本發明涉及擋渣裝置，具體地指一種轉爐出鋼口全程擋渣裝置。

背景技術：

在現代轉爐煉鋼廠中，生產高附加值的產品，必須經過爐外精煉工藝，其中，控制轉爐下渣量對提高鋼水質量、降低精煉處理成本具有十分重要的意義。轉爐下渣分為如下幾種：在出鋼前，隨著轉爐的傾斜，密度低的鋼渣先到達出鋼水口流出，當鋼水到達出鋼口一段時間時，鋼渣與鋼水一起流出，這部分渣稱之為前期下渣；在轉爐出鋼中末期，由于漩渦的產生，浮于鋼水表面的渣被漩渦卷入出鋼口，稱之為中后期下渣。

目前，前期下渣一般采用擋渣帽、擋渣栓來擋渣。擋渣帽是由薄鋼板或耐火材料做成圓錐形，在出鋼前插入出鋼口外端。然而，由于擋渣帽與出鋼口之間只有線接觸，出鋼口對擋渣帽的作用力小，當鋼渣到達時，很容易被沖下，起不到擋初渣的作用。擋渣栓是由耐火纖維制成，被插入出鋼口內端，通過某種方式膨脹后固定在出鋼口內。當鋼渣到達時有足夠的力量防止鋼渣直接進入出鋼口；當鋼水到達出鋼口時，鋼渣上??；當鋼水達到臨界漩渦高度以上時，由于擋渣栓在高溫鋼水的作用下逐漸熔化，在鋼水的靜壓力下被沖下，防止初渣進入出鋼口。

中期下渣是指在鋼水深度下降到臨界漩渦高度以下時，鋼渣被漩渦卷入出鋼口。對中期下渣，目前沒有擋渣方法。末期下渣是在出鋼后期，形成貫通狀漩渦，鋼渣大量進入出鋼口，占整個下渣量的一半以上，歷來是最受重視的。自從1970年日本發明擋渣球用于擋渣出鋼以來，各國為完善轉爐出鋼擋渣技術發明了幾十種擋渣方法。目前已知的轉爐出鋼擋渣方法有擋渣球法、擋渣塞法、擋渣料法、滑板法、氣動擋渣法、避渣罩法、電磁擋渣法、出鋼口吹氣干擾渦流法、轉動旋臂法、擋渣棒法、擋渣罐法、三孔出鋼法、均流出鋼口法、真空吸渣法、氣動撇渣法、扒渣法、無漩渦水口法，但是都不能完全解決擋渣問題。

現有技術中，申請號為201110426503.1的中國發明專利公開了一種轉爐出鋼擋渣器及避渣法，該擋渣器的主要特點是在擋渣塞中間設置一個通氣孔。在出鋼中期和末期，鋼流和渣流漩渦形成時，產生負壓，空氣從通氣孔管道內進入，從而避免鋼渣被負壓吸入出鋼口而進入下一道工序，但是上述擋渣器制作工藝較復雜、擋渣操作繁瑣，且擋渣效果不理想。

技術實現要素：

本發明的目的就是要提供一種轉爐出鋼口全程擋渣裝置，該擋渣裝置通過驅動裝置控制驅動臂組件帶動堵頭對出鋼口進行擋渣操作，可以實現對前期渣、中期渣、后期渣進行全程擋渣，而且結構簡單、自動化程度高、擋渣效果好。

為實現上述目的，本發明所設計的轉爐出鋼口全程擋渣裝置，包括設置在轉爐出鋼口上方的呈半球形狀的堵頭、設置在堵頭上方與其頂端面垂直固定連接呈管狀的手柄、與手柄上端鉸接且可用于驅動手柄上下左右移動的驅動臂組件、用于控制驅動臂組件工作的驅動裝置、以及用于安裝驅動裝置的固定座；

所述堵頭的圓弧面朝向下方與轉爐出鋼口相對設置，所述驅動臂組件包括若干段機械臂，所述若干段機械臂之間依次鉸接相連，其中位于驅動臂組件首段的機械臂的首端與固定座下端面鉸接，位于驅動臂組件末段的機械臂的末端與手柄上端鉸接；

所述手柄內沿其軸向設置有用于供氣體流通的導氣管；每段所述機械臂內設置有用于供氣體流通的通氣管，相鄰兩段所述機械臂內的通氣管相互貫通，所述手柄的導氣管與所述末段的機械臂的通氣管相互貫通。這樣，可以通過驅動裝置控制驅動臂組件帶動堵頭對出鋼口進行擋渣操作，可以實現對前期渣、中期渣、后期渣進行全程擋渣，擋渣效果好。

進一步地，所述固定座上設置有氣泵，所述氣泵的出氣口與所述驅動臂組件首段的機械臂內的通氣管入氣口連接。這樣，在出鋼后期，漩渦產生強烈的抽吸力，僅靠堵頭已經不能防止鋼渣卷入了，此時氣泵通過通氣管向堵頭內吹氣，就可抵消漩渦的負壓，防止鋼渣卷入。

進一步地，所述驅動臂組件的若干段機械臂之間通過相應的舵機依次鉸接相連，所述舵機的執行端與驅動裝置的控制端相連。這樣，每段機械臂可以獨立旋轉或者上下運動，從而帶動堵頭運動。

進一步地，所述通氣管的外壁覆蓋有耐高溫的保護層。這樣，可以保護通氣管，防止高溫對通氣管的造成不良影響。

進一步地，所述保護層外設置有用于對其降溫的冷卻套管。這樣，可以對通氣管進行降溫，防止高溫損傷通氣管。

進一步地，所述堵頭的圓弧面上設置有用于監測鋼水電阻的感應器。這樣，可以通過感應器監測鋼水的電阻，從而控制堵頭的位置。

進一步地，所述導氣管與通氣管的結合部通過密封保護裝置相連。這樣，可以防止導氣管與通氣管結合部位漏氣。

進一步地，所述堵頭為由耐火材料制成的半球形結構，耐火度大于1750℃，不與鋼渣和鋼水發生化學反應，從而避免被腐蝕，延長堵頭的使用壽命。

再進一步地，所述手柄為由耐火材料制成的管狀結構，耐火度大于1750℃，不與鋼渣和鋼水發生化學反應，從而避免被腐蝕，延長手柄的使用壽命。

更進一步地，所述驅動臂組件包括兩段或者三段機械臂。

與現有技術相比，本發明具有如下優點：

其一，本發明通過驅動裝置控制驅動臂組件帶動堵頭對出鋼口進行擋渣操作，實現對前期渣、中期渣、后期渣進行全程擋渣，自動化程度高，能最大限度地防止鋼渣到達鋼包。

其二，本發明的通氣管的外壁覆蓋有耐高溫的保護層，可以保護通氣管，防止高溫對通氣管的造成不良影響。

其三，本發明的通氣管保護層外套設有用于對其降溫的冷卻套管，可以對通氣管進行降溫，防止高溫破壞通氣管。

其四，本發明的擋渣裝置結構簡單、安全性高，適用于轉爐出鋼口全程擋渣。

附圖說明

圖1為一種轉爐出鋼口全程擋渣裝置的結構示意圖；

圖2為圖1中通氣管的橫截面剖視結構示意圖；

其中：堵頭1、手柄2、驅動臂組件3、驅動裝置4、固定座5、機械臂6、導氣管7、通氣管8、氣泵9、舵機10、保護層11、冷卻套管12、感應器13。

具體實施方式

下面結合附圖和具體實施例對本發明作進一步的詳細說明。

圖中所示的一種轉爐出鋼口全程擋渣裝置，包括設置在轉爐出鋼口上方的呈半球形狀的堵頭1、設置在堵頭1上方與其頂端面垂直固定連接呈管狀的手柄2、與手柄2上端鉸接且可用于驅動手柄2上下左右移動的驅動臂組件3、用于控制驅動臂組件3工作的驅動裝置4、以及用于安裝驅動裝置4的固定座5；堵頭1的圓弧面朝向下方與轉爐出鋼口相對設置，驅動臂組件3包括若干段機械臂6，若干段機械臂6之間依次鉸接相連，優選地驅動臂組件3包括兩段或者三段機械臂6，其中位于驅動臂組件3首段的機械臂6的首端與固定座5下端面鉸接，位于驅動臂組件3末段的機械臂6的末端與手柄2上端鉸接；手柄2內沿其軸向設置有用于供氣體流通的導氣管7；每段機械臂6內設置有用于供氣體流通的通氣管8，相鄰兩段機械臂6內的通氣管8相互貫通，手柄2的導氣管7與末段的機械臂6的通氣管8相互貫通。固定座5上設置有氣泵9，氣泵9的出氣口與驅動臂組件3首段的機械臂6內的通氣管8入氣口連接。這樣，在出鋼前，機械臂6將堵頭1堵塞出鋼口，防止初期下渣；在轉爐旋轉到一定角度后，鋼水深度達到或超過漩渦臨界高度，提起堵頭1，鋼水流出；出鋼中期，鋼水深度低于漩渦臨界高度后，堵頭1正好位于漩渦上方，干擾并抑制漩渦的產生，有效地防止了鋼渣被卷入；在出鋼后期，漩渦產生強烈的抽吸力，僅靠堵頭1已經不能防止鋼渣卷入了，此時氣泵9通過導氣管7和通氣管8向堵頭1內吹氣，就可抵消漩渦的負壓，防止鋼渣卷入，從而可以做到轉爐出鋼過程全程擋渣，最大限度地防止鋼渣到達鋼包。

上述技術方案中，驅動臂組件3的若干段機械臂6之間通過相應的舵機10依次鉸接相連，舵機10的執行端與驅動裝置4的控制端相連。這樣，每段機械臂6可以獨立旋轉或者上下運動，從而帶動堵頭運動。堵頭1的圓弧面上設置有用于監測鋼水電阻的感應器13。這樣，可以通過感應器13監測鋼水的電阻，從而控制堵頭的位置。導氣管7與通氣管8的結合部通過密封保護裝置相連，這樣，可以防止導氣管7與通氣管8結合部位漏氣。通氣管8的外壁覆蓋有耐高溫的保護層11，可以保護通氣管，防止高溫對通氣管8的造成不良影響。保護層11外設置有用于對其降溫的冷卻套管12，冷卻套管12可以為水冷套管或者氣冷套管，這樣可以對通氣管8進行降溫，防止高溫破壞通氣管8。堵頭1和手柄2為由耐火材料制成，耐火度大于1750℃，不與鋼渣和鋼水發生化學反應，從而避免被腐蝕，延長使用壽命。

本發明的工作過程：

(1)轉爐吹煉結束后，開始出鋼操作，轉爐旋轉一定角度，鋼渣未到達出鋼口，停頓1-2s，角度由試驗確定，輸入出鋼操作系統電腦貯存；

(2)驅動裝置4驅動機械臂6帶動堵頭1落在出鋼口上，手柄2與出鋼口同軸；

(3)轉爐繼續旋轉，到達一定角度，鋼水深度達到或超過漩渦臨界高度后，機械臂6提起堵頭1，鋼水流出；在繼續旋轉過程中，手柄2始終保持與出鋼口同軸，而且堵頭1隨鋼水面下降，始終保持在鋼渣界面(堵頭圓弧面設置有感應器監控附近的電阻)；

(4)為了防止鋼水或鋼渣進入堵頭1中心孔，導氣管7內氣體始終保持一定流量；

(5)在出鋼中期，當鋼水達到一定深度時，漩渦產生的負壓有可能將渣卷入，此時堵頭1占據漩渦中心，防止下渣；

(6)在出鋼末期，漩渦產生的負壓更大，導氣管7內的壓力將急劇下降，氣壓監控系統將馬上增大供氣量，使管內保持正氣壓；

(7)在鋼水僅剩余一定深度時，機械臂6將堵頭1按在出鋼口上，出鋼結束；

(8)轉爐回正，至一定角度，鋼渣離開了出鋼口，機械臂6提起堵頭1離開轉爐；

(9)清理堵頭、通氣管，準備下輪擋渣。

以上所述，僅為本發明的具體實施方式，應當指出，任何熟悉本領域的技術人員在本發明所揭露的技術范圍內，可輕易想到的變化或替換，都應涵蓋在本發明的保護范圍之內。