[发明专利]一种喷油油冷氧枪

说明书

技术领域

本发明涉及一种喷油油冷氧枪，属于冶金吹氧设备技术领域。

技术背景

在炼钢工艺中，为降低电能消耗和缩短冶炼时间采用了吹氧技术。在熔融还原炼铁工艺中，也采用了吹氧技术。冶炼过程中保持炉温稳定是非常重要的，目前，向炉内只喷入氧气进行燃烧来提升炉温，不仅所需时间长，而且难以稳定炉温。燃油与氧燃烧具有温度高、发热量大、燃烧过程易于控制等特点，但目前在炼钢和富氧顶吹熔融还原冶炼领域的运用还未见报道，既是氧枪又是燃烧器的氧枪也未见报道。

发明内容

本发明的目的是提供一种喷油油冷氧枪，通过双通道结构使氧、油混合燃烧，将油既作燃料又是冷却剂，氧枪即是氧枪又是燃烧器，改善氧枪火焰温度和对炉料的辐射与对流传热。

本发明的技术方案是：喷油油冷氧枪包括枪体及连于其下端的喷头；枪体由外管1、中间管2和内管3三支同心管组成，中间管2位于外管1和内管3之间，外管1上端头由带中心轴孔的外管堵头10封堵，内管3上端头穿固于外管堵头中心轴孔中并外接氧气接头7，外管1上部内腔设有带中心轴孔的隔板结构，中间管2上端穿固于隔板的中心轴孔中、其端头与外管堵头内端面间形成空腔，外管1隔板上侧的左管壁上设有进油管接头5、隔板下侧的右管壁上设有出油管接头4；喷头上部为与枪体外管1、中间管2和内管3下端头对接的喷头外管15、喷头中间管16和喷头内管17，其下部为逐步收缩的圆锥体结构，喷头内管17底部侧锥壁上开有氧喷口12，喷头内管17与喷头中间管16之间空腔底部侧锥壁上开有油喷口11；喷头中间管16管壁上设有供冷却油流出的通孔，枪体中间管2与内管3和外管1之间形成的环状空腔，喷头中间管16与喷头内管17和喷头外管15之间形成的环状空腔，经喷头中间管16管壁上的通孔连通形成油路通道。

所述喷头采用国际一级无氧铜整体精密铸造而成，喷头端面锥体壁厚8～20mm，其收缩段半锥角为16°～20°、扩张段半锥角为4°～5°（半锥角是锥形喷头轴截面的两条母线之间夹角的一半）。喷头的氧喷口12和油喷口11均为拉瓦尔型，使氧气射流和油射流都能达到具有良好的动力学性能；两拉瓦尔喷口出口直径为5～110mm，喉口（油喉口13和氧喉口14）直径为4～70mm；喷头喷口中心轴线与枪体中心轴线之间的下倾角α=10～90°、β=10～90°。喷头端面锥体壁厚度、收缩段半锥角和扩张段半锥角、喷头拉瓦尔口出口直径和喉口直径、喷头喷口中心轴线与枪体中心轴线之间的下倾角α和β的具体数值根据实际需要，在给定范围内选择。

所述氧枪（枪体外管与喷头外管）外径为100～350mm，枪体中间管2与枪体内管3和枪体外管1之间、喷头中间管16与喷头内管17和喷头外管15之间的间距为10～40mm，外、中、内三层管的壁厚均为5-15mm。氧枪外径、各管的壁厚和各管之间的间距根据实际需要，在给定范围内选择。

所述喷头外管15与枪体外管1通过焊接方式连接，喷头中间管16与枪体中间管2采用楔形套合连接，喷头内管17与枪体内管3通过焊接方式连接。

所述氧枪枪体外管1、中间管2和内管3均分为三段，各段相互之间由连接法兰8固定连接，外管1上部内腔的隔板由其上段与中间段之间的法兰8替代，中间管2上端穿过该连接法兰上的中心轴孔，枪体末端外管堵头10与氧气管接头7之间固定有带中心轴孔的盖板法兰6。枪体分为三段的可卸式，便于更换和延长氧枪使用寿命。

所述枪体各连接法兰之间、中间法兰8与枪体中间管2之间、外管堵头10与枪体内管1和盖板法兰6之间均设有密封件9。密封件为日本“NOK”、台湾“NAK”、“DT”、“TTO”等普通耐高温密封件，防止氧枪发生漏油现象。

所述三段氧枪枪体中，连接喷头的管采用紫铜管，中间段的管采用铜合金钢管，最上端的管采用不锈钢管，各段管之间的膨胀系数接近且使用法兰连接，可使枪体管因内外受热不同而得以自由伸展，防止氧枪因环境温度（1500℃以上）和氧枪外层管壁表面温度偏高（可达500℃），枪体内产生较大热拉应力，而导致氧枪的焊接处产生裂纹和疲劳破坏，进而被烧穿和爆炸等严重问题，延长氧枪使用寿命、保证安全生产。