12°四孔氧枪喷头的加工工艺及夹具设计.doc

12°四孔氧枪喷头的工艺设计 1 分析氧枪喷头的技术要求及工作状况和毛坯的生成过程 1.1氧枪喷头的简介 氧枪的最重要部分是喷头，喷头的结构直接决定了氧气射流的气体动力学特性。因此，对喷头的基本要求是，形成射流的动力学参数应符合工艺要求的规定，并且在长期使用时能保持射流的特性不变。喷头的类型很多。按喷头的结构形状可分为拉瓦尔型、直筒型和螺旋型等，按喷头的孔数可分为单孔和多孔喷头。按吹入的物质可分为氧气喷头、氧气燃料喷头如喷微粒(石灰粉)喷头。 拉瓦尔型喷头可以有效地把氧气的压力能转变为动能。并且可以得到稳定的声速射流。在要求射流有相同的深入熔池深度时，它的枪位最高，因而大大改善了喷头的工作条件，提高了寿命。所以，拉瓦尔型喷头在氧气顶吹转炉到广泛的采用。 直筒型喷头在高压下所产生的超声速射流是不稳定的，具有激波结构，因而速度衰减较快，超声速段较短，所以一般不采用。它主要用于氧气一石灰粉氧枪上，可以使微粒在一个适当的长度内加速到接近于气流的速度，由于微粒较大，所以射流仍能得到较大的动能和深入熔池的能力。 螺旋型喷头可以加强熔池的搅拌，改善造渣过程，减少喷溅，可以增大供氧强度和提高金属收得率。但由于结构复杂，加工困难，寿命较短，所以很少被采用。 随着氧气顶吹转炉炼钢生产的发展，转炉容量的大型化和供氧强度的不断提高，单孔喷头已日益不能满足炼钢工艺过程的要求，所以逐步发展了多孔喷头中最常用的是三孔和四孔拉瓦尔型的喷头。 喷头是由电解紫铜锻造或铸造而成。其作用是把高压氧气转换成高速氧射流。 1.11氧枪喷头的种类 (l)按氧枪喷头孔数分 ①单孔氧枪:喷孔通常为拉瓦尔型，多用于小型转炉。 ②多孔氧枪:喷孔从3个到12个。最有代表性的是三孔氧枪。 (2)按氧枪喷头的制造方法分 ①锻造喷头:采用含铜量99.95%以上的电解紫铜，先模锻成喷头毛坯，再按图 加工喷头。加工方法简单、材质密、导热性能好，喷头孔间部位实心，不能通 水冷却，吹炼过程中易蚀进(见图l) ②铸造喷头:采用电解铜感应炉熔化，利用砂芯浇注成型。喷头结构合理，喷 头端面布置冷却水道，孔间冷却效果好，使用寿命长(见图2) ③组装式(焊接)喷头，喷头分开部分锻造加工，最后组装焊接，有铸造喷头的全部优点，但制造工艺复杂(见图3) 1.12氧枪喷头的作用 氧枪喷头是炼钢环节中不可缺少的最重要的设备之一,它的主要的任务是在转炉炼钢过程中对转炉供氧,对转炉内铁水进行升温、脱c和氧化反应，去除有害元素，冶炼出合格的钢水。 1.13氧枪喷头出现的问题 粘钢、粘渣和烧枪 1.14合理的喷头结构 合理的喷头结构是氧气顶吹转炉炼钢的关键之一。氧枪喷头主要考虑下面几个工艺参数：喷头的马赫数（Ma=v/a,气体的流速与音速a之比）、喉口直径、喷头孔数、喷头角度。根据以上几个方面结合实际生产，选用了合理参数的氧枪喷头，其中喷头的紫铜含量为99.85%，喉口直径为?26，喷头角度为12°，喷头孔数为四孔，枪体的外径为?168 1.2 氧枪喷头的工艺分析 由于喷头壁薄、空腔深,增加了铸造难度,因此必须选择合理的铸造工艺 1.21造型工艺要点 氧枪喷头结构及工作面成型冷铁设置见图1。 (1)内腔泥芯使用桐油砂或树脂砂,以保证浇注后的高溃散性。 (2)工作面处摆放成型外冷铁,以达到急冷的效果,保证组织的致密。 (3)采用有定位装置的专用砂箱,以保证壁厚和内腔尺寸均匀。 (4)采用水爆清砂。铸件浇注完毕后及时开箱,进行水爆清砂,以保证内腔的光洁和组织的致密性。 1.22冶炼浇注工艺要点 (1)采用焦炭坩埚炉冶炼。 (2)快速熔炼,高温浇注。由于纯铜的吸气倾向大,因此要求冶炼时间短,冶炼时间应控制在不超过40min/炉,熔炼温度控制在1250℃左右;铜液出炉前采取除气、脱氧、晶粒细化等措施,以保证铜液的纯净和组织的致密性;浇注时将盛装铜液的坩埚放入吊 具中,铜液直接从坩埚浇入铸型。由于坩埚本身的保温作用,铜液浇注时的温度可达到1230℃,以确保氧枪喷头薄壁处也能成型。 1.23机加工工艺要点 氧枪喷头的关键部位就是均匀分布的吹氧孔,而吹氧孔的特点是偏心、两头锥孔,因此加工的要点是如何保证吹氧孔中心线位置的准确,同时在普通车床上加工时做到两头的同心度一致。工装设计时应考虑以下几点。 (1)喷头锁紧在工装上后其吹氧孔的中心线与工装中心线重合。 (2)喷头与工装的定位线要在同一高度。 (3)工装偏心孔与喷头被夹持部位的尺寸一致。 1.3精密铸造简介 1.31什么叫精密铸造 精密铸造又叫熔模铸造或失蜡铸造，是指用易熔材料（通常是蜡料）制成模样，然后在模样上涂挂耐火涂料，经硬化后，再将模样熔化、排出型外，从而获得无起模斜度、无分型面、带浇注系统的整体铸型进行铸