一种双流股氧枪及其使用方法与流程

本发明属于转炉炼钢技术领域，特别涉及一种转炉氧枪喷头的结构设计及其使用方法。

背景技术：

目前许多钢厂通过增加废钢和铁矿石加入量的方法，来增加钢产量。但随着废钢和铁矿石加入量的增多，熔池的热量明显不足，不能满足冶炼终点对钢水温度的要求。通常采用加入热补偿剂来缓解这一问题，如无烟煤或硅铁合金等。便在加入热补偿剂后不仅增加了吨钢成本和钢水的硫负荷，而且延长了冶炼时间，从经济和生产效率方面都是得不偿失的。同时这一技术的采用，也受得了设备上的制约。

采用二次燃烧氧枪技术，可以在一定程度上，解决了熔池热量不足的问题。其原理是在传统氧枪上增加副氧流孔，让主副孔按照一定的比例向炉内供氧，把炉气的CO更多地燃烧成CO₂，将产生的热量传递给熔池以达到多吃废钢，降低铁耗的目的。而且，二次燃烧氧枪还可以提高供氧强度，改变熔池中化学反应的热力学和动力学条件，促使熔池提前化渣，对脱硫去磷均有较好的效果。同时可以减少粘枪、提高枪龄和缩短吹炼时间。

但是由于目前所应用的二次燃烧氧枪有其结构及使用工艺上的不足，导致目前的应用受到一定的限制，主要体现在：

(1)副氧孔通道占据喷头的较大的水冷空间，降低了其喷头使用寿命；

(2)由于喷头内腔冷却空间的限制，制约了副孔出口数量的增加，影响了二次燃烧效果的发挥；

(3)二次燃烧产生大量的CO₂，降低了转炉煤气的浓度，影响了转炉煤气的回收的气量；

(4)二次燃烧氧枪，特别是双流道氧枪，副孔占据较多的流量，导致转炉溅渣效果不好。

以上原因限制了二次燃烧氧枪在转炉中的应用。因此，克服以上二次燃烧氧枪在吹炼工艺上的问题，本发明开发了一种新型双流股氧枪结构及其使用方法。

技术实现要素：

为了达到上述技术目标，本发明的技术方案具体如下：

一种适合于转炉正常吹炼的双流股氧枪结构，由外管、中管和进氧管组成，中管进水，外管出水，进氧管输送氧气，氧气出口分为主孔和副孔，包括氧枪主孔和副孔均在喷头上。在喷头的氧气入口方向，氧气入口的主、副孔数是相同的，在喷头氧气出口方向上，主孔个数不变，副孔出口个数是副孔入口的1-3倍，副孔的出口方向可是多方向的，氧气流量分配给主孔和副孔，其中主孔流量占总供氧量85％以上，副孔流量占总供氧小于15％。

优选地，所述副孔出口方向为向下、水平和/或向上。

优选地，喷头出口的主孔个数为3-6个，副孔个数为6-15个。

优选地，主孔4个，副孔入口4个，副孔出口8个，副孔的出口方向为4个向下，4个水平。

优选地，其特征在于双流股氧枪喷头的副孔尺寸为出口马赫数为1的相同管径或为出口马赫数大于1的变径管道。

优选地，副孔布置在主孔的周围或布置在主孔的中心。

优选地，双流股氧枪喷头的副孔的形状为直筒型、扩张型或螺旋形。

优选地，双流股氧枪喷头的主孔的马赫数在1.85～2.5，中心夹角为10-15度。

进一步地，提供一种上述双流股氧枪结构的使用方法，主孔流量占总供氧量85％以上，副孔流量占总供氧小于15％，采用恒压变枪位操作工艺，氧压控制在0.7-1.0Mpa，吹炼枪位高于传统枪位100-200mm，溅渣时的氮气压力控制在1.0-1.3Mpa，溅渣枪位高于传统氧枪枪位50-100mm。

优选地，加入生铁200kg，感应炉升温加热，升至1350℃左右，取铁水样，对铁水样进行分析，结果为[P]0.099％、[Si]0.3％、[C]4.4％，降低氧枪进行吹氧，吹氧强度为3.0Nm³/t.min，枪位控制在0.5-0.8m，吹氧过程中加入石灰5kg，烧结矿4kg，白云石3kg，底吹氩气强度为0.03Nm³/t.min，吹氧14min后，测温取样，其结果为[P]0.009％、[Mn]0.05％、[C]0.10％、T＝1630℃，吹炼后，倒出钢水，剩下全部的炉渣，对炉渣溅渣护炉，溅渣氧枪氧压为1.0Mpa，溅渣枪位0.5-0.7m。

优选地，氧气流量Q＝W·T，其中Q为主孔和副孔的氧气消耗量，Nm³；W为吨钢氧气消耗量，主孔取值为40-60Nm³/t，副孔取值为4-10Nm³/t；T为转炉出钢量，t。

本发明的有益效果是：

(1)与其他二次燃烧氧枪相比，本发明氧枪可以更好地适应目前转炉高冷料比冶炼及正常吹炼的煤气回收和溅渣护炉的要求。

本发明的氧枪的主孔的马赫数和中心夹角是按照的传统氧枪设计的，主孔供氧流量是传统氧枪的85％，在保证使用压力的前提下，完成转炉溅渣护炉的要求是完全可行的。由于副孔的流量只占主孔流量的15％，产生的CO₂量较少，完全可以满足转炉煤气柜回收的要求。这是其他专利，如中国专利(申请号CN 200920016924.5一种双流氧枪喷头)和中国专利(申请号CN 03228984.7转炉氧枪喷头)，所不能实现的。

(2)与传统氧枪相比，本发明的氧枪具有较好的化渣和提高转炉终点温度的能力，并能适应转炉高冷料比的需求。

本发明的氧枪同时具有二次燃烧氧枪的化渣好，增加熔池温度的优点，这一方面是传统氧枪，如中国专利(申请号CN 200720069253.X一种炼钢用氧枪喷头)，所不及的。

(3)与单道双流股氧枪相比，本发明的氧枪具有较好的二次燃烧效果。

本发明设计的副孔出口方向，不受副孔入口方向的制约，而可是多变的，即有向下、水平的还有向上的，这样增加了副孔的二次燃烧的面积，提高二次燃烧的应用效果，具有类似于双流道氧枪，优于单道双流股氧枪，如中国专利(申请号CN 93228612.7转炉炼钢用分流式氧枪喷头)的效果。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1-1、图1-2为双流股氧枪结构示意图一，其中主孔4个，副孔入口4个，副孔出口8个，副孔的出口方向为4个向下，4个水平；

图2-1、图2-2为双流股氧枪结构示意图二，其中主孔4个，副孔入口4个，副孔出口8个，副孔出口的方向为4个向上，4个水平。

图3-1、图3-2为双流股氧枪结构示意图二，其中主孔出口4个，副孔入口4个，副孔出口8个，副孔出口的方向为4个向下，4个向上。

其中：1氧气通道；2主氧流道入口；3副氧流道入口；4氧枪前端面；5第一副孔出口；6第二副孔出口。

具体实施方式

下面结合附图来具体描述本发明的优选实施例，其中，附图构成本申请一部分，并与本发明的实施例一起用于阐释本发明的原理。

在500kg感应炉对本发明氧枪的吹炼及溅渣效果进行实践。分别试验了三种喷头：喷头Ⅰ、喷头Ⅱ和喷头Ⅲ，见附图中的图1-1、1-2、2-1、2-2、3-1、3-2。模拟冶炼铁水的吹炼和溅渣方式，以获得较好的吹炼终点控制和溅渣效果。

实施例1

该实施针对500kg感应炉的铁水吹炼和溅渣效果。采用喷头Ⅰ，加入生铁200kg，感应炉升温加热，升至1350℃左右，取铁水样1。降低氧枪进行吹氧，吹氧强度为3.0Nm³/t.min，枪位控制在0.5-0.8m。吹氧过程中加入石灰5kg，烧结矿4kg，白云石3kg，底吹氩气强度为0.03Nm³/t.min。吹氧14min后，测温取样2。吹炼后，倒出钢水，剩下全部的炉渣。对炉渣溅渣护炉，溅渣氧枪氧压为1.0Mpa，溅渣枪位0.5-0.7m，溅渣效果较好。

试验后对取样进行分析，结果为：样品1[P]0.099％、[Si]0.3％、[C]4.4％；样品2[P]0.009％、[Mn]0.05％、[C]0.10％、T＝1630℃，终点[C]、T、[P]都达到预期的指标。

实施例2

该实施针对500kg感应炉的铁水吹炼和溅渣效果。采用喷头Ⅱ，加入生铁220kg，感应炉升温加热，升至1350℃左右，取铁水样1。降低氧枪进行吹氧，吹氧强度为3.0Nm³/t.min，枪位控制在0.5-0.8m。吹氧过程中加入石灰5.2kg，烧结矿4.1kg，白云石3.3kg，底吹氩气强度为0.03Nm³/t.min。吹氧15min后，测温取样2。吹炼后，倒出钢水，剩下全部的炉渣。对炉渣溅渣护炉，溅渣氧枪氧压为1.0Mpa，溅渣枪位0.5-0.7m，溅渣效果较好。

试验后对取样进行分析，结果为：样品1[P]0.097％、[Si]0.33％、[C]4.5％；样品2[P]0.01％、[Mn]0.05％、[C]0.09％、T＝1629℃，终点[C]、T、[P]都达到预期的指标。

实施例3

该实施针对500kg感应炉的铁水吹炼和溅渣效果。采用喷头Ⅲ，加入生铁200kg，感应炉升温加热，升至1350℃左右，取铁水样1。降低氧枪进行吹氧，吹氧强度为3.2Nm³/t.min，枪位控制在0.5-0.8m。吹氧过程中加入石灰4.9kg，烧结矿3.6kg，白云石2.9kg，底吹氩气强度为0.03Nm³/t.min。吹氧14.5min后，测温取样2。吹炼后，倒出钢水，剩下全部的炉渣。对炉渣溅渣护炉，溅渣氧枪氧压为1.0Mpa，溅渣枪位0.5-0.7m，溅渣效果较好。

试验后对取样进行分析，结果为：样品1[P]0.12％、[Si]0.4％、[C]4.5％；样品2[P]0.01％、[Mn]0.07％、[C]0.11％，T＝1639℃，终点[C]、T、[P]都达到预期的指标。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。