專利名稱：氧氣底吹爐有色冶金超音速氧槍的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于有色冶金領(lǐng)域，涉及一種有色冶金生產(chǎn)中在銅、鉛等有色 金屬冶煉氧氣底吹爐上使用的超音速氧槍。
技術(shù)背景
氧槍是底吹爐的重要部件，通過(guò)檢索專利文獻(xiàn)， 一個(gè)是有河南豫光金鉛股 份有限公司申請(qǐng)的氧氣底吹爐氧槍實(shí)用新型專利申請(qǐng)?zhí)?00520031130、公開(kāi)號(hào) 2808923，其主要特征在于氧槍靠不同內(nèi)徑的套管套裝組合在一起，在每個(gè)套管 之間設(shè)置有通道，里邊每個(gè)套管之間的通道為氧氣通道，最外邊的套管之間的 通道為氮?dú)夂退ǖ?。另一個(gè)有劉延春申請(qǐng)發(fā)明的冶金氧槍實(shí)用新型專利申請(qǐng) 號(hào)200420097465、公開(kāi)號(hào)2739194，其主要特征在于外直管6通過(guò)外過(guò)渡管8 與外錐度管IO固定連接，外管設(shè)計(jì)為錐度管，使沾渣產(chǎn)生一個(gè)較大的下滑分力， 并在這一分力的作用下沾渣自行脫落，實(shí)現(xiàn)槍體不沾渣或少沾渣的目的，提高 了氧槍及噴頭的壽命。上述兩種現(xiàn)有技術(shù)分別用在煉鉛氧氣底吹爐和煉鋼轉(zhuǎn)爐 上，其氧槍的結(jié)構(gòu)都比較復(fù)雜，且內(nèi)管結(jié)構(gòu)均為直管型，實(shí)際生產(chǎn)中氣流速度 在160—300m/s范圍內(nèi)，達(dá)不到音速。
現(xiàn)有技術(shù)存在的問(wèn)題主要有以下幾點(diǎn)①氣流速度低于音速，達(dá)不到射流 狀態(tài)，氣體在熔體內(nèi)生成的氣泡大、浮力大，在熔體中的滯留時(shí)間短，而且比 表面積小，氣體與液固相的接觸面積也小。因此，物料反應(yīng)速度慢且不劇烈， 底吹爐的床能力低，反應(yīng)熱量低且不能實(shí)現(xiàn)全自熱熔煉，需要補(bǔ)熱，能耗高； ③氣一液一固三相間反應(yīng)不充分，氧氣的利用率低，產(chǎn)生的煙氣量大，不利于 環(huán)保及后續(xù)煙氣的處理；④氣流速度低，不利于冷卻，氧槍的使用壽命短； 結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，制造與使用成本高；⑥內(nèi)外套管間的流體介質(zhì)均為水或氮?dú)猓?生產(chǎn)成本高。
發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中存在的問(wèn)題，把氧槍內(nèi)芯管通過(guò)變徑的方法， 使氧氣的氣流速度達(dá)到并超過(guò)音速，噴出氣流的狀態(tài)由現(xiàn)有技術(shù)的脈沖式，改 變?yōu)楸緦?shí)用新型的射流型。
本實(shí)用新型是一種有色冶金超音速氧槍，涉及銅、鉛等有色金屬的氧氣底 吹爐冶煉設(shè)備部件，它包括內(nèi)芯管、外套管、連接閥座、內(nèi)外管支撐筋、壓盤(pán) 和密封墊圈，內(nèi)芯管與外套管通過(guò)螺紋和支撐筋現(xiàn)連接與固定，通過(guò)內(nèi)芯管上 的壓盤(pán)及內(nèi)外管之間的墊圈實(shí)現(xiàn)密封，內(nèi)芯管與外套管也可通過(guò)法蘭形式實(shí)現(xiàn) 連接，內(nèi)芯管為氧氣通道，內(nèi)芯管與外套管之間設(shè)有空氣通道。
本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比，其優(yōu)點(diǎn)和達(dá)到的積極效果主要有以下幾點(diǎn)
l本實(shí)用新型由于氧氣的氣流速度達(dá)到并超過(guò)了音速，單位時(shí)間的供氧量增 大，反應(yīng)速度加快，氧氣底吹爐的生產(chǎn)能力較現(xiàn)有技術(shù)可提高1一3倍。
2本實(shí)用新型由于氧氣的氣流形式達(dá)到了射流狀態(tài)，不但能促進(jìn)化學(xué)反應(yīng)劇 烈，而且能有效擴(kuò)大氧氣與物料的反應(yīng)面積，熱、氣、能傳遞速度快，反應(yīng)熱 放出量大，可完全實(shí)現(xiàn)全自熱熔煉，顯著降低燃料消耗，較現(xiàn)有技術(shù)可降低 30%--70%。
3本實(shí)用新型由于氣一液一固三相間反應(yīng)均勻、充分，氧氣的利用率較現(xiàn)有 技術(shù)可提高5%以上。因此，底吹爐產(chǎn)生的煙氣量少，有利于環(huán)保及后續(xù)煙氣處 理工序，能顯著提高社會(huì)與經(jīng)濟(jì)效益。
4本實(shí)用新型由于氣流速度高，有利于氧槍的冷卻和"蘑菇頭"的生成，有 效延長(zhǎng)氧槍的使用壽命，較現(xiàn)有技術(shù)可延長(zhǎng)l一50倍。因此，可顯著延長(zhǎng)氧槍的更換周期，從而提高生產(chǎn)率，降低生產(chǎn)成本。
5本實(shí)用新型由于內(nèi)外套管間的流體介質(zhì)使用廉價(jià)的空氣，可有效減少能源 消耗，增加經(jīng)濟(jì)效益。
6本實(shí)用新型由于結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單，耐高溫、高壓、抗氧化、耐腐蝕等優(yōu)點(diǎn)。


圖1為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。 圖2為本實(shí)用新型的A-A剖視圖。
圖中l(wèi)為連接閥座，2為壓盤(pán)，3為密封墊圈，4為內(nèi)芯管，5為外套管， 6為連接閥座，7為支撐筋，a為氧氣，b為空氣，L為縮徑長(zhǎng)度、卜為擴(kuò)徑長(zhǎng)度、 d。為縮徑端最小直徑、d2為擴(kuò)徑端最大直徑、u。為縮徑端最小直徑處氣流速度、 U2為擴(kuò)徑端最大直徑處氣流速度。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖詳細(xì)敘述本實(shí)用新型的實(shí)施例。
本實(shí)用新型改變了原有技術(shù)中氧槍內(nèi)芯管的結(jié)構(gòu)形式，即由原來(lái)的直管型， 改為先縮后擴(kuò)的錐扇型，并且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單緊湊，內(nèi)外套管間的流體介質(zhì)使用廉價(jià) 的空氣，內(nèi)芯管氧氣的氣流速度較現(xiàn)有技術(shù)提高到1.2—2倍范圍內(nèi)，完全達(dá)到 并超過(guò)了音速。
一種有色冶金超音速氧槍，涉及銅、鉛等有色金屬的氧氣底吹爐冶煉設(shè)備 部件，它包括內(nèi)芯管4、外套管5、連接閥座1和6、內(nèi)外管支撐筋7、壓盤(pán)2 和密封墊圈3。內(nèi)芯管4與外套管5通過(guò)螺紋和支撐筋7實(shí)現(xiàn)連接與固定，通過(guò) 內(nèi)芯管4上的壓盤(pán)2及內(nèi)外管之間的墊圈3實(shí)現(xiàn)密封，內(nèi)芯管4與外套管5也可 通過(guò)法蘭形式實(shí)現(xiàn)連接，內(nèi)芯管4為氧氣a通道，內(nèi)芯管4與外套管5之間設(shè) 有空氣b通道。氧氣底吹爐有色冶金超音速氧槍附圖中，內(nèi)芯管變徑部分標(biāo)注的縮徑長(zhǎng)度 L、擴(kuò)徑長(zhǎng)度L2、縮徑端最小直徑d。、擴(kuò)徑端最大直徑d2、縮徑端最小直徑處氣 流速度U。和擴(kuò)徑端最大直徑處氣流速度U2即氧槍氣流的噴出速度，都可通過(guò)有 關(guān)數(shù)學(xué)模型研究公式計(jì)算得出。
下面以不同大小氧氣底吹爐的銅冶煉情況列舉幾個(gè)對(duì)比實(shí)例
實(shí)例一現(xiàn)有技術(shù)氧氣底吹爐加入礦料量5. 5t/h,燃煤量170kg/h，熔 煉富氧濃度60%，煙氣量650(W/h，氧槍的使用壽命3000h;
本實(shí)用新型氧氣底吹爐加入礦料量13.2t/h，燃煤量49 kg/h，熔煉富氧 濃度70°/。，煙氣量14000m3/h，氧槍的使用壽命6500h;
實(shí)例二現(xiàn)有技術(shù)氧氣底吹爐加入礦料量35t/h，燃煤量770 kg/h，熔煉 富氧濃度65%,煙氣量36500mVh，氧槍的使用壽命2200h;
本實(shí)用新型氧氣底吹爐加入礦料量90t / h,燃煤量260 kg / h，熔煉富氧濃 度72%,煙氣量87000mVh,氧槍的使用壽命5500h;
實(shí)例三現(xiàn)有技術(shù)氧氣底吹爐加入礦料量55t/h,燃煤量680 kg/h，熔煉 富氧濃度67%,煙氣量47500mVh,氧槍的使用壽命2000h;
本實(shí)用新型氧氣底吹爐加入礦料量135t/h，燃煤量260 kg/h，熔煉富氧 濃度74%，煙氣量107200mVh，氧槍的使用壽命5000h;
由于氣流速度的提高，特別是噴流狀態(tài)的改變，氣體在熔體內(nèi)生成的氣泡 變小而比表面積增大，氣泡的浮力減小而氣體在熔體中滯留時(shí)間延長(zhǎng)，氣體與 固液相的反應(yīng)面積及能量隨之增大，反應(yīng)速度亦相應(yīng)的增大，底吹爐的床能力 得到提高；再由于氣流噴出的狀態(tài)由現(xiàn)有技術(shù)的脈沖式，改變?yōu)楸緦?shí)用新型的 射流型，從而優(yōu)化了循環(huán)形式，強(qiáng)化了攪拌能力，并迅速擴(kuò)大了氣一液一固三 相物質(zhì)的反應(yīng)面積，反應(yīng)更加均勻、充分、激烈，熱、氣、能傳遞速度快，反應(yīng)熱放出量大，可完全實(shí)現(xiàn)全自熱熔煉，顯著降低燃料消耗；由于反應(yīng)充分， 氧氣的利用率高，因此產(chǎn)生的煙氣量少，利于環(huán)保及后續(xù)煙氣處理工序，提高
社會(huì)與經(jīng)濟(jì)效益；由于氣流速度達(dá)到并超過(guò)了音速，有利于氧槍的冷卻和"蘑 菇頭"的生成，可有效延長(zhǎng)氧槍的使用壽命；由于內(nèi)外套管間的流體介質(zhì)使用 廉價(jià)的空氣，減少了能源消耗，有效降低了生產(chǎn)成本。
權(quán)利要求1、氧氣底吹爐有色冶金超音速氧槍件，包括內(nèi)芯管、外套管、連接閥座、內(nèi)外管支撐筋、壓盤(pán)和密封墊圈，其特征在于內(nèi)芯管為先縮后擴(kuò)的錐扇型管，內(nèi)芯管與外套管通過(guò)螺紋和支撐筋實(shí)現(xiàn)連接與固定，通過(guò)內(nèi)芯管上的壓盤(pán)及內(nèi)外管之間的墊圈實(shí)現(xiàn)密封，內(nèi)芯管為氧氣通道，內(nèi)芯管與外套管之間設(shè)有空氣通道。
2、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的氧氣底吹爐有色冶金超音速氧槍件，其特征在于 內(nèi)芯管與外套管也可通過(guò)法蘭形式實(shí)現(xiàn)連接。
專利摘要本實(shí)用新型為一種氧氣底吹爐有色冶金超音速氧槍，它包括內(nèi)芯管、外套管、連接閥座、內(nèi)外管支撐筋、壓盤(pán)和密封墊圈，內(nèi)芯管與外套管通過(guò)螺紋和支撐筋現(xiàn)連接與固定，通過(guò)內(nèi)芯管上的壓盤(pán)及內(nèi)外管之間的墊圈實(shí)現(xiàn)密封，內(nèi)芯管與外套管也可通過(guò)法蘭形式實(shí)現(xiàn)連接，內(nèi)芯管為氧氣通道，內(nèi)芯管與外套管之間設(shè)有空氣通道，有提高生產(chǎn)能力，減排降耗，降低生產(chǎn)成本，減少能源消耗，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，耐高溫、高壓、抗氧化、耐腐蝕等優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)C21C5/46GK201250244SQ20082002727
公開(kāi)日2009年6月3日 申請(qǐng)日期2008年9月1日 優(yōu)先權(quán)日2008年9月1日
發(fā)明者崔志祥, 李維群, 楊占嶺, 智 王, 申殿邦, 邊瑞民 申請(qǐng)人:東營(yíng)方圓有色金屬有限公司