氧枪设计
原始条件
铁水成分（%）
C Si Mn P S
4.2 0.50 0.30 0.13 0.03
冶炼钢种
以低碳钢为主，多数钢种C≤0.10%。

转炉新炉子参数
内径5.05 m，有效高度8.72m，炉容比0.95m3/t。

供氧制度
根据铁水成分和所炼钢种进行物料平衡计算，取每顿钢铁料耗氧量为50.21 m3；依国内中型转炉目前所达到的供氧强度和冶炼技术水平，吹氧时间取18min。

输氧管测压点氧气最高压力为1018MPa，氧气平均温度17℃。

氧枪枪位高度：化渣枪位1.8m，吹炼枪位1.2m。

计算氧气流量
取吨钢耗氧量50.21 m3，吹氧时间18min，则氧流量
qv＝（50.21×150）/18＝418.38 m3/min
选用喷孔参数
选定喷孔出口马赫数M＝2.0，采用五孔喷头，喷头为拉瓦尔型，喷孔夹角为15°。

计算设计工况氧压和喉口直径
查熵流表（见附录），当M＝2.0时，P/P
0＝0.1278，取P＝P
膛
＝0.099 Mpa 代
入，则设计工况氧压为：P
＝0.099/0.1287＝0.775 Mpa 每孔氧流量：q＝qv/5＝418.381/5＝83.676 m3/min
取C
D ＝0.92,T
＝290K, P
＝0.775MPa＝7.9kg/cm2,带入下式，求出喉口直径：
q＝17.64C
D
P
A
T
/
T
83.676＝17.64×0.92×7.9A
T /290＝17.64×0.96×7.9290×πd2
喉
/4
∴ d
T
＝36.83 mm
确定喷孔出口直径
根据M＝2.0，查等熵流表得：A出/A喉＝1.688，即π/d2出＝1.688×πd2喉/4
则 d
出＝ 1.688d
喉
＝ 1.688×36.83 ＝47.85 mm
计算扩张段长度
取喷孔喉口的直线段长度为5mm。

扩散段的半锥角取4°则扩张段长度L为：
L
扩＝（d
出
－d
喉
）/（2tg4°）＝（47.85－36.83）/0.1385＝78.79 mm
收缩段长度
收缩段的直径以能使整个喷头布置得下五个喷孔为原则，尽可能采取收缩孔大一些。

为此，取收缩段进口尺寸d收＝38mm，取收缩段长度L收＝0.8d收＝0.8×38＝30 mm。

确定喷头五喷口中心分布圆直径
喷头端面中央部分可采用平面，取其直径为105mm，然后取成与氧枪轴线的垂直平面夹角为10°的圆锥面。

枪身各层钢管计算
计算工程容量150t 转炉用氧枪枪身各层钢管尺寸。

（1）中心氧管管径确定。

中心氧管管径的公式为
v qv A I
O =
管内氧气工况流量
I qv ＝（P 标T 0/P 0T 标）qv ＝（1.01×105×290×418.381）/（7.9×105×273）
＝56.82 m 3/min ＝0.947 m 3/s
取中心管内氧气流速：Vo ＝50m/s ，则中心氧管内径 d1＝155 mm
根据热轧无缝钢管产品目录，取中心管外径为175mm ×6mm 的钢管 验证氧气在钢管中的实际流速
0A qv v I
=
=50.1m/s 符合要求 （2）中层管管径确定
取冷却水耗量为150t/h ；冷却水进水管速度Vj ＝6m/s ，出水管速度Vp =7m/s 。

又中心氧管外径d1＝175 mm 。

环缝间隙的流通面积：
j
m j v q A w =
＝150/（6×3600）＝69.4 cm 2
所以，中层管内径：
d 2＝198 mm
根据热轧无缝钢管产品目录，选取中层管外径为210mm ×6mm 的钢管。

（3）外层套管管径的确定
出水环缝面积：
p
m p v q A w =
＝150/（7×3600）＝59.5 cm 2
所以，外层管内径：
d 3＝227 mm
根据热轧无缝钢管产品目录，取外层管外径为245×8mm 的钢管。

验证氧气在钢管中的实际流速
p v =6.36m/s
符合要求
(4)中层套管下沿至喷头面间隙h 的计算 该处的间隙面积为
h
m h v q A w ⨯
=%75=75%×
3600
8150
⨯=0.00392m
由公式得：
)
2'
22d d A h H +=
π（=)210.0198.00039
.02+⨯π（=0.0061m （5）氧枪总长度和行程确定 根据公式氧枪总长为
H=87654321h h h h h h h h +++++++
=8.160+1.212+4.403+5.033+0.8+0.8+1.0+0.5 =21.908m
式中 1h ————氧枪最低位置至炉口距离； 2h ————炉口至烟罩下沿的距离； 3h ————烟罩下沿至烟道拐点的距离；
4h ————烟道拐点至氧枪孔的距离； 5h ————为清理结渣和换氧枪需要的距离；
6h ————根据把持器下段要求决定的距离 7h ————把持器的两个卡座中心线间的距离； 8h ————根据把持器上段要求决定的距离。

氧枪行程为
H=
5
4321h h h h h ++++
=8.160+1.212+4.403+5.033+0.8 =19.608m
（6）氧枪的热平衡计算 冷却水消耗量计算
qv=)(21t t c q -=）
（π255010186.44.18245.010983.03
6-⨯⨯⨯⨯⨯⨯=133.01＜150h m /3
qv 小于w m q ，证明前面计算中选择的耗水量足够的，且也是合理的。

氧枪冷却水阻力计算
氧枪冷却水系统是由输水管路，软管和氧枪三部分串联而成的。

冷却水最大的阻力损失部分是氧枪，大约占80%以上。

利用氧枪进水管入口和回水管出口两个平面的实际气体伯努利方程，即其能量平衡关系来确定氧枪冷却水的进水压力。

设进水管入口为Ⅰ面，回水管出口为Ⅱ面，则
2-122122
失ⅡⅡⅠh v g Z p v g Z p p j ++
+=+
+ρρ
因为0,2=≈≈ⅡⅠ，p v v Z Z p j 所以，21p -≈失Ⅰh ，即氧枪冷却水的进水压力近似等于氧枪冷却水阻力损失。

阻力损失为
2
222221h
ep
p p p
ej
j j j
v d v l d v l h ρξ
ρλρλ++=-失
=0.036×2
810005.1210.0229.0236.610004.18038.0175.0198.02610005.192
22⨯⨯+-⨯⨯⨯⨯+-⨯⨯⨯）（）（
=1341663.9≈13×10a P 5 式中
p j l l ,————进水管的长度，m ；。