本發(fā)明屬于鋼鐵冶金設(shè)備領(lǐng)域，涉及一種電爐環(huán)孔集束噴粉氧槍。

背景技術(shù)：

1、電爐是一種利用電弧熱量來加熱熔化廢鋼的冶金裝備。為了降低電耗，常常要求輸入其它的化學(xué)能，如在冶煉過程中噴吹氧氣、碳粉、燃?xì)獾?。?shí)現(xiàn)這類工藝的設(shè)備一般稱為氧槍、碳槍、燒嘴或碳氧槍等。電弧爐用碳粉槍一般采用普通無縫管或整根陶瓷管作為中心管，無縫管磨損后或中心管頭部燒損后再進(jìn)行更換。如果更換不及時(shí)就會(huì)造成碳槍內(nèi)層管磨損或前部銅頭磨損，造成碳槍漏水，容易產(chǎn)生熱停工或生產(chǎn)事故。

2、二十一世紀(jì)后，以praxair公司cojet技術(shù)為代表的超音速集束射流技術(shù)在電弧爐煉鋼供氣系統(tǒng)中得到廣泛應(yīng)用。集束射流是在圓孔拉瓦爾噴管超音速射流的外圍噴射伴流燃?xì)?，通過外燃火焰擠壓和隔離并加速氧氣流束，使有效射程達(dá)到拉瓦爾噴管直徑的80倍距離。

3、將碳粉槍整合到集束氧槍中心一直是冶金工作者的夢(mèng)想，因?yàn)樗茱@著延長(zhǎng)噴劑的噴射距離。但由于碳粉的噴吹速度很快，對(duì)噴吹管道的磨損也是十分嚴(yán)重，管道破損造成碳粉泄露，即便采用厚壁耐磨管或陶瓷管作噴粉管，依然不能避免噴粉管被碳粒磨穿后碳粉顆粒泄漏到集束氧槍的氧氣管引發(fā)爆炸的危險(xiǎn)。目前一般用簡(jiǎn)單的厚壁鋼管固定在安裝于電爐爐壁的銅水箱單孔里，作為輸送管道向電爐內(nèi)噴吹碳粉，集束氧槍與之并列安裝在銅水箱內(nèi)或兩者完全分離安裝，碳粉從鋼管噴出后，受自身重力影響，快速下落，碳粉顆粒大部分都落入距離電爐爐壁較近的位置，無法進(jìn)行更遠(yuǎn)距離的噴射，達(dá)到更靠近電爐中心的位置，碳粉的噴射的距離無法達(dá)到工藝需求。碳粉槍即使采用可更換的陶瓷管，依然存在增加碳粉噴槍壽命，降低碳粉噴槍制作成本，減少生產(chǎn)廠家熱停工的需求。

4、研究發(fā)現(xiàn)，噴粉顆粒的粒度與顆粒射入熔液的深度正相關(guān)，但粉劑的粒度越大越容易磨穿噴粉管。因此，有必要研究更加合理的噴粉槍結(jié)構(gòu)，解決其噴粉管被磨穿導(dǎo)致生產(chǎn)事故等問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、有鑒于此，本發(fā)明的目的在于提供一種電爐環(huán)孔集束噴粉氧槍，在電弧爐冶煉工藝中，實(shí)現(xiàn)吹氧、燃燒和噴粉等多種功能，并且方便設(shè)備的日常維護(hù)維修及更換損壞部件。

2、為達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：一種電爐環(huán)孔集束噴粉氧槍，包括集束噴管組件，設(shè)置在集束噴管組件外圍的水冷管組件，以及部分插入集束噴管組件內(nèi)安裝的碳粉噴管組件；碳粉噴管組件包括碳粉進(jìn)口、粉劑入口管、粉劑分配器、密封法蘭板、耐磨噴粉管、碳粉噴口與漏粉防護(hù)管；集束噴管組件包括氧氣進(jìn)口、環(huán)燃?xì)膺M(jìn)口、氧氣管、環(huán)燃?xì)馔ǖ琅c集束射流噴口，該集束射流噴口由燃?xì)鈬娍谂c氧氣噴口組成；水冷管組件包括冷卻水進(jìn)口、水冷管與冷卻水出口。

3、可選的，集束射流噴口與碳粉噴口安裝在電弧爐爐壁耐材或水冷爐壁的內(nèi)側(cè)，集束射流噴口與碳粉噴口的軸線與垂線的角度控制在41～43°范圍內(nèi)，冷卻水進(jìn)口、冷卻水出口、環(huán)燃?xì)膺M(jìn)口、氧氣進(jìn)口、碳粉進(jìn)口安裝在電弧爐爐壁耐材或水冷爐壁的外側(cè)。

4、可選的，耐磨噴粉管插入集束噴管組件內(nèi)并設(shè)置在集束噴管組件的中心位置，漏粉防護(hù)管設(shè)置在耐磨噴粉管外圍并沿密封法蘭板方向設(shè)置有間隙，且在耐磨噴粉管末端的碳粉噴口部位間隙為零，密封法蘭板上設(shè)有漏粉警示孔，漏粉警示孔與耐磨噴粉管和漏粉防護(hù)管之間的間隙相通，當(dāng)噴粉管被高速碳粉磨穿后，粉劑穿過漏孔進(jìn)入噴粉管與防護(hù)管之間的間隙，并有部分粉劑從示警孔流出，提示需及時(shí)更換耐磨陶瓷噴管。

5、可選的，粉劑入口管、粉劑分配器與耐磨噴粉管之間為可拆卸連接，抽出粉劑入口管、粉劑分配器后，水冷管組件和集束噴管組件依然組成完整的集束氧槍。

6、可選的，水冷管內(nèi)壁與氧氣管的外壁構(gòu)成環(huán)燃?xì)馔ǖ?，氧氣管的?nèi)壁與漏粉防護(hù)管的外壁構(gòu)成氧氣通道，氧氣與環(huán)燃?xì)庠谒涔芙M件內(nèi)壁燃燒室內(nèi)混合燃燒形成高溫集束射流，實(shí)現(xiàn)環(huán)孔集束氧槍的吹氧脫碳和燃燒加熱功能。

7、可選的，氧氣通道在靠近燃燒室的一端設(shè)置有變截面環(huán)形結(jié)構(gòu)，該變截面環(huán)形結(jié)構(gòu)為漸縮管、漸擴(kuò)管連接組成的環(huán)形變截面噴管，大于0.2mpa壓力的氧氣通過環(huán)形變截面噴管被加速成超音速氧氣射流。

8、可選的，碳粉噴管組件位于集束噴管組件的中心，載氣帶著粉劑從耐磨噴粉管流出，保護(hù)氣從漏粉防護(hù)管外壁與氧氣管之間的環(huán)形噴口流出，對(duì)粉劑形成環(huán)形保護(hù)性氣幕，使得粉劑的噴射距離更遠(yuǎn)從而提高進(jìn)入熔池鋼液的粉劑量。

9、可選的，載氣為氬氣或氮?dú)饣蚩諝饣蚨趸細(xì)怏w，保護(hù)氣為氧氣或氮?dú)饣驓鍤饣蚨趸細(xì)怏w，粉劑為碳粉或無煙煤粉或石灰粉或石灰石粉。

10、可選的，冷卻水在水冷管組件內(nèi)部流動(dòng)，從冷卻水進(jìn)口流入，從冷卻水出口流出，帶走水冷槍體在高溫環(huán)境所受的輻射熱量，保護(hù)環(huán)孔集束噴粉氧槍延長(zhǎng)使用壽命。

11、本發(fā)明的有益效果在于：

12、1)本發(fā)明一種電爐環(huán)孔集束噴粉氧槍，整合了集束吹氧與噴粉功能，可吹氧、燃燒和噴粉，減少了電爐化學(xué)能輸入設(shè)備的數(shù)量和占用的空間；

13、2)本發(fā)明一種電爐環(huán)孔集束噴粉氧槍，解決了及時(shí)發(fā)現(xiàn)碳粒磨穿噴粉管的難題，隔離碳粉進(jìn)入氧氣管，避免發(fā)生爆炸危險(xiǎn)；

14、3)本發(fā)明一種電爐環(huán)孔集束噴粉氧槍，實(shí)現(xiàn)了長(zhǎng)距離噴吹碳粉功能，可將碳粉輸送到電極圓區(qū)域，便于快速生成泡沫渣掩埋電弧，保護(hù)電爐水冷框架和爐壁耐材；

15、4)本發(fā)明一種電爐環(huán)孔集束噴粉氧槍，維護(hù)維修方便，拆掉密封法蘭上的螺栓即可抽出噴粉管進(jìn)行更換，減少了維修人員在高溫工作環(huán)境作業(yè)的時(shí)間。

16、本發(fā)明的其他優(yōu)點(diǎn)、目標(biāo)和特征在某種程度上將在隨后的說明書中進(jìn)行闡述，并且在某種程度上，基于對(duì)下文的考察研究對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員而言將是顯而易見的，或者可以從本發(fā)明的實(shí)踐中得到教導(dǎo)。本發(fā)明的目標(biāo)和其他優(yōu)點(diǎn)可以通過下面的說明書來實(shí)現(xiàn)和獲得。

技術(shù)特征：

1.一種電爐環(huán)孔集束噴粉氧槍，其特征在于：包括集束噴管組件，設(shè)置在集束噴管組件外圍的水冷管組件，以及部分插入集束噴管組件內(nèi)安裝的碳粉噴管組件；

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種電爐環(huán)孔集束噴粉氧槍，其特征在于：集束射流噴口與碳粉噴口安裝在電弧爐爐壁耐材或水冷爐壁的內(nèi)側(cè)，集束射流噴口與碳粉噴口的軸線與垂線的角度控制在41～43°范圍內(nèi)，冷卻水進(jìn)口、冷卻水出口、環(huán)燃?xì)膺M(jìn)口、氧氣進(jìn)口、碳粉進(jìn)口安裝在電弧爐爐壁耐材或水冷爐壁的外側(cè)。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種電爐環(huán)孔集束噴粉氧槍，其特征在于：耐磨噴粉管插入集束噴管組件內(nèi)并設(shè)置在集束噴管組件的中心位置，漏粉防護(hù)管設(shè)置在耐磨噴粉管外圍并沿密封法蘭板方向設(shè)置有間隙，且在耐磨噴粉管末端的碳粉噴口部位間隙為零，密封法蘭板上設(shè)有漏粉警示孔，漏粉警示孔與耐磨噴粉管和漏粉防護(hù)管之間的間隙相通，當(dāng)噴粉管被高速碳粉磨穿后，粉劑穿過漏孔進(jìn)入噴粉管與防護(hù)管之間的間隙，并有部分粉劑從示警孔流出，提示需及時(shí)更換耐磨陶瓷噴管。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種電爐環(huán)孔集束噴粉氧槍，其特征在于：粉劑入口管、粉劑分配器與耐磨噴粉管之間為可拆卸連接，抽出粉劑入口管、粉劑分配器后，水冷管組件和集束噴管組件依然組成完整的集束氧槍。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種電爐環(huán)孔集束噴粉氧槍，其特征在于：水冷管內(nèi)壁與氧氣管的外壁構(gòu)成環(huán)燃?xì)馔ǖ?，氧氣管的?nèi)壁與漏粉防護(hù)管的外壁構(gòu)成氧氣通道，氧氣與環(huán)燃?xì)庠谒涔芙M件內(nèi)壁燃燒室內(nèi)混合燃燒形成高溫集束射流，實(shí)現(xiàn)環(huán)孔集束氧槍的吹氧脫碳和燃燒加熱功能。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種電爐環(huán)孔集束噴粉氧槍，其特征在于：氧氣通道在靠近燃燒室的一端設(shè)置有變截面環(huán)形結(jié)構(gòu)，該變截面環(huán)形結(jié)構(gòu)為漸縮管、漸擴(kuò)管連接組成的環(huán)形變截面噴管，大于0.2mpa壓力的氧氣通過環(huán)形變截面噴管被加速成超音速氧氣射流。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種電爐環(huán)孔集束噴粉氧槍，其特征在于：碳粉噴管組件位于集束噴管組件的中心，載氣帶著粉劑從耐磨噴粉管流出，保護(hù)氣從漏粉防護(hù)管外壁與氧氣管之間的環(huán)形噴口流出，對(duì)粉劑形成環(huán)形保護(hù)性氣幕，使得粉劑的噴射距離更遠(yuǎn)從而提高進(jìn)入熔池鋼液的粉劑量。

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種電爐環(huán)孔集束噴粉氧槍，其特征在于：載氣為氬氣或氮?dú)饣蚩諝饣蚨趸細(xì)怏w，保護(hù)氣為氧氣或氮?dú)饣驓鍤饣蚨趸細(xì)怏w，粉劑為碳粉或無煙煤粉或石灰粉或石灰石粉。

9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種電爐環(huán)孔集束噴粉氧槍，其特征在于：冷卻水在水冷管組件內(nèi)部流動(dòng)，從冷卻水進(jìn)口流入，從冷卻水出口流出，帶走水冷槍體在高溫環(huán)境所受的輻射熱量，保護(hù)環(huán)孔集束噴粉氧槍延長(zhǎng)使用壽命。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明屬于鋼鐵冶金設(shè)備領(lǐng)域，涉及一種電爐環(huán)孔集束噴粉氧槍；由水冷組件、集束噴管組件和碳粉噴管組件通過密封法蘭和螺栓連接組合成一體的多層套管噴槍，具有熱防護(hù)、集束噴吹氧氣、遠(yuǎn)距離噴粉以及燃燒加熱等功能。本發(fā)明集束噴粉氧槍的粉劑在超音速射流內(nèi)部流出，在遠(yuǎn)離熔池液面的位置噴出的碳粉被射流包裹直接送到熔池鋼液內(nèi)。噴粉管采用耐磨陶瓷管，在陶瓷管外設(shè)有粉劑泄漏防護(hù)管和漏粉示警管，陶瓷管與防護(hù)管之間留有間隙，一旦陶瓷管被碳粉磨穿漏粉示警管即可冒出煙塵告警，方便設(shè)備維護(hù)人員及時(shí)更換，消除事故停產(chǎn)的危害，延長(zhǎng)了氧槍使用壽命。

技術(shù)研發(fā)人員：吳令,王慶,肖宇,王沛慶,劉向東,房曉亮
受保護(hù)的技術(shù)使用者：中冶賽迪工程技術(shù)股份有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/17