[实用新型]倒圆台喷吹段结构的铁水预处理喷枪

说明书

技术领域

本实用新型涉及转炉炼钢前铁水炉外预处理的喷吹预处理领域，具体涉及一种倒圆台喷吹段结构的铁水预处理喷枪，该喷枪用于铁水罐喷吹脱硫、脱磷、脱硅等预处理。

背景技术

硫是绝大多数钢种中的有害元素，它以硫化物的形式存在于钢中，对钢的质量有相当大的影响。目前，铁水预处理炉外脱硫已经成为低硫钢(S≤0.010％)或极低硫钢(S≤0.005％)生产中不可缺少的技术手段。在众多脱硫方式中，而在众多脱硫方法中，铁水喷吹脱硫以其一次性投资少、操作简便、铁水温降小等特点在国内外得到广泛应用。所谓铁水喷吹脱硫就是以高压惰性气体(N₂)为载体利用喷枪向装铁容器(铁水罐或鱼雷罐)中喷吹脱硫粉剂，并使脱硫剂与铁水充分接触反应，从而将铁水中的硫脱除。由此可见，喷枪是铁水预处理工艺的关键部件，服役环境较为恶劣，其作用不仅要将预处理粉剂导入熔融铁水深处，同时，还要通过喷口的喷射流场组织和喷吹气体的搅拌动能，实现粉剂在铁水中分散混合，提高铁水预处理反应接触面积与传质速度，达到铁水高效预处理的目的。因此，使用寿命和使用性能是衡量铁水预处理喷枪的两个关键指标。

针对喷枪的金属枪芯与枪芯外耐火材料枪衬之间相容性较差，出现严重的纵裂纹烧穿、枪衬剥落与枪头脱落等破损形式，导致铁水预处理喷枪实际使用寿命较短问题，专利号为ZL200320115797.7的中国实用新型专利公开了一种铁水预处理喷枪，专利号为ZL03254739.0的中国实用新型专利公开了一种长寿命单喷口钝化镁脱硫喷枪，专利号为ZL200710051992.0的中国发明专利公开了一种铁水喷吹脱硫喷枪，专利号为ZL200610018623.7的中国发明专利公开了一种自冷式铁水预处理喷枪，这四个专利较好地解决了不同种类喷枪金属枪芯与耐火材料枪衬间的热膨胀协调问题、喷枪大面积烧穿、枪衬大面积剥落和枪头脱落问题，并在实际生产应用中取得了延长喷枪使用寿命的效果。

为了改善铁水预处理喷枪的使用性能，文献“第三炼钢厂铁水脱硫效果的分析与改进”(鞍钢技术，1996年第10期)针对常规单孔直吹喷枪铁水脱硫动力学条件较差和高流量条件下容易产生喷溅等问题，发明了一种三孔喷枪结构，具体为三个喷口沿周向均匀布置于喷枪底部，在实际中取得了一定效果。公开号为CN201545866的中国发明专利公开了一种多喷嘴铁水脱硫喷枪，该喷枪针对普通单孔直吹喷枪喷吹脱硫粉剂集中、铁水与脱硫粉剂难以充分混合影响脱硫利用率等不足，在枪芯头部设有至少两个分别向外倾斜且等距离设置的喷嘴，使喷吹的脱硫粉剂更加分散，改善铁水脱硫过程的搅拌效果，缩短反应时间，提高脱硫剂的利用率，减少脱硫过程中的喷溅。公开号为CN201678697U中国实用新型专利公开了一种铁水预处理喷枪，该喷枪通过在喷枪耐火材料枪衬下端形成鼓形扰流器，利用扰流分布器外壁向上延伸的分流凹槽的导流作用，分化喷射流股，提高喷射流股面积与预处理剂的分散混合效果，提高预处理剂的利用率，改善喷吹预处理技术经济指标。此外，公开号为CN204111803U的中国实用新型还公开了一种具有导流槽喷口结构的铁水预处理喷枪，该喷枪通过在喷枪底部开设导流凹槽结构，使喷吹主流股上升过程中强制分散为众多细小流股，遏制气体流股上升膨胀过程中的聚集，增加了流股的径向流动，减缓了对于枪身的磨损。

上述技术虽然在一定程度上解决了现有喷枪脱硫反应动力学条件较差等问题，但在实际生产中存在多孔喷枪容易堵塞以及喷枪制作复杂、现场使用维护不便等不足，限制了铁水脱硫技术经济指标的进一步提高。

通过水模试验，探明了现有技术中铁水喷吹预处理的熔池流动状态，喷吹预处理过程中，喷吹气体从底部喷口喷出后，气流进入液体，形成向下的气体流股；由于气体受到液体的浮力作用，其向下动量迅速减小，继而形成沿喷枪向上流动；气泡在上浮的过程中，随着液位深度的减小，气体受到的压力减小，气泡的运动带动了液体的运动，处于喷枪附近的液体由于气流的带动，形成强烈的沿喷枪枪体的向上运动；当气液两相区形成的上升流股到达液面后，气体溢出液面，引起铁水液面的剧烈波动，而到达液面的液体被驱动向熔池周边循环流动。由上述喷吹铁水预处理熔池流动状态可知，现有技术中，喷吹初期形成的气泡较大，流股膨胀上浮比较集中，既不利于预处理粉剂从气泡中穿透也增强了对于枪衬的磨损；而在喷吹末期，由于流股相对集中，喷吹气体逸出液面时，导致铁水液面波动剧烈，容易引起喷溅，喷吹气体搅拌动能损失较大；同时，气泡较大和流股集中也导致液体上浮区域面积减小，也不利于喷吹气体搅拌动能的充分发挥。

发明内容