氧枪 原理

转炉炼钢氧枪枪位控制摘要：在整个炼钢过程中，氧枪枪位是一个非常重要的参数，它直接关系到炼钢过程中的脱碳、造渣、升温以及喷溅的发生，因此，必须很好地控制氧枪的枪位，使炼钢过程得以平稳进行。

关键词：枪位造渣材料一、前言1.氧枪介绍氧枪又称喷枪或吹氧管，是转炉吹氧设备中的关键部件，它由喷头（枪头）、枪身（枪体）和枪尾组成。

转炉吹炼时，喷头必须保证氧气流股对熔池具有一定的冲击力和冲击面，使熔池中的各种反应快速而顺利的进行。

2.枪位对炼钢的重要性在转炉炼钢整个炉役中，随着炼钢炉次的增加，炉衬由于受到侵蚀不断变薄，炉容不断增大，因此，每隔一定炉次对熔钢液面进行测定，根据装入制度(定深装入或定量装入)及测定结果确定氧枪高度，而在两次测定期间，氧枪高度保持不变。

同时，在具体每一个炉次中，按照吹炼的初期、中期和末期设定若干不同高度［1］，而在每一时间段内，其高度是不变的。

由于在转炉炼钢过程中要向炉内分期分批加入造渣剂、助熔剂(初期)等造渣材料和冷却剂(末期)，使炉内状况发生变化，相当于加入一个扰动，同时在不同阶段，渣的泡沫程度及粘度也不同，而目前的固定氧枪高度吹炼不能及时适应这些情况，从而使炉内的反应及退渣不能平稳地进行。

造渣是转炉炼钢过程中的一项重要内容，渣的好坏直接关系到炼钢过程能否顺利进行，有时甚至造成溢渣或喷溅，从而降低钢的收得率以及粘枪，因此要尽量避免溢渣和喷溅。

另一方面，固定枪位的吹炼模式也无法适应铁水、废钢、造渣材料等化学成分变化引起反应状况的不同。

针对转炉炼钢过程中固定枪位所存在的问题，我们采用模糊控制的方法使氧枪枪位根据炉内的具体情况进行连续调节，同时针对转炉炼钢是一炉一炉进行的，炉与炉之间既不完全相同又有联系的特点，采用自学习技术确定每一炉次氧枪的枪位，使转炉炼钢过程平稳进行，从而提高碳温命中率。

二、枪位控制目前，转炉炼钢氧枪枪位一般是根据吹炼状况分段设定的［1］。

在每一段中，枪位不再变化，如图1所示。

转炉氧枪及供氧技术知识1．喷头设计需考虑哪些因素?主要根据炼钢车间生产能力大小、原料条件、供氧能力、水冷条件和炉气净化设备的能力来决定。

同时考虑到转炉的炉膛高度、直径大小、熔池深度等参数确定其孔数、喷孔出口马赫数和氧流股直径。

对于原料中废钢比高、高磷铁水冶炼或需二次燃烧提温等情况，则其氧枪喷头的设计就需特殊考虑。

根据以上因素确定氧气流量(Nm3／h)、喷头马赫数、操作氧压(MPa)、喷头孔数、喉口直径(mm)、喷孔出口直径(mm)，喷孔夹角等。

2．转炉炉容比(V／T)的概念，及它对吹炼过程有何影响?转炉炉容比(V／T)是指转炉炉腔内的自由空间的容积V(m3)与金属装入量(铁水+废钢+生铁块单位t)之比。

装入量过大，则炉容比相对就小，在吹炼过程中可能导致喷溅增加、金属损耗增加、易烧枪粘钢；装入量过小，则熔池变浅，炉底会因氧气射流对金属液的强烈冲击而过早损坏，甚至造成漏钢。

大型转炉的炉容比一般在0．9-1．05m3／t之间，而小型转炉的炉容比在0．8m3／t左右。

通常在转炉容量小、铁水含磷高、供氧强度大、喷孔数少，或用铁矿石或氧化铁皮做冷却剂等情况下，则炉容比应选取上限。

反之则选取下限。

3．如何选取熔池深度?通常最大冲击深度L与熔池深度h之比选取L/h=0．4 —0．7。

当L/h〈0．3时，即冲击深度过浅，则脱碳速度和氧的利用率会大为降低，还会导致出现终点成分及温度不均匀的现象；当L/h〉0．7时，即冲击深度过深，有可能损坏炉底和喷溅严重；在适合的炉容比情况下，如果熔池装入量过浅，可考虑将熔池砌成台阶形。

4．如何计算冲击反应区深度?计算公式为：h/d出=（ρ出/ρ钢）1/2·（β / H）1/2·V出/g1/2 (4．1)式中h —冲击反应区深度mρ出—出口气体密度kg／m3；ρ钢——钢液密度kg／m3；β—常数，决定于射流的马赫数M，当M=0．5—3．0 时，距出口15×d 出，β=6—9，M大，取上限；H —枪位m；V出—射流出口速度m／s；g——重力加速度m2／s。

增氧泵工作原理
增氧泵是一种常用于水体增氧的设备，通过将氧气注入水中，提高水体中的溶解氧含量，从而促进水中生物的呼吸和代谢活动。

它主要由气源系统、增氧装置和控制系统组成。

气源系统是增氧泵的供气部分，通常采用氧气罐或气体压缩机作为气源。

氧气罐通过管道输送至增氧泵的增氧装置，气体压缩机则能直接提供高压氧气供给。

增氧装置是增氧泵的核心部分，它通常由增氧器、气体管道和喷枪组成。

增氧器是增氧装置中的关键部分，它能将氧气充分溶解到水中。

气体管道将氧气从气源系统输送至增氧器，喷枪则将氧气喷射入水中以促进氧气的溶解。

控制系统用于控制增氧泵的运行状态和增氧器的工作效果。

通常包括氧气供应开关、氧气流量调节阀和增氧泵的启停按钮。

用户可以通过控制系统调节氧气的供应量，根据需要控制水体中的溶解氧含量。

当增氧泵工作时，控制系统先将增氧器连接到气源系统，打开氧气供应开关，并通过氧气流量调节阀控制氧气的供给。

氧气从增氧器的喷枪中喷射出来，形成气泡，并随着气泡的上升，溶解到水中。

水中的氧气浓度逐渐增加，促进水中生物的呼吸和代谢活动。

总体而言，增氧泵通过注入氧气提高水体中的溶解氧含量，为水中的生物提供良好的呼吸环境，促进水生生物的生长和繁殖。

1#转炉氧枪控制原理一来自WINCC画面的控制信号：画面上的按钮：M250.0，计算机控制，全自动，选择键M250.1，也即氧枪半自动，选择键M250.2，选择键M245.0，自动/手动都置0，显示换枪界面M250.4，反复选择键M250.3，反复选择键M250.5，反复选择键解除连锁画面显示M5013.3，反复键M5013.4，反复键M5013.5，反复键M5018.7，反复键枪位实际值：MW272MW276：枪位设定，MW278M249.5，按钮信号M248.6，按钮信号，按钮信号二程序里面OB1—〉FC15 氧枪控制M300.7就地操作箱正在操作或M300.1主操作台在操作-------〉M200.7正在手动按钮操作氧枪M250.1，也即氧枪半自动下，氧枪有个下枪条件：M243.0，氧枪自动提枪条件：M303.1M200.5：画面手动或自动运行氧枪M256.0：到变频器1的ON/OFF1运行命令，1=运行，0=停止（斜坡下降）M256.1：到变频器1的ON/OFF2停车命令，1=不停车，0=停车（自由运转）M256.2：到变频器1的ON/OFF3停车命令，1=不停车，0=停车（紧急停止）M256.3M256.4M256.5M256.6：到变频器1的允许M256.7：到变频器1的故障复位M257.0M257.2：到变频器1的PLC控制有效M257.3：到变频器1的向上命令M257.4：到变频器1的向下命令M257.5M257.6M257.7MW258：1#变频器设定速度，高速：W#16#3000，75%速度；低速：W#16#1200，30%速度；点动：W#16#CCC，20%速度。

================================================================================M266.0：到变频器2的ON/OFF1运行命令-----------------------------------------------→B3100→P554.1M266.1：到变频器2的ON/OFF2停车命令，1=不停车，0=停车（自由运转）--→B3101→P557.1M266.2：到变频器2的ON/OFF3停车命令，1=不停车，0=停车（紧急停止）--→B3102M266.3-----------------------------------------------------------------------------------------------→B3103M266.4-----------------------------------------------------------------------------------------------→B3104M266.5-----------------------------------------------------------------------------------------------→B3105M266.6：到变频器2的允许--------------------------------------------------------------------→B3106M266.7：到变频器2的故障复位--------------------------------------------------------------→B3107M267.0-----------------------------------------------------------------------------------------------→B3108M267.1-----------------------------------------------------------------------------------------------→B3109M267.2：到变频器2的PLC控制有效-------------------------------------------------------→B3110M267.3：到变频器2的向上命令--------------------------------------------------------------→B3111M267.4：到变频器2的向下命令--------------------------------------------------------------→B3112→P571.1M267.5-----------------------------------------------------------------------------------------------→B3113→P572.1M267.6-----------------------------------------------------------------------------------------------→B3114M267.7-----------------------------------------------------------------------------------------------→B3115MW268：2#变频器设定速度，高速：W#16#3000，75%速度；低速：W#16#1200，30%速度；点动：W#16#CCC，20%速度。

氧枪(oxygen lance)将高压高纯度氧气以超音速速度吹入转炉内金属熔池上方，并带有高压水冷却保护系统的管状设备。

又叫贲枪。

它是氧气顶吹炼钢的重要设备。

在吹炼过程中，氧枪不但要承受火点2500℃左右的高温区的热辐射，还要承受钢和渣激烈的冲刷，工作条件十分恶劣。

因此氧枪要有牢固的金属结构和强水冷系统，以保证它能耐受高温、抗冲刷侵蚀和抵抗振动。

氧枪最先应用于平炉炼钢炉顶吹氧，1952年氧气顶吹转炉炼钢法问世，氧枪成为它的关键设备。

此后，氧枪的应用范围又扩大到电弧炉和钢包精炼炉等领域；功能也从单一喷吹氧气发展到兼能喷吹造渣粉剂、燃烧粉剂的复合氧枪以及具有二次燃烧功能的分流式或双流式多层氧枪。

基本结构氧枪的结构及性能在很大程度上决定着氧气炼钢的效果。

特别是对于顶吹氧气转炉炼钢过程，氧枪起着主导全局的作用。

它支配着氧气射流与熔池的接触面积、氧气射流的穿透深度、熔池的搅拌状态、元素的氧化程度、熔池的升温速度、渣中氧化铁含量等重要工艺因素，因而对化渣、喷溅、杂质的去除、转炉炼钢终点控制以及各项炼钢技术经济指标都起着重要作用。

氧枪由喷头、枪身和枪尾三部分构成(图1)。

喷头由工业纯铜制造，是氧枪的最重要的部分。

图2是几种喷头的结构，a、b、c为氧气转炉用喷头，高压氧(0．6～1．0MPa)由内管供入，在喷头处分流进入若干个先收缩后扩张的拉瓦尔型喷嘴，一般中小转炉采用3个喷嘴，称为三孔喷头，大炉子(100t以上)用4～6个喷嘴。

为了使炼钢产生的CO气在炉内燃烧成CO2(二次燃烧)的比例增大，需应用双流喷头或分流喷头。

双流喷头有利于主氧流和副氧流比值的调节，但要在枪身处增加一层副氧流道。

平炉和电弧炉所用喷头，氧气沿内管和中管间的空隙流入，喷嘴为直圆筒形，但孔数较多，而且和中心线的夹角也大得多。

枪身为3根(双流氧枪为4根)同心的无缝钢管，下端连接喷头，上头端和枪尾相连。

枪尾包括供氧、进水和排水支管及连接法兰和密封胶圈，通过枪尾和车间的氧气管网和高压水管网相连接。

氧枪的原理
氧枪是一种用于工业生产中的设备，它主要用于向燃烧炉、燃烧室或其他燃烧
设备中喷射氧气，以提高燃烧效率和产量。

氧枪的原理是利用高压氧气将氧气喷射到燃烧区域，从而使燃烧反应更加充分和迅速。

本文将对氧枪的原理进行详细介绍。

首先，氧枪的原理基于氧气对燃烧过程的促进作用。

在一般的燃烧过程中，空
气中含有大约21%的氧气，而氮气占了大部分。

而使用氧枪喷射高纯度的氧气，
可以提高燃烧区域的氧气浓度，从而加速燃烧反应的进行。

这样可以使燃烧过程更加充分，减少燃料的消耗，提高燃烧效率。

其次，氧枪的原理还涉及氧气的喷射方式。

氧枪通常采用高压氧气将氧气喷射
到燃烧区域，这样可以形成高速的氧气流，将燃料颗粒或液体喷雾吹入燃烧区域，使其与氧气充分混合。

这种高速氧气流的喷射方式可以有效地提高氧气与燃料的接触面积，促进燃烧反应的进行。

另外，氧枪的原理还包括氧气的渗透和燃烧过程的控制。

通过氧枪喷射高压氧气，可以使氧气迅速渗透到燃烧区域，与燃料充分混合，形成高温高压的燃烧环境，从而促进燃烧反应的进行。

同时，氧枪还可以通过控制氧气的喷射量和喷射角度，来调节燃烧过程的强度和速度，实现燃烧的精准控制。

总之，氧枪的原理是基于高压氧气喷射的方式，利用氧气对燃烧过程的促进作用，提高燃烧效率和产量。

通过喷射高浓度的氧气，形成高速氧气流，促进氧气与燃料的充分混合，加速燃烧反应的进行。

同时，通过控制氧气的喷射量和喷射角度，可以实现燃烧过程的精准控制。

这些原理的应用使得氧枪在工业生产中发挥着重要的作用，提高了生产效率和节约了能源资源。

氧枪工作原理
氧枪工作原理的基本原理是利用氧气的高浓度和高压力瞬间喷射，从而产生高温和高速气流。

它通常由一个氧气源、一个高压氧气管道和一个喷嘴组成。

首先，氧枪通过一根高压氧气管道从氧气源获取高浓度的氧气。

这些氧气被压缩到一定的压力，通常是几十到几百个巴，以便在喷射时能够有足够的压力。

然后，这些高压氧气通过喷嘴被喷射出来。

喷嘴通常具有一个狭窄的出口，通过这个出口将氧气喷射到目标位置。

在喷射过程中，氧气的流速会急剧增加，从而产生高速气流。

当高速气流与空气接触时，会发生剧烈的氧化反应，产生大量的热量。

这种热量可以达到几千摄氏度以上，足以熔化或燃烧目标物体。

因此，氧枪被广泛应用于金属加工、焊接和切割等工业领域。

需要注意的是，在使用氧枪时，必须严格控制氧气的供应和喷射过程，以防止氧气泄漏或不当使用导致安全事故。

此外，由于氧气支持燃烧，使用氧枪时必须注意防火措施，以免引发火灾。