本發明屬于轉爐濺渣護爐技術領域，特別涉及一種提高轉爐濺渣效果的裝置及方法。

背景技術：

轉爐濺渣護爐技術已應用到復吹轉爐的煉鋼工藝中，取得了較好的效果，保證了轉爐的高爐齡。轉爐濺渣護爐技術是轉爐出鋼后留下全部或部分的爐渣，使用氧槍向爐渣噴吹高壓氮氣，沖擊爐渣，使爐渣飛濺到爐襯上，在爐襯表面形成一層抗侵蝕的保護層，達到保護爐襯的目的。

從濺渣護爐工藝上看，大多數鋼廠采用濺渣和吹煉的噴槍是相同的，但這樣會存在一些問題。例如，在正常吹煉時的氧槍，希望能夠快速造渣以形成高堿度的爐渣，有利于鐵水脫磷，因此，在氧槍設計及在保證使用壓力的條件下，盡可能選取馬赫數小一些，中心夾角大一些的設計參數，以保證化渣和脫磷；但在濺渣護爐方面，爐渣在濺渣冷卻過程中，濺到爐襯上的高熔點相先粘結在爐襯面上，起到保護爐襯的作用，而對于氧槍噴頭的要求，希望氧槍噴頭的馬赫數大一些，中心夾角小一點，出口速度大，冷卻爐渣的能力強。因此，對于轉爐濺渣和吹煉，在氧槍設計上的理念是完全不同的。

大多數鋼廠在轉爐吹煉結束后，全部留渣，這樣做是為了保證濺渣的效果，希望把爐渣都濺到爐襯上。但吹煉氧槍由于設計的原因，要達到這個要求是很困難的，特別是爐役后期或對轉爐下渣的要求，爐內殘留部分的鋼水，對于濺渣來說是非常困難的。另外，目前的氧槍濺渣時通過槍位來調節，濺渣的位置能難控制，有些位置濺不到。

技術實現要素：

鑒于上述的分析，本發明旨在提供一種提高轉爐濺渣效果的裝置及方法，用以解決現有技術中濺渣不均勻的問題；本發明適合于全留渣轉爐的濺渣工藝，本發明具有噴吹鎂質材料和氮氣的功能，在保證爐渣具有一定粘度的基礎上，通過濺渣噴槍的擺動進行全方位的濺渣，從而實現轉爐的長壽命。

本發明的目的主要是通過以下技術方案實現的：

一種提高轉爐濺渣效果的裝置，主要包括槍身和噴頭，所述噴頭固定于所述槍身的下端，并與所述槍身內管道相通；所述槍身內管道包括第一管道、第二管道、第三管道和第四管道，所述第一管道位于所述第二管道內，所述第二管道位于所述第三管道內，所述第三管道位于所述第四管道內；所述噴頭內管道包括第五管道、第六管道、第七管道和第八管道，所述第五管道位于所述第六管道內，并與所述第一管道相連通；所述第六管道位于所述第七管道內，并與所述第二管道相連通；所述第七管道位于所述第八管道內，并與所述第三管道相連通，作為進水管；所述第八管道與所述第四管道相連通，作為出水管。

本發明裝置將槍身和噴頭制成四層套管形式，方便單獨將鎂質材料和氮氣均勻的噴入轉爐中，以保證熔渣的粘度。

進一步的，所述第一管道內通入鎂質材料和氮氣；所述第一管道的馬赫數為1.0～1.5。

本發明第一管道內通入鎂質材料和氮氣主要是用于噴吹鎂質材料，通過氮氣帶動噴劑，保證噴劑的正常噴吹，由于是向熔渣中噴粉，因此希望噴孔的出口速度不要太快，將馬赫數設置為1.0～1.5，能夠保證噴吹鎂質粉劑均勻鋪撒在液態的熔渣上。

進一步的，所述第二管道用于通入氮氣。

進一步的，所述噴頭的第六管道的下端采用多孔拉瓦爾管噴嘴，所述多孔拉瓦爾管噴嘴分為收縮段和擴張段，所述多孔拉瓦爾管噴嘴上有3-6個孔，馬赫數為2.1～2.5，所述多孔拉瓦爾管的喉口管徑為30～40mm。

第六管道通入氮氣的主要目的是降低熔渣的溫度，使1600度左右的熔渣快速冷卻；同時，保證濺渣效果；多孔拉瓦爾管噴嘴的出口速度等于馬赫數乘以音速，馬赫數越大，出口速度越大，有利于熔渣的降溫。

進一步的，所述第七管道和第八管道的下端部相通。

進一步的，所述槍身的上端部通過擺動或旋轉機構與橫移裝置相連。

優選地，所述槍身的上端部與橫移裝置的中心位置相連。

橫移裝置用來平移本發明裝置，在橫移裝置的中心位置上安裝擺動或旋轉機構，從而實現吹煉時頂吹裝置在直徑為0.2～3.0m內自由擺動或主動擺動的動作；自由擺動是指受到高壓氣流的反作用力造成的自由擺動；主動擺動是指在旋轉機構的作用，氧槍進行主動的擺動。

進一步的，所述槍身的擺動直徑與熔池直徑之比小于1.0。

一種提高轉爐濺渣效果的方法，主要包括：

步驟1、轉爐出鋼后，將轉爐渣全部留在爐內，將提高轉爐濺渣效果的裝置插入轉爐中，開啟循環水，開啟槍身上部的擺動或旋轉機構，使得槍身擺動或旋轉；

步驟2、打開第一管道，由第一管道向轉爐中吹入鎂質材料和氮氣進行調渣；

步驟3、關閉第一管道，打開第二管道，由第二管道向轉爐中吹入氮氣；

步驟4、關閉第二管道，關閉循環水，關閉擺動或旋轉機構；

步驟5、取出裝置，濺渣過程完畢。

本發明方法不僅能夠保證轉爐渣與鎂質材料充分融合，提高爐渣的粘度和均勻性；同時能夠保證濺到爐襯的熔渣均勻分布到爐襯上；本發明裝置的冷卻系統由進水管和出水管組成，裝置插入轉爐中就開啟冷卻系統，保證高速的氮氣產生的摩擦熱被循環的冷卻水帶走，降低吹氮氣管道的溫度。

進一步的，所述步驟1中，所述擺動裝置保證槍身能夠進行自由的擺動。

進一步的，所述步驟1中，所述噴頭距熔渣的高度范圍為0.4～1.5m。

噴頭距熔渣0.4～0.8m的高度，能夠保證熔渣濺到爐帽和爐身上方的位置；噴頭距熔渣0.8～1.5m的高度，能夠保證熔渣被濺到爐身下方的位置。

進一步的，所述步驟2中，吹入鎂質材料和氮氣的時間是0.5～1min，噴吹鎂質材料的流量為10～700kg/min，壓力為0.3～1.7mpa。

本發明根據熔渣的粘稠程度，確定噴吹鎂質材料的時間和噴吹量；熔渣較稀，加入的鎂質材料較多，噴吹時間較長，反之，加入的鎂質材料少，噴吹時間短，以保證熔渣的粘稠度。

進一步的，所述步驟3中，氮氣的噴吹時間為2～4min，流量為3～6nm³/t·min，壓力為0.8～1.7mpa。

進一步的，所述步驟2中，鎂質材料為生白云石、輕燒白云石、鎂質廢棄磚或鎂質耐火材料的一種或幾種的混合物，所述鎂質材料的粒徑為0.2～5mm。

本發明選擇粒徑為0.2～5mm粒徑的鎂質材料，能夠保證噴到熔渣的噴劑比較均勻且不被氮氣流帶到煙氣中。

進一步的，所述鎂質材料噴吹入轉爐中后，轉爐中氧化鎂的質量百分數為10％～12％。

因為鎂質材料是增加熔渣的氧化鎂含量，保證在10～12％內，能夠確保熔渣的粘度，以達到濺渣護爐的效果。

本發明有益效果如下：

(1)本發明裝置采用獨特的單孔噴吹鎂質材料的噴嘴，保證鎂質材料與爐渣充分融合，提高爐渣的粘度和均勻性；而在傳統的濺渣工藝中，調渣時從料倉中加入白云石等材料，會導致白云石等材料與熔渣接觸不充分，達不到與熔渣完全融合的目的；

(2)本發明采用高馬赫數的噴孔，能夠保證高壓的氮氣流，進而促進熔渣的快速冷卻，與傳統的濺渣氧槍相比，設計的馬赫數在2.1～2.5，高于傳統的濺渣氧槍，能夠提高熔渣的冷卻能力；

(3)本發明采用擺動機構來保證槍身的均勻擺動，能夠保證濺到爐襯的熔渣均勻分布到爐襯上。

本發明的其他特征和優點將在隨后的說明書中闡述，并且，部分的特征和優點從說明書中變得顯而易見，或者通過實施本發明而了解。本發明的目的和其他優點可通過在所寫的說明書、權利要求書、以及附圖中所特別指出的結構來實現和獲得。

附圖說明

圖1為本發明一種提高轉爐濺渣效果的裝置噴頭的正視圖；

圖2為本發明一種提高轉爐濺渣效果的裝置噴頭的俯視圖；

圖3為本發明一種提高轉爐濺渣效果的裝置的定向擺動示意圖。

圖中，1-第五套管，2-第六套管，3-第七套管，4-第八套管，5-擺動固定點，6-擺動裝置。

具體實施方式

下面結合附圖來具體描述本發明的優選實施例，其中，附圖構成本申請一部分，并與本發明的實施例一起用于闡釋本發明的原理。

本發明一種提高轉爐濺渣效果的裝置，即高效轉爐濺渣噴槍，本發明高效轉爐濺渣噴槍與煉鋼廠使用的氧槍整體結構是一致的，即由槍身和噴頭組成，但本發明槍身內設置有四層套管，分別為第一管道、第二管道、第三管道和第四管道，這四層管道以套管的形式進行嵌套組裝，第一管道位于槍身的中心，第二管道圍繞在第一管道的外側，第三管道圍繞在第二管道的外側，第四管道圍繞在第三管道的外側；

噴頭位于槍身的下部，且槍身與噴頭通過焊接方式進行連接，噴頭內設置有四層套管，如圖1、2所示，分別為第五管道1、第六管道2、第七管道3和第八管道4，其中，第五管道1位于中心，其上端與第一管道相連通；第六管道2圍繞在第五管道1的外側，其上端與第二管道相連通；第七管道3圍繞在第六管道2的外側，其上端與第三管道相連通；第八管道4圍繞在第七管道3的外側，其上端與第四管道相連通；第七管道3與第八管道4的下端部相通，保證冷卻水管道內的循環運行；第六管道2的下端采用多孔拉瓦爾管作為噴嘴，多孔拉瓦爾管分為兩段，即收縮段和擴張段；多孔拉瓦爾管的喉道管徑為30～40mm，本發明多孔拉瓦爾管噴嘴上有5個孔，馬赫數為2.3；

槍身的第一管道內通入鎂質材料和氮氣，管道直徑為15～25mm，第一管道的通道是獨立的，馬赫數為1.3，保證噴吹的鎂質粉劑均勻鋪撒在液態的熔渣上；第二管道內通入氮氣，保證爐渣的濺渣效果，同時能夠降低熔渣的溫度；第三管道為進水管，第四管道為出水管，在第三管道和第四管道的管道中通入冷卻水，作為冷卻介質，可降低噴槍槍身的溫度。

本發明為了提高濺渣層在爐襯上的均勻分布，在噴槍槍身上端部與橫移裝置之間安裝擺動或旋轉機構，本實施例安裝擺動裝置6，如圖3所示，擺動固定點5為槍身上端部與擺動或旋轉機構的接觸點，擺動裝置6能夠保證槍身以轉爐中心軸為軸進行旋轉。

本實施例所使用的橫移裝置為橫移小車，擺動裝置6能夠實現吹煉時頂吹噴槍在直徑為0.2～3.0m內自由擺動或主動擺動的動作；擺動直徑與熔池直徑之比在小于1.0范圍內做自由擺動動作，保證濺渣均勻反射到爐襯上，從而提高濺渣層在爐襯上的均勻分布。

以高效濺渣裝置用于500kg級轉爐熱模擬爐的濺渣為例，說明本發明在轉爐出鋼后的濺渣效果。

實施例1

在300kg級轉爐熱模擬試驗爐，吹煉結束，倒掉鋼水后，剩余熔渣20kg；成分為cao42％，mgo10.14％，sio211.13％，tfe14.04％，al2o31.79％，mno3.3％。采用本發明高效濺渣裝置，先通過噴槍的第一管道1向熔池的熔渣噴入白云石粉劑2kg，粒度為0.5mm，噴吹白云石粉劑的壓力為0.8mpa,流量為20kg/min，噴吹1min后關閉第一管道1的噴吹閥門，打開第二管道2，向熔池中吹入壓力為0.8mpa，流量為72nm³/h的氮氣，吹入氮氣時間為3min，吹氣時，高效濺渣裝置通過旋轉機構做順時針360°的旋轉，噴槍距熔渣的高度為0.5～1.4m，先高后低；整個噴吹過程中，循環水均處于開通狀態。濺渣結束后，從肉眼觀察看，濺上去的爐渣均勻地分布在爐壁上。

實施例2

在300kg級轉爐熱模擬試驗爐，吹煉結束，倒掉鋼水后，剩余熔渣28kg；成分為cao36.33％，mgo11.19％，sio29.69％，tfe19.44％，al2o31.28％，mno3.42％。采用本發明高效濺渣裝置，先通過噴槍的第一管道1向熔池的熔渣噴入輕燒白云石粉劑3kg，粒度為0.5mm，噴吹鎂質材料的壓力為0.7mpa,流量為15kg/min，噴吹1min后關閉第一管道1的噴吹閥門，打開第二管道2，向熔池中吹入壓力為1.1mpa，流量為84nm³/h的氮氣，吹入氮氣時間為3min，吹氣時噴槍做順時針360°的旋轉，噴槍距熔渣的高度為0.5～1.4m，先高后低；整個噴吹過程中，循環水均處于開通狀態。濺渣結束后，從肉眼觀察看，濺上去的爐渣均勻地分布在爐壁上。

實施例3

在300kg級轉爐熱模擬試驗爐，吹煉結束，倒掉鋼水后，剩余熔渣28kg；成分為cao42.12％，mgo9.33％，sio210.64％，tfe15.23％，al2o32.08％，mno3.22％。采用本發明高效濺渣裝置，先通過噴槍的第一管道1向熔池的熔渣噴入廢棄鎂碳磚粉劑2kg，粒度為0.5mm，噴吹鎂質材料的壓力為0.85mpa,流量為25kg/min，噴吹1min后關閉第一管道1的噴吹閥門，打開第二管道2，吹入壓力為1.5mpa，流量為90nm³/h的氮氣，吹入氮氣的時間為4min，吹氣時提高轉爐渣效果的裝置做順時針360°的旋轉；噴槍距熔渣的高度為0.5～1.4m，先高后低；整個噴吹過程中，循環水均處于開通狀態。濺渣結束后，從肉眼觀察看，濺上去的爐渣均勻地分布在爐壁上。

實施例4

在100t級工業用轉爐中，因為剩余熔渣的量多，因此所噴吹鎂質材料的流量為700kg/min。

綜上所述，本發明提供了一種提高轉爐濺渣效果的裝置，本發明裝置通過將氧槍設置為四層套管，將第一套管通入鎂質材料和氮氣，在保證爐渣具有一定粘度的基礎上，通過濺渣噴槍的擺動進行全方位的濺渣，從而實現轉爐的長壽命，同時，本發明提供了一種提高轉爐濺渣效果的裝置的使用方法，本方法保證濺渣均勻反射到爐襯上，從而提高濺渣層在爐襯上的均勻分布。

以上所述，僅為本發明較佳的具體實施方式，但本發明的保護范圍并不局限于此，任何熟悉本技術領域的技術人員在本發明揭露的技術范圍內，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。