一种带双气室的环缝式底吹供气元件的制作方法

1.本实用新型属于冶金技术领域，涉及供气元件，尤其涉及一种带双气室的环缝式底吹供气元件。


背景技术：

2.随着科学技术的发展和产业需求，对钢材质量的要求越来越高，特殊钢种冶炼比例不断增加，同时环保压力也日益增大，如何提高产率减少能耗成为亟待解决的关键技术问题。
3.钢包底吹氩是钢包精炼过程中的一个重要手段，底吹供气元件是通过透气芯的底部尾管向钢包内吹入惰性气体，实现搅拌钢水、均化钢水成分、温度、促进非金属夹杂物上浮和缩短冶炼时间等功能的核心元件，由透气芯和底座组成，通常安装在钢包底部。目前钢铁精炼使用的主要为环缝管式和弥散型透气砖式两种。弥散式透气砖的强度和密度较低，抗冲击性能较差，抗氧气清吹性能、抗侵蚀性能和抗渗透性能都不理想，对钢液的搅拌效果差，使用寿命短。因此，环缝管式供气元件的应用更为广泛。环缝管式供气元件的结构设计对冶炼至关重要，关系到冶炼进度和产能、炉体寿命以及损耗和成本。目前国内大型炼钢厂使用的多为底部供气方式。
4.cn101487072b公开了一种炼钢多功能环缝式供气元件，属于炼钢技术领域。该元件包括喷气管、安装法兰、分气室、进气室；喷气管由2～5层管同心套装组成，最内层的管称作中心管，在各管层与管层之间，各层管相互之间的环缝缝隙宽度为0.2～3.0mm，采用由不锈钢堆焊的点或者筋用以保证了缝隙宽度的精确定位，使钢水不能润湿钢管内壁，所以不易灌入堵塞；与喷气管相联的是安装法兰，与安装法兰相联的是分气室，将由进气室输送进来的气体，分配进入喷气管的各个环缝喷出，与分气室相联的是进气室。优点在于，使复吹转炉的炉龄由2000多炉提高到10000炉以上，最高已超过30000炉，复吹比100％，全炉役期内未更换底吹供气元件，解决复吹转炉寿命低这一世界性冶金难题。
5.cn112212700a公开了一种环缝式供气元件和供气方法，属于冶金技术领域，解决了现有技术中无法实现薄渣层、无渣层或者复杂工艺条件下的气体高强度喷吹的问题。该环缝式供气元件包括中心管、内套管、外套管、外气室以及位于外气室内的内气室，中心管、内套管和外套管依次套装，中心管与内套管之间形成至少一个内环缝，内套管与外套管之间形成至少一个外环缝，内环缝与内气室连通，外环缝与外气室连通。该供气方法为内气体依次通过内气室和内环缝喷吹进入冶金炉金属熔池；和/或，外气体依次通过外气室和外环缝喷吹进入冶金炉金属熔池；内气体和外气体的种类相同或不同。该发明的供气元件和供气方法可用于冶金炉的气体高强度喷吹。
6.cn201081561y公开了一种报警式电弧炉底吹供气元件。在供气元件安全高度线之下，在供气元件内底部埋设一根端部封闭的报警钢管，同时将报警钢管焊接在气室底板上，并与报警进气管相通，其进气独立于底吹进气管，引出气室外，与供气系统相接；另外，报警钢管与流量检测装置连接。该实用新型与现有技术相比能在底吹供气元件被蚀损到不安全
高度时能明显报警；具有当出现不安全信号时，操作人员便可及时更换电弧炉底吹供气元件，既保证了供气元件的合理利用，也保证了生产安全的优点。
7.现有技术公开的供气元件，能达到很好的供气元件与长炉龄的匹配效果，但是不能灵活地对各环缝进行差异化的精准控制，虽然解决了多环缝单独控制的技术问题，但是由于采用了多个直角的弯折结构与环缝管相连，结构复杂，使得通入气体在管道内部陡然转向，加大了气体输送时的阻力，流速和流量降低，钢液搅拌效果不理想，因此，亟需开发一种解决上述问题的供气元件满足生产需要。


技术实现要素：

8.针对现有技术存在的不足，本实用新型的目的在于提供一种带双气室的环缝式底吹供气元件，在本实用新型中，通过设立大容积的外环进气室，能有效提升供气的稳定性，使得底吹供气压力波动小，防止狭缝堵塞；减少供气元件顶部熔损，从而延长供气元件的使用寿命，保证底吹的冶金效果。另外，与传统小气室相比，大体积的腔体降低了气体过滤的阻力降，既可节能又可提升供气系统的稳定性。
9.为达此目的，本实用新型采用以下技术方案：
10.本实用新型提供了一种带双气室的环缝式底吹供气元件，所述的环缝式底吹供气元件包括透气芯和底座，所述的透气芯固定连接底座，所述的底座包括法兰，所述法兰的一侧表面设置有外环进气室，所述透气芯一端穿过法兰后贯穿外环进气室的腔壁。所述的外环进气室外壁设置有内环进气室，所述的透气芯贯穿外环进气室的一端设置有内环进气室，所述外环进气室与内环进气室的容积比例为(20～60)：1，例如可以是20：1、30：1、40：1、50：1、60：1，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
11.在本实用新型中，通过设立大容积的外环进气室，能有效提升供气的稳定性，使得底吹供气压力波动小，防止狭缝堵塞；减少供气元件顶部熔损，从而延长供气元件的使用寿命，保证底吹的冶金效果。另外，与传统小气室相比，大体积的腔体降低了气体过滤的阻力降，既可节能又可提升供气系统的稳定性。
12.作为本实用新型一种优选的技术方案，所述的透气芯包括由内至外依次嵌套的第一管道、第二管道和第三管道。
13.需要说明的是，本实用新型对管道的尺寸、形状和材质等结构特征不作具体要求和特殊限定，管道在本实用新型中的作用是构成环缝式的透气芯，形成内环腔体和外环腔体，优选的材质为2cr25ni20耐热不锈钢材质，因此可以理解的是，其他能实现此类功能的管道均可用于本实用新型中，本领域技术人员可以根据使用场景和测试条件对管道的尺寸、形状和材质进行适应性调整。
14.所述的第一管道内填充有耐火材料，所述第一管道和第二管道之间形成内环空腔，所述第二管道和第三管道之间形成外环空腔。
15.需要说明的是，本实用新型对耐火材料的尺寸、形状和材质等结构特征不作具体要求和特殊限定，耐火材料在本实用新型中的作用是填充第一管道，构成环缝式的透气芯，且起到隔热耐火的作用，因此可以理解的是，其他能实现此类功能的耐火材料均可用于本实用新型中，本领域技术人员可以根据使用场景和测试条件对耐火材料的尺寸、形状和材质进行适应性调整。
16.作为本实用新型一种优选的技术方案，所述第三管道的下端与法兰下表面齐平，所述第一管道和第二管道的下端与外环进气室下表面齐平。
17.需要说明的是，本实用新型对法兰的尺寸、形状和材质等结构特征不作具体要求和特殊限定，法兰在本实用新型中的作用是连接透气芯，构成供气元件，且固定连接外环进气室和内环进气室，因此可以理解的是，其他能实现此类功能的法兰均可用于本实用新型中，本领域技术人员可以根据使用场景和测试条件对法兰的尺寸、形状和材质进行适应性调整。
18.作为本实用新型一种优选的技术方案，所述第一管道的厚度为1～2mm，例如可以是1mm、1.1mm、1.2mm、1.3mm、1.4mm、1.5mm、1.6mm、1.7mm、1.8mm、1.9mm、2.0mm，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
19.所述第一管道的长度为1～1.8m，例如可以是1m、1.1m、1.2m、1.3m、1.4m、1.5m、1.6m、1.7m、1.8m，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
20.所述第二管道的厚度为1～2mm，例如可以是1mm、1.1mm、1.2mm、1.3mm、1.4mm、1.5mm、1.6mm、1.7mm、1.8mm、1.9mm、2.0mm，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
21.所述第二管道的长度为1～1.8m，例如可以是1m、1.1m、1.2m、1.3m、1.4m、1.5m、1.6m、1.7m、1.8m，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
22.所述第三管道的厚度为1～1.5mm，例如可以是1mm、1.1mm、1.2mm、1.3mm、1.4mm、1.5mm，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
23.所述第三管道的长度为1～1.5m，例如可以是1m、1.1m、1.2m、1.3m、1.4m、1.5m，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
24.作为本实用新型一种优选的技术方案，所述第三管道连接外环进气口，所述第一管道和第二管道连接内环进气口。
25.作为本实用新型一种优选的技术方案，所述的外环进气室和内环进气室为两个独立的进气室。
26.作为本实用新型一种优选的技术方案，所述外环进气室的高度为30～100mm，例如可以是30mm、40mm、50mm、60mm、70mm、80mm、90mm、100mm，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
27.所述外环进气室的直径为160～260mm，例如可以是160mm、170mm、180mm、190mm、200mm、210mm、220mm、230mm、240mm、250mm、260mm，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
28.作为本实用新型一种优选的技术方案，所述外环进气室包括第一室和与所述第一室连通的进气室，所述的进气室与内环进气室对称设置，所述的进气室与内环进气室分别设置有外环进气接口和内环进气接口，部分气体由下至上经外环进气接口进入外环进气室，再经外环空腔排出，部分气体由下至上经内环进气接口进入内环进气室，再经内环空腔排出。
29.作为本实用新型一种优选的技术方案，所述的第一室和与所述第一室连通的进气室的连通处，及透气芯贯穿外环进气室的贯穿处，均设置有过滤装置，所述的过滤装置为气体过滤器。
30.需要说明的是，本实用新型对气体过滤器的尺寸、形状和材质等结构特征不作具体要求和特殊限定，气体过滤器在本实用新型中的作用是过滤由下进入到内环进气室和外环进气室的气体，因此可以理解的是，其他能实现此类功能的气体过滤器均可用于本实用新型中，本领域技术人员可以根据使用场景和测试条件对气体过滤器的尺寸、形状和材质进行适应性调整。
31.作为本实用新型一种优选的技术方案，所述透气芯和底座的连接方式为焊接，所述的焊接采用氩弧焊接。
32.需要说明的是，本实用新型对焊接方式不作具体要求和特殊限定，焊接在本实用新型中的作用是固定连接法兰、外环进气室、内环进气室和透气芯，且能达到密封效果，因此可以理解的是，其他能实现此类功能的焊接方式均可用于本实用新型中，本领域技术人员可以根据使用场景和测试条件对焊接方式进行适应性调整。
33.示例性地，本实用新型提供的一种带双气室的环缝式底吹供气元件的工作原理为部分气体由下至上经外环进气接口进入外环进气室，再经外环空腔排出，部分气体由下至上经内环进气接口进入内环进气室，再经内环空腔排出。
34.与现有技术相比，本实用新型的有益效果为：
35.在本实用新型中，通过设立大容积的外环进气室，能有效提升供气的稳定性，使得底吹供气压力波动小，防止狭缝堵塞；减少供气元件顶部熔损，从而延长供气元件的使用寿命，保证底吹的冶金效果。另外，与传统小气室相比，大体积的腔体降低了气体过滤的阻力降，既可节能又可提升供气系统的稳定性。
附图说明
36.图1为本实用新型一个具体实施方式提供的一种带双气室的环缝式底吹供气元件的结构示意图；
37.其中，1-透气芯；2-耐火材料；3-法兰；4-外环进气口；5-外环进气室；6-内环进气室；7-气体过滤器；8-外环进气接口；9-内环进气接口；10-内环进气口；11-第一室。
具体实施方式
38.需要理解的是，在本实用新型的描述中，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
39.需要说明的是，在本实用新型的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述
术语在本实用新型中的具体含义。
40.下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本实用新型的技术方案。
41.在一个具体实施方式中，本实用新型提供了一种带双气室的环缝式底吹供气元件，所述的环缝式底吹供气元件如图1所示，包括透气芯1和底座，所述的透气芯1固定连接底座，底座包括法兰3，法兰3的一侧表面设置有外环进气室5，透气芯1一端穿过法兰3后贯穿外环进气室5的腔壁。
42.外环进气室5外壁设置有内环进气室6，透气芯1贯穿外环进气室5的一端设置有内环进气室6，外环进气室5与内环进气室6的容积比例为(20～60)：1，例如可以是20：1、30：1、40：1、50：1、60：1，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
43.在本实用新型中，通过设立大容积的外环进气室5，能有效提升供气的稳定性，使得底吹供气压力波动小，防止狭缝堵塞；减少供气元件顶部熔损，从而延长供气元件的使用寿命，保证底吹的冶金效果。另外，与传统小气室相比，大体积的腔体降低了气体过滤的阻力降，既可节能又可提升供气系统的稳定性。
44.透气芯1包括由内至外依次嵌套的第一管道、第二管道和第三管道。
45.需要说明的是，本实用新型对管道的尺寸、形状和材质等结构特征不作具体要求和特殊限定，管道在本实用新型中的作用是构成环缝式的透气芯1，形成内环腔体和外环腔体，因此可以理解的是，其他能实现此类功能的管道均可用于本实用新型中，本领域技术人员可以根据使用场景和测试条件对管道的尺寸、形状和材质进行适应性调整。
46.第一管道内填充有耐火材料2，第一管道和第二管道之间形成内环空腔，第二管道和第三管道之间形成外环空腔。
47.需要说明的是，本实用新型对耐火材料2的尺寸、形状和材质等结构特征不作具体要求和特殊限定，耐火材料2在本实用新型中的作用是填充第一管道，构成环缝式的透气芯1，且起到隔热耐火的作用，因此可以理解的是，其他能实现此类功能的耐火材料2均可用于本实用新型中，本领域技术人员可以根据使用场景和测试条件对耐火材料2的尺寸、形状和材质进行适应性调整。
48.第三管道的下端与法兰3下表面齐平，第一管道和第二管道的下端与外环进气室5下表面齐平。
49.需要说明的是，本实用新型对法兰3的尺寸、形状和材质等结构特征不作具体要求和特殊限定，法兰3在本实用新型中的作用是连接透气芯1，构成供气元件，且固定连接外环进气室5和内环进气室6，因此可以理解的是，其他能实现此类功能的法兰3均可用于本实用新型中，本领域技术人员可以根据使用场景和测试条件对法兰3的尺寸、形状和材质进行适应性调整。
50.第一管道的厚度为1～2mm，例如可以是1mm、1.1mm、1.2mm、1.3mm、1.4mm、1.5mm、1.6mm、1.7mm、1.8mm、1.9mm、2.0mm，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
51.第一管道的长度为1～1.8m，例如可以是1m、1.1m、1.2m、1.3m、1.4m、1.5m、1.6m、1.7m、1.8m，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
52.第二管道的厚度为1～2mm，例如可以是1mm、1.1mm、1.2mm、1.3mm、1.4mm、1.5mm、1.6mm、1.7mm、1.8mm、1.9mm、2.0mm，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举
的数值同样适用。
53.第二管道的长度为1～1.8m，例如可以是1m、1.1m、1.2m、1.3m、1.4m、1.5m、1.6m、1.7m、1.8m，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
54.第三管道的厚度为1～1.5mm，例如可以是1mm、1.1mm、1.2mm、1.3mm、1.4mm、1.5mm，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
55.第三管道的长度为1～1.5m，例如可以是1m、1.1m、1.2m、1.3m、1.4m、1.5m，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
56.第三管道连接外环进气口4，第一管道和第二管道连接内环进气口10。外环进气室5和内环进气室6为两个独立的进气室。
57.外环进气室5的高度为30～100mm，例如可以是30mm、40mm、50mm、60mm、70mm、80mm、90mm、100mm，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
58.外环进气室5的直径为160～260mm，例如可以是160mm、170mm、180mm、190mm、200mm、210mm、220mm、230mm、240mm、250mm、260mm，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
59.外环进气室5包括第一室11和与第一室11连通的进气室，进气室与内环进气室6对称设置，进气室与内环进气室6分别设置有外环进气接口8和内环进气接口9，部分气体由下至上经外环进气接口8进入外环进气室5，再经外环空腔排出，部分气体由下至上经内环进气接口9进入内环进气室6，再经内环空腔排出。
60.第一室11和与第一室11连通的进气室的连通处，及透气芯1贯穿外环进气室5的贯穿处，均设置有过滤装置，过滤装置为气体过滤器7。
61.需要说明的是，本实用新型对气体过滤器7的尺寸、形状和材质等结构特征不作具体要求和特殊限定，气体过滤器7在本实用新型中的作用是过滤由下进入到内环进气室6和外环进气室5的气体，因此可以理解的是，其他能实现此类功能的气体过滤器7均可用于本实用新型中，本领域技术人员可以根据使用场景和测试条件对气体过滤器7的尺寸、形状和材质进行适应性调整。
62.透气芯1和底座的连接方式为焊接，具体地，焊接采用氩弧焊接。
63.需要说明的是，本实用新型对焊接方式不作具体要求和特殊限定，焊接在本实用新型中的作用是固定连接法兰3、外环进气室5、内环进气室6和透气芯1，且能达到密封效果，因此可以理解的是，其他能实现此类功能的焊接方式均可用于本实用新型中，本领域技术人员可以根据使用场景和测试条件对焊接方式进行适应性调整。
64.在另一个具体实施方式中，本实用新型提供的一种带双气室的环缝式底吹供气元件的工作原理为部分气体由下至上经外环进气接口8进入外环进气室5，再经外环空腔排出，部分气体由下至上经内环进气接口9进入内环进气室6，再经内环空腔排出。
65.申请人声明，以上所述仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，所属技术领域的技术人员应该明了，任何属于本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，均落在本实用新型的保护范围和公开范围之内。