一种复合型直吹管的制作方法

本实用新型属于炼铁辅助设备技术领域，更具体地说，涉及一种复合型直吹管。

背景技术：

在高炉炼铁过程中，高炉送风装置直吹管的作用是将热风炉加热的1200-1350℃的热空气送入高炉。该部件因结构尺寸小，留有浇筑隔热材料的空间受到限制，且工作状态风温高、风压大、流速高，因此成为工作条件最恶劣的喉口部件。通常，要求直吹管具有耐高温、耐冲刷、导热系数小、抗热振能力强等特点；受生产现场条件限制和技术制约，相当一部分高炉直吹管使用寿命约10个月，管壳外表温度达到300℃左右。因此有必要延长直吹管使用寿命，降低直吹管外壳温度，为高炉安全生产多炼铁水做贡献，同时也为炉外区域创造更好更安全的作业环境；当直吹管管径较小时一般采用单层耐火内衬结构，其使用寿命和隔热效果的问题更突出；当直吹管管径较大时，采用多层耐火内衬结构，由于结构复杂施工十分困难；且同时由于直吹管与高炉相关连接设备的相贯性较强，一次性投资较大，因此其外形尺寸一经设计，不到炉役大修及确需调整，不会轻易更改。

针对上述问题也进行了相应的改进，如中国专利申请号cn201820530852.5，公开日为2019年1月1日，该专利公开了一种直吹管，涉及炼铁辅助设备技术领域，主要目的是解决热能利用不充分的问题。该直吹管包括管本体，所述管本体内壁上依次从内向外设置有耐高温层、过渡层和普通层。本实用新型通过在管本体的内壁上依次设置耐高温层、过渡层和普通层，可以有效隔绝热辐射和热传导，从而降低管本体的温度，避免热风损耗，达到充分利用热能的目的。该专利的不足之处在于：由于直吹管管壳内径一般不超过450mm，管本体内壁上多个层的设置使得直吹管的施工更为繁琐，难度增大，成本增高。

又如中国专利申请号cn201811428588.5，公开日为2019年2月19日，该专利公开了一种复合耐材直吹管，包括直吹管外壳，所述直吹管外壳内设置有耐火材料层，所述耐火材料层包括前部高强耐磨耐火灌注层和后部耐火材料层，且所述后部耐火材料层上设置有隔热层，所述高强耐磨耐火灌注层和后部耐火材料层及隔热层均浇铸成型覆盖于直吹管外壳的内壁面上，能够避免了前部端头耐材过早损坏，延长了直吹管的使用寿命。该专利的不足之处在于：工作层耐火浇注料体积密度均在2.6g/cm³以上，导致整个直吹管内部隔热能力较差，前部高强耐磨耐火灌注层属于薄壁结构，由于尺寸过小，灌注料难以振动均匀和密实，且该灌注层和相连的后部耐火材料层必然会有施工缝，容易造成跑火局部高温，影响该型直吹管的使用安全和寿命。

技术实现要素：

1.要解决的问题

针对现有技术中直吹管隔热性能差、结构复杂和施工困难的问题，本实用新型提供一种复合型直吹管。本实用新型通过在不改变直吹管外形尺寸的前提下，采用复合型的内衬结构有效降低直吹管的外表面温度，延长直吹管的使用寿命，且结构简单，易于施工，为企业节约成本。

2.技术方案

为了解决上述问题，本实用新型所采用的技术方案如下：

一种复合型直吹管，包括直吹管管壳，直吹管管壳的侧壁设置有枪套，枪套插入到直吹管内，直吹管管壳的内壁由内到外依次设置有隔热层和工作层，且隔热层两端分别与直吹管管壳的内壁对应的两端留有距离。采用复合型的内衬结构使得有效降低直吹管外表面温度，且隔热层与直吹管内壁两端均留有距离，在该距离内工作层直接与直吹管管壳内壁紧贴，增强了直吹管整体的气密性，有效提高直吹管的使用寿命。

更进一步的，隔热层两端分别距离直吹管管壳的内壁对应的两端40～60mm。距离太小，使得直吹管整体气密性较差；距离太远使得直吹管整体隔热性能降低。

更进一步的，所述的隔热层为纳米板，且纳米板的导热系数为0.013～0.035w/(m.k)。在该区间的导热系数的纳米板既能满足隔热性能的需求，又使得成本较低。

更进一步的，纳米板的厚度为5～6mm。在该厚度范围内使得纳米板既具有一定的硬度又同时具有柔性，易卷曲。

更进一步的，纳米板的密度为180～220kg/m³。密度太小则硬度不足，容易被压缩，密度太大则失去柔性，不能卷曲。

更进一步的，所述工作层的材质为耐火浇注料。由耐火浇注料进行浇注密实、均匀形成工作层，这样使得工作层不易脱落避免直吹管在工作时发生发红、变形或跑风的问题。

更进一步的，所述耐火浇注料为风管浇注料，且风管浇注料的密度为2.5～2.65g/cm³。风管浇注料采用耐磨性能较好的高铝耐火材料，性能较为稳定，且具有一定的隔热性能。

更进一步的，还包括水冷管，水冷管设置在直吹管管壳的另一侧壁，所述水冷管与枪套呈相对设置。起到对直吹管枪头水冷件降温的作用，使得直吹管整体温度较低，有效提高直吹管的使用寿命。

更进一步的，所述直吹管管壳的材质为钢板。强度高，耐磨损，使用寿命长。

更进一步的，所述枪套的外部设置有枪套保护套。起到固定和保护枪套的作用，减缓枪套的磨损。

3.有益效果

相比于现有技术，本实用新型的有益效果为：

(1)本实用新型在不改变直吹管外形尺寸的前提下，采用隔热层和工作层的复合型内衬结构对直吹管内壁进行保护，使得直吹管的隔热性能较好，且隔热层与直吹管内壁两端留有距离，在该距离内工作层直接与直吹管管壳内壁紧贴，增强了直吹管整体的气密性；整个结构简单，易于施工，成本较低；

(2)本实用新型选用新型隔热材料纳米板作为隔热层，隔热效果好，且纳米板的导热系数为0.013～0.035w/(m.k)，在该区间的导热系数的纳米板既能满足隔热性能的需求，又保证了纳米板在市场上易于采购、价格合理从而具有较好的经济性能；

(3)本实用新型采用5～6mm厚度的纳米板，且纳米板可卷曲，在该厚度范围内的纳米板既保证了具有一定的硬度又同时具有相应的柔性，便于其紧贴于直吹管管壳内壁进行铺贴施工，且保证了在浇注时纳米板不会被剐蹭移位或撕裂破损，有效提高纳米板的使用寿命；

(4)本实用新型所用的纳米板具有憎水性能，避免在浇注料施工时纳米板吸收浇注料中的浆料从而使得耐火浇注料的性能下降，有效提高了耐火浇注料的使用效果；且具有一定的抗压缩性能，10％的纳米板的抗压性能大于等于60kpa，这样既能使纳米板吸收直吹管生产使用中高温带来的热膨胀量，又不至于被过度挤压失去后背衬的刚性支撑而导致耐火浇注料出现裂缝；

(5)本实用新型的工作层采用耐火浇注料制成，具有较好的耐火性能，有效降低直吹管内壁的温度，且采用风管浇注料，风管浇注料采用高铝耐火材料，具有较好的耐磨性能并且性能较为稳定，有效提高直吹管的使用寿命，为企业节约成本；

(6)本实用新型在直吹管管壳侧壁设置有水冷管，能够及时降低直吹管整体的温度，且操作简便；直吹管管壳的材质为钢板使得直吹管整体强度较高，耐磨损；且在直吹管管壳侧壁的枪套外部设置枪套保护套，固定和保护枪套，减缓枪套的磨损；整体使得直吹管的使用寿命较高，降低维修成本。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图；

图2为图1中a-a方向视图。

图中：1、直吹管管壳；2、纳米板；3、耐火浇注料；4、水冷管；5、枪套。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本实用新型进一步进行描述。

实施例1

如图1和图2所示，一种复合型直吹管，包括直吹管管壳1，直吹管管壳1的侧壁设置有枪套5，枪套5插入到直吹管内，优选的，枪套5的外部设置有枪套保护套，起到固定和保护枪套的作用，减缓枪套的磨损，有效提高枪套的使用寿命；直吹管管壳1的内壁由内到外依次设置有隔热层和工作层，隔热层两端分别与直吹管管壳1的内壁对应的两端留有距离，且在该距离内的直吹管管壳1的内壁与工作层直接紧贴；使得工作层能够包覆直吹管管壳1的内壁，提高了整个直吹管的密封性能，有效降低直吹管温度；在本实施例中，所述隔热层为纳米板2，且纳米板2的导热系数为0.013～0.035w/(m.k)，选用新型隔热材料纳米板2作为隔热层，隔热效果好，降低直吹管管壳1表面温度，有效提高直吹管的安全性与使用寿命，且纳米板2与直吹管管壳1的内壁贴合施工方便，且贴合效果较好；纳米板2的导热系数为0.013～0.035w/(m.k)，在该区间的导热系数的纳米板2既能满足隔热性能的需求，又保证了纳米板2在市场上易于采购、价格合理从而具有较好的经济性能；其它能够起到隔热的材质均可制作成隔热层使用在本实用新型中；所述工作层的材质为耐火浇注料3，由耐火浇注料3进行浇注密实、均匀形成工作层，这样使得工作层不易脱落避免直吹管在工作时发生发红、变形或跑风的问题；且耐火浇注料3具有较好的耐火性能，有效降低直吹管内壁的温度；在纳米板2的两端分别与直吹管管壳1的内壁对应的两端留有距离，在该距离内由耐火浇注料3直接与直吹管管壳1的内壁紧贴，保证了耐火浇注料3对直吹管管壳1内壁的包覆性，增强了直吹管整体的气密性，使得直吹管密封性能较好，有效提高直吹管的安全性与使用寿命；纳米板2两端分别距离对应的直吹管管壳1的内壁两端40～60mm，距离太小，使得直吹管整体气密性较差；距离太大使得直吹管整体隔热性能降低；所述直吹管管壳1的材质为钢板，钢板具有较高的耐磨损和耐腐蚀性能；还包括水冷管4，水冷管4设置在直吹管管壳1的另一侧壁，所述水冷管4与枪套5呈相对设置，能够通过注入水及时降低直吹管枪头温度，且操作简便，提高直吹管的使用寿命。

本实用新型通过在不改变直吹管外形尺寸的前提下，采用隔热层和工作层的复合型内衬结构有效降低直吹管的外表面温度，延长直吹管的使用寿命；选用纳米板2作为隔热层，成本较低且隔热性能较好，整体结构简单，易于施工，为企业节约成本；本实用新型在安徽某钢厂及南京某钢厂的中大型高炉直吹管进行了应用，施工简单易行，使得直吹管的使用寿命超过1年，直吹管管壳1外表温度与原来相比降低20℃以上，大大提高了直吹管的使用寿命，为企业带来不错的经济效益。

实施例2

基本同实施例1，优选的，纳米板2的厚度为5mm，5mm厚度的纳米板2既保证了具有一定的硬度又同时具有相应的柔性，便于其紧贴于直吹管管壳1内壁进行铺贴施工，且保证了在浇注时纳米板2不会被剐蹭移位或撕裂破损，有效提高纳米板2的使用寿命；纳米板2具有憎水性能，避免在耐火浇注料3施工时纳米板2吸收耐火浇注料3中的浆料从而使得耐火浇注料3的性能下降，有效提高了耐火浇注料3的使用效果；且纳米板2具有一定的抗压缩性能，10％的纳米板2的抗压性能大于等于60kpa，这样既能使纳米板2吸收直吹管生产使用中高温带来的热膨胀量，又不至于被过度挤压失去后背衬的刚性支撑而导致耐火浇注料3出现裂缝；纳米板2的密度为180kg/m³，该密度下的纳米板2具有良好的耐压性能，施工较为方便，纳米板2的密度过小会导致其硬度不足，容易被压缩；纳米板2的密度过大会导致其失去柔性，不能卷曲，给施工带来困难。

实施例3

基本同实施例1，优选的，纳米板2的厚度为6mm，6mm厚度的纳米板2既保证了具有一定的硬度又同时具有相应的柔性，便于其紧贴于直吹管管壳1内壁进行铺贴施工，且保证了在浇注时纳米板2不会被剐蹭移位或撕裂破损，有效提高纳米板2的使用寿命；纳米板2具有憎水性能，避免在耐火浇注料3施工时纳米板2吸收耐火浇注料3中的浆料从而使得耐火浇注料3的性能下降，有效提高了耐火浇注料3的使用效果；且纳米板2具有一定的抗压缩性能，10％的纳米板2的抗压性能大于等于60kpa，这样既能使纳米板2吸收直吹管生产使用中高温带来的热膨胀量，又不至于被过度挤压失去后背衬的刚性支撑而导致耐火浇注料3出现裂缝；纳米板2的密度为220kg/m³，该密度下的纳米板2具有良好的耐压性能，施工较为方便；纳米板2的密度过小会导致其硬度不足，容易被压缩；纳米板2的密度过大会导致其失去柔性，不能卷曲，给施工带来困难。

实施例4

基本同实施例1，优选的，所述耐火浇注料3为风管浇注料，该风管浇注料使用高品质的耐火骨料、耐火粉料、添加剂和水按照一定比例加入搅拌机，经过5～10分钟的搅拌均匀后即成为三氧化二铝含量高达60％的风管浇注料，且风管浇注料的密度为2.5～2.65g/cm³，密度过小，说明三氧化二铝含量不足，耐磨性、抗风蚀性会降低，也会影响耐火内衬整体寿命；密度过大，其绝热性能越低，会影响隔热层的使用效果和寿命。

本实用新型所述实例仅仅是对本实用新型的优选实施方式进行描述，并非对本实用新型构思和范围进行限定，在不脱离本实用新型设计思想的前提下，本领域工程技术人员对本实用新型的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本实用新型的保护范围。