[发明专利]棱台缝隙式防堵钢包底吹喷粉装置

说明书

技术领域

本发明属于钢铁精炼技术领域，特别涉及一种棱台缝隙式防堵钢包底吹喷粉装置。

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耐火材料进行钢包底喷粉精炼的工艺，该技术采用了如下描述的一种喷粉元件，喷粉元件耐火材料中分布着沿高度方向截面形状相同的狭缝，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)为防止钢液深入狭缝形成结冷钢，而发生喷吹堵塞，该喷粉元件缝隙狭小，蓄气室内粉气流进入狭缝时，阻力过大，高浓度喷粉冶炼时，容易堵塞狭缝入口，喷吹过程不稳定，粉气流脉动严重；

(2)由粉气流输送管喷入的气固两相流在轴线方向上具有最高动能，上升粉气流与喷粉元件平底直接撞击造成动能损失，大量粉剂回落，同时粉气流对喷粉元件冲击严重，造成喷粉元件震动和破坏，喷吹稳定性差，喷粉元件使用寿命短。

发明内容

针对现有装置的不足，本发明提出一种棱台缝隙式防堵钢包底吹喷粉装置，以实现无脉动、无堵塞、连续稳定喷吹。

本发明的技术方案是这样实现的：一种棱台缝隙式防堵钢包底吹喷粉装置，包括棱台缝隙式喷粉元件和蓄气室，棱台缝隙式喷粉元件与蓄气室连接，棱台缝隙式喷粉元件呈圆台状，包括金属壳、耐火材料，其外部包着金属壳，其内部填充耐火材料，所述耐火材料中均匀对称布置若干缝隙，所述缝隙呈四棱台状，四棱台由第一侧面、第二侧面、第三侧面、第四侧面、上底面和下底面组成，其中，第一侧面与第二侧面相对，第三侧面与第四侧面相对，第二侧面、第三侧面和第四侧面分别与耐火材料连接，第一侧面与耐火材料轴连接，所述四棱柱上底面的长度大于下底面长度，上底面宽度小于下底面宽度，且上底面和下底面敞口；耐火材料轴下端向外延伸出锥形突起，该突起位于蓄气室内；

所述的四棱柱的上底面宽度计算公式如下：

δ=-2σcosθρgh]]>

式中，δ为上底面宽度；σ为液表面张力；ρ为钢液密度；g为重力加速度；h为熔池中钢液深度；θ为钢液与耐材的接触角；

所述的缝隙，其上底面积与下底面积之比的取值在30％～100％；

所述的锥形突起，其底部的导流锥角的取值范围为：θ＝2～160°；