[发明专利]一种炼钢用超燃超集束射流喷管及其超燃超集束射流方法

权利要求书

1.一种炼钢用超燃超集束射流喷管，所述超燃超集束射流喷管为三层或两层套管结构，中心为超音速主氧射流喷管，利用超音速主氧喷管外侧形成超音速伴随流层，延迟超音速主氧射流速度衰减。

2.根据权利要求1所述的超燃超集束射流喷管，其特征在于，所述三层套管的超燃超集束射流喷管包括喷管主体（1），所述喷管主体（1）的外侧壁上设有冷却层（2），所述喷管主体中心为超音速主氧射流喷管（3），其特征在于，所述超燃超集束射流喷管还包括用于形成超音速燃气伴随流的第一环缝（4），用于形成超音速氧气伴随流的第二环缝（5），所述第一环缝（4）设置在主氧喷管（3）的外侧，所述第二环缝（5）设置在所述第一环缝（4）的外侧，所述喷管主体（1）直径为10-200mm，所述第一环缝（4）的环缝间距为2-50mm，所述第二环缝（5）环缝间距为3-60mm。

3.根据权利要求1所述的超燃超集束射流喷管，其特征在于，所述二层套管的超燃超集束射流喷管包括喷管主体（1），所述喷管主体（1）的外侧壁上设有冷却层（2），所述喷管主体中心为超音速主氧射流喷管（3），其特征在于，所述超燃超集束射流喷管还包括用于形成超音速燃气伴随流的第一环缝（4），所述第一环缝（4）设置在主氧射流喷管（3）的外侧，所述喷管主体（1）直径为10-200mm，所述第一环缝（4）的环缝间距为2-50mm。

4.根据权利要求1所述的超燃超集束射流喷管，其特征在于，所述三层套管的超燃超集束射流喷管包括喷管主体（1），所述喷管主体（1）的外侧壁上设有冷却层（2），所述喷管主体中心为超音速主氧射流喷管（3），其特征在于，所述超燃超集束射流喷管还包括用于形成超音速燃气伴随流的环孔结构（6），用于形成超音速氧气伴随流的第二环孔结构（9），所述第一环孔结构（6）设置在主氧喷管（3）的外侧，所述第二环孔结构（9）设置在所述第环孔结构（6）的外侧，；所述环孔结构由6-12个环孔等距布置组成，每个所述环孔的直径为4-90mm。

5.根据权利要求1所述的超燃超集束射流喷管，其特征在于，所述两层套管的超燃超集束射流喷管包括喷管主体（1），所述喷管主体（1）的外侧壁上设有冷却层（2），所述喷管主体中心为超音速主氧射流喷管（3），其特征在于，所述超燃超集束射流喷管还包括用于形成超音速燃气伴随流的第一环孔结构（6），所述第一环孔结构（6）设置在超音速主氧射流喷管（3）的外侧，所述环孔结构由6-12个环孔等距布置组成，每个所述环孔的直径为4-90mm。

6.根据权利要求2-5任意一项所述的超燃超集束射流喷管，其特征在于，所述喷管主体（1）、第一环缝（4）、第二环缝（5）、第一环孔结构（6）和第二环孔结构（9）的出口位置结构均为收缩段（7）和扩张段（8）。

7.根据权利要求2或4所述的超燃超集束射流喷管，其特征在于，所述第一环缝（4）或第一环孔结构（6）产生的燃气伴随气流和第二环缝（5）或第二环孔结构（9）产生的氧气伴随流与所述超音速主氧射流喷管（3）产生超音速主氧射流之间的夹角范围为0-10°。

8.根据权利要求3或5所述的超燃超集束射流喷管，其特征在于，所述第一环缝（4）或第一环孔结构（6）产生的燃气伴随气流与所述主氧喷管（3）产生超音速主氧射流之间的夹角范围为0-10°。

9.一种采用如权利要求2或4任意一项所述炼钢用超燃超集束射流喷管实现超燃超集束射流方法，其特征在于，该方法具体包括以下步骤：

步骤1：调节第一环缝（4）或第一环孔结构（6）中超音速燃气伴随流的流量范围200-2000Nm³/h,压力范围0.5-15MPa；

步骤2：调节第二环缝（5）或第二环孔结构（9）中超音速氧气流的流量范围400-4000Nm³/h，压力范围0.5-15MPa，使超音速主氧射流喷管（3）喷出的氧气流包覆在温度为300-3000K，马赫数1-4的高温高速稀薄气体中，实现高效延迟超音速主氧射流速度衰减的效果。

10.一种采用如权利要求3或5任意一项所述炼钢用超燃超集束射流喷管实现超燃超集束射流方法，其特征在于，该方法具体包括以下步骤：

步骤1：调节第一环缝（4）或第一环孔结构（6）中超音速燃气伴随流的流量范围200-2000Nm³/h,压力范围0.5-15MPa，使超音速主氧射流喷管（3）喷出的氧气流包覆在温度为300-3000K，马赫数1-4的高温高速稀薄气体中，实现高效延迟超音速主氧射流速度衰减的效果。