本实用新型专利技术属于转炉炼钢技术领域，特别涉及一种双角度多流量的多孔氧枪喷头，适用于直径在273mm以上的转炉顶吹氧枪，该多孔氧枪喷头内部采用拉瓦尔型喷嘴，喷嘴数目可以设计为4孔、6孔、8孔或10孔，将喷嘴平均分为两组交错布置，分别设计其氧气流量和夹角，共有四种设计思路，适用于不同转炉炉容比和炉况。本发明专利技术的双角度流量可调整的多孔氧枪喷头会使高压氧气在转炉内形成多股角度不同、流量不同、交叉布置的超音速氧气射流，扩大了氧气对熔池的冲击面积，增强搅拌效果和渣钢反应速率，提高了转炉氧枪的吹炼性能，减少喷溅溢渣等现象，加快化渣，缩短冶炼时间。缩短冶炼时间。缩短冶炼时间。
【技术实现步骤摘要】
一种双角度多流量的多孔氧枪喷头
[0001]本技术属于转炉炼钢
，特别涉及一种双角度多流量的多孔氧枪喷头。
技术介绍
[0002]目前，转炉炼钢已成为国内外炼钢的主要手段，氧枪是转炉炼钢过程中的关键设备，而氧枪喷头是氧枪的重要部件。氧枪喷头的作用是通过拉瓦尔型喷嘴将氧气管道中高压高纯度的氧气转变为超音速氧气射流。氧气射流流股与熔池的相互作用主要取决于射流到达熔池表面时的速度大小及其分布。在热力学方面氧气进入钢液后与钢中元素剧烈反应，前期脱硅后期脱碳，并大量放热，提高钢液温度，还可以通过控制转炉的氧化还原气氛实现脱磷脱硫；在动力学方面氧气射流推动钢液剧烈运动，炉渣和钢液充分搅拌混匀，扩大渣钢反应界面，提高元素的传质系数，达到达到冶炼的目的。
[0003]但是在吹炼过程中，氧枪喷头接近高温熔池，工作环境十分恶劣，不但要承受火点2500℃左右的高温区的热辐射，还要遭受钢液、钢渣和高温气体的激烈冲刷和炉内气体的腐蚀，再加上炼钢工艺、原材物料等方面的差异，导致炼钢生产过程中存在烧枪、喷溅溢渣、成分偏析等不利现象，氧枪也会出现粘渣、烧损和漏水等问题。这些问题都会影响炼钢、后续精炼、连铸等工序的生产节奏，降低钢液质量和产量。因此转炉氧枪及其操作工艺在炼钢过程中极为重要，适宜的氧枪喷头也是其中的关键。
技术实现思路
[0004]针对上述技术问题，本技术提供了一种双角度多流量的多孔氧枪喷头，通过对拉瓦尔型喷嘴的数目、喷嘴的面积和喷嘴与氧枪中心线夹角的合理设计，优化氧气射流流股的分布和熔池内部的流场。该双角度多流量的多孔氧枪喷头可以根据不同的炉型、不同的技术要求采用不同的结构设计，在转炉吹炼过程中操作简单，性能良好。与普通氧枪喷头相比，本技术提供的多孔氧枪喷头主要有三点效果：
①
在低枪位操作时，转炉化渣快，喷溅减弱，脱磷效果好；
②
能够有效减少粘渣、烧损和漏水等问题，氧枪寿命得到提高，
③
吹炼性能优异，吹炼时间得到缩短，钢铁料的消耗减少。
[0005]本技术的具体技术方案如下：
[0006]本技术提供了一种双角度多流量的多孔氧枪喷头及其制备方法，该氧枪喷头适用于直径在273mm以上的转炉顶吹氧枪，所述多孔氧枪喷头有两组喷嘴，两组喷嘴数量相同，呈环形相互交错布置，所有喷嘴均为拉瓦尔型喷嘴；将两组喷嘴分别称为A组、B组，两组喷嘴按照以下四种方案中的一种设置：
[0007]①
小夹角大流量，大夹角小流量：A组喷嘴与氧枪中心线的夹角小于B组，A组喷嘴的喉口面积和出口面积大于B组喷嘴；
[0008]②
小夹角小流量，大夹角大流量：A组喷嘴与氧枪中心线的夹角小于B组，A组喷嘴的喉口面积和出口面积小于B组喷嘴；
[0009]③
相同夹角，不同氧气流量：A组喷嘴与氧枪中心线夹角和B组喷嘴相同，A组喷嘴的喉口面积和出口面积小于B组喷嘴；
[0010]④
不同夹角，相同氧气流量：A组喷嘴与B组喷嘴的喉口面积和出口面积相同，A组喷嘴与氧枪中心线夹角小于B组喷嘴。
[0011]优选的，第
①
种设置中，A组喷嘴与氧枪中心线的夹角为10
°
～15
°
，B组喷嘴与氧枪中心线的夹角为15
°
～20
°
；第
②
种设置中，A组喷嘴与氧枪中心线的夹角为10
°
～15
°
，B组喷嘴与氧枪中心线的夹角为15
°
～20
°
；第
③
种设置中，A组喷嘴和B组喷嘴与氧枪中心线的夹角均为12
°
～16
°
；第
④
种设置中，A组喷嘴与氧枪中心线的夹角为10
°
～15
°
，B组喷嘴与氧枪中心线的夹角为15
°
～20
°
。
[0012]优选的，第
①
种设置中，A组喷嘴的喉口面积和出口面积是B组喷嘴的1～1.5倍；第
②
或第
③
种设置中，B组喷嘴的喉口面积和出口面积是A组喷嘴的1～1.5倍。也即每种设置中，如果喷嘴的口径不同，就按照较大喷嘴的喉口和出口面积是较小喷嘴的1～1.5倍(大于1倍小于等于1.5倍)来设置，这样设置之后，较小的一组喷嘴的氧气流量也较小，约占总流量的40％～50％；另一组喷嘴则氧气流量较大，约占总流量的50％～60％左右。
[0013]所述多孔氧枪喷头喷嘴与氧枪中心线的夹角是指喷嘴中心线与氧枪中心线的夹角，氧枪中心线也就是氧枪的内管、中管、外管的中心线。在10
°
～20
°
内根据不同的转炉炉容比和炉况采用不同的夹角。
[0014]进一步要求，所述多孔氧枪喷头的拉瓦尔型喷嘴数目由转炉公称容积确定，可以为4个、6个、8个或者10个，由上文所述，将所有喷嘴平均分成两组交错布置。
[0015]所述多孔氧枪喷头除了上面所述的两组喷嘴，还包括头冠、喷嘴、氧气盘、导水板、外管、中管和内管；所述内管端头与氧气盘连接，所述中管端头处连接导水板，所述外管端头处连接头冠，各个喷嘴一端连通氧气盘和内管，另一端设置在头冠上并与外部连通。
[0016]优选的，所述喷嘴与氧气盘和头冠之间通过钎焊连接，内管与氧气盘之间、外管与头冠之间通过氩弧焊连接，中管与导水板通过螺纹连接，导水板通过焊接固定在头冠上。头冠、喷嘴、导水板和氧气盘采用紫铜材质。
[0017]所述多孔氧枪喷头的制备方法是：首先设计多孔喷头的各类参数，然后利用模具锻压头冠、喷嘴、氧气盘和导水板，都采用紫铜材质，严格控制各部件的加工精度；接着装配各部件，先将导水板焊到头冠上，再利用钎焊将喷嘴装在头冠上，用钎焊将氧气盘安装在喷嘴上；最后通过氩弧焊分别将内管与氧气盘、外管与头冠焊接在一起，将中管通过螺纹与导水板连接在一起，喷头的组装则全部完成；在氧枪通过水压和X光检验之后，即可出厂。
[0018]本技术的有益效果在于：通过调整多孔氧枪喷头的喷嘴数目、喷嘴的喉口和出口面积(本技术采用拉瓦尔型喷嘴，中间有一窄喉，通过窄喉喉口面积和出口面积的设置，可以设置喷嘴的流量)和喷嘴与氧枪中心线夹角，氧气会在转炉内形成多股夹角不同、流量不同、交叉布置的超音速氧气射流，其在炉内汇合的可能性大大减小，扩大了氧气对熔池的冲击面积，氧气在熔池内的分布更加均匀，提高搅拌效果和渣钢反应速度，减少“死区”，提高了转炉氧枪的吹炼性能。本技术中不同的设计思路适用于不同的转炉炉容比和炉况。两组不同夹角和流量的喷嘴中，大夹角的一组喷嘴可以脱碳升温，抑制吹炼过程中引起的溢渣喷溅，并具有一定的CO二次燃烧作用；小夹角的另一组喷嘴也可以脱碳升温，加强搅拌，提高脱磷效果；大流量的氧气流股到达熔池表面时具有较大的速度，熔池会
被冲击出一个深坑，同时发生强烈本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种双角度多流量的多孔氧枪喷头，其特征在于，所述多孔氧枪喷头有两组喷嘴，两组喷嘴数量相同且交错布置，所有喷嘴均为拉瓦尔型喷嘴；将两组喷嘴分别称为A组、B组，A组喷嘴与氧枪中心线的夹角小于或等于B组喷嘴， A组喷嘴的喉口面积和出口面积大于、小于或等于B组喷嘴，但A组喷嘴与氧枪中心线的夹角、喷嘴的喉口面积和出口面积不能同时与B组喷嘴相同。2.根据权利要求1所述的双角度多流量的多孔氧枪喷头，其特征在于，两组喷嘴按照以下四种方案中的一种设置：
①
小夹角大流量，大夹角小流量： A组喷嘴与氧枪中心线的夹角小于B组，A组喷嘴的喉口面积和出口面积大于B组喷嘴，A组喷嘴与氧枪中心线的夹角为10
°
~15
°
，B组喷嘴与氧枪中心线的夹角为15
°
~20
°
；
②
小夹角小流量，大夹角大流量： A组喷嘴与氧枪中心线的夹角小于B组，A组喷嘴的喉口面积和出口面积小于B组喷嘴，A组喷嘴与氧枪中心线的夹角为10
°
~15
°
，B组喷嘴与氧枪中心线的夹角为15
°
~20
°
；
③
相同夹角，不同氧气流量：A组喷嘴与氧枪中心线夹角和B组喷嘴相同，A组喷嘴的喉口面积和出口面积小于B组喷嘴，A组喷嘴和B组喷嘴与氧枪中心线的夹角均为12
°
~1...
【专利技术属性】
技术研发人员：杨振海，潘宇，
申请(专利权)人：苏州东大汉森冶金实业有限公司，
类型：新型
国别省市：
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