[发明专利]铁水预处理用喷枪枪芯结构的改进

说明书

技术领域

本发明涉及一种铁水预处理用喷枪枪芯结构的改进，属于铁水预处理用喷枪领域。

背景技术

铁水预处理用喷枪是应用于混铁车或铁水包上对铁水进行脱硫、脱磷处理的工具，使用时将其插进混铁车或铁水包中的铁水中，通过其用N₂气输送CaO、CaC₂、CaF₂或Na₂CO₃等粉剂对铁水进行脱S、脱P和补充脱Si的处理，以降低或消除铁水中的硫、磷、硅等的杂质元素。

现在服役中的枪型结构多半为参照日本川崎技术而设计的，图1为一种枪型的示例图。

喷枪结构是内芯为钢管，外部包裹高性能莫来石质浇注料，钢质芯管的作用一是通过最内层的钢管，用N₂气输送CaO、CaC₂、CaF₂或Na₂CO₃等脱硫、脱磷粉剂至铁水中，二是用最外层的支撑钢管外部的耐火材料；外部包裹的耐火材料起保护内部钢质芯管的作用。由于喷枪在高温下喷粉剂时钢管受热后膨胀远大于外部的耐火材料，所以耐火材料易产生破坏裂纹；且处理过程中因铁水翻动、喷枪抖动很剧烈，易产生机械裂纹；喷枪多次插进拔出铁水，温度变化大易产生热震裂纹，因此喷枪的损毁形式为耐火材料产生裂纹致使铁水渗至钢管内芯而穿孔或断裂。

发明内容

本发明目的在于提供一种铁水预处理用喷枪枪芯结构的改进。这结构的改进包括以下两方面：

1、将多管结构改为单管结构

当喷枪插入1350℃左右的高温铁水中时，高温铁水的热量通过耐火材料逐渐传递到钢芯上，使包裹于耐火材料内的钢芯的温度将渐渐提升，且喷枪插入铁水中的时间越长，钢芯的温度升得越高。由于钢管受热后的膨胀率远远大于外部包裹的耐火材料，致使耐火材料受到很大的拉应力而产生裂纹，高温铁水一旦沿着裂纹渗入至内部钢芯时，钢芯穿孔就会导致整支枪的损坏。也会出现钢芯温度升高后，芯管变软，在喷枪处理铁水的过程中，因剧烈的抖动而弯曲。

由于对铁水进行脱硫、脱磷处理用的粉剂及携带粉剂用的N₂在不断地向铁水中输送的过程中对钢管具有冷却作用，但现在使用的多管结构，输送脱硫、脱磷粉剂及载气的是最内部的喷粉芯管，粉剂及载气只对最内部的喷粉芯管起冷却作用，对最外部支撑耐火材料的支撑钢管没有作用，所以在处理铁水的过程中支撑钢管的温度不断升高，致使外部的耐火材料易开裂损坏或弯曲损坏。

本发明旨在针对现有的双管或三管铁水预处理喷枪枪芯结构改为单管结构，使单管既起喷吹粉剂和载气的作用，又起支撑外部耐火材料的作用，这样在处理铁水的过程中，源源不断地喷吹的粉剂和载气对钢管能很好地起到冷却作用，使钢管的温度不致于升高，能有效地减少耐火材料的开裂和枪芯的软化，提高喷枪的使用寿命。修改后的结构剖面如图2所示。

2、缩减钢芯内径和外径

将双管或三管的多管结构改为单管结构后，由于抽离了内部的喷粉管，而改用支撑管作为喷粉通道，这样通道的孔径突然大幅放大，当有一定压力的载气和粉剂经过此处时，压力突然大幅下降，容易造成粉剂堵塞于芯管中。

为防止芯管的堵塞，将钢芯的内径缩小，内径缩至与原喷粉管内径相当的尺寸，原喷粉管的内径一般为18-25mm，改为单管结构后，在确保不改变喷口的尺寸的前提下，可将单管的内径改为30-60mm。

由于单管还起支撑管的作用，为了有一定的刚度，保证整支重量达1-2吨、长达6-9米的喷枪在吊装、运输和使用过程中不至于弯曲、开裂或折断，管壁厚度的设计至关重要，管壁厚度要保证整支喷枪的刚性满足要求，原支撑管的壁厚一般5-10mm，相应地，单管的管壁厚度可设计为5-15mm。在内径大幅缩减的同时，外径也应相应地减小。

由于外径的缩减，相应地增加了枪芯外部耐火材料的厚度，增加了高温铁水至钢芯的距离，这样高温铁水向钢管的传热距离拉长，可进一步减少钢管的受热和温度的升高，从而可进一步提高整支喷枪的使用寿命。

为防止芯管的堵塞，将支撑管的内径缩小，同时在保证壁厚的条件下相应地缩减支撑管的外径，这样可防止管道内的压力大幅减少，造成堵枪现象，同时由于外径的缩减相应地增加了耐火材料的厚度，增加了高温铁水至钢质芯的距离，这样高温铁水向钢管的传热距离拉长，可进一步减少钢管的受热和温度的升高，从而提高整支喷枪的使用寿命提高5炉以上。