转炉氧枪喷头的设计与应用

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1、转炉氧枪喷头的设计与应用　　摘要：本文阐述了转炉氧枪喷头重要参数的设计和选取，并在实际运用过程中对转炉生产的重要工艺参数进行统计分析，从而得出合理的氧枪喷头参数设计和选取可以实现优越的转炉冶炼效果。　　关键词：转炉；氧枪；喷头；设计　　DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.08.001　　氧枪是转炉炼钢中的关键设备，氧枪喷头各个参数的设计选取、精细加工和最佳的操作控制是实现转炉炼钢高效平稳吹炼的必要条件[1]。　　1氧枪喷头的设计原则　　氧枪喷头的主要作用是通过喷射的氧气射流对熔池的搅拌和与熔池的反应来合理控制转炉钢液中的乳化及

2、泡沫现象，得到合适的渣中（FeO）含量，促进石灰的快速融化，得到合适的碱度，实现转炉脱碳、升温、去磷的目的。　　1.1氧枪喷头的设计原则　　（1）通过氧枪喷头参数的合理设计，在转炉冶炼过程中得到合适的冲击深度和冲击面积，?亩?实现转炉冶炼的效果和目的。　　（2）氧枪喷头不仅要有良好的冶金效果，而且要在溅渣环节体现优越的性能[2]。　　（3）与氧枪喷头参数相适应的枪位设计是保证氧气与钢、渣充分且均匀反应的重要保障，同时保证更好的降低转炉冶炼过程中氧气射流对炉衬造成的损坏。　　（4）要具备足够高的喷头寿命，要保证氧气射流可以顺着氧枪的轴线不还产生负压区，同时避免湍

3、流运动剧烈引起的负面影响。　　1.2氧枪喷头的喷孔数量与夹角的选取规则　　2氧枪喷头设计方案实例　　2.1锻压组合式氧枪喷头[3]设计参数　　2.2氧枪喷头参数设计核算　　氧枪喷头使用氧压在超过设计氧压一定范围的情况下，可以发挥更好的作用。所以在喷头设计中，设计供氧流量需低于实际供氧流量，在流量调节阀调整到实际使用流量时，氧枪喷头的使用压力自然会高于设计氧压。据实际经验，使用氧压不超过设计氧压的130%，氧枪喷头可以达到更好的效果。260吨转炉设计供氧流量按51000Nm3/h计算。　　2.2.1理论氧压值计算　　根据Ma=2.05，查等熵流表：P/P0=0.

4、11823，由于炉膛压力略大于大气压力，取炉膛压力P为0.1041MPa，计算得出P0=0.88Mpa。现场供氧压力满足氧枪喷头供气压力要求。　　2.2.2喉口直径计算[4]　　2.2.3出口直径计算　　根据Ma=2.05，查等熵流表得A出/A喉=1.76　　A出=A喉×1.76　　计算D出=65.4mm，取D出=65.4mm。　　2.2.4扩张段长度计算　　氧枪喷头拉瓦尔扩张段实际使用的气体膨胀角为7～10°。大扩张角控制膨胀作用小，氧气流股对熔池的冲击面积提高，利于化渣。选择喷孔扩张9°，则扩张段长度　　L扩=（D出-D喉）/2（tanβ/2）　　计算L扩

5、=102.28mm，取扩张段长度102.3mm。　　2.2.5喉口段长度的确定[4]　　喉口段长度主要是稳定气流和加工方便，推荐未5～40mm。喉口段长度取15mm。　　2.2.6收缩段长度计算　　按经验公式：收缩段的长度L收=（0.8～1.5）d喉，　　收缩段取55mm。　　2.2.7操作枪位计算　　根据经验公式H=（30～45）×D出，则H=1962～2943mm，实际操作枪位按1900～2700mm控制。　　2.2.8冲击深度（按出钢量270吨核算）计算　　根据佛林公式：　　冲击深度h=[346.7×P0×D喉÷+3.81]cos15.5°　　按流量53

6、000Nm3/h，枪位2700mm、1800mm核算，冲击深度分别为h=95.4cm、116cm。　　熔池深度按193.1cm计算：　　枪位2700mm时，穿透比=49.4%，　　枪位1800mm时，穿透比=60.1%，　　冲击深度比的理想范围为40%-60%之间，理论冲击深度比在理想的范围内。　　3实际生产统计分析结果　　3.1转炉终渣全铁含量w（TFe）%　　转炉渣中全铁含量w（TFe）%与吹炼关系极为密切，应保证合适的渣中全铁含量[5]。统计连续500炉的转炉终渣全铁含量w（TFe）%，其中小于20%的比率占90.4%，平均w（TFe）%为16.43%，

7、达到了转炉氧枪喷头冶炼化渣的理想效果。详见表3。　　3.2脱磷效率　　统计连续500炉的转炉拉碳磷P%含量平均为0.0115%，入炉铁水磷P%含量平均为0.153%，计算脱磷效率为92.5%。说明氧枪喷头参数设计满足在高铁水磷含量的条件下脱磷效率要求。　　转炉拉碳磷含量大于0.020%的比率仅为3.8%，即磷的可控率达到96.2%以上，满足钢种磷含量要求。其中转炉拉碳钢水磷含量小于等于0.010%的比率达到36%以上，通过进一步优化，可实现超低磷钢的冶炼工艺条件。　　3.3其它指标　　经统计平均吹氧时间满足生产组织需求，实际吨钢氧气消耗满足低成本和设计要求，一

8、次出钢率达到全国先进水平。　　3.4氧