一种分段自耗式氧枪及其在线更换装置的制作方法

本发明涉及有色金属冶炼，具体为一种用于富氧底吹炉、顶吹炉或侧吹炉的分段自耗式氧枪及其在线更换装置。

背景技术：

1、富氧底吹炉是铜、铅等有色金属冶炼的核心设备。生产时，多支氧枪从炉底插入熔池，通过氧枪向高温熔体（1200-1350℃）喷入富氧空气，完成强化熔炼反应。氧枪通常采用铜合金制作，内部通入冷却压缩风及氧气，以承受极端高温。需要说明的是，上述氧枪堵塞问题并不局限于底吹炉，在顶吹熔炼炉（如isa炉、ausmelt炉，氧枪从炉顶垂直插入熔池）和侧吹熔炼炉（氧枪从炉侧水平或倾斜插入熔池）中同样普遍存在，这些炉型的氧枪在运行中面临相同的结瘤堵塞问题，检修时同样需要停炉拔出整根氧枪，耗时费力。 因此，以下以底吹炉为例进行说明，但本发明的技术方案同样适用于顶吹炉和侧吹炉。

2、在实际运行中，无论何种插入方式的氧枪，其头部都会逐渐被熔体中的高熔点物质（如磁铁矿、铜锍等）包裹、结瘤，形成“蘑菇头”状堵塞物。运行一周左右，堵塞加剧，导致氧气压力下降、喷吹效果恶化，必须停炉转炉（使氧枪脱离熔体液面），然后将整根氧枪（长度约100-150cm）从炉体氧枪孔中拔出，清理或更换枪头后再装回。整个检修过程通常需要4小时以上，且氧枪拔出、装入完全依赖人工敲击及机械辅助，劳动强度极大，受限空间作业存在安全隐患。

3、综上所述，现有氧枪更换技术存在以下不足：必须停炉转炉，检修时间长（4小时以上），影响产能；氧枪整体拔出更换，材料浪费严重；人工敲击拔插，劳动强度大，且存在受限空间作业安全隐患；缺乏快速处理的自动化手段。

4、因此，如何实现氧枪堵塞后的快速在线处理、减少转炉检修时间、降低人工劳动强度，是本领域亟待解决的难题。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明旨在提供一种分段自耗式氧枪及其在线更换装置，解决现有富氧底吹炉氧枪堵塞后必须整体拔出更换、检修时间长、劳动强度大、存在安全隐患的技术问题。

2、基于上述目的，本发明采取如下技术方案：

3、一种分段自耗式氧枪及其在线更换装置，包括炉体、炉壁、活塞、液压推进机构和分段自耗式氧枪，炉体外壁上设有炉壁，分段自耗式氧枪包括沿轴向从前往后依次连接的n个氧枪头和氧枪底座，前n-1个氧枪头由氧枪头段和低熔点合金段组成，最后一个氧枪头由氧枪头段组成，且最后一个氧枪头的底部固定在氧枪底座上，活塞的一端和液压推进机构连接，活塞的另一端设有活塞杆，活塞杆和氧枪底座连接，炉体和炉壁上设有供氧枪头穿过的氧枪孔，氧枪头通过氧枪孔贯穿炉壁插入炉体内部，喷射氧气和/或压缩空气，氧枪壁与炉壁接触处涂抹耐火材料实现密封，其中，n为整数，且n≥2。

4、进一步地，氧枪头内设有压缩空气输送通道和氧气输送通道，前后氧枪头内的压缩空气输送通道大小相同且轴向对应设置从而在整个分段自耗式氧枪内部形成轴向的压缩空气输送通道，前后氧枪头内的氧气输送通道大小相同且轴向对应设置从而在整个分段自耗式氧枪内部形成轴向的氧气输送通道，氧枪底座对应压缩空气输送通道和氧气输送通道分别设有压缩空气进口和氧气进口。

5、进一步地，液压推进机构由a油管、液压站、b油管、油缸组成，活塞位于油缸内，活塞杆伸出油缸外和氧枪底座连接，a油管、b油管的一端分别和液压站连接，a油管、b油管的另一端分别和油缸的顶部和底部连接。

6、进一步地，氧枪头段和低熔点合金段的直径相同，氧枪头段和低熔点合金段之间一体成型。

7、进一步地，活塞杆头部设有法兰盘，法兰盘的外缘周向设有第一螺纹孔，氧枪底座外缘周向对应第一螺纹孔设有第二螺纹孔，氧枪底座和法兰盘之间通过螺杆和螺母连接。

8、本发明中的氧枪头形成“多段串联、逐级消耗”的结构；所述低熔点合金段由低熔点合金材料制成，该低熔点合金在常温及氧枪正常工作温度下保持固态，其熔点介于400-850℃之间，显著低于炉内熔体温度（1200-1350℃），但高于氧枪正常工作时枪身的温度（约100-300℃）；所述氧枪头发生堵塞时，氧气压力增大，此时如图所示控制液压站通过b油管将油压入活塞下部，活塞上部的油通过a油管流回液压站，活塞杆伸出，推动整根氧枪向炉内方向推进一个枪头段加一个低熔点合金段的距离（通常为10-20cm），使当前堵塞的氧枪头段及与其相邻的低熔点合金段一并进入炉体高温熔区；此时适当减少压缩空气与氧气的输送量，以降低熔池搅动强度，依靠熔体自身热量（1200-1350℃）使第一低熔点合金段迅速熔化，当前堵塞的氧枪头段脱落，下一级预制的氧枪头段自然暴露出来，成为新的工作枪头。当氧枪使用完毕需要整体更换时（即所有预制枪头段均已消耗完毕），转炉使氧枪脱离熔体液面后，控制液压站通过a油管将压力油送入活塞上腔，活塞下腔的回油经b油管流回液压站，活塞杆缩回，将整根氧枪从炉体内拔出，然后打开连接法兰进行更换。上述过程可全程远程操作，减少人员参与，降低人工劳动强度。

1.一种分段自耗式氧枪及其在线更换装置，其特征在于，包括炉体、炉壁、活塞、液压推进机构和分段自耗式氧枪，炉体外壁上设有炉壁，分段自耗式氧枪包括沿轴向从前往后依次连接的n个氧枪头和氧枪底座，前n-1个氧枪头由氧枪头段和低熔点合金段组成，最后一个氧枪头由氧枪头段组成，且最后一个氧枪头的底部固定在氧枪底座上，活塞的一端和液压推进机构连接，活塞的另一端设有活塞杆，活塞杆和氧枪底座连接，炉体和炉壁上设有供氧枪头穿过的氧枪孔，氧枪头通过氧枪孔贯穿炉壁插入炉体内部，喷射氧气和/或压缩空气，氧枪壁与炉壁接触处涂抹耐火材料实现密封，其中，n为整数，且n≥2。

2.根据权利要求1所述分段自耗式氧枪及其在线更换装置，其特征在于，氧枪头内设有压缩空气输送通道和氧气输送通道，前后氧枪头内的压缩空气输送通道大小相同且轴向对应设置从而在整个分段自耗式氧枪内部形成轴向的压缩空气输送通道，前后氧枪头内的氧气输送通道大小相同且轴向对应设置从而在整个分段自耗式氧枪内部形成轴向的氧气输送通道，氧枪底座对应压缩空气输送通道和氧气输送通道分别设有压缩空气进口和氧气进口。

3.根据权利要求1所述分段自耗式氧枪及其在线更换装置，其特征在于，液压推进机构由a油管、液压站、b油管、油缸组成，活塞位于油缸内，活塞杆伸出油缸外和氧枪底座连接，a油管、b油管的一端分别和液压站连接，a油管、b油管的另一端分别和油缸的顶部和底部连接。

4.根据权利要求1或2所述分段自耗式氧枪及其在线更换装置，其特征在于，氧枪头段和低熔点合金段的直径相同，氧枪头段和低熔点合金段一体成型。

5.根据权利要求1所述分段自耗式氧枪及其在线更换装置，其特征在于，活塞杆头部设有法兰盘，法兰盘的外缘周向设有第一螺纹孔，氧枪底座外缘周向对应第一螺纹孔设有第二螺纹孔，氧枪底座和法兰盘之间通过螺杆和螺母连接。