(4) 爐膛壓力
噴頭出口的環(huán)境壓力對氧槍噴頭來說是指爐膛壓力，它與噴頭射流的出口壓力的差異決定了氧氣出口后的流動狀態(tài)，所以爐膛壓力也是噴頭設(shè)計的重要參數(shù)之一。在吹煉的過程中噴頭周圍的情況是復雜的，爐膛壓力也隨之變化，其影響還需專題研究。另外轉(zhuǎn)爐容量不同，爐膛壓力也稍有差異。根據(jù)實測數(shù)據(jù)，一般爐膛壓力高于當?shù)卮髿鈮?～2kPa。為了使氧氣射流的展開和速度衰減變慢，一般應(yīng)選取噴頭出口壓力等于爐膛壓力。
(5) 噴孔夾角和噴孔間距
多孔噴頭的噴孔夾角是指噴孔幾何中心線和噴頭中軸線之間的夾角，它是多孔噴頭設(shè)計的重要參數(shù)之一。氧氣射流沿噴孔向外噴射過程中，多股射流之間發(fā)生相互卷吸而使射流向中心偏移。每股射流在同熔池作用處的最大沖擊力點和噴頭中軸線之間的距離稱為沖擊半徑，其大小主要決定于噴孔夾角和槍位，同時也受馬赫數(shù)、氧壓、噴孔間距的影響。生產(chǎn)實踐表明：沖擊半徑R沖和熔池的半徑R熔之比（稱為循環(huán)比R比）是對轉(zhuǎn)爐冶煉有重要影響的參數(shù)之一，因為它影響著熔池的循環(huán)運動。多孔噴頭要求R比= 0.1~0.2，中小型轉(zhuǎn)爐R比= 0.1~0.15。選取R比時還應(yīng)參考熔池深度與熔池直徑的比值大小，該比值大，則R比可小些，反之則R比大些。隨著噴頭孔數(shù)的增加，噴孔夾角應(yīng)增大，它們之間的關(guān)系參考下表。
|
孔數(shù) |
3 |
4 |
5 |
>5 |
|
夾角/ ° |
9～11 |
10～13 |
13～15 |
15～17 |
噴孔間距(d間)是指噴頭出口中心線與噴頭中軸線之間的距離，它對射流之間的相互作用也產(chǎn)生很大影響。其值大小常用噴孔分散度m(m=d間/d出)來表示。如果噴孔間距d間過小，會增大氧氣射流之間的吸引程度。從降低噴孔之間的氧氣射流匯交趨勢的角度考慮，增大噴孔間距d間同增大噴孔夾角是一致的。因此，噴頭設(shè)計時原則上應(yīng)盡可能增大噴孔間距，而不應(yīng)輕易增大噴孔夾角，但是增大噴孔間距又往往受噴頭尺寸的限制。
根據(jù)三孔噴頭的冷態(tài)測定實驗表明，在噴頭端面，當噴孔分散度m=0.8～1.0時，不會對氧氣射流的速度衰減產(chǎn)生明顯的影響。
(6) 噴孔端面形狀
對于單孔噴頭，其端面呈平面。對于多孔噴頭由于每個噴孔同噴頭中軸線呈一定夾角，如果整個噴頭端面形狀是平面，則每個噴孔出口斷面將呈斜面形狀，斜口超音速噴管射流流出的邊界條件是不對稱的，這時射流流態(tài)必然受到邊界幾何條件的影響，產(chǎn)生射流沿斜口管壁流動的復雜情況。因此，噴頭端面應(yīng)設(shè)計成與噴頭軸線的垂直平面相交的夾角圓錐面，而其夾角正相當于噴孔夾角，這樣噴孔便成為正口拉瓦爾噴管。為了改善錐面受熱情況，若噴頭中心線處未設(shè)噴孔，可用一個垂直于噴頭中心線的小平面代替尖錐頂較為合適。
(7) 噴孔的形狀
現(xiàn)代轉(zhuǎn)爐頂吹氧槍基本上都用拉瓦爾管來獲得超音速，它由收縮段、喉口和擴張段三部分組成。設(shè)計一個氣動特性良好的超音速噴管需要進行大量的計算，而且噴管內(nèi)形是一個復雜的曲面，其喉口又是收縮段和擴張段曲面相接的一個面，其長度趨于零，加工比較困難。氧氣噴孔的主要作用是將壓力能轉(zhuǎn)換為動能，使獲得的氧氣射流對熔池有較大的沖擊能力。因此，要對噴管的設(shè)計進行簡化，使噴管呈圓錐形，也便于加工制造。實踐證明這樣做是可以滿足冶煉要求的。圓錐形噴管的收縮段的半錐角可允許達到30°左右，收縮段入口處的直徑一般希望大于喉口直徑的二倍。若半錐角為30°時，則收縮段長度約相當于喉口直徑的一倍。圓錐形噴管的喉口有一定的長度，其等截面長度應(yīng)盡量短，一般取為2～10mm。而且要求收縮段和擴張段與喉口直徑成圓滑連接，不要出現(xiàn)棱角。這種噴管加工容易，可保證喉口尺寸精確。圓錐形噴管擴張段的半錐角一般為4～6°，根據(jù)喉口直徑選定半錐角后便可算出擴張段長度。
——本文摘自論文文獻綜述
冀公網(wǎng)安備13050002001422號