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
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，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
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：
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
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。
浙公网安备 33021202002483