【《炼钢氧枪设计案例》1600字】

I炼钢氧枪设计案例目录TOC\o"1-3"\h\u25710炼钢氧枪设计案例 1289971.1氧枪设计理论 1216591.2氧枪设计计算结果及其模型 4本研究从单孔氧枪和四孔氧枪入手，建立了以下模型：方案1：单孔喷头，马赫数Ma=2.0，氧气温度298K，氧流量Q=2500Nm3/h。方案2：四孔喷头，马赫数Ma=2.0，取喷孔夹角12°。氧流量Q=24000Nm3/h。方案3：四孔喷头，马赫数Ma=2.0，取喷孔夹角13°。氧流量Q=24000Nm3/h。方案4：四孔喷头，马赫数Ma=2.0，取喷孔夹角14°。氧流量Q=24000Nm3/h。1.1氧枪设计理论

氧枪喷头的参数[35,36]主要包括供氧量、理论设计氧压、喷头出口马赫数、喷射扩张段的扩张角和扩张长度、喷嘴喉口氧气流量、收缩尺寸和喷嘴喉口段长度等。

（1）供氧量

（14）（2）理论设计氧压

理论设计氧压是氧枪喷孔进口处的氧压，一理论设计氧压在计算时根据马赫数Ma查等熵值表计算。根据等熵流表，查得当Ma=2.0时，P/P0=0.12780，取炉膛压力P=0.104MPa则截止压力P0=0.104/0.12780=0.814MPa。对于单孔氧枪，每孔氧流量为q=Q/1=2500/1/60=41.67Nm3/min对于四孔氧枪，每孔氧流量为q=Q/4=24000/4/60=100Nm3/min（3）出口射流马赫数

马赫数是用来表征流体可压缩程度的重要参数，记作Ma。本文马赫数Ma=2.0。马赫数的大小在转炉炼钢中起着重要的作用。如果过大，转炉内部就会出现“喷溅”，“喷溅”过多，就要对转炉进行清渣。转炉的清渣不仅会浪费大量的时间，还会损失大量的热量。清渣同时增大了渣中铁元素的损失，损坏转炉内衬及炉底。如果过低，那么氧枪射流对熔池的搅拌作用就会被大大削减，流失到渣中的铁元素就会增多，使氧气利用率大大降低，也有可能发生“喷溅”现象。（4）喷孔夹角

本文主要研究单孔氧枪和四孔氧枪，喷孔夹角的大小对于四孔氧枪的氧气射流有很大影响。喷孔夹角小，就意味着喷孔之间的距离较近，相邻喷孔喷出的气流容易相互作用，射流会向中心中间偏移，每股射流中心速度的衰减趋势就会得到减弱。本文选择的四孔氧枪，对应喷孔夹角取12°、13°、14°。表1.1.4

喷头喷孔数和对应夹角关系表孔数

3

4

5

>5夹角9~11

10~13

13~1515~17

(5)喉口直径的计算取CD=0.95，T0=298K，P0=0.104MPa （15）(6)出口直径根据Ma=2.0可以查等熵流表得：A出/A喉=1.6875d出=×d喉（16）(7)扩张角与扩张段长度

本文四孔喷头的喷孔与氧枪中心线夹角为12°、13°、14°。通常来说，射流扩张段的扩张角取8°~12°（半锥角区4°~6°），扩张段长度L可用以下式子计算：

（17）一般来说：扩张段长度与出口直径的比例为1.2~1.5。

(8)喉口氧气流量

在实际过程中，氧气在管道中流动时的摩擦是不能忽略的，通常乘以流量系数对所得的结果进行修正：（18）q为标准状态下的每孔氧流量，m3/min；P0为绝对氧压，MPa；T0为氧气滞止温度，CD代表喷孔流量系数，对本文的四孔喷头，CD取0.93。

(9)收缩段长度确定收缩段的直径时，需要首先让整个喷头能安排下四个喷孔，为了满足这个条件，需要把收缩孔的直径尽可能大一点，收缩段的作用是提高气体的速度。为了适应气流的而冲刷，氧枪内管到收缩段的过渡区间的强度和精度要求较高，所以要进行更加精细的加工。收缩段到喉口的过渡区外形比较简单且没有什么变化，所以为了节省材料的使用。可以把收缩段缩短一些，按照经验，收缩段长度计算公式如下：

L收=1.2d喉

（19）（10）扩张角与扩张段

氧枪要选择合适的扩张角，扩张段的半锥角（/2）一般为4°~6°，本文选择4°，可保证气流不脱离孔壁。扩张段长度L扩在确定了后可按下式求出：（20）收缩段的半锥角为（21）1.2氧枪设计计算结果及其模型表1.2氧枪相关参数方案喷头方案一单孔喷头方案二四孔喷头方案三四孔喷头方案四四孔喷头喷头夹角（°）无121314氧流量（Nm3/h）2500240002400024000喉口直径（mm）25.840.440.440.4出口直径（mm）33.552.452.452.4扩张段长度（mm）55.186.386.386.3收缩段长度（mm）30.9648.448.448.4收缩段的半锥角（°）28.911.511.511.5以喷头轴线的最下端为坐标原点，向上为Z轴的正方向，向右为Y轴的正方向，向前为X轴的正方向。氧枪模型[37]有以下说明：（1）假设氧枪喷头内部各处连接处都很光滑，不考虑内部摩擦；