[发明专利]一种双马赫数氧枪喷头

说明书

一种双马赫数氧枪喷头属于钢铁冶金技术领域，尤其涉及一种双马赫数氧枪喷头。本发明提供一种双马赫数氧枪喷头。本发明双马赫数（Ma）氧枪喷头包括氧气入口1、进水环缝2、出水环缝3、外围孔4、中心孔5和折流板6，其特征在于外围孔4为多个向外周倾斜（即外围孔4与氧气入口1的连接端更靠近喷头的中心，如图1所示）的外围孔，外围孔4围绕中心孔5均匀布置；中心孔5的出口的马赫数低于外围孔4的出口的马赫数，吹炼用氧气从氧气支管进入氧气入口1，而后分别进入外围孔4和中心孔5完成射流加速过程，冷却水则从进水环缝2进入完成对氧枪喷头的冷却后经折流板6从出水环缝3流出。

技术领域

本发明属于钢铁冶金技术领域，尤其涉及一种双马赫数氧枪喷头。

背景技术

氧枪的性能、结构以及其对应的吹炼工艺与转炉炼钢的效果密切相关。特别对于顶吹氧气转炉炼钢，更是起到了主导全局的作用。它决定了氧气射流与转炉熔池的接触面积、射流的穿透深度、射流对熔池的搅拌效果、熔池的升温速速率、各类元素的氧化程度等系列重要的工艺因素，因而对化渣、喷溅、杂质去除、终点控制以及各项经济技术指标都起着至关重要的作用。目前国内顶吹转炉炼钢普遍采用的多孔拉瓦尔氧枪喷头结构特点在于喷头的各喷孔尺寸和形状相同，出马赫数(Ma数)相同，并且围绕氧枪轴线均匀分布，在确定的转炉容量以及设计压力下，喷孔倾角和喷孔数量有比较严格的限定，通过调节氧枪枪位改变吹炼效果仍然是目前吹炼过程中最常见的工艺控制。然而在我国钢铁行业日益迫切的高效低成本炼钢的背景下，受困于射流性能控制的局限性，传统氧枪在吹炼过程的一系列问题也逐渐凸显，主要体现在：提高射流对熔池搅拌强度的同时容易造成炉外喷溅的发生。射流对熔池的搅拌强度对于转炉生产十分重要，搅拌强度越高，则转炉冶炼过程中吹炼时间越短，转炉的生产率越高，然而过高的搅拌强度意味着过大的冲击强度，容易导致金属液滴喷溅到氧枪引起粘枪、烧枪，从而缩短了氧枪使用寿命，甚至喷溅到炉外造成安全事故。近年来国外转炉的搅拌强度都有增大趋势，但是国内大型转炉搅拌强度与国外先进钢厂相比还有较大差距。

喷溅是高温熔融金属作业过程中发生频率最高、事故后果严重的典型事故，喷溅行为的发生会造成钢铁料消耗的增加，产生大量红尘，污染环境以及导致各类安全事故的发生。转炉作为钢铁冶炼的关键设备，伴随吹炼过程中物料平衡及热平衡等平衡状态的变化，炉口喷溅现象时有发生并直接影响到转炉钢铁料消耗和人身安全。因此，控制吹炼过程中炉口喷溅发生对降低钢铁料消耗，降低成本，增加钢铁企业效益起到至关重要的作用。目前国内外的转炉炼钢工艺已经大大改善了炉口喷溅的发生，然而传统氧枪在吹炼中发生的炉口跑渣、溢渣问题仍然时有发生。

目前，传统氧枪在提高搅拌强度同时降低炉口喷溅的问题上一直未能提供满意的解决方案。因此，改变氧枪射流特性以改进吹炼性能一直是国内外研究者不断探索的关键技术。

发明内容

本发明就是针对上述问题，提供一种双马赫数氧枪喷头。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案，本发明双马赫数(Ma)氧枪喷头包括氧气入口1、进水环缝2、出水环缝3、外围孔4、中心孔5和折流板6，其特征在于外围孔4为多个向外周倾斜(即外围孔4与氧气入口1的连接端更靠近喷头的中心，如图1所示)的外围孔，外围孔4围绕中心孔5均匀布置；中心孔5的出口的马赫数低于外围孔4的出口的马赫数，吹炼用氧气从氧气支管进入氧气入口1，而后分别进入外围孔4和中心孔5完成射流加速过程，冷却水则从进水环缝2进入完成对氧枪喷头的冷却后经折流板6从出水环缝3流出。

作为一种优选方案，本发明所述外围孔4和中心孔5均采用拉伐尔管结构。

作为另一种优选方案，本发明所述外围孔4与喷头的中心轴线的夹角α为13～15°，中心孔5的中心轴与喷头的中心轴重合。

作为另一种优选方案，本发明所述折流板6为设置在进水环缝2底部的倾斜环板，环板由中下向外上倾斜，环板中心为过水孔。折流板延长流道长度,增加管间流速,增加湍流程度,提高氧枪喷头冷却效果的目的。