[发明专利]转炉用煤氧喷枪及其保护工艺

说明书

本发明属于转炉冶炼工艺。主要适用于顶吹转炉底吹煤氧及底吹煤氧枪的保护。

底吹煤氧喷枪的工作环境十分恶劣，喷枪前端受到高温熔体的静压力和钢水的冲刷作用，以及炉衬和高温熔体的辐射，受热条件荷刻，同时，由于冶炼过程中炉衬耐火材料不断烧损等原因，使喷枪必须是“自耗式”的，故不能采用水冷结构。另外，由于喷枪处于炉底，喷口周围的钢水，很容易使喷嘴堵塞，造成喷粉中断或下粉量不稳定等现象。

所以，保证煤氧喷枪顺利地输送煤、氧，并能有效地保护底吹煤氧喷枪，就成了底吹煤氧的顶底复合吹炼技术的关键之一。

国内专利申请号为85106668的发明专利-电炉用煤氧喷枪及其喷吹工艺，其喷枪是一种水冷结构，而且是非自耗的，显然不适用于顶吹转炉的底吹煤氧工艺。

西德克虏伯公司研究开发的COIN法冶炼工艺，在世界上第一次提出采用煤粉作为冷却介质保护煤氧喷枪，并用于融熔还原炼铁过程。其喷枪为双层套管结构，中心管通氧气，外管输送煤粉。保护吹氧管。并提出煤粉保护底吹煤氧喷枪的工艺主要是控制喷吹的碳氧原子比为0.5～2.0（《ISE》，1982，№2，P38～42）。

实践证明，COIN法所提出的上述工艺参数并不能达到良好保护喷枪的目的，主要原因如下：

1.当喷吹煤粉的强度较低时，不足以带走喷管的热量，即使减小氧气流量，满足碳氧原子比为0.5～2.0的工艺条件，底吹煤氧喷枪仍然得不到保护;

2.当喷粉的工艺参数不适宜时，粉气双相流介质的透射率高，高温熔体对喷管的高温辐射热不能屏蔽掉，即使保证喷吹的煤氧原子比为0.5～2.0，也同样要发生烧枪事故。正因为上述原因，该喷枪至今未能用于炼钢。

本发明的目的一是提供一种结构上合理的底吹煤氧喷枪，以便顺利输送煤氧，保证顶吹转炉底吹煤氧的复合吹炼工艺的顺利进行;二是提供一种以煤粉作为冷却介质，能够良好保护煤氧喷枪的工艺条件。

其解决方案是：底吹煤氧喷枪采用双层套管结构，中心管道通氧气，外管道输送煤粉，保护中心吹氧管。喷枪在结构上要尽量减少煤粉输送的阻力，使煤粉能畅通动行，并在喷口处加速，以便加强喷吹效果。在对喷枪的保护上，采用合适的粉气比（煤粉与运载气体的重量比值）和供粉强度，使喷枪在冶炼过程中，能保持在较低的温度下（如小于3000℃）正常工作。

附图说明及实施例

附图1为煤氧喷枪的结构图。图中1为氧气输送管，2为煤粉输送管，3为舌头，4为连接外管，5为收缩连接管，6为中心内管，7为外管，8为筋板;D₁为连接外管4的内径，D₂为中心内管6的内径，D₃为外管7的内径，D₄为煤粉输送管2的内径。

煤氧喷枪由三部分组成，即输送管路、连接件和枪体。

输送管路有氧气输送管路和煤粉输送管路。氧气输送管1和中心内管6连接成氧气输送管路，其连接处呈30°角的锥形收缩段，可减小气体阻力。煤粉输送管路由煤粉输送管2和由舌头3、连接外管4、收缩连接管5与外管7构成的外套管组成。煤粉输送管2与连接外管4成10～30°倾角相连接，以便减小煤粉输送的流动阻力。

连接件由舌头3、连接外管4和收缩连接管5三部分组成。

舌头3是一个有内孔的圆柱体，端部为楔形，其楔形角度与煤粉输送管2和连接外管4所成的角度相同，即10～30°。舌头的主要作用一是为了保证中心内管6定位对中;二是形成较平滑的弯头，使粉气双相流体易拐弯，以便减少粉体流动的阻力，防止粉料沉降。故舌头3的外表面与连接外管4的内表面紧配合，舌头3的内表面与中心内管6的外表面紧配合。

连接外管4主要起连接作用。它的内径D₁与煤粉输送管2的内径D₄之比为1～1.5，即

D₁/D₄＝1～1.5

收缩连接管5的一端与连接外管4相连，另一端与枪体外管7连接，其相互连接均为紧配合。收缩连接管与连接外管平滑相接后，内径逐渐减小。呈收缩状喇叭口，即收缩连接管内表面呈圆锥角面，锥角为10～20°，表面光洁度要求达到▽5。这样，使粉气双相流体经过这段管路后，能加速运行。