氧槍由噴頭、槍身和尾部三部分組成，噴頭常用紫銅材質(zhì)，可由鍛造紫銅經(jīng)機(jī)加工或鑄造等方法制成。槍身由無縫鋼管做成的三層套管組成。槍尾可以是鑄成的，也可以是加工成型的。尾部結(jié)構(gòu)應(yīng)該方便輸氧管、進(jìn)水和出水軟管同氧槍的連接，保證三層套管之間密封及水流的暢通，以及便于吊裝氧槍。設(shè)計(jì)氧槍的工作主要包括：噴頭設(shè)計(jì)，水冷系統(tǒng)設(shè)計(jì)，槍身和尾部結(jié)構(gòu)系統(tǒng)設(shè)計(jì)。其中噴頭是氧槍的核心部分，所以噴頭的設(shè)計(jì)是關(guān)鍵。一個好的噴頭設(shè)計(jì)必須解決噴孔孔型、尺寸和個數(shù)。必須恰當(dāng)控制水流和合理選擇鋼壁厚度，從而使噴頭既有良好的氧氣射流特性，又有高的耐用性。
噴頭起到能量轉(zhuǎn)換器的作用，它將氧氣管道中的高壓力能轉(zhuǎn)化為動能，并通過氧氣射流完成對熔池的作用。而氧氣射流的參數(shù)主要由噴頭參數(shù)所決定。
1 噴頭設(shè)計(jì)的主要要求
(1) 在一定的操作氧壓和槍位條件下，為吹煉提供所需的供氧強(qiáng)度，使氧氣射流獲得較大的動能，以達(dá)到合適的穿透深度，對熔池?cái)嚢杈鶆虻耐瑫r又不致引起較大的噴濺。為此，要求正確設(shè)計(jì)工況氧壓和噴孔的形狀、尺寸，并要求氧氣射流沿軸線的衰減應(yīng)盡可能慢。
(2) 在合適的槍位下，氧氣射流在熔池面上要形成合理的反應(yīng)區(qū)，保證熔池反應(yīng)均勻，對爐襯侵蝕小且均勻。尤其對多孔噴槍，要求各股氧氣射流到達(dá)熔池面上時不匯合，能形成多個反應(yīng)區(qū)。
(3) 氧槍噴頭壽命要長，為此要求噴頭的結(jié)構(gòu)合理、簡單，氧氣射流沿著氧槍軸線不出現(xiàn)負(fù)壓區(qū)和過強(qiáng)的湍流運(yùn)動。
2 噴頭主要參數(shù)的計(jì)算與確定
(1) 氧氣流量：指單位時間內(nèi)向熔池供氧的數(shù)量，其單位是Nm3/min。它是根據(jù)吹煉每噸金屬的耗氧量、金屬裝入量和供氧時間來決定的。
氧氣流量是氧槍設(shè)計(jì)的重要參數(shù)。當(dāng)操作氧壓選定后，噴頭的喉口面積就取決于流量。氧氣流量計(jì)算公式為：
氧氣流量＝（每噸鋼耗氧量*出鋼量）/吹氧時間?。∟m3/min）
吹氧時間一般約12～20min，小容量轉(zhuǎn)爐取下限。
供氧強(qiáng)度：指單位時間每噸金屬的供氧量，其單位是Nm3/(t•min)。
每噸金屬所需氧量可以根據(jù)鐵水成分、廢鋼比、所煉鋼種、渣量、渣中FeO含量、礦石或鐵皮加入量等己知條件由物料平衡計(jì)算得出。一般每噸金屬實(shí)際耗氧量為50～60Nm3。每噸鋼耗氧量，若用低磷鐵水約為45～55Nm3/t左右，采用高磷鐵水約為60～69Nm3/t左右，若用經(jīng)預(yù)處理的鐵水，則可選取低限值。 供氧時間是根據(jù)經(jīng)驗(yàn)確定的。它與爐子容量、原料條件、冶煉鋼種、造渣制度等因素有關(guān)。國內(nèi)90 t轉(zhuǎn)爐采用三孔噴槍，供氧時間一般為18～20min。供氧強(qiáng)度為3.0～4.0Nm3/(t•min)。總的來說頂吹氧氣轉(zhuǎn)爐煉鋼的氧氣流量和供氧強(qiáng)度，主要決定于噴濺情況，一般控制在基本上不產(chǎn)生噴濺的前提下盡量加大供氧強(qiáng)度來縮短冶煉時間。
(2) 噴頭的孔數(shù)
除小容量轉(zhuǎn)爐采用單孔噴頭外，現(xiàn)在轉(zhuǎn)爐皆用多孔噴頭，現(xiàn)有3、4、5孔等。由于多孔噴頭變集中供氧為分散供氧，增大了氧射流同熔池的沖擊面積，取得了顯著的吹煉效果。但是，與單孔噴頭相比，多孔噴頭氧射流衰減較快，吹煉槍位較低，從而對噴頭的冷卻要求更高，結(jié)構(gòu)更復(fù)雜。
(3) 噴頭出口處馬赫數(shù)(Ma)與設(shè)計(jì)工況氧壓
設(shè)計(jì)工況氧壓又稱理論氧壓，它是指噴頭進(jìn)口處的氧氣壓力，它近似等于滯止氧壓P0（絕對壓力）。因?yàn)楝F(xiàn)場氧氣測壓點(diǎn)一般在快速切斷閥之前，從此處至噴頭前還有壓力損失，測量難度較大，因此就難以保證設(shè)計(jì)工況氧壓的精確度。目前國內(nèi)一些小型轉(zhuǎn)爐工況壓力約為0.15～0.8MPa，一些大型轉(zhuǎn)爐則為0.85～1.1MPa。
馬赫數(shù)Ma是噴頭設(shè)計(jì)的又一重要參數(shù)。Ma值和設(shè)計(jì)工況氧壓P0與出口壓力P的比值(P/P0)有確定的函數(shù)關(guān)系，而P值基本不變，因此P0的選取實(shí)質(zhì)上就是馬赫數(shù)Ma的選取。隨著Ma值的增大，噴頭出口氧氣射流速度v要提高。從提高轉(zhuǎn)爐熔池的攪拌力出發(fā)，希望選取更高的Ma，然而P0也要相應(yīng)提高，當(dāng)Ma>2以后，氧氣射流出口速度v的增加變慢，而P0提高更快，這在經(jīng)濟(jì)上是不合適的。目前國內(nèi)外氧槍噴頭出口馬赫數(shù)多選取2.0左右，在總管氧壓允許的條件下，也有選取2.2～2.3左右的。選好P0后一般是將爐役期的最低操作氧壓定為設(shè)計(jì)氧壓來進(jìn)行噴頭設(shè)計(jì)。根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，當(dāng)操作氧壓低于設(shè)計(jì)工況氧壓(負(fù)偏離)10%，或不超過設(shè)計(jì)工況氧壓(正偏離)50%時，產(chǎn)生的激波或膨脹波都不嚴(yán)重。一般測壓點(diǎn)的壓力可以偏離設(shè)計(jì)工況壓力的20%左右。
——本文摘自論文文獻(xiàn)綜述
冀公網(wǎng)安備13050002001422號