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转炉实现冶炼操作是通过形状复杂的氧枪喷头流出的氧气到达熔池进行的。因此氧枪喷头各参数的合理选取、精细的加工制造技术及最佳的熔炼操作工艺,受到炼钢工作者的极大关注。
安钢 120t 转炉所使用的为多孔氧枪,其主要优点是容易化渣、减少喷溅、吹炼过程平稳,提高金属收得率,并提高了氧气利用效率。但多孔喷头的缺点是氧气射流的穿透能力减弱了。也即对同样的供氧能力,多孔氧枪的操作枪位较低。这意味着除增加设计、制造的复杂性外,多孔氧枪将处于更加恶劣的工作条件,使氧枪喷头易被侵蚀,就需要更有效的水冷条件,就需增加冷却水用量,改善喷头内冷却水通道的设计。因此,如何选择氧枪的最佳参数是优化转炉生产操作的重要课题。本文将结合安钢 120t 氧气顶底复吹转炉的具体情况,就其所用的多孔氧枪的设计等方面进行深入分析。
在氧枪设计之后对实物进行了冷态测试。冷态测试的进行和结果的分析、讨论与喷头制造厂家共同进行。测试的项目主要有出口马赫数、超音速核心段长度、流股动压和速度的衰减、喷头内部的压力损失、流股刚性角的变化、有效冲击面积和冲击半径、氧流量、氧气射流作用下的熔池冲击深度、射流的中心速度分布、轴向纵剖面的等速线分布及不同横截面的等速线分布等。
冷态测试的性能可以为生产中氧枪的设计和操作提供有价值的参考,但是,由于转炉内炉气温度大于1500℃,实际炉况与冷态有很大的差别。因此,必须结合热态实验,再从理论上分析和测试,达到进一步完善的目的。
在120t转炉冶炼中分别对使用后的四孔氧枪和五孔氧枪的各种冶炼效果进行了跟踪和研究。四孔氧枪主要应用于炉膛较小炉役前期,防止炉底上涨,而五孔氧枪用于炉膛逐渐变大的炉役中后期以利于化渣操作。四孔氧枪比五孔氧枪冲击面积小,但冲击深度较深,利于熔池搅拌。二种氧枪喷孔分布合理,各股射流之间的抽引作用不明显,可以认为各股射流互不干涉,提高了喷头寿命。采用5孔氧枪喷头比采用4孔氧枪喷头脱磷效果要好,这是通过采用合适枪位,利用 5 孔喷头冲击面积大,化渣均匀的特点达到此目的。根据大量的数据反馈可以得出结论:通过科学的设计和严谨的测试,氧枪符合120t 转炉现场生产应用,各项冶炼指标均能达到工艺要求,获得了较为满意的冶炼效果。