了有效防止物料颗粒以及粉尘进入轴承，作为进一步的优化，轴承设置了气 密封结构，轴承靠近滚筒的一侧设置有气密封用压缩气体通道。[0019]给料器主体上部还设置有下端与给料器主体相配合、上端与喷吹罐相配合的给 料器上部连接段。[0020]旋转喷枪分为上下两段，上下两段通过法兰连接，旋转喷枪上段悬挂于喷枪升 降小车上通过旋转接头与颗粒镁和保护气输送管道连接，并在传动装置的带动下可以实 现整根喷枪的旋转，旋转喷枪下段外表面附有耐火材料，旋转喷枪底部设有分配器，不 含汽化室的单喷颗粒镁铁水脱硫旋转喷枪枪体为第一内管和第一外管嵌套组成的双层结 构，使得喷枪形成了两路独立的介质输送通道，第一内管用于喷吹颗粒镁及其载气，第 一外管和第一内管形成的空腔用于喷吹保护性气体，两路介质到达喷枪下段底部时，被 分配器分配到多个喷吹口吹入铁水中，保护气经由分配器通过喷吹口的第二内管和第二 外管之间的环缝空腔喷入铁水中，颗粒镁及其载气则经由分配器通过喷吹口的第二内管 喷入铁水中；旋转喷枪下段底部安装有多个喷吹口，喷吹口沿喷枪圆周方向均勻分布， 其轴线与喷枪轴线成角度α，20° <α<90°，由于喷吹口的第二内管和第二外管的环缝 空腔在喷吹口末端面积逐渐缩小，使得保护气体在通过该段过程中被加速，从而以很高 的速度喷入铁水中，这样一方面在喷吹口管壁和颗粒镁之间形成了一道气体屏障，可以 有效防止镁粒受热软熔以后粘附在喷吹口上堵塞喷吹口，另一方面高速喷出的气体加上 喷枪自身的旋转极大地增加了铁水的搅拌效果，使得脱硫的动力学条件大为改善，同时 保护气还能起到一定的冷却作用；喷枪分上下段分别制造，喷枪上段和下段通过法兰连 接，法兰有两个独立的输送介质通道，中心孔用于喷吹颗粒镁通过，中心孔外侧沿圆周 均勻布置的若干圆周孔供保护气通过，通道之间以及通道与外界之间安装有密封装置，法兰上设计有多个均勻分布的键，用于喷枪旋转时传递扭矩，这样的设计形式降低了喷 枪的制造运输难度，同时由于下段与整个喷枪长度相比大大缩短，因而可以方便地对下 段的耐火材料进行特别工艺处理，从而大大提高喷枪的使用寿命，方便喷枪的更换，降 低使用成本。[0021]本实用新型通过取消汽化室，将镁粒通过多个喷吹口均勻分散喷撒到铁水中， 增加了镁蒸汽与铁水接触面积，有利于反应的进行，有效减少镁气化时产生的喷溅，同 时通过喷吹氮气或者氩气等惰性气体并旋转喷枪，增加铁水的气体搅拌效果，改善脱硫 的动力学条件。该脱硫装置实现脱硫剂连续、均勻、准确的进入铁水，提高脱硫剂的使 用率和脱硫速度，增加喷枪的使用寿命，降低喷枪口部粘渣造成的堵塞，减轻后期生产 维护量，降低脱硫成本。[0022]本实用新型的计量给料均勻准确，能够保证给料的平稳，气体吹扫装置避免了 物料粘附到滚筒上，影响给料的效果，特别设计的气密封系统有效防止物料颗粒以及粉 尘进入轴承，延长设备的使用寿命。
[0023]图1是本实用新型实施例整体结构示意图；[0024]图2是图1中给料器主体结构示意图；[0025]图3是图2中滚筒与轴承连接部分的结构示意图；[0026]图4是图1中喷枪上、下段连接法兰结构示意图；[0027]图5是图1中喷枪下段底部分配器和喷吹口结构示意图；[0028]图6是图2中D的放大图；[0029]图7是图2中气体吹扫孔的结构示意图；[0030]图8是图1中滚筒表面计量给料槽的展开示意图。
具体实施方式
[0031]
以下结合附图对本实用新型的具体实施例作进一步说明[0032]如图1至图8所示，单喷颗粒镁铁水脱硫装置包括喷吹罐1、给料器上部连接段 2、给料器主体3、给料器下部连接段4、输送管7、同轴旋转喷枪8、喷吹气包9及吹扫 气包10。给料器上部连接段2和给料器下部连接段4均安装在给料器主体3上，给料器 上部连接段2通过法兰与喷吹罐1连接，给料器下部连接段4与输送管7连接，之后通过 载气实现物料的输送到不含汽化室的单喷颗粒镁铁水脱硫同轴旋转喷枪8实现铁水脱硫 的目的。[0033]喷吹气包9作为喷吹罐1、输送管7及旋转喷枪8保护气体的气源来源；吹扫气 包10作为给料器滚筒5吹扫系统和滚筒轴承11气密封的气源来源；吹扫气包10的气体 压力大于喷吹气包9的气体压力。[0034]给料器分为给料器上部连接段2、给料器主体3和给料器的下部连接段4三部 分，给料器上、下部连接段均安装在给料器主体3上。上部连接段2的上端为圆形截面， 与喷吹罐1相吻合，下端为矩形截面，与给料器主体3相吻合；给料器上部连接段2通过 法兰与储料罐1连接，给料器下部连接段4与物料输送管道连接，通过载气实现物料的输送。[0035]滚筒5将给料器主体内部空间分隔为上部的受料室和下部的混合室3-1，滚筒5 绕轴逆时针旋转。滚筒5周围可分为四个区域，S卩，受料区T、密封区A、密封区B和 其余部分的卸料区。储料罐中的物料经过给料器上部连接段2进入给料器主体3的受料 室并充满滚筒5受料区T内的计量给料槽；在滚筒5的转动下经过密封区A后到达卸料 区，此时物料在重力和离心力的作用下离开计量给料槽进入混合室3-1，通过给料器下部 连接段4后由载气输送到目的地。为了保证不漏料，密封区A和密封区B的弧长应该至 少大于滚筒5上的一个计量给料槽的宽度I，密封区壳体与滚筒5的间隙a也应该小于物 料颗粒直径。[0036]为了保证给料器给料均勻，滚筒5上面计量给料槽的分布应该满足一定的要 求，计量给料槽在滚筒上呈多排分布，本实施例以三排为例。每一排计量给料槽与相邻 一排计量给料槽的相错量h均相等，因而同一排相邻计量给料槽的间距为3h，整个计量 给料槽的长度即滚筒的周长为同一排上计量给料槽间距3h的整数倍。呈该种规则分布的 滚筒任意点在沿圆周方向同一宽度的范围包含的计量给料槽的总面积都相等。因而可以 保证给料量与滚筒转过的角度成正比，从而可以通过控制滚筒转动来控制给料量和给料 速度。滚筒5的转速范围在3-30Γ/η ι之间，转速太高则会由于物料无法在短时间内充 满计量给料槽而影响计量给料的准确度。[0037]气体吹扫装置6位于给料器壳体上，气体吹扫装置包含气体缓冲室和气体吹扫 孔，气体吹扫孔是位于给料器外壳上的一排小孔，沿着与滚筒轴线平行的直线方向均勻 分布。吹扫气体由管道12进入气体吹扫装置6的缓冲室，然后经过给料器壳体上的吹扫 孔喷向滚筒5，从而吹除粘附在滚筒5上的物料，实现对滚筒5的清扫。[0038]物料通过滚筒与给料器外壳进入滚筒轴承11内会加速轴承的磨损，降低给料阀 的使用寿命，增大维护成本，虽然现有的给料器设计了密封圈，但是由于物料颗粒有一 定的硬度，因此密封圈很难起到有效的密封作用。本使用新型在采用传统密封方法的基 础上增加了气密封设计，密封气通过气密封用压缩气体通道13进入滚筒转轴和壳体3-a 之间的空隙，使得轴承腔内保持正压，后吹入给料器内腔14，这样阻止了物料颗粒和粉 尘进入轴承11进而损坏轴承，提高使用寿命。[0039]同轴旋转喷枪分为喷枪上段和喷枪下段两部分。上段和下段之间通过法兰17连 接。法兰17的具体结构如图4所示，法兰上设有中心孔17-a，中心孔外侧沿圆周均布若 干圆周孔17-b。中心孔与第一内管16相通，用于通过喷吹镁粒及其载气；圆周孔17-b 与第一内管16和第一外管15形成的空腔相通，用于通过保护气。两个通道之间以及通 道与外界之间分别设有密封圈17-c和密封圈17-d，法兰17上设计有多个均勻分布的键 18，用于喷枪旋转时传递扭矩。[0040]如图5所示，旋转喷枪下段底部安装有分配器19和喷吹口 20，分配器19将颗 粒镁以及保护气分流通过若干个沿圆周均勻分布的喷吹口 20喷入铁水中，喷吹口轴线和 喷枪的轴线成一定的角度α，20° <α<90°。喷枪下段外表面包覆有耐火材料21，焊 接于喷枪枪管上的V形铆筋22和筋板可以使耐火材料更加牢固，提高喷枪的使用寿命。 同喷枪枪管一样，喷吹口也由第二外管20-a和第二内管20-b两层钢管构成。第二内管 20-b用于喷吹颗粒镁，与第一内管16相通；第二外管20-a和第二内管20-b间的空腔用于喷吹保护气，与第一外管15与第一内管16间形成的空腔相通。保护气通过分配器19 外侧的环形槽以及槽底部的孔进入喷吹口，第二外管20-a和第二内管20-b之间的空腔。 第二内管20-b的外端有一定的锥度，这样使得保护气在通过喷吹口末端的时候可以被加 速，以很高的速度喷入铁水中。[0041] 以上所述，仅是本实用新型的实施例，并非对本实用新型的任何形式上的限 制，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本实用新型技术方案的范围内，当可利用上 述揭示的技术内容做出些许更改或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本实用 新型技术方案内容，依据本实用新型技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同 变化与修饰，均仍属于本实用新型技术方案保护的范围。
权利要求1.一种单喷颗粒镁铁水脱硫装置，包括从上至下依次连接的喷吹罐(1)和给料器，给 料器底部通过输送管(7)连接至同轴旋转喷枪(8)，其特征在于所述同轴旋转喷枪(8) 枪体为第一内管(16)和第一外管(15)嵌套组成的双层结构；旋转喷枪(8)上段和下段通过法兰(17)连接，法兰(17)上设有中心孔(17-a)，中心 孔外侧沿圆周均布若干孔(17-b)，中心孔与喷枪内管(16)相通，圆周孔(17-b)与第一内 管(16)和第一外管(15)形成的空腔相通；同轴旋转喷枪(8)的喷吹口(20)由第二外管(20-a)和第二内管(20-b)嵌套构成， 内管(20-b)与第一内管(16)相通，外管(20-a)与第一内管(16)和第一外管(15)形成 的空腔相通。
2.根据权利要求1所述单喷颗粒镁铁水脱硫装置，其特征在于所述法兰(17)上设 置有多个均勻分布的键(18)。
3.根据权利要求2所述单喷颗粒镁铁水脱硫装置，其特征在于所述内管(20-b)的 外端具有锥度。
4.根据权利要求2或3所述单喷颗粒镁铁水脱硫装置，其特征在于同轴旋转喷枪 (8)下段底部安装有多个喷吹口(20)，喷吹口(20)沿喷枪圆周方向均勻分布，其轴线与 喷枪轴线成角度α，20° <α<90° ；位于旋转喷枪(8)底端面的多个喷吹口的喷枪出口 其分布圆周的直径大于400mm。
5.根据权利要求4所述单喷颗粒镁铁水脱硫装置，其特征在于所述喷吹罐(1)的容 积小于lm3，以此减小料器滚筒(5)所承受的料柱压力，确保给料顺畅。
6.根据权利要求5所述单喷颗粒镁铁水脱硫装置，其特征在于所述滚筒(5)表面设 置有多排交错分布的计量给料槽，每排计量给料槽相对于相邻一排计量给料槽的相错量 相等。
7.根据权利要求6所述单喷颗粒镁铁水脱硫装置，其特征在于给料器主体(3)内受 料区T的宽度至少为计量给料槽槽宽的3倍。
8.根据权利要求7所述单喷颗粒镁铁水脱硫装置，其特征在于给料器主体(3)内密 封区A与密封区B的宽度应该大于计量给料槽的槽宽，密封区A与密封区B段壳体与滚 筒(5)的间隙应小于物料的颗粒直径。
9.根据权利要求8所述单喷颗粒镁铁水脱硫装置，其特征在于所述给料器主体(3) 的侧面设置有通向滚筒(5)表面的气体吹扫装置(6)。
10.根据权利要求9所述单喷颗粒镁铁水脱硫装置，其特征在于所述气体吹扫装置 (6)包括密封设置在给料器主体(3)外壳上的缓冲室和在给料器主体(3)外壳上横向均勻 布置的吹扫孔。
11.根据权利要求10所述单喷颗粒镁铁水脱硫装置，其特征在于滚筒(5)和壳体 (3-a)之间具有轴承(11)，所述轴承(11)靠近滚筒(5)的一侧设置有气密封用压缩气体 通道(13)。
专利摘要本实用新型公开了一种单喷颗粒镁铁水脱硫装置，包括从上至下依次连接的喷吹罐(1)和给料器，给料器底部通过输送管(7)连接至同轴旋转喷枪(8)，同轴旋转喷枪(8)枪体为第一内管(16)和第一外管(15)嵌套组成的双层结构；旋转喷枪(8)上段和下段通过法兰(17)连接，法兰(17)上设有中心孔(17-a)，中心孔外侧沿圆周均布若干孔(17-b)，中心孔与喷枪内管(16)相通，圆周孔(17-b)与第一内管(16)和第一外管(15)形成的空腔相通；该脱硫装置实现脱硫剂连续、均匀、准确的进入铁水，提高脱硫剂的使用率和脱硫速度，减少铁水喷溅，增加喷枪的使用寿命，减轻后期生产维护量，具有良好的推广前景。
文档编号C21C1/02GK201801537SQ201020537688
公开日2011年4月20日 申请日期2010年9月21日 优先权日2010年9月21日
发明者潘光明, 胡燕 申请人:中冶赛迪工程技术股份有限公司