喷头类型的选择和主要尺寸计算.docVIP

喷头类型的选择和主要尺寸计算 一、喷头的类型 A 单孔喷头 单孔拉瓦尔型喷头的结构挺简单,由收缩段、喉口和扩张段构成，喉口处于收缩段和扩张段的交界，此处的截面积最小。通常喉口直径也称临界直径，该处的面积称为临界面积。单孔拉瓦尔孔喷头的氧气射流已经不适用于目前转炉冶炼的需要。 B多孔喷头 多孔喷头包括四孔、五孔、六孔、七孔、八孔、九孔等，它们的每个小孔结构都是拉瓦尔型。目前，四孔、五孔、六孔使用者居多。各小拉瓦尔孔与中心线呈一夹角。氧气分别进入各个小拉瓦尔孔，在出口处获得多股超声速氧气射流。生产实践以充分证明，多孔拉瓦尔型喷头有较好的冶金工艺性能。多孔喷头的加工制造较单孔喷嘴复杂。 为了便于加工，国内外厂家把喷头分成几个加工部件，然后焊接组合成内冷喷头，这种喷头加工方便，尺寸精确，使用效果好。另外，也应从操作工艺上避免高温钢，化好渣、禁止过低枪位吹炼等对减少喷头损坏是有益的。 不同公称吨位转炉所用氧枪喷头孔数，可以参考下表： 序号 转炉公称容量/t 适用喷头孔数 1 350~250 6或5 2 249~200 6或5 3 220~200 6或5 4 199~150 5或4 5 149~120 5或4 6 119~100 5或4 7 99~80 5或4 8 79~60 3或4 9 60~50 3或4 10 50~30 3或4 二、拉瓦尔孔喷头的主要尺寸的确定 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，关键在于正确选择参数。 A喷头参数的选择 a氧气流量计算 只有通过物料平衡才能精确求得氧耗量。现用每吨钢氧耗量、出钢量和吹氧时间来简单计算氧气流量（m3/min(标态)）。 一般每吨钢氧耗量约在50-60 m3/t（标态），高磷铁水每吨钢氧耗量约在60-70 m3(标态)。对于中、小转炉，在一个炉中出钢量的变化较大，现以转炉公称吨位即平均出钢量进行计算。 氧气流量=每吨钢氧耗量X出钢量/吹炼时间 b 理论氧压的确定 理论设计氧压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。它与使用氧压不同，理论设计氧压是使用氧压范围中的最低氧压。实验和实践证明，允许使用氧压与理论设计氧压有一定的偏离，即允许使用氧压不高于理论设计氧压的150%仍能很好工作。但低于理论设计氧压，会产生较强的激波，使流速和流量大大低于计算数值，影响吹炼效果。 在选择理论设计氧压时，考虑到氧流附面层的存在，喷头有效出口直径会减少，这样实际的理论设计氧压大约降低0.049Mpa左右。因而理论设计氧压应合理选择。 c 喷头的出口马赫数 马赫数值的大小决定喷头出口氧流速度，即决定氧射流对熔池的冲击动能。选用过大，则喷溅大，清渣费时，增大热损失，渣料消耗及金属损失也多，而且转炉内衬及炉底易损坏；选用过小，氧的利用率低，渣中Tfe含量高，也会引起喷溅。当Ma﹥2.0时，随着马赫数的增大，出口氧流速的增加变慢，要求更高理论设计氧压，这样，无疑在技术上不够合理，经济上也不划算。 d 喷孔夹角和喷孔间距 喷头孔数和夹角之间的关系可参考下表中的数据。 孔数 4 5 ﹥5 夹角 10-13 13-16 16-17 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，从而加快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间距保持在（0.8-1.0）d出 e 扩张段的扩张角与长度 扩展段的扩张角一般取5度-10度，扩张段长度也可以由计算公式求得：L=（d出-d喉）/2tanα f 喉口段长度的确定 喉口长度的作用：一是稳定气流；二是利于收缩段过渡到扩张段的加工，为此喉口直线段过长，反而阻损增大，因此喉口长度推荐为5-10mm较为合适。 h 收缩段尺寸的确定 收缩段长度L=（0.8~1.5）d喉 收缩段入口处的直径，一般为喉口直径的2倍左右。 综上所述，喷头的各个参数都是相互关联的，而且在炼钢中起着关键作用，所以在设计喷头时，应该格外注意参数的设计和选择。