專利名稱：一種顆粒鎂脫硫用氣化室噴槍的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種顆粒鎂脫硫用氣化室噴槍，具體地說是一種用于鐵水 純噴顆粒鎂脫硫用槍頭帶氣化室的噴槍。
背景技術(shù)：
金屬鎂和硫的親合力極高，鐵水脫硫反應(yīng)主要是在鐵水中的均相反應(yīng)， 是鐵水脫硫的最強脫硫劑之一，具有用量、渣量、扒渣鐵損少和環(huán)境污染 小的優(yōu)點。由于渣的存在不影響鎂的均相脫硫反應(yīng)，因而對鐵水帶有高爐 渣不敏感；由于脫硫的鎂用量少，因而脫硫處理的設(shè)備投資低，脫硫過程 對鐵水的化學(xué)成分也基本沒有影響。
為了充分利用顆粒鎂強脫硫劑的優(yōu)勢，針對金屬鎂熔點與氣化溫度低、 高溫下蒸氣壓力高的特點，從避免金屬鎂高溫條件下快速氣化膨脹引起的 脫硫過程中鐵水噴濺問題，烏克蘭鈦設(shè)計院、黑色冶金研究院早在上世紀(jì) 50年代開發(fā)了槍頭帶氣化室噴槍純噴顆粒鎂鐵水脫硫工藝，并在實際生產(chǎn) 中得到廣泛應(yīng)用，尤其是鎂資源豐富的國家，例如前蘇聯(lián)的聯(lián)邦國家和 我國。具體脫硫工藝過程是以空氣、氮氣、氬氣或天然氣為載氣， 一般為 氮氣，以粒度為0.5 2.5mm的金屬顆粒鎂為脫硫劑， 一般粒度為0.6 1.6mm。通過潛入鐵水中的槍頭帶氣化室的噴槍，氣化室為圓臺形內(nèi)空結(jié)構(gòu)， 將脫硫劑送達(dá)鐵水罐中的鐵水深處，通過顆粒鎂進入鐵水前在氣化室中的 預(yù)氣化，避免顆粒鎂在高溫鐵水中迅速氣化帶來的劇烈噴濺和控制困難的 問題，此后，通過鎂蒸氣泡的界面脫硫反應(yīng)和溶解鎂的均相脫硫反應(yīng)，達(dá) 到提高顆粒鎂利用率和鐵水脫硫效率的目的。然而，氣化室內(nèi)高溫條件下 共存的噴吹載氣(氮氣)與金屬鎂之間化學(xué)反應(yīng)生成的氮化鎂以及金屬鎂 的熔融、氣化，導(dǎo)致氣化室內(nèi)壁固體氮化鎂與熔融金屬鎂的粘結(jié)，并隨著 噴槍使用次數(shù)的增多，氣化室內(nèi)的粘渣不斷增多；同時，在顆粒鎂鈍化過 度和受潮水化、氧化的條件下，鈍化膜氯氧化鎂以及顆粒鎂受潮水化物、 氧化物的固體殘存物增大，致使氣化室內(nèi)壁粘渣速度加快、粘渣結(jié)合強度
增大，給噴槍氣化室內(nèi)壁的清渣維護帶來困難，導(dǎo)致維護性非作業(yè)時間增 長，限制了設(shè)備生產(chǎn)能力的發(fā)揮和正常生產(chǎn)的組織。尤其是顆粒鎂受潮水 化引起的顆粒鎂粘連與團聚，直接影響了顆粒鎂噴吹的流動性與噴吹量的 穩(wěn)定，導(dǎo)致劇烈噴濺，影響了噴吹過程的正常進行，并帶來設(shè)備與人身安 全隱患。
針對顆粒鎂鐵水脫硫用槍頭帶氣化室噴槍在實際生產(chǎn)中氣化室內(nèi)壁粘 渣嚴(yán)重的問題，國內(nèi)外主要的維護措施是簡便易行的水管沖渣，由于內(nèi)壁
粘渣速度較快，為了保證噴吹過程中有效的氣化空間，控制粘渣層厚度35mm 左右進行一次水管沖渣，根據(jù)顆粒鎂脫硫劑鈍化膜厚度以及受潮狀況的不 同，內(nèi)壁粘渣處理的周期也不同，隨著顆粒鎂脫硫劑鈍化膜厚度的增大和 受潮狀況的加劇，即顆粒鎂氣化固體物殘存增大，內(nèi)壁粘渣處理周期縮短， 一般處理周期為3 5次，但在顆粒鎂氣化固體物殘存高時，處理周期僅為 1 3次不等。水管沖渣的清渣原理是通過內(nèi)壁粘渣物(氮化鎂、氧化鎂、 冷凝的金屬鎂)與沖洗水的水化反應(yīng)，引起粘渣物結(jié)合相粘結(jié)強度降低和 粘渣物體積膨脹而脫落，實際處理過程中，為了節(jié)省清渣維護時間，充分 利用高溫對水化反應(yīng)的促進作用，采取噴槍起槍后立即噴水清渣，單次清 渣處理時間為15min左右，采用的清渣裝置是由渣盤、布置在中心的向上 直噴的金屬水管和安裝在渣盤下部的小車構(gòu)成；由于水管噴射水柱的集中、 水對氣化室內(nèi)壁的強冷以及水流與水蒸氣對氣化室邊裙耐火材料的水化和 急冷作用，導(dǎo)致氣化室金屬構(gòu)件變形、耐火材料槍裙工作襯裂紋脫落和氣 化室外壁耐火材料工作襯龜裂，加快了噴槍的破損進程，使噴槍使用壽命 縮短1/3左右。此外，由顆粒鎂脫硫用氣化室噴槍結(jié)構(gòu)可見，耐火材料槍 裙工作襯單位體積換熱比表面積大，因而，在噴槍間歇式工作條件下，耐 火材料槍裙工作襯急冷急熱條件最為惡劣，導(dǎo)致熱震裂紋與熱應(yīng)力剝落。 同時，在噴槍下槍過程中，鐵水表面渣塊頻繁撞擊槍裙，導(dǎo)致耐火材料槍 裙工作襯機械撞擊破損。此外，氣化室圓臺形內(nèi)空頂部的轉(zhuǎn)角，促進了粘 渣的沉積搭橋，加快了粘渣速度與結(jié)合強度，增大了清渣的困難與頻率， 推進了氣化室金屬構(gòu)件的變形進程。由于上述原因，致使耐火材料槍裙工 作襯成為噴槍使用壽命的限制性環(huán)節(jié)。由此可見，對于鐵水顆粒鎂脫硫用
氣化室噴槍，耐火材料槍裙工作襯破損最為嚴(yán)重，往往因其剝落而引起氣 化室金屬構(gòu)件燒損嚴(yán)重，大幅度增大了噴槍的在線維護量，制約了噴槍金 屬構(gòu)件的循環(huán)利用率和噴槍的使用壽命。針對顆粒鎂鐵水脫硫用槍頭帶氣 化室噴槍使用壽命短的問題，中國專利"汽化室式長壽脫硫噴槍，專利號
ZL03254800.1"提供了一種制作簡便、結(jié)構(gòu)簡單、使用壽命長的顆粒鎂鐵 水脫硫用槍頭帶氣化室噴槍，其技術(shù)方案是改進金屬槍芯結(jié)構(gòu)，增強金 屬槍芯與耐火材料工作襯的結(jié)合強度，提高噴槍的抗剝落性能；在金屬槍 芯表面涂刷石墨質(zhì)有機涂層，通過噴槍烘烤與高溫使用條件下有機溶劑的 揮發(fā)，使金屬槍芯與耐火材料工作襯之間形成熱膨脹緩沖間隙，延緩噴槍 破損源的形成與發(fā)展進程，并在實際應(yīng)用中取得了較好的應(yīng)用效果。但專 利對氣化室內(nèi)空結(jié)構(gòu)、氣化室金屬構(gòu)件變形與燒損引起的噴槍破損問題未 提供相應(yīng)的改進措施，同時，金屬槍芯與耐火材料工作襯之間的石墨質(zhì)有 機涂層因石墨優(yōu)良的耐火性能和浸潤困難的特點，導(dǎo)致緩沖間隙不均勻， 緩沖能力不足，從而限制噴槍使用壽命的進一步提高和金屬槍芯的循環(huán)利 用率。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是解決顆粒鎂脫硫用氣化室噴槍氣化室內(nèi) 壁粘渣速度較快，耐火材料槍裙工作襯破損嚴(yán)重的問題。
為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是提供一種顆粒鎂 脫硫用氣化室噴槍，包括下端設(shè)有氣化室的金屬槍芯，所述金屬槍芯的外 圓周表面及底面均覆蓋有耐火材料工作襯，所述氣化室側(cè)壁的內(nèi)表面為外 凸弧面，該側(cè)壁的下端設(shè)有底邊裙且底邊裙的壁厚小于氣化室下端的壁厚。
所述底邊裙的內(nèi)表面上沿周向均布設(shè)有若干柱狀凸起，所述凸起為齒 尖向下的鋸齒形或焊接在底邊裙的內(nèi)表面上的金屬短圓柱。
所述金屬槍芯包括主管、增強管和若干搭橋焊接件，所述增強管套裝 在主管外，且增強管與主管的內(nèi)外徑之間均勻焊接若干搭橋焊接件。
還包括設(shè)置在耐火材料工作襯內(nèi)的若干v形鉚固件、雙V蝶形鉚固件 和環(huán)形鉚固件，所述雙v蝶形鉚固件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，V形和雙V蝶形鉚固件分別沿增
強管和氣化室的外壁、底邊裙的周向、軸向以及底邊裙下表面的周向間隔
布置，且v形和雙v蝶形鉚固件的尖部分別與增強管、氣化室的外壁和底
邊裙的外表面焊接，所述環(huán)形鉚固件分別焊接在增強管和氣化室外壁上以
及底邊裙上的v形鉚固件的頂端。
所述增強管和氣化室的外壁上涂刷有一層有機涂層，該有機涂層的材 料為機械潤滑油。
所述v形和雙v蝶形鉚固件中的一半為普通螺紋鋼或碳鋼盤條，另一 半為耐熱合金材料，并按材質(zhì)間隔布置；所述環(huán)形鉚固件為耐熱合金材料。
還包括若干加強筋板，其上開有2個以上的孔，材質(zhì)為普通碳鋼，分 別與氣化室的上壁外表面和增強管底部外圓周面焊接。
還包括噴吹管，固定設(shè)置在主管的內(nèi)部且與氣化室相通。
本發(fā)明針對噴槍在實際應(yīng)用中出現(xiàn)的氣化室金屬構(gòu)件變形與耐火材料 槍裙工作襯破損嚴(yán)重的問題，通過氣化室結(jié)構(gòu)的設(shè)計，避免了氣化室內(nèi)空 圓臺形頂部轉(zhuǎn)角對粘渣的促進作用，降低了粘渣速度與清渣頻率，延緩了 氣化室金屬構(gòu)件的變形速度；從降低氣化室室壁的變形量、提高其與耐火 材料工作襯結(jié)合強度的角度考慮，在氣化室側(cè)壁底邊上設(shè)置了異形底邊裙， 吸收氣化室側(cè)壁底邊的整體變形，采取增大氣化室側(cè)壁底邊厚度的措施， 增強了側(cè)壁的綜合強度與抗變形能力，降低了金屬材料與耐火材料熱物理 性質(zhì)差異的不利影響，并通過異形底邊裙上布置的V形和雙V蝶形鉚固件， 提高氣化室側(cè)壁底邊與耐火材料槍裙工作襯之間的結(jié)合面積與結(jié)合強度， 進而提高耐火材料槍裙工作襯的抗撞擊破損能力。從降低沖渣水對耐火材 料槍裙工作襯的不利影響角度考慮，通過氣化室側(cè)壁底邊厚度大于異形底 邊裙厚度的結(jié)構(gòu)設(shè)計，使氣化室側(cè)壁底邊形成內(nèi)凸臺，沖渣水從氣化室側(cè) 壁底邊內(nèi)壁滴落，避免了沖渣水與耐火材料槍裙工作襯的直接接觸，延緩 了耐火材料槍裙工作襯破損和氣化室側(cè)壁底邊燒損的進程。V形鉚固件、雙 V形鉚固件、環(huán)形鉚固件的合理設(shè)計與布置，增強了耐火材料工作襯與金屬 槍芯之間的結(jié)合狀況，提高了槍襯耐火材料的抗破損能力。有機涂層的應(yīng) 用，使噴槍在烘烤與使用過程中，通過有機涂層的燒失殘留的細(xì)小間隙緩 解槍芯與槍襯之間的熱膨脹不同步。增強管外壁不布置加強筋和適量增大
槍金屬槍芯的強度和剛度，避免了加 強筋不均勻膨脹帶來的危害。金屬槍芯主管與增強管之間搭橋焊接件的設(shè) 置，進一步增強了噴槍金屬槍芯的強度和剛度，改善了金屬槍芯的抗彎曲 能力，提高了金屬槍芯的循環(huán)利用率。通過氣化室、金屬槍芯抗變形能力 的提高和氣化室底邊緣燒損進程的降低，金屬槍芯的循環(huán)利用率，降低了 噴槍的制作成本。噴槍耐火材料工作襯采用發(fā)明的"脫硫噴槍用耐火澆注
料，專利號ZL03118869.9"專利產(chǎn)品整體澆注成型，通過澆注料性能的 改進，進一步延緩噴槍耐火材料工作襯的破損進程。最終達(dá)到延長噴槍使 用壽命、降低噴槍制作成本、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4為本發(fā)明的雙V蝶形鉚固件立體結(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(xì)的說明。
如圖1、圖2所示，本發(fā)明包括一個金屬槍芯，其上端設(shè)有連接法蘭 16，通過連接螺栓15將噴槍與槍桿17法蘭連接在一起，金屬槍芯的下端 設(shè)有氣化室6，金屬槍芯的外圓周表面及底面均覆蓋有耐火材料工作襯10， 耐火材料工作襯10采用專利號為ZL03118869.9的脫硫噴槍用耐火澆注料 整體澆注成型；金屬槍芯包括主管l、增強管2和若干搭橋焊接件3，主管 1和增強管2分別采用普通碳鋼無縫鋼管制作，搭橋焊接件3采用螺紋鋼制 作，增強管2套裝在主管1夕卜，其外圓周面上均勻布置若干開孔4，并在開 孔部位通過搭橋焊接件3與主管1進行搭橋焊接，增強管2底部的外圓周 面上還焊接若干加強筋板5，所述加強筋板5為三角形狀，其上開有2個以 上的通孔，材質(zhì)為普通碳鋼。主管1的內(nèi)部還固定設(shè)有與氣化室6相通的 噴吹管14，內(nèi)插噴吹管14為外徑18mm的無縫碳鋼管，增強管2和氣化室 6的外壁上涂刷有一層有機涂層13，該有機涂層13的材料為機械潤滑油。
所述氣化室6的室壁類似于一個金屬鐘罩，采用鑄鋼澆鑄成型，金屬 鐘罩11的底邊緣厚度為50mm，其它部位厚度為30mm;其側(cè)壁的內(nèi)表面為 外凸弧面，該側(cè)壁的下端設(shè)有與其外圓周表面平齊的底邊裙12，底邊裙12 與金屬鐘罩ll一起鑄造成型，厚度為20mm，小于氣化室6下端的壁厚，底 邊裙12的內(nèi)表面上沿周向均布設(shè)有若干齒尖向下的鋸齒形凸起。
在耐火材料工作襯內(nèi)設(shè)有若干V形鉚固件7、雙V蝶形鉚固件8和環(huán)形 鉚固件9，所述V形和雙V蝶形鉚固件7、 8分別沿增強管2、氣化室6的 外壁、底邊裙12的周向、軸向以及底邊裙12下表面的周向間隔布置，V 形鉚固件7、雙V蝶形鉚固件8和環(huán)形鉚固件9的軸向布置間距為50 150mm，且V形和雙V蝶形鉚固件7、 8的尖部分別與增強管2、氣化室6 的外壁和底邊裙12的外表面焊接，所述環(huán)形鉚固件9為圓環(huán)形，分別焊接 在增強管2和氣化室6的外壁上以及底邊裙上的V形鉚固件7的頂端。V 形和雙V蝶形鉚固件7、 8中的一半為普通螺紋鋼或碳鋼盤條，另一半為直 徑5ram的鐵鉻鋁耐熱金屬絲，并按材質(zhì)間隔布置；環(huán)形鉚固件9為直徑5mm 的鐵鉻鋁耐熱金屬絲。
實施例二、
本實施例與實施例一的區(qū)別在于底邊裙的內(nèi)表面上沿周向均布焊接若 干金屬短圓柱，金屬短圓柱為直徑為18mm的螺紋鋼。 本發(fā)明顆粒鎂脫硫用氣化室噴槍具有如下優(yōu)點
1. 本發(fā)明的一種顆粒鎂脫硫用氣化室噴槍，避免沖渣水與耐火材料槍 裙工作襯的直接接觸，延緩了耐火材料槍裙工作襯破損和氣化室6側(cè)壁底 邊緣燒損的進程。
2. 本發(fā)明通過增大氣化室6側(cè)壁底邊厚度的方式，提高了氣化室6側(cè) 壁的抗變形能力，保證了噴槍氣化室6的有效氣化空間，提高了脫硫效率 與金屬鎂利用率。
3. 本發(fā)明通過V形鉚固件7、雙V形鉚固件8、環(huán)形鉚固件9的合理 設(shè)計與布置，增強了耐火材料工作襯與金屬槍芯之間的結(jié)合狀況，提高了 槍襯耐火材料的抗破損能力。
4. 本發(fā)明通過增強管2外壁不布置加強筋和適量增大增強管2直徑或
壁厚的措施，保證了噴槍金屬槍芯的強度和剛度，避免了加強筋不均勻膨 脹帶來的危害。
5. 本發(fā)明通過在金屬槍芯主管1與增強管2之間搭橋焊接件3的設(shè)置， 進一步增強了噴槍金屬槍芯的強度和剛度，防止金屬槍芯的彎曲變形。
6. 本發(fā)明通過氣化室6側(cè)壁、金屬槍芯抗變形能力的提高和氣化室6 側(cè)壁底邊緣燒損進程的降低，提高了氣化室6側(cè)壁、金屬槍芯的循環(huán)利用 率，達(dá)到降低噴槍制作成本的目的。
7. 本發(fā)明有機涂層13的應(yīng)用，使噴槍在烘烤與使用過程中，通過有 機涂層13的燒失殘留的細(xì)小間隙緩解槍芯與槍襯之間的熱膨脹不同步。
8. 本發(fā)明具有便于氣化室內(nèi)壁清渣、氣化室變形小、使用壽命長、制 作成本低的優(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、一種顆粒鎂脫硫用氣化室噴槍，包括下端設(shè)有氣化室(6)的金屬槍芯，所述金屬槍芯的外圓周表面及底面均覆蓋有耐火材料工作襯，其特征在于所述氣化室側(cè)壁的內(nèi)表面為外凸弧面，該側(cè)壁的下端設(shè)有底邊裙(12)且底邊裙(12)的壁厚小于氣化室(6)下端的壁厚。
2、 如權(quán)利要求1所述的顆粒鎂脫硫用氣化室噴槍，其特征在于所述 底邊裙(12)的內(nèi)表面上沿周向均布設(shè)有若干凸起，所述凸起為齒尖向下 的鋸齒形或焊接在底邊裙(12)的內(nèi)表面上的金屬短圓柱。
3、 如權(quán)利要求1所述的顆粒鎂脫硫用氣化室噴槍，其特征在于所述 金屬槍芯包括主管(1)、增強管(2)和若干搭橋焊接件(3),所述增強管(2)套裝在主管(1)夕卜，且增強管(2)與主管(1)的內(nèi)外徑之間均勻 焊接若干搭橋焊接件(3)。
4、 如權(quán)利要求3所述的顆粒鎂脫硫用氣化室噴槍，其特征在于還包 括設(shè)置在耐火材料工作襯內(nèi)的若干V形鉚固件(7)、雙V蝶形鉚固件(8) 和環(huán)形鉚固件(9)，所述V形和雙V蝶形鉚固件(7)、 (8)分別沿增強管(2)、氣化室(6)的外壁和底邊裙(12)的周向、軸向以及底邊裙(12) 下表面的周向間隔布置，且V形和雙V蝶形鉚固件(7)、 (8)的尖部分別 與增強管(2)、氣化室(6)的外壁和底邊裙(12)的下表面焊接，所述環(huán) 形鉚固件(9)分別焊接在增強管(2)和氣化室(6)外壁上以及底邊裙(12) 上的V形鉚固件(7)的頂端。
5、 如權(quán)利要求4所述的顆粒鎂脫硫用氣化室噴槍，其特征在于所述 增強管(2)和氣化室(6)的外壁上涂刷有一層有機涂層(13)，該有機涂 層(13)的材料為機械潤滑油。
6、 如權(quán)利要求5所述的顆粒鎂脫硫用氣化室噴槍，其特征在于所述V 形和雙V蝶形鉚固件(7)、 (8)中的一半為普通螺紋鋼或碳鋼盤條，另一 半為耐熱合金材料，并按材質(zhì)間隔布置；所述環(huán)形鉚固件(9)為耐熱合金 材料。
7、 如權(quán)利要求6所述的顆粒鎂脫硫用氣化室噴槍，其特征在于還包 括若干加強筋板(5),其上開有2個以上的孔，材質(zhì)為普通碳鋼，分別與氣化室(6)的上壁外表面和增強管(2)底部外圓周面焊接。
8、如權(quán)利要求7所述的顆粒鎂脫硫用氣化室噴槍，其特征在于還包 括噴吹管(14)，固定設(shè)置在主管(1)的內(nèi)部且與氣化室相通。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種顆粒鎂脫硫用氣化室噴槍，包括下端設(shè)有氣化室的金屬槍芯，其外圓周表面及底面均覆蓋有耐火材料工作襯，氣化室側(cè)壁的內(nèi)表面為外凸弧面，且下端設(shè)有底邊裙，底邊裙的內(nèi)表面上沿周向設(shè)有若干齒尖向下的鋸齒形凸起或為焊接在底邊裙內(nèi)表面的若干金屬短圓柱，耐火材料工作襯內(nèi)均布設(shè)有若干鉚固件。本發(fā)明的氣化室結(jié)構(gòu)，避免了原有圓臺形頂部轉(zhuǎn)角對粘渣的促進作用，降低了粘渣速度與清渣頻率，延緩了氣化室金屬構(gòu)件的變形速度；異形底邊裙，能吸收氣化室側(cè)壁底邊的整體變形，增強室壁的綜合強度與抗變形能力，最終達(dá)到延長噴槍使用壽命、降低噴槍制作成本、改善噴槍使用性能的目的。
文檔編號C21C7/064GK101386901SQ20081004897
公開日2009年3月18日 申請日期2008年8月26日 優(yōu)先權(quán)日2008年8月26日
發(fā)明者李具中, 歐陽德剛, 王清方, 秦新會, 羅安智, 胡清明 申請人:武漢鋼鐵(集團)公司;武漢紅地節(jié)能材料有限公司