CN105154617A - 一种自旋式二次燃烧氧枪及其应用 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种自旋式二次燃烧氧枪，包括氧枪枪体和主氧喷头，氧枪枪体包括由外到内依次套装设置的枪身外管、中层隔水管和氧枪氧管,氧枪枪体上周向设置有多个二次氧孔，二次氧孔贯穿枪身外管和中层隔水管，并与氧枪氧管相切，二次氧孔的轴线与氧枪枪体的轴线不相交，并形成夹角α。该发明自旋式二次燃烧氧枪产生的二次氧流同时拥有轴向、径向和切向速度分量，作为转炉炼钢中二次燃烧反应设备，在转炉内部形成旋转式向下二次氧流，扩大了二次燃烧反应区域，同时使得二次燃烧热量趋于均匀分布，减轻了高温炉气对转炉炉衬的径向冲刷侵蚀，提高了二次燃烧率和二次燃烧产生的热量向熔池回传的效率。

Description

一种自旋式二次燃烧氧枪及其应用
技术领域
本发明属于炼钢转炉设备技术领域，具体涉及一种自旋式二次燃烧氧枪及其应用。
背景技术
在转炉炼钢过程中，铁水中的碳与氧发生一次燃烧反应生成一氧化碳进入炉气，随后一氧化碳与炉气中的氧气发生二次燃烧反应生成二氧化碳。这两个燃烧反应均为放热过程，其中二次燃烧反应放出的热量约为整个燃烧进程放热总量的三分之二。因此，如何在转炉内部就地最大程度地利用二次燃烧产生的热量，是实现转炉炉气化学能高效回收的关键。因而，可利用回收的这部分热量用于增加诸如废钢及其代用品等冷料的装入比例，从而降低铁水比，最终实现节能减排。
为提高二次燃烧的程度，传统做法是在位于氧枪主氧喷头以上某位置处沿氧枪径向设置若干二次氧孔，以产生二次氧流与炉气中的一氧化碳发生二次燃烧反应。
然而，上述传统做法的弊端在于二次燃烧反应区域主要位于二次氧流的局部，对于二次燃烧程度提高作用有限；而且，由于二次氧孔沿径向分布，这导致被二次燃烧反应加热的局部高温炉气将冲刷炉衬，从而加速炉衬侵蚀。
为解决上述问题，需要开发设计一种二次燃烧氧枪，实现转炉内炉气化学能高效回收，同时减轻局部高温炉气对转炉炉衬的冲刷侵蚀。
发明内容
针对上述问题，本发明的目的是提供一种自旋式二次燃烧氧枪，通过产生自旋式二次氧流，扩大二次燃烧反应区域，同时减轻高温炉气对转炉炉衬的冲刷侵蚀，从而实现对转炉炉气化学能的高效回收，以及增强对入炉废钢及其代用品等冷料的吸收能力，节能减排。
本发明的技术方案是提供一种自旋式二次燃烧氧枪，包括氧枪枪体和主氧喷头，所述氧枪枪体包括由外到内依次套装设置的枪身外管、中层隔水管和氧枪氧管,所述氧枪枪体上周向设置有多个二次氧孔，所述二次氧孔贯穿枪身外管和中层隔水管，并与氧枪氧管相切，二次氧孔的轴线与氧枪枪体的轴线不相交，并形成夹角α。
进一步地，所述二次氧孔与主氧喷头相距400～1600mm，二次氧孔距主氧喷头太远则二次燃烧产生的热量无法有效向熔池回传，如果二次氧孔距主氧喷头太近则容易被喷溅的液滴堵塞。
进一步地，所述二次氧孔有3～5个，二次氧孔的数量满足不影响氧枪枪体结构稳定性要求的前提，过少则不容易形成旋转式炉气流场，过多则会降低氧枪枪体结构强度。
进一步地，所述二次氧孔有4个。
进一步地，所述多个二次氧孔之间等间距分布。
进一步地，所述二次氧孔的轴线与氧枪枪体的轴线形成的夹角α为30°～60°。
进一步地，所述二次氧孔的轴线与氧枪枪体的轴线形成的夹角α为60°。
进一步地，所述二次氧孔的孔径为3mm～7mm，满足氧枪枪体结构的稳定性要求。
本发明提供的这种自旋式二次燃烧氧枪用作转炉炼钢中的二次燃烧反应设备，扩大二次燃烧反应区域同时减轻高温炉气对转炉炉衬的冲刷侵蚀。
本发明的工作原理是二次氧孔的布置方式为其轴线与氧枪枪体轴线不相交，并形成夹角α，同时其内径与氧枪氧管内径相切，使得出二次氧孔的二次氧流同时拥有轴向、径向和切向速度分量，从而在转炉内部形成旋转式向下二次氧流。
与现有技术相比，本发明的有益效果：
(1)本发明提供的这种自旋式二次燃烧氧枪通过在转炉内部形成旋转式二次氧流扩大了二次燃烧反应区域，同时使得二次燃烧热量趋于均匀分布。
(2)本发明提供的这种自旋式二次燃烧氧枪通过在转炉内部形成旋转式二次氧流减轻了高温炉气对转炉炉衬的径向冲刷侵蚀。
(3)本发明提供的这种自旋式二次燃烧氧枪通过在转炉内部形成向下二次氧流，二次燃烧率提高了15%～20%，二次燃烧产生的热量向熔池回传的效率提高了5%～10%。
以下将结合附图对本发明做进一步详细说明。
附图说明
图1是本发明的结构示意图。
图2是图1中沿A-A方向的截面示意图。
图3是图2中沿B-B方向的结构示意图。
图4是本发明氧枪二次氧流产生的转炉炉气旋转流动效果示意图。
附图标记说明：1、枪身外管；2、中层隔水管；3、二次氧孔；4、氧枪氧管；5、氧枪枪体；6、主氧喷头。
具体实施方式
实施例1：
为了克服现有的氧枪径向设置二次氧孔使得二次燃烧程度提高作用有限，且易造成高温炉气对转炉炉衬的径向冲刷侵蚀的问题，本实施例提供了一种如图1、图2、图3和图4所示的自旋式二次燃烧氧枪，包括氧枪枪体5和主氧喷头6，所述氧枪枪体5包括由外到内依次套装设置的枪身外管1、中层隔水管2和氧枪氧管4,所述氧枪枪体5上周向设置有多个二次氧孔3，所述二次氧孔3贯穿枪身外管1和中层隔水管2，并与氧枪氧管4相切，二次氧孔3的轴线与氧枪枪体5的轴线不相交，并形成夹角α。
本发明采用二次氧孔3的布置方式为其轴线与氧枪枪体5轴线不相交，并形成夹角α，同时其内径与氧枪氧管4内径相切，使得出二次氧孔3的二次氧流同时拥有轴向、径向和切向速度分量，从而在转炉内部形成旋转式向下二次氧流，这种设计扩大了二次燃烧反应区域，同时使得二次燃烧热量趋于均匀分布，减轻了高温炉气对转炉炉衬的径向冲刷侵蚀，提高了二次燃烧产生的热量向熔池回传的效率。
实施例2：
如图2所示，本实施例提供了一种自旋式二次燃烧氧枪，包括氧枪枪体5和主氧喷头6，氧枪枪体5包括由外到内依次套装设置的枪身外管1、中层隔水管2和氧枪氧管4,位于主氧喷头6以上1000mm的氧枪枪体5上周向设置有4个二次氧孔3，4个二次氧孔3在氧枪枪体5周向上等间距分布，二次氧孔3的孔径为5mm,二次氧孔3的轴线与氧枪枪体5的轴线不相交，并形成60°的夹角，二次氧孔3贯穿枪身外管1和中层隔水管2，并与氧枪氧管4相切，氧枪氧管4内的氧气沿氧管切向进入二次氧孔3，并最终在转炉内部形成旋转式向下二次氧流，其二次氧流产生的转炉炉气旋转流动效果如图4所示。
本实施例提供的这种自旋式二次燃烧氧枪用作转炉炼钢中的二次燃烧反应设备，扩大二次燃烧反应区域，相比于传统氧枪，转炉炼钢中采用该自旋式二次燃烧氧枪，其二次燃烧率提高了20%，二次燃烧产生的热量向熔池回传的效率可提高10%。
实施例3：
本实施例提供了一种自旋式二次燃烧氧枪，包括氧枪枪体5和主氧喷头6，氧枪枪体5包括由外到内依次套装设置的枪身外管1、中层隔水管2和氧枪氧管4,位于主氧喷头6以上400mm的氧枪枪体5上周向设置有3个二次氧孔3，3个二次氧孔3在氧枪枪体5周向上等间距分布，二次氧孔3的孔径为7mm,二次氧孔3的轴线与氧枪枪体5的轴线不相交，并形成30°的夹角，二次氧孔3贯穿枪身外管1和中层隔水管2，并与氧枪氧管4相切，氧枪氧管4内的氧气沿氧管切向进入二次氧孔3，并最终在转炉内部形成旋转式向下二次氧流。
本实施例提供的这种自旋式二次燃烧氧枪用作转炉炼钢中的二次燃烧反应设备，扩大二次燃烧反应区域，相比于传统氧枪，转炉炼钢中采用该自旋式二次燃烧氧枪，其二次燃烧率提高了15%，二次燃烧产生的热量向熔池回传的效率可提高5%。
实施例4：
本实施例提供了一种自旋式二次燃烧氧枪，包括氧枪枪体5和主氧喷头6，氧枪枪体5包括由外到内依次套装设置的枪身外管1、中层隔水管2和氧枪氧管4,位于主氧喷头6以上1600mm的氧枪枪体5上周向设置有5个二次氧孔3，5个二次氧孔3在氧枪枪体5周向上等间距分布，二次氧孔3的孔径为3mm,二次氧孔3的轴线与氧枪枪体5的轴线不相交，并形成45°的夹角，二次氧孔3贯穿枪身外管1和中层隔水管2，并与氧枪氧管4相切，氧枪氧管4内的氧气沿氧管切向进入二次氧孔3，并最终在转炉内部形成旋转式向下二次氧流。
本实施例提供的这种自旋式二次燃烧氧枪用作转炉炼钢中的二次燃烧反应设备，扩大二次燃烧反应区域，相比于传统氧枪，转炉炼钢中采用该自旋式二次燃烧氧枪，其二次燃烧率提高了18%，二次燃烧产生的热量向熔池回传的效率可提高7%。
综上所述，本发明提供的这种自旋式二次燃烧氧枪通过在转炉内部形成向下二次氧流，二次燃烧率提高了15%～20%，二次燃烧产生的热量向熔池回传的效率提高了5%～10%。
以上例举仅仅是对本发明的举例说明，并不构成对本发明的保护范围的限制，凡是与本发明相同或相似的设计均属于本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种自旋式二次燃烧氧枪，包括氧枪枪体(5)和主氧喷头(6)，其特征在于：所述氧枪枪体(5)包括由外到内依次套装设置的枪身外管(1)、中层隔水管(2)和氧枪氧管(4),所述氧枪枪体(5)上周向设置有多个二次氧孔(3)，所述二次氧孔(3)贯穿枪身外管(1)和中层隔水管(2)，并与氧枪氧管(4)相切，二次氧孔(3)的轴线与氧枪枪体(5)的轴线不相交，并形成夹角α。
2.如权利要求1所述的自旋式二次燃烧氧枪，其特征在于：所述二次氧孔(3)与主氧喷头(6)相距400～1600mm。
3.如权利要求1所述的自旋式二次燃烧氧枪，其特征在于：所述二次氧孔(3)有3～5个。
4.如权利要求3所述的自旋式二次燃烧氧枪，其特征在于：所述二次氧孔(3)有4个。
5.如权利要求1或3或4所述的自旋式二次燃烧氧枪，其特征在于：所述多个二次氧孔(3)之间等间距分布。
6.如权利要求1所述的自旋式二次燃烧氧枪，其特征在于：所述二次氧孔(3)的轴线与氧枪枪体(5)的轴线形成的夹角α为30°～60°。
7.如权利要求1所述的自旋式二次燃烧氧枪，其特征在于：所述二次氧孔(3)的轴线与氧枪枪体(5)的轴线形成的夹角α为60°。
8.如权利要求1或2所述的自旋式二次燃烧氧枪，其特征在于：所述二次氧孔(3)的孔径为3mm～7mm。
9.如权利要求1～8任一项所述的自旋式二次燃烧氧枪的应用，其特征在于：该自旋式二次燃烧氧枪用作转炉炼钢中的二次燃烧反应设备。
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