一种顶吹式熔池熔炼炉油水冷却喷枪系统及冷却方法技术领域
本发明属于冶金设备领域，具体涉及为顶吹式熔池熔炼炉所用油水冷喷枪系统。
背景技术
顶吹式熔池熔炼炉是一种高温窑炉，如奥斯麦特炉、艾萨炉等。
顶吹式熔池熔炼炉是国家发改委推荐采用的强化冶金过程的熔池熔炼炉之一，该
炉采用空气、富氧或纯氧浸没式喷枪进行冶炼，喷枪材质采用耐热不锈钢，插入熔体200-
300mm，喷入的空气、氧气和燃料等在喷枪口剧烈反应，喷枪在此承受高温熔体的强烈冲刷。
因为喷枪的工作环境非常恶劣，故很容易损坏。一般是喷枪头脱落或是烧损，据报道，这种
喷枪最长的工作时间为14天，操作不当或炉温过高时仅能维持几个小时。喷枪损坏的原因
主要是制作喷枪的耐热不锈钢在高温时强度降低引起。
喷枪损坏后炉内冶炼状态发生变化，表现在炉温变化无序，喷枪无论插入还是提
起都难以控制炉温，风量风压不稳，炉况恶化，产品质量也会发生变化，这时必须更换喷枪。
频繁更换喷枪就很难维持正常生产，更无法调整产品质量。
为了提高顶吹式熔池熔炼炉喷枪寿命，国内外一般都是在喷枪外再套一层钢管，
内通入空气即套筒风吹冷喷枪管外壁。还在喷枪操作时先将喷枪插入炉中渣层以下300mm
处，至少60秒时间使其挂渣；对喷枪的加工和焊接都提出了严格的要求，确保加工精度和焊
接质量；在操作上提高自动化程度，精确控制燃油量、风量等。
尽管采用了这些措施，喷枪损坏依然严重。操作很正常的情况下，寿命可以保持在
7天左右。而且采用套筒风后增加了烟气量，在处理硫化矿时降低了烟气中二氧化硫浓度。
采用套筒风还容易造成反应区上移，烧坏未挂渣的炉衬。
发明内容
本发明的目的是提供一种顶吹式熔池熔炼炉油水冷却喷枪系统，主要解决喷枪使
用寿命低的问题。
本发明的另一个目的是提供一种顶吹式熔池熔炼炉油水冷却的方法。
一种顶吹式熔池熔炼炉油水冷却喷枪系统，包括喷枪，所述喷枪由喷枪外筒和喷
枪内筒组成，喷枪外筒和喷枪内筒之间设有隔层，隔层距喷枪外筒底部留有间隙，即在喷枪
内筒与喷枪外筒之间形成流动区；喷枪内筒的上部设有导热油入口，喷枪外筒的顶部设有
导热油出口，导热油出口连接换热器的换热管，换热管的底部通过油泵与导热油入口相连
通，换热器连接循环水装置。
作为本发明的进一步改进，循环水装置包括循环水泵、循环水箱，换热器顶部的出
水口和其底部的入水口之间连接有循环水泵和循环水箱。
作为本发明的进一步改进，换热管的底部与油泵之间设有油箱。
用上述顶吹式熔池熔炼炉油水冷却喷枪系统进行冷却的方法，包括如下步骤：
A、导热油由油泵经导热油入口送人喷枪内筒，导热油从隔层底部流动区流入喷枪外
筒；
B、喷枪外筒与炉内高温接触，导热油温度升高并从导热油出口流出，经换热器将温度
传递到循环水装置，使喷枪处在100-120℃的低温状况下；
C、循环水由循环水泵打入换热器的底部，油水在此交换热量后，水流入循环水箱，导热
油再次送往喷枪内筒。
目前顶吹式熔池熔炼炉采用的喷枪材质为耐热不锈钢，耐热不锈钢具有良好的耐
热性能，能耐1200-1300℃高温，但在800℃以上温度下软化强度大大降低，在高温熔体的冲
刷下容易开裂损坏。
为了延长喷枪的使用寿命，本发明人试用过耐火材料喷枪，先后试验了莫来石、铬
刚玉、刚玉、锆英石等耐火材料制作的喷枪头，为了增加强度，耐火材料管均采用等静压压
制，喷枪寿命有所延长，但都不理想。
本发明采用油冷却喷枪把喷枪外壁金属层在炉内高温条件下受到的热量通过导
热油带走，再用水冷却系统换热，使喷枪钢材处在100-120℃的低温状况，其强度基本不变，
喷枪的寿命可达数月，彻底解决了喷枪寿命问题，稳定炉况提高安全生产周期。
喷枪采用油冷却同时避免了一般水冷却系统高温下漏水造成的爆炸喷溅等不安
全因素，油冷喷枪损坏后不会爆炸喷溅。
附图说明
图1为一种顶吹式熔池熔炼炉油水冷却喷枪系统的结构示意图。
图中：1.喷枪外筒；2.隔层；3.喷枪内筒；4.燃料输送管；5.法兰；6.换热器；7.油
泵； 8.油箱；9.循环水泵；10.循环水箱；11.导热油入口；12.流动区；13.导热油出口；61.出
水口；62.换热管；H.间隙。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步详细的说明。
如图所示，一种顶吹式熔池熔炼炉油水冷却喷枪系统，包括喷枪，喷枪由喷枪外筒
1和喷枪内筒3组成，喷枪内筒3的中心设有燃料输送管4，喷枪内筒3的顶部设有法兰5。喷枪
外筒1和喷枪内筒3之间设有隔层2，隔层2距喷枪外筒1底部留有间隙H，即在喷枪内筒3与喷
枪外筒1之间形成流动区12；喷枪内筒3的上部设有导热油入口11，喷枪外筒1的顶部设有导
热油出口13，导热油出口13位于导热油入口11的下方；导热油出口13连接换热器6的换热管
62，换热管62的底部通过油泵7与导热油入口11相连通，换热器6连接循环水装置。循环水装
置包括循环水泵9、循环水箱10，换热器6顶部的出水口61和其底部的入水口63之间连接有
循环水泵9和循环水箱10。换热管62的底部与油泵7之间设有油箱8。
间隙H根据喷枪大小来定，对于一般喷枪，间隙H设为10mm。
实施例1：顶吹式熔池熔炼炉油水冷却喷枪系统进行冷却的方法，包括如下步骤：
A、导热油由油泵7经导热油入口11送人喷枪内筒3，导热油从隔层底部流动区12流入喷
枪外筒1；
B、喷枪外筒1与炉内高温接触，导热油温度升高并从导热油出口13流出，经换热器6将
温度传递到循环水装置，使喷枪处在100-120℃的低温状况下；
C、循环水由循环水泵9打入换热器6的底部，油水在此交换热量后，水流入循环水箱10，
导热油再次送往喷枪内筒3。
油水冷却喷枪系统用于某顶吹式熔池熔炼炉，炉内温度1450℃，原喷枪最长使用
周期为29小时，改用专利喷枪后使用周期达90天左右，并且未发现漏油现象，为防止喷枪长
期使用磨损泄漏可有计划取出更换。