一種用于轉(zhuǎn)爐底部供氧噴粉的底吹元件的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明屬于噴射冶金技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種用于轉(zhuǎn)爐底部供氧噴粉的底吹元件。所述底吹元件由套管式底吹噴槍、用于實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)爐底溫度變化的埋入式熱電偶、壓力變送器、鎂碳質(zhì)耐火材料和爐底接口法蘭組成；所述埋入式熱電偶用于實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)爐底溫度變化，所述壓力變送器安裝在底吹噴槍粉氣流接口處，用于實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)粉氣流接口處粉氣流的壓力；所述套管式底吹噴槍包括透氣保護(hù)部件以及變徑彎頭，所述透氣保護(hù)部件用于在所述變徑彎頭的外弧壁面形成氣膜保護(hù)。本發(fā)明通過對(duì)底吹噴槍結(jié)構(gòu)和尺寸的優(yōu)化、槍管材質(zhì)的調(diào)整和傳感器的添加，有效提高底吹噴槍的使用效果，延長(zhǎng)底吹元件的使用壽命，為轉(zhuǎn)爐底部供氧噴粉工藝的高效、低成本實(shí)施提供重要支撐。
【專利說明】
一種用于轉(zhuǎn)爐底部供氧噴粉的底吹元件
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明屬于噴射冶金技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種用于轉(zhuǎn)爐底部供氧噴粉的底吹元件。
【背景技術(shù)】
[0002]轉(zhuǎn)爐底部供氧噴粉工藝可以大幅強(qiáng)化轉(zhuǎn)爐熔池?cái)嚢栊Ч?，促進(jìn)渣鋼平衡，降低終點(diǎn)鋼水碳氧積，改善轉(zhuǎn)爐的脫磷和脫硫效率，從而降低轉(zhuǎn)爐煉鋼工藝的鋼鐵料消耗、造渣料消耗和脫氧合金消耗。
[0003]底吹元件是轉(zhuǎn)爐底部供氧噴粉工藝的關(guān)鍵元件，通常采用雙層套管結(jié)構(gòu)，其中內(nèi)層管噴吹粉氣流，環(huán)縫噴吹冷卻保護(hù)氣體，材質(zhì)通常選用銅管或者不銹鋼管，但是銅管和不銹鋼管的耐磨性均較差，且不銹鋼的導(dǎo)熱性差，不利于噴槍的冷卻;如果底吹噴槍尺寸不合理，將導(dǎo)致氣流以鼓泡形式進(jìn)入轉(zhuǎn)爐熔池，鼓泡產(chǎn)生的后坐力會(huì)增加底吹磚的侵蝕;常規(guī)底吹噴粉元件不具備測(cè)溫和測(cè)壓功能，無法實(shí)時(shí)獲取底吹元件的工作狀況，存在噴槍堵塞和漏鋼的巨大風(fēng)險(xiǎn);常規(guī)底吹噴粉元件的彎頭部位受到高速粉氣流的沖刷磨損，使用壽命短，磨損嚴(yán)重后只能更換整個(gè)底吹元件，造成維護(hù)和使用成本增加。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]針對(duì)上述問題，本發(fā)明提出一種用于轉(zhuǎn)爐底部供氧噴粉的底吹元件，以滿足轉(zhuǎn)爐底部供氧噴粉工藝的需要，通過對(duì)底吹噴槍結(jié)構(gòu)和尺寸的優(yōu)化、槍管材質(zhì)的調(diào)整和傳感器的添加，有效提高底吹噴槍的使用效果，延長(zhǎng)底吹元件的使用壽命，并且實(shí)現(xiàn)底吹元件和噴吹系統(tǒng)工作狀態(tài)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，為轉(zhuǎn)爐底部供氧噴粉工藝的高效、低成本實(shí)施提供重要支撐。
[0005]本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的:
[0006]一種用于轉(zhuǎn)爐底部供氧噴粉的底吹元件，所述底吹元件由套管式的底吹噴槍、埋入式熱電偶、壓力變送器、鎂碳質(zhì)耐火材料和爐底接口法蘭組成;所述埋入式熱電偶用于實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)爐底溫度變化，所述壓力變送器安裝在所述底吹噴槍粉氣流接口處，用于實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)粉氣流接口處粉氣流的壓力;所述底吹噴槍包括透氣保護(hù)部件和變徑彎頭，所述透氣保護(hù)部件用于在所述變徑彎頭的外弧壁面形成氣膜保護(hù)。
[0007]進(jìn)一步地，所述底吹噴槍還包括內(nèi)層管、外層管、保護(hù)氣接口、粉氣流接口；
[0008]所述粉氣流接口、所述變徑彎頭、和所述內(nèi)層管依次連接，粉氣流由粉氣流接口經(jīng)過變徑彎頭進(jìn)入底吹噴槍內(nèi)層管，由噴槍出口噴出；
[0009]所述內(nèi)層管與外層管之間為一環(huán)縫，保護(hù)氣由保護(hù)氣接口進(jìn)入內(nèi)層管與外層管之間的環(huán)縫；
[0010]其中，所述底吹噴槍的內(nèi)層管采用內(nèi)鍍陶瓷的銅管或連續(xù)纖維增韌碳化硅陶瓷；內(nèi)鍍陶瓷的銅管或連續(xù)纖維增韌碳化硅陶瓷兼具高導(dǎo)熱性和高耐磨性。
[0011]進(jìn)一步地，所述埋入式熱電偶和所述壓力變送器均采用無線傳輸方式傳輸數(shù)據(jù)；解決了轉(zhuǎn)爐爐底布置電源線和數(shù)據(jù)線的麻煩。
[0012]進(jìn)一步地，所述埋入式熱電偶的溫度測(cè)量范圍為800?1600°C，控制所述埋入式熱電偶埋置于底吹元件上表面下方70?300mm、且距離底吹噴槍外側(cè)壁面20?150mm處。
[0013]進(jìn)一步地，埋入式熱電偶測(cè)得的溫度數(shù)據(jù)通過無線溫度變送器發(fā)送至主控計(jì)算機(jī)，主控計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)中的溫度模型可根據(jù)埋入式熱電偶實(shí)測(cè)數(shù)值測(cè)算爐底厚度和鋼水溫度，測(cè)算獲得的爐底厚度和鋼水溫度能夠作為判斷爐底侵蝕程度的指標(biāo)和轉(zhuǎn)爐終點(diǎn)控制的參數(shù)。
[0014]進(jìn)一步地，所述壓力變送器為膜片式耐磨防堵結(jié)構(gòu)，所述壓力變送器測(cè)得的粉氣流接口處粉氣流的壓力數(shù)據(jù)通過無線傳輸方式發(fā)送至主控計(jì)算機(jī)，控制系統(tǒng)根據(jù)壓力變化及時(shí)判斷底吹噴槍或輸送管道是否發(fā)生堵塞，壓力變送器和主控計(jì)算機(jī)的控制系統(tǒng)具備報(bào)警和聯(lián)鎖功能。
[0015]進(jìn)一步地，所述透氣保護(hù)部件由耐磨材質(zhì)加工而成，所述透氣保護(hù)部件的上壁面為變徑彎頭的外弧壁面;所述透氣保護(hù)部件內(nèi)部設(shè)有一定數(shù)量的毛細(xì)透氣管，彌散氣流在變徑彎頭的外弧壁面上形成氣膜，減少粉料對(duì)壁面的直接沖刷磨損。
[0016]進(jìn)一步地，所述透氣保護(hù)部件為可拆卸結(jié)構(gòu)，所述透氣保護(hù)部件通過快速接頭與底吹噴槍槍體連接;如果透氣保護(hù)部件的上壁面磨損嚴(yán)重，可將該部件拆除更換，如果發(fā)生底吹噴槍堵塞或鋼渣滲漏的情況，也可將該部件拆下，對(duì)底吹噴槍內(nèi)層管進(jìn)行疏通和清理。
[0017]進(jìn)一步地，控制粉氣流接口處的供氣流量為500?3000Nm3/h;供粉流量為O?300kg/min，固氣比為O?5 ；并控制粉氣流噴入鋼水熔池的噴吹壓力為0.5?1.0MPa，底吹噴槍出口的馬赫數(shù)為1.0，粉氣流由轉(zhuǎn)爐底部以臨界音速噴入鋼水熔池形成射流，避免鼓泡產(chǎn)生的后坐力損傷底吹元件。
[0018]本發(fā)明的有益技術(shù)效果:
[0019]本發(fā)明通過對(duì)底吹噴槍結(jié)構(gòu)和對(duì)底吹噴槍供氣流量、噴吹壓力和噴吹速度的優(yōu)化、槍管材質(zhì)的調(diào)整和傳感器的添加，有效提高底吹噴槍的使用效果，延長(zhǎng)底吹元件的使用壽命，為轉(zhuǎn)爐底部供氧噴粉工藝的高效、低成本實(shí)施提供重要支撐。
[0020]本發(fā)明的底吹元件適用于30?350噸的底部供氧噴粉轉(zhuǎn)爐，比傳統(tǒng)供氧噴粉底吹元件的使用壽命延長(zhǎng)500爐以上，爐底侵蝕速率減緩25%以上。
【附圖說明】
[0021]圖1是本發(fā)明實(shí)施例1中所述一種用于轉(zhuǎn)爐底部供氧噴粉的底吹元件結(jié)構(gòu)示意圖；
[0022]附圖標(biāo)記:1.底吹噴槍、2.埋入式熱電偶、3.壓力變送器、4.鎂碳質(zhì)耐火材料、5.爐底接口法蘭、6.底吹噴槍的內(nèi)層管、7.底吹噴槍的外層管、8.變徑彎頭、9.保護(hù)氣接口、10.粉氣流接口、11.透氣保護(hù)部件。
【具體實(shí)施方式】
[0023]為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)描述。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用于解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。
[0024]相反，本發(fā)明涵蓋任何由權(quán)利要求定義的在本發(fā)明的精髓和范圍上做的替代、修改、等效方法以及方案。進(jìn)一步，為了使公眾對(duì)本發(fā)明有更好的了解，在下文對(duì)本發(fā)明的細(xì)節(jié)描述中，詳盡描述了一些特定的細(xì)節(jié)部分。對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員來說沒有這些細(xì)節(jié)部分的描述也可以完全理解本發(fā)明。
[0025]實(shí)施例1
[0026]一種用于轉(zhuǎn)爐底部供氧噴粉的底吹元件，如圖1所示:所述底吹元件由套管式底吹噴槍1、埋入式熱電偶2、壓力變送器3、鎂碳質(zhì)耐火材料4和爐底接口法蘭5組成，其中套管式底吹噴槍I包含內(nèi)層管6、外層管7、變徑彎頭8、保護(hù)氣接口 9、粉氣流接口 10、透氣保護(hù)部件
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[0027]所述底吹噴槍I長(zhǎng)度為I米，底吹噴槍I的內(nèi)層管6選用內(nèi)鍍陶瓷的紫銅管，尺寸為30*3mm，外層管7選用不銹鋼無縫管，尺寸為36*2mm，粉氣流入口尺寸為DN50，粉氣流由粉氣流接口 10經(jīng)過變徑彎頭8進(jìn)入底吹噴槍I的內(nèi)層管6，逐漸加速至臨界音速由底吹噴槍出口嗔出。
[0028]所述埋入式熱電偶2選用鉑銠13-鉑熱電偶，可在O?1200°C范圍內(nèi)長(zhǎng)期使用，短期最高使用溫度為1500°C，埋入式熱電偶2埋置于底吹元件上表面下方75mm、距底吹噴槍外壁面25mm處，保護(hù)套管選用高鋁質(zhì)陶瓷，埋入式熱電偶2測(cè)得的溫度數(shù)據(jù)通過無線溫度變送器發(fā)送至主控計(jì)算機(jī)，控制系統(tǒng)中的溫度模型可根據(jù)熱電偶實(shí)測(cè)數(shù)值測(cè)算爐底厚度和鋼水溫度，作為判斷爐底侵蝕程度的指標(biāo)和轉(zhuǎn)爐終點(diǎn)控制的參數(shù)。
[0029]所述壓力變送器3選用膜片式耐磨防堵壓力變送器，測(cè)壓范圍為O?2.5MPa，安裝在底吹噴槍的粉氣流接口 10處，壓力數(shù)據(jù)通過無線傳輸方式發(fā)送至主控計(jì)算機(jī)，控制系統(tǒng)根據(jù)壓力變化及時(shí)判斷底吹噴槍或輸送管道是否發(fā)生堵塞，具備報(bào)警和聯(lián)鎖功能。
[0030]所述透氣保護(hù)部件11由馬氏體不銹鋼加工而成，其上壁面作為變徑彎頭的外弧壁面，內(nèi)部設(shè)有10個(gè)內(nèi)徑為0.5mm的毛細(xì)透氣管，彌散氣流在變徑彎頭的外弧壁面上形成氣膜，減少粉料對(duì)壁面的直接沖刷磨損;所述透氣保護(hù)部件11為可拆卸結(jié)構(gòu)，通過快速接頭與底吹噴槍槍體連接，如果其上壁面磨損嚴(yán)重，可將該部件拆除更換，如果發(fā)生噴槍堵塞或鋼渣滲漏的情況，也可將該部件拆下，對(duì)底吹噴槍內(nèi)層管進(jìn)行疏通和清理。
[0031]將本實(shí)施例所述底吹元件應(yīng)用于120噸轉(zhuǎn)爐，轉(zhuǎn)爐底部安裝有6支本實(shí)施例所述底吹元件，控制每個(gè)底吹元件噴吹氧氣流量為20Nm3/min，噴吹鈍化石灰粉流量為80kg/min，噴吹固氣比為2.8，粉氣流入口壓力為0.7?0.9MPa，保護(hù)氣流量為2Nm3/min，。
[0032]實(shí)施結(jié)果表明:120噸的底部供氧噴粉轉(zhuǎn)爐使用本發(fā)明的底吹元件后，底吹元件的壽命平均為2300爐，爐底侵蝕速率減緩25%。
[0033]實(shí)施例2
[0034]—種用于轉(zhuǎn)爐底部供氧噴粉的底吹元件，所述底吹元件由套管式底吹噴槍、埋入式熱電偶、壓力變送器、鎂碳質(zhì)耐火材料和爐底接口法蘭組成，其中套管式底吹噴槍包含內(nèi)層管、外層管、變徑彎頭、保護(hù)氣接口、粉氣流接口、透氣保護(hù)部件。
[0035]所述底吹噴槍長(zhǎng)度為1.3米，底吹噴槍的內(nèi)層管選用連續(xù)纖維增韌的碳化硅陶瓷管，尺寸為38*4mm，外層管選用不銹鋼無縫管，尺寸為45*2.5mm，粉氣流入口尺寸為DN65，粉氣流由粉氣流接口經(jīng)過變徑彎頭進(jìn)入底吹噴槍內(nèi)層管，逐漸加速至臨界音速由噴槍出口噴出。
[0036]所述埋入式熱電偶選用鉑銠10-鉑熱電偶，可在O?1300°C范圍內(nèi)長(zhǎng)期使用，短期最高使用溫度為1600 °C，熱電偶埋置于底吹元件上表面下方150mm、距底吹噴槍外壁面80mm處，保護(hù)套管選用高鋁質(zhì)陶瓷，熱電偶測(cè)得的溫度數(shù)據(jù)通過無線溫度變送器發(fā)送至主控計(jì)算機(jī)，控制系統(tǒng)中的溫度模型可根據(jù)熱電偶實(shí)測(cè)數(shù)值測(cè)算爐底厚度和鋼水溫度，作為判斷爐底侵蝕程度的指標(biāo)和轉(zhuǎn)爐終點(diǎn)控制的參數(shù)。
[0037]所述壓力變送器選用膜片式耐磨防堵壓力變送器，測(cè)壓范圍為O?2.5MPa，安裝在底吹噴槍的粉氣流入口處，壓力數(shù)據(jù)通過無線傳輸方式發(fā)送至主控計(jì)算機(jī)，控制系統(tǒng)根據(jù)壓力變化及時(shí)判斷噴槍或輸送管道是否發(fā)生堵塞，具備報(bào)警和聯(lián)鎖功能。
[0038]所述透氣保護(hù)部件由馬氏體不銹鋼加工而成，其上壁面作為變徑彎頭的外弧壁面，內(nèi)部設(shè)有15個(gè)內(nèi)徑為1.0mm的毛細(xì)透氣管，彌散氣流在變徑彎頭的外弧壁面上形成氣膜，減少粉料對(duì)壁面的直接沖刷磨損;所述透氣保護(hù)部件為可拆卸結(jié)構(gòu)，通過快速接頭與底吹噴槍槍體連接，如果其上壁面磨損嚴(yán)重，可將該部件拆除更換，如果發(fā)生噴槍堵塞或鋼渣滲漏的情況，也可將該部件拆下，對(duì)底吹噴槍內(nèi)層管進(jìn)行疏通和清理。
[0039]實(shí)施結(jié)果表明:300噸的底部供氧噴粉轉(zhuǎn)爐使用本發(fā)明的底吹元件后，底吹元件的壽命平均為2500爐，爐底侵蝕速率減緩28%。
[0040]本發(fā)明應(yīng)用于300噸轉(zhuǎn)爐，轉(zhuǎn)爐底部安裝有8支本發(fā)明所述底吹元件，每個(gè)底吹元件噴吹氧氣流量為35Nm3/min，噴吹鈍化石灰粉流量為200kg/min，保護(hù)氣流量為4Nm3/min，噴吹固氣比為4.0，粉氣流入口壓力為0.8?1.0MPa。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種用于轉(zhuǎn)爐底部供氧噴粉的底吹元件，其特征在于，所述底吹元件由套管式的底吹噴槍(1)、埋入式熱電偶(2)、壓力變送器(3)、鎂碳質(zhì)耐火材料(4)和爐底接口法蘭(5)組成;所述埋入式熱電偶(2)用于實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)爐底溫度變化，所述壓力變送器(3)安裝在所述底吹噴槍(I)粉氣流接口(10)處，用于實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)粉氣流接口(10)處粉氣流的壓力;所述底吹噴槍(I)包括透氣保護(hù)部件(11)和變徑彎頭(8)，所述透氣保護(hù)部件(11)用于在所述變徑彎頭(8)的外弧壁面形成氣膜保護(hù)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種用于轉(zhuǎn)爐底部供氧噴粉的底吹元件，其特征在于，所述底吹噴槍(I)還包括內(nèi)層管(6)、外層管(7)、保護(hù)氣接口(9)、粉氣流接口(10); 所述粉氣流接口(10)、所述變徑彎頭(8)、和所述內(nèi)層管(6)依次連接，粉氣流由粉氣流接口(10)經(jīng)過變徑彎頭(8)進(jìn)入底吹噴槍內(nèi)層管(6)，由底吹噴槍(I)出口噴出； 所述內(nèi)層管(6)與外層管(7)之間為一環(huán)縫，保護(hù)氣由保護(hù)氣接口(9)進(jìn)入內(nèi)層管(6)與外層管(7)之間的環(huán)縫； 其中，所述底吹噴槍的內(nèi)層管(6)采用內(nèi)鍍陶瓷的銅管或連續(xù)纖維增韌碳化硅陶瓷。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種用于轉(zhuǎn)爐底部供氧噴粉的底吹元件，其特征在于，所述埋入式熱電偶(2)和所述壓力變送器(3)均采用無線傳輸方式傳輸數(shù)據(jù)。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種用于轉(zhuǎn)爐底部供氧噴粉的底吹元件，其特征在于，所述埋入式熱電偶(2)的溫度測(cè)量范圍為800?1600°C，控制所述埋入式熱電偶(2)埋置于底吹元件上表面下方70?300mm、且距離底吹噴槍外側(cè)壁面20~150mm處。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種用于轉(zhuǎn)爐底部供氧噴粉的底吹元件，其特征在于，埋入式熱電偶(2)測(cè)得的溫度數(shù)據(jù)通過無線溫度變送器發(fā)送至主控計(jì)算機(jī)，主控計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)中的溫度模型可根據(jù)埋入式熱電偶實(shí)測(cè)數(shù)值測(cè)算爐底厚度和鋼水溫度，測(cè)算獲得的爐底厚度和鋼水溫度能夠作為判斷爐底侵蝕程度的指標(biāo)和轉(zhuǎn)爐終點(diǎn)控制的參數(shù)。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種用于轉(zhuǎn)爐底部供氧噴粉的底吹元件，其特征在于，所述壓力變送器(3)為膜片式耐磨防堵結(jié)構(gòu)，所述壓力變送器(3)測(cè)得的粉氣流接口(10)處粉氣流的壓力數(shù)據(jù)通過無線傳輸方式發(fā)送至主控計(jì)算機(jī)，控制系統(tǒng)根據(jù)壓力變化及時(shí)判斷底吹噴槍或輸送管道是否發(fā)生堵塞，壓力變送器(3)和主控計(jì)算機(jī)的控制系統(tǒng)具備報(bào)警和聯(lián)鎖功能。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種用于轉(zhuǎn)爐底部供氧噴粉的底吹元件，其特征在于，所述透氣保護(hù)部件(11)由耐磨材質(zhì)加工而成，所述透氣保護(hù)部件(11)的上壁面為變徑彎頭(8)的外弧壁面;所述透氣保護(hù)部件(11)內(nèi)部設(shè)有一定數(shù)量的毛細(xì)透氣管，彌散氣流在變徑彎頭(8)的外弧壁面上形成氣膜。8.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種用于轉(zhuǎn)爐底部供氧噴粉的底吹元件，其特征在于，所述透氣保護(hù)部件(11)為可拆卸結(jié)構(gòu)，所述透氣保護(hù)部件通過快速接頭與底吹噴槍(I)槍體連接。9.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種用于轉(zhuǎn)爐底部供氧噴粉的底吹元件，其特征在于，控制粉氣流接口( 10)處的供氣流量為500?3000Nm3/h ；供粉流量為O?300kg/min，固氣比為O?5 ；并控制粉氣流噴入鋼水熔池的噴吹壓力為0.5-1.0MPa，底吹噴槍出口的馬赫數(shù)為1.0，粉氣流由轉(zhuǎn)爐底部以臨界音速噴入鋼水熔池形成射流，避免鼓泡產(chǎn)生的后坐力損傷底吹元件。
【文檔編號(hào)】C21C5/34GK106065426SQ201610620240
【公開日】2016年11月2日
【申請(qǐng)日】2016年8月1日
【發(fā)明人】朱榮, 胡紹巖, 董凱, 魏光升, 朱長(zhǎng)富, 蘇榮芳, 王洪, 王連森, 張?jiān)铝? 李司晨, 李建明
【申請(qǐng)人】北京榮誠京冶科技有限公司, 揚(yáng)州高立達(dá)科技產(chǎn)業(yè)有限公司