(4) 爐膛壓力
噴頭出口的環(huán)境壓力對(duì)氧槍噴頭來(lái)說(shuō)是指爐膛壓力，它與噴頭射流的出口壓力的差異決定了氧氣出口後的流動(dòng)狀態(tài)，所以爐膛壓力也是噴頭設(shè)計(jì)的重要參數(shù)之一。在吹煉的過(guò)程中噴頭周圍的情況是複雜的，爐膛壓力也隨之變化，其影響還需專(zhuān)題研究。另外轉(zhuǎn)爐容量不同，爐膛壓力也稍有差異。根據(jù)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)，一般爐膛壓力高於當(dāng)地大氣壓1～2kPa。為了使氧氣射流的展開(kāi)和速度衰減變慢，一般應(yīng)選取噴頭出口壓力等於爐膛壓力。
(5) 噴孔夾角和噴孔間距
多孔噴頭的噴孔夾角是指噴孔幾何中心線(xiàn)和噴頭中軸線(xiàn)之間的夾角，它是多孔噴頭設(shè)計(jì)的重要參數(shù)之一。氧氣射流沿噴孔向外噴射過(guò)程中，多股射流之間發(fā)生相互卷吸而使射流向中心偏移。每股射流在同熔池作用處的最大衝擊力點(diǎn)和噴頭中軸線(xiàn)之間的距離稱(chēng)為衝擊半徑，其大小主要決定於噴孔夾角和槍位，同時(shí)也受馬赫數(shù)、氧壓、噴孔間距的影響。生產(chǎn)實(shí)踐表明：衝擊半徑R衝和熔池的半徑R熔之比（稱(chēng)為循環(huán)比R比）是對(duì)轉(zhuǎn)爐冶煉有重要影響的參數(shù)之一，因為它影響著熔池的循環(huán)運(yùn)動(dòng)。多孔噴頭要求R比= 0.1~0.2，中小型轉(zhuǎn)爐R比= 0.1~0.15。選取R比時(shí)還應(yīng)參考熔池深度與熔池直徑的比值大小，該比值大，則R比可小些，反之則R比大些。隨著噴頭孔數(shù)的增加，噴孔夾角應(yīng)增大，它們之間的關(guān)係參考下表。
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孔數(shù) |
3 |
4 |
5 |
>5 |
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夾角/ ° |
9～11 |
10～13 |
13～15 |
15～17 |
噴孔間距(d間)是指噴頭出口中心線(xiàn)與噴頭中軸線(xiàn)之間的距離，它對(duì)射流之間的相互作用也產(chǎn)生很大影響。其值大小常用噴孔分散度m(m=d間/d出)來(lái)表示。如果噴孔間距d間過(guò)小，會(huì)增大氧氣射流之間的吸引程度。從降低噴孔之間的氧氣射流匯交趨勢(shì)的角度考慮，增大噴孔間距d間同增大噴孔夾角是一致的。因此，噴頭設(shè)計(jì)時(shí)原則上應(yīng)儘可能增大噴孔間距，而不應(yīng)輕易增大噴孔夾角，但是增大噴孔間距又往往受噴頭尺寸的限制。
根據(jù)三孔噴頭的冷態(tài)測(cè)定實(shí)驗(yàn)表明，在噴頭端面，當(dāng)噴孔分散度m=0.8～1.0時(shí)，不會(huì)對(duì)氧氣射流的速度衰減產(chǎn)生明顯的影響。
(6) 噴孔端面形狀
對(duì)於單孔噴頭，其端面呈平面。對(duì)於多孔噴頭由於每個(gè)噴孔同噴頭中軸線(xiàn)呈一定夾角，如果整個(gè)噴頭端面形狀是平面，則每個(gè)噴孔出口斷面將呈斜面形狀，斜口超音速噴管射流流出的邊界條件是不對(duì)稱(chēng)的，這時(shí)射流流態(tài)必然受到邊界幾何條件的影響，產(chǎn)生射流沿斜口管壁流動(dòng)的複雜情況。因此，噴頭端面應(yīng)設(shè)計(jì)成與噴頭軸線(xiàn)的垂直平面相交的夾角圓錐面，而其夾角正相當(dāng)於噴孔夾角，這樣噴孔便成為正口拉瓦爾噴管。為了改善錐面受熱情況，若噴頭中心線(xiàn)處未設(shè)噴孔，可用一個(gè)垂直於噴頭中心線(xiàn)的小平面代替尖錐頂較為合適。
(7) 噴孔的形狀
現(xiàn)代轉(zhuǎn)爐頂吹氧槍基本上都用拉瓦爾管來(lái)獲得超音速，它由收縮段、喉口和擴張段三部分組成。設(shè)計(jì)一個(gè)氣動(dòng)特性良好的超音速噴管需要進(jìn)行大量的計(jì)算，而且噴管內(nèi)形是一個(gè)複雜的曲面，其喉口又是收縮段和擴張段曲面相接的一個(gè)面，其長(zhǎng)度趨於零，加工比較困難。氧氣噴孔的主要作用是將壓力能轉(zhuǎn)換(huàn)為動(dòng)能，使獲得的氧氣射流對(duì)熔池有較大的衝擊能力。因此，要對(duì)噴管的設(shè)計(jì)進(jìn)行簡(jiǎn)化，使噴管呈圓錐形，也便於加工製造。實(shí)踐證明這樣做是可以滿(mǎn)足冶煉要求的。圓錐形噴管的收縮段的半錐角可允許達(dá)到30°左右，收縮段入口處的直徑一般希望大於喉口直徑的二倍。若半錐角為30°時(shí)，則收縮段長(zhǎng)度約相當(dāng)於喉口直徑的一倍。圓錐形噴管的喉口有一定的長(zhǎng)度，其等截面長(zhǎng)度應(yīng)儘量短，一般取為2～10mm。而且要求收縮段和擴張段與喉口直徑成圓滑連接，不要出現(xiàn)稜角。這種噴管加工容易，可保證喉口尺寸精確。圓錐形噴管擴張段的半錐角一般為4～6°，根據(jù)喉口直徑選定半錐角後便可算出擴張段長(zhǎng)度。
——本文摘自論文文獻(xiàn)綜述
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