电弧炉炼钢用集束氧枪的制作方法

本技术属于冶金设备，尤其涉及一种电弧炉炼钢用集束氧枪。

背景技术：

1、电弧炉炼钢用集束氧枪是在常规超音速氧枪喷头周围增加燃气伴随流，燃气燃烧放热形成高温火焰包裹中心超音速氧气射流，从而抑制中心超音速氧气射流的扩散及衰减，进而为熔池提供较长距离的超音速集束射流，改善熔池动力学条件。同时，集束氧枪还承担着吹氧助熔、造泡沫渣以及均匀钢液成分等冶炼任务。

2、现有的电弧炉炼钢用集束氧枪，包括氧枪枪体和集束喷头，其中集束喷头的喷嘴结构，在喷嘴末端未设置独立的预混燃烧室，不利于燃料与氧气的充分混合燃烧；还有一些现有的集束喷头的喷嘴结构采用直管式预混燃烧室来改善燃料与氧气的燃烧效果，尽管现有技术中对集束喷头进行了适当优化，但氧气射流穿透力较弱，燃烧强度较低，不适用于高强度脱碳或快速熔化场景。

3、此外，现有的多数集束氧枪的氢气通道和副氧通道是通过在氧枪出口处打孔形成通道，无法实现拆卸，且对主氧射流的保护效果不佳。

4、再者，现有的电弧炉炼钢用集束氧枪多采用天然气（甲烷）为燃气，通过调节甲烷的输入流量来满足不同冶炼时期的任务需求；但是甲烷燃烧会产生大量的co2气体排放，不利于实现电弧炉低碳生产。

5、因此，需要一种新型电弧炉炼钢用集束氧枪结构，能够采用氢气作为燃气，提高氧气射流穿透力和燃烧强度，同时便于维护和更换。

技术实现思路

1、本实用新型的目的是提供一种能够提高氧气射流穿透力和燃烧强度的电弧炉炼钢用集束氧枪。

2、本实用新型的另一目的是一种便于维护和更换的可拆卸的电弧炉炼钢用集束氧枪。

3、本实用新型的再一目的是提供一种能够采用氢气作为燃气，热效率高、能量密度大以及燃气清洁可再生的电弧炉炼钢用集束氧枪。

4、为达到上述目的，本实用新型提出了一种电弧炉炼钢用集束氧枪，包括氧枪枪体，所述氧枪枪体的一侧连接进氧管，其另一侧连接集束喷头，所述氧枪枪体包括由内至外依次同轴套设的氧枪内管、中管、水冷内管和水冷外管，所述氧枪内管与所述进氧管相连接，在所述水冷内管与所述水冷外管之间沿轴向布设有隔水板，所述氧枪内管与所述集束喷头相连接，所述水冷内管与所述水冷外管套装在所述集束喷头外周壁外侧并沿所述集束喷头的轴向向外延伸形成燃烧室，所述燃烧室沿所述集束喷头的轴向向外的延伸方向呈径向收缩且具有端口的渐缩式结构。

5、进一步的，所述燃烧室的收缩角度为10°～30°。

6、进一步的，所述中管朝向所述进氧管的一侧与所述氧枪内管可拆卸连接，所述水冷内管朝向所述进氧管的一侧与所述中管可拆卸连接，所述水冷外管朝向所述进氧管的一侧与所述水冷内管可拆卸连接。

7、进一步的，所述水冷外管连接出水管，所述水冷内管连接进水管；所述水冷外管与所述水冷内管朝向所述进氧管方向的一侧通过第一法兰连接；所述水冷内管与所述中管朝向所述进氧管方向的一侧通过第二法兰连接，所述中管朝向所述进氧管方向的一侧与所述氧枪内管通过第三法兰连接。

8、进一步的，在所述水冷内管与所述中管的连接处设有第一联接圈；所述中管与所述氧枪内管的连接处设有第二联接圈。

9、进一步的，在所述氧枪枪体内，所述氧枪内管的内腔形成主氧气通道，所述氧枪内管与所述中管之间的空腔形成氢气通道，所述中管与所述水冷内管之间的空腔形成环氧通道，所述水冷内管与所述隔水板及所述隔水板与所述水冷外管之间的空腔相连通形成水冷却通道，所述氢气通道与氢气供气管相连通，所述环氧通道与环氧供气管相连通。

10、进一步的，所述集束喷头包括主氧拉瓦尔管和圆筒形的内置铜头，所述主氧拉瓦尔管的进口侧与所述氧枪内管对接并连通，所述主氧拉瓦尔管的出口侧与所述燃烧室对接并连通，所述内置铜头套合在所述主氧拉瓦尔管外周壁与所述水冷内管之间并与所述燃烧室相邻接，在所述内置铜头内壁上沿轴向贯通设有多个环氢孔，所述环氢孔的一端与所述氢气通道相连通，所述环氢孔的另一端与所述燃烧室相连通，在所述内置铜头外壁上沿轴向贯通设有多个环氧孔，所述环氧孔的一端与所述环氧通道相连通，所述环氧孔的另一端与所述燃烧室相连通，所述多个环氢孔和所述多个环氧孔沿周向交错布设。

11、进一步的，各所述环氧孔沿轴向倾斜设置，倾斜角度为20°～30°。

12、进一步的，述环氢孔和所述环氧孔的横截面均呈半圆形。

13、进一步的，所述主氧拉瓦尔管与所述氧枪内管焊接，所述内置铜头与所述中管焊接。

14、本实用新型具有以下特点和优点：

15、1、本实用新型采用渐缩式燃烧室，混气体经收缩加速后喷出，以高动能换取强穿透力，使周围燃气与氧气充分混合燃烧形成高温火焰罩，增强主氧气射流对金属熔池的穿透深度搅拌强度，强化了电炉冶炼。

16、2、本实用新型采用大流量氢气代替甲烷作为电弧炉集束射流氧枪的燃气，降低高热值燃气（如天然气）消耗，减少炼钢过程碳排放，实现电弧炉绿色低碳生产。

17、3、本实用新型结构紧凑，采用可拆卸设计，使氧枪维护更换方便快捷

18、4、本实用新型采用轴向倾斜设置，改善了燃料与氧气的燃烧效果，提高了氧气利用率。

1.一种电弧炉炼钢用集束氧枪，包括氧枪枪体，所述氧枪枪体的一侧连接进氧管，其另一侧连接集束喷头，其特征在于，所述氧枪枪体包括由内至外依次同轴套设的氧枪内管、中管、水冷内管和水冷外管，所述氧枪内管与所述进氧管相连接，在所述水冷内管与所述水冷外管之间沿轴向布设有隔水板，所述氧枪内管与所述集束喷头相连接，所述水冷内管与所述水冷外管套装在所述集束喷头外周壁外侧并沿所述集束喷头的轴向向外延伸形成燃烧室，所述燃烧室沿所述集束喷头的轴向向外的延伸方向呈径向收缩且具有端口的渐缩式结构。

2.如权利要求1所述的电弧炉炼钢用集束氧枪，其特征在于，所述燃烧室的收缩角度为10°～30°。

3.如权利要求1所述的电弧炉炼钢用集束氧枪，其特征在于，所述中管朝向所述进氧管的一侧与所述氧枪内管可拆卸连接，所述水冷内管朝向所述进氧管的一侧与所述中管可拆卸连接，所述水冷外管朝向所述进氧管的一侧与所述水冷内管可拆卸连接。

4.如权利要求3所述的电弧炉炼钢用集束氧枪，其特征在于，所述水冷外管连接出水管，所述水冷内管连接进水管；所述水冷外管与所述水冷内管朝向所述进氧管方向的一侧通过第一法兰连接；所述水冷内管与所述中管朝向所述进氧管方向的一侧通过第二法兰连接，所述中管朝向所述进氧管方向的一侧与所述氧枪内管通过第三法兰连接。

5.如权利要求4所述的电弧炉炼钢用集束氧枪，其特征在于，在所述水冷内管与所述中管的连接处设有第一联接圈；所述中管与所述氧枪内管的连接处设有第二联接圈。

6.如权利要求1至5中任一项所述的电弧炉炼钢用集束氧枪，其特征在于，在所述氧枪枪体内，所述氧枪内管的内腔形成主氧气通道，所述氧枪内管与所述中管之间的空腔形成氢气通道，所述中管与所述水冷内管之间的空腔形成环氧通道，所述水冷内管与所述隔水板及所述隔水板与所述水冷外管之间的空腔相连通形成水冷却通道，所述氢气通道与氢气供气管相连通，所述环氧通道与环氧供气管相连通。

7.如权利要求6中所述的电弧炉炼钢用集束氧枪，其特征在于，所述集束喷头包括主氧拉瓦尔管和圆筒形的内置铜头，所述主氧拉瓦尔管的进口侧与所述氧枪内管对接并连通，所述主氧拉瓦尔管的出口侧与所述燃烧室对接并连通，所述内置铜头套合在所述主氧拉瓦尔管外周壁与所述水冷内管之间并与所述燃烧室相邻接，在所述内置铜头内壁上沿轴向贯通设有多个环氢孔，所述环氢孔的一端与所述氢气通道相连通，所述环氢孔的另一端与所述燃烧室相连通，在所述内置铜头外壁上沿轴向贯通设有多个环氧孔，所述环氧孔的一端与所述环氧通道相连通，所述环氧孔的另一端与所述燃烧室相连通，所述多个环氢孔和所述多个环氧孔沿周向交错布设。

8.如权利要求7所述的电弧炉炼钢用集束氧枪，其特征在于，各所述环氧孔沿轴向倾斜设置，倾斜角度为20°～30°。

9.如权利要求8所述的电弧炉炼钢用集束氧枪，其特征在于，所述环氢孔和所述环氧孔的横截面均呈半圆形。

10.如权利要求7所述的电弧炉炼钢用集束氧枪，其特征在于，所述主氧拉瓦尔管与所述氧枪内管焊接，所述内置铜头与所述中管焊接。