氧枪喷头设计.doc

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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C≤0.10%。转炉新炉子参数内径5.05m，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50.21m3；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50.21m3，吹氧时间18min，则

2、氧流量qv＝（50.21×150）/18＝418.38m3/min选用喷孔参数选定喷孔出口马赫数M＝2.0，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M＝2.0时，P/P0＝0.1278，取P＝P膛＝0.099Mpa代入，则设计工况氧压为：P0＝0.099/0.1287＝0.775Mpa每孔氧流量：q＝qv/5＝418.381/5＝83.676m3/min取CD＝0.92,T0＝290K,P0＝0.775MPa＝7.9kg/cm2,带入下式，求出喉口直径：q＝17.64CD

3、P0AT/83.676＝17.64×0.92×7.9AT/＝17.64×0.96×7.9×πd2喉/4∴dT＝36.83mm确定喷孔出口直径根据M＝2.0，查等熵流表得：A出/A喉＝1.688，即π/d2出＝1.688×πd2喉/4则d出＝d喉＝×36.83＝47.85mm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°）＝（47.85－36.83）/0.1385＝78.79mm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

4、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＝0.8×38＝30mm。确定喷头五喷口中心分布圆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）＝56.82m3/min＝0.947m3/s取中心管内氧气流速：Vo＝50m/s，则中

5、心氧管内径d1＝155mm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=50.1m/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Vj＝6m/s，出水管速度Vp=7m/s。又中心氧管外径d1＝175mm。环缝间隙的流通面积：＝150/（6×3600）＝69.4cm2所以，中层管内径：d2＝198mm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）＝59.5cm2所以，外层

6、管内径：d3＝227mm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

7、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===133.01＜150qv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

8、，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Ⅰ面，回水管出口为Ⅱ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————进水管的长度，m；————进、回水管的摩擦阻力系数；————进