（鞍鋼設(shè)備檢修協(xié)力中心，遼寧 鞍山 114021）

轉(zhuǎn)爐氧槍槍尾彎管優(yōu)化設(shè)計(jì)

張成德，吳尚龍

（鞍鋼設(shè)備檢修協(xié)力中心，遼寧 鞍山 114021）

通過對(duì)ZY402氧槍槍尾彎管結(jié)構(gòu)形式的分析，闡明其對(duì)氧槍使用壽命的影響，進(jìn)而提出氧槍槍尾彎管優(yōu)化設(shè)計(jì)方案。生產(chǎn)實(shí)踐表明，通過對(duì)轉(zhuǎn)爐氧槍槍尾彎管優(yōu)化設(shè)計(jì)可延長(zhǎng)轉(zhuǎn)爐氧槍使用壽命。

氧槍槍尾彎管；優(yōu)化設(shè)計(jì)；氧槍使用壽命

隨著多孔氧槍在轉(zhuǎn)爐煉鋼中的廣泛應(yīng)用，轉(zhuǎn)爐爐容越大，氧槍噴頭孔數(shù)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(qiáng)度。生產(chǎn)實(shí)踐表明，通過對(duì)氧槍槍尾水冷彎管的優(yōu)化設(shè)計(jì)，可有效的提高氧槍的水冷強(qiáng)度，延長(zhǎng)氧槍的使用壽命。

一、原ZY402氧槍槍尾彎管的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及水流阻力分析

鞍鋼第三煉鋼連軋廠于2011年在260t轉(zhuǎn)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(yán)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(yán)重的根本原因是冷卻水流量及流速不夠。

1．原結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)存在不足

導(dǎo)致上述不足的主要因素是氧槍槍尾彎管結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不合理，其進(jìn)、回水彎管采用的是4個(gè)直角彎頭對(duì)接成轉(zhuǎn)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(diǎn)分析

(1)彎管轉(zhuǎn)向次數(shù)多—轉(zhuǎn)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(shù)ξy較大。

(3)彎管與槍體相交處為90°折角，水流阻力系數(shù)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(jié)構(gòu)形式也不合理。原設(shè)計(jì)采用階梯對(duì)接的形式，因?yàn)楣鼙趦?nèi)側(cè)存有凸臺(tái)，造成管壁對(duì)水流阻力增大。

二、ZY402氧槍槍尾彎管優(yōu)化設(shè)計(jì)

第一，由直角彎頭插接形式變?yōu)?80°整體彎管結(jié)構(gòu)形式。

第二，彎管與槍體相交處由90°直接插接方式變?yōu)樾〗嵌认嗲蟹绞健?/p>

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(shù)ξ越小，但相切點(diǎn)過流斷面積S也越小。因此應(yīng)綜合考慮局部水流阻力系數(shù)ξ和相切點(diǎn)過流斷面積S兩個(gè)矛盾因素，根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，彎曲半徑R與彎管直徑d1的比值在一定區(qū)間內(nèi)時(shí)，局部水流阻力變化不大，且較小。同時(shí)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(yōu)化改造前后有關(guān)指標(biāo)對(duì)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(duì)接形式，改善了流體的邊界條件，同時(shí)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(kuò)大了近3倍，解決了氧槍冷卻系統(tǒng)的瓶頸問題，在氧槍閥站進(jìn)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(jīng)過生產(chǎn)使用驗(yàn)證，改造后的氧槍水冷效率明顯提高，使用壽命也大大延長(zhǎng)，現(xiàn)在ZY402氧槍的使用壽命由原來的50爐至160爐之間，提高到現(xiàn)在的300多爐。

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