一种耐受型高炉风口套的制作方法

1.本实用新型涉及炼铁高炉送风系统冷却设备，具体涉及一种耐受型高炉风口套。


背景技术：

2.炼铁高炉中承受工作环境最恶劣的冷却元件是风口，其工作环境的恶劣主要在于：高炉风口位于高炉炉缸上部，随着技术的进步和高炉大型化，鼓风速度不断提升，风口前焦炭和煤气的运动与炭的燃烧反应形成的回旋区环境温度达到2000℃以上，渣铁温度达到1400℃以上；处于该环境下的风口正面是高温中心，受回旋区高温辐射和对流热冲击，前端受到高速循环运动的高温物料的冲刷，同时在燃烧区内又受到强烈的氧化作用和微量元素的侵蚀；上方有液态渣、铁滴落熔损或渣皮脱落、悬、崩料，产生的瞬间热流值造成风口变形；回旋区不活跃时，下沿可能直接接触液态渣、铁。
3.高炉风口套是炼铁高炉用于送风和喷煤的重要工艺部件，通过风口套可以向高炉内输送摄氏千度以上的热风，其前端伸入炉内需要随时经受着渣铁熔蚀、变形的考验，现有的风口套绝大部分采用紫铜经铸造加工而成，其处于1200℃以上的高温环境中，始终需承受高温热风的高温冲刷，经常受到1400℃以上的渣铁熔体以及高速循环运动的高温物料的撞击和冲刷，在风口套的前端部的工作温度更是高达1500℃，因高炉回旋区高速旋转的焦粒及炉料的撞击和冲刷，以及渣皮脱落，使得风口套的前部外壁及前端快速磨损，风口套的寿命急剧降低。当炉况不顺或渣皮脱落时，风口套磨损严重，使用不到1个月其前端就出现严重磨损，导致风口套损坏，使用寿命较低，而正常情况下风口套应该使用9个月以上。另外，现有技术中在高炉风口套表面强化措施方面虽有所突破，但远不能抵抗高炉内热流冲击以及高温物料、铁水接触风口套表面产生的瞬间热流峰值，使用效果有待提升。


技术实现要素：

4.本实用新型所要解决的技术问题是提供一种耐受型高炉风口套，这种耐受型高炉风口套具有较好的耐高温强度、耐热腐蚀性能、耐磨性能和抗冲击性能，且抗辐射、抗渗透熔损及抗热流冲击能力高，使用寿命较长。采用的技术方案如下：
5.一种耐受型高炉风口套，包括风口套主体，风口套主体包括法兰、内套、外套和导流器，外套套设在内套外侧，外套后端和内套后端均与法兰固定连接，外套、内套和法兰围成一内部空腔，导流器设置于内部空腔内, 其特征在于：所述耐受型高炉风口套还包括防护环，防护环固定安装在所述风口套主体的前端并将风口套主体的前端面包覆，防护环采用耐火材料或耐热金属材料制成。
6.通常，上述防护环选用的耐火材料或耐热金属材料与高炉内的热流强度及侵蚀机理相匹配，如碳化硅、铝碳质耐材、刚玉莫来石、白云石、复合棕钢玉、钨合金、钛合金等。
7.上述耐受型高炉风口套中，防护环安装在风口套主体的前端并将风口套主体的前端面包覆起来，对风口套主体前端起到进一步的阻挡作用，避免高炉内热流、高温物料、铁水直接冲击或侵蚀风口套主体前端(即使防护环严重受损，风口套仍可独立工作)；并且由
于防护环采用耐火材料或耐热金属材料制成，在高温辐射及热流冲击下能够保持整体性和稳定性，并能抵抗铁水、微量元素的渗透熔蚀以及焦炭运动的冲击及机械磨损，这样，可使得耐受型高炉风口套具有较好的耐高温强度、耐热腐蚀性能、耐磨性能和抗冲击性能，且抗辐射、抗渗透熔损及抗热流冲击能力高，结构简单，成本低，使用寿命较长。
8.一种优选方案中，所述风口套主体的前端面上设有向前凸起的环形凸棱，所述防护环的后端面上设有与环形凸棱相嵌配合的环形凹槽。这样，可使防护环与风口套主体的结合更紧密，保持风口套的结构紧凑；而且当防护环完全破损时，回旋区会向风口套移动，风口套主体前端面上的环形凸棱可有效延缓高温物料对风口套主体前端的冲刷磨损。
9.另一种优选方案中，所述防护环的后端面上设有向后凸起的环形凸棱，所述风口套主体的前端面上设与环形凸棱相嵌配合的环形凹槽。这样，可使防护环与外套的结合更紧密，保持风口套的结构紧凑；而且当防护环完全破损时，回旋区会向风口套移动，风口套主体前端面上环形凹槽的内外两侧槽壁可有效延缓高温物料对风口套主体前端的冲刷磨损。
10.一种优选方案中，所述耐受型高炉风口套还包括多个固定螺钉，所述防护环上设有多个通孔，所述风口套主体前端面上设有多个螺孔，螺孔的数量、固定螺钉的数量均与通孔的数量相同且一一对应；各个固定螺钉均处于相应的螺孔中，各个固定螺钉的杆部均穿过对应的通孔，各个固定螺钉的头部与风口套主体前端面共同将防护环锁紧。通常，所述固定螺钉采用耐热耐高温螺钉。利用多个固定螺钉将防护环锁紧在风口套主体的前端面上，既方便防护环的安装，又能够使防护环与外套牢固结合。
11.更优选方案中， 各个所述固定螺钉的头部凸出至所述防护环的前端面前侧。当高炉内的铁渣掉落时铁渣首先砸落在固定螺钉的头部上，可避免防护环被碰伤；另外，在摆放风口套的时候，如果风口套的前端朝下摆放，风口套前端的各个固定螺钉的头部能够支撑起风口套，避免风口套前端的防护环前端面直接与地面接触而造成碰伤或摩擦刮花。
12.更优选方案中，所述防护环的后端面与所述风口套主体的前端面之间设有缓冲层。由于防护环的材料较硬，需要将缓冲层设置在外套前端面与防护环的后端面之间，消除防护环与外套之间的间隙，避免由于制作误差亦或使用时受到炉内物料冲击导致防护环碎裂。
13.进一步更优选方案中，所述缓冲层的材质为石棉布或云母板。缓冲层也可采用其他耐高温且质地较软的材料。
14.另一种优选方案中，所述防护环的后端面与风口套主体的前端面之间通过浇注或镶铸连接在一起。
15.一种具体方案中，所述外套后端通过第一环形焊缝与所述法兰前端连接，所述内套后端通过第二环形焊缝与所述法兰前端连接。
16.通常，上述外套的材质为铜或者铜合金；上述法兰、内套的材质为铜、铜合金或钢。
17.通常，法兰上一般开设有进水口和出水口，导流器将由外套、内套和法兰围成的内部空腔分隔，形成水冷却通道；在具体设计中，可根据实际情况将内部空腔分隔成多个水冷却通道，以达到风口套最佳冷却效果。防护环与水冷却通道中的水流无干涉，不降低风口套的冷却效果。
18.在实际使用中，可根据高炉实际工况及受损区域，来确定防护环的厚度（防护环的
厚度即为防护环的前端面与后端面之间的间距），适应不同冶炼条件高炉，并有效缩短风口套与高温区及渣铁液的距离。为了进一步提升使用效果，还可以在上述耐受型高炉风口套内锥孔前端进行表面强化处理或浇注、锥嵌陶瓷衬套等，并使内锥孔前端焊缝远离热影响区，有效提升焊缝的稳定性，从而延长风口套使用寿命。
19.本实用新型的耐受型高炉风口套通过在风口套主体的前端安装由耐火材料或耐热金属材料制成的防护环，通过防护环将风口套主体的前端面包覆起来，对风口套主体前端起到进一步的阻挡作用，避免高炉内热流、高温物料、铁水直接冲击或侵蚀风口套主体前端(即使防护环严重受损，风口套仍可独立工作)；并且由于防护环采用耐火材料或耐热金属材料制成，在高温辐射及热流冲击下能够保持整体性和稳定性，并能抵抗铁水、微量元素的渗透熔蚀以及焦炭运动的冲击及机械磨损，这样，可使得耐受型高炉风口套具有较好的导热性能、耐高温强度、耐热腐蚀性能、耐磨性能和抗冲击性能，且抗辐射、抗渗透熔损及抗热流冲击能力高，结构简单，成本低，使用寿命较长。本实用新型的耐受型高炉风口套特别适合用作风口小套。
附图说明
20.图1是本实用新型优选实施方式实施例一的结构示意图。
21.图2是本实用新型优选实施方式实施例二的结构示意图。
22.图3是本实用新型优选实施方式实施例三的结构示意图。
23.图4是本实用新型优选实施方式实施例四的结构示意图。
具体实施方式
24.实施例一
25.如图1所示，这种耐受型高炉风口套包括风口套主体1和防护环2；风口套主体1包括法兰11、内套12、外套13和导流器14，外套13套设在内套12外侧，外套13后端和内套12后端均与法兰11固定连接，外套13、内套12和法兰11围成一内部空腔101，导流器14设置于内部空腔101内；防护环2固定安装在风口套主体1的前端并将风口套主体1的前端面包覆，防护环2采用耐火材料或耐热金属材料制成。
26.在本实施例中，防护环2选用的耐火材料或耐热金属材料与高炉内的热流强度及侵蚀机理相匹配，如碳化硅、铝碳质耐材、刚玉莫来石、白云石、复合棕钢玉、钨合金、钛合金等。
27.在本实施例中，风口套主体1的前端面上设有向前凸起的环形凸棱102，防护环2的后端面上设有与环形凸棱102相嵌配合的环形凹槽201。这样，可使防护环2与风口套主体1的结合更紧密，保持风口套的结构紧凑；而且当防护环2完全破损时，回旋区会向风口套移动，风口套主体1前端面上的环形凸棱102可有效延缓高温物料对风口套主体1前端的冲刷磨损。
28.本实施例的耐受型高炉风口套还包括多个固定螺钉3，防护环2上设有多个通孔202，风口套主体1的前端面上设有多个螺孔103，螺孔103的数量、固定螺钉3的数量均与通孔202的数量相同且一一对应；固定螺钉3采用耐热耐高温螺钉，各个固定螺钉3均处于相应的螺孔103中，各个固定螺钉3的杆部均穿过对应的通孔202，各个固定螺钉3的头部与风口
套主体1前端面共同将防护环2锁紧，各个固定螺钉3的头部31凸出至所述防护环2的前端面前侧。利用多个固定螺钉3将防护环2锁紧在风口套主体1的前端面上，既方便防护环2的安装，又能够使防护环2与外套13牢固结合。当高炉内的铁渣掉落时铁渣首先砸落在固定螺钉3的头部上，可避免防护环2被碰伤；另外，在摆放风口套的时候，如果风口套的前端朝下摆放，风口套前端的各个固定螺钉3的头部能够支撑起风口套，避免风口套前端的防护环2前端面直接与地面接触而造成碰伤或摩擦刮花。
29.在本实施例中，防护环2的后端面与风口套主体1的前端面之间设有缓冲层4，缓冲层4的材质可以为石棉布或云母板，也可采用其他耐高温且质地较软的材料。由于防护环2的材料较硬，需要将缓冲层4设置在外套13前端面与防护环2的后端面之间，消除防护环2与外套13之间的间隙，避免由于制作误差亦或使用时受到炉内物料冲击导致防护环2碎裂。
30.本实施例中，外套13后端通过第一环形焊缝5与法兰11前端连接，内套12后端通过第二环形焊缝6与法兰11前端连接；外套13的前端构成风口套主体1的前端，防护环2固定安装在外套13的前端并将外套13的前端面包覆。
31.在本实施例中，外套13的材质为铜或者铜合金；法兰11、内套12的材质为铜、铜合金或钢。
32.在本实施例中，法兰11上开设有进水口1101和出水口(图中未画出)，导流器14将由外套13、内套12和法兰11围成的内部空腔101分隔，形成水冷却通道；防护环2与水冷却通道中的水流无干涉，不降低风口套的冷却效果。
33.实施例二
34.参考图2，在其他部分均与实施例一相同的情况下，其区别在于：在本实施例中，防护环2的后端面上设有向后凸起的环形凸棱203，风口套主体1的前端面上设与环形凸棱203相嵌配合的环形凹槽104。这样，可使防护环2与外套13的结合更紧密，保持风口套的结构紧凑；而且当防护环2完全破损时，回旋区会向风口套移动，风口套主体1前端面上环形凹槽104的内外两侧槽壁可有效延缓高温物料对风口套主体1前端的冲刷磨损。
35.实施例三
36.参考图3，在其他部分均与实施例一相同的情况下，其区别在于：在本实施例中，防护环2的后端面与风口套主体1的前端面之间通过浇注或镶铸连接在一起。
37.实施例四
38.参考图4，在其他部分均与实施例二相同的情况下，其区别在于：在本实施例中，防护环2的后端面与风口套主体1的前端面之间通过浇注或镶铸连接在一起。
39.此外，需要说明的是，本说明书中所描述的具体实施例，其各部分名称等可以不同，凡依本实用新型专利构思所述的构造、特征及原理所做的等效或简单变化，均包括于本实用新型专利的保护范围内。本实用新型所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离本实用新型的结构或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本实用新型的保护范围。