【正文】 或T=0. 5556 X 290=[K] =12. 7因此可得 V=Ma===484[m/S] (見圖3一2)也可由(37)式計(jì)算。 V===484[m/S]例2:如取出口馬赫數(shù)M=2. 3，則設(shè)計(jì)氧壓應(yīng)提高為12. 98[kg/cm2]，Vm=}[m/S](見表3一2)這里:設(shè)計(jì)工況氧壓提高=60%出口氧速僅提高=%因此M=，也可選用M2 ,如M=2. 2~2. 3這對(duì)三孔噴愉相應(yīng)可提高槍位對(duì)槍令極為有利。④生產(chǎn)爐不取M2，因在低馬赫數(shù)區(qū)，只要用較少的供氧壓力%使可換取更大的出口氧速度%(見表3一3)。表3—3 △M相等氧壓，出口速度相應(yīng)增值比較表M上升值相同△M△P%△V%=113%=20%=118%12%爐膛壓力、出口氧壓和供氧壓力間的關(guān)系一般設(shè)計(jì)計(jì)算取噴頭在爐內(nèi)的環(huán)境壓力為1個(gè)大氣壓，即P=P出口=P=[㎏/C㎡]。當(dāng)取M=2時(shí)則P/P0=,由此可得新爐設(shè)計(jì)工況氧壓P0 =[㎏/C㎡](參表3—1及3—2)。①當(dāng)噴頭前氧壓由Po=8. 1[kg/cm2」經(jīng)縮放管達(dá)到出口斷而處則下降到出口氧壓P出=[時(shí)壓力能可全部轉(zhuǎn)為超音速動(dòng)能，且由于P出=P周因此可確保吹煉平穩(wěn)。②當(dāng)氧槍和出口馬赫數(shù)M=2已定，如提高操作氧壓Po，則由式((35)將會(huì)相應(yīng)提高出口氧壓P并同時(shí)提高滯止氧和出口氧的溫度T。和T2換言之，出口音速與出口氧速也將同時(shí)提高(參式37)。如假設(shè)T。不變，則由式((38)可知T也不會(huì)改變。因此可使出口氧速V也不變(參37)。由上面分析可提出這樣的結(jié)論:“在氧氣的滯止溫度為定值時(shí)，氧氣流出速度是氧氣噴孔出口斷面積與臨界斷面積之比的函數(shù)，而與壓力無關(guān)”(見[4]月13)。否則出口氧速V與使用氧壓有關(guān)(見[5]594)。③[kg/cmZ〕時(shí)，則由于P出口P，會(huì)在噴孔出口處產(chǎn)生負(fù)壓吸入金屬熔滴和熔渣微粒發(fā)生噴頭燒壞并使射流變形導(dǎo)致槍令下降。④爐內(nèi)實(shí)際環(huán)境壓力由于泡沫上升和CO氣體的排出，因此比1. 034[kg/cm2]稍大。[kg/cma2],爐齡后期可提高供氧壓力，但不大于P設(shè)的50%，一般后期為Po=12[kg/cm2]。①四孔噴頭的噴孔夾角一般為10176。~11176。(噴頭與噴孔中心線夾角)，可在正常槍位下達(dá)到（R沖/R熔}=~，防噴并提高槍令，當(dāng)熔池較深時(shí)可取下限以提高攪拌強(qiáng)度，由于三股射流有相互吸引的作用，如噴孔夾角10176。則R沖/R熔0. 1，會(huì)發(fā)生流股匯交類似于單孔噴頭不利化渣，還易增大噴濺，如噴頭夾角11176。，則高溫氧流會(huì)沖刷爐壁，同時(shí)由于流股中心偏轉(zhuǎn)較大使流速低對(duì)攪拌熔池不利，但隨著噴頭孔數(shù)的增加噴孔夾角也相應(yīng)增大.。表3一4推薦設(shè)計(jì)噴孔數(shù)和噴孔夾角的參數(shù)噴頭孔數(shù)3455噴孔數(shù)增多噴空夾角9176。~11176。10176。~11176。13176。~14176。15176。~17176。噴空夾角增大②噴孔間距對(duì)射流產(chǎn)生的相互影響，間距過小，射流之間產(chǎn)生的吸引力會(huì)增大相互交匯的趨勢，如增大噴孔間距，還不會(huì)降低射流中心的最大流速，這與增大噴孔夾角而降低中心最大流速是不同的，對(duì)四孔噴頭取噴頭中心與噴孔端面中心距為(~)d出時(shí)，可使氧流速的衰減變慢。為保證超音速氧流在出口時(shí)具有對(duì)稱的邊界條件而不影響流股的形態(tài)，噴孔的出口斷面應(yīng)為正口拉瓦爾型，即端面應(yīng)設(shè)計(jì)成與噴孔中心線垂直的圓錐面，其圓錐角α與噴孔夾角相同，為改善端面頂部的冷卻條件，也可設(shè)計(jì)成截頭圓錐體。收縮段為亞音速，馬赫數(shù)M~1；噴頭處為音速，故馬赫數(shù)M=1；擴(kuò)張段為超音速，因此M=1~2，尺寸表示如圖33所示。①半擴(kuò)張角4176。一6176。(圖3一3)過小一─擴(kuò)張段長度增加而附面層增厚，除阻損增加外，由子減小了實(shí)際出口斷面積并使出口氧速下降。大一─會(huì)在噴咀出口處產(chǎn)生嚴(yán)重的激波(為氣流屬性，如壓力溫度，密度等的不連續(xù)面)，當(dāng)氣流通過產(chǎn)生激波時(shí)，壓力、溫度和密度增加，而氣流速度則減慢（[5]562及569)。②擴(kuò)張段長度L＝(d出一d喉)/2tg（4176?！?176。)。③喉口長度取5～l０mm。目的為保證喉口的加工尺寸，并使縮放段的加工更為方便，理論上喉口不需長度，當(dāng)增長喉口，由于附面層的影響，實(shí)際喉口斷面將縮小而減小流量，喉口與兩端應(yīng)平滑變化，可使氣流屬性如P/Po，ρ/ρo，T/To隨A /A*的變化也比較平滑（[65]555圖82).5~10dd入=2d喉d出4176。~6176。d喉R=3d喉L圖 3—3 縮放管噴嘴示意圖噴管流量系數(shù)由于實(shí)際噴管不可能等熵流，因此要用流量系數(shù)C0對(duì)理論流量進(jìn)行修正，對(duì)四孔噴頭而言，CB=Q實(shí)/ =~。式中：Q理=3*/T0[Nm3/min]而 Q實(shí)=CDQ理 用于非等熵流時(shí)噴嘴的流量噴頭其余尺寸 可參蘭圖及[7]172.[3]146～147等。由于某些數(shù)據(jù)來自下面氧槍部分的設(shè)計(jì)，因此可待計(jì)算完后再做噴頭圖。（二）噴頭計(jì)算步驟⑴ 原始數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)爐公稱容量105轉(zhuǎn)爐參數(shù)：熔池直徑D=4595mm ，有效高度H內(nèi)=7675mm ， 熔池深度h=1298mm ，爐容比V/T=。⑵ 計(jì)算氧流量噸鋼耗氧量為56[m3/T]，[min]，則氧流量為：qv=56105/20=294[m3/min]⑶ 選用噴孔參數(shù)出口馬赫數(shù)，采用四孔噴頭，噴孔夾角。⑷ 設(shè)計(jì)工況氧壓查等熵流表，當(dāng)M=，P/P0=，定P膛=105Pa，則 ⑸ 計(jì)算喉口直徑 每孔氧流量 利用公式，令，，則 求得 取喉口長度⑹ 計(jì)算 當(dāng)M= 當(dāng)M=：A/A*=（）2/（）2≈因此M=。⑺ 計(jì)算擴(kuò)張段長度L取半錐角為5176。時(shí)，則⑻ 收縮段長度取收縮，則收縮半角為18176。，收縮段的長度可由圖上作業(yè)確定，只要求靠近喉口時(shí)斷面變化盡可能緩慢。（3） 槍身設(shè)計(jì)⑴原始數(shù)據(jù)冷卻水流量，冷卻水進(jìn)水速度，冷卻水回水速度，冷卻水噴頭處流速7m/s，中心氧管內(nèi)氧氣流速，吹煉過程中水溫升△t=20℃，其中，；槍身外管長，槍身中層管長，中心氧管長，180176。局部阻損系數(shù)167。=。⑵中心氧管管徑的確定 中心氧管管徑的公式為 管內(nèi)氧氣的工況體積流量 中心氧管的內(nèi)截面積 中心氧管的內(nèi)徑 根據(jù)熱軋無縫鋼管產(chǎn)品目錄，選擇標(biāo)準(zhǔn)系列產(chǎn)品規(guī)格為 的鋼管 驗(yàn)算氧氣在鋼管內(nèi)的實(shí)際流速符合要求⑶ 中層套管管徑的確定環(huán)縫間隙的流通面積 中層管的內(nèi)徑為根據(jù)熱軋無縫鋼管產(chǎn)品目錄，選擇標(biāo)準(zhǔn)系列產(chǎn)品規(guī)格為 的鋼管驗(yàn)算實(shí)際水速 符合要求。⑷ 外層套管管徑的確出水通道的面積為 外管內(nèi)徑為 根據(jù)熱軋無縫鋼管產(chǎn)品目錄，選擇標(biāo)準(zhǔn)系列產(chǎn)品規(guī)格為的鋼管驗(yàn)算實(shí)際水速 符合要求。⑸ 中層套管下沿至噴頭面間隙h的計(jì)算該處的間隙面積為故 ⑹ 氧槍總長度和行程的確定根據(jù)公式氧槍總長為 式中：h1－氧槍最低位置至爐口距離。 h2－爐口至煙罩下沿的距離； h3－煙罩下沿至煙道拐點(diǎn)的距離； h4－煙道拐點(diǎn)至氧槍孔的距離。 h5－為清理結(jié)渣和換槍需要的距離； h6－根據(jù)把持器下段要求決定的距離； h7－把持器的兩個(gè)卡座中心線間的距離； h8－根據(jù)把持器上段要求決定的距離。 氧槍行程為 ⑺ 氧槍熱平衡計(jì)算冷卻水消耗量計(jì)算，證明前面設(shè)計(jì)中選擇的耗水量是足夠的，且也是合適的。（四）噴頭，氧槍的設(shè)計(jì)參數(shù)表 序號(hào) 名稱數(shù)值單位1氧氣流量qv294m3/min2出口馬赫數(shù)M3噴孔夾角α10176。4工況氧壓105pa5喉口直徑dT35mm6喉口長度LT15mm7出口直徑d出mm8擴(kuò)張段半錐角5176。9擴(kuò)張段長度Lmm10收縮半角12176。11最佳槍位H佳1250mm12冷卻水升溫△t20176。13中心氧管外徑140mm厚度 614中層套管外徑180mm厚度 615外層套管外徑219 mm厚度1016中層套管下沿至噴頭面下沿距離hmm17氧槍總長H槍 m18氧槍行程H行m19冷卻水消耗量152t/h主要參考資料[1]頂吹轉(zhuǎn)爐氧槍設(shè)計(jì) 冶金工業(yè)出版社[2]煉鋼設(shè)計(jì)參考資料（通用資料部分） 冶金工業(yè)出版社[3]煉鋼設(shè)計(jì)參考資料（工藝設(shè)計(jì)部分） 冶金工業(yè)出版社[4]煉鋼設(shè)計(jì)原理 化學(xué)工業(yè)出版社[5]轉(zhuǎn)爐煉鋼 化學(xué)工業(yè)出版社[6]煉鋼學(xué) 冶金工業(yè)出版社[7]氧槍 冶金工業(yè)出版社[8]煉鋼氧槍技術(shù) 冶金工業(yè)出版社