氧枪设计

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氧枪设计计算

氧枪设计计算

4 氧枪设计氧枪设计主要内容有:喷头设计、枪身设计。

本设计采用半钢冶炼,为迅速化渣,缩短冶炼周期选择四孔拉瓦尔喷头。

原始数据:① 转炉公称容量120t ,② 炉容比V/T =1.03,③ 熔池直径D=4.81m ,④ 8.45m =内H ,⑤ 熔池深度h=1.30m 。

4.1 喷头设计参数的确定(1)氧气流量计算吹氧时间出钢量每吨钢氧耗量氧气流量⨯==55×120/20.31=324.96 m 3/min(2)喷嘴出口马赫数根据国内推荐,M=1.8~2.1为佳,攀钢目前M 取1.92,本设计取M =2.0。

四孔喷嘴夹角取12°。

(3)设计工况氧压通过查取等熵流表,当M =2.0时,P/P 0=0.1278,炉膛周围压力P 膛=1.27×105Pa 。

则,P 设=Pa 1094.91278.01027.1/55⨯=⨯=O P P P 膛(4)理论设计氧压P/P 0=0.1278,P=0.1015MPa 。

P 0=0.79×106 Pa (5)扩张角β取10°(半锥角取5°)扩张段长度L 可由经验公式求得:扩张段长度/出口直径=1.2~1.5。

(6)喉口直径每孔氧流量:24.814/96.324==q m 3/min由公式0T D874.1T p A C q 设=,令C D =0.90,T 0=300K ,则81.24=1.784×0.9×30041094.952T ⨯⨯⨯d π,d T =3.35×10-2m=3.35cm 。

(7)喷头出口直径:依据M=2.0,查等熵流表 A 出/A 喉=1.688。

688.135.3/0T ⨯=⨯=A A d d 出=4.35cm(8)扩张段长度扩张段长度L 取决于扩张角β的大小。

LL d d 235.335.42-2tanT -==出βL=5.71cm(9) 收缩段长度根据35.33.23.24.2~2T T ⨯===d d d )(入=7.705cm收缩角α取45°,则收缩半角为22.5°,则o dd L 5.22tan 2-T 入缩==(7.705-3.35)/(2×0.414)=5.26cm(10)喉口长度为了稳定气流,使收缩段和扩张段加工方便,根据攀钢设计经验,取1.55cm 。

炼钢转炉氧枪工艺参数设计

炼钢转炉氧枪工艺参数设计

摘要2005年,我国钢产量是3.49亿吨,为世界上最大的生产国。

2011年我国钢产量为6.83亿吨。

是发展较为迅速的国家之一。

在我国转炉炼钢厂众多,而且从90年代溅渣护炉技术兴起后迅速在全国得以普遍采用。

而我国在转炉氧枪系统方面基本没有大的改进,现在使用的氧枪参数基本上是采用溅渣护炉技术以前确定的氧枪喷头参数,目前炼钢厂所使用的氧枪既要满足冶炼需要又要保证溅渣要求更要注重环境的保护。

随时时代的进步我国对工业发展的要求也越来越严格,其中就包括了最大可能的保护生态环境。

选这个题目最重要的意义就在于发现工业生产中最佳的转炉氧枪,以提高生产效率,较低消耗[1]。

本文针对150t转炉设计一种新型的6孔氧枪,型号为637型。

关键词转炉氧枪喷头参数000本科毕业论文ABSTRACTABSTRACTIn 2005, China's steel output of 3.49tons, is the world's largest producer. In 2011China's steel production6.83tons. Is one of the relatively rapid development. In China's converter steelmaking plant of many, but from 90 time of slag splashing technology rise quickly in the country to commonly used. But our country in converter oxygen lance system basically no big improvement, now use the oxygen gun parameters basically is the use of slag splashing technology previously determined oxygen lance nozzle parameters, the current steelmaking plant the use of oxygen gun should not only meet the needs and requirements of smelting slag splashing to pay more attention to the protection of the environment. At any time the progress of the times on China's industrial development requirements more stringent, which includes the largest possible protection of the ecological environment. Select this topic the most important significance lies in the discovery of industrial production in the optimal oxygen gun of converter, to improve production efficiency, lower consumption [1].In this paper 150t converter design a new 6Hole oxygen lance, models for type 637 diabetes.Key words Oxygen lance 、Nozzle parameters Parameter目录摘要 (1)ABSTRACT (II)1 绪论 (1)1.1 本课题的研究背景 (1)1.2国内外发展状况 (1)1.21国内发展情况 (1)1.22国外发展情况 (1)1.3研究内容及意义 (2)1.31研究内容 (2)1.32研究意义 (2)2 转炉氧枪简介 (3)2.1 分类 (3)2.11冷却方式分 (3)2.12炉子种类分 (3)2.13喷头孔数分 (4)2.14喷头孔型分 (5)2.2 发展 (5)2.3 转炉炼钢技术 (6)2.31我国炼钢工艺流程 (6)2.32转炉炼钢主要工艺设备简介 (7)3 基本原理 (8)3.1 压缩性气体流出计算 (8)3.2 氧气射流和熔池相互作用 (10)3.2.1氧枪射流冲击深度 (10)3.2.2氧枪射流冲击面积 (10)3.3 几种喷头设计方法的比较 (10)4 喷头参数的主要计算 (13)4.1供氧量的计算...................................... 错误!未定义书签。

转炉氧枪设计方案

转炉氧枪设计方案

广青金属有限公司65T转炉φ180氧枪及氧枪喷头设计方案山东崇盛冶金氧枪有限公司2012年2月65T转炉φ180氧枪及氧枪喷头设计方案简介山东崇盛冶金氧枪有限公司,系冶金氧枪及喷头的专业研究生产单位。

位于中国潍坊高新技术产业开发区。

技术力量雄厚,技术装备先进,检测手段齐全。

我公司在转炉用氧枪设计方面有丰富的设计和制造经验,例如:宝钢300吨转炉炼钢φ406氧枪喷头,武钢三炼钢250吨转炉用φ355锥度氧枪及喷头,马钢300吨转炉用φ355锥度氧枪及喷头,济钢210吨转炉用φ355氧枪及喷头,新余三期210T 转炉炼钢φ325氧枪及喷头,上海罗泾150吨转炉炼钢φ299氧枪及喷头,河北承德钢铁、普阳钢铁、宁波钢铁、天铁、安阳钢铁、通化钢铁等150吨转炉炼钢φ299氧枪及喷头,目前均正常使用,效果良好。

现国内120吨以上转炉用氧枪80%由我公司设计制造。

公司秉承“以人为本,科技领先”的发展战略,技术力量雄厚,拥有世界先进水平的科研机构、精良的机械加工设备及国内一流的检测设施,最大程度上保证产品最佳的使用性能。

65T转炉φ180×1孔喷头设计方案一、设计工况参数:1、出钢量:~65吨/炉2、现场操作氧流量:~4200Nm3/hr3、现场操作供氧压力:0.85~1.0Mpa (阀后压力)4、纯吹氧吹炼时间:13~15min5、冷却水压力:≥1.2MPa6、进出水温差≤27℃(水温差根据现场实际情况要有所差异)7、氧枪喷头形式:1孔拉瓦尔孔喷头二、喷头参数设计2.1马赫数的选择流体力学中表征流体可压缩程度的一个重要的无量纲参数,记为,定义为流场中某点的速度v同该点的当地声速c之比,即=v/c, 在可压缩流中,气体流速相对变化dv/v同密度相对变化之间的关系是dρ/ρ=-2dv/v,即在流动过程中,马赫数愈大,气体表现出的可压缩性就愈大。

另外,马赫数大于或小于1时,扰动在气流中的传播情况也大不相同。

转炉氧枪设计方案

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山东崇盛冶金氧枪有限公司SHANDONG CHONGSHENG METALLURGICAL OXYGEN LANCE CO.,LTD. 1广青金属有限公司65T转炉φ180氧枪及氧枪喷头设计方案山东崇盛冶金氧枪有限公司2012年2月山东崇盛冶金氧枪有限公司SHANDONG CHONGSHENG METALLURGICAL OXYGEN LANCE CO.,LTD. 265T转炉φ180氧枪及氧枪喷头设计方案简介山东崇盛冶金氧枪有限公司,系冶金氧枪及喷头的专业研究生产单位。

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山东崇盛冶金氧枪有限公司SHANDONG CHONGSHENG METALLURGICAL OXYGEN LANCE CO.,LTD. 365T转炉φ180×1孔喷头设计方案一、设计工况参数:1、出钢量:~65吨/炉2、现场操作氧流量:~4200Nm3/hr3、现场操作供氧压力:0.85~1.0Mpa (阀后压力)4、纯吹氧吹炼时间:13~15min5、冷却水压力:≥1.2MPa6、进出水温差≤27℃(水温差根据现场实际情况要有所差异)7、氧枪喷头形式:1孔拉瓦尔孔喷头二、喷头参数设计2.1马赫数的选择流体力学中表征流体可压缩程度的一个重要的无量纲参数,记为,定义为流场中某点的速度v同该点的当地声速c之比,即=v/c, 在可压缩流中,气体流速相对变化dv/v同密度相对变化之间的关系是dρ/ρ=-2dv/v,即在流动过程中,马赫数愈大,气体表现出的可压缩性就愈大。

氧枪设计 第四章

氧枪设计 第四章

第四章 氧气转炉供氧系统设计4.1供氧系统工艺流程氧气转炉炼钢车间的供氧系统是由制氧机、加压机、中压储气罐、输氧管、控制闸阀、测量仪器、氧枪等主要设备组成。

图9 供氧系统工艺流程图1—制氧机 2—低压储气柜 3—压氧机 4—桶形罐 5—中压储气罐6—氧气站7—输氧总管8—总管氧压测定点9—减压阀10—减压阀后氧压测定点11—氧气流量测定点12—氧气温度测定点13—氧气流量调节阀14—工作氧压测定点 15—低压信号连锁 16—快速切断阀 17—手动切断阀 18—转炉4.2 转炉炼钢车间需氧量计算(1)一座转炉吹炼时的小时耗氧量计算 ① 平均小时耗氧量Q 1(Nm 3/h ):947438512060T 60GW Q 11=⨯⨯==Nm 3/h (4-1) 式中: G —平均炉产钢水量,120t ;W —吨钢耗氧量,50m 3/t ,范围45~55m 3/t ;T 1—平均每炉钢水冶炼时间,38min 。

② 高峰小时耗氧量Q 2(m 3/h ):22500165012060T 60GW Q 22=⨯⨯==Nm 3/h (4-2) 式中:T 2—平均每炉纯吹氧时间,16min 。

(2)车间小时耗氧量① 车间平均小时耗氧量Q 3(m 3/h ):Q 3=NQ 1=3×9474=28422m 3/h (4-3)式中:N —车间经常吹炼的炉座数。

② 车间高峰小时耗氧量Q 4(m 3/h ):Q 4=N×Q 2=67500m 3/h (4-4)4.3 制氧机能力的选择对于专供氧气转炉炼钢使用的制氧机的生产能力必须根据转炉车间需氧选择。

制氧机的总容量根据炼钢车间小时平均耗氧(28422 m 3/h )量确定,通过在制氧机和转炉之间设置储气罐来满足车间高峰用氧量。

在决定制氧机组的能力时,还需考虑制氧机国家标准系列。

目前我国可供氧气转炉车间选用的制氧机系列有:1000 3/m h 、1500 3/m h 、3200 3/m h 、6000 3/m h 、10000 3/m h 、20000 3/m h 、26000 3/m h 、35000 3/m h 等。

氧枪喷头设计

氧枪喷头设计

6.23 1.09 0.33 0.51 0.2 0.036 0.038
0
转炉称吨位:120T 110 0.9~1.2 0.8~1.2 平均出钢量T(t) 供氧强度I(Nm³ /t.min) 冷却水流量(m³/h) 100 4.27 200 2 0.23 1.688 0.93 最大装入量G(t) 氧气流量(Nm³/t.min) 26100 吹炼时间t(min) 14
3.11喷头端面孔中心线与喷头 一般与三孔喷头 H=(0.8~1.0)d扩;四孔喷头 H= 轴线间距 A(mm) (1.1~1.2)dmm) 计算公式 d1=√(4F1×106/3.1416) 147
喷头进口面积.m²
F1=PTI/P060w1
0.018 50 159 191 0.01 5.5 203 225 6 245 氧气 流量 31483 33451 35418 37386 39354 41321 43289 45257 47225 氧管
w1——氧气在管中流速.一般为40`55m/s d1外——选内管为.φ 159×6 4.2 d2=√(d1外2+4F2×106/3.1416) 进水环形通道截面积.m²=F2V水/w水 高压冷却水进水流速.一般为6~5m/s d2外——选内管为.φ 203×6 4.3外管内径d3(mm) d3=√(d2外2+4F3×106/3.1416) 进水环形通道截面积.m²=F3V水/w水 高压冷却水进水流速.一般为7~6m/s d2外——选内管为.φ 245×10 5.操作(枪前)压力与氧气流量对照 氧气流量(Nm³/h) Q=1.782CD×5×A×P0/√T0 操作压力 P0=0.80 P0=0.85 P0=0.90 P0=0.95 P0=1.00 P0=1.05 P0=1.10 P0=1.15 P0=1.20 6.冷却水流速校核及(枪前)压力计算 外管 外径(mm) 273 进水管长度L1 计算项目 1.进水通道截面积 mm² 2.回水通道截面积 mm² 3.实际进水流量 V1m/s 壁厚(mm) 外径(mm) 13 m 19.65 219 进水管长度L2 m 中管 壁厚(mm) 外径(mm) 7 19.25 计算公式 168 冷却水流量(m³/h)

设计一座公称容量为80吨的转炉和氧枪

设计一座公称容量为80吨的转炉和氧枪

辽宁科技学院课程实践报告课程实践名称:设计一座公称容量为X吨的转炉和氧枪指导教师:班级:姓名:2011年7 月12 日课程设计(论文)任务书题目:设计一座公称容量为80吨的转炉和氧枪系别:冶金工程系专业:冶金技术班级:学生姓名:学号:指导教师(签字):2011年 6 月 27日一、课程设计的主要任务与内容一、氧气转炉设计1.1氧气顶吹转炉炉型设计1.2氧气转炉炉衬设计1.3转炉炉体金属构件设计二转炉氧枪设计2.1 氧枪喷头尺寸计算2. 2氧枪枪身和氧枪水冷系统设计2.3升降机构与更换装置设计2.4氧气转炉炼钢车间供氧二、设计(论文)的基本要求1、说明书符合规范,要求打印成册。

2、独立按时完成设计任务,遵守纪律。

3、选取参数合理,要有计算过程。

4、制图符合制图规范。

三、推荐参考文献(一般4~6篇,其中外文文献至少1篇)期刊:[序号] 作者.题名[J].期刊名称.出版年月,卷号(期号):起止页码。

书籍:[序号] 著者.书写[M].编者.版次(第一版应省略).出版地:出版者,出版年月:起止页码论文集:[序号] 著者.题名[C].编者. 论文集名,出版地:出版者,出版年月:起止页码学位论文:[序号] 作者.题名[D].保存地:保存单位,年份专利文献:[序号] 专利所有者.专利题名[P].专利国别:专利号,发布日期国际、国家标准:[序号] 标准代号,标准名称[S].出版地:出版者,出版年月电子文献:[序号] 作者.电子文献题名[文献类型/载体类型].电子文献的出版或可获得地址,发表或更新日期/引用日期报纸:[序号]作者.文名[N].报纸名称,出版日期(版次)四、进度要求序号时间要求应完成的内容(任务)提要1 2011年6月27日-2011年6月29日调研、搜集资料2 2011年6月30日-2011年7月2日论证、开题3 2011年7月3日-2011年7月5日中期检查4 2011年7月6日-2011年7月7日提交初稿5 2011年7月8日-2011年7月10日修改6 2011年7月11日-2011年7月12日定稿、打印7 2011年7月13日-2011年7月15日答辩五、专业教研室审核意见教研室主任签字:年月日六、教学系审核意见教学副主任签字:年月日注:1.本任务书由指导教师编制完成,经教研室及所在系审核同意后生效。

氧枪设计规范

氧枪设计规范

建崇盛氧枪基地发展民族工业山东崇盛冶金氧枪有限公司转炉炼钢整体(锥度)氧枪设计规范山东崇盛冶金氧枪有限公司氧枪研究所二零零八年七月监制二转炉炼钢整体氧枪设计规范(一)供氧管路的设计要求及标准(二)供水管路的设计要求及标准(三)整体氧枪枪体的设计要求综述三转炉炼钢整体锥度氧枪设计规范(一)锥度氧枪在炼钢中的优化应用及特点(二)供氧管路的设计要求及标准(三)供水管路的设计要求及标准(四)锥度管的加工工艺要求(五)整体锥度氧枪的设计要求综述四氧枪在使用过程中存在的问题及处理建议(一)炼钢用氧存在问题及处理建议(二)供水管路存在问题及处理建议五结语转炉炼钢整体(锥度)氧枪设计规范目前氧气炼钢已成为世界上生产钢的主要方法,我国已经基本上改变了50年代以平炉为主的产钢局面。

各大型钢厂几乎都采用LD转炉来生产炼钢,并且近来电炉用氧炼钢发展也十分迅速,因此用氧炼钢已经成为大势所趋!从开始采用用氧炼钢,我们就一直在寻求一种既能满足生产工艺要求,又能长期、安全、使用方便的供氧设备,国内许多研究人员和工程师都做出了不少的贡献。

然而由于吹炼生铁的成分各不相同,以及炼钢方法的不同,对喷氧设备的要求也就各不相同。

而我们山东崇盛冶金氧枪有限公司经过二十年的探索、研究、试验,依托雄厚的技术力量、丰富的制作经验,终于生产制作出转炉炼钢整体(锥度)氧枪,并已经广泛运用到各炼钢厂,与此同时我们崇盛公司也进一步提高了转炉炼钢整体(锥度)氧枪的设计水平,完善了制作工艺,成为国内转炉炼钢整体(锥度)氧枪行业中的龙头企业!氧枪是氧气顶吹转炉炼钢中的主要供氧设备。

氧枪在转炉、电炉及精炼炉内,受到高温炉气的辐射、对流以及传导等复杂的热负荷,另外还有高温炉渣和喷溅的不断侵蚀,工作环境十分恶劣。

此外,氧枪在操作中经常会有3-10mm 厚的结渣粘在枪体上而影响热交换,故氧枪枪体外层可以认为是由两层圆筒组成,氧枪体内有循环冷却水流动,外有高温炉气流动,因此氧枪可以认为是多层圆管复杂换热的典型,要保证氧枪的正常使用就必须要有合理的枪体结构,合理的循环水冷却。

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氧枪设计
顶底复吹转炉是在氧气射流对熔池的冲击作用下进行的,依靠氧气射流向熔池供氧并搅动熔池,以保证转炉炼钢的高速度。

因此氧气射流的特性及其对熔池作用对转炉炼钢过程产生重大影响,氧枪设计就是要保证提供适合于转炉炼钢过程得氧气射流。

转炉氧枪由喷头、枪身和尾部结构三部分组成,喷头一般由锻造紫铜加工而成,也可用铸造方法制造,枪身由无缝钢管制作得三层套管组成。

尾部结构是保证氧气管路、进水和出水软管便于同氧枪相连接,同时保证三层管之间密封。

需要特别指出的是当外层管受热膨胀时,尾部结构必须保证氧管能随外层管伸缩移动,氧管和外层管之间的中层管时冷却水进出的隔水套管,隔水套管必须保证在喷头冷却水拐弯处有适当间隙,当外层管受热膨胀向下延伸时,为保证这一间隙大小不变,隔水套管也应随外层管向下移动。

(1)喷头设计:喷头是氧枪的核心部分,其基本功能可以说是个能量转换器,将氧管中氧气的高压能转化为动能,并通过氧气射流完成对熔池的作用。

1)设计主要要求为:
A 正确设计工况氧压和喷孔的形状、尺寸,并要求氧气射流沿轴线的衰减应尽可能的慢。

B 氧气射流在熔池面上有合适的冲击半径。

C 喷头寿命要长,结构合理简单,氧气射流沿氧枪轴线不出现负压区和强的湍流运动。

2)喷头参数的选择:
A 原始条件:
类别\成分(%)
C Si Mn P S 铁水预处理后设定值 3.60 0.10 0.60 0.004 0.005 冶炼Q235A,终点钢水C=0.10%根据铁水成分和所炼钢种进行的物料平衡计算,取每吨钢铁料耗氧量为50.4m3(物料平衡为吨钢耗氧52m3),吹氧时间为20min 。

转炉炉子参数为:内径6.532m ,熔池深度为1.601m ,炉容比0.92m3/t 。

转炉公称容量270t ,采用阶段定量装入法。

B 计算氧流量
每吨钢耗氧量取 52m3,吹氧时间取20min min /70220270523m Q =⨯
=
C 选用喷孔出口马赫数为2.0、采用5孔喷头(如下图3-3所示),喷头夹角为14°喷孔为拉瓦尔型。

图3-3 五孔喷头
D 设计工况氧压和喉口直径
查等熵流表,当M =2.0时,
0/P P =0.1278,取P=P 膛=0.101a M P ,则设计工况氧压
为: MPa P 790.01278.0101.00== 每孔流量:
min /4.140570253m Q q === 取 96.0=D C , 0
290T K = ,MPa P 790.00= 代入下式: 00782.1T P A C q D
⨯=喉 则
29010790.04d 96.0782.14.14062⨯⨯⨯⨯
⨯=喉π d 喉=0.047m
E 确定喷孔出口直径
根据M=2.0 查等熵流表得:/A A 出喉=1.688,即 221.68844d d ππ
⨯出喉= 则 d 出=61mm
F 确定喷孔其他几何尺寸:取喷孔喉口的直线长度为3mm ,扩散段的半锥角取3.5°,则扩散段长度L 为: mm 5.1145.3tan 2d d 0=-=喉出扩L
G 收缩段根据喷头实际尺寸确定。

设计出的喷头真图基本如下(图3-4)
图3-4 五孔喷头
(2)氧枪水冷系统
氧枪枪身由三层同心无缝管组成,其长度决定于炉子尺寸与工艺布置要求。

其主要尺寸计算如下:
1)中心钢管直径的确定。

已知氧流量Q=702Nm3/min ,氧气流在中心管内的流速按 50m/s, 保证其经济性和安全性。

依据气体状态方程,在中心管内的实际状态下的氧流量为:
s /m 59.1min /m 64.9570227310790290101325Q T P T 335000==⨯⨯⨯⨯==标标P Q
则中心钢管直径为:
mm m v Q d 201201.050
59.144001==⨯⨯==
ππ
中心钢管的鼻喉及直径根据标准无缝管产品规格选定为ø230mm 。

2)中层钢管和外层钢管直径的确定。

中层及外层钢管的直径主要根据冷却水的流速和流量来确定。

冷却水从中心钢管和中层钢管之间形成的环缝进入,经过喷头端部,由外层和中层钢管之间的环缝流出。

进水速度选取6m/s ,出水速度选取7m/s ,端头处的水流速取为8 m/s 。

270t 复吹转炉氧枪冷却水耗量为250t/h ,冷却水在氧枪中的温升控制﹤20℃,出水温度﹤50℃。

氧枪受热表面所受的最大热负荷值大约为(0.9~1.71)×106kJ/h ·m2。

进水环缝截面积:F1=Q 水/V 进=250/(6×3600)=0.01157m2
出水环缝截面积:F2=Q 水/V 出=250/(7×3600)=0.00992m2
已知中心钢管外径d 内1=152mm ,则中层钢管的内径为: ()2114F d d π=+中内
=260mm
取中层钢管为:ø=300mm
同理,外层钢管内径为: ()2214F d d π=+外中 =320mm
选取外层钢管为ø=350mm
(3)冷却水在铜头底部的流通间隙:
由于铜头底部受的热流最大,为保证铜头能有较高的寿命,故应适当增加冷却水在端头处的流速。

若δ为间隙高度,A 为外冷却水层环缝厚度,应使A >δ,或端头处的流速取为7~8m/s
氧枪装置与副枪
为了满足工艺过程中升降枪位和更换氧枪的要求,设置有一套升降装置和横移装置, 为了在吹炼过程中取得中间数据,实现计算机控制,布置一套与氧枪平行副枪装置。

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