[实用新型]电炉炼钢用多功能喷枪

说明书

本实用新型涉及电炉炼钢中的辅助设备，具体属于通过电炉炉门向炉中喷吹氧气，粉剂以及燃料的多功能喷枪。

本实用新型最相接近的现有技术是水冷式碳氧枪，由吹氧枪以及喷粉枪组成，每支枪分别有一根枪管，枪管一端设置枪头，枪头内有喷口，枪管内设置与喷口相通连接的喷料输送管，喷料输送管与枪管之间有冷却水循回腔，以实现对枪的水冷，吹氧枪的喷氧口中装置拉瓦尔喷嘴，使氧气流以超音速喷出，喷入熔池中。吹氧枪以及喷粉枪的枪管及枪头不与钢熔池接触，从而枪头及枪管不会熔损消耗掉。但上述碳氧枪存在如下缺点:第一、其包括吹氧枪以及喷粉枪各一套枪管，枪头以及水冷系统，在炉门口占用空间大，在炉门口有限的空间内对碳氧枪活动范围限制较大，因而对熔池的有效作用面积受到较大限制；第二，耗用材料较多，成本更高；第三、电炉从冶炼开始的几十分钟内，由于缓慢升温，电炉处于较低温度，吹氧枪吹入的氧气不能与炉料有效反应而白白浪费(只有炉料升温到发红状态，吹氧才能起到有效的助熔效果)。

本实用新型的目的在于设计一种在炉门口占用空间小的电炉炼钢用水冷式多功能喷枪，其内加上喷燃料装置还可以使电炉炼钢开始时加速炉料升温，增强吹氧助熔效果。

本实用新型其外有枪管，枪管口一端设置枪头，枪头内有喷口，枪管内设置与喷口相通连接的喷料输送管，喷料输送管与枪管之间有冷却水循回腔，同一枪管内安装有至少两根与喷口相通连接的喷料输送管。可以在同一根枪管内装置分别输送氧气以及粉剂的与喷口相通连接的输送管。更可取的方案是在同一根枪管内装置分别输送氧气、粉剂以及燃料的与喷口相通连接的输送管。上述喷口又称为喷嘴。

由于各种喷料装置设置于同一根枪管内，与现有技术采用二支独立的吹氧枪和喷粉枪相比，占用空间大大减少。在电炉炉门狭小的空间这一特定环境下，喷枪的上下左右活动范围得到较大增加，从而扩大了喷枪的有效作用区域。由于本多功能喷枪可以设计有氧气以及燃料喷嘴，在每炉钢冶炼一开始的冷料状态下即可启动喷枪上的氧气以及燃料喷嘴，加热炉中废钢，提前和加速助熔操作。在吹炼区废钢红热后，即可关闭燃料喷嘴，仅靠超音速氧气流切割助熔和进行其它操作。与已有吹氧设备相比，可至少提前20分钟开始助溶，从而缩短冶炼周期，减少炉子的热损失，从而达到节能降耗效果，并相应提高炉子的生产能力。喷枪安装于独特设计的机械手，由机械代替人工操作，大大减轻操作人员的劳动强度，提高了劳动安全性。

图1是本实用新型近枪头一端的剖视图；

图2是本实用新型图1中的A-A部位的剖面图；

图3是本实用新型应用状态的正视图。

以下结合附图进一步说明。

见图1、图2，其外有枪管7，可以用钢管制作，枪管7的一端为枪头8，枪头8内有喷粉口3以及装置氧气喷嘴1的喷氧口。氧气喷嘴1为拉瓦尔喷嘴，其与所说喷氧口之间用螺纹连接。在枪管7内装置氧气输送管4以及碳粉输送管5，输氧管4与喷头中的喷氧口焊接为一体，碳粉输送管5与喷头中的喷粉口3采用螺纹连接。在枪管7内输氧管4的斜上方另外装置燃料输送管9，在氧气喷嘴1中装置燃料喷嘴2，燃料喷嘴2穿过氧气输送管4的管壁，与燃料输送管9相通焊接为一体。

见图2、图1、在枪管7内用支撑件装置冷却水分隔套管6，上述氧气输送管4、碳粉输送管5以及燃料输送管9位于分隔套6之内，冷却水从分隔套管6的一端流入，以冷却位于分隔套管内的各输送管以及喷头，然后流向分隔套管6与枪管7之间的空腔，如此构成冷却水的循回腔。为了形成最佳喷射角度以及尽量减少枪头部位的热负荷，枪头与枪管成一定角度(例如120℃)，枪头制成球面状，其中枪头的喷口部位加工成为截平面状。枪管7的一端与枪头8之间焊接。

本实用新型喷吹的粉剂包括各种碳质粉剂(如煤粉、焦碳粉、石墨电极粉等)。石灰粉以及其他冶金用粉剂，喷粉时采用气粉流方式输送喷出，其中的气体可以是压缩空气或氮气。本实用新型喷吹的燃料可包括燃油或燃气。

本实用新型装置于一个液压驱动的机械手上，如图3中部件10-13所示，喷头伸入炉门，氧气、粉剂、燃料以及冷却水从本实用新型枪管的另一端分别接入氧气输送管4、碳粉输送管5、燃料输送管9以及分隔套管6。通过液压驱动以及机械手的各个方向及角度的摆动，使得本实用新型的枪头伸入炉门在各个方向及角度运动，将喷料按需要从喷嘴喷入熔池。

当本实用新型的枪管内装置有分别输送氧气、粉剂以及燃料的与相应喷口相通连接的输送管时，其使用操作程序如下：当喷枪由机械手传送到达炉中工作位置时，氧气阀以及通过喷粉管中的吹扫压缩空气阀被打开，氧气喷嘴1中喷出超音速氧气流，与此同时，喷粉口3喷出吹扫压缩空气，以防喷口堵塞。当需要对冷炉料进行加热助熔时，在打开氧气阀后，立即打开燃料阀，燃料从喷头2喷出，与喷出的氧气混合后起火燃烧。产生的高温火焰直接喷射在废钢炉料上，使火焰区炉料很快加热至发红。红热废钢料很易与富氧火焰中的剩余氧气发生氧化反应，并放出大量的化学热，热量迅速传给周围的炉料，以此达到助熔的目的。当炉门区有足够的炉料红热后，即可关闭燃料阀，切断燃料供给，仅以氧气来切割，助溶已发红的炉料，直到炉料全部熔化。冶炼中，为了减少炉料的过度氧化和降低铁损，或为了造泡沫渣埋弧冶炼(一种电炉炼钢节能手段，即能通过向氧化性的熔池中喷入碳粉，使炉渣中的氧与喷入的碳发生反应，生成大量的CO气泡，使炉渣发泡，渣面大大上涨，以至埋住加热的电弧，从而使电弧加热的热效率大大提高)，可通过喷粉口3向炉中喷吹碳粉。炉料熔化后进入氧化精炼阶段，可通过拉瓦尔氧气喷嘴1向钢液熔池中喷入超音速氧气流，穿过渣层进入钢液中，以完成溶池脱碳任务。这样，喷枪不与钢液接触，从而达到非消耗效果。喷枪喷吹过程中，可操纵机械手，驱动喷枪左右摆动，以增加作用面积及使反应均匀快速进行。吹炼结束时，先关燃料(若正在使用氧一燃喷嘴时)，再关氧气和喷粉气阀，并使喷枪回至炉外的停枪位置。