CN112708721A - 一种转炉氧枪管道压力损失的测试装置和测试方法 - Google Patents

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Abstract

一种转炉氧枪管道压力损失的测试装置和测试方法，属于转炉炼钢技术领域。包括当量喉口喷头、导压管、固定装置、引压管及气体压力表。导压管呈“L”型，垂直部分位于当量喉口喷头9的中心位置，水平部分端头镶嵌于当量喉口喷头圆筒状部分侧壁并延伸至外壁，与固定装置相连接；固定装置固定于当量喉口喷头外侧，并与导压管及引压管相连接，引压管一端与固定装置相连接，并与导压管内腔相通，另一端连接气体压力表。优点在于，克服了转炉生产中氧枪管道压力损失无法确定的难题，以冷态下用测试的方法测试不同氧流量条件下氧枪喷头处的滞止压力，为正确设计氧枪喷头参数及准确制定转炉氧枪操作工艺提供参考。

Description

一种转炉氧枪管道压力损失的测试装置和测试方法
技术领域
本发明属于转炉炼钢技术领域，特别是涉及一种转炉氧枪管道压力损失的测试装置和测试方法。
背景技术
在转炉炼钢过程中，氧枪通过向铁水及钢渣喷吹氧气达到脱碳、脱硅、脱磷及提高温度等目的，氧气压力是保证氧气喷吹效果的重要参数。在实际生产条件下，由于高温环境及设备空间所限，压力表无法安装在氧枪喷头位置，因此喷头前的滞止压力很难直接测定。一般情况下，生产现场把压力表取压点设在氧气管道某个位置，而氧气流在取压点之后，需流经一定长度氧气管道、输氧软管及氧气内管到氧枪喷头喷射到炉内。在此过程中，氧气流在管道内流动时与管壁发生摩擦，并由于管道中障碍物及管道中截面的突变等因素引起流动变化均会造成氧气压力的损失。因此必须通过管道压力损失测定来确定控制室操作压力与喷头前滞止压力的关系，从而了解不同操作压力下喷头处的真实滞止压力，从而为正确设计氧枪喷头及确定氧枪操作工艺提供依据。
目前对于氧枪管道压力损失，氧枪喷头厂设计喷头及钢铁企业制定转炉氧枪操作工艺时大多通过估测，这大大影响氧枪喷头设计及转炉氧枪操作工艺的准确性，并进一步影响转炉冶炼效果及冶炼质量。
发明内容
本发明的目的是提供一种转炉氧枪管道压力损失的测试装置和方法，克服了转炉生产中氧枪管道压力损失无法确定的难题。可以测试出氧气在氧枪喷头处的滞止压力，从而计算出氧气流在氧枪管道内的压力损失。在氧枪底端用当量喉口喷头代替冶炼用氧枪喷头，在当量喉口喷头侧面开孔，并用空心金属线连接在压力表与开孔之间，在冷态下调节氧气流量，同时对氧枪取压点及当量喉口喷头处压力表进行读数，从而测量不同氧流量下氧枪喷头处的滞止压力，并进一步计算出转炉氧枪的管道压力损失。为正确设计氧枪喷头参数及准确制定转炉氧枪操作工艺提供参考，从而提高转炉冶炼效果及冶炼质量。
本发明的测试装置包括当量喉口喷头9、导压管91、固定装置92、引压管93及气体压力表10。
导压管91呈“L”型，垂直部分位于当量喉口喷头9的中心位置，水平部分端头镶嵌于当量喉口喷头9圆筒状部分侧壁并延伸至外壁，与固定装置92相连接；
固定装置92固定于当量喉口喷头外侧，并与导压管91及引压管93相连接，
引压管93一端与固定装置92相连接，并与导压管91内腔相通，另一端连接气体压力表10。
当量喉口喷头9由普碳钢加工而成，上部为圆筒状，下部为漏斗状。圆筒状部分内径与氧枪内管内径相同，漏斗状部分上端内径与出口处内径圆筒状部分内径，下端内径决定于氧枪喷头喉口直径及孔数，当量喉口喷头下端出口处内腔面积与氧枪喷头喉口总面积相等；
进一步地，上部圆筒状部分壁厚为1.5～3mm，上部顶端有45°倒角；
进一步地，下部漏斗状部分斜坡与垂直夹角为15～30°；
进一步地，下部漏斗状部分底端呈直筒状，直筒状高度为3～6mm。
导压管91由不锈钢管加工而成，内径为2～5mm，壁厚1～2mm，呈“L”型，垂直部分位于当量喉口喷头的中心位置。水平部分端头镶嵌于当量喉口喷头圆筒状部分侧壁并延伸至外壁，与固定装置相连接；
进一步地，固定装置92固定于当量喉口喷头外侧，并与导压管及引压管相连接，内有贯通通孔，保持导压管与引压管内腔相通；
进一步地，引压管93为金属软管，内径为2～5mm，壁厚1～2mm，长度≥15m，一端与固定装置相连接，并与导压管内腔相通，另一端连接气体压力表；
进一步地，气体压力表为标准气体压力表，最大量程为1.5～5MPa；
进一步地，导压管91与固定装置92之间为刚性连接，可承受1～2MPa气体压力冲击；
进一步地，当量喉口喷头9与固定装置92之间、导压管91与固定装置2之间、固定装置92与引压管92之间、引压管93与气体压力表10之间均为密闭连接。
另外，本发明还提供了一种转炉氧枪管道压力损失的测试方法，包括如下步骤：
步骤1：将导压管及固定装置安装至当量喉口喷头，用当量喉口喷头代替氧枪喷头，安装在测试用氧枪的内管，并保证密封性；
步骤2：把测量用氧枪吊到备用位，与氧气管道相接。
步骤3：将测量用氧枪移到工作位，下到转炉氮封口处。将引压管一端与固定装置相接，另一端与气体压力表相接，并保持密封性。将气体压力表放于离远氧枪且易于观测的位置。
步骤4：将测试用氧枪下端下降至氮封口内约100mm，开氧气进行试氧，以检查整个测量系统信号是否正常。
步骤5：调节氧气流量，待氧气流量、压力稳定后，同时记录工作压力值(氧气管道取压点压力值)及滞止压力值(气体压力表压力值)。
步骤6：氧气流量从小到大或者从大到小调节，重复步骤5，共测量五组以上数据；
步骤7：整理数据，根据测量所得数据得出工作压力拟合曲线及滞止压力拟合曲线，并计算出不同工作压力下管道压力损失。
进一步地，测试时转炉内无钢液及液体渣料，测试装置周围10m内无明火或者火源。
进一步地，测试时不接入氧枪冷却水管或者接入不通水。
进一步地，测试时转炉炉口摇出烟罩，转炉风机系统、除尘系统及氮封系统处于运行状态。
进一步地，所测试工作压力值最小值应低于3.5MPa。
所测试工作压力最大值应大于转炉冶炼时氧气工作压力最大值，所有测试点应尽可能均匀分布。
管道压力损失为工作压力与对应的滞止压力的差值。
本发明克服了转炉生产中氧枪管道压力损失无法确定的难题，以冷态下用测试的方法测试不同氧流量条件下氧枪喷头处的滞止压力，为正确设计氧枪喷头参数及准确制定转炉氧枪操作工艺提供参考。
附图说明
图1是本发明的转炉氧枪管道压力损失的测试系统示意图。其中，氧气总管1、调节阀2、快速切断阀3、压力变送器4、操作室压力表5、取压点6、氧气软管7、氧枪8、当量喉口喷头9、气体压力表10。
图2为本发明的转炉氧枪管道压力损失的测试装置示意图。其中，当量喉口喷头9、导压管91、固定装置92、引压管93、气体压力表10.
附图仅用于示出具体实施例的目的，而并不认为是对本发明的限制，在整个附图中，相同的参考符号表示相同的部件。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
具体地，本发明提供了一种转炉氧枪管道压力损失的测试装置，如图2所示，包括当量喉口喷头9、导压管91、固定装置92、引压管93及气体压力表10。
当量喉口喷头由普碳钢加工而成，上部为圆筒状，下部为漏斗状。圆筒状部分内径与氧枪内管内径相同，漏斗状部分上端内径与出口处内径圆筒状部分内径，下端内径决定于氧枪喷头喉口直径及孔数，当量喉口喷头下端出口处内腔面积与氧枪喷头喉口总面积相等；
上部圆筒状部分壁厚为1.5～3mm，上部顶端有45°倒角，下部漏斗状部分斜坡与垂直夹角为15～30°，下部漏斗状部分底端呈直筒状，直筒状高度为3～6mm；
该测试装置还包括导压管91、固定装置92、引压管93及气体压力表10；
导压管91由不锈钢管加工而成，内径为2～5mm，壁厚1～2mm，呈“L”型，垂直部分位于当量喉口喷头9的中心位置。水平部分端头镶嵌于当量喉口喷头9圆筒状部分侧壁并延伸至外壁，与固定装置相连接；
固定装置92固定于当量喉口喷头9外侧，并与导压管91及引压管93相连接，内有贯通通孔，保持导压管91与引压管93内腔相通；
引压管93为金属软管，内径为2～5mm，壁厚1～2mm，长度≥15m，一端与固定装置92相连接，并与导压管91内腔相通，另一端连接气体压力表10；
气体压力表10为标准气体压力表，最大量程为1.5～5MPa；
导压管91与固定装置92之间为刚性连接，可承受1～2MPa气体压力冲击；
当量喉口喷头9与固定装置92之间、导压管91与固定装置92之间、固定装置92与引压管93之间、引压管93与气体压力表10之间均为密闭连接。
另外，本发明还提供了一种转炉氧枪管道压力损失的测试方法，包括如下步骤：
步骤1：将导压管91及固定装置92安装至当量喉口喷头9，用当量喉口喷头9代替氧枪喷头，安装在测试用氧枪的内管，并保证密封性；
步骤2：把测量用氧枪吊到备用位，与氧气管道相接。
步骤3：将测量用氧枪移到工作位，下到转炉氮封口处。将引压管93一端与固定装置92相接，另一端与气体压力表10相接，并保持密封性。将气体压力表放于离远氧枪且易于观测的位置。
步骤4：将测试用氧枪下端下降至氮封口内约100mm，开氧气进行试氧，以检查整个测量系统信号是否正常。
步骤5：调节氧气流量，待氧气流量、压力稳定后，同时记录工作压力值(氧气管道取压点压力值)及滞止压力值(气体压力表压力值)。
步骤6：氧气流量从小到大或者从大到小调节，重复步骤5，共测量五组以上数据；
步骤7：整理数据，根据测量所得数据得出工作压力拟合曲线及滞止压力拟合曲线，并计算出不同工作压力下管道压力损失。
测试时转炉内无钢液及液体渣料，测试装置周围10m内无明火或者火源。
测试时不接入氧枪冷却水管或者接入不通水。
测试时转炉炉口摇出烟罩，转炉风机系统、除尘系统及氮封系统处于运行状态。
所测试工作压力值最小值应低于3.5MPa。
所测试工作压力最大值应大于转炉冶炼时氧气工作压力最大值，所有测试点应尽可能均匀分布。管道压力损失为工作压力与对应的滞止压力的差值。
综上所述，本发明提供了一种转炉氧枪管道压力损失的测试装置和方法，克服了转炉生产中氧枪管道压力损失无法确定的难题，以冷态下用测试的方法测试不同氧流量条件下氧枪喷头处的滞止压力，为正确设计氧枪喷头参数及准确制定转炉氧枪操作工艺提供参考。

Claims (8)

1.一种转炉氧枪管道压力损失的测试装置，其特征在于，包括当量喉口喷头(9)、导压管(91)、固定装置(92)、引压管(93)及气体压力表(10)；
导压管(91)呈“L”型，垂直部分位于当量喉口喷头(9)的中心位置，水平部分端头镶嵌于当量喉口喷,9圆筒状部分侧壁并延伸至外壁，与固定装置(92)相连接；
固定装置(92)固定于当量喉口喷头外侧，并与导压管(91)及引压管(93)相连接，
引压管(93)一端与固定装置(92)相连接，并与导压管(91)内腔相通，另一端连接气体压力表(10)。
当量喉口喷头(9)由普碳钢加工而成，上部为圆筒状，下部为漏斗状。圆筒状部分内径与氧枪内管内径相同，漏斗状部分上端内径与出口处内径圆筒状部分内径，下端内径决定于氧枪喷头喉口直径及孔数，当量喉口喷头(9)下端出口处内腔面积与氧枪喷头喉口总面积相等。
2.根据权利要求1所述的转炉氧枪管道压力损失的测试装置，其特征在于，所述的当量喉口喷头(9)上部圆筒状部分壁厚为1.5～3mm，上部顶端有45°倒角；下部漏斗状部分斜坡与垂直夹角为15～30°；下部漏斗状部分底端呈直筒状，直筒状高度为3～6mm。
3.根据权利要求1所述的转炉氧枪管道压力损失的测试装置，其特征在于，导压管(91)由不锈钢管加工而成，内径为2～5mm，壁厚1～2mm；导压管(91)与固定装置(92)之间为刚性连接，能承受1～2MPa气体压力冲击；
固定装置(92)内有贯通通孔，保持导压管(91)与引压管(93)内腔相通；
引压管(93)为金属软管，内径为2～5mm，壁厚1～2mm，长度≥15m。
4.根据权利要求1所述的转炉氧枪管道压力损失的测试装置，其特征在于，气体压力表(10)为标准气体压力表，最大量程为1.5～5MPa。
5.根据权利要求1所述的转炉氧枪管道压力损失的测试装置，其特征在于，当量喉口喷头(9)与固定装置(92)之间、导压管(91)与固定装置2之间、固定装置(92)与引压管92之间、引压管(93)与气体压力表(10)之间均为密闭连接。
6.一种转炉氧枪管道压力损失的测试方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)将导压管(91)及固定装置(92)安装至当量喉口喷头(9)，用当量喉口喷头(9)代替氧枪喷头，安装在测试用氧枪的内管，并保证密封性；
(2)把测量用氧枪吊到备用位，与氧气管道相接；
(3)将测量用氧枪移到工作位，下到转炉氮封口处；将引压管(93)一端与固定装置(92)相接，另一端与气体压力表(10)相接，并保持密封性；将气体压力表(10)放于离远氧枪且易于观测的位置；
(4)将测试用氧枪下端下降至氮封口内约100mm，开氧气进行试氧，以检查整个测量系统信号是否正常；
(5)调节氧气流量，待氧气流量、压力稳定后，同时记录工作压力值及滞止压力值；
(6)氧气流量从小到大或者从大到小调节，重复步骤(5)，共测量五组以上数据；
(7)整理数据，根据测量所得数据得出工作压力拟合曲线及滞止压力拟合曲线，并计算出不同工作压力下管道压力损失。
7.根据权利要求6所述的转炉氧枪管道压力损失的测试方法，其特征在于，测试时转炉内无钢液及液体渣料，测试装置周围10m内无明火或者火源；测试时不接入氧枪冷却水管或者接入不通水。
8.根据权利要求6所述的转炉氧枪管道压力损失的测试方法，其特征在于，测试时转炉炉口摇出烟罩，转炉风机系统、除尘系统及氮封系统处于运行状态。
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