CN110205444A

CN110205444A - 一种环缝式底吹供气砖

Info

Publication number: CN110205444A
Application number: CN201910517535.9A
Authority: CN
Inventors: 王杰; 杨利彬; 杨勇; 赵进宣; 赵舸
Original assignee: Central Iron and Steel Research Institute
Current assignee: Central Iron and Steel Research Institute
Priority date: 2019-06-14
Filing date: 2019-06-14
Publication date: 2019-09-06
Anticipated expiration: 2039-06-14
Also published as: CN110205444B

Abstract

本发明涉及一种环缝式底吹供气砖，属于冶金技术领域，解决了现有技术中底吹流量过大容易侵蚀耐火材料或管路压力损失过大容易堵塞的问题。环缝式底吹供气砖，包括主体和气体通道，气体通道包括环缝式出气管、气体分配室和进气管，环缝式出气管包括中心管、外层套管和环缝。外层套管的数量为多个，多个外层套管之间或外层套管与中心管之间形成环缝。本发明实现了底吹气体大范围内调节，在提高底吹供气气量的同时实现底吹气体流股分散，并最终实现底吹高效长寿命。

Description

一种环缝式底吹供气砖

技术领域

本发明涉及冶金技术领域，尤其涉及一种环缝式底吹供气砖。

背景技术

随着冶金技术不断发展，在冶炼过程中，从熔池底部向冶炼熔池吹入高搅拌气体，对液态金属进行搅拌，可以起到均匀成分和温度、加快传质、促进渣-金平衡、去除非金属夹杂的效果，从而提高冶金效率与质量。

目前冶金行业常用的底吹供气元件为底吹枪和底吹砖。现有的底吹供气元件虽然都可以实现底吹供气，配合良好的维护工艺，可以实现底吹长寿命，甚至可以实现底吹寿命与炉龄同步，但是对于底吹砖都存在底吹高流量偏低、管路压力损失过大易堵塞的问题，对于底吹枪都存在底吹喷嘴漏斗形侵蚀、底吹高流量时气体分散性差等问题。

发明内容

鉴于上述的分析，本发明旨在提供一种环缝式底吹供气砖，至少能够解决以下技术问题之一：(1)底吹流量过大容易侵蚀耐火材料；(2)管路压力损失过大容易堵塞；(3)底吹砖的底吹高流量偏低；(4)底吹喷嘴漏斗形侵蚀、底吹高流量时气体分散性差。

本发明的目的主要是通过以下技术方案实现的：

本发明提供了一种环缝式底吹供气砖，包括主体和气体通道，所述气体通道包括环缝式出气管、气体分配室和进气管，所述环缝式出气管包括中心管、外层套管和环缝。

在上述方案的基础上，本发明还做了如下改进：

进一步，所述外层套管的数量为多个，多个外层套管之间或外层套管与中心管之间形成所述环缝。

进一步，所述环缝的宽度为0.2～2mm。

进一步，所述中心管的内径为2～10mm，壁厚为0.2～2mm。

进一步，所述外层套管的壁厚为0.2～2.5mm。

进一步，所述环缝式出气管的数量为1～20，例如可以是1至20之间的任一自然数。

进一步，多个环缝式出气管布设为三角形、正方形、圆形、圆环形或直线形中的一种。

进一步，所述外层套管的数量等于所述环缝的数量。

进一步，所述外层套管的数量为2～5，优选数量为2。

进一步，相邻环缝式出气管的间距为1～10倍最外层套管的外径。

本发明至少可实现如下有益效果之一：

(1)通过将环缝式出气管设计为包括中心管、外层套管和环缝的结构，可以在保证底吹供气量的同时，降低钢水渗漏或倒灌的风险，并且增大底吹供气量的调节范围。

(2)通过控制环缝的宽度为0.2～2mm，既降低渗漏的风险，又可以降低管壁之间的摩擦，从而有效增大底吹供气流量。

(3)通过控制中心管的内径为2～10mm既能保证供气流量能够满足使用需求，又有利于控制供气流量。

(4)通过控制中心管的壁厚为0.2～2mm，使得既不会因为中心管太薄，导致环缝式出气管变形，影响环缝通道的透气效果，又不会因为壁厚太厚，影响环缝式出气管数量与布置。

(5)通过选择特定的布设方式，使得本发明的环缝式出气管利于加工、易于布置、便于通气。

(6)通过选择特定的环缝数量和外层套管的数量，使得该底吹供气砖在增强透气能力的同时，又不影响整个转炉布置中环缝式底吹供气砖的数量。

(7)通过选择特定的相邻环缝式出气管的间距，既能保证透气效果，又使各个小的冷凝物能够连接成大的透气冷凝物，从而有利于出气口的保护。

(8)通过控制外层套管的壁厚，提高了本发明底吹供气砖的耐蚀性，从而提高了使用安全性。

本发明中，上述各技术方案之间还可以相互组合，以实现更多的优选组合方案。本发明的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分优点可从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过说明书实施例以及附图中所特别指出的内容中来实现和获得。

附图说明

附图仅用于示出具体实施例的目的，而并不认为是对本发明的限制，在整个附图中，相同的参考符号表示相同的部件。

图1为本发明实施例的环缝式底吹供气砖示意图；

图2为本发明实施例的环缝式底吹供气砖环缝式出气管俯视图；

图3为本发明实施例的环缝式底吹供气砖环缝式出气管布置示意图。

附图标记：

1、主体；2、气体通道；2-1、环缝式出气管；2-1-1、中心管；2-1-2、外层套管；2-1-3、环缝；2-1-4、中心管封堵料；2-2、气体分配室；2-3、进气管。

具体实施方式

下面结合附图来具体描述本发明的优选实施例，其中，附图构成本发明一部分，并与本发明的实施例一起用于阐释本发明的原理，并非用于限定本发明的范围。

本发明的一个具体实施例，公开了一种环缝式底吹供气砖，如图1-3所示，包括主体1和气体通道2，气体通道2包括环缝式出气管2-1、气体分配室2-2和进气管2-3，环缝式出气管2-1包括中心管2-1-1、外层套管2-1-2和环缝2-1-3。

现有技术中对于底吹气体的吹入，在压力一定的条件下，出口面积决定了气体流量，为了达到一定的流量，需要一定的出口面积，现有技术中一般使用直通管，并用头盖骨控制压力来调节气体流量，但直通管存在两个问题，一是当直径比较小时，压力损失比较大，限制了底吹气体流量的增大；二是直径比较大时，供气量太大，导致流量的可调节范围降低。另外，直径变大意味着口径大，会增加钢水渗漏或倒灌的风险。

与现有技术相比，本实施例的环缝式底吹供气砖适用于转炉、电炉、各种具有底吹气体搅拌功能的精炼炉，通过设置特定的环缝参数与环缝式出气管数量、布置方式，克服了现有技术中底吹流量过大容易侵蚀耐火材料或管路压力损失过大容易堵塞的缺点，实现底吹气体大范围内调节，在提高底吹供气气量的同时实现底吹气体流股分散，进而降低熔池真空度，促进熔池渣-金平衡，并最终实现底吹高效长寿命。

具体来说，本实施例的环缝式出气管2-1包括中心管2-1-1、外层套管2-1-2和环缝2-1-3，通过上述设计，可以在保证底吹供气量的同时，降低钢水渗漏或倒灌的风险，并且增大底吹供气量的调节范围。

本发明中环缝宽度是指环缝内环和外环的半径差。考虑到环缝2-1-3的宽度小于0.2mm时，一方面会增加加工的难度，另一方面会增大管壁之间的摩擦，使得供气过程的摩擦损失增大，从而给增大底吹供气流量增加困难。而环缝2-1-3的宽度大于2mm时，会导致缝隙过大，有渗漏的风险，尤其是低压供气条件下，渗漏风险非常大，因此本实施例将环缝2-1-3的宽度设置为0.2～2mm，既降低渗漏的风险，又可以降低管壁之间的摩擦，从而有效增大底吹供气流量。

需要说明的是，虽然是环缝出气，在压力一定的条件下，流量与供气管路面积成正比例关系。流量与环缝的当量面积有关，环缝面积的大小与中心管的尺寸有直接关系，因此要严格控制中心管的尺寸。经过多年的创新研究发现，当中心管的内径＞10mm时，环缝面积相对较大，供气流量较大，不利于控制；而当中心管的内径＜2mm时，环缝面积相对较小同样不利于控制。因此，本实施例控制中心管2-1-1的内径为2～10mm既能保证供气流量能够满足使用需求，又有利于控制供气流量。

考虑到环缝式出气管的稳定性问题，本实施例选择中心管2-1-1的壁厚为0.2～2mm。这是因为：中心管2-1-1的壁厚小于0.2mm时，环缝式出气管过薄，会导致环缝式出气管的稳定性差，尤其是高温条件下，一旦有变形，会影响环缝通道的透气效果；而中心管2-1-1的壁厚大于2mm时，环缝式出气管过厚，会导致环缝式出气管面积增大，影响环缝式出气管数量与布置。示例性地，选择壁厚为1mm的中心管2-1-1。

考虑到外层套管2-1-2的长度一般均超过1m，如果壁厚小于0.2mm，一方面外层套管2-1-2易变形，稳定性差；另一方面加工难度大。而如果壁厚大于2.5mm，那么环缝式出气管2-1的直径大，会导致环缝式出气管2-1的比表面积与底吹供气砖的比表面积的比值增大，从而使得该底吹供气砖的耐蚀性差，降低使用安全性。因此，本实施例控制外层套管2-1-2的壁厚为0.2～2.5mm。

根据同一个底吹供气砖上环缝式出气管的数量进行布置方式选择。示例性地，多个环缝式出气管2-1布设为：环缝式出气管2-1同侧端点连线构成三角形、正方形、圆形、圆环形或直线形，如图3所示。上述布设方式利于加工、易于布置、便于通气。

值得注意的是，环缝数量的增加意味着透气面积的增加，透气面积越大，透气能力越强，但透气面积的增加，会影响同一底吹供气砖中环缝式底吹透气支路的数量，进而影响整个转炉布置中环缝式底吹供气砖的数量。本实施例中外层套管2-1-2的数量为1～5，优选为2个外层套管2-1-2。

考虑到底吹供气砖的维护问题，本实施例将相邻环缝式出气管2-1的间距L选择为1～10倍最外层套管的外径(D_N)，即：L＝1～10D_N，这是因为：每一个环缝式出气管吹入熔池的为常温气体，对于高温的钢水或铁水来说是一种冷态气体，冷态气体的吹入会发生冷凝作用，在出气孔端部生成弥散的冷凝透气，冷凝铁或铁渣混合物。如果间距过小，一是不利于加工，二是冷凝物之间相互干扰，影响透气；因为各个小的冷凝物连接成大的透气冷凝物更利于出气口的保护，而如果间距过大，冷凝物之间不能连接，不利于各个小的冷凝物之间搭桥连接。因此，本实施例相邻环缝式出气管2-1的间距为1～10D_N。

需要说明的是，本实施例中，L_N-L_N-1＝0.2～0.5mm，即最外层的外层套管的厚度比其他层的外层套管的厚度厚0.2～0.5mm，L_N-1＝L_中心，即其他层的外层套管的厚度均与中心管的厚度相同。

考虑到管壁的厚度涉及环缝式出气管的稳定性，因此，本实施例中不是所有外层套管的厚度均与中心管的厚度相同，而是最外层的外层套管的厚度大于其他层的外层套管的厚度外管厚一点，上述设计是为了增加环缝管的稳定性。示例性地，L_N-L_N-1＝0.2～0.5mm，这是因为：厚度差小于0.2mm时，加工难度大，且稳定性也差；而厚度差为0.5mm，即可满足强度需求。

而如果每层套管的厚度均大于中心管的厚度，那么会导致环缝式出气管2-1的直径大，会导致环缝式出气管2-1的比表面积与底吹供气砖的比表面积的比值增大，从而使得该底吹供气砖的耐蚀性差，降低使用安全性。而其他层的外层套管的厚度与中心管的厚度相同即可满足使用需求。因此，本实施例中L_N-1＝L_中心。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种环缝式底吹供气砖，其特征在于，包括主体(1)和气体通道(2)，所述气体通道(2)包括环缝式出气管(2-1)、气体分配室(2-2)和进气管(2-3)，所述环缝式出气管(2-1)包括中心管(2-1-1)、外层套管(2-1-2)和环缝(2-1-3)。

2.根据权利要求1所述的环缝式底吹供气砖，其特征在于，所述外层套管(2-1-2)的数量为多个，多个外层套管(2-1-2)之间或外层套管(2-1-2)与中心管(2-1-1)之间形成所述环缝(2-1-3)。

3.根据权利要求1或2所述的环缝式底吹供气砖，其特征在于，所述环缝(2-1-3)的宽度为0.2～2mm。

4.根据权利要求1或2所述的环缝式底吹供气砖，其特征在于，所述中心管(2-1-1)的内径为2～10mm，壁厚为0.2～2mm。

5.根据权利要求4所述的环缝式底吹供气砖，其特征在于，所述外层套管(2-1-2)的壁厚为0.2～2.5mm。

6.根据权利要求4所述的环缝式底吹供气砖，其特征在于，所述环缝式出气管(2-1)的数量为1～20。

7.根据权利要求6所述的环缝式底吹供气砖，其特征在于，多个环缝式出气管(2-1)布设为三角形、正方形、圆形、圆环形或直线形中的一种。

8.根据权利要求1所述的环缝式底吹供气砖，其特征在于，所述外层套管(2-1-2)的数量等于所述环缝(2-1-3)的数量。

9.根据权利要求8所述的环缝式底吹供气砖，其特征在于，所述外层套管(2-1-2)的数量为2～5。

10.根据权利要求8所述的环缝式底吹供气砖，其特征在于，相邻环缝式出气管(2-1)的间距为1～10倍最外层套管的外径。