一种带有射流偏角的电弧炉炉壁氧枪系统技术方案

本发明专利技术公开了一种带有射流偏角的电弧炉炉壁氧枪系统，属于冶金设备技术领域，解决了现有技术电弧炉炉内的氧枪布置和调整困难的技术问题。本发明专利技术提供的带有射流偏角的电弧炉炉壁氧枪系统包括电弧炉炉壁氧枪和夹持机构；夹持机构用于夹持氧枪，并能够使氧枪沿氧枪安装轴线方向滑动和转动；该电弧炉炉壁氧枪包括氧枪喷头和枪身，氧枪喷头包括喷口；喷口轴线与氧枪喷头轴线之间的夹角等于电弧炉炉壁氧枪的氧气射流方向与氧枪安装轴线之间的夹角，且均为α，0

【技术实现步骤摘要】
一种带有射流偏角的电弧炉炉壁氧枪系统


[0001]本专利技术涉及冶金设备
，尤其涉及一种带有射流偏角的电弧炉炉壁氧枪系统。

技术介绍

[0002]为了加快电弧炉冶炼节奏、降低电耗，增强冶炼效果，电弧炉流程通常采用增加氧气用量的强化冶炼手段。目前电弧炉冶炼过程中采用多点喷氧技术，在包括炉门、炉壁、小炉盖等地方增设吹氧位置以达到强化冶炼的目的。
[0003]最早电弧炉强化冶炼采用的是炉门吹氧方式，随着炉子装入量的增大，单纯炉门吹氧不能满足强化冶炼的需要，进而出炉壁氧枪。随着电弧炉容积进一步增大，炉壁枪数量和供氧比例增加，目前已经超过炉门氧枪的供氧量。
[0004]传统电弧炉供氧设备中，炉壁氧枪大多采用固定式设计，部分炉壁枪出于保护枪体的目的采用沿氧枪轴向的伸缩式设计。无论哪种设计方式，氧枪喷口方向都沿枪体轴心，射流与枪体平行。这种炉壁氧枪需要调整夹持角度来改变射流与熔池的位置和角度，由于炉壁开孔有限导致射流覆盖范围不大。
[0005]对于100t以上的大型电炉弧由于熔池直径加大，熔池液面高度在冶炼过程中不断变化，需要在原有基础上提升射流的覆盖范围和强度，扩大氧气的冲击面积与深度，而传统炉壁氧枪受安装方式和炉壁开孔的制约，只能依靠增加氧枪数量满足冶炼需要。

技术实现思路

[0006]鉴于上述的分析，本专利技术旨在提供一种带有射流偏角的电弧炉炉壁氧枪系统，用以解决现有电弧炉炉壁氧枪的射流覆盖范围小、无法适用于100t以上的大型电弧炉的问题。
[0007]本专利技术的目的主要是通过以下技术方案实现的：
[0008]本专利技术提供了一种带有射流偏角的电弧炉炉壁氧枪系统，该系统包括氧枪和夹持机构；夹持机构用于夹持氧枪，并能够使氧枪沿氧枪轴线方向滑动和转动；氧枪包括氧枪喷头和枪身，氧枪喷头包括喷口；
[0009]喷口的轴线方向为氧气的射流方向，氧气射流方向与枪体安装轴线之间的夹角，且均为α，0
°
＜α≤60
°
。
[0010]在一种可能的设计中，氧枪夹持机构包括固定支座和活动支架；活动支架包含滑轨、滑台和旋转座；活动支架与固定支座通过转轴连接；滑轨固定在活动支架上，滑台与滑轨滑动连接，旋转座固定在滑台上，枪体转轴与滑台移动方向平行，氧枪与旋转座连接实现伸缩和旋转。
[0011]在一种可能的设计中，氧枪夹持结构还包括摇臂和驱动装置；
[0012]旋转座包括固定座和活动内圈，固定座和活动内圈之间通过轴承连接；活动内圈与氧枪固定连接，摇臂一端与活动内圈连接，另一端与驱动装置连接，通过驱动装置依次带
动摇臂、活动内圈使氧枪能够沿枪体安装轴线旋转。
[0013]在一种可能的设计中，驱动装置为液压缸。
[0014]在一种可能的设计中，枪体安装轴线与水平面夹角为β，0
°
≤β≤45
°
；
[0015]当氧枪通过氧枪夹持机构沿枪体安装轴线进行转动时，氧枪转动角度等于射流偏角所在平面与竖直面的夹角γ，0
°
≤γ≤90
°
。
[0016]在一种可能的设计中，喷口为拉瓦尔结构，喷口的数量为n，n≥1。
[0017]在一种可能的设计中，氧枪的氧气射流方向与枪体安装轴线之间的夹角α为：30
°
≤α≤60
°
。
[0018]在一种可能的设计中，当γ≠0
°
时，氧气射流与钢液面的夹角δ与α、β、γ存在以下关系：
[0019]δ＝arcsin(sinαcosβcosγ+cosαsinβ)
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(1)
[0020]其中，α为电弧炉炉壁氧枪的氧气射流方向与枪体安装轴线之间的夹角；β为枪体安装轴线与水平面夹角；γ为射流偏角所在平面与竖直面夹角。
[0021]在一种可能的设计中，当γ＝0
°
时，氧气射流与电弧炉内钢液面的夹角δ为：
[0022]δ＝α+β
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(2)
[0023]其中，α为电弧炉炉壁氧枪的氧气射流方向与枪体安装轴线之间的夹角；β为枪体安装轴线与水平面夹角；γ为射流偏角所在平面与竖直面夹角。
[0024]在一种可能的设计中，氧气射流水平偏角ε与α、β、γ、δ存在以下关系：
[0025][0026]其中，ε为氧气射流水平偏角；α为电弧炉炉壁氧枪的氧气射流方向与枪体安装轴线之间的夹角；β为枪体安装轴线与水平面夹角；γ为射流偏角所在平面与竖直面夹角；δ为氧气射流与电弧炉内钢液面的夹角。
[0027]在一种可能的设计中，电弧炉炉壁氧枪在炉内的长度为L，电弧炉炉壁氧枪在炉内的射流位置为D，电弧炉炉壁氧枪在炉内长度L发生变化时，对应的射流位置D与L的关系式为：
[0028][0029]其中，射流平面与竖直平面夹角γ＝0；
[0030]ΔD为冲击位置变化量；ΔL为枪体在炉内的长度变化；α为氧气射流与枪体安装轴线的夹角；β为枪体安装轴线与水平面夹角。
[0031]与现有技术相比，本专利技术至少可实现如下有益效果之一：
[0032](1)本专利技术将氧气射流方向与枪体安装轴线存在一定角度，枪体布置更加灵活；氧枪可以在不更换枪体的情况下通过调整氧气射流与熔池表面角度实现脱碳、造渣、搅拌等功能，并可以控制射流吹扫特定区域，以及多支氧枪协作完成对熔池宏观流动的控制。
[0033](2)本专利技术通过设置氧枪夹持机构，利用氧枪沿枪体安装轴线方向运动和旋转，可以吹扫传统氧枪覆盖不到的两侧冷钢。
[0034](3)本专利技术的炉壁开孔比传统方式更小，有利于保持电弧炉内气氛。本专利技术通过调
整氧枪的布置位置，利用多支氧枪特定角度协同吹氧，可以形成熔池的宏观流动，有利于钢水混匀。
[0035](4)现有技术中射流与枪体夹角a＝0
°
，即射流与枪体平行，而当射流与枪体夹角a>60
°
时，由于角度过于垂直，容易吹扫到炉壁耐材，适用性较差；与现有技术相比，本专利技术通过改变氧气射流方向与枪体安装轴线夹角α、枪体安装轴线与钢液平面夹角β、枪体射流平面与竖直面(立面)的夹角γ以及枪头在炉内的位置射流喷射角度和射流冲击点位置，满足不同时期冶炼的需要。其中，氧气射流方向与枪体安装轴线的夹角α为电弧炉炉壁氧枪的固定参数，需要通过更换不同电弧炉炉壁氧枪进行改变；枪体安装轴线与水平面夹角β、枪体射流平面与竖直面的夹角γ以及枪头在炉内的位置均可以通过氧枪夹持机构进行调整。
[0036](5)本专利技术通过在喷口轴线与铜质氧枪喷头1轴线之间设置夹角α，能够降低枪体的安装角度。
[0037](6)本专利技术的氧枪安装在夹持机构上，而夹持机构具备旋转和伸缩功能，因此，本专利技术的电弧炉炉壁氧枪可获得比传统电弧炉炉壁氧枪更大的射流覆盖范围。
[0038](7)本专利技术的氧枪与活动内圈本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种带有射流偏角的电弧炉炉壁氧枪系统，其特征在于，包括氧枪和夹持机构；所述夹持机构用于夹持氧枪，并能够使氧枪沿氧枪轴线方向滑动和转动；所述氧枪包括氧枪喷头和枪身，所述氧枪喷头包括喷口；喷口的轴线方向为氧气的射流方向，所述氧气射流方向与氧枪安装轴线之间的夹角，且均为α，0
°
＜α≤60
°
。2.根据权利要求1所述的带有射流偏角的电弧炉炉壁氧枪系统，其特征在于，所述氧枪夹持机构包括固定支座和活动支架；所述活动支架包含滑轨、滑台和旋转座；所述活动支架与固定支座通过转轴连接；所述滑轨固定在活动支架上，滑台与滑轨滑动连接，所述旋转座固定在滑台上，枪体转轴与滑台移动方向平行，所述氧枪与旋转座连接实现伸缩和旋转。3.根据权利要求2所述的带有射流偏角的电弧炉炉壁氧枪系统，其特征在于，所述氧枪夹持结构还包括摇臂和驱动装置；所述旋转座包括固定座和活动内圈，所述固定座和活动内圈之间通过轴承连接；所述活动内圈与氧枪固定连接，所述摇臂一端与活动内圈连接，另一端与驱动装置连接，通过驱动装置依次带动摇臂、活动内圈使氧枪能够沿氧枪安装轴线旋转。4.根据权利要求3所述的带有射流偏角的电弧炉炉壁氧枪系统，其特征在于，所述驱动装置为液压缸。5.根据权利要求1所述的带有射流偏角的电弧炉炉壁氧枪系统，其特征在于，所述氧枪安装轴线与水平面夹角为β，0
°
≤β≤45
°
；当所述氧枪通过氧枪夹持机构沿氧枪安装轴线进行转动时，氧枪转动角度等于射流偏角所在平面与竖直面的夹角γ，0
°
≤γ≤90
°
。6...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡砚斌，贺庆，黄芳，侯中晓，倪冰，何赛，
申请(专利权)人：钢铁研究总院，
类型：发明
国别省市：