[发明专利]插入式铁水扒渣吹气喷枪

说明书

技术领域

本发明涉及铁水预处理技术领域，具体地指一种铁水高炉渣与铁水预处理后液面浮渣扒除过程中插入式铁水扒渣吹气喷枪。

背景技术

铁水预处理与铁水扒渣技术是洁净钢生产平台的关键技术之一，也是现代钢铁工业生产流程中的必备工序。目前，国内外钢铁企业普遍采用扒渣机进行铁水高炉渣以及铁水预处理后液面浮渣的扒除，具体是装载高炉铁水或预处理后铁水的铁水罐运抵扒渣工位后，将铁水罐向扒渣口方向倾斜一定角度，使液面浮渣与扒渣口最低面基本平齐，但铁水液面高于扒渣口最低面，防止铁水外溢，通过浸入铁水中的扒渣板直线往复运动或曲线运动，将铁水表面的铁水渣逐次扒除。由于铁水罐与扒渣板形状的限制，扒渣板不能伸到铁水罐后壁，导致该区域铁水渣难以扒出；同时，由于铁水液面上铁水渣的分散与漂浮，扒渣板单次动作的扒渣量少，导致扒渣板动作次数多，扒渣时间长、扒渣效率低、扒渣铁损大、运行成本高，制约了预处理工序技术经济指标的改善与生产效益的发挥。针对上述问题，一些技术先进国家的钢铁企业，先后于上世纪80年代与90年代开发了顶枪吹气赶渣与透气砖侧吹赶渣的辅助扒渣工艺，通过沿铁水罐后壁插入铁水中的吹气顶枪或安装在铁水罐后壁铁水深处透气砖的气体喷吹，驱使液面上铁水渣向扒渣口方向聚集，并使铁水罐后壁区域铁水裸露，达到提高扒渣效率的目的，相关资料报道了顶枪吹气或透气砖侧吹扒渣的实际应用效果，但对顶枪或透气砖的结构参数、安装布置方式、操作工艺过程与工艺参数等均未进行系统的报道；同时，分析了顶枪吹气与透气砖侧吹的优缺点，对于透气砖侧吹扒渣工艺，由于透气砖铁水罐侧壁安装，影响了铁水罐壁工作衬的整体性，透气砖区域易磨损、剥落，漏铁风险高，由于扒渣前需人工接通吹气气源，安全隐患大、操作繁琐，但透气砖透气平稳，侧吹液面平静，扒渣效果优良，对于顶枪吹气扒渣工艺，喷枪通过驱动装置从铁水罐液面上插入，不影响铁水罐壁工作衬的整体性，免去了透气砖的人工接通气源操作，人身与设备安全性高，因单喷口直通式喷枪喷吹流股动能大，虽然驱渣能力强，扒渣时间显著缩短，但液面波动大，扒渣铁损高，同时也加剧了铁水罐壁工作衬的冲刷磨损；基于安全生产与铁水罐运转模式多样性需要，指出了铁水罐顶枪吹气辅助扒渣工艺的铁水扒渣技术发展方向。

针对常规铁水机械扒渣的固有不足，基于透气砖侧吹不影响扒渣操作过程中扒渣板的正常行进，进入21世纪后，我国一些钢铁企业首先开展了铁水罐透气砖侧吹辅助扒渣工艺技术的自主研究，并在众多钢铁企业得到应用，但存在透气砖气体连接与清烧操作繁琐、透气砖堵塞与透气砖区域漏铁隐患等共性问题，人身安全与设备安全风险大，同时也难以满足“一罐到底”的工艺模式；为此，基于顶枪吹气扒渣安全稳定性高的优点，自2005年起，国内多家钢铁企业先后开展了顶枪吹气驱渣辅助扒渣工艺及相关设备的技术研究，并于2010年，宝钢集团梅山钢铁股份有限公司在铁水镁基复合喷吹脱硫生产线率先应用了顶枪吹气辅助扒渣新工艺，取得了提高扒渣效率的优良效果，此后，首钢京唐钢铁联合有限公司、武钢钢铁股份有限公司分别在铁水KR搅拌脱硫生产线应用顶枪吹气辅助扒渣工艺技术，扒渣效率显著提高；基于不同企业设备技术条件的差异，形成了特征鲜明的系统的设备技术、操作控制技术与相关专利技术。尽管国内相关文献报道了顶枪吹气扒渣与透气砖侧吹扒渣工艺的应用效果，但均未报道相关工艺实际应用中存在的不足，经现场考察与技术交流，存在的问题与国外资料报道基本相同。

基于铁水罐顶枪吹气扒渣工艺技术的发展方向，国内外相关学者对顶枪吹气辅助扒渣工艺的驱渣机理开展了初步的理论研究，认为铁水中喷吹气体上浮、体积膨胀与溢出过程对铁水液面产生水平力，驱使液面渣层向扒渣口方向聚集，从而缩短扒渣过程中扒渣板行程、减少扒渣板运行次数，达到提高扒渣效率的目的。基于这一顶枪吹气驱渣机理，从简化喷枪结构、方便喷枪制作、降低喷枪制作成本的角度，国内外设计应用的吹气顶枪均为结构简单的单喷口直通式喷枪，如：中国专利“用于吹气赶渣的吹气枪，专利申请号：201020237906.2，授权公告号：CN201778055U”，“用于铁水吹气赶渣的吹气枪，专利申请号：201020543058.8，授权公告号：CN201793624U”等。