氧槍由噴頭、槍身和尾部三部分組成，噴頭常用紫銅材質，可由鍛造紫銅經機加工或鑄造等方法制成。槍身由無縫鋼管做成的三層套管組成。槍尾可以是鑄成的，也可以是加工成型的。尾部結構應該方便輸氧管、進水和出水軟管同氧槍的連接，保證三層套管之間密封及水流的暢通，以及便于吊裝氧槍。設計氧槍的工作主要包括：噴頭設計，水冷系統(tǒng)設計，槍身和尾部結構系統(tǒng)設計。其中噴頭是氧槍的核心部分，所以噴頭的設計是關鍵。一個好的噴頭設計必須解決噴孔孔型、尺寸和個數(shù)。必須恰當控制水流和合理選擇鋼壁厚度，從而使噴頭既有良好的氧氣射流特性，又有高的耐用性。
噴頭起到能量轉換器的作用，它將氧氣管道中的高壓力能轉化為動能，并通過氧氣射流完成對熔池的作用。而氧氣射流的參數(shù)主要由噴頭參數(shù)所決定。
1 噴頭設計的主要要求
(1) 在一定的操作氧壓和槍位條件下，為吹煉提供所需的供氧強度，使氧氣射流獲得較大的動能，以達到合適的穿透深度，對熔池攪拌均勻的同時又不致引起較大的噴濺。為此，要求正確設計工況氧壓和噴孔的形狀、尺寸，并要求氧氣射流沿軸線的衰減應盡可能慢。
(2) 在合適的槍位下，氧氣射流在熔池面上要形成合理的反應區(qū)，保證熔池反應均勻，對爐襯侵蝕小且均勻。尤其對多孔噴槍，要求各股氧氣射流到達熔池面上時不匯合，能形成多個反應區(qū)。
(3) 氧槍噴頭壽命要長，為此要求噴頭的結構合理、簡單，氧氣射流沿著氧槍軸線不出現(xiàn)負壓區(qū)和過強的湍流運動。
2 噴頭主要參數(shù)的計算與確定
(1) 氧氣流量：指單位時間內向熔池供氧的數(shù)量，其單位是Nm3/min。它是根據(jù)吹煉每噸金屬的耗氧量、金屬裝入量和供氧時間來決定的。
氧氣流量是氧槍設計的重要參數(shù)。當操作氧壓選定后，噴頭的喉口面積就取決于流量。氧氣流量計算公式為：
氧氣流量＝（每噸鋼耗氧量*出鋼量）/吹氧時間 （Nm3/min）
吹氧時間一般約12～20min，小容量轉爐取下限。
供氧強度：指單位時間每噸金屬的供氧量，其單位是Nm3/(t•min)。
每噸金屬所需氧量可以根據(jù)鐵水成分、廢鋼比、所煉鋼種、渣量、渣中FeO含量、礦石或鐵皮加入量等己知條件由物料平衡計算得出。一般每噸金屬實際耗氧量為50～60Nm3。每噸鋼耗氧量，若用低磷鐵水約為45～55Nm3/t左右，采用高磷鐵水約為60～69Nm3/t左右，若用經預處理的鐵水，則可選取低限值?！ 」┭鯐r間是根據(jù)經驗確定的。它與爐子容量、原料條件、冶煉鋼種、造渣制度等因素有關。國內90 t轉爐采用三孔噴槍，供氧時間一般為18～20min。供氧強度為3.0～4.0Nm3/(t•min)?？偟膩碚f頂吹氧氣轉爐煉鋼的氧氣流量和供氧強度，主要決定于噴濺情況，一般控制在基本上不產生噴濺的前提下盡量加大供氧強度來縮短冶煉時間。
(2) 噴頭的孔數(shù)
除小容量轉爐采用單孔噴頭外，現(xiàn)在轉爐皆用多孔噴頭，現(xiàn)有3、4、5孔等。由于多孔噴頭變集中供氧為分散供氧，增大了氧射流同熔池的沖擊面積，取得了顯著的吹煉效果。但是，與單孔噴頭相比，多孔噴頭氧射流衰減較快，吹煉槍位較低，從而對噴頭的冷卻要求更高，結構更復雜。
(3) 噴頭出口處馬赫數(shù)(Ma)與設計工況氧壓
設計工況氧壓又稱理論氧壓，它是指噴頭進口處的氧氣壓力，它近似等于滯止氧壓P0（絕對壓力）。因為現(xiàn)場氧氣測壓點一般在快速切斷閥之前，從此處至噴頭前還有壓力損失，測量難度較大，因此就難以保證設計工況氧壓的精確度。目前國內一些小型轉爐工況壓力約為0.15～0.8MPa，一些大型轉爐則為0.85～1.1MPa。
馬赫數(shù)Ma是噴頭設計的又一重要參數(shù)。Ma值和設計工況氧壓P0與出口壓力P的比值(P/P0)有確定的函數(shù)關系，而P值基本不變，因此P0的選取實質上就是馬赫數(shù)Ma的選取。隨著Ma值的增大，噴頭出口氧氣射流速度v要提高。從提高轉爐熔池的攪拌力出發(fā)，希望選取更高的Ma，然而P0也要相應提高，當Ma>2以后，氧氣射流出口速度v的增加變慢，而P0提高更快，這在經濟上是不合適的。目前國內外氧槍噴頭出口馬赫數(shù)多選取2.0左右，在總管氧壓允許的條件下，也有選取2.2～2.3左右的。選好P0后一般是將爐役期的最低操作氧壓定為設計氧壓來進行噴頭設計。根據(jù)實驗數(shù)據(jù)，當操作氧壓低于設計工況氧壓(負偏離)10%，或不超過設計工況氧壓(正偏離)50%時，產生的激波或膨脹波都不嚴重。一般測壓點的壓力可以偏離設計工況壓力的20%左右。
——本文摘自論文文獻綜述
冀公網(wǎng)安備13050002001422號