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氧枪的作用及原理

喷头的原理
喷嘴又称喷头或枪头。高压氧气在输氧管道中
的流动速度较低,一般在60m/s以下,氧气流
通过喷嘴后,形成超音速的氧射流,流速为
500-600m/s,为音速的二倍左右。喷嘴能最大
狠度地将氧气压力能转化为动能获得超音速流股
借此向熔池供氧并搅动熔池金属液以达到吹炼目
的,因此,喷嘴是压力一速度的能量转换器。
釆用合理的喷嘴结构是顶吹氧气转炉炼钢的关键
问题之一。
喷头的类型
目前国内外顶吹氧气转炉所采用的喷嘴类型
多种多样的。按喷嘴形状和特点可分为拉瓦
尔型、直筒型及单扩张型等;按喷嘴孔数可分
为单孔及多孔喷嘴;按吹入物质可分为氧气喷
嘴、氧—燃喷嘴及喷粉料的喷嘴
拉瓦尔喷嘴结构
口直
并直径:
口直径,L1-收缩段长度
l2-扩张段长度,1一扩张角
·三孔拉瓦尔结构
单三式喷嘴结构:
·三喉式结构
d33
单三式喷嘴是整个喷嘴只有一个收缩段和一个
喉口,然后分成三个小直孔,这种喷嘴目前使
用的较少:三喉式喷嘴的三个孔分别为三个拉
瓦尔型喷孔,这种啧嘴目前使用的比较多,
孔拉瓦尔型喷嘴具有操作平稳,化渣快、
供氧强度大、喷溅少、金属收得率高、热效
稳定等优点,但是比单孔喷嘴加工较难,喷
嘴中心部位冷却强度较差,若操作不当易粘
枪
氧枪在转炉中的作用
顶吹氧气转炉是将高压、高纯度(含氧气
994%以上)的氧气通过水冷氧枪,以某种距
离(喷头到熔池面的距离约为13m)从熔池上
面吹入的。为了使氧流有足够的能力穿入熔池,
使用出口为拉瓦尔型的多孔喷头,氧气的使用
压力为(-)MPa,氧流出口速度可达
400-440m/s。
转炉炉膛是一个复杂的高温多相体系,喷吹入
炉内的氧气射流离开喷头后,由于炉内周围环境
性质变化,使射流的特性也变得有些不能确定
开吹时,射流与熔池之间的炉内空间充满了热
气体,主要是熔池内排出的GO和空气所组
成。但是在吹氧几分钟后就开始形成炉渣
从熔池内排出的C○气体速度也很快增大
开始产生泡沫渣,不久就把喷枪淹没了。
在这种情况下,不可能在真实的转炉上直
接测定射流特性,也无法找到合适的实验
方法来推测炉内的情况。同时,喷吹入炉
膛的氧射流与炉内介质存在着温度差、浓
度差和密度差,还存在着反向流动的介质
和化学反应。因此,炉膛内的氧气射流与
在静止条件下研究的自由射流存在很大的
转炉炉膛内的氧气射流,其初始温度比周
围介质的温度低得多,当射流与从周围抽
吸的高温介质混合时,射流被加热。同时
进入射流的C○和金属滴要在射流中燃烧放
热,并使射流的黑度增大而接受周围介质
的辐射热。氧气射流因被加热膨胀,使射
程和扩张角增大。同时,氧气的纯度降低
在热模拟实验中,将氧气射入1400℃的
CO室中,在距喷孔10-20个孔径处,射流
温度达1300-1800℃;在距喷孔30-40个孔
径处则达2100-2300℃。显然,这样的高
温是危及炉衬的