CN201031238Y - 一种炼钢炉用氧枪喷头 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种炼钢炉用氧枪喷头，包括喷头体，喷头体的分布圆直径上设有多个均布的喷孔，多个喷孔与喷头体中心线成倾角。它能够在增大供氧强度的同时，保证喷头寿命，维持氧气脱碳利用效率，提高CO二次燃烧效率，使得供氧操作更稳定，从而提高了氧气的总利用效率，铬的收得率和终点碳命中率。

Description

一种炼钢炉用氧枪喷头

技术领域

本实用新型涉及一种氧枪喷头，尤其涉及一种炼钢炉用氧枪喷头。

背景技术

不锈钢冶炼时，合金加入量大，需要补充大量的热量。一般情况下，都需要以电炉为供热装置，熔化全部废钢和大部分合金。作为最常用的不锈钢生产装置，AOD(氩氧脱碳法)炉完成吹氧脱碳、还原合金化和造渣脱硫等处理。当绕过电炉采用全铁水和合金为主要原料冶炼不锈钢时，与采用电炉母液冶炼不锈钢工艺流程相比较，除脱碳任务加重外，AOD炉内的热量不平衡度高达15％以上。为尽快将熔池中的碳降至规格水平，充分利用脱碳过程的化学热，合理的AOD供氧方式和供氧制度起着决定性的作用。

对仅采用埋入式侧吹套管供氧的AOD炉而言，进一步提高供氧量，氧气流股对炉衬的反冲作用加剧，炉衬寿命急剧降低，炉体振动明显，其支撑设备破损频繁，此外，熔池内形成的气液两相流中气体的含气率呈饱和状态，气体的脱碳利用率下降。为缩短冶炼时间，提高生产效率，采用顶侧复合氧枪向AOD炉内供氧。常用的顶枪为单孔Laval型，一定操作条件下，氧流量过高时，氧气射流对熔池的冲击太深，炉底所受的机械冲击太大，易造成喷溅，且炉膛内CO的二次燃烧效率将显著降低。当以铬矿为原料冶炼不锈钢时，过程的热量不平衡加剧，脱碳任务更重，为此，日本JFE采用直筒氧枪向熔池供氧，以提高CO的燃烧效率，增加炉内的热量供给。

专利93230007.3公开了一种平炉单流道分流吹氧喷头，由主氧喷头、副氧喷头和连接钢管组成，主氧喷头和副氧喷头是通过外套钢管及中套钢管连接起来的，内套钢管与主氧喷头连接，主氧喷头设置有主氧孔，副氧喷头设置有副氧孔，选择连接钢管的长度来实现主、副氧孔高度差，可充分满足平炉吹炼的工艺要求，加工方便，降低喷头材料和加工等制造成本。该发明存在脱碳效率较低的缺点。

发明内容

本实用新型的目的是提供一种炼钢炉用氧枪喷头，它不仅保证冶炼过程的平稳、延长喷头的寿命，而且提高氧气脱碳利用效率、CO二次燃烧效率和终点碳的命中率。

本实用新型的目的是这样实现的：

一种炼钢炉用氧枪喷头，包括喷头体，喷头体的分布圆直径上设有多个均布的喷孔，多个喷孔与喷头体中心线成一倾角。

优选地，所述多个喷孔的个数为3-5个。

优选地，所述喷孔的喉口直径为20-22mm，喷孔的出口直径

为25-29mm，喷孔的扩张角α为3-4度。

优选地，所述喷孔的倾角θ为10-15度。

优选地，所述喷孔的分布圆直径d_c为90-100mm。

本实用新型由于采用了上述的技术方案，使之与现有技术相比，具有以下的优点和积极效果：能够在增大供氧强度的同时，保证喷头寿命，维持氧气脱碳利用效率，提高CO二次燃烧效率，使得供氧操作更稳定，从而提高了氧气的总利用效率，铬的收得率和终点碳命中率。

附图说明

图1为本实用新型炼钢炉用氧枪喷头的剖视图。

具体实施方式

如图1所示，为满足AOD转炉CO二次燃烧和快速脱碳的要求，采用Laval型喷枪是一个较好的方案。根据转炉吨位和实际条件，在该喷枪喷头体的分布圆直径上设多个均布的喷孔，孔数可定为3～5孔。孔数增加虽然使冲击源度减小，但面积加大，有利于改善热效率，能使熔池搅拌和能量传递两者达到良好的平衡，并使冶炼更加平稳，更为高效地进行。

为减轻喷孔出口氧射流互相掺混，减小氧射流对熔池的叠加冲击，分祚圆直径取为d_c＝90～100mm。

AOD炉冶炼不锈钢时，需要在尽可能减少铬烧损的情况下，将钢液中的碳降至规格水平。为此，在顶侧复合吹炼的条件下，必须保证氧气射流对熔池有足够的穿透深度，使得熔池获得足够的搅拌能，促进顶吹氧气射流与钢液接触热项区处的富氧熔体能够尽快传递到熔池内部，加速熔池的混合和脱碳，从而获得较高的碳脱氧利用效率。基于此，选用稍高的射流出口马赫数。结合实际情况，取M＝1.9～2.5。考虑到实际过程中的压力损失，相应的工况氧压为0.71～1.77 Mpa之间。根据具体炉容量和工艺条件，考虑到供氧强度和供氧比分别在2.00～2.25和0.54～0.59时，对应的项枪供氧流量分别为7800Nm³/hr～9600Nm³/hr。喷头喉口直径的确定需考虑在所提供的供氧强度下，氧气射流能够对熔池形成足够的冲击能量。基于此，喷头的喉口直径可定为＝19～22mm。相应的出口直径为

＝25.1～29.0mm。

对Laval喷头，扩张段的作用是将音速气流加速到超音速气流，小扩张角具有控制膨胀作用，此时出口流股会有轻微膨胀，氧流贴近孔壁流动会出现层流，从而加重射流表面与炉氧混合，有利于提高热效率。大扩张角控制膨胀作用小，扩张段短，受孔壁粗糙度影响小，有利于减小氧射流的能量损失，提高作用熔池贯穿力。考虑喷头的穿透能力，应取较大的扩张角，定为α＝3～4°，扩张段长度为己L_e＝55～65mm。

一般而言，当喷头孔倾角过大时，氧气射流可能冲击炉衬；过小时，流股的相互吸引可能导致流股在熔池面上汇合，流股对熔池的冲击动能不够，氧气脱碳效率下降。配以合理的氧枪操作方式，综合考虑转炉吨位和炉型，保证射流的各流股不发生交汇，并要求喷头对熔池具有一定的冲击面积，选取的孔倾角为θ＝10～15°。

至于氧枪的使用，合理的氧枪枪位关系到氧枪的寿命、氧气流股对熔池的冲击效应及氧气的综合利用效率。本专利基于120 tAOD炉，确定的氧枪枪位为2000～2800mm，射流冲击比为0.301～0.383。

通过上述参数的设定，使得顶枪供氧强度最高可达1.33Nm³/(min·t)；氧枪喷头寿命达到900～1100炉；氧气脱碳利用率为0.78～0.83；平均氧气脱碳利用效率可达O.80；CO二次燃烧效率为15％以上，终点温度可提高3～10℃；铬收得率提高0.1～0.3％；供氧操作更稳定，终点碳命中率提高10％左右。

下面给出两种喷头规格及其使用效果：

	孔数	喉口直径(mm)	出口直径(mm)	扩张角(°)	孔倾角(°)	端面圆直径(mm)
							喷头A	3	20.60	27.90	3.5	15	95
喷头B	3	20.60	27.90	3.5	11	95

当采用喷头A时，操作枪位为2000～2500mm和总供氧强度为2.00～2.25Nm³/(min·t)，在120 tAOD炉上共试用了3个喷头，喷头平均寿命为930炉，平均氧气脱碳利用率为0.79，CO二次燃烧效率为16.3％，铬收得率提高0.15％，终点碳命中率提升约5％。

当采用喷头B时，操作枪位为2100～2800mm和总供氧强度为2.00～2.15Nm³/(min·t)内，在120 tAOD炉上共试用了4个喷头，喷头平均寿命为1030炉，平均氧气脱碳利用率为0.81，CO二次燃烧效率为13.2％，铬收得率提高0.21％，终点碳命中率提升约12％。

Claims (5)

1.一种炼钢炉用氧枪喷头，包括喷头体，其特征在于：

喷头体的分布圆直径上设有多个均布的喷孔，多个喷孔与喷头体中心线成一倾角。

2.如权利要求1所述的一种炼钢炉用氧枪喷头，其特征在于：所述喷孔的个数为3-5个。

3.如权利要求2所述的一种炼钢炉用氧枪喷头，其特征在于：所述喷孔的喉口直径φ_t为20-22mm，喷孔的出口直径φ_e为25-29mm，喷孔的扩张角α为3-4度。

4.如权利要求3所述的一种炼钢炉用氧枪喷头，其特征在于：所述喷孔的倾角θ为10-15度。

5.如权力要求4所述的一种炼钢炉用氧枪喷头，其特征在于：所述喷孔的分布圆直径d_c为90-100mm。