180 t轉(zhuǎn)爐氧槍噴頭的改進(jìn)實(shí)踐

翟利偉，丁忠良，陶鑫江，丁佳敏

（滄州中鐵裝備制造材料有限公司，河北 滄州061100）

1 前言

滄州中鐵裝備制造材料有限公司煉鋼廠現(xiàn)有3座180 t轉(zhuǎn)爐，每天產(chǎn)鐵約27 000 t，每天產(chǎn)鋼約23 000 t。每天剩余約4 000 t鐵水鑄成生鐵塊，造成了較大損失。轉(zhuǎn)爐煉鋼成為了制約生產(chǎn)提高產(chǎn)能的瓶頸，氧槍是轉(zhuǎn)爐煉鋼的重要設(shè)備，高速氧流通過氧槍向鐵水和廢鋼進(jìn)行冶煉脫碳脫磷等反應(yīng)，氧槍噴頭是氧槍系統(tǒng)中的關(guān)鍵部件，噴頭的參數(shù)直接影響氧槍的使用性能，對(duì)冶煉技術(shù)指標(biāo)有著直接明顯的作用。

針對(duì)煉鋼廠氧槍噴頭制約生產(chǎn)產(chǎn)能發(fā)揮的實(shí)際情況，提出了對(duì)原有氧槍噴頭進(jìn)行改進(jìn)的措施。通過重新設(shè)計(jì)氧槍噴頭，縮短了冶煉時(shí)間，提高了煉鋼產(chǎn)能，取得了較好的實(shí)踐效果。

2 氧槍技術(shù)分析

常規(guī)氧槍噴頭通常都是采用中心水冷吹氧噴頭，有整體鑄造成型和鍛壓組合式兩種結(jié)構(gòu)形式，使用的是拉瓦爾管型結(jié)構(gòu)，噴頭馬赫數(shù)在2.0左右。這種氧槍噴頭設(shè)計(jì)能夠滿足常規(guī)鋼種的冶煉要求，操作簡單，適用于轉(zhuǎn)爐常規(guī)冶煉工藝，但存在吹氧覆蓋面小、化渣慢、冶煉時(shí)間長等缺點(diǎn)。現(xiàn)代高效氧槍噴頭通過技術(shù)優(yōu)化，調(diào)整噴頭數(shù)量、增加吹氧覆蓋面，化渣效果好、冶煉時(shí)間降低，同時(shí)實(shí)現(xiàn)快速化渣、脫碳、升溫，能夠提高吹煉效率達(dá)到提高產(chǎn)能的目的。

對(duì)比五孔氧槍噴頭和六孔氧槍噴頭氧氣射流速度的變化，六孔氧槍比原來的五孔氧槍噴頭到達(dá)鋼液面的速度快，反應(yīng)效果好，氧槍氧氣沖擊面積增加了約11.54%，縮短了每爐供氧時(shí)間。原噴頭為五孔周圍分布，新設(shè)計(jì)的噴頭為六孔圓周分布，根據(jù)氣體動(dòng)力學(xué)超音速氣流擴(kuò)張?jiān)?，在工作槍?.4 m時(shí)硬吹高度，五孔噴頭的沖擊面積是1.3 m2，六孔氧槍噴頭的沖擊面積約是1.45 m2，沖擊面積增大。通過氧槍噴頭的改進(jìn)，氧氣利用率增加，提高了脫碳脫磷速度。

3 試驗(yàn)方案及改進(jìn)

3.1 技術(shù)創(chuàng)新點(diǎn)

新噴頭在滿足機(jī)械強(qiáng)度的條件下，能大幅度減小拉瓦爾孔壁和端部的厚度以提高冷卻效果。噴頭射流數(shù)值模擬通過專門研究機(jī)構(gòu)實(shí)驗(yàn)室模擬，確定了最佳改進(jìn)參數(shù)，將原噴頭五孔改為六孔，氧槍氧氣沖擊面積增加了約11.54%。新噴頭選用無氧銅整體鍛造，提高了噴頭的耐用性和抗變形能力。

3.2 試驗(yàn)步驟

考慮2#轉(zhuǎn)爐爐齡較長，六孔氧槍先在1#轉(zhuǎn)爐試驗(yàn)。試用2個(gè)月表明，每天產(chǎn)量增加2～4爐鋼，每爐冶煉時(shí)間縮短1.5～2 min。2019年10月份在3#轉(zhuǎn)爐上試用，2019年12月在2#轉(zhuǎn)爐開始試用，3個(gè)轉(zhuǎn)爐同時(shí)使用六孔氧槍。

4 改進(jìn)效果

滄州中鐵裝備制造材料有限公司轉(zhuǎn)爐由原來的五孔氧槍改為六孔氧槍，氧氣與鋼液面反應(yīng)區(qū)增加，沖擊面積增大，氧氣利用率增高，脫碳脫磷速度加快。冶煉時(shí)間縮短，吹氧時(shí)間由原來平均每爐14 min 36 s降低到12 min 44 s，每爐冶煉時(shí)間平均降低1 min 52 s。煉鋼產(chǎn)量由原來月產(chǎn)平均676 452.47 t增加到726 953.2 t，達(dá)到了提高產(chǎn)能的目的。平均日產(chǎn)鋼由129爐提高到139爐，最多145爐，平均月產(chǎn)量增加50 500.73 t鋼，按照2020年2月份公司平均噸鋼100元盈利計(jì)算，每個(gè)月平均增加效益約505萬元。