李 雷

（唐鋼中厚板材公司，河北 唐山 063000）

噴頭是氧槍的核心部分，就氧槍噴頭的基本功能來說，它的質(zhì)量決定氧槍的使用性能，實(shí)現(xiàn)能量轉(zhuǎn)換，提供良好的動(dòng)力學(xué)條件。因此，轉(zhuǎn)爐煉鋼的供熱、脫碳及對(duì)熔池的攪拌，都借助于氧槍所提供的氧射流來完成。氧槍的動(dòng)力攪拌效果主要是由噴頭形式、參數(shù)所決定。對(duì)噴頭設(shè)計(jì)的要求主要有以下幾點(diǎn)：

①根據(jù)生產(chǎn)情況盡可能提高供氧強(qiáng)度，且能夠平穩(wěn)反應(yīng)。這就要求正確的設(shè)計(jì)形式、喉口和確定合理的操作氧壓以及槍位高度。②在一定操作氧壓下，在合理的槍位時(shí)，使氧射流產(chǎn)生較大的的動(dòng)能，以達(dá)到良好的動(dòng)力學(xué)條件，合理的沖擊深度。這就要求氧氣射流沿軸線的衰減速度應(yīng)盡可能的慢。③對(duì)于多孔噴頭，要求氧氣射流在熔池液面上不要匯合，形成多個(gè)沖擊中心以形成多個(gè)反應(yīng)區(qū)，保證熔池反應(yīng)均勻。同時(shí)要求氧氣射流有適當(dāng)?shù)臎_擊半徑，以保證熔池?cái)嚢杈鶆蚝蜖t襯侵蝕均勻。④氧槍噴頭壽命長(zhǎng)。這就要求射流沿氧槍軸線不出現(xiàn)負(fù)壓區(qū)域和強(qiáng)的湍流運(yùn)動(dòng)，以減少“吃鼻子”現(xiàn)象。

要獲得具有上述性能的氧射流，滿足轉(zhuǎn)爐煉鋼的要求，最終歸結(jié)為合理地確定噴頭的主要設(shè)計(jì)參數(shù)，如噴孔的馬赫數(shù)，喉口直徑，噴孔夾角和噴孔形狀等。確定主要設(shè)計(jì)參數(shù)的依據(jù)是高壓氣體流出理論，應(yīng)用可壓縮流理論設(shè)計(jì)噴孔尺寸和形狀，使其獲得轉(zhuǎn)爐煉鋼所需要的超音速射流。

1 氧槍噴頭使用現(xiàn)狀和存在問題

目前我廠原使用的4孔氧槍供氧時(shí)間長(zhǎng)、一倒磷合格率低、終點(diǎn)爐渣FeO較高、鋼鐵料耗高、噴頭壽命短、供氧強(qiáng)度偏低、同時(shí)爐渣粘槍粘煙罩及粘氧槍口現(xiàn)象較嚴(yán)重，已不能滿足低鐵耗下的正常生產(chǎn)，必須重新優(yōu)化氧槍噴頭，有效解決以上出現(xiàn)的問題。

1.1 氧槍噴頭的設(shè)計(jì)

選擇噴頭類型，隨著供氧強(qiáng)的提高，與廢鋼比的提升，目前典型的噴頭多是使用四孔、五孔噴頭，根據(jù)生產(chǎn)實(shí)踐目前的4孔氧槍已不滿足生產(chǎn)條件，因此選擇中間一孔及周邊4孔的大馬赫數(shù)氧槍。

1.2 馬赫數(shù)選定

噴孔的馬赫數(shù)有一個(gè)合適的范圍。過高的馬赫數(shù)要求氧壓機(jī)有更大的功率，供氧系統(tǒng)的管道、閥門、儀表的工作條件更為苛刻。據(jù)調(diào)查現(xiàn)在轉(zhuǎn)爐煉鋼噴孔出口馬赫數(shù)一般在1.8～2.4之間，其中80%以上在1.9～2.0之間。過高時(shí)，為提高馬赫數(shù)需要更大幅度地提高滯止壓力，而射流的速度提高并不太多；偏低時(shí)，氧流速度偏低，對(duì)熔池?cái)嚢璨蛔?，為了使熔池得到冶金過程所需要的攪拌能量和沖擊深度就必須降低槍位，過分的降低槍位，就必然使噴頭端面承受更高的熱負(fù)荷，影響噴頭壽命.國(guó)外大中型轉(zhuǎn)爐噴孔出口馬赫數(shù)一般在1.99～2.32間，平均為2.14；國(guó)內(nèi)大中型轉(zhuǎn)爐噴孔出口馬赫數(shù)一般在1.86～2.16間，平均為1.99。

1.3 噴孔傾角確定

參照文獻(xiàn)報(bào)道的噴孔數(shù)目與噴孔夾角值和國(guó)內(nèi)一些同類轉(zhuǎn)爐的實(shí)際選用情況，同時(shí)考慮氧氣流股對(duì)副槍的影響，氧槍噴頭選取傾角為12°(4孔)或15°(5孔)，以保證射流沖擊區(qū)相互分開。通常所選取的噴頭傾角在不同槍位時(shí)噴射區(qū)域的冶金效果不同，做到定期測(cè)量熔池高度，可準(zhǔn)確操作氧槍槍位，冶煉就會(huì)順利進(jìn)行。

2 技術(shù)特點(diǎn)、關(guān)鍵技術(shù)

結(jié)合氧槍噴頭參數(shù)需要進(jìn)行一定地調(diào)整，從而使噴頭的功效利用最大化。重點(diǎn)、難點(diǎn)主要體現(xiàn)在以下的幾個(gè)方面：①通過合理設(shè)計(jì)氧氣噴孔布局，優(yōu)化擴(kuò)張角度，使新設(shè)計(jì)氧槍的氧量較大，可以有效縮短吹煉時(shí)間；②同時(shí)由于噴頭改為五孔可以有效增大吹煉面積，促進(jìn)熔池化渣及脫碳反應(yīng)。③由于氧槍噴頭中間新加一孔，可以抑制氧槍正下方負(fù)壓區(qū)的產(chǎn)生，減少“吃鼻子”現(xiàn)象。④通過匹配合適的槍位可以增加鋼渣界面的富氧能力，從另一方面促進(jìn)化渣。

表1 新5孔氧槍和原4孔氧槍冶煉效果對(duì)比表

3 冶煉效果分析

在使用新5孔噴頭冶煉時(shí)，通過使用新噴頭的1#轉(zhuǎn)爐和使用原噴頭的2.3#號(hào)轉(zhuǎn)爐工冶煉情況及技術(shù)指標(biāo)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，通過噸鋼氧耗、供氧時(shí)間、一倒[P]合格率、鋼鐵料消耗等主要生產(chǎn)技經(jīng)指標(biāo)進(jìn)行對(duì)比分析，如表1所示。

從表1可以顯示。由于改進(jìn)的氧槍增加了中間1孔，降低了馬赫數(shù)和提高供氧強(qiáng)度，良好的改善了熔池反映的動(dòng)力學(xué)條件，提升了反應(yīng)速率，噸鋼氧耗也有明顯降低，由改善前的58.92m3/t降低到54.36m3/t，噸鋼氧氣消耗的降低，有效降低生產(chǎn)成本。平均冶煉吹氧時(shí)間縮短了122s，極大提高了生產(chǎn)效率，產(chǎn)生較大經(jīng)濟(jì)效益。由于噴頭結(jié)構(gòu)、參數(shù)的改進(jìn)，新5孔氧槍具有更優(yōu)的化渣效果，冶煉反應(yīng)平穩(wěn)，噴濺率顯著降低，提鋼鐵料耗降低了15.3Kg/t。良好的化渣效果保證了前期脫P(yáng)效果，一次拉碳鋼水P合格率提高了17%，為品種開發(fā)奠定了良好的基礎(chǔ)。

4 結(jié)論

優(yōu)化后的新5孔氧槍噴頭滿足當(dāng)前低鐵耗、大產(chǎn)能、高品種的生產(chǎn)實(shí)際和工藝要求。在生產(chǎn)過程中，化渣效果好、一次拉碳鋼水P合格率高、噴濺率低，極大地提高了生產(chǎn)效率。