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（一）供氧管路的设计要求及标准

1.氧枪枪体内氧管设计要求

（1）氧枪枪体内氧管氧气压力、氧气流速设计要求：

氧枪的供氧管路应该保证氧气在管路中的流动速度不能过大，因为压力损失

大致与速度的平方成正比。

一般氧气在管路内的流动速度大约为马赫数Ma=0.1-0.2之间。

氧气在管路中的速度过大不单是压力损失大，而且容易发生由于有颗粒物的摩擦引起爆炸。

因此，在保证供氧充足的条件下，按国家规定氧气管道流速应v60M/S。

氧枪枪体内氧管的氧气压力一般在控制在0.8-1.0MP,氧气流

速尽量低于55m/s，在此条件下选取合适的氧枪枪体内氧管，以便氧枪使用时符合安全要求。

（2）氧枪枪体内氧管材质设计要求：

氧枪枪体内氧管材质主导选取国标20号低碳钢无缝钢管，此种钢管可承载氧枪氧气压力，满足氧枪的供氧能力和要求。

2.氧枪枪体内氧管型号选取标准按国家规定，现要求转炉公称吨位控制在50T以上，因此我们

对于50T以上不同公称吨位的转炉，对应的氧流量、氧流速、内氧

管的选取规标准下：

公称吨位

氧流量（NriVhr）

内氧管

氧流速（m/s）

250T-300T

58000-66000

①245X8

43.5-49.5

210T

48000-54000

①219X8

45.8-51.5

180T

39000-44000

①194X6

46.3-52.2

150T

30000-33000

①168X6

48.4-53.3

120T

26000-28000

①159X6

47.3-50.9

80T

18000-20000

①133X5

46.8-51.9

60T

14000-16000

①121X5

44.7-51.0

50T

11000-13000

①114X5

40.0-47.3

备注：

按枪体内供氧压力0.9MP为基准核计

3.氧枪枪体氧弯管型号选取标准及材质要求

氧枪枪体氧弯管型号选取一般等同与氧枪内氧管的尺寸。

材质要求：

1Cr18Ni9Ti（不锈钢）

因为供氧管路氧弯管暴露在空气中，并且周围存有高温，煤气,粉尘等其工作环境恶劣，所以在材质选取上我们采用不锈钢，确保整体氧枪的使用安全。

（二）供水管路的设计要求及标准

1.氧枪枪体供水管路的设计要求

（1）氧枪枪体内水压力、水流量、水流速及进出水温差的设计要求：

高温冷却必须考虑水流速度，水层厚度，和水温、水流量。

水流量取决于枪体的总换热量，水层厚度和水流速度取决于受热负荷。

三者最为重要的是水流速选择，过高会增加压头损失，增加能耗，过低则不能满足冷却要求。

水流在氧枪内的走行，先经内环管到达喷头上部汇水室，然后经入水口进入端底并外环管排至体外。

各部水速的安排必须恰当合理，既保证关键部位的冷却，又要不使整个系统阻力损失过大。

早期氧枪设计的水流速度分配不合理，进出水速度偏高，不应该在本来受热负荷不高的侧壁地区增设加速段，自多空喷头问世后，虽然在中心水冷这点上有所突破，但对导向分水板中心入口处和端底底缝的水流速速缺乏分析和研究，而使喷头端底热裂和熔蚀仍为制约喷头寿命的薄弱环节。

注：

喷头中心端面热裂和熔蚀也可能与喷头在铸造过程中出现疏

松、气孔等缺陷而造成，此时应与氧枪的水流量问题区分处理。

我们崇盛公司经过多年的研究表明，氧枪枪体的进水内环和出水外环水流速度可以相对减小，而导向分水板水流入口处和端底底缝水速必须适当提高，也即要把有限的阻降尽可能耗在受热负荷最高的喷头中心端底部位。

a.枪体冷却水温度控制:

进水温度：

15C-20C（—般为环境温度，或者根据循环水的

冷却效果）。

出水温度：

一般控制在50C以内（如有地区差异，或者循环

水的冷却效果差例外），如果出水温度偏高，则枪体喷头型腔部位循环冷却水有可能被气化，并且出水温度过高，水质不良，易在枪体喷头内部结垢而影响枪体的冷却效果。

进出水温差：

应控制在27C以内，通过多年的经验表明在此

温差范围内表明氧枪的水的冷却效果可满足使用要求，在安全范围之内。

b.枪体单位工作表面热交换量：

根据现场实测资料，在转炉正常吹炼条件下，吹氧管单位工作表面单位时间内的热交换量为0.23X108大卡/米2时左右。

（为整个受热枪体部位的平均值）

c.冷却水流量Q水的计算：

Q水=1.08XD外XL热X60

D外为枪身外径

L热为枪身受热长度

d.枪体冷却水流速度的控制：

从减少水压损失和加快氧枪枪体冷热交换考虑，出水速度高于进水速度，则其速度可为：

进水速度4m/s，出水速度5m/s

也可：

进水速度5m/s，出水速度6m/s

2.氧枪枪体外管、中管和内管的选取配合标准（见表一）

通过炉型和现场实践经验汇总枪身在冶炼时的受热长度如下:

型号

枪身受热长度（m）

①355

13--14

①245

9.5--11

①325

12.5—13.5

①219

7.5--9

①299

12—13.5

①194

6.5—8.5

①273

10--11

①180

5.5--7

（表一）

夕卜管

（mm）

中管

内管

进水流速

（m/s）

进水截面积

2

mm

出水流速

出水截面积

理论水流量

（t/h）

①355X10

①299X（5-6）

4.75/5.38

17549/18454

4.65/5.27

17926

300-320

①325X10

①273X（5-6）

4.56/4.91

15834/16657

4.97/5.35

14527

260-280

①299X10

①245X（5-6）

4.88/5.52

13079/13814

4.57/5.16

13993

230-260

①273X10

①219X（5-6）

①168

4.35/4.84

11486/12140

3.97/4.41

12604

180-200

①203X5

①159

4.73/5.32

9400

5.04/5.67

8822

160-180

①180X5

①133

3.15/3.79

8805

4.01/4.82

6919

100-120

①194X8

①159X5

①121

3.74/4.68

5938

4.42/5.52

5029

80-100

①180X8

①146X5

①114

3.86/5.14

4320

3.80/5.07

4383

60-80

1.计算时中管尺寸按上限值；

2.水流量为理论值，还与现场供水压力，管路损耗等工况相关。

（三）整体氧枪枪体的设计要求综述

1.枪体组成：

氧枪枪体是由三根同心圆管组成。

它将带有供氧供水和排水通路的枪尾与喷出氧气的喷头连接成一个整体，组成空心管状的氧枪，三根同心圆管通常为热轧无缝20号低碳钢管。

对于转炉氧枪而言，内管是氧气的通路，氧气从枪尾的供氧管流经内管由喷头吹入金属溶池。

2.枪体连结：

a.内管与枪尾的连结有两种方式：

一种是采用法兰固定连接；

一种是采用法兰盘根滑动连结。

b.内管与喷头的连接相应采用“0”型橡胶圈滑动连接，及焊接固定。

c.外管与枪尾的连结采用焊接或法兰螺栓固定连接；

中层管是分隔氧枪的进、出冷却水之间的隔板，中层管与枪

尾的连接是采用法兰焊接固定，与喷头的连接是采用插管式滑动连接。

氧枪冷却水是由枪尾进水支管通过外管、中层管与内管之间的环形通路进入枪体，下降至喷头导向分水板，汇集型腔，快速流过喷头端面型腔内表面，转向180°

进入外层管封隙，经枪顶出水管流出。

3.综述：

枪身的主要用途是要为供向喷头输送氧气和冷却水，氧枪的结构应满足转炉炼钢生产需要，并且便于喷头的更换及

维护，补偿氧枪外管受热膨胀时引起的对喷头的作用力

枪身长度适宜，上达炉外之供氧及供水导管，下达熔池面附近,其氧气的供应满足转炉公称吨位需求，供水保证氧枪枪体的冷却效果，这样设计制造的氧枪才是合理，安全，稳定，节能降耗，高效实用的转炉炼钢设备。

三转炉炼钢整体锥度氧枪设计规范■

（-）锥度氧枪在炼钢中的优化应用及特点

随着工业化程度的飞速发展，人们对钢种需求的多样化，年钢产量的大量化，这就对炼钢设备及炼钢工艺要有更新、更高、更快的发展需求。

在转炉炼钢方面，为了更高的产量，几乎所有的大中型转炉都

采用了：

炉膛扩容，增加装入量，减小炉容比；

缩短供氧时间，增大供氧量，提高供氧强度等等，与此随之而来便是增大了冶炼难度，恶化了冶炼工况条件，这对我们为转炉供氧冶炼的重要设备----转

炉氧枪，是一个严峻的考验。

为紧随高速发展的工业化程度，适应炼钢业的这一发展需求，我们山东崇盛冶金氧枪有限公司历经三年的不懈努力，通过技术改

革，工艺改进，积累经验，终于自行研制出一整套制作转炉炼钢整体锥度氧枪的完善工艺。

转炉炼钢整体锥度氧枪具有以下优特点：

1•增加枪体高度受热辐射区冷却水的存储量，改善枪体的冷却效果。

在炼钢过程中，从氧枪的喷头以上4-6米处为炉内工作部分，其受热辐射在1200-2000C，高温环境十分恶劣，而我们锥度枪体从枪头6-8米以内为锥度体，其与普通氧枪相比可以存储更多的冷却水，达到更高枪体优化冷却效果。

2.枪体锥度面减少挂渣和粘渣。

一在炼钢过程中，枪体经常会挂渣和粘渣，而严重影响枪体的冷却效果，由此带来的更为严重的后果是频繁烧枪，烧喷头，喷头粘钢，使氧枪的供氧状况恶化。

而我们锥度氧枪，在易挂渣和粘渣部位是有一定角度的锥面，这样在炼钢过程中即使有挂渣和粘渣现象，也会因钢渣的自重和良好的枪体冷却效果而从锥面上自动脱落下来，从而起到减少挂渣和粘渣现象，甚至无挂渣和粘渣现象。

3.减少锥度氧枪的外管（锥度外管）更换频率，减轻炼钢工人的劳动强度，降低炼钢生产成本。

由于枪体锥度外管的使用，冷却效果明显，挂渣和粘渣现象减少，枪体外管的烧损程度减轻，使用

枪龄随之增加，这样就减少锥度氧枪的外管（锥度外管）更换频率，为钢厂节省了人力物力，降低生产成本。

4.可适应高供氧强度环境，提高生产效率，节能降耗。

由于枪

体锥度外管的使用，冷却效果明显，挂渣和粘渣现象减少，即便是在高强度供氧的冶炼环境中，也能保证喷头的正常冷却效果，使氧

气射流正常搅拌，不至于被炉内反应更为激烈的环境所淘汰。

这样

高强度的供氧，可以减少纯供纯时间，实践证明每炉钢可缩短2-3

分钟；

同时，减少了过度氧气的消耗和浪费，节能降耗，降低吨钢的生产成本。

（二）供氧管路的设计要求及标准

1.锥度氧枪枪体内氧管设计要求

（1）锥度氧枪枪体内氧管氧气压力、氧气流速设计要求：

氧枪的供氧管路应该保证氧气在管路中的流动速度不能过大，因为压力

损失大致与速度的平方成正比。

一般氧气在管路内的流动速度大约为马赫数Ma=0.1-0.2之间。

氧气在管路中的速度过大不单是压力损失大，而且容易发生由于有颗粒物的摩擦引起爆炸。

因此，在保证供氧充足的条件下，按国家规定氧气管道流速应v60M/S。

（2）锥度氧枪枪体内氧管材质设计要求：

氧枪枪体内氧管材质主导选取国标20号低碳钢无缝钢管，此种钢管可承载氧枪氧气压力，满足氧枪的供氧能力和要求。

2•锥度氧枪枪体内氧管型号选取标准目前转炉炼钢锥度氧枪主要应用在大中型转炉，因此我们对

100T以上不同公称吨位的转炉所应用到的锥度氧枪，对应的氧流

量、氧流速、内氧管的选取规标准下：

100T

（三）供水管路的设计要求及标准

1•锥度氧枪枪体供水管路的设计要求

（1）锥度氧枪枪体内水压力、水流量、水流速及进出水温差的设计要求：

高温冷却必须考虑水流速度，水层厚度，和水温、水流量。

水流量取决于枪体的总换热量，水层厚度和水流速度取决于受热负荷。

三者最为重要的是水流速选择，过高会增加压头损失，增加能耗，过低则不能满足冷却要求。

早期氧枪设计的水流速度分配不合理，进出水速度偏高，不应该在本来受热负荷不高的侧壁地区增设加速段，自多空喷头问世后，虽然

在中心水冷这点上有所突破，但对导向分水板中心入口处和端底底缝的水流速缺乏分析和研究，而使喷头中心端面热裂和熔蚀仍为制约喷头寿命的薄弱环节。

我们崇盛公司经过多年的研究表明，氧枪枪体的进水内环和出水外环水流速度可以相对减小，而导向分水板水流入口处和端底底缝水速必须适当提高，也即要把有限的阻降尽可能耗在受热负荷最咼的端底部位。

e.枪体冷却水温度控制：

水的冷却效果差例外），如果出水温度偏高，则枪体喷头部位循环冷却水有可能被气化，并且出水温度过高，水质不良，易在枪体喷头内部结垢而影响枪体的冷却效果。

f.枪体单位工作表面热交换量：

g.冷却水流量Q水的计算：

Q水=1.08XD外XL热X60

D外为枪身外径L热为枪身受热长度

h.枪体冷却水流速度的控制：

2•锥度氧枪枪体锥度外管、中管和内管的选取配合标准

（见表一）

P12—13.5

取小径-取大径

锥度管长度（mm）（主锥管+副锥管）X厚度

进水流速（m/s）

出水流速

理论水流量

①355-①457

（6000+2000）x10

①273-1

①273-①299

（5870+250）X10

①219X（5-6）

①273-2

①273-①325

（5570+500）X10

①245-1

①245-①299

（5575+260）X8

①245-2

①245-①306

（6075+385）X8

四）锥度管的加工工艺要求

锥度氧枪加工核心工艺便是锥度外管的加工。

以前一般采用加热拉拔方式加工锥度管，但此方式加工难度大，加工成型模成本高，很难满足使用要求。

因此我们山东崇盛冶金有限公司自主开发，研制出一整套完善的锥度管加工工艺，焊缝成形，变形应力消除，焊接应力消除，整体锥度管的平直度，圆度均可满足枪体在炼钢使用过程中所承受的高压，高温，侵蚀，挂渣等恶劣影响。

（五）整体锥度氧枪的设计要求综述

1.枪体组成：

氧枪枪体是由带有锥度的外管，中管及内氧管三管同心圆管组成。

它将带有供氧供水和排水通路的枪尾与喷出氧气的喷头连接成一个整体，组成空心管状的氧枪，三根同心圆管通常为热轧无缝20号低碳钢管。

对于转炉氧枪而言，内管是氧气的通路，氧气从枪尾的供氧管流经内管由喷头吹入金属溶池。

a.内管与枪尾的连结有两种方式：

尾的连接是采用法兰焊接固定，与喷头的连接是采用插管

式滑动连接。

氧枪冷却水是由枪尾进水支管通过外管、中层管与内管之间的环形通路进入枪体，下降至喷头导向分水板，汇集型腔，快速流过喷头端面型腔内表面，转向180°

进入外层管封隙，经枪顶出水管流出。

锥度氧枪的枪身与普通氧枪的主要用途是一致的，其目的都是要为供向喷头输送氧气和冷却水，并且便于喷头的更换

及维护，补偿氧枪外管受热膨胀时引起的对喷头的作用力。

枪身长度适宜，上达炉外之供氧及供水导管，下达熔池面附近，其氧气的供应满足转炉公称吨位需求，供水保证氧枪枪体的冷却效果，在此锥度氧枪可以增加枪体高度受热辐射区冷却水的存储量，改善枪体的冷却效果；

减少枪体挂渣和粘渣；

在降低工人劳动强度，节能降耗的条件下，提高供氧强度，提高生产效率，降低吨钢成本，实现了我们山东崇盛冶金氧枪有限公司与各钢厂互利互惠，共收双

赢的宏伟目标。

（一）炼钢用氧存在问题及处理建议

在氧气转炉炼钢过程中，由于使用大量的助燃氧气，如果氧枪在工作过程中出现事故是最危险的，因此要求对氧枪的安全使用必须可靠。

但在实际操作中，由于忽视某一方面的措施，也会造成重大事故，下面我们就针对氧枪在使用过程中存在的问题进行分

析：

问题现象：

氧枪在使用过程中吹氧管，氧枪弯管有燃烧爆炸现象。

原因分析：

（1）此现象多发生在新上转炉，刚刚开炉，投入生产不久阶段，由于冶炼中虽然使用正常范围内的工作压力，但中心氧管流速〉60M/S的安全流速，输氧管一