应用于顶吹吹炼炉的喷枪的制作方法

1.本技术涉及顶吹吹炼炉的相关设备技术领域，特别地涉及一种应用于顶吹吹炼炉的喷枪。


背景技术：

2.目前顶吹吹炼工艺技术是利用喷枪从吹炼炉顶部插入炉膛内，提供空气、富氧、燃料，以便熔炼冰铜或是其他金属材料。喷枪插入熔池后，熔池处于强烈的搅拌状态，从而满足炉内较强的热力学和动力学条件，提高顶吹炉作业效率。喷枪材质一般为普通不锈钢无缝钢管，由于喷枪长期处在工作温度1300℃左右，而不锈钢在800℃以上的温度会发生蠕变现象，最终可能导致喷枪在此温度下熔融和断裂，所以传统喷枪在此工况下极易产生损耗。此外，在吹炼时铜水处于搅拌状态，铜水有可能会飞溅到喷枪表面，加速破坏枪身本体，从而减少喷枪使用寿命。
3.在现有的顶吹吹炼炉上，为了减少喷枪更换频率，往往喷枪都设计得很长，并附带升降装置。在发现喷枪头部出现损耗后，通过升降装置能够让喷枪的枪头再一次靠近铜水液面。如此循环，直至喷枪长度不足以继续下降，就需要焊接一根新的无缝钢管喷枪来替换。
4.由于升降装置的高温作业要求，其机械结构比较复杂，同时会导致在设立厂房高度时，要增加一定的高度预留给喷枪枪身。这不仅增加了工程投资，而且同时由于喷枪损耗更换频繁，也提高了生产成本，并影响作业率。有鉴于此，本技术提出了一种应用于顶吹吹炼炉的喷枪，以便于在确保喷枪结构简单的同时，提高喷枪的使用寿命。


技术实现要素：

5.为了解决或至少部分地解决上述技术问题，本技术提供了一种应用于顶吹吹炼炉的喷枪，包括：
6.第一连接件，形成有第一通道，所述第一连接件为金属件；以及，
7.第二连接件，形成有第二通道，所述第二连接件为陶瓷件，所述第二连接件与所述第一连接件固定，所述第二通道与所述第一通道连通。
8.可选地，所述第一连接件包括相连接的第一段和第二段，所述第一通道分别贯穿所述第一段和所述第二段；
9.所述第二连接件开设有安装槽，所述第二通道贯穿所述安装槽的槽底，所述第二段与所述安装槽插接配合。
10.可选地，所述第一通道具有进气段和出气段，所述出气段分别连接所述进气段和所述第二通道，在靠近所述出气段的方向上，所述进气段的截面积逐渐减小；在远离所述出气段的方向上，所述第二通道的截面积逐渐增大。
11.可选地，所述喷枪还包括保护套，所述保护套为金属件，所述保护套套设在所述第二连接件的外侧。
12.可选地，所述第二连接件的外周面设置有通气槽，所述通气槽贯穿所述第二连接件的两端；
13.所述保护套的内壁面与所述第二连接件的外周面抵接，以盖合所述通气槽的槽口；
14.所述第一连接件上开设有进风通道，所述进风通道与所述通气槽连通。
15.可选地，所述通气槽沿所述第二连接件的周向呈螺旋状设置。
16.可选地，所述保护套的一端设置有一圈止挡凸沿，所述止挡凸沿抵接在所述第二连接件背离所述第一连接件的端面，所述止挡凸沿上开设有出风孔，所述出风孔与所述通气槽连通。
17.可选地，所述保护套的另一端具有一圈安装凸沿，所述安装凸沿套设在所述第一连接件第一段的外周面，并且，所述保护套另一端的端面与所述第一段的端面抵接。
18.可选地，所述第一段面向所述第二连接件的一端开设有安装缺口，所述安装缺口贯穿所述第一段的外周面，所述安装凸沿伸入所述安装缺口。
19.可选地，所述安装凸沿和所述安装缺口的槽壁焊接。
20.本技术中，喷枪的前端即第二连接件使用陶瓷结构来替代原有的不锈钢材质。陶瓷拥有耐高温，抗热振性的特点，即使在1200℃的高温下，陶瓷也不容易被氧化和破损，因此采用这种结构的喷枪，其使用寿命大大提高，无需频繁更换。另外，该喷枪也无需设置升降机构来减少其更换频率，仅是通过将其前端设置为陶瓷结构，故而可以确保喷枪结构简单。
附图说明
21.为了更清楚地说明本技术的实施方式，下面将对相关的附图做出简单介绍。可以理解，下面描述中的附图仅用于示意本技术的一些实施方式，本领域普通技术人员还可以根据这些附图获得本文中未提及的许多其他的技术特征和连接关系等。
22.图1是本技术实施方式的一种应用于顶吹吹炼炉的喷枪的结构示意图；
23.图2是图1中喷枪的分解示意图；
24.图3是图1中喷枪的剖切示意图。
25.附图标记说明：
26.1、第一连接件；11、第一通道；111、进气段；112、出气段；12、第一段；13、第二段；14、进风通道；15、安装缺口；151、第一槽壁；2、第二连接件；21、第二通道；22、通气槽；3、保护套；31、止挡凸沿；311、出风孔；32、安装凸沿；321、第一表面。
具体实施方式
27.下面结合附图，对本技术进行详细说明。
28.本技术提出了一种应用于顶吹吹炼炉的喷枪，参见图1至图3所示，其包括：
29.第一连接件1，形成有第一通道11，第一连接件1为金属件；以及，
30.第二连接件2，形成有第二通道21，第二连接件2为陶瓷件，第二连接件2与第一连接件1固定，第二通道21与第一通道11连通。
31.其中，第一连接件1可大体呈圆柱状，第一通道11沿第一连接件1的轴线方向贯穿
第一连接件1。当然，其他实施例中，第一连接件1也可以根据需要改变形状，例如方形或者是异形结构等。第一连接件1采用金属材质，具体地，第一连接件1可以采用不锈钢，例如304不锈钢，或者是310不锈钢，310不锈钢材质拥有更好的耐高温特性，在少量提高成本的情况下，能够进一步确保喷枪的使用寿命。
32.第二连接件2同样可以呈圆柱形，该第二通道21沿第二连接件2的轴线方向贯穿其设置。此外，第二连接件2可以是方形或锥形等等。第二连接件2采用陶瓷件。具体地，富氧空气从第一通道11进入到第二通道21中，从第二通道21喷向铜水，因此该第二连接件2是靠近铜水液面设置的。
33.本技术实施例中，喷枪的前端即第二连接件2使用陶瓷结构来替代原有的不锈钢材质。陶瓷拥有耐高温，抗热振性的特点，即使在1200℃的高温下，陶瓷也不容易被氧化和破损，因此采用这种结构的喷枪，其使用寿命大大提高，无需频繁更换。另外，该喷枪也无需设置升降机构来减少其更换频率，仅是通过将其前端设置为陶瓷结构，故而可以确保喷枪结构简单。
34.一实施例中，第一通道11和第二通道21共同构成喷枪的喷射通道，其中，喷射通道具有一渐缩段和一个渐扩段，渐缩段和渐扩段沿喷气方向分布，并且，沿喷气方向上，该渐缩段呈渐缩设置，渐扩段则呈渐扩设置。
35.请结合参考图3，具体而言，第一通道11具有进气段111和出气段112，出气段112分别连接进气段111和第二通道21，在靠近出气段112的方向上，进气段111的截面积逐渐减小；在远离出气段112的方向上，第二通道21的截面积逐渐增大。
36.本实施例中，进气段111为渐缩段，第二通道21为渐扩段。出气段112的截面积可以是不变的，且出气段112的截面积、进气段111的出气端的截面积以及第二通道21入口处的截面积一致。以圆形的通道为例，出气段112的直径与进气段111出口端的直径一致，并与第二通道入口端的直径一致。
37.一实施例中，进气段111入口端的直径与其出口端的直径的比值为1.32～1.38，第二通道21入口端的直径与其出口端的直径的比值为1.21～1.27。
38.第一通道11和第二通道21的这一结构使得喷枪形成拉瓦尔喷嘴结构形式，可使气流的速度因喷截面积的变化而变化，使气流从亚音速到音速，直至加速至跨音速。具体地，当气体在喷射通道中运动时，截面小处流速大，截面大处流速小，因此气流经过渐缩的进气段111时不断加速，当到达窄喉即出气段112时，流速已经超过了音速。而跨音速的流体在运动时却不再遵循"截面小处流速大，截面大处流速小"的原理，而是恰恰相反，截面越大，流速越快。因此在渐扩的第二通道21，气体的速度被进一步加速，这样就产生了巨大的推力。即使喷枪不贴近铜水液面也可以使喷出的富氧空气穿过铜渣层，直达粗铜层参与氧化还原反应。这样使得喷枪远离高温铜水温度的影响，也能减少铜水喷溅至枪身，缩短使用寿命。
39.一实施例中，第二连接件2与第一连接件1插接配合。具体而言，第一连接件1包括相连接的第一段12和第二段13，第一通道11分别贯穿第一段12和第二段13；第二连接件2开设有安装槽，第二通道21贯穿安装槽的槽底，第二段13与安装槽插接配合。该采用插接配合的方式，一方面可以实现第一通道11和第二通道21的准确定位，另一方面具有连接简单的效果。本实施例中，第一段12为一个直径较大的圆柱，第二段13为直径较小的圆柱。第二连接件2的直径可以略小于第一段12的直径。第二连接件2的端面抵接在第一段12的端面，实
现轴线方向上进一步的限位效果。
40.由于第二连接件2为陶瓷件，而陶瓷具有不耐摔，容易磕碰后破损的缺点，因此一实施例中，喷枪还包括保护套3，保护套3为金属件，保护套3套设在第二连接件2的外周面。本实施例中，通过在第二连接件2的外侧加装一个金属材质的保护套3，能够保护陶瓷的第二连接件2，避免一些误操作造成破损的风险。另外，保护套3大体呈筒状，其大体沿第二通道21的贯通方向延伸而套设在第二连接件2的外周面，并包裹第二连接件2的至少部分外周面或者全部外周面。
41.其中，保护套3可以采用不锈钢，例如304不锈钢，或者是310不锈钢。
42.为了进一步保证第二连接件2和保护套3在高温下的使用寿命，一实施例中，第二连接件2的外周面设置有通气槽22，通气槽22贯穿第二连接件2的两端，即通气槽22为通槽。保护套3的内壁面与第二连接件2的外周面抵接，以盖合通气槽22的槽口，从而使得通气槽22形成仅在两端具有开口的通道。第一连接件1上开设有进风通道14，进风通道14与通气槽22连通。如此，一部分富氧空气可以从进风通道14进入到通气槽22内，再从第二连接件2的端面流出。一方面，这部分富氧空气是流经保护套3与第二连接件2之间的通气槽22内的，可以对保护套3与第二连接件2进行冷却，保证使用寿命；另一方面，为富氧空气的流动增设了一条通道，使得更多的富氧空气喷射到铜水液面。
43.另外，在保证正常流量的情况下，可以适当扩大进风通道14的尺寸来增加进入通气槽22的风量，确保有更多的风量用来冷却。上述方案中，进风通道14可以是圆形的进风孔。也可以在第一连接件1上设置多个进风通道14。
44.为了提高对第二连接件2和保护套3的冷却效果，一实施例中，通气槽22沿第二连接件2的周向呈螺旋状设置，如此通气槽22的总体长度更长，而使得富氧空气具有更长的路径，并且螺旋状的通气槽22环绕着第二连接件2，确保第二连接件2和保护套3在周向的各个位置都有气体一圈圈流动，增加了气体对第二连接件2和保护套3的冷却作用面积，故而可以对第二连接件2与保护套3起到更好的冷却效果。
45.于其它实施例中，通气槽22也可以是直线槽，并且可以在第二连接件2上设置多个通气槽22，多个通气槽22沿第二连接件2的周向间隔分布。
46.一实施例中，保护套3的一端设置有一圈止挡凸沿31，止挡凸沿31抵接在第二连接件2背离第一连接件1的端面，止挡凸沿31上开设有出风孔311，出风孔311与通气槽22连通。本实施例中，止挡凸沿31位于保护套3的内壁面，并且呈环状设置。止挡凸沿31与第二连接件2的端面抵接，可以对第二连接件2进行限位，使得其与第一连接件1能够紧密配合。出风孔311的开设，使得进入进风通道14的富氧空气，在沿着通气槽22走完全程后，能够集中从出风孔311中排出。
47.一实施例中，保护套3的另一端具有一圈安装凸沿32，安装凸沿32套设在第一连接件1第一段12的外周面，并且，保护套3另一端的端面与第一段12的端面抵接。本实施例中，保护套3另一端的端面与第一段12的端面抵接来进行限位，避免保护套3朝第一段12所在的一侧移动。安装凸沿32则与第一段12固定，实现保护套3和第一连接件1的安装固定。
48.为更好实现第一连接件1和安装凸沿32的固定，一实施例中，第一段12面向第二连接件2的一端开设有安装缺口15，安装缺口15贯穿第一段12的外周面，安装凸沿32伸入安装缺口15。如此可以将保护套3的外径与第一段12的外径设置为一致，避免安装凸沿32突出在
第一段12的外侧。
49.一实施例中，保护套3和第一连接件1采用焊接的方式固定。具体地，安装凸沿32和安装缺口15的槽壁焊接。如此，安装缺口15的设置，可以容纳焊料。
50.为使得保护套3和第一连接件1的焊接效果更好，一实施例中，安装缺口15具有面向第二连接件2的第一槽壁151，安装凸沿32具有面向第一槽壁151的第一表面321，从内至外的方向上，第一槽壁151和第一表面321之间的距离逐渐增大。本实施例中，焊接位置在第一槽壁151和第一表面321之间。
51.由于保护套3的设置，因此第二连接件2相当于被夹持在第一连接件1和保护套3之间。具体地，第二连接件2的两端通过止挡凸沿31和第一段12的端面进行夹持限位，而保护套3再通过安装凸沿32来与第一连接件1的第一段12进行焊接；另外，第二连接件2上安装槽与第一连接件1的第二段13插接，如此使得第二连接件2实现与第一连接件1的稳定连接。
52.最后应说明的是，本领域的普通技术人员可以理解，为了使读者更好地理解本技术，本技术的实施方式提出了许多技术细节。但是，即使没有这些技术细节和基于上述各实施方式的种种变化和修改，也可以基本实现本技术各权利要求所要求保护的技术方案。因此，在实际应用中，可以在形式上和细节上对上述实施方式作各种改变，而不偏离本技术的精神和范围。