氧槍

氧槍，是氧氣轉爐鍊鋼中的主要工藝設備之一，其性能特徵直接影響到冶煉效果和吹煉時間，從而影響到鋼材的質量和產量。

在吹煉過程中，氧槍不但要承受火點2500℃左右的高温區的熱輻射，還要承受鋼和渣激烈的沖刷，工作條件十分惡劣。因此氧槍要有牢固的金屬結構和強水冷系統，以保證它能耐受高温、抗沖刷侵蝕和抵抗振動。氧槍最先應用於平爐鍊鋼爐頂吹氧，1952年氧氣頂吹轉爐鍊鋼法問世，氧槍成為它的關鍵設備。此後，氧槍的應用範圍又擴大到電弧爐和鋼包精煉爐等領域；功能也從單一噴吹氧氣發展到兼能噴吹造渣粉劑、燃燒粉劑的複合氧槍以及具有二次燃燒功能的分流式或雙流式多層氧槍。

氧槍對吹煉的影響作用是通過氧氣射流流股與熔池的相互作用來實現的，而這種作用主要取決於射流到達熔池表面時的速度大小及其分佈，因此氧槍噴頭的各項工藝參數的尋優與結構的優化設計非常重要。應用領域：氧槍主要應用在鋼鐵行業、冶金行業等。

氧槍的結構及性能在很大程度上決定着氧氣鍊鋼的效果。特別是對於頂吹氧氣轉爐鍊鋼過程，氧槍起着主導全局的作用。它支配着氧氣射流與熔池的接觸面積、氧氣射流的穿透深度、熔池的攪拌狀態、元素的氧化程度、熔池的升温速度、渣中氧化鐵含量等重要工藝因素，因而對化渣、噴濺、雜質的去除、轉爐鍊鋼終點控制以及各項鍊鋼技術經濟指標都起着重要作用。氧槍由噴頭、槍身和槍尾三部分構成（圖1）。噴頭由工業純銅製造，是氧槍的最重要的部分。

圖2是幾種噴頭的結構，a、b、c為氧氣轉爐用噴頭，高壓氧（0.6～1.0MPa）由內管供入，在噴頭處分流進入若干個先收縮後擴張的拉瓦爾型噴嘴，一般中小轉爐採用3個噴嘴，稱為三孔噴頭，大爐子（100t以上）用4～6個噴嘴。為了使鍊鋼產生的CO氣在爐內燃燒成CO2（二次燃燒）的比例增大，需應用雙流噴頭或分流噴頭。雙流噴頭有利於主氧流和副氧流比值的調節，但要在槍身處增加一層副氧流道。平爐和電弧爐所用噴頭，氧氣沿內管和中管間的空隙流入，噴嘴為直圓筒形，但孔數較多，而且和中心線的夾角也大得多。槍身為3根（雙流氧槍為4根）同心的無縫鋼管，下端連接噴頭，上端和槍尾相連。槍尾包括供氧、進水和排水支管及連接法蘭和密封膠圈，通過槍尾和車間的氧氣管網和高壓水管網相連接。 ^[2] 

按照轉爐吹煉工藝的要求，氧槍應能保證需要的供氧強度，氧氣射流對冶金熔池有合適的衝擊深度和衝擊半徑。既要有一定的對熔池的攪拌能力，又要防止衝擊爐襯、損害爐襯耐火材料。為此，氧槍噴頭應能產生穩定的超音速射流，其數量、速度和鋪展程度需要與轉爐熔池的大小相協調。所以，噴頭的主要設計參數有：噴嘴數目（n）、噴嘴出口馬赫數（M）、噴嘴喉口直徑（d）、噴嘴擴張角、噴嘴出口直徑（dt）以及噴嘴夾角（α）。

氧槍中心供氧管道外有兩層同心無縫鋼管，通冷卻水保護氧槍。冷卻水最小流量Q-H₂O（m/h）=6.45×10-D×L，D為氧槍外管直徑，mm；L為氧槍受熱長度，m。槍身進水速度取3～4m/s，出水速度取5～7m/s，噴頭端部水速取10m/s，內外層鋼管規格和噴頭與鋼管頭間距即根據以上數據確定。

為了獲得最佳的氧槍壽命和吹氧效果，必須有良好的操作和必要的維護。吹煉過程中，氧槍往往在偏離設計氧壓的狀態下工作，從吹煉效果和提高氧槍壽命的觀點出發，要求氧壓在設計值到1.2倍設計值之間波動。操作人員要每天檢查噴頭的蝕損情況並標定槍位，這對吹煉效果和氧槍壽命以及操作安全都十分重要。充滿水的氧槍在高温爐內工作，一旦大漏水，後果將十分嚴重。必須使氧壓、水壓和水流量的控制設備，提升機構和槍架保持良好的工作狀態。軟管接頭應定期檢查。水流量、回水温度與提升機構連鎖，一旦出現異常即自動提槍、斷氧。

氧槍噴頭在高温輻射和鋼與渣的沖刷下，槍的端部最容易損壞。損壞到一定程度就可使氧氣射流特性改變。中國北京鋼鐵研究總院對新與舊的三孔噴頭的射流特性作了對比測量研究，發現舊噴頭的出口射流馬赫數達不到原出口平面處的設計馬赫數。舊噴頭的氧流量比原噴頭降低2%～4%。而且三股射流匯聚的趨勢非常顯著，有效衝擊面積減少約50%，對熔化爐渣不利。因此噴頭蝕去10mm左右且吹煉化渣情況有異常現象時，必須及時更換氧槍噴頭。而不應等噴頭完全損壞時再行更換。