龙卷风发生器及其效应场熔炼法

摘要

本“龙卷风发生器及其效应场熔炼法”是将龙卷风发生器以一定的方法安装在冶金炉炉壁上。龙卷风发生器由蜗壳、外套、内套、外锥体、内锥体、螺旋导流体等零件组成。通过龙卷风发生器的直线气流转变成龙卷风，若干股龙卷风在炉膛内形成龙卷风效应场。其优点在于强化气流的剥离、冲击、贯穿能力、强化底焦的燃烧强度。提高铁水温度，减少炉壁效应，减少热能损耗，避免观察孔气流外冲，达到熔炼生产中节能、优质、高效、安全等经济技术效果。

说明书

本发明是冶金熔炼中一种需要压力供风的设备及使用该设备所产生的龙卷风效应场熔炼工艺方法。

本发明所述的龙卷风发生器主要结构是由风管、蜗壳、外套、内套、外锥体、内锥体、螺旋导流体及锥形喷嘴等组成。本发明的实施方法就是将龙卷风发生器安装在熔炼炉的外壁进风口上，使其轴心线沿一定的水平切向角和下倾角伸入炉壁内。当风箱里的气流由风管经过龙卷风发生器后产生了龙卷风。若干股龙卷风以相同的切向角度喷射入炉膛内，互相加速组合以炉心轴心线为旋转中心的龙卷风效应场，使炉内供风均匀地高速地贯穿于各个部位达到强化低焦燃烧的效果。

在C21  B7/16  SU1018973文件中介绍的一种提高熔炼热效率的供风方法，是通过炉底形成螺旋运动的气流而增加风力，而取得的。这种装置是由风口安装角度的方法，使喷出的气流直达氧化带。该装置的缺点在于每一个送风口喷出的气流都是直线吹入的气流束，在还没能组合形旋转气流之前，就已经减速并受到焦炭的阻隔，在炉内不能按需要形成旋转气流，有相当多的气流已是紊流状态。因此，在整体上不能形成本发明所述的龙卷风效应场强化燃烧的效果。

又在C21  B7/16  SU975804  5800050的文件中所述的一种高炉风口其结构特点是风口的出风口是成两个八字形的导管，其风口的中心线与通道成一定角度。这种风口送入的风，可以改善与炉渣接触状况，提高热效率，如果八字形导管一边失效，另一边继续供风便于维修。其不足之处同样是在炉膛内的供风气流不能形成整体龙卷风效应场的强化燃烧效果。

又在本人申请的87208734.4文件中提出的“旋风发生装置”，其主要结构由内套、外套;外套上有切向进风口，气流可以在内外套之间的环状空腔形成旋转气流，内套中心设有直风进风孔，送入直线型气流;两股气流同时由喷嘴射入炉内。由于每股气流正对炉心，所以不能形成旋风场效应。另外由于原结构上的缺陷，进入的气流不能预先切向导入，中心气流即微弱又不能旋转，降低了气流的剥离、冲击、贯穿能力、也不能随机调整供风的风量和风压。

本发明为冶金炉，特别是为铸造冲天炉的熔炼，提供了一种新的供风设备和熔炼方法。

“龙卷风发生器及其效应场熔炼法”的主要结构及实施步骤是这样实现的：龙卷风发生器主要是由蜗壳、内套、外套、内锥体、外锥体、螺旋导流体、锥形喷嘴等组成。其特征是外套偏心安装在蜗壳内，蜗壳上有进风口接通风管，风管接通风箱，蜗壳内设有阻流板。蜗壳的后端螺纹与端盖座联接;在外套的厚壁上沿圆周设有若干个切向的前倾的进风口，通入外套与内套之间的环状空腔;在前端安装着外锥套、内锥套和螺旋导流体。龙卷风效应场熔炼法的工艺实施步骤，是将龙卷风发生器安装在炉体外壁的进风口上，使其轴心线水平方向以同一的切向角度和下倾角度伸入炉壁内。切向角在0-45°内选值，下倾角在0-20℃内选值。

“龙卷风发生器及其效应场熔炼法”的运行过程及机理如下：当气流由风箱经风管进入蜗壳腔内增压，再经外套上的切向进风口，使气流在内外套之间的环状空腔内形成高速旋转气流。此时大部分气流又经内外锥体之间的锥形空腔加速旋转前进，并在前方形成一定的真空度，另一部分的气流经螺旋导流体的螺旋槽和内锥体的内表面进一步强化旋转前进，并在前方真空度的作用下增强了轴向速度。这时两股气流组合成具有强大剥离冲击、贯穿能力的人造龙卷风，并在观察孔中形成负压，避免了气流向后外冲的现象。并可通过螺纹前后移动内套及内锥体和螺旋导流体调整供风的风量和风压。

若干股龙卷风都以相同的切向角射入炉内，组合成龙卷风效应场，使气流在炉内作一定的旋转运动。由于每个气流质点所处的位置的半径大小不同，因此角速度也不相同。半径越小处，角速度越大，压力越小;半径越大处，角速度越小，压力越大。加之炉壁刚性体的反作用，炉内气流的旋转运动产生了一定的向心力，因此“炉壁效应”减少。同时由于气流产生了一定的旋转运动，降低了炉气上升的速度，增加了热气流与下落的铁水滴之间的热交换能力。

本发明附图如下：

图1是龙卷风发生器结构示意图;图2是图1的横剖面图;图3是龙卷风效应场熔炼法示意图;图4是图3横剖面图。

1、端盖;2、端盖座;3、风管;4、蜗壳;5、外套;6、内套;7、螺旋导流体8、内锥套;9、外锥套;10、锥形喷嘴;11、炉外壁;12、切向进风口;13、观察孔;14、阻流板;15、风箱;16、龙卷风效应场。

本发明结合附图说明如下：

从风箱15送来的高压气流，经风管3，再经蜗壳4进入外套5的切向进风口12，在外套5和内套6之间的环状空腔中形成旋转气流。此时大部分气流又经内锥套8和外锥套9之间的锥形空腔加速旋转前进，并在前方形成一定的真空度;另一部分气流经螺旋导流体7上的螺旋槽和内锥体8的内表面进一步强化旋转前进，并在前方真空度的作用下增加了轴向速度。这时两股气流组合成人造龙卷风，经过前方的锥形喷嘴10射入炉内。若干股龙卷风都以相同的切向角射入炉内，组合成龙卷风效应场16。

本发明的优点在于强化了气流的剥离、冲击、贯穿能力、均匀地分布了炉膛内的气流，强化了底焦的燃烧，提高了铁水温度，减少了“炉壁效应”，减少了化学热和物理热的损耗，减少了合金烧损，避免了观察风口时热气流外冲现象，达到了熔炼生产中节能、优质、高效、安全等综合经济技术效果。