专利名称：钢包快速烘烤装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种火焰喷枪，特别涉及一种用同一装置可分别使用燃气或燃油，以用火焰预热钢包及中间包等的快速烘烤装置。
目前在冶金行业上使用的钢包烘烤装置有燃气式和燃油式两类，其结构如
图1和2所示，前者包括燃气进气管1，压缩空气进气管2，燃气管4及文丘里管式的喷咀7，压缩空气管5，冷却水管3和冷却水套6；后者包括喷头1，喷油咀2，异径三通3及燃油管4等。由于钢厂的燃气(如转炉煤气)的成份和压力波动较大，故有时不能满足稳定供气的要求，此时需换用燃油(重油和轻油)式装置，工厂对这种交替使用两种装置的情况颇感不便，十分希望有一种取它两而代之的、用同一装置可分别使用燃气或燃油的烘烤装置。除此之外，上述两种装置还有如下缺点其一，这两种装置的结构设计决定了喷射火焰的长度不够，火力不足，无法喷到钢包底部，上半部火焰呈飘散状态，大部分热量停留在钢包上半部，故钢包受热不匀，上下部温差可达300℃以上，而底部加热不够，影响浇铸工艺的正常进行；其二，燃气式装置采用水冷却来保护喷咀及其相关部件(如
图1所示)，故使整套装置体积较大而笨重，且易漏水，冷却水又带走了部分热量；其三，这两种装置均无富氧气助燃手段，如用氧气助燃的燃气式装置，由于氧流量一般不可能很大，故与燃气的混合不充分，影响充分燃浇，火焰呈暗红色，有黑烟，而用压缩空气助燃的燃气式装置，因氧含量较低也存在同样问题；用压缩空气使燃油雾化且作助燃的燃油式装置，燃油和压缩空气仅在出口处混合，因而燃油雾化度较差，射出的火焰束状不稳定，有黑烟。另外，同样因为压缩空气作助燃气也满足不了充分燃烧的要求，故装置的热负荷低，而耗油却较高。
针对上述存在的问题，本实用新型的目的是要提供一种钢包烘烤装置，用同一个这样的装置既可用燃油作燃料，又可换用燃气作燃料；此外，在这种装置中采用一种改进的喷咀，使它喷射的火焰长度和截面均有所增大，并能省去水冷却而达到缩小装置体积和重量的目的；本实用新型的又一目的是除了用压缩空气作助燃介质外，还增加一富氧气助燃供气结构，使整个装置的热负荷得以提高。
为实现上述目的，本实用新型提供的一种钢包快速烘烤装置包括一具有一入口和一出口的喷咀，一与喷咀中心线共轴线且与喷咀入口连通相连的空心燃油管，一与喷咀和燃油管共中心轴线并间隔开地套在喷咀和燃油管外的空心压缩空气管，以在喷咀、燃油管与压缩空气管之间形成一压缩空气气道；该装置还包括一与上述中心线共轴线并间隔开地套装在压缩空气管外的空心燃气管，以在压缩空气管与燃气管之间形成一燃气气道，上述压缩空气气道和燃气气道的出口端面均与喷咀出口端面基本齐平，上述压缩空气气道的靠喷咀的那一段则呈围绕上述中心线的螺旋状气道；此外，上述喷咀有一据其中心并与其入口连通的混合室和至少三个沿喷咀径向均布的、连通压缩空气气道和混合室的、向上述中心线倾斜的通孔，其中混合室是一由一大直径的中间部分、一靠喷咀入口一侧的从喷咀入口向中间部分的扩张部分和一靠喷咀出口一侧的从中间部分向喷咀出口的收缩部分组成的腰鼓形空腔。
具体地说，在实施上述发明构思时，上述烘烤装置中的压缩空气气道的那一螺旋状气道部分，可由喷咀外表上的、围绕上述中心线的螺旋状部分与压缩空气管的内壁所围成；或者，将压缩空气管做成由两部分组成，其中第一部分的长度基本上等于喷咀的长度，其第二部分的内、外径与第一部分的相等，第一部分的内壁上有一围绕上述中心线的螺旋状部分，而喷咀的相应于混合室的那一段的外壁做成圆柱面，它和第一部分之间围成一段螺旋状气道。
此外，经试验证明，上述通孔相对于喷咀中心线的倾角以40°～50°为宜。
按照本实用新型的又有一构思，在具有上述结构设计的烘烤装置的基础上，可增设一富氧供气部分，具体说，可再将一空心富氧气管间隔开地套装在上述燃气管之外，以在它和燃气管之间形成一富氧气气道，该气道的出口端与上述诸气道的出口端基本齐平，而且，在它的出口端还可装上一使出口内径逐渐收缩的收缩环，以在此出口区形成富氧气的紊流作用而促进富氧气与燃气的混合。
上述发明构思所涉及的这种烘烤装置的结构特点、优点以及本实用新型的目的，将会在通过对下述实施例的描述以及对其附图的说明变得更为清晰。
所附的附图包括
图1为现有的燃气式烘烤装置的结构示意图；图2为现有的燃油式烘烤装置的结构示意图；图3为本实用新型快速烘烤装置的一实施例的主要结构示意图(其余部分被断开未表示出)；图4为本实用新型快速烘烤装置的又一实施例的主要结构示意图(其余部分被断开未表示出)；以及图5为具有图4所示结构的装置的外形图。
如图3所示，该实施例所示的快速烘烤装置的组成部分及其结构如下一喷咀20，它具有沿其中心线9延伸的一入口204和一出口205。在其内部中心处还有一呈腰鼓形空腔的混合室203，它由一大直径的圆柱状中间部分、一靠喷咀入口204侧的从喷咀入口204向中间部分的扩张(喇叭口形)部分和一靠喷咀出口205侧的从中间部分向喷咀出口205的收缩(逆置的喇叭口形)部分组成。在它的外部圆周面上有一围绕其中心线9的螺旋状部分7；在它的靠近其入口204的圆锥体部分上具有至少三个，如四个沿其径向均布的通孔202，这些通孔使混合室203与喷咀外相通，且向着中心线9倾斜，其倾角α以40°～50°为宜；一空心燃油管8，它与喷咀中心线9共轴线，且与喷咀入口204相连通地连接；一空心压缩空气管60，它与喷咀20和燃油管8共中心线，并间隔开地套装在喷咀20和燃油管8之外，其出口向里收缩，出口端面基本与喷咀出口205端面齐平。该管可按两种情况设计制作；第一种情况，将压缩空气管60做成单根的，这样，在它套装在燃气管8外面后，其靠近喷咀20的前一部分的内壁与上述具有一螺旋状部分7的喷咀20外表之间形成一螺旋状气道，该螺旋状气道与压缩空气管60的后一部分的内壁和燃气管8之间形成的直气道相通，组成一总的以“10”表示的压缩空气气道，以送入压缩空气。由上述可知此气道经过通孔202与喷咀混合室203相连通；第二种情况，压缩空气管60可做成两段结构的，其前一段62长度基本上等于喷咀20的长度，该段62的内壁上加工出一围绕中心线9的螺旋状部分7，而此时的喷咀20的相应于混合室203的那一段外圆周表面加工为圆柱面，以使喷咀20与该段62之间形成一螺旋状气道，而后一段61则仍为一与前一段62内、外径相等的直空心管，同样，组成一压缩空气气道10；以及一空心燃气管4，它也与上述中心线9共中心线，且间隔开地套装在压缩空气管60之外，其出口端面也基本上与喷咀出口205端面齐平，该出口端也可做成略向里收缩的收口(图上未表示出)。它与压缩空气管60之间形成一燃气气道40，以送入燃气。
上述燃油管8或燃气管4以及压缩空气管60中，通过各装有阀门(未画出)的燃油进油管80或燃气进气管90以及压缩空气进气客100(见图5)向里送入燃油或燃气和压缩空气，并在喷咀20出口附近处汇合并被引燃生焰。
现看图4。该图所示本实用新型另一实施例的主要结构，和图3所示的大致相同，只不过在燃气管4外又套上一空心富氧气管3，它也和上述各管一起以“9”为中心轴线，并与燃气管4间隔开，以在它和燃气管4之间形成一富氧气气道30。在该管的出口端上装有一具有一向里斜向突出的凸缘100的环状收缩环1，从而使富氧气管3出口处的内径逐淅变小，以当富氧气从出口喷出时形成一定紊流，而促进富氧气与燃气或燃油、压缩空气的充分混合。另外，如图5所示，通过一装有阀门(未画出)的富氧气进气管70向富氧气管3中送入富氧气，而在喷咀20出口附近处与上述其它燃烧介质汇合并被引燃生焰。
图5以结构示意方式，展现了本实用新型的后一种烘烤装置的外形。显然，前一实施例所述的装置外形与后一种基本相似，只不过少了一个套在最外方的富氧气管(不另绘图未出)。
使用本实用新型烘烤装置时，只要根据用户的需要，打开燃油、进油管或燃气进气管中的阀门而使用燃油或燃气，这样就可达到同一装置单独使用其中一种燃料而兼用两种燃料的目的。显然，本装置不利于因而不建议同时使用两种燃料，否则将对火焰组织带来困难。
在合理选用上述各燃烧介质的工艺参数以及上述喷咀的主要技术参数后，本装置可获得良好效果，经测试，火焰长度明显增长，可达2米，且火焰截面和力度均有改善，因而节省了钢包烘烤时间。现有技术的燃气式装置烘烤热包需4－5小时，燃油式2－3小时。而本装置使用燃气时烘烤热包仅需1小时，使用燃油时，烘烤热包仅需40分钟。此外，使用燃油时，可降低油耗40％，使用燃气时可节约燃气20％。之所以如此，主要是由于下述原理所带来的优点其一，喷咀的通孔、混合室及螺旋状气道明显提高了燃烧效果。在使用燃油时，燃油从喷咀入口进入混合室后扩张。与此同时，压缩空气从四个通孔沿斜向喷入混合室，与燃油冲击混合，油滴在与压缩空气的相互碰撞下被逐渐细化，然后喷出喷咀出口，在出口处雾化燃油和经螺旋气道喷出的压缩空气混合，由于沿螺旋气道喷出的压缩空气具有对从混合室喷出的部分压缩空气和燃油的混合液的强烈的旋混作用，故提高了它们的混合效果，保证了火焰的长度和力度；另一种情况，即使用燃气如煤气时，煤气的喷射混合过程是一煤气分子扩散运动的过程，在扩散过程中与沿螺旋状气道喷出的旋转气流的撞击下，煤气和压缩空气之间得到很好的扩散。当火焰喷射区的喷射速度达到一定值时，燃烧介质之间的扩散也就愈烈即混合效果愈佳。加上在合理选择煤气和空气之间的配比，就能达到基本完全燃烧。
其二，如上所述，由于采用了螺旋状气道，故沿螺旋线行进的压缩空气本身对喷咀起到冷却作用，而因带走了喷咀的热量而使得以升温的压缩空气，将此部分热量重新又用于燃烧过程，故不存在现有技术中的用冷却水带走部分热量的弊病。事实证明，由于冷却保护作用使喷咀寿命得以延长，可长达六个月。
其三，增加富氧气作助燃气后，一方面避免了产生黑烟，提高了燃料的热负荷，加速钢包的升温速度；另一方面，加入富氧气后，火焰的截面、力度和喷射速度均得以提高。此外，由于在富氧气管出口处增加了收缩环，故出口处产生的富氧气的紊流又促进了煤气或燃油和压缩空气的混合，从而提高火焰截面和力度。
权利要求1.一种钢包快速烘烤装置包括一具有一入口204和一出口205的喷咀20，一与喷咀中心线9共轴线且与喷咀入口204连通相连的空心燃油管8，一与喷咀20和燃油管8共中心轴线并间隔开地套在喷咀20和燃油管8外的空心压缩空气管60，以在喷咀20、燃油管8与压缩空气管60之间形成一压缩空气气道10，其特征在于，还包括一与所述中心线9共轴线并间隔开地套装在所述压缩空气管60外的空心燃气管4，以在所述压缩空气管60与所述燃气管4之间形成一燃气气道40，所述压缩空气气道10和燃气气道40的出口端面均与所述喷咀出口205的端面基本齐平，所述压缩空气气道10的靠所述喷咀20的那一段则呈围绕所述中心线9的螺旋状气道；所述喷咀20有一据其中心并与其入口204连通的混合室203和至少三个沿所述喷咀20径向均布的、连通所述压缩空气气道10和所述混合室203的、向所述中心线9倾斜的通孔202，所述混合室203是一由一大直径的中间部分、一靠所述喷咀入口204一侧的从所述喷咀入口204向中间部分的扩张部分和一靠所述喷咀出口205一侧的从中间部分向所述喷咀出口205的收缩部分组成的腰鼓形空腔。
2.如权利要求1所述的钢包快速烘烤装置，其特征在于，所述压缩空气气道10的靠所述喷咀20的那一段螺旋状气道是由所述喷咀20外表上的、围绕所述中心线9的螺旋状部分7与所述压缩空气管60的内壁所围成。
3.如权利要求1所述的钢包快速烘烤装置，其特征在于，所述压缩空气管60由一段长度基本上等于所述喷咀20的长度的第一部分62和一段内、外径与所述第一部分62相等的第二部分61组成，所述第一部分62的内壁上有一围绕所述中心线9的螺旋状部分7，所述喷咀20的相应于所述混合室203的那一段的外壁为圆柱面，它和具有所述螺旋状部分7的所述第一部分62之间围成所述压缩空气气道10的螺旋状段。
4.如权利要求1所述的钢包快速烘烤装置，其特征在于，所述喷咀20上的通孔202有四个。
5.如权利要求1或4所述的钢包快速烘烤装置，其特征在于，所述通孔202相对于所述喷咀中心线9的倾角α以40°～50°为宜。
6.一种钢包快速烘烤装置包括一具有一入口204和一出口205的喷咀20，一与喷咀中心线9共轴线且与喷咀入口204连通相连的空心燃油管8，一与喷咀20和燃油管8共中心轴线并间隔开地套在喷咀20和燃油管8外的空心压缩空气管60，以在喷咀20、燃油管8与压缩空气管60之间形成一压缩空气气道10，其特征在于，还包括与所述中心线9共轴线，并在所述压缩空气管60外依次彼此间隔开地套装的空心燃气管4及空心富氧气管3，以分别在所述压缩空气管60与所述燃气管4之间及所述燃气管4与所述富氧气管3之间形成一燃气气道40和一富氧气气道30，所述压缩空气气道10，燃气气道40和富氧气气道30的出口端面均与所述喷咀出口205端面基本齐平，所述压缩空气气道10的靠近所述喷咀20的那一段则呈围绕所述中心线9的螺旋状气道；所述喷咀20有一据其中心并与其入口204连通的混合室203和至少三个沿所述喷咀20径向均布的、连通所述压缩空气气道10和所述混合室203的，向所述且中心线9倾斜的通孔202，所述混合室203是一由一大直径的中间部分、一靠所述喷咀入口204一侧的从所述喷咀入口204向中间部分的扩张部分和一靠所述喷咀出口205一侧的从中间部分向所述喷咀出口205的收缩部分组成的腰鼓形空腔。
7.如权利要求6所述的钢包快速烘烤装置，其特征在于，在所述富氧气管3的出口端还包括有一环状收缩环1，它具有一向里斜向突出的凸缘100，从而使所述富氧气管出口处内径逐淅变小。
8.如权利要求6或7所述的钢包快速烘烤装置，其特征在于，所述压缩空气气道10的靠所述喷咀20的那一段螺旋状气道，是由所述喷咀20外表上的、围绕所述中心线9的螺旋状部分7与所述压缩空气管60的内壁所围成。
9.如权利要6或7所述的钢包快速烘烤装置，其特征在于，所述压缩空气管60由一段长度基本上等于所述喷咀20的长度的第一部分62和一段内、外径与所述第一部分相等的第二部分61组成，所述第一部分62的内壁上有一围绕所述中心线9的螺旋状部分7，所述喷咀20的相应于所述混合室203的那一段的外壁为圆柱面，它和具有所述螺旋状部分7的所述第一部分62之间围成所述压缩空气气道10的螺旋状段。
10.如权利要求6或7所述的钢包快速烘烤装置，其特征在于，所述喷咀20上的通孔202有四个。
11.如权利要求6或7所述的钢包快速烘烤装置，其特征在于，所述通孔202相对于所述喷咀中心线9的倾角α以40°～50°为宜。
12.如权利要求10所述的钢包快速烘烤装置，其特征在于，所述通孔202相对于所述喷咀中心轴线9的倾角α以40°～50°为宜。
专利摘要一种钢包快速烘烤装置，它包括一外表带螺旋体的喷嘴和与其相连通的燃油管，套在它们外面的压缩空气管，以在喷嘴、燃油管和压缩空气管之间形成一其中部分为螺旋状气道的压缩空气气道，还包括依次套在压缩空气管外的燃气管和富氧气管，燃油和压缩空气分别从喷嘴入口及其上的数个通孔进入喷嘴混合室，使提高燃油雾化度，压缩空气同时经螺旋气道喷至喷嘴出口处，从而提高燃油或燃气和压缩空气的混合度及火焰长度，且可冷却喷嘴，富氧气明显提高了火焰的截面和力度，使用该装置可缩短钢包烘烤时间4～5倍，提高喷嘴使用寿命，节约燃气20％或燃油40％。
文档编号B22D41/005GK2137574SQ9121524
公开日1993年7月7日 申请日期1991年3月20日 优先权日1991年3月20日
发明者蒋月忠 申请人:上海新中冶金设备厂