氧枪喷头的主要尺寸是如何计算和确定的？ 转炉氧枪喷头

喷头的合理结构是氧气转炉合理供氧的基础。氧枪喷头的计算，关键在于正确选择喷头参数。

(1)供氧流量计算。通过物料平衡计算能精确求得吨钢耗氧量，根据公式2-3-2计算供氧流量。对于中、小型转炉，以转炉炉役平均出钢量进行计算。

(2)理论氧压。理论设计氧压(绝对压力）是喷头进口处的氧压，是设计喷头喉口和出口直径的重要参数。在选择理论设计氧压时，考虑到氧流附面层的存在，喷头有效出口直径减少，会使实际的理论设计氧压大约降低0.049MPa左右。确定马赫数后，理论设计氧压可由公式计算，一般在0.7~1.0MPa为宜。

(3)喷头出口马赫数。马赫数的大小决定喷头氧气出口速度，即决定氧射流对熔池的冲击能力。选用值过大，则喷溅大，增大渣料消耗及金属损失，而且转炉内衬及炉底易损坏;选用值过小，由于搅拌减弱氧的利用率低，渣中TFe含量高，也会引起喷溅。当Ma>

2.0时随马赫数的增长氧气的出口速度增加变慢，要求更高理论设计氧压，这样在技术上不够合理，经济上也不合算。

目前国内推荐Ma=1.9~2.1。大于120t转炉，Ma=2.0~2.1。

(4)喷孔夹角和喷孔间距。喷头孔数和夹角之间的关系可参考表2-3-5数据选用。表2-3-5喷头孔数与夹角的关系

喷孔之间间距过小，氧气射流之间相互吸引，射流向中心偏移，从而影响每股射流中心速度的衰减。因此在喷头端面，喷孔中心同喷头中心轴线之间的距离保持在(0.8)1.

0)!出（!出为喷孔出口直径)较为合理。

(5)喷头喉口的氧流量公式：

式中"-#—$—

&0一

%喉一

-氧气质量流量，kg/s;

-常数，双原子气体取值为1.4;-气体常数，259.83m2/(s.K);-氧气滞止温度，K;

一喉口总断面面积，m2;

P0

-理论设计氧压(绝对），MPa。

若质量流量的单位换算为标态下m3/min，则体积流量？为:

I#+1

w%喉P0

601.43

iK+

IK+1/

式中Q氧流量(标态），m3/min;

1.43——氧气密度(标态），1.43kg/m3;

601

Q

1•

.43V259•83、K+

i)6

(2

5)

=1•782^^^(mVmin)

!&0

必须指出，氧流量（（）公式是根据等熵流导出的喷头流量公式。实际氧气流通过时必定有摩擦，不能完全绝热，因此应乘以流量系数CD加以修正。

%喉户0

Q实=1•782Cd6

(2

6)

式中

(实-

P0—

_实际氧流量(标态），m3/min;

-论设计氧压，MPa;

T0——氧气滞止温度K，一般按当地夏季温度选取，

r0=273+(20~30>"；

CD——喷孔流量系数，CD=0.90~0.96。

(6)喉口段长度的确定。喉口段长度的作用一是为稳定气流，二是为加工方便，喉口段长度推荐为5~40mm较为适合。

(7)收缩段尺寸的确定。每孔收缩段的半锥角卩希望值为18。~23。，最大不超过30°。收缩段的长度L=(0.8~1.5)'喉。(2-3-7)收缩段人口处的直径，为喉口直径的2倍左右。

(8)扩张段的扩张角与扩张段长度。每孔扩张段的扩张角一般取8。~10。，半锥角《为4。~5。。

扩张段长度L可由计算公式求得：

%='出_'喉

2tana

扩张段长度也可由经验数据选定，即：

!1.2)1.5

'出

喷头计算实例如下：

计算120t转炉用氧枪四孔喷头主要尺寸。

(1)计算氧流量。转炉吨钢氧耗量(标态)取55m3/t，吹氧时间取16.5min。根据公式2-3-2计算氧流量(标态）：

+=5518^^20=400(m3/min)

(2)选用喷孔出口马赫数。选定马赫数Ma=2.0，四孔喷孔与中心线夹角为12。。

(3)理论设计氧压。理论氧压应根据表2-3-6等熵流确定。

表2-3-6等熵流表

(2-3-8)

(2-3-9)

表中Ma——马赫数；

%——出口氧压，MPa;

#0理论设计氧压，MPa;

p——喷孔出口氧气的体积密度，kg/m3;

P0——进入喷孔前氧气的体积密度，kg/m3;

&——喷孔出口氧气的温度，（;

&0氧气滞止温度，(;

'喷孔出口总断面面积，2#；

A0——喷孔喉口总断面面积，2#。

查等熵流表，当Ma=2.0时，APo=0.1278。

#=0.1015MPa;

#0=0-$iH5x10+=0.79x106Pa。

(4)计算喉口直径。喉口直径根据公式2-3-6计算。

每孔氧流量(标态）*t=-+4=44°=100(m3/min)，

1'喉P0

*=1•782x~——

!&0

令CD=0.93，&0=273+25=298K，p。=0.79MP/，代入上式：

兀.喉0.79x10+

100=1.782x0.93x—r~x~

4!298

.2=100x4x!98=6905.0706

喉=1.782x0.93x3.1416x0.79x10+=4113093.93

=0.0016788(m2)=16.788(cm2)

贝ljd喉=41mm

(5)喷孔喉口长度的确定。喉口直线段I=10mm。

(6)计算出口直径。依据Ma=2.0，查表2-3-6得'出/'喉=1.688，

4^冗.喉^,nn3.1416x41r~ft7、

'出=1.688x4=1.688x4=2228.5(mm)

7/4X2228.59_心、

!出！!—31416—=53-^mm；

(7)收缩段的长度：

"收=1.2X!喉=1.2x41=49.2(mm)"49(mm)

(8)计算扩张段长度：

取半锥角为5。，则：

tan5°=532241

"=53—41=68.58(mm)»68(mm)

2tan5°

计算结果四孔喷头主要尺寸为：喉口直径为41mm，出口直径为53.3mm，喉口直线段长度为10mm，收缩段长度为49mm，扩张段长度为68mm，扩张角为10°，四孔喷孔与中心线夹角为12。。

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