一種環齒縫超音速射流噴頭的制作方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及冶金行業中用于生成超音速氣流的噴射裝置,具體為一種環齒縫超音速射流噴頭。
【背景技術】
[0002]超音速射流在冶金行業有著廣泛的應用,如頂吹轉爐的氧槍、RH真空精煉爐頂槍等。但無論是RH-KTB頂槍,還是以后開發的RH-MFB頂槍、RH-MESID頂槍、RH-PB頂槍以及中國專利 200420027046.4,200610076151.0,200820174977.5,200820174973.7、200820174973.7,201110000083.0,201210346652.1,201310431081.6 所涉及的頂槍或噴頭,均采用圓孔拉瓦爾管結構,即拉瓦爾管一般在中心位置,燃氣通道分布在拉瓦爾管外偵U,個別槍頭燃氣通道在中心位置,而拉瓦爾管采用多孔外置傾斜分布,均存在制造難度大、使用壽命低、吹氧流量有限、使用中容易堵槍等缺點。中國專利20142044449.6提出環縫噴頭技術,解決了上述問題,但是存在噴頭材料受熱后膨脹影響環縫面積進而影響噴吹流量的問題。
【發明內容】
[0003]鑒于以上所述現有技術的缺點,本發明的目的在于提供一種適合RH真空精煉等多個領域使用的一種環齒縫超音速射流噴頭,以達到降低制造難度,保證流量穩定,減少堵槍幾率,延長其使用壽命,提高噴吹效能的目的。
[0004]為實現上述目的及其他相關目的,本發明提供如下技術方案:
[0005]一種環齒縫超音速射流噴頭,包括外管和設于外管內的中空芯管,所述外管與中空芯管同軸設置,所述外管內廓面與芯管外廓面之間形成三段變截面通道,即收縮段、擴張段以及具有環齒縫斷面的喉口段,所述收縮段的橫斷面積逐漸變小,擴張段的橫斷面積逐漸變大,連接收縮段與擴張段的喉口段橫斷面積最小,在噴頭軸向截面上所述變截面通道為軸對稱的收縮-擴張變截面狀。
[0006]采用上述結構的噴頭,所述芯管位于外管內,喉口段的橫截面小于收縮段和擴張段,依次形成的三段變截面通道可以將一定壓力的低速氣流加速到超音速,在噴頭出口處形成超音速射流。由于環齒縫形喉口能夠在熱脹冷縮時流通截面積不會變化太多,保證了噴射流量穩定,而且傳統圓形喉口容易出現被鋼渣等全部堵死的情況,采用環縫形喉口可以避免喉口全部被堵住的現象,進而減少堵槍幾率,延長其使用壽命,提高RH真空精煉裝置冶煉的效能。
[0007]作為優選:所述喉口段環齒縫的環齒位于外管或中空芯管上。
[0008]作為優選:所述外管內廓面在擴張段為收口的變截面管。
[0009]作為優選:所述外管內廓面在擴張段為擴口的變截面管。
[0010]作為優選:所述外管內廓面在擴張段為等截面管。
[0011]作為優選:所述噴頭收縮段和擴張段均為環形截面。
[0012]作為優選:所述中空芯管內安裝有攝像頭。
[0013]中空芯管內可以通過與環管內不同性質的氣流。所述中空芯管內可以通過固體粉劑。
[0014]如上所述,本發明的有益效果是:
[0015]1、采用本發明噴頭的真空精煉頂槍通過頂槍密封通道進入RH真空室,能夠在真空條件下對真空室內的鋼液實現吹氧脫碳和吹氧升溫以及噴粉脫硫,并在非真空條件下對真空室吹燃氣烘烤和加熱除冷鋼。
[0016]2、本發明噴頭可以使氧氣、燃氣、脫硫粉劑在各自不同的通道內輸送至RH真空室。
[0017]3、本發明噴頭能夠在保持氧氣壓力與傳統RH真空精煉裝置相同的條件下,增大吹氧流量而不增加鋼液吹坑深度,進而提高脫碳速率,提高RH真空精煉裝置的效能。
[0018]4、本發明噴頭能夠在噴粉脫硫時期,在氧氣通道通入保護氣體,使得脫硫粉劑在被周圍的保護氣體包圍下到達鋼液表面,從而減少被真空抽氣吸走的粉劑量,提高脫硫粉劑的收得率。
[0019]5、本發明噴頭能夠在烘烤真空室或除冷鋼時期實現純氧或富氧燃燒,提高加熱效率。
[0020]6、本發明噴頭能夠在吹氧脫碳時,實現超音速氧氣射流,使得工作槍位更高,減少飛濺鋼液粘槍,且環齒縫喉口比拉瓦爾喉口更能有效防止堵槍,延長頂槍的使用壽命。
[0021]7、本發明噴頭的環齒縫形喉口能夠在熱脹冷縮時不發生喉口堵塞現象,保證噴頭的流量。
[0022]8、本發明噴頭除了應用于RH真空精煉爐頂槍時,能夠在真空條件下對真空室內的鋼液實現吹氧脫碳和吹氧升溫以及噴粉脫硫,并在非真空條件下對真空室吹燃氣烘烤和加熱除冷鋼之外,應用于電爐爐壁槍時,超音速氣流可以實現切割廢鋼和噴碳粉、造泡沫渣。應用于高爐時,可以實現長距離噴煤粉。應用于工業加熱爐時,可以實現大功率超長焰加熱。應用于蒸汽噴射真空泵可以實現大流量抽氣。
【附圖說明】
[0023]圖1為本發明實施例環齒縫超音速射流噴頭喉口斷面示意圖;
[0024]圖2為本發明實施例環齒縫超音速射流噴頭軸向截面示意圖;
[0025]圖3為本發明實施例中外管擴張段為等截面圓管的結構示意圖;
[0026]圖4為本發明實施例中外管擴張段為擴口的變截面圓管的結構示意圖;
[0027]圖5為本發明實施例中外管擴張段為收口的變截面圓管的結構示意圖;
[0028]圖6為本發明應用于RH真空精煉用頂槍實施例的結構示意圖。
[0029]零件標號說明
[0030]I 外管
[0031]2 中空芯管
[0032]3 環齒
[0033]4 水冷外管
[0034]5 隔水管
[0035]6內管
[0036]7中心管
[0037]8輸粉管
[0038]9O型密封圈
[0039]10收縮段
[0040]11喉口段
[0041]12擴張段
【具體實施方式】
[0042]以下由特定的具體實施例說明本發明的實施方式,熟悉此技術的人士可由本說明書所揭露的內容輕易地了解本發明的其他優點及功效。
[0043]本實施例中所提及的方位,以從后至前的方向為噴射方向。
[0044]如圖1至圖3所示,本發明提供一種環齒縫超音速射流噴頭,包括同軸設置的中空芯管2和變截面外管1,中空芯管2位于外管I內,外管I內廓面與中空芯管2外廓面之間沿軸向依次形成環形的收縮段10、喉口段11和環形的擴張段12三段變截面通道,其中收縮段10的橫截面沿軸向的噴射方向逐漸變小,擴張段12的橫截面沿軸向的噴射方向逐漸變大,喉口段11位于收縮段10和擴張段12之間,喉口段11橫截面小于收縮段10和擴張段12,且喉口段11具有環齒縫斷面,變截面通道在噴頭軸向截面上為軸對稱的截面,形成收縮-擴張的變截面狀。依次形成的三段變截面通道可以將一定壓力的低速氣流加速到超音