旋轉噴槍驅動器和旋轉噴槍注射方法
【技術領域】
[0001]本發明大體上涉及通過注射噴槍將試劑或氣體注射進熔融金屬的熔融金屬的處理，更具體地涉及噴槍驅動器和執行這樣的處理的噴槍。處理類型的示例是熔融金屬的脫硫。
【背景技術】
[0002]典型的噴槍驅動器包括剛性噴槍座，噴槍連接到該剛性噴槍座上。噴槍座可以采用多種形式，但必須允許所用的噴槍能夠從噴槍驅動器上拆掉及新的噴槍能夠安裝到驅動器上。在已知的噴槍座構造中，平開門設計用于夾持噴槍到噴槍驅動器的噴槍座上。該平開門由夾在另外兩個鋼筋中的厚鋼筋組成。樞轉銷貫穿所有的三個鋼筋并允許中間的鋼筋像門一樣平開。一旦噴槍被安裝在噴槍上且門被關閉，具有翼形螺母的螺紋桿將將其牢固地錨定在噴槍驅動器上。通常，噴槍頂部包括鋼結構構件，該鋼結構構件可以是圓的或方的，通過該鋼結構構件噴槍可以連接到噴槍驅動器上。
[0003]噴槍的頂部是連接件，試劑或氣體輸送管或軟管連接到該連接件上。該連接件可以是螺紋連接件、法蘭連接件或用其他方式連接的連接件。為允許噴槍移動，頂部連接件通常由柔性軟管制成。一旦噴槍連接到輸送管或輸送軟管上且噴槍固定在噴槍驅動器的噴槍座上，噴槍可以被噴槍驅動器驅動進入用于處理鐵或鋼的熔池。除了豎直運動進入熔融金屬，典型的噴槍驅動器對噴槍不提供其他范圍的運動。該“固定的”噴槍驅動器可以與底吹噴槍、三通噴槍或雙端口噴槍一起使用。
[0004]為了提高效率和減少處理時間，發展了旋轉噴槍驅動器，該旋轉噴槍驅動器除了提供豎直運動還使噴槍旋轉。旋轉噴槍驅動器在專利號為4，426，068 (Gimond等)和7，563，405 (De Castro)的美國專利中有所描述。旋轉運動將粉末試劑分配到相對于固定的噴槍處理來說更大的熔池中的反應區域。已知的旋轉噴槍系統使用具有兩個出口的三通噴槍，且噴槍連續旋轉360度圓。
[0005]現有的包括申請人制造的噴槍驅動器在內的旋轉噴槍驅動器包括在噴槍驅動器頂部的回轉聯軸器以允許噴槍旋轉而不扭轉進料給噴槍驅動器的輸送管或輸送軟管的試劑供應軟管。在圖1-4所示的申請人的現有的旋轉噴槍驅動器設計中，回轉連接件2與穿過旋轉噴槍驅動器機構延伸至噴槍8頂部的連接件6的試劑輸送管4相連。為了使噴槍旋轉，現有的旋轉噴槍驅動器使用馬達10，該馬達使通過齒輪傳動14與馬達相連的空心驅動軸12旋轉。空心軸12對允許試劑輸送管4從回轉連接件2到噴槍8頂部的連接件6的通過來說是必不可少的。空心驅動軸12被充分間隔以承擔徑向和軸向載荷的兩個旋轉軸承16支撐。齒輪傳動14與空心驅動軸12的上部相連。空心驅動軸12的下端與噴槍座18剛性連接，該噴槍座18將噴槍8夾持在適當的位置。現有的旋轉噴槍驅動器中，兩個旋轉支撐軸承16在內部并為了定期維修或更換要求整個驅動機構是可拆卸的。另一個缺點是試劑輸送管4具有兩個連接件(回轉連接件2和噴槍連接件6)，這兩個連接件是泄漏源并需要維修。
[0006]關于噴槍驅動器承載的注射噴槍，最常見的噴槍設計是底吹噴槍。在其中心是鋼管，氣體和粉末試劑通過該鋼管被輸送到熔融鐵或熔融鋼。通常，頂部包括鋼結構構件，該鋼結構構件可以是圓形的或方形的，通過該鋼結構構件噴槍可以連接到噴槍驅動器上。為了保護輸送管免遭熔融金屬的損壞，噴槍的下部涂覆有使管道與酷熱隔離的耐火材料。耐火部分具有圓形截面形狀。基本的底吹噴槍的變形是三通噴槍，三通噴槍沒有底吹噴槍常見，然而目前正在使用。三通噴槍具有兩個朝向排放方向的單獨排放口，這兩個排放方向彼此180度反向。這兩個排放口通過底部具有三通的單主管管道供料。因為具有底吹噴槍，三通噴槍包括限定為主管道的鋼管、鋼結構頂部和耐火材料底部。這種設計的好處在于粉末試劑被分到兩個區域而不是一個區域。標準的三通噴槍是目前旋轉噴槍驅動器的優選設
i+o
[0007]雙端口噴槍從專利號為5，188,661的美國專利中已知。雙端口噴槍包括兩個獨立的管道，兩個粉末試劑或氣體流可以通過這兩個獨立的管道。這允許兩倍的材料被送入熔池，因此減少處理金屬所需要的時間。這在最小化處理時間方面提供了一個很大的優勢，允許鋼鐵廠更多的生產。
【發明內容】
[0008]本發明提供了改善的旋轉噴槍驅動器和解決上述問題的方法。本發明還提供了一種允許在噴槍驅動器上簡單且安全裝載噴槍的噴槍座。最后，本發明提供用于旋轉噴槍驅動器的新型噴槍，該新型噴槍用于進一步提高效率和減少加工時間。
[0009]根據本發明第一實施例的旋轉噴槍驅動器包括主支撐，所述主支撐具有支撐殼體和一對旋轉軸承，所述一對旋轉軸承布置在所述支撐殼體外部，分別與支撐殼體的上端和下端相鄰。空心驅動軸豎直延伸穿過所述支撐殼體，并被所述旋轉軸承支撐以圍繞豎直軸線旋轉。驅動馬達在所述支撐殼體的所述上端上方的位置連接到所述空心軸上，且可操作為使所述空心驅動軸圍繞所述豎直軸線旋轉。噴槍座剛性地連接到所述空心驅動軸上以與所述空心驅動軸一起旋轉，且構造為允許注射噴槍可移除地被所述噴槍座保持以與所述噴槍座一起旋轉。所述噴槍驅動器還包括豎直延伸穿過所述空心驅動軸進入所述噴槍座的輸送管，其中所述輸送管的底端可連接到被所述噴槍座保持的噴槍上。回轉聯軸器接收所述輸送管的頂端，并允許柔性試劑供應軟管連接到所述輸送管上以允許所述輸送管和所述供應軟管間的相對旋轉。
[0010]在本發明第二實施例中提供了一種往復旋轉噴槍驅動器。所述往復旋轉噴槍驅動器包括旋轉元件，該旋轉元件可圍繞旋轉軸線旋轉，且被構造成用于連接到噴槍上部以使所述旋轉元件的旋轉被傳送到所述噴槍。具有行程軸線和行程長度的線性致動器通過通過所述線性致動器移位的至少一個傳動元件連接到所述旋轉元件上。所述傳動元件連接到所述旋轉元件上以使所述線性致動器的線性運動被轉換為所述旋轉元件圍繞所述旋轉軸線的旋轉運動。所述旋轉元件可以具體化為小齒輪且所述至少一個傳動元件可以為與所述小齒輪配對的齒條。所述線性致動器沿所述行程軸線的接連的伸展和回縮引起所述噴槍沿相反的旋轉方向的往復旋轉運動。所述行程長度被選擇為使所述線性致動器引起所述噴槍沿給定的旋轉方向旋轉少于360度。所述往復噴槍驅動器提供了機械簡化的旋轉噴槍驅動器。本發明還包含用注射噴槍的往復旋轉運動注射的方法。
[0011]一種噴槍驅動器(如第一實施例所述的旋轉噴槍驅動器)可用的噴槍座包括可固定到所述噴槍驅動器上且具有敞開前部和敞開底部的支撐套。至少一個門構件可樞轉地連接到所述支撐套上以在打開位置和關閉位置之間運動，在打開位置所述門構件不閉塞所述敞開前部，在關閉位置所述門構件閉塞所述敞開前部，和提供至少一個鎖定機構以將相應的門構件可釋放地緊固在所述關閉位置。所述噴槍座還包括可樞轉地連接到所述支撐套上以圍繞橫向樞轉軸線旋轉的一對側向間隔角構件，所述一對角構件的每個角構件具有支撐腿、從所述支撐腿延伸的杠桿腿和在所述角構件上與所述樞轉軸線間隔開的位置上形成的加樣槽，所述樞轉軸線延伸穿過所述支撐腿。所述一對角構件的每個角構件圍繞所述樞轉軸線在裝載位置和鎖定位置之間可轉動。所述角構件各自的加樣槽沿橫向槽軸線對齊并構造成接收所述注射噴槍的交叉構件的相對端部分。當所述一對角構件處于所述裝載位置時，所述槽軸線從所述支撐套的所述敞開前部向前，當所述一對角構件處于所述鎖定位置時，所述槽軸線穿過所述支撐套。所述噴槍座允許所述噴槍的所述交叉構件置于所述加樣槽中，而所述槽在所述支撐套的外面且容易進入，然后通過樞轉所述角構件而移動進入所述支撐套。
[0012]本發明還包含多種打算用于旋轉噴槍驅動器(如上述旋轉噴槍驅動器和往復旋轉噴槍驅動器)的噴槍設計。所述噴槍設計的特征在于具有非圓形截面形狀且當所述噴槍旋轉時用于攪拌和攪動所述熔融金屬的下部耐火材料部分