專利名稱：一種鋼包精煉吹氬噴槍及其制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種鋼包精煉吹氬噴槍及其制備方法，具體地說是一種用于鋼 水精煉吹氬用噴槍及其制備方法。
背景技術(shù)：
吹氬噴槍是煉鋼精煉設(shè)備中一個重要組成部件，其使用壽命和攪拌效果對 鋼種和質(zhì)量均有直接影響。根據(jù)吹氬工藝可知，吹氬噴槍在間歇式使用過程中， 既要承受高溫鋼水和渣的沖刷、侵蝕，又要承受較大的溫度驟變，故吹氬噴槍 應(yīng)具備在高溫機械性能好、體積穩(wěn)定、不易剝落.抗侵蝕等特性。早期使用的 吹氬噴槍是袖磚組合式結(jié)構(gòu)，即是沿鋼管外徑組裝上多塊袖磚，槍休袖磚留有 數(shù)條環(huán)縫。此結(jié)構(gòu)的缺點有(1)鋼水易從縫隙侵入而使吹氬槍損壞，(2)因 需要控制吹氫強度和吹氬時間，則降低了氣體對鋼液的攪拌效果。從材質(zhì)來看， 高鋁質(zhì)袖磚在噴槍高溫間歇式使用條件的交變熱應(yīng)力作用下易形成裂紋破損， 縮短了氬槍的使用壽命。針對袖磚組合式吹氬噴槍存在的問題，專利《鋼包吹氬用整體式噴槍》，專利號ZL89205582.0公開了水泥結(jié)合澆注料整體式吹氬 噴槍，噴槍壽命顯著提高、耐火材料消耗明顯降低，此外，針對袖磚組合式單 噴孔垂直下吹結(jié)構(gòu)存在噴吹氣流集中，導致噴吹攪拌效果遠小于鋼包透氣磚底 吹的問題，在噴槍端頭側(cè)壁布置2 3個噴吹口，達到改善噴吹氣流集中引起 的攪拌效果差的目的，同時，噴槍可放置在鋼包底上，降低噴吹過程噴槍擺動 引起的破損，達到進一步延長噴槍使用壽命的目的，然而，噴槍側(cè)壁2—-3股
分散氣流對鋼水的均勻攪拌貢獻有限；為此，專利《彌散型頂吹氬槍》，專利
號:ZL92230541.2，《煉鋼的多孔吹氬槍》，專利號ZL95208930,0公開了兩種 新型結(jié)構(gòu)吹氬噴槍，以彌散透氣噴頭或多孔噴頭取代傳統(tǒng)的袖磚組合式單噴孔 結(jié)構(gòu)，以彌散氣流或多股氣流的垂直噴吹方式改善單噴孔垂直噴吹的攪拌效 果，但因受噴槍斷面尺寸的限制，噴頭結(jié)構(gòu)尺度較小，噴吹氣流仍聚集上升， 導致對鋼水的攪拌效果改善不突出。由于吹氬噴槍由金屬槍芯與耐火澆注料槍 襯構(gòu)成的復合體，金屬材料與耐火澆注料之間熱物理性能的差異，增大了噴槍 使用過程中結(jié)構(gòu)應(yīng)力，促進了噴槍的破損進程， 一定程度上影響了噴槍使用壽 命的提高。 .

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是解決噴槍使用壽命低、攪拌效果不好的問題。
為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是提供一種鋼包精煉吹 氬噴槍，包括法蘭連接在一起的金屬槍桿和噴槍本體，所述噴槍本體的下部設(shè) 有彌散型噴頭，所述噴槍本體包括主管、增強管、若千搭橋焊接件、若干鉚固 件和耐火材料工作襯，所述增強管套裝在主管外，且主管與增強管之間均勻焊 接若千搭橋焊接件；增強管的外圓周面上覆蓋有耐火材料工作襯，所述鉚固件 分別沿增強管的周向與軸向間隔設(shè)置在耐火材料工作襯中且與增強管的外圓 周面焊接。
上述方案中，所述鉚固件由V形鉚固件和雙V形鉚固件組成，V形鉚固 件與雙V形鉚固件間隔設(shè)置且二者的頂點分別與增強管的外表面焊接。
所述V形和雙V形鉚固件中的一半采用普通螺紋鋼或碳鋼盤條制作，另一半采用耐熱合金材料制作，并按不同材質(zhì)間隔設(shè)置。 所述主管和增強管為普通碳鋼無縫鋼管。 所述搭橋焊接件為剪切螺紋鋼或碳鋼盤條的短鋼柱。
所述彌散型噴頭由金屬管、若干噴頭鉚固件、噴頭耐火材料工作襯和緩沖 隔熱層構(gòu)成，所述金屬管的側(cè)壁上開有若干通孔，金屬管的下端封閉，上端與 噴槍主管或增強管焊接相連；所述噴頭耐火材料工作襯覆蓋在金屬管的外圓周 面上；緩沖隔熱層覆蓋在金屬管的底面上；噴頭鉚固件設(shè)置在噴頭耐火材料工 作襯和緩沖隔熱層內(nèi)部且分別與金屬管的外圓周面和底面焊接；噴頭耐火材料 T-作襯上設(shè)有若干與金屬管側(cè)壁上的通孔相通的彌散型噴口。
所述彌散型噴口分別位于與金屬管的縱向軸線相垂直的平面內(nèi)。 所述彌散型噴口分別和與金屬管的縱向軸線相垂直的平面向上傾斜2 5
所述彌散型噴口為狹縫或毛細孔。
所述彌散型噴頭的軸向截面直徑大于或等于噴槍本體的軸向截面直徑。 所述彌散型噴頭為圓柱形、圓臺形、半球形或半橢球形，且彌散型噴頭底 面的直徑大于或等于頂面的直徑。
所述增強管的外表面以及金屬管的內(nèi)、外表面分別涂有緩沖隔熱層。 本發(fā)明根據(jù)噴槍金屬材料與耐火澆注料復合體結(jié)構(gòu)和噴槍間歇式使用的 特點，從降低結(jié)構(gòu)應(yīng)力的危害與噴槍制備成本、延長噴槍使用壽命的角度出發(fā)， 對噴槍使用條件下的熱狀態(tài)與熱應(yīng)力交變過程、復合體結(jié)構(gòu)應(yīng)力的形成、槍芯 修復利用的噴槍制備工藝等多方面進行了分析，認為噴槍復合體結(jié)構(gòu)應(yīng)力是引 起噴槍裂紋剝落、燒穿、斷裂的主要原因；槍芯鉚固件的結(jié)構(gòu)與布置方式是引
起噴槍耐火澆注料槍襯結(jié)構(gòu)剝落的主要原因；槍芯結(jié)構(gòu)強度與剛度是引起噴槍 彎曲、折斷的主要原因。從改善噴吹攪拌效果的角度出發(fā)，分析了噴頭結(jié)構(gòu)與 噴吹方式對攪拌效果的影響關(guān)系，認為彌散型噴頭有利于噴吹氣流的分散，起 到改善攪拌效果的作用，但在垂直向下的噴吹的條件下，由于鋼水與氣流密度 的巨火差異，氣流浮升力與噴吹方向相反，導致噴吹氣流在槍頭噴吹面迅速聚 集后沿噴槍側(cè)壁快速上升，難以達到預期的氣流分散效果；但在多股氣流或彌 散型氣流的側(cè)吹或側(cè)上噴吹方式下，由于氣流浮升力與噴吹方向形成一定的角 度，大幅度降低了浮升力對氣流聚集的促進作用，有利于噴吹攪拌效果的改善。 根據(jù)上述分析的原因，本發(fā)明逐一采取了相應(yīng)的改進措施。采取了在槍芯主管 外套裝增強管以及在兩管之間采用搭橋焊接件焊接相連的措施，提高槍芯結(jié)構(gòu) 強度與剛度，防止了噴槍使用后金屬槍芯的劇烈變形，提高了金屬槍芯的循環(huán) 利用或修復利用率；從降低噴槍復合體結(jié)構(gòu)應(yīng)力的角度考慮，采取了在槍芯表 面涂抹緩沖隔熱層的措施，通過緩沖隔熱層的變形能力，緩沖金屬槍芯與耐火 澆注料之間的熱膨脹不同步，同時，通過緩沖隔熱層的保溫隔熱性能，降低使 丌3條件下槍芯綜合溫度，減小金屬槍芯熱膨脹，提高噴槍的綜合強度與剛度， 降低噴槍使用狀態(tài)下的結(jié)構(gòu)應(yīng)力。通過V形和雙V形鉚固件的結(jié)構(gòu)設(shè)計、布 置方式的改進和制作材料的合理選擇，強化金屬槍芯與耐火澆注料工作襯之間 的結(jié)合強度，提高耐火澆注料工作襯的抗破損能力。從改善噴吹攪拌效果的角 度考慮，提出了水平或側(cè)上噴吹形式的彌散型噴頭結(jié)構(gòu)，并使彌散型噴頭截面 直徑大于或等于噴槍截面直徑，彌散型噴頭外形結(jié)構(gòu)設(shè)計成橢圓形、球形或圓 邊棱為圓弧過渡面的圓臺、圓柱形結(jié)構(gòu)，方便了彌散型噴口沿彌散型噴頭圓周 方向水平或上傾的布置，并通過彌散型噴頭結(jié)構(gòu)提高了噴吹氣流的分散效果，通過水平或側(cè)上噴吹形式，提高氣流的噴吹穿透深度，擴大攪拌區(qū)域，降低浮 升力對噴吹氣流的聚集作用，提高噴吹攪拌強度；此外，由于彌散型噴頭布置 在噴槍的側(cè)壁，因而，噴槍可放置在鋼包底上，降低了噴吹過程的噴槍擺動， 延緩了噴槍的擺動彎曲、折斷與沖刷磨損進程。最終達到延長噴槍使用壽命、 改善噴槍使用性能的目的。


圖1為本發(fā)明實施例一的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖2為本發(fā)明實施例二的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖3為圖1的A—A剖面圖； 圖4為本發(fā)明雙V形鉚固件立體結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施例方式
下面結(jié)合具體實施例對本發(fā)明作出詳細的說明。
如圖1、圖3所示，本發(fā)明包括金屬槍桿10和噴槍本體，金屬槍桿10的 底端和噴槍本體的頂端分別設(shè)有連接法蘭9，通過連接螺栓8將金屬槍桿10 和噴槍本體連接在一起，噴槍本體的下部設(shè)有彌散型噴頭11。所述噴槍本體包 括主管l、增強管2、若干搭橋焊接件3、若干鉚固件和耐火材料工作襯7，主 管1和增強管2為普通碳鋼無縫鋼管，增強管2套裝在主管1夕卜，且主管1與 增強管2之間均勻焊接若干搭橋焊接件3，搭橋焊接件3為剪切螺紋鋼或碳鋼 盤條的短鋼柱，直徑8mm;增強管2的外圓周面上覆蓋有耐火材料工作襯7， 鉚固件由V形鉚固件5和雙V形鉚固件6組成，V形鉚固件5與雙V形鉚固 件6分別沿增強管2的周向與軸向間隔設(shè)置在耐火材料工作襯7中且二者的頂
點分別與增強管2的外表面焊接，V形和雙V形鉚固件5、 6中的一半采用普
通螺紋鋼或碳鋼盤條制作，直徑10mm，另一半采用鐵鉻鋁耐熱金屬絲制作， 直徑5mm，并按不同材質(zhì)間隔設(shè)置，V形鉚固件5、雙V形鉚固件6的軸向布 置間距為80mm。耐火材料工作襯7、連接螺栓8、連接法蘭9、金屬槍桿10 與常規(guī)吹氬噴槍相同。
如圖4所示，所述雙V形鉚固件6由位于相互成-一定夾角的兩個平面內(nèi)的 V字形鉚固件的V字頂點相互焊接而成。
所述彌散型噴頭ll為圓柱形，由金屬管12、若干噴頭鉚固件13、噴頭耐 火材料工作襯16和緩沖隔熱層17構(gòu)成，所述金屬管12采用普通碳鋼無縫鋼 管制作，其側(cè)壁上開有若干通孔，金屬管12的下端封閉，其內(nèi)腔形成氣室14， 金屬管12的上端與噴槍主管1焊接相連，或者金屬管12與噴槍主管1為同一 根管；所述噴頭耐火材料工作襯16覆蓋在金屬管12的外圓周面h;緩沖隔熱 層17覆蓋在金屬管12的底面上；噴頭鉚固件13設(shè)置在噴頭耐火材料丁作襯 16和緩沖隔熱層17內(nèi)部且分別與金屬管12的外圓周面和底面焊接;噴頭耐火 材料工作襯16上設(shè)有若干與金屬管12側(cè)壁上的通孔相通的彌散型噴口5，該 彌散型噴口 15為狹縫狀且分別位于與金屬管12的縱向軸線相垂直的平面內(nèi)， 耐火材料工作襯16與耐火材料工作襯7材質(zhì)相同，澆注成型。
所述增強管2的外表面以及金屬管12的外表面分別涂有緩沖隔熱層17， 緩沖隔熱層17為耐火纖維質(zhì)隔熱層，厚度為3mm，涂抹施工制備。
實施例二、
如圖2所示，圖2為本實施例的結(jié)構(gòu)示意圖。本實施例與實施例一的區(qū) 別在于所述彌散型噴頭11為上小下大的圓臺形，該彌散型噴口 15為毛細孔狀
且分別和與金屬管12的縱向軸線相垂直的平面向上傾斜2 5度。金屬管12 的匕端與噴槍增強管2焊接相連，或者金屬管12與增強管2為同一根管。
本發(fā)明所述的彌散型噴頭11的形狀不限于實施例一與實施例二所限定的 形狀，還可以為半球形或半橢球形，此時，彌散型噴頭11底面的直徑大于或 等于頂面的直徑且彌散型噴頭11的外表面與噴槍本體的外表面光滑過渡。
實施例--和實施例二所述的彌散型噴口 15結(jié)構(gòu)可以應(yīng)用于上述不同形狀 的彌散型噴頭ll。
本發(fā)明的制作方法，包括以下步驟 、預制彌散型噴頭；
、將預制的彌散型噴頭的金屬管與主管或增強管焊接相連； 、在噴槍制作模具內(nèi)進行整體澆注成型。
本發(fā)明具有如下優(yōu)點
1. 本發(fā)明的一種鋼包精煉吹氬噴槍及其制備方法，在槍芯主管1外套裝增
強管2以及在兩管之間采用搭橋焊接件3焊接相連的措施，提高槍芯結(jié)構(gòu)強度 與剛度，防止了使用后金屬槍芯的劇烈變形，提高了金屬槍芯的循環(huán)利用或修
復利用率。
2. 本發(fā)明通過V形和雙V形鉚固件5、 6的結(jié)構(gòu)設(shè)計、布置方式的改進 和制作材料的合理選擇，強化金屬槍芯與耐火澆注料工作襯7之間的結(jié)合強度， 提高耐火澆注料工作襯7的抗破損能力。
3. 本發(fā)明通過水平或側(cè)上噴吹形式的彌散型噴頭ll結(jié)構(gòu)設(shè)計，降低了浮 升力對噴吹氣流的聚集作用，提高了噴吹氣流的分散效果、氣流的噴吹穿透深 度與噴吹攪拌強度，擴大了攪拌區(qū)域。
4. 本發(fā)明通過在槍芯表面涂抹緩沖隔熱層17的措施，通過緩沖隔熱層17 的變形能力，緩沖金屬槍芯與耐火澆注料之間的熱膨脹不同步，同時，通過緩 沖隔熱層的保溫隔熱性能，降低使用條件下槍芯綜合溫度，減小金屬槍芯熱膨 脹，提高噴槍的綜合強度與剛度，降低噴槍使用狀態(tài)下的結(jié)構(gòu)應(yīng)力。
5. 本發(fā)明的彌散型噴頭ll截面直徑大于或等于噴槍截面直徑，彌散型噴 頭11外形結(jié)構(gòu)設(shè)計成橢圓形、球形或圓邊棱為圓弧過渡面的圓臺、圓柱形結(jié)
構(gòu)，方便了彌散型噴口 15沿彌散型噴頭11圓周方向水平或上傾的布置。
6. 本發(fā)明具有攪拌效果優(yōu)良、使用壽命長的優(yōu)點。
本發(fā)明不局限于上述最佳實施方式，任何人應(yīng)該得知在本發(fā)明的啟示下作 出的結(jié)構(gòu)變化，凡是與本發(fā)明具有相同或相近的技術(shù)方案，均落入本發(fā)明的保 護范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1、一種鋼包精煉吹氬噴槍，包括法蘭連接在一起的金屬槍桿(10)和噴槍本體，所述噴槍本體的下部設(shè)有彌散型噴頭(11)，其特征在于所述噴槍本體包括主管(1)、增強管(2)、若干搭橋焊接件(3)、若干鉚固件和耐火材料工作襯(7)，所述增強管(2)套裝在主管(1)外，且主管(1)與增強管(2)之間均勻焊接若干搭橋焊接件(3)；增強管(2)的外圓周面上覆蓋有耐火材料工作襯(7)，所述鉚固件分別沿增強管(2)的周向與軸向間隔設(shè)置在耐火材料工作襯(7)中且與增強管(2)的外圓周面焊接。
2、 如權(quán)利要求1所述的鋼包精煉吹氬噴槍，其特征在于所述鉚固件由V 形鉚固件(5)和雙V形鉚固件(6)組成，V形鉚固件(5)與雙V形鉚固件(6)間隔設(shè)置且二者的頂點分別與增強管(2)的外表面焊接。
3、 如權(quán)利要求2所述的鋼包精煉吹氬噴槍，其特征在于所述V形和雙V 形鉚固件(5)、 (6)中的一半采用普通螺紋鋼或碳鋼盤條制作，另一半采用耐 熱合金材料制作，并按不同材質(zhì)間隔設(shè)置。
4、 如權(quán)利要求1所述的鋼包精煉吹氬噴槍，其特征在于所述主管(O 和增強管(2)為普通碳鋼無縫鋼管。
5、 如權(quán)利要求1所述的鋼包精煉吹氬噴槍，其特征在于所述搭橋焊接件(3) 為剪切螺紋鋼或碳鋼盤條的短鋼柱。
6、 如權(quán)利要求1所述的鋼包精煉吹氬噴槍，其特征在于所述彌散型噴頭 (11)由金屬管(12)、若干噴頭鉚固件(13)、噴頭耐火材料工作襯(16)和緩沖隔熱層(17)構(gòu)成，所述金屬管(12)的側(cè)壁上開有若干通孔，金屬管(12) 的下端封閉，上端與噴槍主管(1)或增強管(2)焊接相連；所述噴頭耐火材 料工作襯(16)覆蓋在金屬管(12)的外圓周面上；緩沖隔熱層(17)覆蓋在 金屬管(12)的底面上；噴頭鉚固件(13)設(shè)置在噴頭耐火材料工作襯(16) 和緩沖隔熱層(17)內(nèi)部且分別與金屬管(12)的外圓周面和底面焊接；噴頭 耐火材料工作襯(16)上設(shè)有若干與金屬管(12)側(cè)壁上的通孔相通的彌散型 噴口 (15)。
7、 如權(quán)利要求6所述的鋼包精煉吹氬噴槍，其特征在于所述彌散型噴口 (15)分別位于與金屬管(12)的縱向軸線相垂直的平面內(nèi)。
8、 如權(quán)利要求6所述的鋼包精煉吹氬噴槍，其特征在于所述彌散型噴口 (15)分別和與金屬管(12)的縱向軸線相垂直的平面向上傾斜2 5度。
9、 如權(quán)利要求6所述的鋼包精煉吹氬噴槍，其特征在于所述彌散型噴口 (15)為狹縫或毛細孔。
10、 如權(quán)利要求1所述的鋼包精煉吹氬噴槍，其特征在于所述彌散型噴頭 )的軸向截面直徑大于或等于噴槍本體的軸向截面直徑。
11、如權(quán)利要求io所述的鋼包精煉吹氬噴槍，其特征在于所述彌散型噴頭(11)為圓柱形、圓臺形、半球形或半橢球形，且彌散型噴頭(11)底面的 直徑大于或等于頂面的直徑。
12、如權(quán)利要求1至10項任一項權(quán)利要求所述的鋼包精煉吹氬噴槍，其 特征在于所述增強管(2)的外表面以及金屬管(12)的外表面分別涂有緩沖 隔熱層(17)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種鋼包精煉吹氬噴槍，包括法蘭連接在一起的金屬槍桿和噴槍本體，噴槍本體的下部設(shè)有彌散型噴頭，噴槍本體包括主管、增強管、若干搭橋焊接件、若干鉚固件和耐火材料工作襯，增強管套裝在主管外，且與主管之間均勻焊接若干搭橋焊接件，V形和雙V形鉚固件分別沿增強管的周向與軸向間隔設(shè)置在增強管外的耐火材料工作襯中且二者的頂點分別與增強管的外表面焊接。本發(fā)明的槍芯主管外套裝增強管以及搭橋焊接件的措施，提高了槍芯結(jié)構(gòu)強度與剛度；V形和雙V形鉚固件，強化了金屬槍芯與耐火澆注料工作襯之間的結(jié)合強度；彌散型噴頭提高了噴吹攪拌強度，最終達到延長噴槍使用壽命、改善噴槍使用性能的目的。
文檔編號C21C7/072GK101338355SQ20081004858
公開日2009年1月7日 申請日期2008年7月28日 優(yōu)先權(quán)日2008年7月28日
發(fā)明者杰 吳, 彭瑋坷, 彤 曾, 李具中, 歐陽德剛, 王海清, 羅安智, 胡清明, 蔣揚虎, 袁凡成 申請人:武漢鋼鐵(集團)公司;武漢紅地節(jié)能材料有限公司