一種防卷渣的超音速噴頭的制作方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及冶金行業中用于生成超音速長氧氣流的噴射裝置，特別涉及一種防卷渣的超音速噴頭。
【背景技術】
[0002]RH真空精煉是上世紀五十年代發展起來的一種鋼鐵冶金技術，除了真空脫氣外，還可吹氧脫碳、噴粉脫硫，使得超低碳潔凈鋼得以大規模冶煉。而吹氧脫碳的裝置起初設置在真空槽下部，后來設置在真空槽中部，最后設置在真空槽頂部，成為水冷多功能頂槍。現有技術中，無論是RH-KTB頂槍、RH-MFB頂槍、RH-MESID頂槍、RH-PB頂槍還是中國專利申請號 200420027046.4^200610076151.0^200820174977.5^200820174973.7^201110000083.0、201210346652.1、201310431081.6所涉及的頂槍或噴頭，均采用圓孔拉瓦爾管結構，這類結構在實際使用過程中，不可避免發生槍頭粘渣現象。究其原因，超音速拉瓦爾噴頭在使氣流產生超音速加速的同時，也使其噴口附近產生一個低壓區，使得周圍的鋼渣等吸附在噴頭上，影響了超音速噴頭的使用效果，降低了噴頭的預期壽命。
[0003]在轉爐煉鋼裝備中，頂吹氧槍大量采用拉瓦爾管做氧氣加速器，其噴頭結構一般為單孔或多孔拉瓦爾噴口。由于同樣的機理，使得鋼渣易于吸附在槍頭上，嚴重時甚至發生危及生產安全和人生安全的事故。
【發明內容】
[0004]鑒于以上所述現有技術的不足，本發明的目的在于提供一種防卷渣的超音速噴頭。
[0005]為實現上述目的及其他相關目的，本發明技術方案如下:
[0006]一種防卷渣的超音速噴頭，包括拉瓦爾管，所述拉瓦爾管中心孔形成主氧通道，所述拉瓦爾管上設置有多個節流孔，所述節流孔位于中心孔的外圍，該節流孔形成副氧通道。
[0007]上述結構，在作為主氧通道的超音速拉瓦爾管的外圍設有若干細長節流孔作為副氧通道，氧氣由主氧通道和副氧通道進入分別形成主氧流和副氧流，所述副氧流在主氧流外圍形成一層環繞伴隨流，填補主氧氣流形成的低壓區，消除鋼渣吸附到噴頭的條件。
[0008]作為優選:所述節流孔的進氣口位于拉瓦爾管的進氣口處，所述節流孔的出氣口位于拉瓦爾管端部中心孔出口的四周。
[0009]作為優選:所述拉瓦爾管沿氣流方向依次分為進口收縮段、喉口等速段、出口擴展段。
[0010]作為優選:所述節流孔進氣口位于拉瓦爾管的出口擴展段上氣體壓力大于拉瓦爾管出口壓力的位置，所述節流孔的出氣口在拉瓦爾管端部出口管口四周。
[0011]作為優選:所述節流孔為開放式，其側面與中心孔連通，所述節流孔進氣口位于拉瓦爾管出口擴展段，節流孔出氣口位于拉瓦爾管出口管口邊沿，即節流孔實質上為在出口擴展段內壁上形成的槽狀結構。
[0012]節流孔的進氣口可以有三個位置，可以位于拉瓦爾管進口的進口收縮段上，也可以位于出口擴展段上，在出口擴展段上具有兩種布置方式，位于出口擴展段上時，節流孔形成的副氧通道具的副氧流能夠達到更高的速度。
[0013]氧氣流流過拉瓦爾管被加速成超音速射流的部分為主氧流，流過節流孔的氧流為副氧流，主氧流沖擊鋼液并產生脫碳反應生成一氧化碳，副氧流與一氧化碳反應生成二氧化碳形成保護氣罩消除超音速射流產生的低壓卷渣區。
[0014]采用上述結構，主氧通道的拉瓦爾管可以使氧氣在通過時獲得超音速加速，副氧通道節流孔流出的氧氣在超音速主氧的外層環繞伴隨流，減弱抵消超音速射流產生的低壓區，消除使鋼渣卷入噴頭的吸力，同時還可使中心超音速射流擴展及衰減更小，超音速射流更長，提高氧氣射流對熔池的穿透深度及攪拌強度，同時由于射流速度衰減延緩，可提高氧槍的吹煉槍位，而不影響射流對鋼液的沖擊深度，延長了氧槍噴頭的使用壽命。氧氣從節流孔流出形成的外層環繞伴隨流還可與鋼液脫碳產生的一氧化碳燃燒生成二氧化碳，放出的熱量加熱真空槽耐材，減少鋼液溫度下降速度。
[0015]本發明同時提供一種多孔式的防卷渣的超音速噴頭，具有多個拉瓦爾型噴孔，每個所述拉瓦爾型噴孔外圍均設置有多個節流孔，所述拉瓦爾型噴孔形成主氧通道，每個主氧通道外圍由對應的節流孔形成副氧通道。即為多孔拉瓦爾噴頭結構，多個拉瓦爾噴管同時向轉爐鋼液熔池噴射氧氣。
[0016]如上所述，本發明的有益效果是:
[0017]1、防卷渣的超音速噴頭，其副氧通道的氣流減弱抵消了主氧通道超音速射流產生的低壓區，消除使鋼渣卷入噴頭的吸力。
[0018]2、改變了現有超音速氧槍的超音速射流在實際使用中受氣流的影響衰減較快，存在噴吹距離短、沖擊強度小等缺點。
[0019]3、帶副氧通道的噴頭能產生長距離保持初始出口直徑、速度、射流動量的聚合射流，氣流對鋼液的注入能力大于現有超音速噴頭，可促進鋼渣反應、均勻成分和溫度、減少噴濺、提高氧氣利用率、提高金屬收得率。同時因穿透能力的增強，槍位可適當提高，減少噴頭粘鋼，降低氧槍噴頭消耗。
[0020]4、在本發明的噴頭結構中，氧氣從節流孔流出形成的外層環繞伴隨流還可與鋼液脫碳產生的一氧化碳燃燒生成二氧化碳，放出的熱量加熱RH真空槽耐材，減少鋼液溫度下降速度。
【附圖說明】
[0021]圖1為本發明實施例1中節流孔進氣口在拉瓦爾管進口的噴頭結構示意圖；
[0022]圖2為本發明實施例1中節流孔進氣口在超音速拉瓦爾管進口的噴頭底部示意圖；
[0023]圖3為本發明實施例1中節流孔進氣口在拉瓦爾管出口擴張段的噴頭結構示意圖；
[0024]圖4為本發明實施例1中開放式節流孔在拉瓦爾管出口擴張段的噴頭結構示意圖；
[0025]圖5為本發明實施例1中開放式節流孔在超音速拉瓦爾管出口擴張段的噴頭底部示意圖；
[0026]圖6為本發明實施例2中轉爐氧槍噴頭結構的示意圖。
[0027]零件標號說明
[0028]1進口收縮段
[0029]2喉口等速段
[0030]3出口擴展段
[0031]4節流孔進氣口
[0032]5節流孔出氣口
【具體實施方式】
[0033]以下由特定的具體實施例說明本發明的實施方式，熟悉此技術的人士可由本說明書所揭露的內容輕易地了解本發明的其他優點及功效。
[0034]實施例1
[0035]如圖1至圖5所示，為一種應用于RH頂槍的防卷渣超音速噴頭，其主體結構為單孔式拉瓦爾噴頭，包括主氧通道和副氧通道，主氧通道由超音速拉瓦爾管的中心孔形成，glj氧通道為在超音速拉瓦爾管中心孔外圍的細長節流孔；所述拉瓦爾管沿氣流方向依次分為進口收縮段2、喉口等速段2、出口擴展段3 ;進口收縮段2壓縮加速氣流、喉口等速段2氣流達到音速、出口擴展段3加速氣流到超音速。當然還包括水冷外管、隔水管、水冷內管等結構。具有一定壓力的氧氣