[发明专利]一种旋风护流蓄气室钢包底吹喷粉装置

说明书

技术领域

本发明属于钢铁冶炼技术领域，特别涉及一种旋风护流蓄气室钢包底吹喷粉装置。

背景技术

钢包底吹喷粉精炼是新兴的一项具有创造性和广阔应用前景的新技术，但由于钢包底喷粉工作环境比钢包底吹氩搅拌环境恶劣，钢包底喷粉工艺提出后面临着诸多技术问题待解决。喷粉冶炼过程当中，粉剂需经喷粉元件送入熔池内部，喷粉元件设计既要解决粉剂连续稳定喷入不发生堵塞，又要保证安全可靠避免发生漏钢事故，既要保证粉剂喷入量范围可调可控，又要求耐火材料耐磨耐蚀使用寿命长，它是钢包底喷粉工艺的核心元件。喷粉元件处在高温和强烈粉气流磨蚀环境当中，其设计和使用性能直接关系到喷粉成败，决定着钢包底喷粉工艺能否进行和推广应用。

目前钢包底喷粉精炼工艺中，有技术提出了采用狭缝式喷粉装置，该装置由喷粉元件和蓄气室两部分组成，缝隙式喷粉元件与蓄气室通过法兰连接螺栓相连接。蓄气室下部设计成锥形，粉气流输送管连接在蓄气室下部，缝隙式喷粉元件采用直线缝隙，均匀对称布置，喷粉元件底部采用平底设计。冶炼开始时，粉剂由蓄气室进入喷粉元件缝隙，透过缝隙进入钢包熔池，该工艺将反应物的固体粉粒直接喷射到钢包熔池深处，避免了粉剂与空气或熔渣的接触，扩大了放映界面积，增加了局部浓度梯度，加强了搅拌，从而加速了传质过程，与传统方式相比，其优点包括以下几方面：

(1)提高钢的质量：它能降低钢中氧和硫的含量，控制钢中氧化物和硫化物夹杂物形态，改善钢的切削性能，减小钢的各个方向异性和氢致裂纹敏感性等。而且也有利于夹杂物的聚合和上浮；(2)提高精炼效果：载气将反应物料吹入熔池深处，可以加快物料的熔化和溶解，而且也大大增强了反应面积，同时还强烈的搅拌了熔池，从而加快了传输和反应过程，使熔池获得了较好的动力学条件；(3)粉剂直接喷入熔池深处，避免了与空气和熔渣的接触，防止了它们的氧化，因而提高了合金的收得率，另外，喷粉能更好的解决微量合金元素、炼钢温度下蒸汽压很高的元素和放散有毒的气体元素的加入问题；(4)能精确的调整钢水成分，使钢的质量更加稳定；(5)设备简单，投资少，操作费用少，灵活性大，工作环境好；(6)提高熔炼炉的生产能力。

虽然该喷粉元件在钢包底吹喷粉领域取得一定成效，但存在明显的缺点：

(1)撞击在蓄气室壁或喷粉元件上的粉剂回落在蓄气室内堆积，当粉剂量堆积达到一定程度时，容易堵塞粉气流输送管，影响正常喷吹；

(2)堆积粉剂被粉气流主上升流股卷扬起，造成蓄气室内粉气流分布不均，以疏密流方式脉动喷吹，严重时会堵塞耐火材料缝隙，影响喷粉冶炼的连续稳定进行；

(3)蓄气室设计不甚合理，压力损失大，喷入钢包熔池内的粉气流动能衰减明显。

发明内容

针对现有装置存在的不足，本发明提出一种旋风护流蓄气室钢包底吹喷粉装置，通过在粉气流输送管两侧安装旋风气流输送管，实现粉剂连续、稳定、无脉动、无堵塞、高效率喷吹。

本发明的技术方案是这样实现的：本发明一种旋风护流蓄气室钢包底吹喷粉装置，由缝隙式喷粉元件I和旋风蓄气室II组成，缝隙式喷粉元件I底端连接旋风蓄气室II；缝隙式喷粉元件呈圆台状，包括金属壳和耐火材料，其外部包有金属壳，其内部填充耐火材料，所述耐火材料中均匀布置若干缝隙，经过缝隙近轴心端部的中轴面与缝隙所在的垂直平面之间呈γ夹角，所述的中轴面是指中轴线所在的垂直平面；旋风蓄气室包括旋风加速室、粉气流输送管和旋风气流输送管，其连接关系如下：旋风蓄气室底端连接旋风加速室，旋风加速室下端安装有旋风气流输送管，旋风气流输送管位于粉气流输送管两侧，并分别与粉气流输送管呈β角，耐火材料轴下端向外延伸出锥形突起，该突起位于旋风蓄气室内；

所述的旋风加速室，由插入蓄气室腔内粉气流输送管壁和蓄气室壁围绕而形成的宽度为b的环形空间，其中，粉气流输送管插入蓄气室腔内高度为H₂，旋风加速室高度为H₃；粉气流输送管插入蓄气室腔内高度H₂大于旋风加速室高度H₃；

所述的旋风气流输送管，其偏心率为e，即旋风气流输送管轴线与粉气流输送管轴线之间的距离为e；

所述的缝隙近轴心端与缝隙所在平面之间的夹角γ的取值范围为：γ＝0～90°；

所述的旋风气流输送管位于粉气流输送管两侧，并分别与粉气流输送管呈β角，β的取值范围为：β＝0～90°；

所述的旋风加速室高度的取值范围为：H₃＝10～120mm；

所述的旋风加速室宽度的取值范围为：b＝2～100mm；