本發(fā)明涉及冶煉技術領域，更具體地，涉及一種頂吹噴槍。

背景技術：

浸沒式頂吹噴槍熔池熔煉技術在火法冶煉的不同金屬熔煉與吹煉過程得到廣泛應用，另外也用于國際先進的處理電子廢料熔煉技術當中。

噴槍作為浸沒式頂吹噴槍熔池熔煉技術核心設備，向熔池中輸送工藝風、氧氣、燃料并進行強烈攪拌，完成傳熱、傳質(zhì)和熔煉過程物理化學反應，其使用壽命直接關系到工藝過程的順利與否。噴槍結構對于熔煉強度、效率、能耗等都有重要影響。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明旨在至少在一定程度上解決相關技術中的技術問題之一。為此，本發(fā)明提出了一種頂吹噴槍，所述頂吹噴槍有助于提高熔煉效率。

根據(jù)本發(fā)明實施例的頂吹噴槍，頂吹噴槍包括：噴槍外管，所述噴槍外管內(nèi)限定有安裝通道，所述噴槍外管的一端設有與所述安裝通道連通的出口；風管，所述風管設在所述安裝通道內(nèi)；氧氣管，所述氧氣管設在所述風管內(nèi)，所述氧氣管的外周面與所述風管的內(nèi)周面之間限定有風通道；燃料管，所述燃料管設在所述氧氣管內(nèi)，所述燃料管的外周面與所述氧氣管的內(nèi)周面之間限定有氧氣通道，所述燃料管內(nèi)限定有燃料通道；氣體旋流裝置，所述氣體旋流裝置設在所述混合腔內(nèi)且與所述燃料管的一端相連，所述氣體旋流裝置被構造成可使經(jīng)過其的燃料氣體形成旋流。

根據(jù)本發(fā)明實施例的頂吹噴槍，可以提高熔煉效率，降低能耗。

另外，根據(jù)本發(fā)明上述實施例的頂吹噴槍還可以具有如下附加的技術特征：

根據(jù)本發(fā)明的一些實施例，所述氣體旋流裝置包括：旋流筒，所述旋流筒內(nèi)限定有旋流腔，所述旋流筒的遠離所述出口的一端與所述燃料管相連且所述旋流腔與所述燃料通道連通，所述旋流筒的外周壁上設有多個間隔開設置且連通所述旋流腔與所述混合腔的旋流孔，每個所述旋流孔具有出口段，所述出口段所在直線與所述旋流筒的中心線異面。

根據(jù)本發(fā)明的一些實施例，在沿所述旋流筒的軸向上，所述出口段向外且向遠離所述燃料管的方向傾斜延伸。

根據(jù)本發(fā)明的一些實施例，在沿所述旋流孔的延伸方向上，所述旋流孔形成為直線形 孔或曲線形孔。

根據(jù)本發(fā)明的一些實施例，所述旋流孔的橫截面形成為圓形或長條形。

根據(jù)本發(fā)明的一些實施例，所述旋流筒的鄰近所述出口的一端設有旋流板，所述旋流板上也設有所述旋流孔。

根據(jù)本發(fā)明的一些實施例，多個所述旋流孔的橫截面積之和小于或者等于所述燃料管的橫截面積。

根據(jù)本發(fā)明的一些實施例，設在所述旋流筒上的多個所述旋流孔呈矩陣分布。

根據(jù)本發(fā)明的一些實施例，所述旋流筒形成為圓筒形，所述旋流筒的內(nèi)徑與外徑分別等于所述燃料管的內(nèi)徑和外徑。

根據(jù)本發(fā)明的一些實施例，所述氣體旋流裝置與所述燃料管焊接或螺紋連接。

可選地，在沿所述噴槍外管的軸向上，所述氣體旋流裝置的鄰近所述出口的一端與所述噴槍外管的一端之間的距離d的取值范圍為：400mm≤d≤1000mm。

根據(jù)本發(fā)明的一些實施例，頂吹噴槍還包括旋流片，所述旋流片設在所述燃料通道內(nèi)且鄰近所述氣體旋流裝置設置，所述旋流片被構造成可使經(jīng)過其的燃料氣體形成旋流。

本發(fā)明的附加方面和優(yōu)點將在下面的描述中部分給出，部分將從下面的描述中變得明顯，或通過本發(fā)明的實踐了解到。

附圖說明

圖1是根據(jù)本發(fā)明實施例的頂吹噴槍的部分結構示意圖；

圖2是根據(jù)本發(fā)明實施例的頂吹噴槍的剖視圖。

附圖標記：

頂吹噴槍100；

噴槍外管10；混合腔101；

風管20；風通道201；

氧氣管30；氧氣通道301；

燃料管40；燃料通道401；

氣體旋流裝置50；旋流筒51；旋流板52；旋流孔501；旋流腔502；

旋流片60。

具體實施方式

下面詳細描述本發(fā)明的實施例，所述實施例的示例在附圖中示出。下面通過參考附圖描述的實施例是示例性的，旨在用于解釋本發(fā)明，而不能理解為對本發(fā)明的限制。

下面結合附圖詳細描述根據(jù)本發(fā)明實施例的頂吹噴槍100。

參照圖1和圖2所示，根據(jù)本發(fā)明實施例的頂吹噴槍100可以包括噴槍外管10、風管20、氧氣管30、燃料管40和氣體旋流裝置50。

噴槍外管10、風管20、氧氣管30和燃料管40可以嵌套設置，氣體旋流裝置50可以設在噴槍外管10內(nèi)，并且與燃料管40相連。具體地，噴槍外管10內(nèi)可以限定有安裝通道，噴槍外管10的一端可以設有與安裝通道連通的出口，換言之，噴槍外管10內(nèi)限定有安裝通道，安裝通道具有出口，噴槍外管10的一端形成為出口端，出口設在出口端上。

風管20可以設在安裝通道內(nèi)，氧氣管30可以設在風管20內(nèi)，燃料管40可以設在氧氣管30內(nèi)。氧氣管30的外周面與風管20的內(nèi)周面之間可以限定有風通道201，燃料管40的外周面與氧氣管30的內(nèi)周面之間可以限定有氧氣通道301，燃料管40內(nèi)可以限定有燃料通道401。燃氣通道401內(nèi)流動有燃料氣體，可選地，燃料氣體可以為天然氣。

噴槍外管10的一端延伸超過風管20的一端、氧氣管30的一端以及燃料管40的一端，以使安裝通道的一端形成混合腔101，也就是說，風管出口端、氧氣管出口端以及燃料管出口端分別位于噴槍外管出口端之內(nèi)，而沒有超出噴槍外管出口端。由此，安裝通道的出口端可以空出來形成混合腔101，風通道201、氧氣通道301和燃料通道401分別與混合腔101連通，換言之，風通道201、氧氣通道301和燃料通道401的出口分別朝向混合腔101。

氣體旋流裝置50可以設在混合腔101內(nèi)，并且氣體旋流裝置50可以與燃料管40的鄰近噴槍外管10的出口的一端相連，氣體旋流裝置50被構造成可以使經(jīng)過氣體旋流裝置50的燃料氣體變成旋流，旋流即旋轉著流動的狀態(tài)，氣體在運動中可以繞著自身的瞬時軸線作旋轉運動。

換言之，燃料管40的鄰近噴槍外管10的出口的一端為燃料管出口端，氣體旋流裝置50可以連接在燃料管出口端，并且位于混合腔101內(nèi)，從燃料管出口端流出的燃料氣體可以直接流向氣體旋流裝置50，氣體旋流裝置50可以使大致沿直線流動的燃料氣體變成為旋轉著流動的狀態(tài)，即氣體旋流裝置50可以使燃料氣體的流向從軸向向徑向進行改變，燃料氣體可以旋流著流入混合腔101內(nèi)，可以與氧氣、風等氣體進行混合后旋流著從噴槍外管10的出口流出。

根據(jù)本發(fā)明實施例的頂吹噴槍100，通過在燃料管出口端設置氣體旋流裝置50，使得燃料氣體可以變得旋流，呈一定空間切線角度進入熔體，同時帶動外側的氧氣、空氣也向頂吹噴槍100的周圍不同程度發(fā)散，從而可以加強對熔池熔體的攪拌，使各相之間的接觸更充分、均勻，有利于提高燃燒效率和改善浸沒式噴槍頂吹熔池熔煉過程的傳熱與傳質(zhì)效果，該頂吹噴槍100結構相對簡單，便于制造，可以直接在現(xiàn)有噴槍的基礎上進行改進，便于實施，能有效提高熔煉效率，降低能耗。

氣體旋流裝置50與燃料管40的連接方式可以有多種，可選地，氣體旋流裝置50可以與燃料管40焊接或螺紋連接。由此，連接操作方便且連接牢固，便于在噴槍外管10內(nèi)進行操作。在下面所描述的實施例中，當氣體旋流裝置50包括旋流筒51時，旋流筒51可以與燃料管40焊接或螺紋連接。

氣體旋流裝置50的結構可形成為多種，只要能夠滿足使流經(jīng)其的氣體變得大致可以旋轉著流動的要求即可?？蛇x地，根據(jù)本發(fā)明的一些實施例，氣體旋流裝置50可以包括旋流筒51，旋流筒51內(nèi)可以限定有旋流腔502，旋流筒51的遠離出口的一端可以與燃料管40相連，并且旋流腔502可以與燃料通道401連通，燃料通道401內(nèi)的燃料氣體可以流入到旋流腔502內(nèi)。旋流筒51的外周壁上可以設有多個旋流孔501，多個旋流孔501可以間隔開設置，并且每個旋流孔501均可以連通旋流腔502與混合腔101，使旋流腔502中的氣體可以通過旋流孔501流入到混合腔101內(nèi)。

其中，旋流孔501可以具有入口段和出口段，出口段所在直線與旋流筒51的中心線異面，也就是說，出口段的延伸方向既不與旋流筒51的中心線平行，也不與旋流筒51的中心線相交，旋流筒51的中心線沿著旋流筒51軸向延伸，在圖1中，旋流筒51的軸向為上下方向。因此，出口段的延伸方向不是沿著經(jīng)過旋流筒51的中心的徑向，而是相對于旋流筒51的徑向傾斜設置。

由此，當燃料氣體從旋流孔501的出口段流出時，燃料氣體的流動方向?qū)⒉皇茄刂魍?1的徑向，而是與旋流筒51的徑向之間具有一定的夾角，向旋流筒51的周向發(fā)生偏移，形成大致沿噴槍的周向繞旋流筒51的軸向旋轉著流動的狀態(tài)，使燃料氣體可以形成旋流。

在本發(fā)明的一些較優(yōu)選的實施例中，旋流孔501的出口段不僅向旋流筒51的周向發(fā)生偏移，而且還朝向噴槍外管10的出口傾斜延伸設置。具體而言，在沿旋流筒51的軸向上，出口段向外且向遠離燃料管的方向傾斜延伸。這里，“向外”指的是向遠離旋流筒51的中心線的方向。也就是說，出口段向外且向噴槍外管10的出口的方向延伸。

由此，當燃料氣體從出口段流出時，還可以具有大致朝向噴槍外管10的出口流動的趨勢，此時，出口段即相對于旋流筒51的徑向傾斜，也相對于旋流筒51的軸向傾斜，燃料氣體可以旋流著流動，例如，如圖1所示，燃料氣體可以旋流著不斷向下流動，氣體流動更加順暢，保證了氣體流量，頂吹噴槍100工作性能好，可以提高熔煉效率。

可選地，在沿旋流孔501的延伸方向上，旋流孔501可以形成為直線形孔或曲線形孔。也就是說，旋流孔501的延伸方向可以形成為直線或曲線。由此，旋流孔501整體可以形成一種形狀，旋流孔501的出口段與旋流孔的其它部分形成可以為一個整體，不會形成折角，旋流孔501的內(nèi)壁可以平滑延伸，保證了燃料氣體流動的順暢性。

這里，需要說明的是，當旋流孔501形成為直線形孔時，旋流孔501的出口段也形成為直線形，而當旋流孔501形成為曲線形孔使，可以將旋流孔501的鄰近旋流筒51的外周面的近似直線的一小段看成為出口段，此時，出口段所在直線可以近似看成該一小段的切線。

例如，根據(jù)本發(fā)明的一些具體示例，旋流孔50可以形成為直線形孔，旋流孔50既相對于旋流筒51的徑向傾斜延伸，也相對于旋流筒51的軸向傾斜延伸，燃料氣體可以沿著旋流筒51的割線方向流出，并且旋流著朝向噴槍外管10的出口流動。其中，旋流孔501的延伸方向與經(jīng)過旋流筒51的中心且沿旋流筒51的徑向延伸的直線形成的徑向夾角的角度可以在大于0度和小于90度的范圍內(nèi)選取，較優(yōu)選地，可以在20度-70度的范圍內(nèi)選取，更優(yōu)選地，可以在40-50度的范圍內(nèi)選取，例如可以徑向夾角可以設為45度。由此，不僅便于制造，而且氣體旋流效果好，對熔體的攪動效果好。

同樣地，旋流孔501的延伸方向與旋流筒51的軸線之間的軸向夾角的角度也可以在大于0度和小于90度的范圍內(nèi)選取，較優(yōu)選地，可以在20度-70度的范圍內(nèi)選取，更優(yōu)選地，可以在40-50度的范圍內(nèi)選取，例如可以將徑向夾角可以設為45度。由此，不僅便于制造，而且氣體流動效果好，保證了氣體的供應。

可選地，在沿旋流孔501的延伸方向上，旋流孔501的橫截面可以形成為圓形或長條形。也就是說，旋流孔501在旋流筒51的外周面上所形成的形狀可以為圓形或長條形。由此，可以保證氣體流動較順暢。

可選地，設在旋流筒51上的多個旋流孔501可以呈矩陣分布。由此，旋流筒51上的旋流孔501分布更加均勻，使氣體分布更均勻，流動性更好。

如圖1所示，根據(jù)本發(fā)明的一些實施例，旋流筒51的鄰近出口的一端可以設有旋流板52，旋流板52上也設有旋流孔501。由此，進入旋流腔502中的氣體可以全部從旋流孔501流出，提高燃料氣體的旋流效果，并且流動方向更一致，避免紊流出現(xiàn)的幾率。

可選地，多個旋流孔501的橫截面積之和可以小于或者等于燃料管40的橫截面積。這里，每個旋流孔501的橫截面積即為每個旋流孔501的徑向截面的面積，燃料管40的截面面積則可以理解將燃料管40作徑向剖切后，燃料管40的外周沿所圍合形成的封閉圖形的面積，即燃料管40的截面面積包括兩部分：一部分為燃料管40的管壁的徑向截面面積，另一部分則為燃料通道401的徑向截面面積。由此，燃料氣體的流量可以大致保持不變，流動順暢。

如圖1和圖2所示，旋流筒51可以形成為圓筒形，旋流筒51的內(nèi)徑與外徑可以分別等于燃料管40的內(nèi)徑和外徑。也就是說，旋流筒51的內(nèi)徑可以等于燃料管40的內(nèi)徑，旋流筒51的外徑可以等于燃料管40的外徑。由此，燃料通道401的內(nèi)徑可以等于旋流腔502 的內(nèi)徑，燃料氣體可以直接流入到旋流腔502內(nèi)，流動順暢，阻力小，同時旋流筒51也不會占用其它通道正下方的空間，例如，氧氣通道301和風通道201，從而不會影響到氧氣和風的正常流出。

可選地，在沿噴槍外管10的軸向上，氣體旋流裝置50的鄰近出口的一端與噴槍外管10的一端之間的距離d的取值范圍可以為：400mm≤d≤1000mm。例如，如圖1所示，旋流板52設在旋流筒51的下端，此時，氣體旋流裝置50的鄰近出口的一端為旋流板52，旋流板52的下表面與噴槍外管10的下端之間的距離即為d，d取值范圍可以為400mm-1000mm。由此，不僅可以保證旋流筒51的正常安裝，而且可以使旋流的燃料氣體更易帶動氧氣和空氣進行旋流，氣體混合性能好且對熔體的攪拌性能好，提高熔煉效率。

較優(yōu)選地，在沿噴槍外管10的軸向上，氣體旋流裝置50的鄰近出口的一端與噴槍外管10的一端之間的距離d的取值范圍可以為：600mm≤d≤800mm。例如，在本發(fā)明的一些具體示例中，距離d可以為650mm、700mm和750mm等。

如圖1所示，頂吹噴槍100還可以包括旋流片60，旋流片60可以設在燃料通道401內(nèi)并且鄰近氣體旋流裝置50設置，旋流片60可以被構造成使經(jīng)過旋流片60的燃料氣體形成旋流。由此，使得燃料通道401內(nèi)的燃料氣體可以盡量在即將流出燃料通道401之前才發(fā)生流動狀態(tài)的變化，保證了燃料氣體在燃料通道401的整體順暢和平穩(wěn)流動，燃料氣體供應性能好，并且燃料氣體可旋流著進入旋流腔502，使得燃料氣體更易于從旋流筒51的旋流孔501流出，旋流片60和氣體旋流裝置50共同作用，可以使燃料氣體較好的按照預定的旋流路線運動。

根據(jù)本發(fā)明實施例的頂吹噴槍100的其他構成以及操作對于本領域的普通技術人員來說是可知的，在此不再詳細描述。

在本發(fā)明的描述中，需要理解的是，術語“上”、“下”、“前”、“后”、“豎直”、“水平”、“頂”、“底”、“內(nèi)”、“外”、“軸向”、“徑向”、“周向”等指示的方位或位置關系為基于附圖所示的方位或位置關系，僅是為了便于描述本發(fā)明和簡化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構造和操作，因此不能理解為對本發(fā)明的限制。

在本發(fā)明的描述中，“多個”的含義是至少兩個，例如兩個，三個等，除非另有明確具體的限定。

在本發(fā)明中，除非另有明確的規(guī)定和限定，術語“安裝”、“相連”、“連接”、“固定”等術語應做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或成一體；可以是機械連接，也可以是電連接或彼此可通訊；可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連，可以是兩個元件內(nèi)部的連通或兩個元件的相互作用關系，除非另有明確的限定。對于 本領域的普通技術人員而言，可以根據(jù)具體情況理解上述術語在本發(fā)明中的具體含義。

在本發(fā)明中，除非另有明確的規(guī)定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接觸，或第一和第二特征通過中間媒介間接接觸。

在本說明書的描述中，參考術語“實施例”、“具體實施例”、“示例”或“具體示例”等的描述意指結合該實施例或示例描述的具體特征、結構、材料或者特點包含于本發(fā)明的至少一個實施例或示例中。在本說明書中，對上述術語的示意性表述不必須針對的是相同的實施例或示例。而且，描述的具體特征、結構、材料或者特點可以在任一個或多個實施例或示例中以合適的方式結合。此外，在不相互矛盾的情況下，本領域的技術人員可以將本說明書中描述的不同實施例或示例以及不同實施例或示例的特征進行結合和組合。

盡管上面已經(jīng)示出和描述了本發(fā)明的實施例，可以理解的是，上述實施例是示例性的，不能理解為對本發(fā)明的限制，本領域的普通技術人員在本發(fā)明的范圍內(nèi)可以對上述實施例進行變化、修改、替換和變型。