具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明的结构及工作过程作进一步说明。

参照图1和图2，本发明气基竖炉还原气喷嘴，包括还原气喷嘴本体1，还原气喷嘴本体1出气端2的端面向内开设有若干凹槽4，所有凹槽4沿原气喷嘴本体1的周向均匀分布，凹槽4在还原气喷嘴本体1的径向上与还原气喷嘴本体1的内腔贯通，凹槽4位于所述出气端2 的一端为凹槽出口，凹槽4的另一端为盲端(以图1所示方位为例，凹槽4盲端指的是凹槽4的左端未延伸至还原气喷嘴本体1进气端3的端面，凹槽4未贯穿整个还原气喷嘴本体1)，所有凹槽4的凹槽出口的宽度不同；在还原气喷嘴本体1的出气端2的顺时针方向上，所有凹槽4凹槽出口的宽度依次增大；从还原气喷嘴本体1的进气端3至出气端2的方向上，所述凹槽4的宽度保持不变或逐渐增大。参照图4，中心的圆圈指的是现有的还原气喷嘴(横截面形状为圆环形)，其喷出的还原气呈圆柱状扩散至竖炉内部，中心圆圈外面的螺旋线为本发明气基竖炉还原气喷嘴喷射出的气流形状，本发明为了对比现有技术和本发明，中心的圆圈代表现有技术，中心圆圈外围的是本发明，并非限定本发明喷射出的气流形状大于现有技术喷射出的气流形状。参照图4，结合图1和图2，本发明中，还原气经过喷嘴出气端进入竖炉内部，经过凹槽时，凹槽呈顺时针方向逐渐增大，还原气流经过凹槽进入竖炉内部时，沿喷嘴径向方向，还原气流呈螺旋状逐渐增大，其穿透力逐渐增强，还原气更易向竖炉中心渗透；且还原段还原气覆盖的区域增加，还原气与球团接触更加充分，保证竖炉内部还原气体分布均匀且中心球团金属化率提高。

作为本发明优选的实施方案，参照图3(a)～图3(d)，凹槽4沿原气喷嘴本体1径向上的投影形状采用长方形、三角形、等腰梯形或扇形。这几种形状符合从还原气喷嘴本体1的进气端3至出气端2的方向上，凹槽4的宽度保持不变(长方形)或逐渐增大(三角形、等腰梯形或扇形)的要求。这几种形式都有利于还原气流的穿透。

作为本发明优选的实施方案，参照图1和图2，凹槽4的凹槽出口的宽度(图1中下方的凹槽4端部画的两个水平箭头之间的距离)为还原气喷嘴本体1外径A的1/16/～1/8。

作为本发明优选的实施方案，参照图1和图2，所有凹槽4在还原气喷嘴本体1的出气端2的顺时针方向上，凹槽出口的宽度每次增大量为上一个凹槽的凹槽出口宽度的1/12～1/10。以图2所示方位为例，右侧的凹槽的宽度比顶部的凹槽的宽度要大，且前者的宽度与后者的宽度之差为前者的1/12～1/10，依次类推。

作为本发明优选的实施方案，参照图1和图2，凹槽4的深度(图1中下方的凹槽4端部画的竖直方向的两个箭头之间的距离、图2所示两个水平方向的箭头之间的距离，左侧箭头的的顶部指的是还原气喷嘴本体的内壁，右侧箭头端部指的是凹槽的底面)为凹槽4沿原气喷嘴本体1径向上的尺寸，凹槽4的深度为还原气喷嘴本体1壁厚B的0.6～0.9倍。

作为本发明优选的实施方案，如图1所示，凹槽4的长度为凹槽4的盲端至凹槽出口方向的尺寸，凹槽4的长度为还原气喷嘴本体1长度H的1/2～3/4，还原气喷嘴本体1的长度H为还原气喷嘴本体1沿其轴线方向的尺寸。

作为本发明优选的实施方案，所述凹槽4数量为3～8个，如图2所示，也就是在出气端2 处每隔45°～120°设置一个凹槽。

作为本发明优选的实施方案，还原气喷嘴本体1的材质为耐高温、耐摩擦的合金钢，合金钢的屈服强度为400～550MPa，且合金钢中合金元素不含钛、锆和镍。

本发明还提供了一种气基竖炉，所述气基竖炉的还原气喷嘴采用本发明如上所述的气基竖炉还原气喷嘴，其中，还原气喷嘴本体1的出气端2指向气基竖炉炉膛的轴心；每个还原气喷嘴本体1中，凹槽宽度最小的凹槽4位于最上方。

作为本发明优选的实施方案，还原气喷嘴本体1的轴线相对水平面向下偏15°～18°。

本发明气基竖炉还原气喷嘴在安装时，将还原气喷嘴本体1通过连接板固定安装于竖炉还原段外壁，还原气喷嘴本体1出气端整体为圆形，在出气端内壁设置有多个凹槽4，且凹槽沿顺时针方向宽度逐渐增大，还原气体通过喷嘴进入炉体内部，气体经过凹槽可增大其穿透能力，气体更加容易到达竖炉中心，使得还原气流均匀分布，中心球团金属化率提高。

实施例1：

为降低气基还原过程还原气难以到达竖炉中心，本实施例的气基竖炉还原气喷嘴，如图1 所示，喷嘴凹槽如图3(a)所示。

还原气喷嘴本体1通过连接板固定安装于竖炉还原段外壁，喷嘴的出气端整体为圆形，在出气端内壁沿周向对称分布设置有8个长方形凹槽，凹槽的出口宽度为还原气喷嘴本体1外直径A的1/16，且宽度沿顺时针方向每次增大为上个凹槽长度的1/12，凹槽的深度为喷嘴环宽 B(还原气喷嘴本体1圆环部分的壁厚)的0.9倍。长度为还原气喷嘴本体1长度H的1/2。还原气喷嘴本体1为耐高温、耐摩擦的合金钢，屈服强度为420MPa，钢中合金元素不含钛、锆、镍。

氧化球团自上而下从气基竖炉炉顶进料口进入竖炉，热态还原气从还原段底部通过喷嘴凹槽进入炉体内部，在还原段将氧化球团还原成海绵铁，还原气喷嘴水平中心线与竖炉水平方向夹角为15°，然后经过冷却段从竖炉底部排出。使用该喷嘴改善竖炉中心气流分布均匀性效果显著，整个过程运行顺畅，制得的直接还原铁金属化率为83％。

实施例2：

为降低气基还原过程还原气难以到达竖炉中心，本实施例的气基竖炉还原气喷嘴，如图1 所示，喷嘴凹槽如图3(b)所示。

还原气喷嘴本体1通过连接板固定安装于竖炉还原段外壁，喷嘴的出气端整体为圆形，在出气端内壁沿周向对称分布设置有6个三角形凹槽，凹槽的出口宽度为还原气喷嘴本体1外直径A的1/12，且宽度沿顺时针方向每次增大为上个凹槽长度的1/10，深度为喷嘴环宽B(还原气喷嘴本体1圆环部分的壁厚)的0.7倍。长度为还原气喷嘴本体1长度H的2/3。还原气喷嘴本体1为耐高温、耐摩擦的合金钢，屈服强度为480MPa，钢中合金元素不含钛、锆、镍。

氧化球团自上而下从气基竖炉炉顶进料口进入竖炉，热态还原气从还原段底部通过喷嘴凹槽进入炉体内部，在还原段将氧化球团还原成海绵铁，还原气喷嘴水平中心线与竖炉水平方向夹角为17°，然后经过冷却段从竖炉底部排出。使用该喷嘴改善竖炉中心气流分布均匀性效果显著，整个过程运行顺畅，制得的直接还原铁金属化率为87％。

实施例3：

为降低气基还原过程还原气难以到达竖炉中心，本实施例的气基竖炉还原气喷嘴，如图1 所示，喷嘴凹槽如图3(b)所示。

还原气喷嘴本体1通过连接板固定安装于竖炉还原段外壁，喷嘴的出气端为圆形，在出气端内壁沿周向对称分布设置有4个三角形凹槽，凹槽的出口宽度为喷还原气喷嘴本体1直径A 的1/8，且宽度沿顺时针方向每次增大为上个凹槽长度的1/10，深度为喷嘴环宽B(还原气喷嘴本体1圆环部分的壁厚)的0.9倍。长度为还原气喷嘴本体1长度H的3/4。喷嘴为耐高温、耐摩擦的合金钢，屈服强度为520MPa，钢中合金元素不含钛、锆、镍。

氧化球团自上而下从气基竖炉炉顶进料口进入竖炉，热态还原气从还原段底部通过喷嘴凹槽进入炉体内部，在还原段将氧化球团还原成海绵铁，还原气喷嘴水平中心线与竖炉水平方向夹角为18°。然后经过冷却段从竖炉底部排出。使用该喷嘴改善竖炉中心气流分布均匀性效果显著，整个过程运行顺畅，制得的直接还原铁金属化率为94％。

从上述方案可以看出，本发明的气基竖炉还原气喷嘴具有以下几个特点：1.本发明一种气基竖炉还原气喷嘴，通过在喷嘴出气端内壁设置有多个凹槽。还原气体通过还原气喷嘴进入炉体内部，经过喷嘴内壁凹槽时还原气流穿透力骤然增强，还原气体更易到达竖炉中心与中心球团进行反应，保证气基竖炉内部还原气气流分布均匀，提高竖炉中心球团金属化率。2.本发明一种气基竖炉还原气喷嘴，凹槽沿周向对称分布于喷嘴出气端内壁且凹槽逐渐增大，还原气流经过凹槽呈螺旋形增大进入炉体内壁，实现还原气流与炉料的全方位接触，保证还原段还原效果，提高产品质量。3.本发明喷嘴制造工艺简单，易于操作。

本发明的装置安装方式、部件之间的连接关系、处理办法仅仅是作为一个实例来说明，不能认为只保护所述的方案，凡是对运用该装置作为改善竖炉中心还原气体分布均匀性的装置都可以参照本方案的方式方法。任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。