專利名稱：輔助鐵水扒渣的吹氣聚渣噴槍及其使用方法
技術領域：
本發明涉及鐵水預處理與扒渣技術領域，具體地指一種輔助鐵水扒渣的吹氣聚渣噴槍及其使用方法。
背景技術：
鐵水預處理與扒渣技術是潔凈鋼生產平臺的關鍵技術之一，鐵水預處理與扒渣則是現代鋼鐵工業生產流程中的必備工序。傳統工藝為采用扒渣機進行鐵水液面上鐵水渣的扒除，扒渣機上設置有扒渣板，由于鐵水罐與扒渣板形狀的限制，扒渣板不能伸到鐵水罐后壁，導致該區域鐵水渣難以扒出；同時，由于鐵水液面上鐵水渣的分散與漂浮，扒渣板單次動作的扒渣量少，導致扒渣板動作次數多，扒渣時間長、扒渣效率低、扒渣鐵損大、運行成本高，制約了預處理工序技術經濟指標的改善與生產效益的發揮。針對上述問題，一些技術先進國家的鋼鐵企業，先后于上世紀80年代與90年代開發了頂槍吹氣趕渣與鐵水罐壁安裝透氣磚透氣趕渣的輔助扒渣工藝，通過沿鐵水罐后壁插入的吹氣頂槍或安裝在鐵水罐后壁鐵水深處透氣磚的氣體噴吹，驅使鐵水液面上鐵水渣向罐嘴方向聚集與鐵水面裸露，大幅度縮小鐵水渣分散區域與扒渣板作業面，取得了減少扒渣板運行次數、縮短扒渣板行程、提高扒渣效率、降低扒渣鐵損等綜合效果，但對頂槍輔助吹氣聚渣的扒渣裝置、頂槍結構、安裝運行方式、操作工藝參數以及透氣磚透氣輔助扒渣的透氣磚結構形式、安裝部位、氣體連接結構、操作工藝參數等均未進行形同的報道。進入21世紀后，我國一些鋼鐵企業首先開展了鐵水罐透氣磚輔助扒渣工藝技術的研究，并在眾多鋼鐵企業得到應用，但由于透氣磚氣體連接操作繁瑣、透氣磚堵塞與透氣磚區域漏鐵風險等不足，時常威脅鐵水罐的安全運行與正常周轉，對于“一罐到底”的工藝模式，安全隱患更大，透氣磚吹開率將更低。為此，2005年，寶鋼率先開展了頂槍吹氣驅渣輔助扒渣工藝技術的研究，并基于具體的工藝布局與設備狀況，開展了大量的技術完善工作，于2010年在寶鋼集團梅山鋼鐵股份有限公司鐵水噴吹脫硫扒渣生產線上得到應用，取得了優良的應用效果；首鋼京唐鋼鐵聯合有限公司針對曹妃甸鐵水KR攪拌脫硫扒渣生產線的工藝布局與設備現狀，2012年初開展了頂槍吹氣輔助扒渣工藝技術研究與應用研究，據現場考察，應用效果優良；此外，武鋼、鞍鋼等鋼鐵企業也先后開展了頂槍吹氣輔助扒渣的技術研究。國內相關鋼鐵企業基于不同側重的技術研究，形成了特色鮮明的輔助扒渣頂槍吹氣聚渣方法與吹氣噴槍等系列專利技術。這些專利技術主要集中在頂槍吹氣聚渣方法及吹氣聚渣噴槍兩方面:在頂槍吹氣聚渣方法方面，申請號201010269403.8 “一種吹氣趕渣裝置與趕渣方法”，申請號201210021342.2 “吹氣聚渣設備、扒渣系統及其方法”，申請號200910187790.8 “一種鐵水扒渣 法”等噴槍吹氣聚渣方法，分別對噴槍插入深度、傾斜角度、噴吹氣體壓力與流量、噴槍吹氣啟動時機等進行了說明。但上述專利均存在不同層度的缺陷，例如噴槍吹氣時機的滯后(大塊洛扒凈后或洛層厚度小于50_后啟動噴槍吹氣)、噴槍插入深度淺(插入深度30(T400mm)、過小的噴吹流量(15 30Nm3/h或(T800L/min)，不利于
噴槍吹氣聚渣作用時間的保障、噴吹氣體上浮動能及其對液面鐵水渣驅動能力的提高、吹氣聚渣效果的保證等；在吹氣聚渣噴槍方面，國內相關鋼鐵企業以延長使用壽命為目的，通過槍襯增厚手段，提高槍襯抗熔渣與鐵水沖刷磨損與侵蝕能力，形成了多項專利技術，如:CN201778055U “用于吹氣趕渣的吹氣槍”，CN201793624U “用于鐵水吹氣趕渣的吹氣槍”，對于上述專利噴槍易引起鐵水罐壁耐火材料侵蝕加劇的不足，中國專利CN202006279U “一種輔助鐵水扒渣的吹氣槍”在上述專利技術的基礎上，進行了傾斜噴口設計，防止噴吹氣體對罐壁耐火材料的沖刷；然而，有關頂槍結構以及頂槍插入部位對吹氣驅渣程度的影響卻都未涉及，導致不同企業頂槍吹氣輔助扒渣效果差異較大，尤其是鐵水罐壁處鐵水渣的驅趕效果，因而，有必要進一步開展頂槍結構及其使用方法的研究，提高頂槍吹氣驅渣的聚渣程度，達到縮短扒渣時間、降低扒渣鐵損、減少維護成本等綜合目標。

發明內容
本發明的目的在于克服現有吹氣聚渣噴槍及頂槍吹氣聚渣方法扒渣時間長、鐵損高、容易腐蝕鐵水罐的缺陷，提供一種高效、經濟、維護成本低的輔助鐵水扒渣的吹氣聚渣噴槍及其使用方法。為實現上述目的，本發明所設計的輔助鐵水扒渣的吹氣聚渣噴槍，包括槍管，所述槍管具有一個開口端和一個封閉端，所述槍管的管壁上靠近封閉端處以槍管中軸線為對稱開設有噴口，所述噴口的中軸線和所述槍管的中軸線垂直，所述槍管的封閉端外側及與封閉端相連的管壁外側均勻布置有V形錨固件，所述V形錨固件上覆蓋有耐火澆注料層。優選地，所述噴口的內徑和槍管的內徑之比為0.35^0.70:1。優選地，所述耐火澆注料層由包裹住封閉端的鐵水浸入段和與鐵水浸入段相連的非浸入段構成，鐵水浸入段厚 度大于非浸入段。進一步地，所述鐵水浸入段的長度為60(Tll00mm、厚度為30飛0臟，所述非浸入段的長度為300 500臟、厚度為15 30mm。優選地，所述槍管的開口端處設有噴槍驅動裝置連接件。上述輔助鐵水扒渣的吹氣聚渣噴槍的使用方法，包括以下步驟:I)噴槍安裝:轉動所述吹氣聚渣噴槍的槍管，使鐵水罐嘴和鐵水罐中軸線的連線與兩個噴口的中軸線垂直，并通過噴槍驅動裝置連接件，將槍管固定安裝在噴槍驅動裝置上，實現噴槍驅動裝置對吹氣聚渣噴槍的操控與供氣；2)噴槍通氣:將鐵水罐從正常位傾斜至扒渣位后，調整噴口至鐵水罐后壁渣面上方,開通氣源進行吹氣聚渣噴槍吹氣；3)噴槍插入:在吹氣聚渣噴槍保持吹氣通暢的條件下，利用噴槍驅動裝置將其插入鐵水中，并使噴口中軸線和鐵水液面的垂直距離LI為50(Tl000mm，使與鐵水罐嘴相對的鐵水液面長軸端點Dl和噴口在水平面上的投影距離L2 ( 300mm ；4)吹氣驅渣與扒渣:進行吹氣聚渣噴槍持續吹氣，驅趕鐵水液面上的鐵水渣向鐵水罐嘴方向聚集，同時采用扒渣機進行扒渣，直至扒渣結束；5)提起噴槍:保持吹氣聚渣噴槍吹氣狀態條件下，提升吹氣聚渣噴槍直至噴口上升至鐵水液面上方，然后關閉氣源，將鐵水罐回到正常位，等待下一次扒渣。優選地，所述步驟4)中，進行吹氣聚渣噴槍持續吹氣時，其吹氣壓力為
0.5 0.8MPa,吹氣流量為 100 350Nm3/h。本發明的有益效果如下:1、根據水模實驗與工業性試驗結果，與現有技術中直筒單噴口結構噴槍，本發明的雙噴口及其與槍管軸線垂直布置的噴槍結構，改變了噴吹氣流方向，減少氣流對罐壁的磨損，促進了吹氣對鐵水罐左右罐壁區域鐵水渣向扒渣口的驅趕作用，提高了吹氣聚渣效果與扒渣效率，縮短了扒渣時間；此外，在同等吹氣流量條件下，氣體流股一分為二，單股氣流動能與沖刷磨損能力降低，提高了噴吹的穩定性和噴吹流量適應范圍，遏制了吹氣過程的噴濺現象與噴濺鐵損，并進一步降低了鐵水罐壁的沖刷磨損，罐壁磨損速度減少一半以上；同時，還改變了吹氣反作用力方向，增強了噴槍下槍過程中槍頭的抗機械損傷能力，降低了噴槍吹氣過程中引起的噴槍上下跳動及其對噴槍與噴槍驅動裝置的機械傷害。2、本發明耐熱金屬絲V形錨固件的設計，延緩了金屬錨固件的高溫熔損與氧化進程，增強了噴槍整體的抗破損能力；鐵水浸入段耐火澆注料層增厚結構以及鋼纖維增強剛玉莫來石質澆注料的采用，提高了噴槍耐火澆注料層的熱震穩定性、力學強度、抗機械沖擊能力等性能，延緩了耐火澆注料層的破損進程，強化了耐火澆注料層對槍管、金屬噴口、金屬錨固件等的保護功能，達到延長噴槍使用壽命的目的。3、本發明的吹氣噴槍使用方法中合理的噴槍安裝固定方式、噴槍插入點與插入深度、噴吹工藝參數等，優選了噴槍的結構尺寸與制作成本，提高了噴槍吹氣上浮動能的有效利用率，增強了噴槍吹氣對鐵水罐后壁與左右側壁邊緣區域鐵水渣的驅趕作用，提高扒渣板動作的有效率，縮短扒渣時間，降低吹氣對罐壁耐火材料工作襯的磨損；噴槍操作步驟的設計，防止了噴槍的堵塞，保證了噴槍吹氣的暢通、吹氣聚渣作用時間與噴槍的持續循環使用；`4、噴吹工藝參數的設定，保證了噴氣氣體對鐵水液面鐵水渣的驅趕作用力和鐵水裸露面形狀的合理性，進一步提高扒渣效率與降低罐壁沖刷磨損；通過上述技術的綜合，達到延長吹氣噴槍使用壽命、提高噴槍吹氣輔助扒渣操作的穩定性與可靠性以及鐵水渣聚集程度、增大鐵水裸露面積、提高縮短扒渣板行程與扒渣時間、降低扒渣鐵損與吹氣噴槍消耗、減小罐壁磨損等綜合目的。


圖1為本發明的輔助鐵水扒渣的吹氣聚渣噴槍部分剖視結構示意圖。圖2為圖1中輔助鐵水扒渣的吹氣聚渣噴槍的噴槍安裝狀態示意圖。圖3為圖1中輔助鐵水扒渣的吹氣聚渣噴槍的噴槍通氣狀態示意圖。圖4為圖1中輔助鐵水扒渣的吹氣聚渣噴槍的噴槍插入狀態示意圖。圖5為圖1中輔助鐵水扒渣的吹氣聚渣噴槍的吹氣驅渣與扒渣狀態示意圖。
具體實施例方式以下結合附圖和具體實施例對本發明作進一步的詳細描述。如圖1所示，一種輔助鐵水扒渣的吹氣聚渣噴槍，包括槍管1，槍管I具有一個開口端1.1和一個封閉端1.2，槍管I的管壁上靠近封閉端1.2處以槍管I中軸線為對稱開設有噴口 2，噴口 2的中軸線和槍管I的中軸線垂直，噴口 2的內徑和槍管I的內徑之比為
0.50:1。噴口 2采用普通碳鋼無縫管制作，沿槍管I軸向垂直徑向對稱焊接。槍管I的封閉端1.2外側及與封閉端1.2相連的管壁外側均勻布置有V形錨固件3，V形錨固件3上覆蓋有耐火澆注料層4。V形錨固件3采用耐熱金屬絲制作，焊接固定在耐火澆注料層4中的槍管I及封閉端1.2表面。耐火澆注料層4采用鋼纖維增強剛玉莫來石質澆注料整體澆注成型。耐火澆注料層4由包裹住封閉端1.2的鐵水浸入段4.1和與鐵水浸入段4.1相連的非浸入段4.2構成，鐵水浸入段4.1厚度大于非浸入段4.2。鐵水浸入段4.1的長度為800mm、厚度為35mm，所述非浸入段4.2的長度為400mm、厚度為20mm。所訴槍管I的開口端1.1處設有噴槍驅動裝置連接件5。噴槍驅動裝置連接件5可以根據需要采用法蘭盤或者快速接頭等常用連接件。上述輔助鐵水扒渣的吹氣聚渣噴槍的使用方法，包括以下步驟:I)噴槍安裝:轉動吹氣聚渣噴槍的槍管1，使鐵水罐嘴7.2和鐵水罐7中軸線的連線與兩個噴口 2的中軸線垂直，并通過噴槍驅動裝置連接件5，將槍管I固定安裝在噴槍驅動裝置6上，實現噴槍驅動裝置6對吹氣聚渣噴槍的操控與供氣，如圖2所示；2)噴槍通氣:將鐵水罐7從正常位傾斜至扒渣位后，調整噴口 2至鐵水罐后壁7.1渣面上方，開通惰性氣體氣源進行吹氣聚渣噴槍吹氣，如圖3所示；3)噴槍插入:在吹 氣聚渣噴槍保持吹氣通暢的條件下，利用噴槍驅動裝置6將其插入鐵水中，并使噴口 2中軸線和鐵水液面的垂直距離LI為50(Tl000mm，使與鐵水罐嘴
7.2相對的鐵水液面長軸端點Dl和噴口 2在水平面上的投影距離L2 ( 300mm，如圖4所示；4)吹氣驅渣與扒渣:進行吹氣聚渣噴槍持續吹氣，吹氣壓力為0.5^0.8MPa，吹氣流量為10(T350Nm3/h，在高壓氣體的動力作用下，鐵水的翻滾及鐵水罐壁的反向作用力，鐵水罐后壁7.1表面的鐵水渣向鐵水罐嘴7.2方向聚集，縮短扒渣板作業行程，便于鐵水渣的扒除；采用扒渣機8進行扒渣，通過扒渣板的伸縮與左右運行，實現鐵水渣的扒出，直至扒洛結束,如圖5所示；5)提起噴槍:保持吹氣聚渣噴槍吹氣狀態條件下，提升吹氣聚渣噴槍直至噴口 2上升至鐵水液面上方，然后關閉氣源，將鐵水罐7回到正常位，等待下一次扒渣。將上述吹氣聚渣噴槍及其使用方法和現有技術中的單噴口直筒噴槍吹氣扒渣，對80噸鐵水罐KR攪拌脫硫扒渣進行對比試驗，與常規單噴口直筒噴槍吹氣扒渣相比，本發明技術吹氣穩定性與驅渣效果優良，工藝適應能力強，吹氣后期鐵水裸露面可達到鐵水罐徑2/3，特別是鐵水罐左右側壁區域，驅渣效果更優，液面鐵水渣基本成一條直線向扒渣口推進，氣體噴吹過程中未出現嚴重的噴濺現象，扒渣鐵損與扒渣時間明顯縮短，鐵水罐壁耐火材料工作襯磨損速度降低50%以上，噴槍使用壽命達25次以上，單罐次吹氣扒渣噴槍消耗成本降低10%以上，扒渣鐵損降低0.3Kg/t鐵。
權利要求
1.一種輔助鐵水扒渣的吹氣聚渣噴槍，包括槍管(I)，其特征在于:所述槍管(I)具有一個開口端(1.1)和一個封閉端(1.2)，所述槍管(I)的管壁上靠近封閉端(1.2)處以槍管(I)中軸線為對稱開設有噴口(2)，所述噴口(2)的中軸線和所述槍管(I)的中軸線垂直，所述槍管(I)的封閉端(1.2)外側及與封閉端(1.2)相連的管壁外側均勻布置有V形錨固件(3 )，所述V形錨固件(3 )上覆蓋有耐火澆注料層(4 )。
2.根據權利要求1所述輔助鐵水扒渣的吹氣聚渣噴槍，其特征在于:所述噴口(2)的內徑和槍管(I)的內徑之比為0.35^0.70:1。
3.根據權利要求2所述輔助鐵水扒渣的吹氣聚渣噴槍，其特征在于:所述耐火澆注料層(4)由包裹住封閉端(1.2)的鐵水浸入段(4.1)和與鐵水浸入段(4.1)相連的非浸入段(4.2)構成，鐵水浸入段(4.1)厚度大于非浸入段(4.2)。
4.根據權利要求3所述輔助鐵水扒渣的吹氣聚渣噴槍，其特征在于:所述鐵水浸入段(4.1)的長度為60(Tl 100mm、厚度為3(T50mm，所述非浸入段(4.2)的長度為30(T500mm、厚度為15 30mm。
5.根據權利要求f4任一項所述輔助鐵水扒渣的吹氣聚渣噴槍，其特征在于:所述槍管(I)的開口端(1.0處設有噴槍驅動裝置連接件(5)。
6.一種權利要求1所述輔助鐵水扒渣的吹氣聚渣噴槍的使用方法，包括以下步驟: O噴槍安裝:轉動所述吹氣聚渣噴槍的槍管(I )，使鐵水罐嘴(7.2)和鐵水罐(7)中軸線的連線與兩個噴口(2)的中軸線垂直，并通過噴槍驅動裝置連接件(5)，將槍管(I)固定安裝在噴槍驅動裝置(6)上，實現噴槍驅動裝置(6)對吹氣聚渣噴槍的操控與供氣； 2)噴槍通氣:將鐵水罐(7)從正常位傾斜至扒渣位后，調整噴口(2)至鐵水罐后壁(7.1)渣面上方，開通氣源 進行吹氣聚渣噴槍吹氣； 3)噴槍插入:在吹氣聚渣噴槍保持吹氣通暢的條件下，利用噴槍驅動裝置(6)將其插入鐵水中，并使噴口(2)中軸線和鐵水液面的垂直距離LI為50(Tl000mm，使與鐵水罐嘴(7.2)相對的鐵水液面長軸端點Dl和噴口(2)在水平面上的投影距離L2 ( 300mm ； 4)吹氣驅渣與扒渣:進行吹氣聚渣噴槍持續吹氣，驅趕鐵水液面上的鐵水渣向鐵水罐嘴(7.2)方向聚集，同時采用扒渣機(8)進行扒渣，直至扒渣結束； 5)提起噴槍:保持吹氣聚渣噴槍吹氣狀態條件下，提升吹氣聚渣噴槍直至噴口(2)上升至鐵水液面上方，然后關閉氣源，將鐵水罐(7)回到正常位，等待下一次扒渣。
7.根據權利要求6所述輔助鐵水扒渣的吹氣聚渣噴槍的使用方法，其特征在于:所述步驟4)中，進行吹氣聚渣 噴槍持續吹氣時，其吹氣壓力為0.5^0.8MPa，吹氣流量為100 350Nm3/h。
全文摘要
本發明公開了一種輔助鐵水扒渣的吹氣聚渣噴槍及其使用方法，吹氣聚渣噴槍包括槍管，所述槍管具有一個開口端和一個封閉端，所述槍管的管壁上靠近封閉端處以槍管中軸線為對稱開設有噴口，所述噴口的中軸線和所述槍管的中軸線垂直，所述噴口的內徑和槍管的內徑之比為0.35~0.70:1。吹氣聚渣噴槍具有結構簡單、使用壽命長、吹氣驅渣操作穩定等特點。本發明噴槍結合其使用方法可以提高鐵水渣聚集程度、增大鐵水裸露面積、對鐵水罐壁沖刷磨損小、扒渣鐵損低、扒渣時間短。
文檔編號C21C7/072GK103114177SQ201310076959
公開日2013年5月22日 申請日期2013年3月12日 優先權日2013年3月12日
發明者歐陽德剛, 余明紅, 魏偉, 王安軍, 李具中 申請人:武漢鋼鐵(集團)公司