CN1772927A

CN1772927A - 转炉用多孔轴线旋转的氧枪喷头

Info

Publication number: CN1772927A
Application number: CN 200510086893
Authority: CN
Inventors: 袁章福; 潘贻芳; 关璐; 杨肖
Original assignee: Institute of Process Engineering of CAS
Current assignee: Institute of Process Engineering of CAS
Priority date: 2005-11-17
Filing date: 2005-11-17
Publication date: 2006-05-17

Abstract

本发明提供了一种转炉用多孔轴线旋转的氧枪喷头，属于转炉炼钢技术领域。喷头(1)包括喷孔(2)、喷头端面(3)、喷头外管(4)、中层隔水管(5)、氧气分布尖端(6)、沟槽(7)和氧管(8)。喷孔轴线与氧枪中心线不相交，并成夹角α。每个喷孔与氧枪喷头轴线平面成夹角β。喷头是采用“O”形密封圈密封。优点在于：形成旋流气流作用在熔池上，改善了搅拌效果，使混均时间缩短；具有喷溅减少、供氧时间缩短、化渣提前的优点；在进行溅渣护炉操作时，对转炉炉壁进行保护，达到溅渣护炉的要求。

Description

转炉用多孔轴线旋转的氧枪喷头

技术领域

本发明属于转炉炼钢技术领域，提供了一种转炉用多孔轴线旋转的氧枪喷头，适用于当代转炉炼钢生产工艺。

技术背景

氧枪喷头是转炉炼钢过程中的关键设备之一，氧气通过喷头被吹入转炉中，与熔池反应达到脱碳升温、冶炼成钢的目的。氧枪喷头的发展经历了由单孔喷头到多孔喷头再到复杂多孔喷头的过程。随着转炉容量的增大以及对最终产品质量要求的提高，各种新型的多孔喷头被投入到应用之中，促进了氧气转炉工艺的发展，钢铁产量和冶炼效果都有了显著的提高和改善。在转炉炼钢过程中，氧气射流特性对最终冶炼效果有直接重要影响，而氧枪喷头结构决定着氧气射流特性。对氧枪喷头结构进行改进设计的目的就在于获得更理想的氧气射流特性，从而加强冶炼效果，提高钢的产量和质量。

随着顶底复吹转炉炼钢技术的普及，由于增加了底吹对熔池搅拌功能，因此，可以利用顶吹氧枪的特点发挥到溅渣护炉上。溅渣护炉技术是在转炉出钢后加入调渣剂，形成MgO渣，再用氧枪在低枪位喷吹高压氮气，使粘渣溅到炉衬上，形成保护层。溅渣护炉在国外已取得显著成绩，需要结合国内转炉容量差别大的特点，开发适合我国转炉的溅渣护炉技术。溅渣护炉技术的氧枪设计改变不大，采用低枪位操作时即能溅渣。但是，增加喷孔数目和尺寸，可增加炉渣在炉内周围覆盖的均匀性，改善溅渣护炉的效果。复吹转炉的顶枪结构、吹氮压力、枪位和时间等对溅渣效果的影响，因此，设计了新型的旋流氧枪喷头，可以优化炼钢吹炼操作，提高转炉溅渣护炉的效果。

发明内容

本发明的目的在于：提供一种转炉用多孔轴线旋转的氧枪喷头(简称为旋流喷头)，具体涉及喷头气体射流特性的优化，用此喷头可提高冶炼效率，还能起到减少喷溅、缩短供氧时间、提前化渣的效果，同时，还可以提高转炉溅渣护炉的效果。

本发明的内容如下：

新型多孔轴线旋转转炉氧枪喷头，喷头1包括喷孔2、喷头端面3、喷头外管4、中层隔水管5、氧气分布尖端6、沟槽7和氧管8。

在喷头端面3上开有3～6个喷孔2，各喷孔2为先收缩后扩张型的拉瓦尔喷管、设计马赫数为1.6～2.5，喷孔出口均布于喷头端面3同一圆周上。各喷孔2轴线与氧枪中心线不相交，并成夹角α，其值为8～18度。每个喷孔与氧枪喷头轴线平面成夹角β，其值为5～15度。氧气分布尖端6与内层氧管8内壁相对应，形成每个喷孔2的收缩管路。另外，普通喷头的氧管与氧枪的内管是采用焊接的方式，而本喷头是采用“O”形密封圈，“O”形密封圈装入密封沟槽7(由3～5个沟槽组成)后，其截面受到15～30％的压缩变形，在润滑油的作用下移至沟槽7的一边，封闭需密封的间隙，达到密封目的。内层氧管8采用“O”形橡胶圈密封，中层隔水管5滑动联接，使氧枪的三层钢管在组装和使用中可以伸缩自如。

在氧枪内管与喷头氧管连接处采用这种结构的氧枪组装方便，使用寿命长。这种密封及补偿方式是目前氧枪设计制作中使用最多的，也是最先进的，因为：

(1)“O”形圈形状简单，制作容易，成本低廉，使用方便。

(2)“O”形密封圈的弹性和润滑性好.三层管伸缩自如，可消除氧枪使用过程中热应力对焊缝等处的影响，提高使用寿命。

(3)喷头与氧枪氧管的联接为“O”形密封圈，更换喷头时，只需焊外管一层焊口，减轻了工人的劳动强度，快捷方便，且实现氧枪立式更换喷头，节省维修场地，避免每次更换喷头时都要将很长的氧枪进行放倒、吊起等各种操作，大大节约了时间。

为了保证密封及膨胀补偿的可靠性，在设计时，还需要注意以下问题：

(1)封沟槽及密封管部分的材质是不锈钢或镀铬碳钢，以防沟槽和密封管生锈影响密封效果。

(2)密封沟槽的尺寸一定要满足“O”形密封圈装入密封沟槽后，其截面受到15％～30％的压缩变形。如果压缩变形小，就会密封不可靠，反之，则出现过紧现象，给氧枪组装带来不便。

本发明的优点在于：多孔轴线旋转的氧枪喷头轴向冲力基本相同，径向冲力略小，而切向冲力只有旋流喷头才特有，从而，形成旋流气流作用在熔池上，使熔池能够旋转，改善了搅拌效果，使混均时间缩短。枪位越低，混均时间越短，而旋流喷头的搅拌效果明显优于普通喷头。旋流喷头的冲击面积有所提高，流股向中心线偏移较小。在溅渣护炉操作时，由于低操作枪位，射流对熔池的冲击强度较大，形成凹坑的深度和表面径向速度足以使液滴从凹坑表面分离出来时发生喷溅，由于切向冲力的作用，可以促使粘渣螺旋上升，有利于提高溅渣均匀性，喷溅现象少，而切向冲力的存在，更能激发熔池的旋转以及提高熔池的冲击深度和冲击面积，达到了减少喷溅、缩短供氧时间、提前化渣的效果。

附图说明

图1是多孔轴线旋转的氧枪喷头的结构B-B示意图。其中，喷头1、喷孔2、喷头端面3、喷头外管4、中层隔水管5、氧气分布尖端6、沟槽7和氧管8。

图2是A-A剖视图。其中，喷头1、喷孔2。

具体实施方式

图1、图2为多孔轴线旋转的氧枪喷头(简称为旋流喷头)的一个实施方案，喷头1包括喷孔2、喷头端面3、喷头外管4、中层隔水管5、氧气分布尖端6、沟槽7和氧管8。在喷头端面3上开有4个喷孔，每个喷孔为先收缩后扩张型的拉瓦尔喷管，喷孔出口均布于喷头端面3同一圆周上。各喷孔轴线与氧枪中心线不相交，并成夹角α。每个喷孔与氧枪喷头轴线平面成夹角β。氧气分布尖端6与氧管8内壁相对应，形成每个喷孔2的收缩管路，保证获得稳定的氧气射流超音速特性。喷头是采用3个“O”形密封圈分别装入三道密封沟槽后，其截面一般受到压缩变形，在润滑油的作用下移至沟槽7的一边，封闭间隙，达到密封目的。内层氧管8采用“O”形橡胶圈密封，中层隔水管5采用滑动联接，喷头外管4与氧枪外管采用焊接方式，使氧枪的三层钢管在组装和使用中可以伸缩自如。

Claims

1.一种转炉用多孔轴线旋转的氧枪喷头，其特征在于：喷头(1)包括：喷孔(2)、喷头端面(3)、喷头外管(4)、中层隔水管(5)、氧气分布尖端(6)、沟槽(7)、氧管(8)；喷头端面(3)上开有3～6个喷孔，各喷孔为先收缩后扩张型的拉瓦尔喷管，马赫数为1.6～2.5，喷孔出口均布于喷头端面(3)同一圆周上。

2.按照权利要求1所述的氧枪喷头，其特征在于：喷孔(2)的轴线与氧枪中心线不相交，形成夹角α，其值为8～18度；每个喷孔与氧枪喷头轴线平面成夹角β，其值为5～15度。

3.按照权利要求1所述的氧枪喷头，其特征在于：喷头的氧管(8)与氧枪的内管采用“O”形密封圈密封，将“O”形密封圈装入密封沟槽(7)后，其截面受到15～30％的压缩变形，在润滑油的作用下移至沟槽(7)的一边，封闭需密封的间隙，达到密封目的，密封沟槽可有3～5个沟槽。

4.按照权利要求1所述的氧枪喷头，其特征在于：氧气分布尖端(6)与内层氧管(8)内壁相对应，形成每个喷孔的收缩管路。