一种氧枪系统滞止压力测量装置及方法与流程

本发明涉及钢铁冶炼
技术领域：
，更具体地说，涉及一种氧枪系统滞止压力测量装置及方法。
背景技术：
：转炉顶供氧是当今世界主要炼钢方法，供氧造渣是转炉冶炼核心技术之一，氧枪喷头合理设计和应用是其重要基础。在氧气顶吹转炉炼钢中，氧枪供氧系统由氧气总管、支管压力变送器、支管压力表、取压点、调节阀、快速切断阀、氧气软管、氧枪等组成，氧枪喷头焊接安装在氧枪端部处，喷头喉口面积确定之后，氧气流量是由快速切断阀附近的取压点处压力p控制。氧气流经氧气软管、氧枪内管到氧枪端部处安装的喷头喷出。氧枪端部喷头入口处滞止压力是氧枪喷头设计、应用的重要参数，它决定了氧气射流的初始状。主要存在如下问题：在实际件下，由于受条件的制约，喷头前的滞止压力无法直接测量，冶炼时以快速切断阀附近的取压点处压力p进行操作控制，由于系统压损及氧气流速的影响，在不同的压力区间，氧枪端部喷头入口处的滞止压力p是否满足设计要求未知。技术实现要素：1.发明要解决的技术问题针对现有技术存在的缺陷与不足，本发明提供了一种氧枪系统滞止压力测量装置及方法，本发明在管道压力损失测定的基础上，根据相应喷头参数、工况计算来确定取压点处压力与喷头前滞止压力的关系，为修正氧枪喷头设计及确定氧枪的操作压力提供依据，优化供氧造渣制度，提升经济技术指标。2.技术方案为达到上述目的，本发明提供的技术方案为：本发明的一种氧枪系统滞止压力测量装置，包括氧气总管，所述的氧气总管的输出端连接有氧气支管，所述的氧气支管的管路上依次设置有调节阀、快速切断阀和取压点，取压点的点位处连接有支管压力变送器，支管压力变送器的一端连接有支管压力表，所述的氧气支管的输出端连接有氧气软管，氧气软管的输出端连接有氧枪，所述的氧枪的一端为氧枪端部，氧枪端部安装有当量喉口，所述的当量喉口由圆柱筒体和锥形收缩段组成，锥形收缩段的底端开设有出口，圆柱筒体的侧壁开设有取压孔，所述的取压孔通过管线连接有标准压力表。进一步地，所述的氧枪的内侧为氧枪内管，氧枪内管与圆柱筒体的内、外径分别对应相同，氧枪内管与圆柱筒体固定焊接。进一步地，所述的氧气总管与氧气支管管路上的调节阀、快速切断阀以及氧气软管依次串联。一种氧枪系统滞止压力测量方法，其步骤为：步骤一：将当量喉口固定在氧枪端部，测量介质选用氮气，并将当量喉口放置于氧枪氮封口处；步骤二：通过标准压力表测量当量喉口的取压孔位置处的滞止压力，记为p0；步骤三：通过支管压力表测量取压点位置处的压力，记为p1；步骤四：通过调节阀调整开度，调节工作压力p1或氮气流量；步骤五：待压力稳定后，同时读取p0和p1，p0和p1的压力差记为氧枪的压力损失δp；步骤六：函数回归δp＝f(p1)，即p0＝p1－f(p1)，用氮气所得到的测试结果，经过氮与氧的重度修正，得到氧气的管道压力损失，其修正系数k为两种气体的重度，则p0＝p1－kf(p1)＝p1－kf(p1)＝p1－1.1432×f(p1)。进一步地，所述的步骤四，调节工作压力p1的次数不少于五次，p1取值不少于五个。3.有益效果采用本发明提供的技术方案，与现有技术相比，具有如下有益效果：本发明在管道压力损失测定的基础上，根据相应喷头参数、工况计算来确定取压点处压力p1与喷头前滞止压力的关系，为修正氧枪喷头设计及确定氧枪的操作压力提供依据，通过管道压力损失(δp)测定来确定操作压力(p1)与喷头前滞止压力(p0)的关系，优化供氧造渣制度，提升经济技术指标。附图说明图1为本发明的测定原理图；图2为本发明的局部连接效果图；图3为本发明的当量喉口结构图。图中：1、氧气总管；2、支管压力变送器；3、支管压力表；4、取压点；5、调节阀；6、快速切断阀；7、氧气软管；8、氧枪；81、氧枪内管；9、氧枪端部；10、标准压力表；11、当量喉口；111、圆柱筒体；112、锥形收缩段；113、出口；114、取压孔；12、氧气支管。具体实施方式下面结合附图和实施例对本发明作进一步的描述：实施例1从图1可以看出，本实施例的一种氧枪系统滞止压力测量装置，包括氧气总管1，氧气总管1的输出端连接有氧气支管12，氧气支管12的管路上依次设置有调节阀5、快速切断阀6和取压点4，取压点4的点位处连接有支管压力变送器2，支管压力变送器2的一端连接有支管压力表3，氧气支管12的输出端连接有氧气软管7，氧气总管1与氧气支管12管路上的调节阀5、快速切断阀6以及氧气软管7依次串联，氧气软管7的输出端连接有氧枪8，氧枪8的一端为氧枪端部9，氧枪端部9安装有当量喉口11，当量喉口11由圆柱筒体111和锥形收缩段112组成，锥形收缩段112的底端开设有出口113，圆柱筒体111的侧壁开设有取压孔114，取压孔114通过管线连接有标准压力表10，氧枪8的内侧为氧枪内管81，氧枪内管81与圆柱筒体111的内、外径分别对应相同，氧枪内管81与圆柱筒体111固定焊接。一种氧枪系统滞止压力测量方法，其步骤为：步骤一：将当量喉口11固定在氧枪端部9，测量介质选用氮气，并将当量喉口11放置于氧枪8氮封口处；步骤二：通过标准压力表10测量当量喉口11的取压孔114位置处的滞止压力，记为p0；步骤三：通过支管压力表3测量取压点4位置处的压力，记为p1；步骤四：通过调节阀5调整开度，调节工作压力p1或氮气流量，调节工作压力p1的次数不少于五次，p1取值不少于五个，可分别取工作压力的25％、50％、75％、100％、125％；步骤五：待压力稳定后，同时读取p0和p1，p0和p1的压力差记为氧枪8的压力损失δp；步骤六：函数回归δp＝f(p1)，即p0＝p1－f(p1)，用氮气所得到的测试结果，经过氮与氧的重度修正，得到氧气的管道压力损失，其修正系数k为两种气体的重度，则p0＝p1－kf(p1)＝p1－kf(p1)＝p1－1.1432×f(p1)。从图2-3可以看出，圆柱筒体的111内外径分别记为ф3和ф4，氧枪内管81的内外径分别记为ф1和ф2，圆柱筒体的111内外径由氧枪内管81进行确定，ф1＝ф3、ф2＝ф4，出口113的直径记为ф6，ф6＝2×(a/π)1/2，其中a为氧枪8喷头各孔喉口面积之和。锥形收缩段112高度记为l4，厚度记为t2，l4为圆柱筒体的111外径ф4的0.30－0.50倍，t2比圆柱筒体111厚0－5mm，当量喉口11总长度记为l1，为氧枪8外径0.8－1.5倍，取压孔114距出口113平面高度记为l2，l2为总长度l1的0.4－0.6倍，取压孔114直径记为ф5，根据标准压力表10的管线直径确定，当量喉口11可用钢铁材料制作，也可用其它金属材质。本发明在管道压力损失测定的基础上，根据相应喷头参数、工况计算来确定快速切断阀6附近的取压点4处压力p1与喷头前滞止压力的关系，为修正氧枪8喷头设计及确定氧枪8的操作压力提供依据，通过管道压力损失(δp)测定来确定操作压力(p1)与喷头前滞止压力(p0)的关系，优化供氧造渣制度，提升经济技术指标。具体实施例如下，选用300吨转炉氧枪系统，氧枪8枪体外径355.6mm，喉口直径47.0mm，6孔，马赫数2.05，设计滞止压力p0＝0.8572mpa，氧枪内管81内外径分别为220mm、236mm，圆柱筒体111内、外径根据氧枪内管81确定，ф1＝ф3＝220mm、ф2＝ф4＝236mm；出口113的直径ф6根据氧枪8喷头参数通过公式计算确定：ф6＝2×(a/π)1/2＝2×(6×47×47/4×π/π)1/2＝115mm；锥形收缩段112高度l4为84mm；厚度t2为12mm；当量喉口11总长度l1为350mm；取压孔114距出口113平面高度l2为160mm，取压孔114直径60mm；当量喉口11材质为q235。通过标准压力表10测量取压孔114处滞止压力p0，通过支管压力表3测量取压点4处压力p1，在控制室通过调节阀5开度调整，调节工作压力p1或流量，待压力稳定后，同时读取p1和p0，两压力之差p1－p0，即为氧枪压力损失δp。测量数据如下：氮气流量/(m3.h-1)p1/mpap0/mpaδp/mpa650001.1401.1000.040610001.0801.0500.030590001.0401.0000.040540000.9500.9150.035390000.6500.6200.030120000.1300.1250.005通过测量数据，在氮气介质下，函数回归δp＝0.022×p1+0.0156，即p0＝0.978×p1－0.0156；气体流过管道的局部阻力损失计算公式的形式相同，局部阻力系数则因管道的具体情况不同，对于同一管道，当气体流速相同时，摩擦阻力损失和局部阻力损失都只与气体重度有关，用氮气所得到的测试结果，经过氮与氧的重度修正，得到氧气的管道压力损失，其修正系数k为两种气体的重度，则p0＝p1－kf(p1)＝p1－kf(p1)＝0.9748×p1－0.0178。以上示意性的对本发明及其实施方式进行了描述，该描述没有限制性，附图中所示的也只是本发明的实施方式之一，实际的结构并不局限于此。所以，如果本领域的普通技术人员受其启示，在不脱离本发明创造宗旨的情况下，不经创造性的设计出与该技术方案相似的结构方式及实施例，均应属于本发明的保护范围。当前第1页12