转炉供氧参数对喷溅的影响

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1、http://www.gtjia.com转炉供氧参数对喷溅的影响杨文远1，张先贵2，吕英华3，崔怀周1，肖尊湖4，侯春3(1．钢铁研究总院冶金工艺研究所，北京100081；2．武汉钢铁公司炼钢厂，湖北武汉430080；3．鞍山热能研究院，辽宁鞍山114000；4．涟源钢铁公司炼钢厂，湖南涟源417100)摘要：通过水模实验测量了氧枪喷头参数及供氧条件对喷溅率的影响。试验结果加深了对氧射流与熔池作用的认识，为氧枪喷头设计及制定供氧制度提供了依据。多孔喷头射流对熔池的作用是各单孔喷头叠加的结果。为获得良好的冶金效果，要把氧枪喷头参数和供氧制度都控制在

2、合理范围。关键词：转炉；氧枪喷头；氧流量；喷溅喷溅是转炉炼钢过程中经常发生的现象。喷溅会增加金属和渣料的消耗。严重的喷溅会造成人身和设备事故。产生喷溅的原因很多。本文通过水模试验测定喷头参数、氧流量、枪位高度等不同喷吹条件下的喷溅量，以了解氧射流性质对转炉喷溅量的影响。这些试验结果与转炉钢厂的实际情况基本符合，对于设计转炉氧枪喷头和制定供氧制度有一定的参考价值。1水模试验1．1试验原理转炉炼钢过程中，由于顶吹氧射流的冲击和底吹气体的搅拌作用，熔池液体呈高度紊流状态。在此情况下流体的黏性力和表面张力并非影响熔池运动的主要因素。根据相似原理，水模试验

3、应使转炉原型与实验室模型的几何尺寸相似以及气体惯性力与熔池重力之比的修正弗劳德准数相等[1]。式中，ρl、ρl1为原型与模型的液体密度，kg／m3；ug、ug1为原型与模型的气体速度，m／s；ρg、ρg1为原型与模型的气体密度，kg／m3；Qg、Qg1为原型与模型的气体流量，m3／h；g为重力加速度，m／s。；上述物理量符号中带有下标1的为水模参数，不带下标的为转炉原型参数。试验中用无油压缩空气模拟氧气，用水模拟钢液。在进行水模试验时，对所用的每个喷头都要测定压力—流量关系图。根据相似原理计算出不同转炉氧流量所对应的水模试验模拟流量。1．2操作步

4、骤对某个喷头进行水模喷溅量测定时，先根据计算的喷吹参数调节仪表流量及压力，使其达到预定值。喷溅量小时在炉口放吸水纸，喷吹后称量吸水纸增重，即为本次喷吹的喷溅量。喷溅量大时采用套筒集水法。在炉帽位置装1个有机玻璃套筒，将喷出的水收集并流入水桶中，喷吹结束后称量水的质量。通常每个枪位喷吹3次，取其喷溅量的平均值。2试验结果2．1单孔喷头和三孔喷头喷溅率的比较在LD转炉炼钢早期都用单孔喷头。单孔喷头结构简单，寿命较长。转炉吨位增大后，为减少喷溅采用了3孔喷头，后又发展为多孔喷头。水模试验喷头是以首钢一炼钢和三明钢厂30t转炉喷头作为试验原型，模型与实型

5、之比为1：4，试验结果如图1所示(喷溅率=(喷溅量／熔池液体总质量)×100％)。http://www.gtjia.com由图1可见，单孔喷头的喷溅率比三孔喷头高4．28倍。三孔喷头的喷溅率低是由于单个喷孔的氧流量仅为单孔喷头的1／3。在相同枪位时氧射流对熔池的冲击深度，三孔喷头为单孔喷头的55％。现在大型转炉的喷孔个数已经达到7个。但喷孔数量过多会降低射流对熔池的冲击深度。对于容量为200t以上的大型转炉，单个喷孔的流量应保持在150～200m3／min。1971年1月上钢一厂30t转炉最早在中国使用三孔喷头吹炼中磷铁水，取得了缩短吹氧时间和提

6、高脱磷率的效果。此后，三孔喷头在中国各转炉钢厂很快得到推广。2．2氧流量对喷溅率的影响此项试验按300t转炉的参数进行大流量供氧模拟试验。氧流量分别为80000m3／h和90000m3／h。水模试验的模拟流量分别为75．5m3／h和83．1m3／h，底吹供气量为2．0m3／h。不同氧流量下的喷溅率如图2所示。由图2可见，氧流量由80000m3／h提高到90000m3／h时，其喷溅率由1．16%增加到1．72％。对于采用变流量吹氧的300t的大型转炉，当氧流量为50000、57000和63000m3／h时，喷溅率分别为0．07％、0．12％和0．3

7、6％。氧流量增加26％，喷溅率提高4．2倍(见图3)。http://www.gtjia.com对300t大型转炉所做的水模试验中发现，供氧强度低于2．0m3／(t·min)(相当于双联法炼钢脱磷炉的供氧强度)时，在正常枪位范围内喷溅量都为零。这是由于氧流量低时，射流出口动量小，氧射流对熔池冲击所产生液滴的飞溅高度达不到炉口位置。2．3枪位高度对喷溅率的影响在转炉炼钢的操作枪位的升高而降低。因为枪位升高后，氧射流到达熔池液面时速度和射流密度都降低，对液面的冲击力减小，喷溅率下降。对射流速度和射流密度衰减所进行的实测和理论计算都证实了这种规律[2]。

8、转炉内射流速度的衰减较常温环境中要慢[3]。用水模对300t转炉做了模拟试验，模型比为1：10。改变枪位高度并测量其喷溅率，可得到图4结