本发明专利技术公开了一种用于铁水混合喷吹或在线混合的复合喷吹与分步喷吹的脱硫喷枪，包括依次连接相通的喷枪连接段、枪身直线段、枪身圆弧弯曲段、分配器和喷吹直线段；喷枪连接段包括连接件和金属钢管；枪身直线段和枪身圆弧弯曲段包括金属钢管，金属钢管端头连接有分配器的圆弧性钢板，圆弧性钢板另一端板壁上对称开设有2个通孔；枪身直线段与枪身圆弧弯曲段的金属钢管沿周向均匀对称焊接有1～3对条状的加强板，并且其中一对加强板沿枪身圆弧弯曲段弯曲方向焊接在圆弧性钢板外壁上。本发明专利技术通过喷枪结构形式与结构尺寸的设计，改善了铁水喷吹脱硫的喷吹搅拌混匀时间、脱硫粉剂的气泡穿透比及其在铁水中的停留时间三个关键的动力学参数。
【技术实现步骤摘要】
用于铁水混合喷吹或在线混合的复合喷吹与分步喷吹的脱硫喷枪
本专利技术涉及铁水预处理
，具体地指一种用于铁水混合喷吹或在线混合的复合喷吹与分步喷吹的脱硫喷枪。
技术介绍
1970年原西德蒂森公司研究成功并投入应用了ATH法铁水喷吹脱硫，开创了大规模铁水喷吹预处理的先河，具体是：将一支外衬耐火材料的枪头弯曲的直通单喷口喷枪与水平方向成60°角斜插入鱼雷罐混铁车内，每分钟吹入108公斤CaC系复合脱硫剂，处理时间约为8分钟，输送气体压力为6atm，粉剂浓度为40～60kg/Nm3，即鱼雷罐斜插式铁水喷吹脱硫方法。此后，日本新日铁公司通过技术引进与消化创新，于上世纪70年代中后期，专利技术并推广应用了鱼雷罐铁水顶吹脱硫方法，即TDS方法，具体区别在于喷枪结构为倒T形双喷口喷枪，喷枪垂直插入鱼雷罐混铁车内。我国宝钢先后引进了这两种鱼雷罐混铁车铁水喷吹脱硫技术。随着铁水喷吹脱硫技术的不断发展，喷吹脱硫剂种类也由碳化钙基复合脱硫剂发展为氧化钙基和镁基复合脱硫剂，铁水容器由鱼雷罐发展为铁水罐，喷枪结构由斜插式枪头弯曲直通单喷口喷枪发展为垂直插入直通单喷口喷枪、倒T形双喷口与多喷口喷枪、倒Y形双喷口与多喷口喷枪，喷吹方式也由混合喷吹发展为在线混合的复合喷吹与分步喷吹。我国钢铁企业通过技术引进，相关铁水喷吹脱硫技术均有实际生产应用的范例，促进了我国钢铁行业铁水预处理技术的多样化发展与技术进步。基于国内外铁水喷吹脱硫理论研究结果，影响铁水喷吹脱硫效率的因素主要为脱硫反应热力学与动力学条件，但在脱硫剂种类与铁水脱硫初始条件一定时，铁水脱硫反应热力学条件已基本确定，影响铁水脱硫效率的关键因素为脱硫反应动力学条件。文献“决定铁水包铁水喷粉脱硫效率的三个基本参数，钢铁研究学报，2000年增刊”，就铁水喷吹脱硫动力学条件进行的系统研究，指出脱硫粉剂的利用率和喷粉脱硫的处理时间是决定铁水包喷粉脱硫效率的重要因素；分析认为：使脱硫粉剂尽可能多地穿透喷吹射流的气—液界面进入铁水是实现脱硫粉剂与铁水接触反应的必要条件，因而必须尽可能提高粉剂穿透比；其次，要实现脱硫粉剂的高效利用，还必须使脱硫粉剂与铁水接触时间长，保证脱硫粉剂与铁水间足够的接触反应时间，但由于铁水液面面积小，上浮进入到液面渣层中的脱硫粉剂与铁水接触面积小，其脱硫反应对铁水脱硫贡献细微，脱硫主要途径是分散在铁水中的脱硫粉剂在上浮过程的脱硫反应，因而必须尽可能延长脱硫粉剂在铁水中的平均停留时间；再者，必须使脱硫粉剂与铁水反应过程中硫元素要有足够的传质速度，提高脱硫反应速度，因而必须强化铁水的搅拌作用，提高传质速度，即要缩短铁水熔池的搅拌混匀时间。由此可见，改善铁水熔池内铁水喷吹脱硫反应动力学条件以最大限度地提高喷吹脱硫效率是当前铁水喷吹脱硫急需深入研究的关键技术问题。为此，文献提出了“决定铁水包喷粉脱硫效率的三个基本参数”这一概念，系统分析了影响这三个基本参数的主要因素，并通过水模实验研究，建立了熔池混匀时间、粉剂穿透比与喷吹操作参数、喷枪喷口结构与喷口数量之间的关系；同时利用流场计算结果回归出粉剂停留时间与载气流量及喷枪插入深度的定量关系式。研究结果表明，熔池混匀时间与搅拌能密度、喷嘴结构、喷枪平面位置均有关系；其中，熔池混匀时间随搅拌能密度的增加而缩短；对于实验的单喷口直通式喷枪、倒T形双喷口与三喷口喷枪，S形喷吹流道双喷口与三喷口喷枪，双喷口与三喷口沿枪头侧壁表面周向均匀分布，喷口出口端面与枪头侧壁面平齐，喷枪喷口结构形式与喷口数量对搅拌混匀时间均有影响，其中，喷枪喷口数量对搅拌效果的影响大于喷枪喷口结构的影响，并随着喷口数量的增加，搅拌混匀时间缩短；喷枪插入点的液面平面位置偏离熔池中心点1/3R时的搅拌效果最好；气粉两相流的出口速度是影响粉剂穿透比的主要因素，出口速度越大，粉剂穿透比越大；粉剂的停留时间主要与喷枪的插入深度和载气流量有关，深枪位操作有利于延长粉剂在熔池中的停留时间。此外，国内外众多学者也开展了大量的改善铁水喷吹脱硫动力学条件的研究，就如何改善上述决定动力学条件的三个关键参数进行了相关的理论分析、水模试验与数值模拟研究，获得了基本相同的规律性结论，为实际生产中提高铁水喷吹脱硫效率、降低脱硫生产成本与稳定铁水脱硫质量等提供了强大的技术支撑，实际应用效果突出，大幅度地推进了铁水喷吹脱硫的技术发展与进步。根据国内外铁水喷吹脱硫工艺过程可见，脱硫粉剂与喷吹载气通过插入铁水熔池深处的喷枪喷口喷入铁水，将脱硫粉剂带入铁水；通过载气喷射气流对铁水的搅拌，强化铁水中硫元素的快速传递与均化；通过脱硫粉剂在铁水中的分散接触，实现脱硫粉剂与铁水的接触反应和铁水中硫元素的脱除；通过脱硫粉剂在铁水中上浮过程，提供有效的脱硫反应时间。由此可见，在一定的喷吹工艺参数与操作参数条件下，喷枪的结构形式与尺寸大小是影响喷吹脱硫动力学条件的核心关键因素。根据上述决定铁水喷吹脱硫的三个基本动力学参数的影响因素研究结果可见，虽然国内外学者从喷吹工艺参数、操作参数、喷枪的喷口结构与数量等方面进行了系统研究，但未涉及喷口出口端面与喷枪枪体侧壁面间结构尺寸以及多喷口非均匀布置方式的影响。为此，有必要深入探讨喷枪结构形式与结构尺寸以及相应的操作工艺参数对铁水喷吹脱硫动力学条件的影响关系，开发铁水喷吹脱硫用新型结构喷枪及其使用方法，以进一步提高铁水喷吹脱硫效率。
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用于铁水混合喷吹或在线混合的复合喷吹与分步喷吹的脱硫喷枪，它使用能达到改善铁水喷吹脱硫动力学条件、提高脱硫效率、延长喷枪使用寿命等目的。为解决上述技术问题，本专利技术提供的一种用于铁水混合喷吹或在线混合的复合喷吹与分步喷吹的脱硫喷枪，包括依次连接相通的喷枪连接段、枪身直线段、枪身圆弧弯曲段、分配器和喷吹直线段；所述喷枪连接段包括连接件和金属钢管；所述枪身直线段和枪身圆弧弯曲段包括金属钢管，所述金属钢管端头连接有分配器的圆弧性钢板，所述圆弧性钢板另一端板壁上对称开设有2个通孔；所述枪身直线段与枪身圆弧弯曲段的金属钢管沿周向均匀对称焊接有1～3对条状的加强板，并且其中一对加强板沿枪身圆弧弯曲段弯曲方向焊接在圆弧性钢板外壁上；所述枪身直线段和枪身圆弧弯曲段的金属钢管和加强板外壁、分配器的圆弧性钢板和加强板外壁上都间隔均匀焊接有V形铆固件和双V蝶形铆固件，所述通孔上连通有喷吹直线段的金属喷吹管；所述金属喷吹管外壁间隔焊接V形铆固件和双V蝶形铆固件；所述枪身直线段、枪身圆弧弯曲段、分配器和喷吹直线段上都浇筑有耐火材料枪衬。进一步地，所述枪身直线段和枪身圆弧弯曲段的截面外轮廓为圆形、椭圆形结构或鼓形结构。再进一步地，所述枪身圆弧弯曲段向喷吹直线段方向弯曲，弯曲圆弧角α为90～120°。再进一步地，所述两个通孔间轴线夹角β为90～150°，通孔轴线与枪身圆弧弯曲段端头轴线延长线处于同一平面，并沿枪身圆弧弯曲段端头轴线对称布置。再进一步地，所述喷吹口端面中心点与枪身直线段中心线距离为1～2倍的枪身直线段外径或长轴。再进一步地，所述V形铆固件、双V蝶形铆固件的V形角为60°，其直径为耐火材料枪衬厚度的5～15％。再进一步地，所述金属喷吹管由金属渐缩管和金属直管同轴焊接相通组成，或者为单根金属直管。再进一步地，所述连本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种用于铁水混合喷吹或在线混合的复合喷吹与分步喷吹的脱硫喷枪，包括依次连接相通的喷枪连接段(1)、枪身直线段(2)、枪身圆弧弯曲段(3)、分配器(4)和喷吹直线段(5)；其特征在于：所述喷枪连接段(1)包括连接件(6)和金属钢管(7)；所述枪身直线段(2)和枪身圆弧弯曲段(3)包括金属钢管(7)，所述金属钢管(7)端头连接有分配器(4)的圆弧性钢板(4.1)，所述圆弧性钢板(4.1)另一端板壁上对称开设有(2)个通孔(4.2)；所述枪身直线段(2)与枪身圆弧弯曲段(3)的金属钢管(7)沿周向均匀对称焊接有(1～3)对条状的加强板(8)，并且其中一对加强板(8)沿枪身圆弧弯曲段(3)弯曲方向焊接在圆弧性钢板(4.1)外壁上；所述枪身直线段(2)和枪身圆弧弯曲段(3)的金属钢管(7)和加强板(8)外壁、分配器(4)的圆弧性钢板和加强板外壁上都间隔均匀焊接有V形铆固件(9)和双V蝶形铆固件(10)，所述通孔(4.2)依次连通有喷吹直线段(5)的金属喷吹管(12)和喷吹口(13)；所述金属喷吹管(12)外壁间隔焊接V形铆固件(9)和双V蝶形铆固件(10)；所述枪身直线段(2)、枪身圆弧弯曲段(3)、分配器(4)和喷吹直线段(5)上都浇筑有耐火材料枪衬(11)。...
【技术特征摘要】
1.一种用于铁水混合喷吹或在线混合的复合喷吹与分步喷吹的脱硫喷枪，包括依次连接相通的喷枪连接段(1)、枪身直线段(2)、枪身圆弧弯曲段(3)、分配器(4)和喷吹直线段(5)；其特征在于：所述喷枪连接段(1)包括连接件(6)和金属钢管(7)；所述枪身直线段(2)和枪身圆弧弯曲段(3)包括金属钢管(7)，所述金属钢管(7)端头连接有分配器(4)的圆弧性钢板(4.1)，所述圆弧性钢板(4.1)另一端板壁上对称开设有2个通孔(4.2)；所述枪身直线段(2)与枪身圆弧弯曲段(3)的金属钢管(7)沿周向均匀对称焊接有1～3对条状的加强板(8)，并且其中一对加强板(8)沿枪身圆弧弯曲段(3)弯曲方向焊接在圆弧性钢板(4.1)外壁上；所述枪身直线段(2)和枪身圆弧弯曲段(3)的金属钢管(7)和加强板(8)外壁、分配器(4)的圆弧性钢板和加强板外壁上都间隔均匀焊接有V形铆固件(9)和双V蝶形铆固件(10)，所述通孔(4.2)依次连通有喷吹直线段(5)的金属喷吹管(12)和喷吹口(13)；所述金属喷吹管(12)外壁间隔焊接V形铆固件(9)和双V蝶形铆固件(10)；所述枪身直线段(2)、枪身圆弧弯曲段(3)、分配器(4)和...
【专利技术属性】
技术研发人员：欧阳德刚，李明晖，李具中，刘路长，罗安智，夏春祥，刘凯，
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
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。