[發明專利]一種電弧爐超音速環燃集束碳氧槍及噴頭結構

有效

• 申請號: 201610405470.5
• 申請日: 2016-06-06
• 公開（公告）號: CN105838845B
• 公開（公告）日: 2018-04-03
• 發明（設計）人: 劉向東;張豫川;吳令;何春來;任鯤先;高瞻
• 申請（專利權）人: 中冶賽迪工程技術股份有限公司
• 主分類號: C21C5/52
• 分類號: C21C5/52;F27D3/16
• 代理公司: 北京同恒源知識產權代理有限公司11275
• 代理人: 廖曦

技術領域

本發明涉及冶金行業中用于電弧爐冶煉的噴射裝置，特別涉及一種電弧爐超音速環燃集束碳氧槍及噴頭結構。

背景技術

電弧爐吹氧、噴碳、噴石灰粉等是近年來新發展起來的一種鋼鐵冶金技術，是現代電爐強化用氧、增加化學能輸入的重要手段。由于爐壁碳氧槍集成了預熱燒嘴、集束射流吹氧脫碳、噴吹碳粉造泡沫渣以及二次燃燒等多種功能，可以有效降低噸鋼電耗，在業內得到廣泛應用。

為了延長主流氧氣的噴射距離，增加氣體對鋼液的攪拌強度，眾多的電爐氧槍采用了集束吹氧技術，如申請號201220742975.8、201120553225.1、201010123000.2、201020518313.3、201220333503.7、02100466.8、200920023587.2等所述，即在主氧流拉瓦爾超音速噴口的周圍設置了一層伴流的氧氣或一層燃氣加一層氧氣伴流燃燒，其伴流氧氣與主流氧氣由壓力、流量不同的管道分別提供。現有技術的碳粉噴槍一般與電弧爐氧槍或分體，或平行布置在同一水冷體內形成子母槍，如申請號99223126.4、02214529.x、200320123669.7、201320149882.9等。由于電弧爐內除塵氣流的擾動，阻礙了粉劑到達鋼水液面，降低了碳粉的使用率。也有通多主氧氣管噴吹粉劑的槍體結構，但是兩者一般不能同時噴吹。

現有技術所產生的超音速氣流不能夠包裹粉劑，使得粉劑噴吹距離相對較短且分散，被除塵氣流抽走或落在渣面，沒有到達被氧氣射流吹開的鋼液表面，制約了更高效的電弧爐冶煉工藝的發展，因此有必要研究一種支撐吹氧、噴粉、燃燒加熱過程同時進行的超音速環燃集束碳氧槍及噴頭結構。

發明內容

鑒于以上所述現有技術的不足，本發明的目的在于提供一種適合電弧爐使用的集吹氧、噴粉、燃燒加熱功能一體的環燃集束碳氧槍及噴頭結構，以達到提高氧氣和粉劑射程，提高粉劑使用率，延長其使用壽命，提高噴吹效能的目的。

為達到上述目的，本發明是通過以下技術方案來實現的：

本發明提供一種電弧爐超音速環燃集束碳氧槍及噴頭結構，包括集束噴頭和槍桿，所述槍桿主要由同軸設置的粉劑管、氧氣管、燃氣管、水冷內管、水冷外管以及粉劑入口組件、密封組件組成，并分別對應設有粉劑入口、氧氣入口、燃氣入口、冷卻水進口、冷卻水出口，所述集束噴頭設有中心孔、環氧小孔、環燃小孔和燃燒定向室，所述氧氣管、燃氣管、水冷外管分別與所述集束噴頭焊接，所述粉劑管與所述集束噴頭插接。

進一步，所述槍桿的所述冷卻水內管、冷卻水外管焊接在一起并與所述密封組件法蘭連接且端面密封，所述氧氣管、燃氣管與所述密封組件插接并由彈性密封環密封，所述粉劑管與粉劑入口組件螺紋連接并由橡膠密封圈密封，所述粉劑入口組件與所述密封組件法蘭連接且端面密封。

進一步，所述集束噴頭中心孔內壁與粉劑管外壁形成加速主氧氣流速至超音速的變截面環管通道，主氧氣出口與環氧出口、環燃出口、粉劑出口并列在所述燃燒定向室底部，所述粉劑出口位于燃燒定向室中央，主氧氣出口在粉劑出口外圍且與之同心，環燃出口與環氧出口圍繞主氧氣出口交替布置，環氧進口位于氧氣管內徑范圍內，環燃進口位于燃氣管與氧氣管之間。

采用上述結構，主氧氣在通過變截面環管通道時獲得超音速加速，圍繞主氧氣的環燃氧氣和環燃燃氣在燃燒定向室混合燃燒，高溫氣體伴隨并擠壓超音速主氧氣氣流形成集束射流，使中心主氧氣超音速射流擴散及衰減變緩慢，超音速射流延長，可以穿過渣面注入鋼液。

采用上述結構，碳粉或石灰粉或煤粉等各類冶金粉劑可以采用低壓氣體輸入，降低粉劑對輸送管道以及噴槍粉劑管的磨損，并在超音速集束主氧流的裹挾下注入電弧爐鋼液，避免被除塵氣流卷走或灑落在渣面，提高粉劑使用率。

采用上述結構，可以及時更換被磨損的粉劑管，延長電爐集束環燃碳氧槍的使用壽命。

采用上述結構，可以方便更換集束噴頭，保留無損壞的槍桿。

采用上述結構，水冷套同時保護氧氣管、燃氣管和粉劑管，延長環燃集束碳氧槍的使用壽命。

采用上述結構，電弧爐碳氧槍可以實現多功能冶煉：僅需噴粉無需吹氧時，關閉燃氣和氧氣，并通入惰性保護氣體，電弧爐碳氧槍成為噴粉槍；僅需吹氧無需噴粉時，粉劑管停止粉劑輸入并通入惰性保護氣體，電弧爐碳氧槍成為吹氧槍；僅需燃燒加熱時，粉劑管停止粉劑輸入并通入燃氣，電弧爐碳氧槍成為燒嘴；粉劑管尾部安裝攝像頭或紅外溫度傳感器或火焰監測傳感器時，電弧爐碳氧槍可以成為監測裝置。

與現有技術相比，本發明的優點在于：