**金屬有限公司65T轉爐φ180氧槍及氧槍噴頭設計方案****冶金氧槍有限公司202*年2月65T轉爐φ180氧槍及氧槍噴頭設計方案簡介****冶金氧槍有限公司，系冶金氧槍及噴頭的專業研究生產單位。位于中國濰坊高新技術產業開發區。技術力量雄厚，技術裝備先進，檢測手段齊全。我公司在轉爐用氧槍設計方面有豐富的設計和制造經驗，例如：寶鋼300噸轉爐煉鋼φ406氧槍噴頭，武鋼三煉鋼250噸轉爐用φ355錐度氧槍及噴頭，馬鋼300噸轉爐用φ355錐度氧槍及噴頭，濟鋼210噸轉爐用φ355氧槍及噴頭，新余三期210T轉爐煉鋼φ325氧槍及噴頭，上海羅涇150噸轉爐煉鋼φ299氧槍及噴頭，河北承德鋼鐵、普陽鋼鐵、寧波鋼鐵、天鐵、安陽鋼鐵、通化鋼鐵等150噸轉爐煉鋼φ299氧槍及噴頭，目前均正常使用，效果良好。現國內120噸以上轉爐用氧槍80％由我公司設計制造。公司秉承“以人為本，科技領先”的發展戰略，技術力量雄厚，擁有世界先進水平的科研機構、精良的機械加工設備及國內一流的檢測設施，最大程度上保證產品最佳的使用性能。65T轉爐φ180×1孔噴頭設計方案一、設計工況參數：1、出鋼量：～65噸/爐2、現場操作氧流量：～4200Nm3/hr3、現場操作供氧壓力：0.85～1.0Mpa（閥后壓力）4、純吹氧吹煉時間：13～15min5、冷卻水壓力：≥1.2MPa6、進出水溫差≤27℃（水溫差根據現場實際情況要有所差異）7、氧槍噴頭形式：1孔拉瓦爾孔噴頭二、噴頭參數設計2.1馬赫數的選擇流體力學中表征流體可壓縮程度的一個重要的無量綱參數,記為,定義為流場中某點的速度v同該點的當地聲速c之比,即=v/c,在可壓縮流中,氣體流速相對變化dv/v同密度相對變化之間的關系是dρ/ρ＝-2dv/v，即在流動過程中，馬赫數愈大,氣體表現出的可壓縮性就愈大。另外，馬赫數大于或小于1時,擾動在氣流中的傳播情況也大不相同。因此，從空氣動力學的觀點來看，馬赫數比流速能更好地表示流動的特點。按照馬赫數的大小，氣體流動可分為低速流動、亞聲速流動、跨聲速流動、超聲速流動和高超聲速流動等不同類型。馬赫數就是氣流速度與當地溫度條件下的音速之比：M＝U/a式中：U為氣流速度m/sa為在當地溫度下的音速，單位m/s氧槍的供氧壓力的大小是由噴頭的出口馬赫數確定的，氧氣的壓力能轉化成動能，得到超音速的氧氣流股。生產實踐證明，采用過高的設計氧壓，不但噴濺，而且爐襯侵蝕嚴重，而采用過低的設計氧壓，氧氣出口速度過低，熔池得不到良好的攪拌。從提高氧氣射流的沖擊能力考慮，希望采用較高的馬赫數，當M>2.0以后，隨著馬赫數的增大，氧氣出口溫度減低，出口音速不斷減小，使出口速度增加變慢，而設計工況壓力卻增加很快。過高的馬赫數需要高壓管線設施，相對投資較大，且反應激烈，操作難度大；而馬赫數過小，則輸氧管線的氧壓沒有被充分利用，也是不經濟的。根據現場工況，現在操作主要以供氧壓力0.90～1.1Mpa（即閥后壓力）為主，除去管路壓力損耗后，到達氧槍噴頭的工作滯止壓力應在0.86～1.0Mpa左右，因此綜合考慮：選取馬赫數為2.05。2.2計算工況氧壓Po查等熵流表，當M=2.05時，P出/Po=0.1182，由于爐膛壓力近似于大氣壓力，所以P出=0.102MPa，則Po=0.86MPa=8.80Kg/f建議使用閥后壓力為0.90～0.95MPa之間為宜，如果操作氧壓高于設計氧壓，氧流仍有部分壓力能未轉化為動能，離開噴孔后繼續膨脹，射流產生激波，導致氧流不穩定，能量損失大，造成化渣不好，噴濺增加，不利于吹煉；如果操作氧壓過低時，出口氧射流衰減較快，熔池攪拌減弱，氧氣利用率降低，延長了吹煉時間，降低生產效率。考慮到管路壓力損耗閥后壓力一般要稍高于喉口滯止壓力，避免使用氧壓低于0.83Mpa，以防止氧槍回火事故的發生。2.3計算氧流量Q氧槍流量Q是指在單位時間內向熔池供氧的數量，其量鋼為m3/h或m3/min由Q=噸鋼氧耗×出鋼量×60/純供氧時間得出：Q=4200m3/hr（以現場操作工況為主）按：出鋼量為～65t；純供氧時間為13～15min計算。此流量是氧氣在設定工況下的流量，當使用氧氣壓力變化時氧流量隨之變化，應屬正常2.4孔數的選取：選擇：1孔噴頭。2.5計算喉口直徑D喉根據爐子的噸位和實踐選用1孔噴頭，由氧流量公式Q=64.3236×Po×A喉Po為使用壓力MPaA喉——喉口截面積Q為氧氣流量Nm3/hr得出：D喉=30.8mm2.6計算出口直徑D出根據M=2.05，查等熵流表，A出/A喉=1.760A出——出口截面積A喉——喉口截面積得出：D出=40.9mm2.7計算擴張段長度L理論的氣體膨脹角為4~8度，擴張段的張角理應也設計成4~8度。小擴張角具有控制膨脹作用，因而出口流股會有輕微膨脹，氧流貼近孔壁流動會出現層流，從而加重射流表面與爐氧混合，有利于提高熱效率。大擴張角控制膨脹作用小，擴張段短，受孔壁粗糙度影響小，有利于減小氧射流的能量損失，提高作用熔池貫穿力，對于新爐子，裝入深度較深，考慮噴頭的穿透能力，應取較大的張角，定為3.5度。則L=（40.9-30.8）/2×tg3.5°=82mm2.8操作槍位H（暫定）操作基本槍位：H=35×D出選擇操作槍位主要考慮兩點，即射流中心線速度衰減和取最大沖擊面積，當槍位低于30D出，速度衰減已經趨向平緩，但是速度值也低，沖擊能量不足。因此，槍位應該選擇在30～40D出之內為宜。則由此可得：基本槍位：1431mm最高槍位：1635mm最低槍位：1226mm此槍位僅做參考，具體應以實踐為準。2.9設計槍位下沖擊深度沖擊深度。氧射流達到液面后的沖擊深度又叫穿透它是指從水平液面到凹坑最低點的距離沖擊深度是凹坑的重要標志，也是確定轉爐操作的重要依據。很多研究者從理論上對氧氣射流的沖擊深度進行了大量研究，得出了許多類似的結果，認為頂吹氧氣射流的沖擊深度h是阿基米德準數的函數：h/Dx=k(Ar)a式中：Dx為槍高x處與熔池液面相遇的射流直徑，k、a為系數和指數單孔氧槍沖擊深度的經驗公式：h=3.4×P0×D喉/H0.5—0.0381式中