枪头带气化室的铁水纯喷颗粒镁脱硫喷枪及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种枪头带气化室的铁水纯喷颗粒镁脱硫喷枪，包括依次连接相通的连接法兰、枪管和枪头喷吹气化室，枪头喷吹气化室由内至外依次由气化室钟罩、锚固件组和耐火浇注料衬组成，气化室钟罩下端设置有底边裙，底边裙发射状均匀开设有多个排气口。该方法根据喷枪的结构参数，选择金属材料加工制作喷枪的各部件并除锈，备用；然后依次制备得到枪芯、气化室钟罩，然后焊接连接枪芯与气化室钟罩，在枪芯下端、气化室钟罩顶部和耐火浇注料衬之间的空隙内焊接加强筋板，最后焊接锚固件组，浇筑得到喷枪。与常规气化室喷枪相比，本发明专利技术的铁水纯喷颗粒镁脱硫用气化室喷枪具有结构简单、喷吹稳定、成本低廉、脱硫高效、使用寿命长等优点。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及铁水预处理领域，具体地指一种。
技术介绍
金属镁和硫之间具有极高的亲合力，在金属镁的铁水脱硫过程中，金属镁脱硫反应主要是通过溶解于铁水中的金属镁与硫的均相反应完成，是铁水脱硫的最强脱硫剂之一，具有用量、渣量、扒渣铁损少和环境污染小的优点。由于渣的存在不影响镁的均相脱硫反应，因而对铁水带有高炉渣不敏感；由于脱硫的镁用量少，因而脱硫处理的设备投资低，脱硫过程对铁水的化学成分也基本没有影响。 为了充分利用金属颗粒镁的强脱硫剂优势，针对金属镁熔点与气化温度低、高温下蒸气压力高的特点，从避免脱硫过程中金属镁高温条件下快速气化膨胀引起的铁水喷溅问题，乌克兰钛设计院、黑色冶金研究院早在上世纪50年代开发了采用枪头带气化室的喷枪进行铁水纯喷颗粒镁脱硫的工艺，并在实际生产中得到广泛应用，尤其是镁资源丰富的国家，例如:前苏联的联邦国家和我国。具体脱硫工艺过程是以空气、氮气、氩气或天然气为载气，一般为氮气，以粒度为0.5?2.5mm的金属颗粒镁为脱硫剂,一般粒度控制为0.6?1.6_。通过潜入铁水中的枪头带气化室的喷枪，气化室为圆台形内空结构，俗称喇叭形结构，将脱硫剂送达铁水罐中的铁水深处，通过金属颗粒镁进入铁水前在气化室中的预气化，避免颗粒镁在高温铁水中迅速气化带来的剧烈喷溅和控制困难的问题，预气化的镁蒸汽与喷吹载气通过气化室底部平直的边沿喷出进入铁水，通过铁水中镁气泡的界面脱硫反应和镁气泡界面溶解镁的均相脱硫反应，达到提高颗粒镁利用率和铁水脱硫效率的目的。 通过实际生产调研，在铁水气化室喷枪纯喷颗粒镁脱硫的实际生产过程中，存在喷枪摆动大、镁气泡液面溢出逃逸、液面剧烈波动与翻腾等现象，导致铁水脱硫稳定性差，脱硫技术经济指标波动大，尤其是不同生产线之间差异较大，并时有超大镁气泡液面排出引起的铁水剧烈喷溅现象，带来生产安全隐患。此外，脱硫生产过程中。喷枪气化室内高温条件下金属镁的熔融气化及其与喷吹载气(氮气)的化学反应，生成高熔点的氮化镁、氧化镁与复杂的镁化合物，导致气化室内壁粘结严重；同时，高温条件下，金属镁还将与金属镁钝化膜、受潮水份与水化物间发生复杂的化学反应，形成高熔点复杂化合物沉积，导致喷枪气化室内壁表面结渣迅速、粘渣结牢固，需及时进行喷枪气化室内壁的清渣处理，否则将影响金属镁的预气化速度，引起铁水剧烈喷溅，然而，频繁的气化室清渣维护，不仅使维护性非作业时间增长，影响了设备生产能力的发挥和正常生产的组织，同时还带来大量的人力消耗与喷枪的机械损伤。尤其是颗粒镁受潮水化引起的颗粒镁粘连与团聚，直接影响了颗粒镁喷吹的流动性与喷吹量的稳定，导致剧烈喷溅，影响了喷吹过程的正常进行，并带来设备与人身安全隐患。 针对金属颗粒镁铁水脱硫用枪头带气化室喷枪在实际生产中气化室内壁粘渣严重的问题，国内外早期的粘渣清理方式是人工打渣，因人工打渣环境恶劣、劳动强度大而逐渐转变为水管冲渣。由于喷枪气化室内壁粘渣速度快，为了保证喷吹过程中有效的气化空间，一般控制粘渣层厚度约为35mm时进行一次水管冲渣；根据颗粒镁脱硫剂钝化膜厚度以及受潮状况的不同，内壁粘渣速度与处理周期也不同，随着颗粒镁脱硫剂钝化膜厚度的增大和受潮状况的加剧，气化室内反应形成的高熔点化合物增加，内壁粘渣速度加快，清渣处理周期缩短，一般处理周期为I?5次不等。水管冲渣的清渣原理是:通过内壁粘渣物(氮化镁、氧化镁、冷凝的金属镁)与冲洗水的水化反应，引起粘渣物结合相粘结强度降低和粘渣物体积膨胀而脱落，实际处理过程中，为了节省清渣维护时间，充分利用高温对水化反应的促进作用，采取喷枪起枪后立即喷水清渣，单次清渣处理时间为15min左右。常规水管冲渣的清渣装置是由渣盘、布置在中心的向上直喷的金属水管和安装在渣盘下部的小车构成；由于水管喷射水柱的集中、水对气化室内壁的强冷以及水流与水蒸气对气化室边裙耐火材料的水化和急冷作用，导致气化室金属构件变形、耐火材料枪裙工作衬裂纹脱落和气化室外壁耐火材料工作衬龟裂，加快了喷枪的破损进程，使喷枪使用寿命缩短1/3左右。 针对常规水管冲渣存在的不足，申请号为200810048587.8的中国专利技术专利公开了一种气化室脱硫喷枪内壁粘渣清理装置，该装置包括小车、设置在小车上的接渣盘、喷吹管和设置在喷吹管顶端的喷吹头，喷吹头设有螺旋雾化装置，螺旋雾化装置包括若干设置在喷吹头顶部的压缩空气喷孔和喷水口，以及至少一条沿喷吹管纵向轴线设置的螺旋形水通道，压缩空气喷孔与喷吹管中的压缩空气通道连通，喷水口通过螺旋形水通道与喷吹管中的水通道连通。通过螺旋雾化装置上至少一圈均匀布置的压缩空气喷孔与多道水流螺旋槽形成雾化水汽，避免了水管喷射水柱引起的冷却不均匀以及由此造成的局部热应力，减缓温差热应力引起的喷枪耐火材料工作衬裂纹剥落与金属气化室的变形进程，延长喷枪使用寿命，降低脱硫生产成本。 针对喷枪金属气化室变形以及水管冲渣对喷枪寿命的影响问题，申请号为200810048977.5的中国专利技术专利公开了主要措施有:通过气化室钟罩形内空结构的优化设计，避免了气化室内空圆台形顶部转角对粘渣的促进作用，降低了粘渣速度与清渣频率，延缓了气化室金属构件的变形速度；从降低气化室金属钟罩的变形量、提高其与耐火材料工作衬结合强度的角度考虑，在气化室金属钟罩底边缘上设置了异形底边裙，吸收金属钟罩底边缘的整体变形，采取增大金属钟罩底边缘厚度的措施，增强了气化室金属钟罩的综合强度与抗变形能力，降低了金属材料与耐火材料热物理性质差异的不利影响，并通过异形底边裙上布置的V形和双V蝶形铆固件，提高金属钟罩底边缘与耐火材料枪裙工作衬之间的结合面积与结合强度，进而提高耐火材料枪裙工作衬的抗撞击破损能力；通过金属钟罩底边缘厚度大于底边裙厚度和底边裙沿金属钟罩底边缘外侧布置的结构设计，使金属钟罩底边缘形成内凸台，冲渣水从金属钟罩底边缘内壁滴落,避免了冲渣水与耐火材料枪裙工作衬的直接接触，延缓了耐火材料枪裙工作衬破损和金属钟罩底边缘烧损的进程。上述专利技术在实际生产中得到应用，取得了良好的应用效果。 对于脱硫过程中存在的喷枪摆动大、镁气泡液面溢出逃逸、液面剧烈波动与翻腾等问题，申请号为200810237411.7的中国专利技术专利公开了一种铁水预处理镁剂脱硫喷枪该喷枪的气化室形状为圆台与圆柱的组合形状或圆柱状，汽化室的末端为喷枪下部出口，侧壁上设置有2?12个喷枪侧部出口，喷枪侧部出口的中心线与等高面的最小夹角为O?60°，喷枪侧部出口或为圆形孔或为椭圆形孔或为喇叭形孔或为方形孔。具有气体在铁水中逸出均匀、气泡连续、喷吹稳定、液面波动小且喷溅少的优点。但从该专利的结构来看，喷枪侧壁上设置2?12个出口易被气化室内壁粘渣堵塞，导致侧部出口排气不稳定，同时也给气化室内壁粘渣清理带来困难，目前未见实际生产应用的报道。因而，对于气化室喷枪纯喷金属颗粒镁脱硫的生产稳定性问题还必须进一步研究。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题就是提供一种结构简单、制作方便、喷吹稳定、成本低廉、脱硫闻效的枪头带气化室的铁水纯喷颗粒续脱硫喷枪及其制备方法，从而提闻喷枪的抗破损能力，降低喷枪的在线维护。 本领域常规铁水纯喷颗粒镁脱硫喷枪的结构分析: 本专利技术通过铁水气化室喷枪纯喷本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种枪头带气化室的铁水纯喷颗粒镁脱硫喷枪，包括依次连接相通的连接法兰(1)、枪管(2)和枪头喷吹气化室(3)，所述枪管(2)由连接段枪管(2.1)和枪身段枪管(2.2)组成，所述连接段枪管(2.1)由内插喷吹管4和枪芯5构成，所述枪身段枪管(2.2)由内插喷吹管(4)和枪芯(5)、锚固件组(6)和耐火浇注料衬(7)组成，其特征在于：所述枪芯(5)由内至外依次均为主管(5.1)和增强管(5.2)，所述主管(5.1)外侧以轴线为中心线由内向外呈发射状均匀布置有多条用于连接增强管(5.2)的搭桥焊接件(5.3)，所述枪头喷吹气化室(3)由内至外依次由气化室钟罩(8)、锚固件组(6)和气化室耐火浇注料衬(9)组成，所述锚固件组(6)包括V形锚固件(6.1)和双V形锚固件(6.2)，所述V形锚固件组(6.1)和双V形锚固件组(6.2)沿枪芯(5)和气化室钟罩(8)外表面错位排列焊接，所述V形锚固件组(6.1)顶端焊接有环形锚固件(6.3)，所述气化室钟罩(8)下端设置有底边裙(3.1)，所述底边裙(3.1)发射状均匀开设有多个排气口(3.2)。

【技术特征摘要】
1.一种枪头带气化室的铁水纯喷颗粒镁脱硫喷枪，包括依次连接相通的连接法兰(1)、枪管(2)和枪头喷吹气化室(3),所述枪管(2)由连接段枪管(2.1)和枪身段枪管(2.2)组成，所述连接段枪管(2.1)由内插喷吹管4和枪芯5构成，所述枪身段枪管(2.2)由内插喷吹管⑷和枪芯⑶、锚固件组(6)和耐火浇注料衬⑵组成，其特征在于:所述枪芯(5)由内至外依次均为主管(5.1)和增强管(5.2),所述主管(5.1)外侧以轴线为中心线由内向外呈发射状均匀布置有多条用于连接增强管(5.2)的搭桥焊接件(5.3),所述枪头喷吹气化室(3)由内至外依次由气化室钟罩(8)、锚固件组(6)和气化室耐火浇注料衬(9)组成，所述锚固件组(6)包括^形锚固件(6.1)和双^形锚固件(6.2),所述V形锚固件组(6.1)和双V形锚固件组(6.2)沿枪芯(5)和气化室钟罩(8)外表面错位排列焊接，所述V形锚固件组(6.1)顶端焊接有环形锚固件(6.3),所述气化室钟罩(8)下端设置有底边裙(3.1)，所述底边裙(3.1)发射状均匀开设有多个排气口(3.2)。2.根据权利要求1所述枪头带气化室的铁水纯喷颗粒镁脱硫喷枪，其特征在于:所述主管(5.1)下端端部与气化室钟罩(8)顶部之间设置有插口座(5.5)，且插口座(5.5)插入气化室钟罩(8)顶部的槽孔(8.1)内。3.根据权利要求1或2所述枪头带气化室的铁水纯喷颗粒镁脱硫喷枪，其特征在于:所述枪头喷吹气化室(3)横截面在排气口(3.2)数量为偶数时可为椭圆形，在椭圆形底边裙(3.1)长轴方向发射状与短轴对称开设排气口(3.2)；枪身段枪管(2.2)与气化室之(3)间为圆形至椭圆形过渡段。4.根据权利要求1或2所述枪头带气化室的铁水纯喷颗粒镁脱硫喷枪，其特征在于:所述气化室钟罩(8)侧壁厚度从上之下逐渐增厚，周向壁厚均匀，最大壁厚差为5?5.根据权利要求1或2所述枪头带气化室的铁水纯喷颗粒镁脱硫喷枪，其特征在于:所述枪芯(5)下端、气化室钟罩(8)顶部、耐火浇注料衬(7)和气化室耐火浇注料衬(9)之间的空隙内焊接有加强筋板(10)，所述加强筋板(10)的数量为3?5个，所述加强筋板(10)上开设有多个通孔(10.1)。6.根据权利要求1或2所述枪头带气化室的铁水纯喷颗粒镁脱硫喷枪，其特征在于:所述枪头喷吹气化室(3)的底边裙(3.1)高度为100?250111111，排气口(3.2)为上小下大型，且排气口(3.2)表面棱角均为圆弧过渡面，所述排气口(3.2)开口面与枪头喷吹气化室(3)的底边裙(3.1)底面平齐，开口顶面高度低于气化室钟罩(8)的底面，所述排气口(3.2)段对应的环形锚固件(6.3)呈不封闭的环形结构。7.根据权利要求1或2所述枪头带气化室的铁水纯喷颗粒镁脱硫喷枪，其特征在于:所述耐火浇注料衬(7)由内至外均由隔热缓冲层(7.1)和耐火浇注料层(7.2)组成，所述隔热缓冲层(7.1)和耐火浇注料层(7.2)结合面涂刷了有机硅偶联剂；所述隔热缓冲层(7.1)的厚度为2?5111111，所述乂形锚固件(6.1)和双乂形锚固件(6.2)穿过隔热缓冲层(7.1),且包埋于耐火浇注料层(7.2)内。8.根据权利要求1或2所述枪头带气化室的铁水纯喷颗粒镁脱硫喷枪，其特征在于:所述搭桥焊接件(5.3)穿过增强管(5.2)上的开孔(5.6)，所述主管(5.1)和增强管(5.2)之间的空隙内填充有填充料(5.4)。9.根据权利要求1或2所述枪头带气化室的铁水纯喷颗粒镁脱硫喷枪，其特征在于:所述气化室耐火浇注料衬(9)为含有铝一碳化硅质或铝一碳化硅一碳质的耐火浇注料浇筑而成；所述气化室耐火浇注料衬(9)和气化室钟罩(8)、锚固件组(6)结合面涂刷了有机硅偶联剂。10.一种枪头带气化室的铁水纯喷颗粒镁脱硫喷枪的制备方法，其特征在于:包括以下步骤:...

【专利技术属性】
技术研发人员：欧阳德刚，洪军，李明晖，罗安智，王清方，
申请(专利权)人：武汉钢铁集团公司，
类型：发明
国别省市：湖北;42