(1)氧枪喷头端面及其附近侧面受氧气射流冲击而形成高温反应区的辐射传热。反应区的温度一般认为可高达2200~2400ºC。产生很大热流,但由于端面面积小,传给氧枪的实际热量并不大。
(2)吹炼中、后期炉内充满着泡沫渣。实测表明,泡沫渣高度可达炉膛高度的三分之二。此时氧枪下部实际埋入泡沫渣中吹炼。氧枪枪身下部必然会凝结一层炉渣。这时炉内泡沫渣将通过凝结在枪身的渣壳向氧枪传热。凝结渣壳内层温度应接近氧枪外壁温度,而渣壳外层的温度应为炉渣熔点。渣壳的厚度由氧枪冷却条件、炉渣熔点、炉渣温度和炉渣内氧枪传热条件所决定,一般渣壳厚度为l0~20mm。
(3)伸入炉内的氧枪上部没有凝结炉渣,直接受炉壁的辐射传热。炉壁温度等于钢水温度。
(4)在氧气射流的冲击下,大量金属飞溅,一部分作用于喷头端面,一部分为氧气射流所吸引,冲刷喷头外壁和同喷头相连接的枪身外管壁。这种高温的金属液滴直接冲刷氧枪,将传给氧枪以巨大热流。
(5)烟罩中的高温烟气也对氧枪进行辐射传热。对于燃烧法的除尘系统,烟罩中的烟气温度决定于空气过剩系数,一般为1800℃左右。未燃法的除尘系统,烟罩中的烟气温度可取炉气出口温度,一般为1500℃左右。
此外炉气和烟罩内的烟气也将对氧枪进行对流传热,但这与辐射传热相比是微不足道的,一般忽略不计。
综上所述,氧枪接受的热量主要来自熔渣向氧枪传热,炉壁的辐射传热和飞溅金属液滴的传热。飞溅的金属液滴在泡沫渣没有形成之前,可能起很大作用。当泡沫渣形成以后,飞溅的金属液滴将为泡沫渣所吸收,它的传热作用将大大减轻。
必须指出,上述分析仅仅是从热平衡角度对转炉氧枪受热机理进行分析。至于烧枪则是瞬时的局部的巨大热流所引起的。根据计算,氧枪单位面积平均热流(平均热负荷)并不大,而局部瞬时出现的热负荷则比平均热负荷会大许多倍。如大片钢水直接冲刷氧枪便是这种情况。对此,在氧枪水冷系统设计时,必须予以充分注意。
进行氧枪水冷系统设计时应当首先确定氧枪枪身部分尺寸,然后进行氧枪传热计算及冷却水流量、流速计算,确定要求的供水压力等。