專利名稱：氣體旋流冷卻式喂絲槍的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及煉鋼或煉鐵工藝中的喂絲設(shè)備，具體地指一種氣體旋流冷卻式喂絲槍。
背景技術(shù)：
在煉鋼工藝中，為了得到高品質(zhì)的合金鋼，須向鋼液中添加精煉劑；在煉鐵和鑄造工藝中，對(duì)鐵水進(jìn)行脫硫處理和球化處理，須向鐵液中添加脫硫球化劑。目前，上述添加劑的加入方式是將易氧化、比重輕的合金元素或稀土元素置于圓形截面的低碳鋼包芯線中， 通過(guò)喂絲機(jī)碾壓后為癟平形，并在導(dǎo)絲管的引導(dǎo)下送入鋼液或鐵液內(nèi)部。在喂送芯材熔點(diǎn)和沸點(diǎn)較低的包芯線時(shí)，導(dǎo)絲管出口距鋼液或鐵液表面的距離直接影響合金元素或稀土元素的收得率。在液面上方距離過(guò)大，會(huì)出現(xiàn)包芯線因保護(hù)渣阻擋而在液面上方盤旋，達(dá)不到理想的喂入深度，導(dǎo)致大量的合金元素或稀土元素提前汽化擴(kuò)散到空氣中，不僅收得率低， 而且造成環(huán)境污染。在液面上方距離較近，會(huì)出現(xiàn)導(dǎo)絲管出口粘渣現(xiàn)象，甚至出口堵死，不能喂絲。為了解決上述問(wèn)題，公開號(hào)為CN1394966A的中國(guó)發(fā)明專利申請(qǐng)公開說(shuō)明書介紹了一種鋼液喂合金線的氣體保護(hù)工藝及裝置，其在固定導(dǎo)絲管中充入保護(hù)氣體，在合金線和鋼包液面的周圍形成特定的氣體保護(hù)區(qū)域，但添加劑的收得率仍然較低，且軸向運(yùn)動(dòng)的癟平包芯線與固定導(dǎo)絲管之間的密封較為困難，直噴鋼液面的氣體也容易造成液渣飛濺。 授權(quán)公告號(hào)為CN201288206Y的中國(guó)實(shí)用新型專利說(shuō)明書公開了一種鋼包喂線槍，其在活動(dòng)導(dǎo)絲管中充入保護(hù)氣體，以在鋼液面上方冷卻保護(hù)包芯線，但它不能使包芯線進(jìn)入鋼液面下方的預(yù)定深度，仍然存在活動(dòng)導(dǎo)絲管與固定導(dǎo)絲管之間的密封和直噴鋼液面的氣體造成液渣飛濺的問(wèn)題。授權(quán)公告號(hào)為CN201501903U的中國(guó)實(shí)用新型專利說(shuō)明書公開了一種新型煉鋼喂絲機(jī)水冷導(dǎo)絲裝置，其在活動(dòng)導(dǎo)絲管外壁加設(shè)冷卻水道來(lái)對(duì)包芯線進(jìn)行冷卻， 但其冷卻原理以導(dǎo)熱為主，導(dǎo)絲管和包芯線之間是空氣，而以空氣為導(dǎo)熱體的導(dǎo)熱速率遠(yuǎn)低于熱輻射和熱對(duì)流。因此，該水冷導(dǎo)絲裝置對(duì)包芯線的冷卻效果有限。為了盡可能提高喂絲時(shí)合金或稀土的收得率，理想喂入深度一般為鋼液或鐵液深度的0. 6 0. 75倍，要達(dá)到這一深度，導(dǎo)絲管出口需進(jìn)入液體內(nèi)部。然而，現(xiàn)有的氣冷導(dǎo)絲管和水冷導(dǎo)絲管都不能進(jìn)入液體內(nèi)部，如果進(jìn)入很容易導(dǎo)致液渣和液體進(jìn)入包芯線通道， 遇冷凝固堵塞通道。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型旨在提供一種既可對(duì)易熔包芯線進(jìn)行有效冷卻保護(hù)、又可在鋼液或鐵液中形成具有一定壓力的旋轉(zhuǎn)氣囊、并可使包芯線進(jìn)入鋼液或鐵液的預(yù)定深度、從而大幅提高芯材收得率的氣體旋流冷卻式喂絲槍。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型所設(shè)計(jì)的氣體旋流冷卻式喂絲槍，包括套裝在喂絲機(jī)的導(dǎo)絲管外周的內(nèi)管和外管，所述內(nèi)管與外管形成的環(huán)形通道頂部入口與氣流穩(wěn)壓箱相連，所述氣流穩(wěn)壓箱上設(shè)置有進(jìn)氣管接頭；所述內(nèi)管與外管形成的環(huán)形通道底部出口與中空結(jié)構(gòu)的旋流噴氣頭相連，所述旋流噴氣頭的中空內(nèi)腔與內(nèi)管相連，所述外管的外壁和旋流噴氣頭的外壁均覆蓋有耐火材料層。進(jìn)一步地，所述旋流噴氣頭由呈旋轉(zhuǎn)陀螺體形的噴頭內(nèi)芯和與其形狀相匹配的噴頭外套組合而成，所述噴頭內(nèi)芯固定連接在內(nèi)管的底部，所述噴頭內(nèi)芯上開設(shè)有與內(nèi)管相連的中空內(nèi)腔；所述噴頭外套固定連接在外管的底部，所述噴頭內(nèi)芯與噴頭外套的配合面之間開設(shè)有若干條沿周向均勻分布的螺旋噴氣通道。進(jìn)一步地，所述螺旋噴氣通道開設(shè)在所述噴頭內(nèi)芯的旋轉(zhuǎn)曲面上，其數(shù)量為3 6 條，最優(yōu)選的數(shù)量為4條。再進(jìn)一步地，所述噴頭內(nèi)芯下端與所述螺旋噴氣通道出口相交的外圓被切除的弧長(zhǎng)占其圓周長(zhǎng)的30 100%，最好控制在70 90%的范圍內(nèi)。更進(jìn)一步地，所述內(nèi)管和外管采用螺紋管。本實(shí)用新型的工作原理是這樣的在向鋼液或鐵液中喂送含有添加劑的包芯線時(shí)，一方面整個(gè)槍體根據(jù)喂絲需要沿著固定的導(dǎo)絲管作上下移動(dòng)，以便插入到鋼液或鐵液的內(nèi)部或離開液面；另一方面冷卻氣體從進(jìn)氣管接頭進(jìn)入氣流穩(wěn)壓箱，通過(guò)內(nèi)管與外管形成的環(huán)形通道進(jìn)入底部旋流噴氣頭，所噴出的氣體旋流在鋼液或鐵液中形成具有一定壓力的氣囊，氣囊外層氣體切向發(fā)散沿耐火材料層向上溢出，氣囊內(nèi)層氣體則通過(guò)旋流噴氣頭的中空內(nèi)腔進(jìn)入內(nèi)管和導(dǎo)絲管中，并圍繞包芯線外壁向上溢出；與此同時(shí)，含有添加劑的包芯線穿過(guò)氣囊進(jìn)入鋼液或鐵液中熔化。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)體現(xiàn)在如下幾方面其一，從旋流噴氣頭噴出的氣流在鋼液或鐵液表面形成漩渦，可帶動(dòng)與其臨近的保護(hù)渣、鋼液或鐵液也作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，從而避免了保護(hù)渣、鋼液或鐵液飛濺堵塞包芯線通道。其二，從旋流噴氣頭噴出的氣流在鋼液或鐵液內(nèi)部形成具有一定壓力的旋轉(zhuǎn)氣囊，可帶動(dòng)與其臨近的鋼液或鐵液也作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，從而避免了鋼液或鐵液進(jìn)入包芯線通道， 遇冷凝固堵塞通道。其三，由于旋轉(zhuǎn)氣囊具有一定的壓力，可確保支撐一定深度的鋼液柱或鐵液柱，這樣可使旋流噴氣頭進(jìn)入到液面下方預(yù)定的深度而不被液體堵塞，包芯線從氣囊中進(jìn)入到鋼液或鐵液中熔化，大幅提高收得率。其四，旋轉(zhuǎn)氣囊外層氣體自然切向發(fā)散，并緊貼耐火材料層向上溢出，液面波動(dòng)小。其五，旋轉(zhuǎn)氣囊內(nèi)層氣體從旋流噴氣頭的中空內(nèi)腔進(jìn)入內(nèi)管和導(dǎo)絲管中，可隔離空氣和鋼液或鐵液，避免鋼液或鐵液氧化。其六，內(nèi)管和外管采用具有彈性特性的螺紋管，可使耐火材料層與其保持相同的軸向熱伸縮量，從而有效避免耐火材料層龜裂，延長(zhǎng)槍的使用壽命。

圖1為一種氣體旋流冷卻式喂絲槍的主剖視結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為圖1中旋流噴氣頭的主剖視放大結(jié)構(gòu)示意圖。圖3為圖2中噴頭內(nèi)芯的仰視結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式

以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型的氣體旋流冷卻式喂絲槍作進(jìn)一步的詳細(xì)描述。圖中所示的氣體旋流冷卻式喂絲槍，主要由氣流穩(wěn)壓箱3、內(nèi)管4、外管5以及中空結(jié)構(gòu)的旋流噴氣頭6等部件組成。槍可相對(duì)于固定導(dǎo)絲管1整體上下移動(dòng)。內(nèi)管4和外管5依次套裝在喂絲機(jī)的固定導(dǎo)絲管1外周。氣流穩(wěn)壓箱3設(shè)置在內(nèi)管4與外管5形成的環(huán)形通道頂部入口處，并通過(guò)密封焊接的方式與內(nèi)管4和外管5固定連接，在氣流穩(wěn)壓箱3的一側(cè)安裝有進(jìn)氣管接頭2。旋流噴氣頭6設(shè)置在內(nèi)管4與外管5形成的環(huán)形通道底部出口處，它由呈旋轉(zhuǎn)陀螺體形的噴頭內(nèi)芯6. 1和與其形狀相匹配的噴頭外套6. 2組合而成。噴頭內(nèi)芯6. 1焊接固定在內(nèi)管4的底部，噴頭內(nèi)芯6. 1上開設(shè)有與內(nèi)管4相連的中空內(nèi)腔6. 3。噴頭外套6. 2焊接固定在外管5的底部。在噴頭內(nèi)芯6. 1與噴頭外套6. 2的配合面之間開設(shè)有沿周向均勻分布的螺旋噴氣通道6. 4。螺旋噴氣通道6. 4既可以開設(shè)在噴頭內(nèi)芯6. 1上，也可以開設(shè)在噴頭外套6. 2上，本實(shí)施例中通過(guò)刻槽的方式開設(shè)在噴頭內(nèi)芯 6. 1的旋轉(zhuǎn)曲面上，這樣加工更為方便快捷。螺旋噴氣通道6. 4的開設(shè)數(shù)量以確保產(chǎn)生均勻穩(wěn)定的氣體旋流為準(zhǔn)，一般3 6條即可滿足要求，本實(shí)施例中均勻設(shè)計(jì)有4條螺旋噴氣通道6. 4。為了確保形成穩(wěn)定的旋轉(zhuǎn)氣囊，螺旋噴氣通道6.4的出口參數(shù)設(shè)計(jì)也很重要，一般噴頭內(nèi)芯6. 1下端與螺旋噴氣通道6. 4出口相交的外圓6. 5被切除的弧長(zhǎng)占其圓周長(zhǎng)的 30 100%，最好占70 90%。試驗(yàn)表明在這樣的出口參數(shù)條件下，氣體旋流的壓力大、 波動(dòng)小，有利于維持旋轉(zhuǎn)氣囊的穩(wěn)定，從而有效隔離鋼液或鐵液，保證導(dǎo)絲管1內(nèi)的包芯線 8始終處于氣流冷卻保護(hù)狀態(tài)。為了延長(zhǎng)插入到鋼液或鐵液中的噴頭外套6. 2和外管5等部件的使用壽命，在噴頭外套6. 2和外管5的外壁上覆蓋有耐火材料層7，且內(nèi)管4和外管 5均采用具有彈性的螺紋管，以使其與耐火材料層7保持一致的軸向熱伸縮量，避免耐火材料層7產(chǎn)生龜裂。上述氣體旋流冷卻式喂絲槍工作時(shí)，整個(gè)槍體可以沿固定的導(dǎo)絲管1作上下移動(dòng)，以便插入到鋼液或鐵液的內(nèi)部或離開液面。來(lái)自喂絲機(jī)的包芯線8在導(dǎo)絲管1的引導(dǎo)下沿內(nèi)管4、噴頭內(nèi)芯6. 1的中空內(nèi)腔6. 3和噴頭外套6. 2的下端內(nèi)孔穿出。與此同時(shí)，具有一定壓力的惰性冷卻氣體從進(jìn)氣管接頭2進(jìn)入氣流穩(wěn)壓箱3，穿過(guò)內(nèi)管4與外管5之間的環(huán)形通道，經(jīng)4條螺旋噴氣通道6. 4加速后噴出，形成氣體旋流。當(dāng)槍頭在液面上方時(shí)，氣體旋流的下方形成低溫區(qū)；當(dāng)槍頭接近液面時(shí)，氣體旋流推動(dòng)保護(hù)渣、鋼液或鐵液旋轉(zhuǎn)形成漩渦；當(dāng)槍頭進(jìn)一步下降時(shí)，上層鋼液或鐵液向槍體匯合，槍頭附近的鋼液或鐵液仍然在氣體旋流推動(dòng)下旋轉(zhuǎn)，形成氣囊。由于流動(dòng)，氣囊中的氣體仍然溫度較低。氣囊外層氣體切向發(fā)散沿耐火材料層7向上溢出，液面波動(dòng)很小。氣囊內(nèi)層氣體則通過(guò)噴頭內(nèi)芯6. 1的中空內(nèi)腔6. 3進(jìn)入內(nèi)管4和導(dǎo)絲管1中，并環(huán)繞包芯線8的外壁向上溢出，隔離空氣和鋼液或鐵液。包芯線8從氣囊中穿過(guò)，進(jìn)入鋼液或鐵液中熔化。
權(quán)利要求1.一種氣體旋流冷卻式喂絲槍，包括套裝在喂絲機(jī)的導(dǎo)絲管(1)外周的內(nèi)管(4)和外管(5)，其特征在于所述內(nèi)管(4)與外管(5)形成的環(huán)形通道頂部入口與氣流穩(wěn)壓箱(3) 相連，所述氣流穩(wěn)壓箱(3)上設(shè)置有進(jìn)氣管接頭(2)；所述內(nèi)管(4)與外管(5)形成的環(huán)形通道底部出口與中空結(jié)構(gòu)的旋流噴氣頭(6)相連，所述旋流噴氣頭(6)的中空內(nèi)腔與內(nèi)管(4)相連，所述外管(5)的外壁和旋流噴氣頭(6)的外壁均覆蓋有耐火材料層(7)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氣體旋流冷卻式喂絲槍，其特征在于所述旋流噴氣頭(6) 由呈旋轉(zhuǎn)陀螺體形的噴頭內(nèi)芯(6. 1)和與其形狀相匹配的噴頭外套(6. 2)組合而成，所述噴頭內(nèi)芯(6. 1)固定連接在內(nèi)管⑷的底部，所述噴頭內(nèi)芯(6. 1)上開設(shè)有與內(nèi)管⑷相連的中空內(nèi)腔(6.3)；所述噴頭外套(6.2)固定連接在外管(5)的底部，所述噴頭內(nèi)芯(6. 1) 與噴頭外套(6.2)的配合面之間開設(shè)有若干條沿周向均勻分布的螺旋噴氣通道(6.4)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的氣體旋流冷卻式喂絲槍，其特征在于所述螺旋噴氣通道 (6.4)開設(shè)在所述噴頭內(nèi)芯(6. 1)的旋轉(zhuǎn)曲面上，其數(shù)量為3 6條。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的氣體旋流冷卻式喂絲槍，其特征在于所述螺旋噴氣通道 (6.4)開設(shè)在所述噴頭內(nèi)芯(6. 1)的旋轉(zhuǎn)曲面上，其數(shù)量為4條。
5.根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的氣體旋流冷卻式喂絲槍，其特征在于所述噴頭內(nèi)芯 (6. 1)下端與所述螺旋噴氣通道(6.4)出口相交的外圓(6.5)被切除的弧長(zhǎng)占其圓周長(zhǎng)的 30 100%。
6.根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的氣體旋流冷卻式喂絲槍，其特征在于所述噴頭內(nèi)芯 (6. 1)下端與所述螺旋噴氣通道(6.4)出口相交的外圓(6.5)被切除的弧長(zhǎng)占其圓周長(zhǎng)的 70 90%。
7.根據(jù)權(quán)利要求1至4中任一項(xiàng)所述的氣體旋流冷卻式喂絲槍，其特征在于所述內(nèi)管(4)和外管(5)采用螺紋管。
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的氣體旋流冷卻式喂絲槍，其特征在于所述內(nèi)管(4)和外管(5)采用螺紋管。
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的氣體旋流冷卻式喂絲槍，其特征在于所述內(nèi)管(4)和外管 (5)采用螺紋管。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種氣體旋流冷卻式喂絲槍。其主要解決現(xiàn)有喂絲方式中包芯線不能在預(yù)定深度進(jìn)入鋼液或鐵液、喂絲設(shè)備在液面易導(dǎo)致保護(hù)渣、鋼液或鐵液飛濺、鋼液或鐵液對(duì)添加劑的收得率低等缺陷。它包括套裝在喂絲機(jī)的導(dǎo)絲管外周的內(nèi)管和外管，所述內(nèi)管與外管形成的環(huán)形通道頂部入口與氣流穩(wěn)壓箱相連，所述氣流穩(wěn)壓箱上設(shè)置有進(jìn)氣管接頭；所述內(nèi)管與外管形成的環(huán)形通道底部出口與中空結(jié)構(gòu)的旋流噴氣頭相連，所述旋流噴氣頭的中空內(nèi)腔與內(nèi)管相連，所述外管的外壁和旋流噴氣頭的外壁均覆蓋有耐火材料層。其既可對(duì)易熔包芯線進(jìn)行有效冷卻保護(hù)，又可在鋼液或鐵液中形成具有一定壓力的旋轉(zhuǎn)氣囊，并可使包芯線進(jìn)入鋼液或鐵液的預(yù)定深度，從而大幅提高芯材收得率。
文檔編號(hào)C21C7/04GK201999961SQ20112007546
公開日2011年10月5日 申請(qǐng)日期2011年3月22日 優(yōu)先權(quán)日2011年3月22日
發(fā)明者熊烈強(qiáng) 申請(qǐng)人:熊烈強(qiáng)