一种熔池熔炼侧吹用亚音速/超音速射流喷枪的制作方法

本发明涉及一种熔池熔炼侧吹用亚音速/超音速射流喷枪，属于冶金技术领域。

背景技术：

近年来，富氧熔池熔炼技术迅猛发展，顶吹和底吹熔炼技术的产量不断提高，但侧吹熔炼技术的发展稍显落后，其产能在富氧熔池熔炼技术中所占的份额最小，这是其工艺特点所决定的。

在喷射冶金过程中，喷入熔池中的气体对熔池搅拌起着非常重要的作用。射流周围的熔体在卷吸作用下随气体一同运动，使得射流的横向运动速度迅速降低，导致射流的搅动半径较小。当炉体宽度过大时就难以吹透渣层，这就限制了侧吹炉的炉体大型化发展，使侧吹炉的熔炼能力处于一个较低的水平，难以产生规模效应，进一步降低熔炼生产的单位成本。

要实现炉内大型化，提高射流的搅动半径，就必须提高富氧空气的出口流速，但对于普通喷枪来说当出口速度达到音速时就会产生“壅塞现象”，即无论喷枪内的气压如何提高，气体的出口速度都不会继续增大，最高只能达到音速，若要继续增大气体的出口速度喷枪就必须采用特殊的设计。

技术实现要素：

针对上述现有技术存在的问题及不足，本发明提供一种熔池熔炼侧吹用亚音速/超音速射流喷枪。该喷枪风道采用拉法尔喷管，可使枪内的气体流速进一步加大直至超越音速，极大的提高了射流的搅动半径，增加炉体宽度，进而提高侧吹炉的熔炼能力，本发明通过以下技术方案实现。

一种熔池熔炼侧吹用亚音速/超音速射流喷枪，包括枪体1、喷头2、外套管3、耐火材料层4、气道5和气体入口6，所述枪体1设置在炉体侧壁一侧的外围上设有外套管3，枪体1一端端口上设有喷头2，喷头2表面设有耐火材料层4，枪体1内部中间位置设有横置的气道5，气道5连通喷头2，枪体1上侧设有气体入口6，气体入口6与气道5连通，气体入口6与供气管路密封连接，气道5为先收缩后扩张的拉法尔喷管状。

所述枪体1设置在炉体侧壁时，枪体1相对炉体侧壁倾斜，倾斜角度为0～40°。

该熔池熔炼侧吹用亚音速/超音速射流喷枪的工作原理为：

将枪体1设置在炉体侧壁，通过供气管路向气体入口6提供气体，气体在先收缩后扩张的拉法尔喷管状的气道5进一步加大直至超越音速或亚音速喷吹到炉体中。

本发明的有益效果是：

（1）风道采用拉法尔喷管，可使枪内的气体流速进一步加大直至超越音速，极大的提高了射流的搅动半径，增加炉体宽度，进而提高侧吹炉的熔炼能力；

（2）气体流速的增大有利于增强对熔池的搅拌作用，为熔炼反应创造更好的动力学条件，提高侧吹炉的床能力；

（3）喷枪具有一定的向下倾斜角度，可进一步增大射流的搅动半径，增加炉体宽度；

（4）枪体与外套管，还有枪体与喷头之间是可拆卸的，装置结构模块化，便于枪体的维护以及喷头烧损后进行更换。

附图说明

图1是本发明喷枪结构示意图；

图2是本发明喷枪安装示意图。

图中：1-枪体，2-喷头，3-外套管，4-耐火材料层，5-气道，6-气体入口。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式，对本发明作进一步说明。

实施例1

如图1和2所示，该熔池熔炼侧吹用亚音速/超音速射流喷枪，包括枪体1、喷头2、外套管3、耐火材料层4、气道5和气体入口6，所述枪体1设置在炉体侧壁一侧的外围上设有外套管3，枪体1一端端口上设有喷头2，喷头2表面设有耐火材料层4（耐火材料的主要成份为氧化铝），枪体1内部中间位置设有横置的气道5，气道5连通喷头2，枪体1上侧设有气体入口6，气体入口6与气道5连通，气体入口6与供气管路密封连接，气道5为先收缩后扩张的拉法尔喷管状。

其中枪体1设置在炉体侧壁时，枪体1相对炉体侧壁倾斜，倾斜角度为25°。

冶炼厂炼铜车间的瓦纽科夫炉，在采用该熔池熔炼侧吹用亚音速/超音速射流喷枪后，风压由0.1MPa提高为0.6MPa，出口流速可达到380m/s，喷枪的向下倾斜角度设置为25°，可进一步增强气体射流的搅动半径，同时提高熔池内的搅拌强度，促进熔池内的脱硫造渣反应快速充分的进行，床能力从20t/m²·d提高为40t/m²·d，炉体宽度可由2m增加到4m，有效熔炼面积由36m²提高到72m²，使侧吹炉的日处理干料量由600t提高到1200t以上。

实施例2

如图1和2所示，该熔池熔炼侧吹用亚音速/超音速射流喷枪，包括枪体1、喷头2、外套管3、耐火材料层4、气道5和气体入口6，所述枪体1设置在炉体侧壁一侧的外围上设有外套管3，枪体1一端端口上设有喷头2，喷头2表面设有耐火材料层4（耐火材料的主要成份为氧化铝），枪体1内部中间位置设有横置的气道5，气道5连通喷头2，枪体1上侧设有气体入口6，气体入口6与气道5连通，气体入口6与供气管路密封连接，气道5为先收缩后扩张的拉法尔喷管状。

其中枪体1设置在炉体侧壁时，枪体1相对炉体侧壁倾斜，倾斜角度为0°。

实施例3

如图1和2所示，该熔池熔炼侧吹用亚音速/超音速射流喷枪，包括枪体1、喷头2、外套管3、耐火材料层4、气道5和气体入口6，所述枪体1设置在炉体侧壁一侧的外围上设有外套管3，枪体1一端端口上设有喷头2，喷头2表面设有耐火材料层4（耐火材料的主要成份为氧化铝），枪体1内部中间位置设有横置的气道5，气道5连通喷头2，枪体1上侧设有气体入口6，气体入口6与气道5连通，气体入口6与供气管路密封连接，气道5为先收缩后扩张的拉法尔喷管状。

其中枪体1设置在炉体侧壁时，枪体1相对炉体侧壁倾斜，倾斜角度为40°。

以上结合附图对本发明的具体实施方式作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施方式，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。