一种电弧炉多角度喷碳装置的制作方法

本发明涉及电弧炉炼钢设备，尤其是涉及一种电弧炉多角度喷碳装置。

背景技术：

1、电弧炉炼钢过程中，炉门喷碳是实现泡沫渣造渣、钢水增碳及节能降耗的关键工艺，目前主流喷碳设备主要分为两类：一类是与氧枪集成的碳氧复合喷枪，通过炉门处并列设置的水冷氧枪与碳枪协同作业；另一类是独立设置的碳粉喷枪，依靠机械臂或人工操作完成进枪与定位。然而，现有设备在实际应用中存在以下突出缺陷：

2、1.喷碳覆盖范围有限，存在明显喷射死区：现有碳枪多为固定式结构，枪头无自主旋转功能，仅依赖机械臂摆动调整喷射位置，但受炉门口尺寸限制，摆动角度通常局限于30°夹角以内，导致炉内形成大面积喷碳盲区。尤其对于大功率电弧炉，炉内空间广阔，碳粉无法均匀分布，严重影响冶炼均匀性。

3、2.喷吹角度固定，碳粉利用率低：喷头喷射角度为固定设计，无法适应钢水液面波动和炉渣层厚度变化，导致碳粉大部分喷射至炉渣表面而非钢水内部，造成碳粉浪费、增碳效果不佳，冶炼成本居高不下。

4、现有技术中，虽有针对喷枪结构的改进（如组合锻压氧枪喷头、机械臂驱动喷枪），但均未解决枪头自主旋转、多角度适配、在线防堵及快速响应调节等核心问题。

5、因此亟须开发一种集成自旋转、多角度喷射、防堵清堵、快速调节及备用保障功能的新型喷碳装置。

技术实现思路

1、本发明的目的是解决背景技术中所提出的至少一个技术问题。

2、本发明提供了一种电弧炉多角度喷碳装置，包括基座、支撑臂、进枪驱动机构、碳枪本体、碳粉供给系统、防堵气吹装置和外部控制系统；

3、所述基座包括柱形座，以及转动设置在柱形座顶部的旋转座；

4、所述支撑臂包括转动设置在旋转座顶部的第一支臂，以及转动设置在第一支臂顶部的第二支臂；

5、所述进枪驱动机构包括设置在第二支臂前端的滑轨，以及滑动设置在滑轨表面的滑动座，且滑轨的表面设置有用于驱动滑动座滑动的进枪驱动电机；

6、所述碳枪本体包括沿轴线从后至前依次包括固设在滑动座端部的枪尾连接段、枪管主体及喷头组件，所述喷头组件包括固设在枪管主体前端的喷头座，以及设置在喷头座内部的旋转套筒，所述旋转套筒的前端固设有喷嘴；

7、所述碳粉供给系统包括旋转设置在碳枪本体前端的气力输送管路、加压式碳粉储罐以及旋转密封接头。

8、优选的，所述旋转座的顶部固设有第一转动座，所述第一支臂的底端通过第一转轴与第一转动座的内壁转动连接，所述第一支臂的顶部开设有转动口，且第二支臂的后端通过连接轴与转动口的内壁转动连接。

9、通过采用上述技术方案，使第一支臂的底端能够与旋转座的顶部转动连接，同时能够使第二支臂的底端能够与第一支臂的顶端转动连接。

10、优选的，所述柱形座为空心结构，且柱形座的顶部开设有供旋转座转动的转动开口，所述柱形座的内底壁固设有旋转电机，所述旋转电机的输出端固设有输出轴，所述输出轴的表面固设有主动齿盘，所述旋转座的底端固设有衔接轴，且衔接轴的表面固设有与主动齿盘相互啮合的从动齿盘，所述柱形座的外表面开设有弧形透气开口，且弧形透气开口的内壁固设有弧形透气网。

11、通过采用上述技术方案，能够通过旋转电机的转动带动输出轴和主动齿盘转动，从而能够带动从动齿盘和衔接轴转动，进而能够带动旋转座减速旋转，而且弧形透气网的设置便于旋转电机进行散热。

12、优选的，所述旋转座的上表面固设有第二转动座，且第一支臂的表面固设有与第二转动座相对应的第三转动座，所述第二转动座的内壁通过第二转轴转动设置有第一液压杆，所述第一液压杆的伸缩端通过第三转轴与第三转动座的内壁转动连接，所述第一支臂的表面还固设有第四转动座，所述第二支臂的表面固设有第五转动座，所述第四转动座的内壁通过第四转轴转动设置有第二液压杆，所述第二液压杆的伸缩端通过第五转轴与第五转动座的内壁转动连接。

13、通过采用上述技术方案，能够分别通过第一液压杆和第二液压杆的伸缩，分别实现对第一支臂与第二支臂角度的快速调节。

14、优选的，所述旋转套筒通过轴承转动设置在喷头座的内部，且所述旋转套筒的内壁设置有旋转角度编码器，所述喷嘴的内部开设有碳粉喷射通道及若干辅助气体喷孔，碳粉喷射通道轴线与枪管主体轴线呈10°～45°夹角，且所述喷头座的内部设置有用于驱动旋转套筒旋转的小型电机。

15、通过采用上述技术方案，可通过旋转套筒带动实现360°全向喷射。

16、优选的，所述加压式碳粉储罐设置在枪管主体的表面，所述加压式碳粉储罐设置的上部设置有进料口及排气阀，下部设置有出粉口及流量调节阀，所述气力输送管路的一端连接加压式碳粉储罐出粉口，另一端通过旋转密封接头与枪尾连接段连通，所述气力输送管路上依次设有主气流调节阀、压力传感器及流量计，所述旋转密封机构采用同轴式内圈与外圈结构，内圈与碳枪本体同步旋转，外圈与输送管路固定，内圈与外圈之间设有密封环及滚珠轴承。

17、通过采用上述技术方案，确保碳粉与气流在枪体旋转状态下连续输送，无泄漏。

18、优选的，所述防堵气吹装置包括开设在喷头座与旋转套筒之间的环形气室，环形气室与高压压缩空气气源连通，所述旋转套筒外壁沿周向均匀开设若干吹扫孔。

19、通过采用上述技术方案，当压力传感器检测到管路压力异常时，控制器启动脉冲吹扫程序，高压空气经环形气室、吹扫孔反向冲入旋转套筒内腔，对喷嘴处板结碳粉进行在线清堵，无需停机拆枪。

20、优选的，所述柱形座的内部设置有自润滑机构，所述自润滑机构包括固设在柱形座内壁的密封板，所述密封板的表面分别开设有供输出轴和衔接轴转动的第一通孔与第二通孔，所述自润滑机构还包括固设在柱形座内底壁的弧形储油盒，所述弧形储油盒的顶部内侧壁设置有延伸至柱形座外表面的加注管，且加注管的顶部设置有密封塞，所述弧形储油盒的内部通过加注管加注有润滑油，所述弧形储油盒的内底部设置有延伸至密封板上表面的润滑管，所述润滑管的顶端设置有与从动齿盘齿槽相对应的滴灌头。

21、通过采用上述技术方案，能够通过润滑管端部的滴灌头滴出的润滑油实现对从动齿盘齿槽的自动润滑，从而实现对从动齿盘与主动齿盘啮合处的自动润滑。

22、优选的，所述自润滑机构还包括固设在衔接轴底端的往复螺纹柱，所述往复螺纹柱的外表面螺纹连接有升降盘，所述柱形座的内底壁固设有加压筒，所述加压筒的内壁滑动设置有活塞盘，所述活塞盘的顶部固设有延伸至加压筒顶部的连杆，且加压筒的顶部开设有供连杆滑动的滑孔，所述连杆的顶端与升降盘的下表面固定连接，所述柱形座的内底壁固设有两个限位杆，所述升降盘的表面开设有与两个限位杆表面滑动连接的限位孔。

23、通过采用上述技术方案，能够通过衔接轴的转动带动往复螺纹柱转动，从而能够通过往复螺纹柱的转动带动升降盘自动往复升降，进而能够通过连杆带动活塞盘在加压筒的内部自动往复升降。

24、优选的，所述加压筒的底端外表面分别设置有吸气管和加压管，所述吸气管的端部设置有网状过滤罩，所述加压管的另一端延伸至弧形储油盒的内顶部，且所述吸气管和加压管的表面分别设置有吸气单向阀门和加压单向阀门。

25、通过采用上述技术方案，能够在活塞盘向上移动时，使加压筒能够通过吸气管吸入外部空气，在活塞盘向下移动时，能够通过加压管将加压筒内的空气压入弧形储油盒内。

26、综上所述，本发明包括以下至少一种有益技术效果：

27、1.本发明所述的一种电弧炉多角度喷碳装置，通过设置基座、支撑臂、进枪驱动机构、碳枪本体、碳粉供给系统和防堵气吹装置，使该装置能够实现360°全向喷碳，消除喷射死区：喷嘴通过旋转驱动单元实现自主旋转，配合10°～45°可调喷射夹角，突破机械臂摆动限制，碳粉均匀覆盖炉内所有区域，尤其适用于大功率大容积电弧炉，同时碳粉利用率显著提升：多角度喷射设计可实时适配钢水液面与炉渣层厚度变化，引导碳粉直接射入钢水内部，减少炉渣吸附损耗，增碳效率提升30%以上，碳粉消耗量降低20%，其次在线防堵清堵，保障连续性：反向脉冲吹扫装置可在不停机状态下清除喷头堵塞，避免拆枪清理导致的生产中断，冶炼连续性提升95%以上，而且喷碳量快速响应：采用传感器实时反馈+阀门联动控制，调节响应时间缩短至毫秒级，精准匹配泡沫渣状态，避免碳粉过剩或不足。

28、2.本发明所述的一种电弧炉多角度喷碳装置，通过设置自润滑机构，使该装置在实际使用的过程中，在通过旋转电机驱动主动齿盘带动从动齿盘和衔接轴转动的过程中，衔接轴的转动带动往复螺纹柱转动，往复螺纹柱的转动带动升降盘在限位杆的作用下自动上下往复移动，当升降盘向下移动时，能够通过连杆带动活塞盘向下移动，活塞盘向下移动时，能够对加压筒的内部进行挤压，使加压筒内的空气通过加压管进入弧形储油盒内，从而能够使弧形储油盒内的润滑油通过润滑管和润滑管端部的滴灌头自动滴在从动齿盘的齿槽内，从而能够实现对从动齿盘与主动齿盘啮合处的自动润滑。