本实用新型涉及一种冶金行业中用于生成超音速长氧气流的喷射装置，特别涉及一种集束射流喷头结构。
背景技术：
集束射流氧枪是应用气体力学原理，在传统氧枪上加上了高温低密度伴随流系统，使氧气射流衰减速度大大放慢，形成类似于激光束的氧气射流的一种技术。这种射流能量集中，具有极强的穿透能力，吹炼时氧枪枪位可大大提高，因此可以降低氧耗和设备损耗。然而，传统常用的氧枪仅具有单纯的喷氧功能，且其氧气射流存在很大的衰减，严重影响了氧枪各种功能的实现。
技术实现要素：
本实用新型要解决的问题是鉴于以上所述现有技术的不足，提供一种集束射流喷头结构，以达到提高氧气射程，减少堵枪几率，延长其使用寿命，提高喷吹效的效果。
为了解决上述问题，本实用新型技术方案如下：
一种集束射流喷头结构，包括主氧喷射系统，主氧喷射系统包括位于中心位置的主氧喷管，主氧喷管的外层套设有的燃气喷管，燃气喷管的外围伴随设有主氧保护系统。
以下是本实用新型对上述方案的进一步优化：
主氧保护系统包括套设在燃气喷管外围的环氧喷管，所述环氧喷管靠近主氧喷管的喷嘴部的位置设置有环氧圆喷孔和环氧拉瓦尔喷孔。
进一步优化：所述环氧圆喷孔和环氧拉瓦尔喷孔在圆周方向间隔排列设置。喷出射流扩展及衰减不同，可增加火焰面积，加快炉体内温度升高速率。
进一步优化：所述环氧喷管的外围从内到外依次套设有隔水管、水冷外管。
进一步优化：主氧喷管的喷嘴部设置有拉瓦尔孔式的主氧孔，燃气喷管靠近主氧喷管的喷嘴部的位置设置有燃气圆喷孔和燃气拉瓦尔喷孔。
进一步优化：所述燃气圆喷孔和燃气拉瓦尔喷孔在圆周方向间隔排列。
本实用新型采用上述结构，以使氧气在通过时获得超音速加速，并由燃气喷管和环氧喷管喷出的燃气及氧气在超音速主氧的外层形成高温低密度环绕伴随流，且燃气喷管和环氧喷管喷孔为拉瓦尔孔与圆孔间隔排列，圆孔喷出的环绕伴随流扩展及衰减快，拉瓦尔孔喷出的环绕伴随流扩展及衰减慢，两者互相弥补，使中心超音速射流扩展及衰减更小，超音速射流更长，提高氧气射流对熔池的穿透深度及搅拌强度。环氧喷出形成的外层环绕伴随流还可与钢液脱碳产生的一氧化碳燃烧生成二氧化碳，可有效提高钢水温度。
本实用新型通过在超音速主射流外环绕超音速燃气伴随流和氧气流，形成超燃火焰，速度可调的高温高速稀薄气体封套超音速主氧射流，起到延迟超音速主射流速度衰减，提高熔池搅拌效率，提高生产作业率，降低生产成本；同时可以提高吹炼枪位，而不影响射流对熔池的冲击能力，降低了冷却水消耗，延长喷头使用寿命。
下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明。
附图说明
附图1为本实用新型实施例中集束射流喷头结构示意图；
附图2为本实用新型实施例中集束射流喷头底部示意图；
附图3为本实用新型实施例中喷头喷射气体分布示意图。
图中：1-主氧喷管；2-燃气喷管；3-环氧喷管；4-隔水管；5-水冷外管；6-燃气圆喷孔；7-燃气拉瓦尔喷孔；8-环氧圆喷孔；9-环氧拉瓦尔喷孔；10-圆喷孔伴随流；11-拉瓦尔喷孔伴随流；12-中央主氧流；13-钢液；14-主氧孔。
具体实施方式
实施例，如图1图2所示，一种集束射流喷头结构，包括主氧喷射系统，主氧喷射系统包括位于中心位置的主氧喷管1，主氧喷管1的外层套设有的燃气喷管2，主氧喷管1的喷嘴部设置有拉瓦尔孔式的主氧孔14，燃气喷管2靠近主氧喷管1的喷嘴部的位置设置有燃气圆喷孔6和燃气拉瓦尔喷孔7，所述燃气圆喷孔6和燃气拉瓦尔喷孔7在圆周方向间隔排列。
燃气喷管2的外围伴随设有主氧保护系统。使氧气射流衰减速度大大放慢，形成类似于激光束的氧气射流的一种技术。
主氧保护系统包括套设在燃气喷管2外围的环氧喷管3，所述环氧喷管3靠近主氧喷管1的喷嘴部的位置设置有环氧圆喷孔8和环氧拉瓦尔喷孔9，所述环氧圆喷孔8和环氧拉瓦尔喷孔9在圆周方向间隔排列设置。喷出射流扩展及衰减不同，可增加火焰面积，加快炉体内温度升高速率。
所述环氧喷管3的外围从内到外依次套设有隔水管4、水冷外管5。用于对该喷头进行冷却保护。
为提高主氧喷管1的使用寿命，即导热性减少钢液粘连，所述喷头整体由紫铜锻造而成，后侧与枪体无缝管焊接连接于一体。各功能喷管之间焊连组合。
如图3所示，主氧孔14喷出的中央主氧流12外侧包裹有燃气及环氧流形成的环绕伴随流，其中圆孔喷出的圆喷孔伴随流10喷出后短距离内扩散，速度衰减快，拉瓦尔孔喷出的拉瓦尔喷孔伴随流11喷出后扩散距离长，速度衰减慢，两者形成的环绕伴随流互相弥补，使中心超音速射流扩展及衰减更小，超音速射流更长，提高氧气射流对熔池的穿透深度及搅拌强度，增加了火焰与钢水的接触面积。氧气从节流孔流出形成的外层环绕伴随流还可与钢液脱碳产生的一氧化碳燃烧生成二氧化碳，放出的热量加热耐材，减少钢液温度下降速度。
这种射流能量集中，具有极强的穿透能力，对促进钢渣反应、均匀钢水成分与温度、减少喷溅、提高氧气利用率、提高金属收得率等都有十分明显的效果。由于穿透能力的增强，吹炼时氧枪枪位可适当提高，因此可以降低氧枪消耗。
任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本实用新型的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本实用新型所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本实用新型的权利要求所涵盖。
1.一种集束射流喷头结构，包括主氧喷射系统，主氧喷射系统包括位于中心位置的主氧喷管（1），主氧喷管（1）的外层套设有的燃气喷管（2），其特征在于：燃气喷管（2）的外围伴随设有主氧保护系统。
2.根据权利要求1所述的一种集束射流喷头结构，其特征在于：主氧保护系统包括套设在燃气喷管（2）外围的环氧喷管（3），所述环氧喷管（3）靠近主氧喷管（1）的喷嘴部的位置设置有环氧圆喷孔（8）和环氧拉瓦尔喷孔（9）。
3.根据权利要求2所述的一种集束射流喷头结构，其特征在于：所述环氧圆喷孔（8）和环氧拉瓦尔喷孔（9）在圆周方向间隔排列设置。
4.根据权利要求2所述的一种集束射流喷头结构，其特征在于：所述环氧喷管（3）的外围从内到外依次套设有隔水管（4）、水冷外管（5）。
5.根据权利要求1所述的一种集束射流喷头结构，其特征在于：主氧喷管（1）的喷嘴部设置有拉瓦尔孔式的主氧孔（14），燃气喷管（2）靠近主氧喷管（1）的喷嘴部的位置设置有燃气圆喷孔（6）和燃气拉瓦尔喷孔（7）。
6.根据权利要求5所述的一种集束射流喷头结构，其特征在于：所述燃气圆喷孔（6）和燃气拉瓦尔喷孔（7）在圆周方向间隔排列。
技术总结