[12]实用新型专利说明书专利号 ZL
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[51]Int.CI.
C21C 5/46 (2006.01)C22C 1/02 (2006.01)
[45]授权公告日2009年6月3日[22]申请日2008.09.01[21]申请号200820027274.X
[73]专利权人东营方圆有色金属有限公司
地址257091山东省东营市高新经济开发区东七
路西首[72]设计人崔志祥 申殿邦 边瑞民 李维群 杨占岭
王智
[11]授权公告号CN 201250244Y
[74]专利代理机构山东济南齐鲁科技专利事务所有限
公司
代理人宋永丽
权利要求书 1 页 说明书 5 页 附图 1 页
[54]实用新型名称
氧气底吹炉有色冶金超音速氧枪
[57]摘要
本实用新型为一种氧气底吹炉有色冶金超音速氧枪，它包括内芯管、外套管、连接阀座、内外管支撑筋、压盘和密封垫圈，内芯管与外套管通过螺纹和支撑筋现连接与固定，通过内芯管上的压盘及内外管之间的垫圈实现密封，内芯管与外套管也可通过法兰形式实现连接，内芯管为氧气通道，内芯管与外套管之间设有空气通道，有提高生产能力，减排降耗，降低生产成本，减少能源消耗，结构简单，耐高温、高压、抗氧化、耐腐蚀等优点。
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权 利 要 求 书
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1、氧气底吹炉有色冶金超音速氧枪件，包括内芯管、外套管、连接阀座、内外管支撑筋、压盘和密封垫圈，其特征在于内芯管为先缩后扩的锥扇型管，内芯管与外套管通过螺纹和支撑筋实现连接与固定，通过内芯管上的压盘及内外管之间的垫圈实现密封，内芯管为氧气通道，内芯管与外套管之间设有空气通道。
2、根据权利要求1所述的氧气底吹炉有色冶金超音速氧枪件，其特征在于内芯管与外套管也可通过法兰形式实现连接。
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说 明 书
氧气底吹炉有色冶金超音速氧枪
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技术领域：
本实用新型属于有色冶金领域，涉及一种有色冶金生产中在铜、铅等有色金属冶炼氧气底吹炉上使用的超音速氧枪。背景技术：
氧枪是底吹炉的重要部件，通过检索专利文献，一个是有河南豫光金铅股份有限公司申请的氧气底吹炉氧枪实用新型专利申请号200520031130、公开号2808923，其主要特征在于氧枪靠不同内径的套管套装组合在一起，在每个套管之间设置有通道，里边每个套管之间的通道为氧气通道，最外边的套管之间的通道为氮气和水通道。另一个有刘延春申请发明的冶金氧枪实用新型专利申请号200420097465、公开号2739194，其主要特征在于外直管6通过外过渡管8与外锥度管10固定连接，外管设计为锥度管，使沾渣产生一个较大的下滑分力，并在这一分力的作用下沾渣自行脱落，实现枪体不沾渣或少沾渣的目的，提高了氧枪及喷头的寿命。上述两种现有技术分别用在炼铅氧气底吹炉和炼钢转炉上，其氧枪的结构都比较复杂，且内管结构均为直管型，实际生产中气流速度在160--300m/s范围内，达不到音速。
现有技术存在的问题主要有以下几点：①气流速度低于音速，达不到射流状态，气体在熔体内生成的气泡大、浮力大，在熔体中的滞留时间短，而且比表面积小，气体与液固相的接触面积也小。因此，物料反应速度慢且不剧烈，底吹炉的床能力低，反应热量低且不能实现全自热熔炼，需要补热，能耗高；③气—液—固三相间反应不充分，氧气的利用率低，产生的烟气量大，不利于环保及后续烟气的处理；④气流速度低，不利于冷却，氧枪的使用寿命短；⑤
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结构比较复杂，制造与使用成本高；⑥内外套管间的流体介质均为水或氮气，生产成本高。发明内容：
本实用新型针对现有技术中存在的问题，把氧枪内芯管通过变径的方法，使氧气的气流速度达到并超过音速，喷出气流的状态由现有技术的脉冲式，改变为本实用新型的射流型。
本实用新型是一种有色冶金超音速氧枪，涉及铜、铅等有色金属的氧气底吹炉冶炼设备部件，它包括内芯管、外套管、连接阀座、内外管支撑筋、压盘和密封垫圈，内芯管与外套管通过螺纹和支撑筋现连接与固定，通过内芯管上的压盘及内外管之间的垫圈实现密封，内芯管与外套管也可通过法兰形式实现连接，内芯管为氧气通道，内芯管与外套管之间设有空气通道。 本实用新型与现有技术相比，其优点和达到的积极效果主要有以下几点： 1 本实用新型由于氧气的气流速度达到并超过了音速，单位时间的供氧量增大，反应速度加快，氧气底吹炉的生产能力较现有技术可提高1—3倍。 2 本实用新型由于氧气的气流形式达到了射流状态，不但能促进化学反应剧烈，而且能有效扩大氧气与物料的反应面积，热、气、能传递速度快，反应热放出量大，可完全实现全自热熔炼，显著降低燃料消耗，较现有技术可降低30％--70％。
3 本实用新型由于气—液—固三相间反应均匀、充分，氧气的利用率较现有技术可提高5％以上。因此，底吹炉产生的烟气量少，有利于环保及后续烟气处理工序，能显著提高社会与经济效益。
4 本实用新型由于气流速度高，有利于氧枪的冷却和“蘑菇头”的生成，有效延长氧枪的使用寿命，较现有技术可延长1—50倍。因此，可显著延长氧枪
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的更换周期，从而提高生产率，降低生产成本。
5 本实用新型由于内外套管间的流体介质使用廉价的空气，可有效减少能源消耗，增加经济效益。
6 本实用新型由于结构比较简单，耐高温、高压、抗氧化、耐腐蚀等优点。附图说明：
图1为本实用新型的结构示意图。 图2为本实用新型的A-A剖视图。
图中：1为连接阀座，2为压盘，3为密封垫圈，4为内芯管，5为外套管，6为连接阀座，7为支撑筋，a为氧气，b为空气，L1为缩径长度、L2为扩径长度、d0为缩径端最小直径、d2为扩径端最大直径、u0为缩径端最小直径处气流速度、u2为扩径端最大直径处气流速度。 具体实施方式：
下面结合附图详细叙述本实用新型的实施例。
本实用新型改变了原有技术中氧枪内芯管的结构形式，即由原来的直管型，改为先缩后扩的锥扇型，并且结构简单紧凑，内外套管间的流体介质使用廉价的空气，内芯管氧气的气流速度较现有技术提高到1.2--2倍范围内，完全达到并超过了音速。
一种有色冶金超音速氧枪，涉及铜、铅等有色金属的氧气底吹炉冶炼设备部件，它包括内芯管4、外套管5、连接阀座1和6、内外管支撑筋7、压盘2和密封垫圈3。内芯管4与外套管5通过螺纹和支撑筋7实现连接与固定，通过内芯管4上的压盘2及内外管之间的垫圈3实现密封，内芯管4与外套管5也可通过法兰形式实现连接，内芯管4为氧气a通道，内芯管4与外套管5之间设有空气b通道。
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氧气底吹炉有色冶金超音速氧枪附图中，内芯管变径部分标注的缩径长度L1、扩径长度L2、缩径端最小直径d0、扩径端最大直径d2、缩径端最小直径处气流速度u0和扩径端最大直径处气流速度u2即氧枪气流的喷出速度，都可通过有关数学模型研究公式计算得出。
下面以不同大小氧气底吹炉的铜冶炼情况列举几个对比实例： 实例一：现有技术：氧气底吹炉加入矿料量5.5t/h，燃煤量170kg/h，熔炼富氧浓度60％，烟气量6500m/h，氧枪的使用寿命3000h；
本实用新型：氧气底吹炉加入矿料量13.2t/h，燃煤量49kg/h，熔炼富氧浓度70％，烟气量14000m/h，氧枪的使用寿命6500h；
实例二：现有技术：氧气底吹炉加入矿料量35t/h，燃煤量770kg/h，熔炼富氧浓度65％，烟气量36500m/h，氧枪的使用寿命2200h；
本实用新型：氧气底吹炉加入矿料量90t/h，燃煤量260kg/h，熔炼富氧浓度72％，烟气量87000m/h，氧枪的使用寿命5500h；
实例三：现有技术：氧气底吹炉加入矿料量55t/h，燃煤量680kg/h，熔炼富氧浓度67％，烟气量47500m/h，氧枪的使用寿命2000h；
本实用新型：氧气底吹炉加入矿料量135t/h，燃煤量260kg/h，熔炼富氧浓度74％，烟气量107200m/h，氧枪的使用寿命5000h；
由于气流速度的提高，特别是喷流状态的改变，气体在熔体内生成的气泡变小而比表面积增大，气泡的浮力减小而气体在熔体中滞留时间延长，气体与固液相的反应面积及能量随之增大，反应速度亦相应的增大，底吹炉的床能力得到提高；再由于气流喷出的状态由现有技术的脉冲式，改变为本实用新型的射流型，从而优化了循环形式，强化了搅拌能力，并迅速扩大了气—液—固三相物质的反应面积，反应更加均匀、充分、激烈，热、气、能传递速度快，反
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应热放出量大，可完全实现全自热熔炼，显著降低燃料消耗；由于反应充分，氧气的利用率高，因此产生的烟气量少，利于环保及后续烟气处理工序，提高社会与经济效益；由于气流速度达到并超过了音速，有利于氧枪的冷却和“蘑菇头”的生成，可有效延长氧枪的使用寿命；由于内外套管间的流体介质使用廉价的空气，减少了能源消耗，有效降低了生产成本。
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说 明 书 附 图
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