轉爐氧槍槍尾彎管優化設計

（鞍鋼設備檢修協力中心，遼寧 鞍山 114021）

轉爐氧槍槍尾彎管優化設計

張成德，吳尚龍

（鞍鋼設備檢修協力中心，遼寧 鞍山 114021）

通過對ZY402氧槍槍尾彎管結構形式的分析，闡明其對氧槍使用壽命的影響，進而提出氧槍槍尾彎管優化設計方案。生產實踐表明，通過對轉爐氧槍槍尾彎管優化設計可延長轉爐氧槍使用壽命。

氧槍槍尾彎管；優化設計；氧槍使用壽命

隨著多孔氧槍在轉爐煉鋼中的廣泛應用，轉爐爐容越大，氧槍噴頭孔數越多，氧槍操作槍位越低，氧槍噴頭和外管越易被侵蝕，這就需要提高氧槍水冷強度。生產實踐表明，通過對氧槍槍尾水冷彎管的優化設計，可有效的提高氧槍的水冷強度，延長氧槍的使用壽命。

一、原ZY402氧槍槍尾彎管的結構特點及水流阻力分析

鞍鋼第三煉鋼連軋廠于2011年在260t轉爐采用了ZY402氧槍。該氧槍投用后在吹煉過程中的效果比較好，但自身存在一定的缺陷，由于槍體及噴嘴蝕損嚴重，該槍的使用壽命低，一般在50爐至160爐之間。

ZY402氧槍為6孔噴頭氧槍，氧槍操作槍位較低，需要較大的冷卻水流量，槍體及噴嘴蝕損嚴重的根本原因是冷卻水流量及流速不夠。

1．原結構設計存在不足

導致上述不足的主要因素是氧槍槍尾彎管結構設計不合理，其進、回水彎管采用的是4個直角彎頭對接成轉向彎管，彎管直徑d1為273mm ，圓彎處的彎曲半徑R為250mm （圖1）。

圖1

2．缺點分析

(1)彎管轉向次數多—轉向4次。

(2)彎管的d1/R的比值較大為1．092，因而圓彎處水流阻力系數ξy較大。

(3)彎管與槍體相交處為90°折角，水流阻力系數ξj=1．0 。

(4)彎管與槍體相交處過流斷面積S較小，S =5．85×10-2m2．

(5)彎管的結構形式也不合理。原設計采用階梯對接的形式，因為管壁內側存有凸臺，造成管壁對水流阻力增大。

二、ZY402氧槍槍尾彎管優化設計

第一，由直角彎頭插接形式變為180°整體彎管結構形式。

第二，彎管與槍體相交處由90°直接插接方式變為小角度相切方式。

第三，彎管彎曲半徑R的選擇：在彎管直徑不變的情況下，彎曲半徑R越大，局部水流阻力系數ξ越小，但相切點過流斷面積S也越小。因此應綜合考慮局部水流阻力系數ξ和相切點過流斷面積S兩個矛盾因素，根據實驗數據，彎曲半徑R與彎管直徑d1的比值在一定區間內時，局部水流阻力變化不大，且較小。同時還要考慮滿足氧槍在氧槍小車上安裝尺寸的要求。

綜合以上因素考慮，最后確定ZY402氧槍槍尾彎管彎曲半徑R=755mm（圖2）。

圖2

槍尾彎管優化改造前后有關指標對比如果表1所示。

表1

三、改造效果

由于ZY402氧槍槍尾彎管采取了整體彎管小角度相切對接形式，改善了流體的邊界條件，同時彎曲半徑值選擇較合理，從而極大地減少了局部水流阻力，相交處過流斷面積也擴大了近3倍，解決了氧槍冷卻系統的瓶頸問題，在氧槍閥站進水壓力不變的情況下ZY402氧槍冷卻水流量和流速得到了提升。經過生產使用驗證，改造后的氧槍水冷效率明顯提高，使用壽命也大大延長，現在ZY402氧槍的使用壽命由原來的50爐至160爐之間，提高到現在的300多爐。

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1671-0711（2014）05-0055-02

2014-03-02）