El principio de la pistola de oxígeno con chorro de racimo es agregar un quemador alrededor de la boquilla Laval, de modo que el chorro de oxígeno de la boquilla Laval esté rodeado por medios de alta temperatura y baja densidad, lo que reduce la influencia de varios flujos de aire en el horno eléctrico en el chorro de oxígeno central, ralentizando así La atenuación de la velocidad del chorro de oxígeno mantiene el diámetro inicial y la velocidad del chorro de oxígeno a una distancia más larga. Capaz de proporcionar chorros de polimerización supersónicos a distancias más largas al baño fundido [8].

La pistola de oxígeno por chorro de racimo está diseñada utilizando los principios de la mecánica de gases. El punto principal es que el flujo de oxígeno principal en el centro de la boquilla apunta a la piscina fundida. La alta energía cinética y la velocidad de soplado no son suficientes para mantener el chorro en un estado de agrupamiento a una larga distancia. Para mantener el estado de agrupamiento del chorro, se debe utilizar otro medio para guiar el oxígeno, es decir, el flujo de gas adicional, de modo que El flujo de gas juega un papel en el cierre del flujo de oxígeno principal, el flujo de gas a baja velocidad proporciona una mayor energía cinética que el gas estacionario, lo que favorece la inyección a alta velocidad del chorro de oxígeno, de modo que el flujo de oxígeno principal puede mantener el diámetro y la velocidad de la salida a una distancia más larga.

El núcleo de la tecnología de chorro de racimo es una boquilla especial. Cuando la boquilla instalada en la pared del horno sopla oxígeno en la piscina de fusión del horno de arco eléctrico de manera agrupada, el flujo de oxígeno agrupado mantiene la velocidad y el diámetro originales a una distancia más larga que el chorro supersónico ordinario, como se muestra a continuación.

Comparación del chorro de racimo con el chorro supersónico ordinario

Curva de cambio de velocidad del eje de los chorros de racimo y los chorros tradicionales

Como se puede ver en la figura anterior, la velocidad del chorro ordinario a 20 pulgadas de la salida se ha atenuado a la velocidad del sonido, mientras que la velocidad del chorro de racimo a 60 pulgadas sigue siendo supersónica a aproximadamente 1400 pies por segundo. La atenuación de la corriente de chorro de racimo es significativamente menor que la del chorro supersónico ordinario, y la longitud de su área central puede exceder 70 veces el diámetro de salida de la boquilla, y la velocidad de difusión del chorro también se reduce significativamente. Al mismo tiempo, la longitud del área central del chorro de polimerización y la velocidad de difusión y atenuación del chorro se pueden controlar ajustando los parámetros del proceso de la boquilla de la pistola de oxígeno.

El chorro de racimo tiene las siguientes características:

(1) La velocidad original, el diámetro, la concentración de gas y la fuerza de impacto de la inyección se pueden mantener dentro de la distancia de soplado que excede 70 veces el diámetro de la boquilla;

(2) La fuerza de impacto de la pistola de oxígeno supersónica ordinaria a 0,254 m es equivalente a la fuerza de impacto del chorro de racimo a 1,37 m; la profundidad de impacto en la piscina fundida es más del doble, la expansión y atenuación del flujo de aire es pequeña y se reducen las salpicaduras de la piscina fundida y la boquilla Adhesivo de acero;

(3) El volumen de aire ambiental es más de un 10% menor que el de la inyección supersónica ordinaria, y las emisiones de NO se reducen;

(4) La velocidad de difusión y atenuación del chorro también se reduce significativamente.

(5) La profundidad del baño de fusión de líquido de impacto es aproximadamente un 80% más profunda que la profundidad de impacto del chorro ordinario. La prueba del modelo de agua también mostró que la profundidad del chorro de racimo que ingresa al baño fundido es más del 80% mayor que la del chorro convencional.

(6) Se puede controlar la longitud del área central del chorro de racimo, la difusión y atenuación del chorro y su presión.

(7) El tiempo de mezcla promedio del baño fundido es similar al tiempo de mezcla del soplado inferior.

(8) Las salpicaduras se reducen considerablemente.