高效氧枪喷头优化设计与应用
习晓峰，罗岩，李都宏
（陕西龙门钢铁有限责任公司 炼钢厂）
摘要: 龙钢炼钢厂50t 转炉原采用Ф168的四孔氧枪喷头, 在使用过程中存在马赫数高（2.05），冶炼终渣化不透，渣中带铁量高、喷溅率高、炉底上涨频繁的情况。根据现场实际情况, 改用四孔Ф180氧枪, 并对喷头的各项参数进行了优化设计和改造, 改造取得了良好的效果, 转炉化渣有了明显的改善，渣中带铁量由35%降至20%, 喷溅率由25%降至10%, 转炉炉型规则保持延长。
关键词: 转炉；氧枪；喷头；优化改造
Efficient oxygen lance nozzle design and application of optimization
Xi Xiao-feng，Luo Yan，Li Dou-hong
（Shaanxi Longmen Iron & Steel Co., Ltd.）
Abstract: Longgang 50t converter is adopted Ф168 the four-hole lance nozzle, in the course of the existence of high Mach number (2.05), opacity of the final slag smelting slag with high iron, spray rate, bottom up frequent situation.The actual situation according to the site, use four-hole Ф180 lance, and the nozzle of the parameters were optimized design and renovation, reconstruction and achieved good results, converter slag has been dramatically improved, with iron slag from 35 % to 20%, spray rate from 25% to 10%, converter furnace rules remain extended.
Keywords: converter, oxygen lance, nozzle, optimized transformation
1 前言
供氧制度包括确定合理的喷头结构、供氧强度、氧压和枪位控制,是控制整个吹炼过程的中心环节,直接影响吹炼效果和钢铁料消耗的高低。供氧制度还关系到造渣速度、化渣优劣、喷溅情况、终点碳高低、温度的控制和炉衬寿命;对转炉强化冶炼、提高钢水质量也有重要的影响。
龙钢炼钢厂现有4座混铁炉，4座50t转炉，4台方坯连铸机，09年以前氧枪一直使用Ф168的4孔拉瓦尔氧枪,喉口直径Φ25.7mm，出口直径33.5mm,马赫数2.05。从生产数据统作者简介：习晓峰（1982.3） 陕西龙门钢铁有限责任公司炼钢厂，助工，联系方式：5182457
计来看, 该枪在使用过程中, 冶炼终渣化不透，渣中带铁量达35%、喷溅率在25%以上、炉底上涨频繁，使炼钢钢铁料消耗达到1094kg/t左右，直接影响成本。另外,炉底的上涨导致炉型不规则，终点碳难于把握，对高拉碳影响较大。
2 高效氧枪喷头优化设计
2.1 马赫数的选择
马赫数(M)是设计喷头的一个重要参数，M的大小决定了氧气流股的出口速度(V出)的大小, 即决定了氧气流股对熔池的冲击能力的大小。M过大, 流股对熔池的冲击能力越大，会导致喷溅严重；M过小，又会使熔池得不到良好的搅拌。为使吹炼过程保持平稳，通过M与（P设）和（V出）三者之间（如图1）所示的关系。从图中可以看出, M—P 设和M—V 出两条曲线都是随着M的增大而单调增大的。但是, 两条曲线的斜率不相同。综合考虑, 马赫数M取2.0。
30 680
25 630
20 580
P设 V出
15 530
10 480
5 430
0 380
1.5 1.9 2.1 2.3 2.5 2.7
M
M与P设和V出三者之间的关系
2.2 喷头喉口直径及出口直径的计算
2.2.1 计算工况氧压Po
查等熵流表，当M为2.0时，P出/P0=0.1278，由于炉膛压力近似于大气压力，所以P出=0.102Mpa，则P0=0.8Mpa=8.14kg/cm2，故工作压力为0.80～0.85MPa
2.2.2 计算氧流量Q
Q= 吨钢氧耗×出钢量×60÷纯供氧时间
供氧强度为4.15Nm3/( t﹒min)， 则Q=13700Nm3/h。
2.2.3 计算喉口直径D喉
根据炉子的吨位和实践仍选用四孔喷头, 由氧流量公式:
Q=64.3236×PO×A喉
其中：A喉为喉口截面积。 得出：D喉=28.9mm。
