[实用新型]一种喷吹高温氧化性气体的水冷式喷枪

说明书

本实用新型公开了一种喷吹高温氧化性气体的水冷式喷枪，包括枪芯和水套；枪芯插入水套中；枪芯包括枪身和枪头；枪头由上到下包括倒圆台型管、直管、圆台型管；水套包括套身和套头；套身包括内壁、隔水板、外壁；套头的一端与内壁连接、另一端与外壁连接；枪芯内壁设有防护涂层；本实用新型充分利用气体在枪头喷管内的内能‑动能转换规律，巧妙地设置防护涂层和真空隔热层，既能有效阻隔冷却水和高温氧化性气体之间的热量交换，又能抑制高温氧化性气体对管道的氧化侵蚀，而且还能强化喷枪端部的冷却。

技术领域

本实用新型涉及冶金喷吹技术领域，特别涉及一种喷吹高温氧化性气体的水冷式喷枪。

背景技术

向熔池中喷吹氧化性气体是冶金过程中普遍使用的一种工艺手段，利用氧化性气体与熔池之间的物理化学作用实现熔池搅拌、升温、去杂质等一系列功能，较为典型的案例包括转炉或电弧炉炼钢过程的供氧操作，超音速氧气射流穿透炉气和炉渣后与钢水接触并发生化学反应。

冶金过程中喷吹氧化性气体，一方面提供熔池反应所需要的氧，另一方面提供熔池搅拌所需要的搅拌功。传统工艺喷吹的都是常温氧化性气体，最新研究表明，将气体预热后喷吹能够在不改变喷枪结构和气体流量的情况下提高气体射流的速度，从而提高其冲击搅拌能力。而且，传统的气体喷吹工艺只能调节气体流量，可调参数单一，气流速度随气体流量的变化而变化；而高温气体喷吹工艺的可调参数包括气体流量和气体温度，可实现气体流量和气流速度的独立调节。

但是，喷吹高温氧化性气体对喷枪结构提出了新的、更为严苛的设计要求，现有喷枪喷吹高温氧化性气体存在以下关键问题：（1）由于冶金炉窑内部温度高，为防止喷枪烧损，冶金喷枪通常设计为水冷结构，冷却水在保护喷枪的同时也将吸收高温氧化性气体的热量，一方面降低了氧化性气体的温度，浪费了气体预热所消耗的能量，另一方面冷却水吸热后温度升高，弱化了其保护喷枪的效果，极易导致喷枪烧损，甚至因喷枪漏水而引发爆炸事故；（2）喷枪枪体通常由不锈钢加工而成，喷枪枪头通常由紫铜加工而成，高温氧化性气体将对不锈钢和紫铜造成严重的氧化侵蚀。

发明内容

为了解决现有喷枪存在的问题，本实用新型提出一种喷吹高温氧化性气体的水冷式喷枪，充分利用气体在枪头喷管内的内能-动能转换规律，合理地设置防护涂层和真空隔热层，既能有效阻隔冷却水和高温氧化性气体之间的热量交换，又能抑制高温氧化性气体对管道的氧化侵蚀，而且还能强化喷枪端部的冷却。本实用新型能够在保障喷枪使用寿命的前提下充分发挥喷吹高温氧化性气体的有益效果。

本实用新型采用如下技术方案：

一种喷吹高温氧化性气体的水冷式喷枪，包括枪芯和水套；枪芯插入水套中；枪芯包括枪身和枪头；枪头由上到下包括倒圆台型管、直管、圆台型管；水套包括套身和套头；套身包括内壁、隔水板、外壁；套头的一端与内壁连接、另一端与外壁连接；枪芯内壁设有防护涂层。

本实用新型中，位置关系以氧化性气体入口为上、出口为下；枪身在枪头上方，氧化性气体从现有输送高温氧化性气体的管道首先进入枪身，再经过枪头喷入现有冶金炉；套身位于套头上方，套头的一端与内壁连接、另一端与外壁连接形成密闭结构。

本实用新型中，枪芯用于氧化性气体流通，其整体为管状结构，枪身为直管，枪头先收缩再直后扩张，三段式结构使得高温氧化性气体在枪头内发生“内能-动能”转换，速度升高，温度降低，从而高温氧化性气体在此处的热量损失是极低的；套身中，隔水板位于内壁、外壁之间，隔水板、内壁组成进水流道，隔水板、外壁组成出水流道；在进水流道上设有进水管，在出水流道上设有出水管，从而形成水循环。

本实用新型中，隔水板不与套头接触，进水流道、出水流道的下端部都为开口结构，进水出水形成连通；套头的一端与内壁连接、另一端与外壁连接形成密闭结构，用于水流通；优选的，隔水板下端设有弯折结构，该弯折结构朝向内壁，冷水顺着弯折结构冲向枪头位置，提高换热效果；弯折结构的角度没有特别限定，能够使得水流冲着枪头位置即可。