同轴双超音速氧流集束氧枪制造技术

本发明专利技术公开了一种同轴双超音速氧流集束氧枪，包括内层圆孔超音速喷管组件、外层水冷套管组件以及设置于内层圆孔超音速喷管组件与外层水冷套管组件之间的中间层环孔超音速喷管组件，所述圆孔超音速组件产生第一束超音速氧气射流，所述环孔超音速组件产生包围第一束超音速氧气射流的第二束超音速氧气射流；所述第二超声速氧气射流与第一束超音速氧气射流同向，且两超音速氧气射流独立供气、独立调节。本发明专利技术可形成同轴的双超音速氧流，能在超音速射流条件下灵活调整氧枪流量，可以满足高废钢比电炉各个不同工况的冶炼期对用氧制度的不同需求，从而提高电炉冶炼的效率，降低消耗，缩短冶炼周期。

Coaxial double supersonic oxygen flow cluster lance

The invention discloses a coaxial double supersonic oxygen flow cluster oxygen gun, which comprises an inner circular hole supersonic nozzle assembly, an outer water-cooled casing assembly and a middle annular hole supersonic nozzle assembly arranged between an inner circular hole supersonic nozzle assembly and an outer water-cooled casing assembly. The circular hole supersonic assembly generates the first supersonic oxygen jet, and the annular hole supersonic assembly produces the first supersonic oxygen jet. The second supersonic oxygen jet surrounds the first supersonic oxygen jet; the second supersonic oxygen jet is in the same direction as the first supersonic oxygen jet, and the two supersonic oxygen jets supply gas independently and adjust independently. The invention can form coaxial double supersonic oxygen flow, flexibly adjust the oxygen lance flow rate under the condition of supersonic jet, and meet the different requirements of oxygen consumption system in the smelting period of high scrap ratio electric furnace under different working conditions, thereby improving the smelting efficiency of electric furnace, reducing consumption and shortening the smelting period.

【技术实现步骤摘要】
同轴双超音速氧流集束氧枪
本专利技术属于冶金
，特别涉及一种同轴双超音速氧流集束氧枪。
技术介绍
高铁水比电炉冶炼是指加入电炉的铁水达到50～90％以上的电炉冶炼工艺，通过采用氧枪向熔池吹入大量氧气，它可以获得200KW以下的吨钢电耗，甚至无需电极加热，是现代电炉一种先进的高效炼钢工艺，冶炼周期已领达到32min/炉以内。电炉炼钢过程中，脱磷和脱碳是在两个不同的温度区域发生的化学反应。如何经济高效地将高磷铁水中的磷脱到极低，生产出高附加值的产品，是目前高铁水比电炉冶炼的难题。脱磷主要采用石灰造渣，并伴随超音速氧气进入到钢液生成氧化铁，可以使石灰快速形成泡沫渣，提高脱磷率。但过度用氧会使铁水温度快速升高，阻断脱磷进程。同时，高效脱碳需要向钢液高速吹入大量氧气，强力搅拌钢液，缩短高铁水比电炉冶炼周期，匹配高拉速的连铸机。虽然现有技术中公开了一种环燃的集束碳氧枪结构，增强了电炉氧枪的烧嘴功能，但其仅仅适合全废钢或高废钢比电炉的冶炼工艺，无法满足高铁水比电炉的冶炼要求。现有技术中还公开了一种转炉氧枪，脱磷喷粉氧枪和脱碳双流氧枪均具有位于中心的副氧流通道和位于副氧流通道外围的主氧流通道。但是这类氧枪为适应转炉冶炼采用了一定偏转角度的多喷口结构，不适合电炉冶炼工况。由此可见，高铁水比电炉炼钢用氧需要在不同工况下采用不同的吹氧制度。因此有必要开发一种双流速的高效氧枪，目前国内还未见这样的适合高铁水比电炉使用的同轴超音速长射流双流速氧枪。
技术实现思路
鉴于以上所述现有技术的缺点，本专利技术的目的在于提供一种同轴双超音速氧流集束氧枪，以实现高铁水比电炉的高效用氧。为实现上述目的及其他相关目的，本专利技术技术方案如下：一种同轴双超音速氧流集束氧枪，包括内层圆孔超音速喷管组件、外层水冷套管组件以及设置于内层圆孔超音速喷管组件与外层水冷套管组件之间的中间层环孔超音速喷管组件，所述圆孔超音速组件产生第一束超音速氧气射流，所述环孔超音速组件产生包围第一束超音速氧气射流的第二束超音速氧气射流；所述第二超声速氧气射流与第一束超音速氧气射流同向，且两超音速氧气射流独立供气、独立调节。采用上述结构，单束第二束超音速氧气射流与第一束超音速氧气射流同向，所有的第二束超音速氧气射流以第一束超音速氧气射流为中心分布在第一束超音速氧气射流外围，从而形成同轴的双超音速氧流，两超音速氧气射流分开供气，各自独立调节气体压力和流量，能在超音速射流条件下灵活调整氧枪流量，可以满足高废钢比电炉各个不同工况的冶炼期对用氧制度的不同需求，从而提高电炉冶炼的效率，降低消耗，缩短冶炼周期。各种流量下均可实现集束超音速射流，延长了氧气的喷射距离，使得氧枪可以安装在离钢水液面更高的位置，减少高温辐射和渣液对喷枪的损伤，延长氧枪的使用寿命。可选地，所述内层圆孔超音速喷管组件包括拉瓦尔喷头和与拉瓦尔喷头焊接的第一供氧管；所述第一供氧管形成第一氧气通道，所述拉瓦尔喷头的内廓面构成超音速喷口，用于产生所述第一束超音速氧气射流。可选地，所述中间层环孔超音速喷管组件包括环孔喷头和与所述环孔喷头焊接的第二供氧管；所述第二供氧管同轴套设于第一供氧管外围形成第二氧气通道，所述拉瓦尔喷头插入所述环孔喷头内，所述环孔喷头内廓与拉瓦尔喷头外廓之间沿气流方向形成逐步缩小截面积的圆环锥体上空腔和逐步扩大截面积的圆环锥体下空腔，连接上下变截面锥体空腔的是等截面的多个独立的氧气槽孔，多个所述独立的氧气槽孔以上下锥体轴线为中心，所述圆环锥体上空腔、氧气槽孔和圆环锥体下空腔构成环孔喷头的超音速喷口，用于产生第二束超音速氧气射流。可选地，所述氧气槽孔沿环孔喷头径向分布为至少两层。可选地，所述外层水冷套管组件包括水冷内管、中间套管、水冷外管和环形封头，所述水冷内管和水冷外管分别与环形封头内、外表面焊接，中间套管隔开进水与回水通道，所述环孔喷头插入所述环形封头中心，第二供氧管与水冷内管之间形成燃气通道。可选地，所述环孔喷头外廓上沿平行于轴线方向开有供燃气流出的燃气槽孔，所述燃气槽孔沿环孔喷头周向分布，并与所述燃气通道连通。可选地，所述水冷内管能够在水冷外管内相对滑动，并与水冷外管之间通过O型密封圈。可选地，所述环孔喷头、拉瓦尔喷头和封头均由铜制成。可选地，所述同轴双超音速氧流集束氧枪还包括尾管，所述尾管同轴设置于第一供氧管和第二供氧管外，所述尾管第一端与水冷外管通过第一密封法兰连接，第二端连接有第二密封法兰密封，所述第一供氧管穿过并支撑在所述第二密封法兰上，所述尾管上连接有相隔开的氧气进口和燃气进口；所述燃气进口与燃气通道连通，氧气进口与第二氧气通道连通。可选地，所述尾管内壁设置有隔开燃气进口和氧气进口的隔环，所述第二供氧管插入所述隔环内，并与隔环焊接。本专利技术的有益效果是：本专利技术可形成同轴的双超音速氧流，能在超音速射流条件下灵活调整氧枪流量，可以满足高废钢比电炉各个不同工况的冶炼期对用氧制度的不同需求，从而提高电炉冶炼的效率，降低消耗，缩短冶炼周期。各种流量下均可实现集束超音速射流，延长了氧气的喷射距离，使得氧枪可以安装在离钢水液面更高的位置，减少高温辐射和渣液对喷枪的损伤，延长氧枪的使用寿命。附图说明图1为本专利技术氧枪的结构示意图；图2为本专利技术氧枪喷头的结构示意图；图3为本专利技术的喷头的仰视图。零件标号说明11-拉瓦尔喷头；12-第一供氧管；21-环孔喷头；22-第二供氧管；23-氧气槽孔；24-环氧圆孔；25-燃气槽孔；26-圆锥体上空腔；27-圆锥体下空腔；31-环形封头；32-水冷内管；33-中间套管；34-水冷外管；35-进水管；36-出水管；41-尾管；42-隔环；43-氧气进口；44-燃气进口44；45-第一密封法兰；46-第二密封法兰；47-O型密封圈；48-第一氧气进口；A-第一氧气通道；B-第二氧气通道；C-燃气通道。具体实施方式以下由特定的具体实施例说明本专利技术的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本专利技术的其他优点及功效。须知，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“一”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本专利技术可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更
技术实现思路
下，当亦视为本专利技术可实施的范畴。如图1至图3所示，本专利技术提供一种同轴双超音速氧流集束氧枪，由喷头和多层同轴套管构成，包括同轴设置的内层圆孔超音速喷管组件、外层水冷套管组件和中间层环孔超音速喷管组件，其中，中间层环孔超音速喷管组件位于内层圆孔超音速喷管组件与外层水冷套管组件之间；其中，所述圆孔超音速组件产生第一束超音速氧气射流，所述环孔超音速组件产生包围第一束超音速氧气射流的第二束超音速氧气射流；所述第二超声速氧气射流与第一束超音速氧气射流同向，且第二超声速氧气射流与第一束超音速氧气射流独立供气、独立调节。具体而言，第二束超音速氧气射流由多束与第一束超音速氧气射流同向的单束超音速氧气射流形成，所有的单束超音速氧气射流以第一束超音速氧气射流为中心分布在第一束超音速氧气射流外围，合并后形成的第二束超音速氧气射流与所述第一束超音速氧气射流构成同轴，形成同轴的双超音速氧流。其中，第二超声速氧气射流与第一超声速氧气射流分开供氧；第二超声速氧气射流和第一超声速氧气射流的各参数独立调节本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种同轴双超音速氧流集束氧枪，其特征在于：包括内层圆孔超音速喷管组件、外层水冷套管组件以及设置于内层圆孔超音速喷管组件与外层水冷套管组件之间的中间层环孔超音速喷管组件，所述圆孔超音速组件产生第一束超音速氧气射流，所述环孔超音速组件产生包围第一束超音速氧气射流的第二束超音速氧气射流；所述第二束超声速氧气射流与第一束超音速氧气射流同向，且两束超音速氧气射流独立供气、独立调节。

【技术特征摘要】
1.一种同轴双超音速氧流集束氧枪，其特征在于：包括内层圆孔超音速喷管组件、外层水冷套管组件以及设置于内层圆孔超音速喷管组件与外层水冷套管组件之间的中间层环孔超音速喷管组件，所述圆孔超音速组件产生第一束超音速氧气射流，所述环孔超音速组件产生包围第一束超音速氧气射流的第二束超音速氧气射流；所述第二束超声速氧气射流与第一束超音速氧气射流同向，且两束超音速氧气射流独立供气、独立调节。2.根据权利要求1所述的同轴双超音速氧流集束氧枪，其特征在于：所述内层圆孔超音速喷管组件包括拉瓦尔喷头和与拉瓦尔喷头焊接的第一供氧管，所述第一供氧管形成第一氧气通道，所述拉瓦尔喷头的内廓面构成超音速喷口，用于产生所述第一束超音速氧气射流。3.根据权利要求2所述的同轴双超音速氧流集束氧枪，其特征在于：所述中间层环孔超音速喷管组件包括环孔喷头和与所述环孔喷头焊接的第二供氧管；所述第二供氧管同轴套设于第一供氧管外围形成第二氧气通道，所述拉瓦尔喷头插入所述环孔喷头内，所述环孔喷头内廓与拉瓦尔喷头外廓之间沿气流方向形成逐步缩小截面积的圆环锥体上空腔和逐步扩大截面积的圆环锥体下空腔，连接上下变截面锥体空腔的是等截面的多个独立的氧气槽孔，多个所述独立的氧气槽孔以上下锥体轴线为中心周向均布，所述圆环锥体上空腔、氧气槽孔和圆环锥体下空腔构成环孔喷头的超音速喷口，用于产生第二束超音速氧气射流。4.根据权利要求3所述的同轴双超音速氧流集束氧枪，其特征在于：所述氧气槽孔沿环孔...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘向东，余维江，田杭亮，石秋强，任鲲先，
申请(专利权)人：中冶赛迪工程技术股份有限公司，中冶赛迪技术研究中心有限公司，
类型：发明
国别省市：重庆,50