（鞍钢设备检修协力中心，辽宁 鞍山 114021）

转炉氧枪枪尾弯管优化设计

张成德，吴尚龙

（鞍钢设备检修协力中心，辽宁 鞍山 114021）

通过对ZY402氧枪枪尾弯管结构形式的分析，阐明其对氧枪使用寿命的影响，进而提出氧枪枪尾弯管优化设计方案。生产实践表明，通过对转炉氧枪枪尾弯管优化设计可延长转炉氧枪使用寿命。

氧枪枪尾弯管；优化设计；氧枪使用寿命

随着多孔氧枪在转炉炼钢中的广泛应用，转炉炉容越大，氧枪喷头孔数越多，氧枪操作枪位越低，氧枪喷头和外管越易被侵蚀，这就需要提高氧枪水冷强度。生产实践表明，通过对氧枪枪尾水冷弯管的优化设计，可有效的提高氧枪的水冷强度，延长氧枪的使用寿命。

一、原ZY402氧枪枪尾弯管的结构特点及水流阻力分析

鞍钢第三炼钢连轧厂于2011年在260t转炉采用了ZY402氧枪。该氧枪投用后在吹炼过程中的效果比较好，但自身存在一定的缺陷，由于枪体及喷嘴蚀损严重，该枪的使用寿命低，一般在50炉至160炉之间。

ZY402氧枪为6孔喷头氧枪，氧枪操作枪位较低，需要较大的冷却水流量，枪体及喷嘴蚀损严重的根本原因是冷却水流量及流速不够。

1．原结构设计存在不足

导致上述不足的主要因素是氧枪枪尾弯管结构设计不合理，其进、回水弯管采用的是4个直角弯头对接成转向弯管，弯管直径d1为273mm ，圆弯处的弯曲半径R为250mm （图1）。

图1

2．缺点分析

(1)弯管转向次数多—转向4次。

(2)弯管的d1/R的比值较大为1．092，因而圆弯处水流阻力系数ξy较大。

(3)弯管与枪体相交处为90°折角，水流阻力系数ξj=1．0 。

(4)弯管与枪体相交处过流断面积S较小，S =5．85×10-2m2．

(5)弯管的结构形式也不合理。原设计采用阶梯对接的形式，因为管壁内侧存有凸台，造成管壁对水流阻力增大。

二、ZY402氧枪枪尾弯管优化设计

第一，由直角弯头插接形式变为180°整体弯管结构形式。

第二，弯管与枪体相交处由90°直接插接方式变为小角度相切方式。

第三，弯管弯曲半径R的选择：在弯管直径不变的情况下，弯曲半径R越大，局部水流阻力系数ξ越小，但相切点过流断面积S也越小。因此应综合考虑局部水流阻力系数ξ和相切点过流断面积S两个矛盾因素，根据实验数据，弯曲半径R与弯管直径d1的比值在一定区间内时，局部水流阻力变化不大，且较小。同时还要考虑满足氧枪在氧枪小车上安装尺寸的要求。

综合以上因素考虑，最后确定ZY402氧枪枪尾弯管弯曲半径R=755mm（图2）。

图2

枪尾弯管优化改造前后有关指标对比如果表1所示。

表1

三、改造效果

由于ZY402氧枪枪尾弯管采取了整体弯管小角度相切对接形式，改善了流体的边界条件，同时弯曲半径值选择较合理，从而极大地减少了局部水流阻力，相交处过流断面积也扩大了近3倍，解决了氧枪冷却系统的瓶颈问题，在氧枪阀站进水压力不变的情况下ZY402氧枪冷却水流量和流速得到了提升。经过生产使用验证，改造后的氧枪水冷效率明显提高，使用寿命也大大延长，现在ZY402氧枪的使用寿命由原来的50炉至160炉之间，提高到现在的300多炉。

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2014-03-02）