[发明专利]氧气输送装置及其制造方法、拉伐尔喷嘴及其制造方法

说明书

一种拉伐尔喷嘴，包括：第一管(410)，第一管(410)包括第一进气管(412)和复数个第二出气管(413a‑413d)，第一进气管(412)的下表面上具有复数个出气孔(412a‑412d)，每个出气孔(412a‑412d)上均连接有一个第二出气管(413a‑413d)；第二管(420)，套设于第一管(410)的外围，第二管(420)的下端连接于第一管(410)的外壁上；第三管(430)，套设于第二管(420)的外围，第三管(430)的下端连接于复数个第二出气管(413a‑413d)的外壁上；所述拉伐尔喷嘴还包括复数个引导片(440a‑440d，450a‑450d，460a‑460d)。该拉伐尔喷嘴优化了冷却水通道的设计，具有更高的冷却效率。一种氧气输送装置，包括该拉伐尔喷嘴。一种拉伐尔喷嘴的制造方法，利用增材制造技术制造拉伐尔喷嘴。

技术领域

本发明涉及增材制造领域，尤其涉及氧气输送装置、拉伐尔喷嘴及其制造方法。

背景技术

如图1和图2所示，拉伐尔喷嘴220是炼钢炉300的关键元件，其设置于氧气管210的下端并用于通过喷出氧气补吹量来去除炼钢炉300的钢水310中的碳、硅、锰和磷等杂质。其中，作为主要元件的拉伐尔喷嘴220用于充当氧气的出口，其具有精确机械加工的出气孔222以获得理想流量和参数，此外，拉法尔喷嘴220内部具有第一冷却液体通道224和第二冷却液通道226，第一冷却液体通道224和第二冷却液通道226中具有循环流动的冷却液体以避免拉伐尔喷嘴220过热以及损坏。其中，所述第一冷却液通道224用于充当冷却液入口，第二冷却液通道226用于充当冷却液出口。

如图所示，为了获得足够氧气出气效率，通常拉伐尔喷嘴220设置于靠近温度大于2000摄氏度钢水310的表面。由于极高的工作温度，拉伐尔喷嘴220内部的冷却液体并不足以持续避免喷头表面融化或者过早烧毁。此外，由于拉伐尔喷嘴220的工业制造难度，冷却液体管道设计并不能最优化。如图2所示，由于流动紊流(flow turbulence)，拉伐尔喷嘴中存在相当慢流速的区域A，虽然冷却液体流速非常高，但是冷却液体在类似区域A的区域难以流动从而汇聚在一起形成死水区，其会导致更低冷却速率和保护能力。因此，拉伐尔喷嘴220在区域A就更容易过热甚至损坏。

拉伐尔喷嘴的寿命很低，通常氧气喷嘴会损坏并需要在100到200炉以后进行更换。喷嘴更换也很麻烦，需要更换的喷嘴头需要从氧气管210上切割下来，并重新焊接上新喷头，其并不仅仅导致额外操作成本也会影响正常生产过程。此外，氧气管210是不锈钢材料的，拉伐尔喷嘴220是铜的，两者通过焊接连接。不锈钢和铜的高温度梯度和不同热膨胀率会导致沿着氧气管210和拉伐尔喷嘴220的焊缝线出现裂纹，这会导致过早故障。

发明内容

本发明第一方面提供了拉伐尔喷嘴，所述拉伐尔喷嘴包括：第一管，其包括第一进气管和复数个第二出气管，所述第一进气管的下表面上具有复数个出气孔，每个出气孔上均连接有一个第二出气管；第二管，其套设于所述第一管的外围，所述第二管的下端连接于所述第一管的外壁上，第一管和第二管之间作为冷却水进水通道；第三管，其套设于所述第二管的外围，所述第三管的下端连接于所述复数个第二出气管的外壁上，第二管和第三管之间作为冷却水的出水通道，其中，所述拉伐尔喷嘴还包括：复数个第一引导片，所述第一引导片的一端连接于所述第二管的内壁上，所述第一引导片的另一端连接于所述第一管的外壁上；复数个第二引导片，所述第一引导片的一端连接于所述第三管的内壁上，所述第二引导片的另一端连接于所述第二管的外壁上；复数个第三引导片，其设置于复数个第二出气管之间，所述第三引导片的一端连接于所述第二管的内壁上。

进一步地，所述第一引导片、所述第二引导片和所述第三引导片为三维弧形。

进一步地，所述第一管、所述第二管和第三管同轴。

进一步地，所述拉伐尔喷嘴的材料为铜。

进一步地，所述第一管和第二管之间充当冷却水进水通道，所述第二管和所述第三管之间作为冷却水的出水通道。