[实用新型]电弧炉炼钢氧枪用水冷壁

说明书

技术领域

本实用新型涉及冶金炼钢吹氧技术，尤其是属于一种向电炉钢液中输送氧气的配套装置。

背景技术

现代电炉炼钢炉壁吹氧采用超音速射流方式已成为高功率电炉提高冷区废钢熔化速度和均匀熔化的必备工具，供电与供氧的结合是提高炼钢过程中化学能利用效率，以降低电能消耗，提高冶炼强度，节约成本的重要手段，对提高电炉炼钢的冶炼节奏，生产成本的大幅度下降，具有非常重要的意义。

电炉氧枪通常是安装固定在渣线上方的炉壁上，从氧枪中喷射出的超音速气流和高速火焰流护套需要在前端燃烧室首先形成汇流保护带，改善相互干涉性能，提高火焰射流的稳定性，增强超音速气体射流的聚集度和长度。现有氧枪焰流的燃烧室结构有两种设计，一种是氧枪与燃烧室为一体结构，氧枪前端周围部位延伸形成环套构成水冷燃烧室，如美国专利US6096261。另一种是氧枪与燃烧室为分体结构，氧枪安装固定在水冷壁上，水冷壁为长方型结构，镶嵌在炉壁上，通常由导热性能良好的金属铜制作，通过冷却水带走热量。水冷壁的氧枪固定位置前端周围的延伸部位构成火焰燃烧室，如中国专利CN1387015A。

但现有的氧枪水冷套的炉内部分为平面结构，如图1和2所示，其中1是上部平面结构；2是碳粉喷孔；3是吹氧助熔氧枪主喷孔；4是二次燃烧辅氧喷孔；5是主氧枪安装位置。氧焰要射入钢液中，炉壁上的氧枪必须向下倾斜一定的角度，这就造成了氧枪前部延伸部位燃烧室呈上短下长的非对称分布，影响到汇流保护效应的发挥，造成火焰聚集度的偏离，水冷燃烧室承受更大的散射热流冲击，易于引起燃烧室壁的烧蚀，同时在实际使用过程中燃烧室下凹部位延长部分易于受到落料的机械损伤，影响实际使用效果。

发明内容

本实用新型要解决的技术问题是提供一种电弧炉炼钢氧枪用水冷壁，该氧枪用水冷壁能够改善水冷壁燃烧室的对称性，能够节省能源提高效率，延长氧枪用水冷壁寿命。

为解决上述技术问题，本实用新型的一种电弧炉炼钢氧枪用水冷壁，其上设有吹氧助熔氧枪主喷孔及燃烧室、二次燃烧辅氧喷孔，吹氧助熔氧枪主喷孔上方的水冷壁形状为向内凸起的。

优选地，所述向内凸起部分为圆弧面。

优选地，所述吹氧助熔氧枪主喷孔的喷射角度与炉壁夹角在40°～60°之间。

优选地，所述二次燃烧辅氧喷孔为横向扇形喷孔，扇面夹角≤90°，喷射角度与炉壁夹角在60°～90°之间。

优选地，所述燃烧室管壁上母线与下母线长度相当。

优选地，所述燃烧室管壁上母线与下母线长度比例为0.35～1.00。

优选地，所述的水冷壁内侧涂有一层或多层氧化锆复合镀层。

本实用新型水冷壁炉内部位吹氧助熔主喷孔上方增加凸起结构与现有技术相比，其有益效果是：，大大延长了燃烧室上半部位的长度，改善燃烧室的上下对称性，有利于对超音速射流汇流保护效应的发挥，避免焰流的上下偏离，提高火焰的聚集度和长度，减轻火焰对燃烧室壁的烧蚀。同时，在实际使用过程中燃烧室易受落料机械损伤部位由下凹结构变为凸起结构，抗机械损伤能力增强。在水冷壁的炉内表面和燃烧室内表面等易烧损部位，采用热喷涂方法形成氧化锆表面复合耐热保护层，氧化物陶瓷材料所形成的涂层，具有优良地耐高温氧化、耐腐蚀、耐磨损、隔热等性能特点。Zr0₂系列涂层应用于在电炉炼钢铜冷却壁面向炉内的一侧，喷涂Zr0₂系列复合陶瓷涂层，形成绝热层能够减轻冷却壁所受到的热应力，同时，有利于挂渣形成炉渣保护层，用以隔热和抗烧蚀，进一步提高了水冷壁的整体使用寿命。采用对液面呈扇形布置的二次燃烧喷孔结构，改善二次燃烧效果。

附图说明

图1是现有水冷壁结构示意图。

图2是图1侧面剖视图。

图3是本实用新型结构示意图。

图4是图3侧面剖视图。

图中，1是凸起结构；2是碳粉喷孔；3是吹氧助熔氧枪主喷孔；4是二次燃烧辅氧喷孔；5是主氧枪安装位置。

具体实施方式

如图3和图4所示，该水冷壁采用一体化长方形水冷结构，由吹氧助熔氧枪主喷孔3、碳粉喷孔2和二次燃烧喷孔4构成，实现吹氧助熔、吹碳造泡沫渣和二次燃烧组合功能为一体。在炉内部位吹氧助熔主喷孔3上方增加凸起结构1，改善燃烧室的上下对称性，有利于燃烧室对超音速射流。水冷壁朝向电弧炉内侧的表面，适合于安装镶嵌在电弧炉的侧壁，与炉壁接触部位厚度根据现场实际情况在90～120mm之间，在水冷壁的炉内表面和燃烧室内表面等易烧损部位，采用表面涂镀处理方式进行预保护，进一步提高了水冷壁的整体使用寿命。图中的粗线范围内为氧化物复合耐热保护层，涂镀层由一层或多层构成，每一层的组成不同，与铜基体接触的涂镀层最好由镍基或钴基合金构成，通过电镀或热喷涂方法形成，氧化锆复合涂层的耐温、耐腐蚀和耐磨损性能要优于铜基材料，而导热性能要远低于铜基体，从而减轻铜基材的热负荷、热腐蚀和机械损伤，对铜基体形成良好的保护作用。碳粉喷孔2，其喷射角度应使其射流在金属液面附近与主氧气流相会合。吹氧助熔氧枪主喷孔3的燃烧室其喷射角度为向下与炉壁夹角在40°～60°之间。二次燃烧辅氧的扇形喷孔4，左右之间角度小于等于90°，喷射角度向下与炉壁夹角在60°～90°之间。采用对液面呈扇形布置的二次燃烧喷孔结构，改善二次燃烧效果。在吹氧助熔主喷孔燃烧室上半部增加的凸起结构1，上半部增加的范围是从开始凸起直到燃烧室管壁上下部分长度完全对称，即上下部分母线长度比例直到1∶1，其优选的实施方案之一是上下部分长度比例为0.62，见图2，通常没有上半部增加凸起的燃烧室上下部分长度比例为0.3左右。同时由于上半部凸起部位的结构能够承受较大炉顶废钢落的击打，避免了落料对燃烧室下半部较薄弱的凹陷部位机械损伤，主氧枪安装位置5与其前部延伸区域的燃烧室同轴。