本發(fā)明總體上涉及冶金爐領域，具體涉及一種用于將氣體吹入冶金爐中的具有延長壽命的風口。

背景技術：

1、風口是冶金爐(例如高爐)的重要組成部分，因為它們能夠將氣體遠離壁體吹入爐內，從而防止壁體損壞?，F(xiàn)代高爐通常在爐壁周圍包括二十多個這樣的風口。風口通常插入到包括用于冷卻液的回路的風口冷卻器中。風口和風口冷卻器緊緊地壓入爐壁的開口中，稱為風口冷卻器支座。此外，風口本身通常還包括至少一個用于冷卻液的回路。

2、由于風口中心內的條件非常惡劣，風口和風口冷卻器通常會損壞，并且在一段時間后需要更換。風口部件經常因磨蝕而燒毀或磨損，妨礙爐子的正常運轉。它們的損壞還可能導致氣體或水泄漏到爐外，對爐周圍工人的健康和安全構成很高的風險。目前，具有單腔設計的冷卻回路的風口(其因磨蝕或熔化而磨損并開始泄漏到爐中)因此被繞過，導致其完全失效。這意味著冶金爐會計劃外停運，以更換有缺陷的風口。風口的使用壽命從幾天到幾個月不等，具體取決于風口設計和爐的生產率，這需要在相對較短的時間間隔內進行定期維護操作。為了更換有缺陷的風口而對冶金爐進行計劃外停運至少持續(xù)4至8小時。這種停運造成的生產損失在經濟上超過了安裝在爐內的整套風口的成本。因此，冶金爐的風口部件、特別是風口的改進，對液態(tài)金屬液滴、滾道材料或落料具有改進的耐熱性和抗沖擊性，因此在高爐本身的運行中是重要的。

3、已經開發(fā)出解決方案，用來改進風口的設計并提高其耐磨性。大多數(shù)這些改進涉及在外表面涂覆耐磨層，或為風口提供更多冷卻管。

4、在現(xiàn)有技術中已知的解決方案中，cn?207793315?u公開了用耐磨合金涂覆風口尖端和風口的外表面，該耐磨合金既包括用于增強與風口材料的粘附性的耐磨過渡層，也包括位于耐磨過渡層上的耐磨工作層，以提供增加的耐磨性。雖然使用這種耐磨合金確實增強了風口的耐磨性，但它不能保護風口免受液態(tài)金屬液滴、滾道材料或落料造成的損壞。因此，風口故障僅被推遲，但并不能完全避免。

5、ep?2?669?388?a1中公開了另一種解決方案。風口包括兩個鼻管和三個不同的冷卻管，彼此疊置以在風口的內表面和外表面之間形成堆疊。根據(jù)ep?2?669?388?a1，風口外表面的磨損導致最外面的冷卻管泄漏只需要繞過該管，而不是整個風口，因為剩下的兩個冷卻管仍然可以提供足夠的冷卻。然而，這種風口制造起來費時且昂貴，并且不能解決風口外表面過度磨損的問題。

技術實現(xiàn)思路

1、因此，本發(fā)明的目的是提供一種用于冶金爐的風口的改進設計，其具有延長的使用壽命，沒有前述缺點。

2、該目的通過根據(jù)權利要求1所述的風口來解決。

3、發(fā)明目的

4、本發(fā)明通過提供一種用于冶金爐的風口來克服上述缺陷和缺點，該風口包括具有內表面和外表面的錐形中空的風口本體。風口沿第一軸線從入口端延伸至相對的出口端，風口本體在出口端具有風口尖端，在入口端具有錐形連接面。錐形連接面構造用于接合風口冷卻器或風口支座的錐形座。

5、風口還包括位于風口外表面上的波紋部分，所述波紋部分包括至少一個凹部，所述至少一個凹部具有敞開式彎曲輪廓以及包圍所述至少一個凹部的表面，并且所述波紋部分布置和構造用于在冶金爐的運行期間支撐爐料并形成所述爐料的支架，換言之，下落爐料被保留在凹部內，并且將聚集在凹部中和波紋部分的表面上。因此，波紋部分促進形成爐料支架并將該支架固定就位。這種支架不僅可以保護風口免受液態(tài)金屬液滴和滾道材料沖擊造成的磨損，還可以防止落料。

6、此外，風口從內表面到外表面的厚度包括較厚部分，且波紋部分的所述至少一個凹部設置在所述較厚部分內。換句話說，風口具有偏心形狀，其在風口外表面的一部分上構成風口形成材料的額外厚度。波紋部分的所述至少一個凹部在這種額外厚度中形成，以便不會局部削弱風口。這種額外厚度提供了形成波紋部分所需的穩(wěn)定性和支撐。

7、波紋部分優(yōu)選地布置在風口的上部外表面上，即布置在外表面的靠近下落爐料并且下落爐料可以聚集在其上的部分上。

8、在本技術的上下文中，“波紋”是指一系列優(yōu)選平行的凸脊和凹部。換句話說，在本文中，波紋部分是當從風口的一端看時看起來像一系列波浪的表面。在本技術的上下文中，術語“凹部”是指表面中縮進的空間，并且是指溝、凹槽或波紋的同義詞。

9、風口的主要優(yōu)點是其有助、促進和增加其上支架的形成，從而形成保護層。這種爐料保護層的作用類似于隔熱層，并減少風口的熱負荷，從而導致熱負荷減弱。

10、此外，在冶金爐的運行期間，落料、滾道材料和液態(tài)金屬液滴有利地聚集到支架中并加固支架。熱量和/或磨蝕可能會損壞支架，但不會損壞風口。換言之，支架可以在冶金爐的運行期間連續(xù)消耗和再生，使得風口的外表面不暴露于爐的惡劣條件下，而是受到支架的保護而免受影響。熱和/或磨損損壞主要發(fā)生在爐料的支架上，因此對風口的損壞受到極大限制，這極大地延長了風口的使用壽命。

11、有利地，包括波紋部分的風口將具有足夠的抵抗力，以確保風口的連續(xù)運行，即使風口形成材料由于爐料的支架在熱輻射下造成一些損失，該支架會不斷地形成和更新。

12、換句話說，這種能夠實現(xiàn)并促進風口頂部上爐料支架的形成、更新和再生的風口受到保護，免受過度熱負荷和磨蝕/侵蝕磨損，而無需改變爐的工藝參數(shù)(例如吹氣和爐料組成)。

13、保留爐料并形成自保護堆積層，例如爐料支架，對應于所謂的石箱效應。

14、這種風口的另一優(yōu)點是，波紋部分的所述至少一個凹部具有敞開式彎曲輪廓。凹部可以呈現(xiàn)任何輪廓，例如圓形、方形或三角形，只要從風口的內表面朝外表面看時輪廓變寬即可。

15、這種敞開式彎曲輪廓比封閉式彎曲輪廓更容易制造，例如燕尾榫設計。實際上，與需要對風口進行機加工或銑削以去除與凹部相對應的材料的封閉式彎曲輪廓不同，呈現(xiàn)敞開式彎曲輪廓的凹部可以在風口的生產期間直接鑄造，并且不需要任何后續(xù)制造步驟。

16、在一些實施例中，波紋部分可以由鎳、鉻、鋯、鈦和/或鎢的合金制成，這進一步保護波紋部分免受下落的液滴和磨蝕。

17、凹部涂有一層保護材料，例如折射材料也在本公開的范圍內。然而，一種優(yōu)選實施例是，凹部沒有用保護材料填充至外緣，以便在高爐運行期間容納和保持下落爐料以形成支架。

18、另一個優(yōu)點是風口設計的修改涉及/包括在外表面上形成波紋部分。這些修改直接嵌入到風口的制造過程中，即它們與風口同時制成。

19、與這些修改相關的成本實際上不存在，或者至少大大降低，因為不需要制造額外的保護部件，例如在傳統(tǒng)風口的外表面上的附加保護層，或者在風口外表面上布置、設置和固定附加的突起或筋肋。換句話說，波紋部分的所述至少一個凹部直接形成在風口的外表面中，并且包圍所述至少一個凹部的表面是風口的外表面。

20、風口的另一個優(yōu)點是它不需要對整個組件進行任何設計更改。這些風口可以很容易地用于新的冶金爐，或者可以在維護操作期間用于改造現(xiàn)有的爐，例如更換損壞的風口。

21、在一些優(yōu)選實施例中，波紋部分包括多個凹部，所述多個凹部中的每個凹部具有敞開式彎曲輪廓。優(yōu)選地，波紋部分包括三至十一個之間的凹部，更優(yōu)選地，波紋部分包括五至九個之間的凹部。

22、在一些實施例中，波紋部分的表面包圍所述多個凹部。它可以在所述多個凹部的每個凹部之間延伸。

23、有利地，包括多個凹部的波紋表面容易地保持任何下落爐料，從而改善支架的形成以及所產生的石箱效果。

24、在相同或替代實施例中，波紋部分的每個凹部可以是不連續(xù)的。由于在凹部中和在風口頂部上的爐料堆積，所產生的石箱效應最大化。

25、在一些優(yōu)選實施例中，凹部彼此平行并且基本上沿著第二軸線延伸。

26、有利地，第二軸線不與第一軸線同軸。第二軸線不與第一軸線同軸意味著，凹部布置和定向成相對于風口的軸線形成角度。所述角度越大，爐料就越好地保留在凹部內，從而改善保護風口上部外表面的支架的形成。如果第一和第二軸線是同軸的，則爐料將不會被凹部保留，因為凹部將沿落料流定向。

27、優(yōu)選地，第二軸線垂直于第一軸線。如果凹部布置成垂直于爐料流動方向，則下落爐料的保留、支架的形成以及所產生的石箱效應因此被最大化。凹部的這種特定方向增強了對風口的保護，使其免受過度熱負荷和磨蝕磨損的影響，從而延長其使用壽命。然而，定向可以是v形。

28、凹部可以具有任何形狀，但優(yōu)選地所有凹部都具有相似的形狀。在一些實施例中，凹部可以具有線性形狀，即凹部形成為呈現(xiàn)敞開式彎曲輪廓的直線。替代地，凹部可以具有波狀形狀或有角形狀。

29、有利地，風口可以由任何金屬材料或任何金屬材料的合金制成，以確保其耐熱性和耐磨性。然而，風口優(yōu)選由銅、銅合金、鋼或鋼合金制成。

30、在一些實施例中，形成波紋部分的每個凹部的表面覆蓋有一層金屬材料或金屬材料的合金，以進一步增強其耐熱性和耐磨性。這種附加層提供了額外的保護，防止由于下落爐料和液態(tài)金屬(主要是鐵)液滴而造成的磨損。優(yōu)選地，每個凹部的表面覆蓋有一層銅、銅合金、鎳、鎳合金、鋼或鋼合金。

31、根據(jù)相同或替代實施例，波紋部分和/或風口尖端的表面覆蓋有一層硬面材料，例如cr/fe合金和/或cr/ni合金，如因康奈爾(inconel)625。硬面是指在使用中會磨損的已磨損或新部件表面上沉積厚的硬質耐磨材料涂層。它通常焊接到基材上，一般采用用于電弧焊的專用電極形式，或用于氧乙炔焊接和鎢極氣體保護電弧焊的焊條。覆蓋有硬面材料的表面是最容易受熱或磨損的表面。用硬面材料覆蓋它們可以提高它們的耐熱性和耐磨性。

32、風口可以是任何類型。特別地，風口可包括單腔、雙腔和/或螺旋腔。在優(yōu)選的實施例中，風口還包括鑄造鼻管和雙腔，其中雙腔優(yōu)選由內腔和螺旋蛇形管構成。有利的是，由于內腔和蛇形管，即使風口尖端磨損，鼻管也不會泄漏。如果第一個腔(蛇形管或內腔)不足以確保風口充分冷卻和/或應遭受損壞，雙腔設計的第二個腔(內腔或蛇形管)可提供備用冷卻。

33、優(yōu)選地，所述鼻管的管子由金屬材料或金屬材料的合金制成。更優(yōu)選地，所述管子由銅、銅合金、鎳、鎳合金、鋼或鋼合金制成。這種材料具有較高的熔煉溫度，從而一旦風口外表面磨損后，為管子提供防磨損和鐵水滴的保護。

34、在一些實施例中，風口還包括注入通道，注入通道布置和構造用于在冶金爐的運行期間在風口上方直接注入爐料。有利地，這樣的注入通道促進在波紋部分的凹部中和上方形成支架，并由此改善風口的熱保護和磨損保護。

35、根據(jù)相同或其他實施例，風口還包括直通道，其布置和構造用于在冶金爐的運行期間使用電子厚度測量裝置。

36、本發(fā)明的另一個目的是提供一種用于制造根據(jù)本發(fā)明的風口的方法。在一些實施例中，風口通過機加工、鑄造、焊接、鍛造或這些制造方法的任意組合來制造。優(yōu)選地，波紋部分的凹部通過鑄造制造。

37、本發(fā)明的又一個方面提供一種冶金爐，包括設置用于在冶金爐內供給熱氣體的風口，其中該風口是根據(jù)本發(fā)明的風口。

38、根據(jù)本發(fā)明的方法和根據(jù)本發(fā)明的冶金爐保留了根據(jù)本發(fā)明的風口的所有優(yōu)點。