氧枪喷头设计

1、氧枪设计原始条件铁水成分（%）CSiMnPS4.20.500.300.130.03冶炼钢种以低碳钢为主，多数钢种C0.10%。 转炉新炉子参数内径5.05 m，有效高度8.72m，炉容比0.95m3/t。供氧制度根据铁水成分和所炼钢种进行物料平衡计算，取每顿钢铁料耗氧量为50.21 m3；依国内中型转炉目前所达到的供氧强度和冶炼技术水平，吹氧时间取18min。输氧管测压点氧气最高压力为1018MPa，氧气平均温度17。氧枪枪位高度：化渣枪位1.8m，吹炼枪位1.2m。计算氧气流量取吨钢耗氧量50.21 m3 ，吹氧时间18min，则氧流量qv（50.21×150）/18418.38

2、m3/min选用喷孔参数选定喷孔出口马赫数M2.0，采用五孔喷头，喷头为拉瓦尔型，喷孔夹角为15°。 计算设计工况氧压和喉口直径查熵流表（见附录），当M2.0时，P/P00.1278，取PP膛0.099 Mpa 代入，则设计工况氧压为：P00.099/0.12870.775 Mpa每孔氧流量：qqv/5418.381/583.676 m3/min取CD0.92,T0290K, P00.775MPa7.9kg/cm2,带入下式，求出喉口直径：q17.64CDP0AT/ 83.67617.64×0.92×7.9AT/17.64×0.96×7.9&#

3、215;d2喉/4 dT36.83 mm确定喷孔出口直径根据M2.0，查等熵流表得：A出/A喉1.688，即/d2出1.688×d2喉/4则 d出d喉×36.83 47.85 mm计算扩张段长度 取喷孔喉口的直线段长度为5mm。扩散段的半锥角取4°则扩张段长度L为： L扩（d出d喉）/（2tg4°）（47.8536.83）/0.138578.79 mm收缩段长度收缩段的直径以能使整个喷头布置得下五个喷孔为原则，尽可能采取收缩孔大一些。为此，取收缩段进口尺寸d收38mm，取收缩段长度L收0.8d收0.8×3830 mm。 确定喷头五喷口中心分布圆

4、直径喷头端面中央部分可采用平面，取其直径为105mm，然后取成与氧枪轴线的垂直平面夹角为10°的圆锥面。 枪身各层钢管计算计算工程容量150t转炉用氧枪枪身各层钢管尺寸。（1）中心氧管管径确定。中心氧管管径的公式为管内氧气工况流量（P标T0/P0T标）（1.01×105×290×418.381）/（7.9×105×273）56.82 m3/min0.947 m3/s取中心管内氧气流速：Vo50m/s，则中心氧管内径d1155 mm 根据热轧无缝钢管产品目录，取中心管外径为175mm×6mm的钢管验证氧气在钢管中的实际流速=5

5、0.1m/s符合要求（2）中层管管径确定取冷却水耗量为150t/h；冷却水进水管速度Vj6m/s，出水管速度Vp =7m/s。又中心氧管外径d1175 mm。环缝间隙的流通面积：150/（6×3600）69.4 cm2所以，中层管内径：d2198 mm根据热轧无缝钢管产品目录，选取中层管外径为210mm×6mm的钢管。（3）外层套管管径的确定出水环缝面积： 150/（7×3600）59.5 cm2所以，外层管内径：d3227 mm根据热轧无缝钢管产品目录，取外层管外径为245×8mm的钢管。验证氧气在钢管中的实际流速=6.36m/s符合要求(4)中层套管

6、下沿至喷头面间隙h的计算该处的间隙面积为=75%×=0.0039由公式得：=0.0061m（5）氧枪总长度和行程确定根据公式氧枪总长为H=8.160+1.212+4.403+5.033+0.8+0.8+1.0+0.5=21.908m式中 氧枪最低位置至炉口距离；炉口至烟罩下沿的距离；烟罩下沿至烟道拐点的距离；烟道拐点至氧枪孔的距离；为清理结渣和换氧枪需要的距离；根据把持器下段要求决定的距离把持器的两个卡座中心线间的距离；根据把持器上段要求决定的距离。氧枪行程为H=8.160+1.212+4.403+5.033+0.8=19.608m（6）氧枪的热平衡计算冷却水消耗量计算qv=133.01150qv小于，证明前面计算中选择的耗水量足够的，且也是合理的。氧枪冷却水阻力计算 氧枪冷却水系统是由输水管路，软管和氧枪三部分串联而成的。冷却水最大的阻力损失部分是氧枪，大约占80%以上。利用氧枪进水管入口和回水管出口两个平面的实际气体伯努利方程，即其能量平衡关系来确定氧枪冷却水的进水压力。 设进水管入口为面，回水管出口为面，则因为所以，即氧枪冷却水的进水压力近似等于氧枪冷却水阻力损失。阻力损失为=0.036×=1341663.913×10式中进