专利名称：转炉炼钢双流道集束射流氧枪冶炼工艺及喷头的制作方法
技术领域：
本发明属于钢铁冶金领域，特别涉及一种转炉炼钢氧枪吹炼工艺。
背景技术：
目前，转炉炼钢吹氧主要采用超音速水冷氧枪进行吹氧脱碳炼钢，即从转炉的炉顶安装可升降的氧枪，对熔池进行吹炼。由于传统超音速氧枪的氧气射流受炉内气流卷吸的影响，氧气射流衰减加快，降低了氧气射流对熔池的穿透深度及搅拌强度，同时为弥补氧气射流衰减快带来的负面作用，氧枪的吹炼位置需降低，这样氧枪的使用条件更加恶劣，氧枪喷头寿命下降。
发明内容
本发明的目的是引入转炉炼钢双流道集束射流氧枪冶炼工艺及设备，通过外层氧气射流与炉内碳氧反应产生的CO燃烧产生的高温稀薄气体包裹中心氧气，达到减缓氧气射流，提高氧气的使用效率，使氧枪在炉内的冶炼位置提高，提高氧气射流的脱碳速度和冶炼速度，延长氧气喷头的寿命。
一种转炉炼钢双流道集束射流氧枪冶炼工艺，其特征在于本工艺通过氧枪喷头的分流套管将氧气分为中心氧射流及外层环形氧射流，其中中心主氧气射流为超音速射流，射流的马赫数设计为1.6-2.5；外层环形氧射流，射流速度为50-300m/s。
本发明设定中心主射流的氧气流量是外层环形射流的1-10倍。中心主氧气射流的流量范围为1000-80000Nm3/h。外层环形射流流量为50-10000Nm3/h。管道氧气压力保持在0.7Mpa-1.5Mpa，氧气流量及压力可根据冶炼过程进行调整。
一种转炉炼钢集束射流双流道氧枪喷头，由进水口1、出水口2、环氧入口3、主氧入口5构成，其特征在于氧枪喷头增加了氧气导流管4，氧气从氧气总管经导流管4分流，分为主射流氧气和环氧。
氧气喷头的射流孔数为1-8个，氧枪的外管直径为20-1100mm。中心氧管直径为10-1000mm，环氧管道的直径一般为中心主氧气管道直径的1.01-1.50倍。插入环管出口距喷头出口的距离为0-200mm。
本发明通过环氧的设计，可扩大氧气射流对熔池搅拌反应的表面积，提高冶炼的化渣速度，加速脱磷反应的进行。
采用转炉炼钢双流道集束射流氧枪冶炼工艺及设备，可缓解氧气射流的衰减速度，提高氧气射流对熔池的穿透深度及搅拌强度，同时由于射流速度衰减延缓，可提高氧枪的吹炼枪位，而不影响射流对钢液的冲击深度，这样延长了氧气喷头的使用寿命。
图1为集束射流双流道氧枪喷头的剖面图。
1、进水口 2、出水口 3、环氧入口 4、氧气导流装置 5、主氧入口图2为集束射流双流道氧枪喷头的仰视图。
1.80吨转炉炼钢双流道集束射流氧枪的工艺参数为氧枪的设计参数为中心主氧气射流的流量为17000Nm3/h。外层环形射流流量为1000Nm3/h。管道氧气压力保持在1.2Mpa。氧气管道的外径为219mm，喷头孔数为4个，中心主氧气喷口直径为45mm，马赫数为2.1。喷孔夹角θ为13°，环氧直径为60mm，氧枪进出水流量140t/h。
2.150吨转炉炼钢双流道集束射流氧枪的工艺参数为氧气射流采用超音速射流，马赫数为2.2，氧枪喷孔个数为5孔拉瓦尔，氧气流量为34000Nm3/h，氧气压力1.2Mpa。氧枪进出水流量200t/h。氧枪外径φ300，氧枪内径φ210。氧气中心主孔出口直径55mm，喷孔夹角θ为14°。环形氧气出口直径75mm。
吹炼工艺为第一阶段化渣阶段。0-5分钟，氧枪开始工作，中心主氧采用设计供氧量的70％流量喷吹，环形氧采用设计氧量的100％喷吹。快速将冶炼初渣熔化，造渣速度比常规氧枪缩短1-2min，脱磷速度提高10％，达到快速脱磷及冶炼低P钢的目的。
第二阶段脱碳阶段。5-10min，根据炉内熔渣的情况，中心主氧采用设计供氧量的100％流量大小喷吹，环形氧采用设计氧量的50％喷吹。快速脱碳升温脱碳速度达到0.3％/min以上。
第三阶段炉渣及温度调整阶段。根据炉内熔渣的情况，中心主氧采用设计供氧量的80％流量大小喷吹，环形氧采用设计氧量的50％喷吹。
权利要求
1.一种转炉炼钢双流道集束射流氧枪冶炼工艺，其特征在于本发明工艺通过氧枪喷头的分流套管将氧气分为中心氧射流及外层环形氧射流，其中中心主氧气射流为超音速射流，射流的马赫数设计为1.6-2.5；外层环形氧射流，射流速度为50-300m/s。
2.如权利要求1所述转炉炼钢集束射流双流道氧枪冶炼工艺，其特征在于本发明工艺设定中心主射流的氧气流量是外层环形射流的1-10倍；中心主氧气射流的流量范围为1000-80000Nm3/h，外层环形射流流量为50-10000Nm3/h；管道氧气压力保持在0.7Mpa-1.5Mpa。
3.一种转炉炼钢集束射流双流道氧枪喷头，由进水口(1)、出水口(2)、环氧入口(3)、主氧入口(5)构成，其特征在于氧枪喷头增加了氧气导流管(4)；氧气从氧气总管经导流管(4)分流，分为主射流氧气和环氧。
4.如权利要求3所述转炉炼钢集束射流双流道氧枪喷头，其特征在于氧气喷头的射流孔数为1-8个，氧枪的外管直径为20-1100mm，中心氧管直径为10-1000mm，环氧管道的直径为中心主氧气管道直径的1.01-1.50倍；插入环管出口距喷头出口的距离为0-100mm。
全文摘要
一种转炉炼钢集束射流双流道氧枪冶炼工艺及喷头，属于钢铁冶金领域。本发明工艺通过氧枪喷头的氧气导流管(4)将氧气分为中心氧射流及外层环形氧射流，其中中心主氧气射流为超音速射流，射流的马赫数设计为1.6－2.5；外层环形氧射流，射流速度为50－300m/s。中心主射流的氧气流量是外层环形射流的1－10倍；中心主氧气射流的流量范围为1000－80000Nm
文档编号B05B1/14GK1644712SQ20051001120
公开日2005年7月27日 申请日期2005年1月19日 优先权日2005年1月19日
发明者朱荣, 王振宙, 薛立秋, 张红兵, 张贵, 仇永全, 白地 申请人:北京科技大学