專利名稱：具有保護(hù)元件的氧氣噴槍的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于制造鋼的具有保護(hù)元件的氧氣噴槍以及一種用于運(yùn)行該氧氣噴槍的方法。
背景技術(shù)：
在用于制造鋼的轉(zhuǎn)爐中，將氧氣通過氧氣噴槍噴入原鋼熔液中，從而對其進(jìn)行精煉。氧氣噴槍的伸入轉(zhuǎn)爐中的端部稱作槍頭，氧氣從該端部中流出。該槍頭在精煉時暴露在強(qiáng)烈的熱載荷、機(jī)械載荷以及化學(xué)載荷之下，所述載荷例如由鋼濺液以及爐渣濺起物、由爐渣沖刷引起的磨蝕以及吸入周圍熱氣所引起。所述載荷導(dǎo)致槍頭的磨損，這限制了槍頭的使用時間。所述槍頭的氧氣出口噴嘴的邊緣的磨損特別是限制使用時間的因素。所述邊緣的形狀對于氧氣流進(jìn)入原鋼熔液的深度來說是決定性的，并且由此對于其滲透以及脫碳和冶煉時間來說是決定性的。由DE 3122178 Al公開了由銅制造槍頭并且焊接在氧氣噴槍的鋼制的管體上，并且通過在其內(nèi)部的冷卻水通道進(jìn)行冷卻，所述冷卻水通道與管體的冷卻水循環(huán)連接。由耐熱的材料制成的保護(hù)罩覆蓋槍頭并且能夠在需要時獨(dú)立于銅制的槍頭進(jìn)行更換。在這種結(jié)構(gòu)中必須耗費(fèi)地檢查噴槍體和槍頭之間的焊縫。在冷卻水流過的槍頭中或者在焊縫上通過槍頭或者說保護(hù)罩的磨損引起的泄漏隱藏著對于人和鋼廠裝置有危險(xiǎn)的水滲入轉(zhuǎn)爐中的危險(xiǎn)。經(jīng)常更換保護(hù)罩會造成工作上的耗費(fèi)并且降低了氧氣噴槍的可使用性。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的任務(wù)是提供一種不容易磨損的并且可靠運(yùn)行的用于制造鋼的氧氣噴槍以及一種用于運(yùn)行該氧氣噴槍的方法。該任務(wù)按本發(fā)明通過一種用于制造鋼的具有保護(hù)元件的氧氣噴槍得到解決，該氧氣噴槍包括槍外管以及布置在槍外管內(nèi)部的氧氣主管，其中在該槍外管和氧氣主管之間構(gòu)成縫隙，該縫隙在槍頭側(cè)封閉并且包含一個或者多個冷卻介質(zhì)通道，其中所述氧氣噴槍的槍頭側(cè)的端部設(shè)有保護(hù)元件，該保護(hù)元件覆蓋氧氣噴槍的槍頭側(cè)的端部并且可松開地以及可更換地固定在氧氣噴槍上，其中在氧氣噴槍的槍頭側(cè)的端部和保護(hù)元件之間存在中間空間。所述具有保護(hù)元件的氧氣噴槍的特征在于，所述氧氣主管的槍頭側(cè)的端部設(shè)有覆蓋罩，該覆蓋罩具有一個或者多個出口，其中在每個出口上可松開地并且可更換地固定著氧氣出口噴嘴，在保護(hù)元件中存在通口，氧氣出口噴嘴通過所述通口從罩向外引導(dǎo)，其中分別如此設(shè)計(jì)所述通口的尺寸，從而在氧氣出口噴嘴和保護(hù)元件之間保留縫隙，在保護(hù)元件中存在開口，并且存在至少一個通入氧氣噴槍的槍頭側(cè)的端部和保護(hù)元件之間的中間空間中的保護(hù)氣體管路。所述氧氣主管的槍頭側(cè)的端部設(shè)有覆蓋罩，該覆蓋罩覆蓋端部的整個橫截面。該覆蓋罩具有一個或者多個出口，在氧氣主管中提供的氧氣能夠通過所述出口流出。在每個所述出口上可松開地并且可更換地固定著氧氣出口噴嘴，例如借助于耐高溫的粘貼材料。 可松開的并且可更換的固定類型理解為在不損壞第二部件的情況下能夠?qū)⒌谝徊考牡诙考纤砷_的固定類型，并且該第二部件在松開與第一部件的連接之后又準(zhǔn)備容納另一個第一部件。在這種情況下，這意味著可以在不破壞出口的情況下將氧氣出口噴嘴從覆蓋罩的出口上松開，并且該出口在松開與氧氣出口噴嘴的連接之后又準(zhǔn)備容納氧氣出口噴嘴。該氧氣出口噴嘴本身會在松開連接時被破壞。通過這種固定類型能夠用新的氧氣出口噴嘴更換磨損的氧氣出口噴嘴，而不會損壞覆蓋罩或者說其出口。優(yōu)選借助于快速更換裝置例如螺紋、卡口式連接、插接連接進(jìn)行固定，由此減少了對于更換磨損的氧氣出口噴嘴來說所需的工作時間。根據(jù)優(yōu)選的實(shí)施方式，將所述氧氣出口噴嘴構(gòu)造成拉伐爾噴嘴(Laval-DUse)。由此，在氧氣從氧氣出口噴嘴中出來時確保了氧氣的高的速度以及大的膨脹，由此實(shí)現(xiàn)良好地滲透原鋼熔液并且冷卻氧氣出口噴嘴。根據(jù)一種實(shí)施方式，所述氧氣出口噴嘴由在工作條件下耐熱磨損、機(jī)械磨損以及化學(xué)磨損的材料制成，該材料例如是不銹鋼、具有陶瓷涂層的不銹鋼、耐高溫的陶瓷、氧化物陶瓷、非氧化物陶瓷例如氮化物陶瓷和碳化物陶瓷、纖維增強(qiáng)的陶瓷材料例如陶瓷板、剛玉一莫來石陶瓷、耐火陶瓷、碳化物陶瓷或者石墨。氮化物陶瓷例如是氮化鋁、氮化硼、氮化硅、氮氧化硅鋁、氮化鈦。碳化物陶瓷例如是碳化硅或者碳化硼。氧化物陶瓷例如可以是基于二氧化鈦的具有或者沒有其它氧化物的陶瓷材料，或者具有高氧化鋁含量的陶瓷材料， 或者基于氧化鈹、氧化鎂、氧化鋯、鈦酸鋁、尖晶石、莫來石或者二氧化鈦的陶瓷材料。根據(jù)另一種實(shí)施方式，所述氧氣出口噴嘴由用這種材料進(jìn)行涂層的載體制成，該載體本身由其它材料制成。所述氧氣噴槍的槍頭側(cè)的端部設(shè)有保護(hù)元件。該保護(hù)元件覆蓋氧氣噴槍的槍頭側(cè)的端部的整個橫截面。該保護(hù)元件保護(hù)氧氣噴槍的槍頭側(cè)的端部防止磨損和熱載荷。該保護(hù)元件可松開地并且可更換地固定在氧氣噴槍上，例如借助于耐高溫的粘貼材料進(jìn)行固定。在這種情況下，這意味著能夠在不破壞氧氣噴槍的情況下將保護(hù)元件從氧氣噴槍上松開，并且該氧氣噴槍在松開與保護(hù)元件的連接之后再次準(zhǔn)備容納保護(hù)元件。通過這種固定類型能夠在不用很大花費(fèi)的情況下用新的保護(hù)元件更換磨損的保護(hù)元件，而不會損壞氧氣噴槍。該保護(hù)元件本身會在松開連接時被破壞。優(yōu)選借助于快速更換裝置例如螺紋、卡口式連接、插接連接進(jìn)行固定，由此減少了對于更換磨損的保護(hù)元件來說所需的工作時間。所述保護(hù)元件包含至少一個由在吹氧過程的條件下對于溫度和溫度變化、由氣體、液體、固體引起的氧化和腐蝕來說穩(wěn)定的材料制成的保護(hù)體。例如涉及耐火材料，該耐火材料經(jīng)受高達(dá)2000°C或者更高的溫度而沒有材料失效。例如涉及在高達(dá)2000°C的溫度時經(jīng)受高達(dá)25000K/min的溫度變化而沒有材料失效的材料。以這種方式在運(yùn)行中減少保護(hù)元件的由機(jī)械、熱以及化學(xué)引起的磨損。該材料有利地具有微小的密度，從而將保護(hù)元件的重量最小化。優(yōu)選的材料是耐高溫的陶瓷，例如氧化物陶瓷、非氧化物陶瓷例如氮化物陶瓷和碳化物陶瓷、纖維增強(qiáng)的陶瓷材料例如陶瓷板、剛玉一莫來石陶瓷、耐火陶瓷、碳化物陶瓷或者石墨。氮化物陶瓷例如是氮化鋁、氮化硼、氮化硅、氮氧化硅鋁、氮化鈦。碳化物陶瓷例如是碳化硅或者碳化硼。氧化物陶瓷例如可以是基于二氧化鈦的具有或者沒有其它氧化物的陶瓷材料，或者具有高氧化鋁含量的陶瓷材料，或者基于氧化鈹、氧化鎂、氧化鋯、鈦酸鋁、尖晶石、莫來石或者二氧化鈦的陶瓷材料。根據(jù)一種實(shí)施方式，所述保護(hù)元件可以包括保護(hù)體，該保護(hù)體能夠可松開地并且可更換地固定在氧氣噴槍上。根據(jù)另一實(shí)施方式，所述保護(hù)元件可以包括承載著一個或者多個保護(hù)體的承載結(jié)構(gòu)，其中所述保護(hù)元件能夠通過承載結(jié)構(gòu)或者保護(hù)體可松開地并且可更換地固定在氧氣噴槍上。該承載結(jié)構(gòu)的使用簡化了所希望的形狀的保護(hù)元件的制造。如果該保護(hù)元件通過承載結(jié)構(gòu)與氧氣噴槍進(jìn)行連接，那么就減少了對保護(hù)體的機(jī)械載荷，因?yàn)樗霰Ｗo(hù)體不必承載其自重。根據(jù)一種實(shí)施方式，將所述保護(hù)元件構(gòu)造成罩子狀的，也就是說，該保護(hù)元件具有被側(cè)壁包圍的基面。根據(jù)優(yōu)選的實(shí)施方式，所述保護(hù)元件具有罩子的形狀，該罩子的側(cè)壁由相互堆疊的環(huán)構(gòu)成并且其基面由板材制成。這種實(shí)施方式比一件式制造的罩更容易制造。 該實(shí)施方式額外地提供了以下優(yōu)點(diǎn)，即環(huán)的損壞在保護(hù)元件的相鄰區(qū)域中傳播得比在一件式制造的罩中更困難。在所述保護(hù)元件和氧氣噴槍的槍頭側(cè)的端部之間存在中間空間。在所述保護(hù)元件中存在通口，所述氧氣出口噴嘴通過所述通口從罩向外引導(dǎo)。如此設(shè)計(jì)所述通口的尺寸，從而在氧氣出口噴嘴和保護(hù)元件之間保留縫隙。 此外，在所述保護(hù)元件中存在開口，所述開口穿過保護(hù)元件。通過所述開口，保護(hù)元件和氧氣噴槍的槍頭側(cè)的端部之間的中間空間與包圍氧氣噴槍的空間連接。存在至少一個保護(hù)氣體管路，該保護(hù)氣體管路通入保護(hù)元件和氧氣噴槍的槍頭側(cè)的端部之間的中間空間中。由此能夠?qū)⒈Ｗo(hù)氣體置入所述中間空間中。置入中間空間中的保護(hù)氣體能夠通過保護(hù)元件和氧氣出口噴嘴之間的縫隙以及通過穿過保護(hù)元件的開口流入包圍氧氣噴槍的空間中。優(yōu)選所述保護(hù)氣體管路至少部分地引入槍外管和氧氣主管之間的縫隙內(nèi)部。由此，通過槍外管保護(hù)所述保護(hù)氣體管路防止機(jī)械的、熱的以及化學(xué)的應(yīng)力和磨損。按本發(fā)明的用于運(yùn)行按本發(fā)明的用于制造鋼的具有保護(hù)元件的氧氣噴槍的方法的特征在于，保護(hù)氣體從保護(hù)氣體管路置入覆蓋罩和保護(hù)元件之間的中間空間中并且從該中間空間通過氧氣出口噴嘴和保護(hù)元件之間的縫隙以及保護(hù)元件中的開口向外引導(dǎo)。作為保護(hù)氣體可以使用每種化學(xué)上惰性的氣體，例如氮?dú)饣蛘呦∮袣怏w。優(yōu)選使用氬氣、氮?dú)狻⒑?。通過從開口和縫隙中流出的保護(hù)氣體，不僅保護(hù)所述保護(hù)元件而且保護(hù)所述氧氣出口噴嘴防止熱的、化學(xué)的以及機(jī)械的應(yīng)力并且減少其磨損。指向外的保護(hù)氣體流防止熱的周圍氣體以及由其攜帶的顆粒會朝保護(hù)元件的外表面推進(jìn)并且阻止作用到保護(hù)元件上的熱傳遞、機(jī)械和化學(xué)的作用。在此，“外面”的概念理解為所述保護(hù)元件的面對鋼熔液的側(cè) 因?yàn)樗霰Ｗo(hù)氣體以化學(xué)上惰性的氣體層包圍所述保護(hù)元件的材料，所以能夠?yàn)楸Ｗo(hù)元件或者說保護(hù)體使用由于其氧化敏感性在制造鋼時存在的條件下不能使用的材料。 因此，例如能夠使用氮化物以及碳化物陶瓷例如氮化硅或者石墨在抵抗溫度、溫度變化以及對于保護(hù)元件或者說保護(hù)體的化學(xué)和機(jī)械的作用方面的良好特性。已知在氧氣噴槍的運(yùn)行中通過從氧氣出口噴嘴以高速流出的氧氣形成低壓，該低壓導(dǎo)致吸入熱的、可能加載顆粒的周圍氣體。然而，在按本發(fā)明的氧氣噴槍的運(yùn)行中，氧氣流被保護(hù)氣體流包圍，該保護(hù)氣體流從氧氣出口噴嘴和保護(hù)元件之間的縫隙向外流。由此， 使得反向于包圍的保護(hù)氣體流的流動方向吸入周圍氣體變得困難，并且由此降低了通過所述周圍氣體引起的熱磨損、化學(xué)磨損以及機(jī)械磨損。掃過保護(hù)元件的表面的保護(hù)氣體流將粘附的原鋼濺液以及爐渣濺起物從表面上吹去。由此減少了通過這種粘附所引起的磨損。所述保護(hù)氣體流將熱量從保護(hù)元件和氧氣出口噴嘴排出并且由此冷卻該保護(hù)元件和氧氣出口噴嘴。在槍外管和氧氣主管之間的包含冷卻介質(zhì)通道的縫隙在槍頭側(cè)封閉， 也就是所述冷卻介質(zhì)通道沒有在保護(hù)元件中繼續(xù)。因此，降低了通過保護(hù)元件的磨損引起的泄漏的危險(xiǎn)。


根據(jù)隨后示例性并且示意性的圖1和2以及下面的描述對本發(fā)明進(jìn)行解釋。圖1示出了處于運(yùn)行中的按本發(fā)明的具有保護(hù)元件的氧氣噴槍的槍頭側(cè)的端部段的縱剖圖。圖2示出了按本發(fā)明的具有保護(hù)元件的氧氣噴槍的槍頭側(cè)的端部段的斜視圖。
具體實(shí)施例方式圖1示出了氧氣噴槍1，該氧氣噴槍的槍頭側(cè)的端部設(shè)有由保護(hù)體2和承載結(jié)構(gòu)3 組成的保護(hù)元件。在槍外管4和氧氣主管5之間構(gòu)造了縫隙6，該縫隙在槍頭側(cè)封閉。該縫隙6通過分隔管7分成兩個冷卻介質(zhì)通道8a和8b，所述冷卻介質(zhì)通道在槍頭側(cè)通過分隔管7中的開口相互連接。沒有示出冷卻介質(zhì)通道8a和8b與冷卻水輸入管路和冷卻水輸出管路的連接。用冷卻水流過冷卻介質(zhì)通道8a和8b減少了在運(yùn)行期間對氧氣噴槍的熱載荷。氧氣主管5的槍頭側(cè)的端部設(shè)有覆蓋罩9，該覆蓋罩覆蓋氧氣主管5的整個端部。該覆蓋罩具有多個出口 IOa和IOb和10c，分別將氧氣出口噴嘴11擰入所述出口中。所述保護(hù)元件覆蓋氧氣噴槍1的槍頭側(cè)的端部。該保護(hù)元件通過承載結(jié)構(gòu)3借助于快速更換連接 (Schnellwechselverschluss)固定在氧氣槍上。所述氧氣出口噴嘴11向外穿過保護(hù)體2中的通口。在此，在氧氣出口噴嘴11和保護(hù)體2之間保留縫隙。該保護(hù)體2被開口 12穿過。在保護(hù)體2和氧氣噴槍1的槍頭側(cè)的端部之間存在中間空間13。保護(hù)氣體管路14通入所述中間空間13中，該保護(hù)氣體管路在槍外管和氧氣主管之間的縫隙6的內(nèi)部導(dǎo)向中間空間13。在氧氣噴槍1的運(yùn)行中，通過筆直的箭頭示出的氧氣從氧氣主管4向外流過出口 10和氧氣出口噴嘴11。同時，通過波浪形箭頭示出的保護(hù)氣體從保護(hù)氣體管路14流入中間空間13中。該保護(hù)氣體從中間空間 13向外流過氧氣出口噴嘴11和保護(hù)體2之間的縫隙。在此，從氧氣出口噴嘴11出來的氧氣流由流出的保護(hù)氣體包圍。此外，保護(hù)氣體從中間空間13向外流過開口 12并且在從所述開口流出之后掃過保護(hù)體2的表面。圖2為在圖1中示出的氧氣噴槍示出了槍外管4以及保護(hù)元件的連接在其上的保
6護(hù)體2。所述罩狀的保護(hù)體2的側(cè)壁由相互堆疊的環(huán)15制成，基面由板材16制成。氧氣出口噴嘴11通過保護(hù)體2中的通口通向外面，其中在氧氣出口噴嘴和保護(hù)體2之間分別保留縫隙。該保護(hù)體2具有開口 12。部分地在氧氣噴槍外部延伸的保護(hù)氣體管路14通過導(dǎo)入孔17導(dǎo)入槍外管4和氧氣主管之間的縫隙中。相對于按現(xiàn)有技術(shù)DE 3122178 Al的具有保護(hù)罩的氧氣噴槍，按本發(fā)明的具有保護(hù)元件的氧氣噴槍提供了以下優(yōu)點(diǎn)，即所述保護(hù)元件和氧氣出口噴嘴通過保護(hù)氣體防止機(jī)械載荷、熱載荷和化學(xué)載荷以及磨損，并且由此很少需要進(jìn)行更換。如果需要更換，那么不僅所述保護(hù)元件而且所述氧氣出口噴嘴都能夠借助于快速更換連接沒有花費(fèi)地更換為新的部件。附圖標(biāo)記列表
氧氣噴槍
保護(hù)體
承載結(jié)構(gòu)
槍外管
氧氣主管
縫隙
分隔管
冷卻介質(zhì)通道
覆蓋罩出口
氧氣出口噴嘴開口
中間空間保護(hù)氣體管路環(huán)
板材導(dǎo)入孔
2
8a>8b
11
IOaUObUOc
12
13
14
15
16
1權(quán)利要求
1.用于制造鋼的具有保護(hù)元件的氧氣噴槍，所述氧氣噴槍包括槍外管以及布置在所述槍外管內(nèi)部的氧氣主管，其中，在所述槍外管和所述氧氣主管之間構(gòu)成縫隙，該縫隙在槍頭側(cè)封閉并且包含一個或者多個冷卻介質(zhì)通道，其中，所述氧氣噴槍的槍頭側(cè)的端部設(shè)有保護(hù)元件，該保護(hù)元件覆蓋所述氧氣噴槍的槍頭側(cè)的端部并且可松開地并且可更換地固定在所述氧氣噴槍上，其中，在所述氧氣噴槍的槍頭側(cè)的端部和所述保護(hù)元件之間存在中間空間，其特征在于，所述氧氣主管的槍頭側(cè)的端部設(shè)有覆蓋罩，該覆蓋罩具有一個或者多個出口，其中，在每個出口上可松開地并且可更換地固定氧氣出口噴嘴，在所述保護(hù)元件中存在通口，所述氧氣出口噴嘴通過所述通口從罩向外引導(dǎo)，其中，分別設(shè)計(jì)所述通口的尺寸，從而在所述氧氣出口噴嘴和所述保護(hù)元件之間保留縫隙，在所述保護(hù)元件中存在開口，并且存在至少一個通入所述氧氣噴槍的槍頭側(cè)的端部和所述保護(hù)元件之間的中間空間中的保護(hù)氣體管路。
2.按權(quán)利要求1所述的氧氣噴槍，其特征在于，用快速更換連接固定所述氧氣出口噴嘴和/或所述保護(hù)元件。
3.按權(quán)利要求1或2所述的氧氣噴槍，其特征在于，所述保護(hù)氣體管路至少部分地在槍外管和氧氣主管之間的縫隙內(nèi)部引導(dǎo)。
4.用于運(yùn)行按權(quán)利要求1一 3中任一項(xiàng)所述的氧氣噴槍的方法，其特征在于，將保護(hù)氣體從保護(hù)氣體管路置入覆蓋罩和保護(hù)元件之間的中間空間中，并且從該中間空間通過氧氣出口噴嘴和保護(hù)元件之間的縫隙以及保護(hù)元件中的開口向外引導(dǎo)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于制造鋼的具有保護(hù)元件的氧氣噴槍，其中，氧氣主管的槍頭側(cè)的端部設(shè)有覆蓋罩，該覆蓋罩具有一個或者多個出口，其中在每個出口上可松開地并且可更換地固定氧氣出口噴嘴，其中氧氣噴槍的槍頭側(cè)的端部可松開地并且可更換地設(shè)有保護(hù)元件并且在氧氣噴槍的槍頭側(cè)的端部和保護(hù)元件之間存在中間空間，其中在保護(hù)元件中存在通口，氧氣出口噴嘴通過所述通口從罩向外引導(dǎo)，其中分別如此設(shè)計(jì)所述通口的尺寸，從而在氧氣出口噴嘴和保護(hù)元件之間保留縫隙，其中在所述保護(hù)元件中存在開口，并且其中存在至少一個通入氧氣噴槍的槍頭側(cè)的端部和保護(hù)元件之間的中間空間中的保護(hù)氣體管路。此外，本發(fā)明涉及一種用于運(yùn)行氧氣噴槍的方法，其中保護(hù)氣體從保護(hù)氣體管路置入覆蓋罩和保護(hù)元件之間的中間空間中并且從該中間空間通過氧氣出口噴嘴和保護(hù)元件之間的縫隙以及保護(hù)元件中的開口向外引導(dǎo)。
文檔編號F27D3/16GK102159732SQ200980122868
公開日2011年8月17日 申請日期2009年5月25日 優(yōu)先權(quán)日2008年6月17日
發(fā)明者E·賴森伯格, H·柯施鮑姆, H·特拉克辛格, M·萊基克-尼尼克, P·威默, S·萊克納 申請人:西門子 Vai 金屬科技有限責(zé)任公司