一種具有集中流束的氧槍噴頭的制作方法
【專利摘要】一種具有集中流束的氧槍噴頭，屬于轉(zhuǎn)爐氧槍設(shè)備【技術(shù)領(lǐng)域】，用于改善轉(zhuǎn)爐頂吹氧氣煉鋼的指標(biāo)。其技術(shù)方案是：它的4個氧槍噴孔環(huán)繞噴頭端面中心均勻分布，分布圓直徑為140-150mm，噴頭噴孔夾角為11.5°-13.5°。本實用新型改變了氧槍噴孔分布圓直徑和氧槍噴孔夾角，獲得了更為集中的氧氣射流，4個流束組成的沖擊區(qū)總散熱面積小、反應(yīng)點集中，具有快速進入C-O反應(yīng)期、煤氣回收量大、鋼水余錳高、對爐襯侵蝕均衡、鋼鐵料消耗低等優(yōu)點，同時因流束集中，在吹煉過程其槍位較常規(guī)氧槍高，遠離反應(yīng)區(qū)，大大降低了噴頭侵蝕或燒損的風(fēng)險，延長了噴頭使用壽命。
【專利說明】一種具有集中流束的氧槍噴頭

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及一種氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐煉鋼的供氧設(shè)備中的氧槍噴頭，屬于轉(zhuǎn)爐氧槍設(shè)備【技術(shù)領(lǐng)域】。

【背景技術(shù)】
[0002]在氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐煉鋼中，氧槍噴頭是構(gòu)成氧槍的中心環(huán)節(jié)，在轉(zhuǎn)爐吹煉期間，氧槍噴頭產(chǎn)生的氧氣射流不但參與熔池內(nèi)渣-鋼間的氧化還原反應(yīng)，也提供熔池攪拌動力，對熔池內(nèi)反應(yīng)熱力學(xué)及動力學(xué)條件有重要影響。噴頭設(shè)計理念及參數(shù)是否合理，造成冶金效果差異較大，不僅直接影響著轉(zhuǎn)爐各項經(jīng)濟技術(shù)指標(biāo)，也影響著氧槍噴頭的使用壽命。
[0003]常規(guī)4孔氧槍噴頭的設(shè)計理念更多的強調(diào)沖擊面積和化渣效果，因而一方面4個噴孔的分布圓較大，另一方面噴孔夾角也較大，該類氧槍噴頭的特點為化渣迅速，渣中FeO含量相對較高，能保持較好的去磷效果，但帶來的以下弊端也不容忽視:
[0004](1)4個流束沖擊點較分散，雖然供氧面積較大，但遇到冶煉低溫鐵水或廢鋼量較大、熔池溫度較低時，大面積吹氧造成升溫緩慢，不能迅速提高熔池溫度，因而進入C-O反應(yīng)期的速度慢，容易使前期渣中FeO集聚，造成前期流黑渣甚至噴濺難以抑制。
[0005](2)冶煉前期熔池溫度較低，升溫慢，進入C-O反應(yīng)期時間晚，此期間反應(yīng)生成的低含量煤氣被迫放散到大氣中，不僅煤氣回收量小，資源回收利用率低，而且造成CO污染。
[0006](3)渣中FeO較多， 導(dǎo)致鋼水氧化性強，鋼水終點余Mn低，鋼中O含量高，造成合金料消耗較高。
[0007](4)因沖擊流束分散，鋼水受流束攪動后對爐墻及爐墻與爐底接縫位置的沖刷較重，爐役后期護爐任務(wù)更為繁重，造成轉(zhuǎn)爐耐材消耗高、經(jīng)濟爐齡低。
[0008](5)沖擊流束分散造成正常操作條件下，氧槍噴頭距熔池液面較低，噴頭更容易受高溫鋼水侵蝕，噴頭壽命受影響，另外進行終點壓槍操作時，噴頭所處的工作條件更惡劣，造成噴頭壽命普遍較低。
[0009](6)、渣中FeO較多，且難以單純靠操作來抑制渣中FeO含量，造成鋼鐵料消耗較聞。
[0010]集束氧槍是一種新的氧槍，集束氧槍的原理是在傳統(tǒng)氧槍噴頭周圍增加外層環(huán)繞伴隨流，使中心超音速射流擴展及衰減更小，超音速射流更長，提高氧氣射流對熔池的穿透深度及攪拌強度，同時由于射流速度衰減延緩，可提高氧槍的吹煉槍位，而不影響射流對鋼液的沖擊深度。目前，基于集束氧槍減少射流衰減的設(shè)計思路對氧槍的發(fā)展起到了很好的作用，啟發(fā)技術(shù)人員開闊思路，研制出新的氧槍噴頭。
實用新型內(nèi)容
[0011]本實用新型所要解決的技術(shù)問題是提供一種具有集中流束的氧槍噴頭，這種氧槍噴頭在流束沖擊區(qū)內(nèi)具有更高的熔池溫度，特別當(dāng)鐵水溫度低或廢鋼量大時，該氧槍噴頭具有噴濺率低、鋼鐵料消耗低、噴頭壽命長、終點鋼水余錳高、煤氣收得率高等優(yōu)點。
[0012]解決上述技術(shù)問題的技術(shù)方案是:
[0013]一種具有集中流束的氧槍噴頭，它的結(jié)構(gòu)中包括外焊管、中焊管、內(nèi)焊管、噴頭端面及氧槍噴孔，中焊管與內(nèi)焊管之間為冷卻水輸入通道，外焊管與中焊管之間為冷卻水輸出通道，環(huán)繞噴頭端面中心均勻分布4個氧槍噴孔，其改進之處是，氧槍噴孔分布圓直徑為140-150mm，氧槍噴孔夾角 11.5° -13.5°。
[0014]上述氧槍噴頭，噴孔的喉口直徑控制在38-39mm，出口直徑控制在48_55mm。
[0015]本實用新型的有益效果是:
[0016]本實用新型利用了微集束的理念，通過縮短噴孔分布圓直徑、優(yōu)化氧槍噴孔夾角等參數(shù)，取得了顯著的使用效果，經(jīng)過近10萬爐生產(chǎn)實踐，本實用新型的優(yōu)越性充分體現(xiàn)在如下方面:
[0017](I)在抑制前期噴濺和流黑渣方面:未出現(xiàn)過前期流黑渣和噴濺的情況，甚至在冶煉低于1250°C的低溫鐵水時，由于反應(yīng)區(qū)內(nèi)溫度損失小，升溫較快，吹煉平穩(wěn)，解決了常規(guī)氧槍噴頭在冶煉低溫鐵水時前期流黑渣和噴濺嚴重的難題，原料適應(yīng)能力大大提高。
[0018](2)在煤氣回收量方面:使用集中流束氧槍噴頭能盡快進入C-O反應(yīng)期，在吹煉lmin20s至2min左右即可達到煤氣回收標(biāo)準，煤氣回收時間大大提前，在正常吹煉條件下，煤氣回收量保持在150Nm3/t左右，回收量較大時能達到160Nm3/t，居于國內(nèi)領(lǐng)先水平。
[0019](3)、提高鋼水終點余Mn方面:使用本實用新型氧槍噴頭后，由于鋼水氧化性弱，鋼水終點余Mn高，一般保持在0.13%左右，鐵水中Mn回收率保持在40%_50%水平，明顯高于其他使用常規(guī)氧槍噴頭的企業(yè)，比使用常規(guī)氧槍噴頭多節(jié)省合金料約lkg/t。
[0020](4)爐襯侵蝕方面:由于沖擊流束集中，鋼水的攪動區(qū)域遠離爐墻及爐墻與爐底接縫位置，對爐襯的沖刷較輕，獲得了理想的“U”型爐底，經(jīng)過5個爐役生產(chǎn)實踐，經(jīng)濟爐齡均保持在20000爐左右，爐襯侵蝕均衡，特別是從未出現(xiàn)過常規(guī)氧槍易見的爐底爐身接縫處侵蝕。
[0021](5)在提高槍齡方面:氧槍噴頭夾角小、沖擊流束集中，氧氣流束衰減小，因而在比常規(guī)氧槍更高的槍位下，可以獲得同等的沖擊深度，氧槍噴頭距熔池液面更遠，噴頭遠離反應(yīng)區(qū)，減少了高溫鋼水侵蝕，噴頭壽命正常情況下一般保持在350爐以上。
[0022](6)鋼鐵料消耗方面:由于氧氣流束集中，在正常槍位下，熔池內(nèi)O被還原機會多，渣中FeO含量較低，鋼水氧化性弱，轉(zhuǎn)爐工序鋼鐵料消耗1048kg/t左右，居于領(lǐng)先水平。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0023]圖1是本實用新型的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0024]圖2是圖1的A向視圖。
[0025]圖中標(biāo)記如下:噴頭端面1、外焊管2、中焊管3、內(nèi)焊管4、密封橡膠圈5、氧槍噴孔6。

【具體實施方式】
[0026]集束氧槍的原理是在傳統(tǒng)氧槍周圍增加外層環(huán)繞伴隨流，使中心超音速射流擴展及衰減更小，超音速射流更長，提高氧氣射流對熔池的穿透深度及攪拌強度，同時由于射流速度衰減延緩，可提高氧槍的吹煉槍位，而不影響射流對鋼液的沖擊深度。本氧槍噴頭參考了集束氧槍減少射流衰減的設(shè)計思路，但沒有采用外層環(huán)繞伴隨流的方式，而是通過比常規(guī)氧槍更為集中的氧氣流束來實現(xiàn)降低氧氣射流衰減的目的，達到微集束的效果。利用微集束理念設(shè)計的氧槍噴頭，采取了將4個噴孔分布圓直徑縮短為140-150mm的設(shè)計方式，能迅速提高氧槍沖擊區(qū)反應(yīng)溫度，與常規(guī)氧槍噴頭相比，更有利于熔池局部溫度迅速升溫進入C-O反應(yīng)期，避免因C-O反應(yīng)滯后造成吹煉前期流黑渣或噴濺。
[0027]圖中顯示，本實用新型與現(xiàn)有技術(shù)的氧槍噴頭結(jié)構(gòu)基本相同，它由噴頭端面1、外焊管2、中焊管3、內(nèi)焊管4、密封橡膠圈5、氧槍噴孔6組成。其中，中焊管3與內(nèi)焊管4之間用于輸入冷卻水，外焊管2與中焊管3之間用于輸出冷卻水，內(nèi)焊管3內(nèi)部用于傳輸氧氣或氮氣，然后流經(jīng)氧槍噴孔6，形成具有一定壓力和動能高速氣體射流，4個拉瓦爾型的氧槍噴孔6均勻分布于噴頭端面I上。
[0028]圖中顯示，氧槍噴孔6分布圓直徑為140_150mm，氧槍噴孔夾角為11.5° -13.5°，氧槍噴孔6的喉口直徑為38-39mm，出口直徑48_55mm。
[0029]本實用新型的一個實施例如下:
[0030]與120t轉(zhuǎn)爐配套，氧槍噴孔6分布圓直徑為145_，氧槍噴孔夾角為12.5°，氧槍噴孔6的喉口直徑為38.8mm,出口直徑50mm。
[0031]本實用新型的使用過程:
[0032]氣體由內(nèi)焊中管3內(nèi)部通過4個氧槍噴孔6均勻的射向鋼水熔池，由于氧槍噴孔6夾角小且分布圓直徑縮小，更為集中的4個流束組成的沖擊區(qū)總散熱面積小、反應(yīng)點集中，因此沖擊區(qū)內(nèi)溫度較常規(guī)氧槍噴頭更高，具有進入C-O反應(yīng)期早、煤氣回收量大、鋼水余錳高等等優(yōu)點。同時因流束集中，在吹煉過程其槍位較常規(guī)氧槍高，遠離反應(yīng)區(qū)，改善了噴頭工作條件，降低了噴頭侵蝕燒損風(fēng)險，因此延長了噴頭使用壽命。
【權(quán)利要求】
1.一種具有集中流束的氧槍噴頭，它的結(jié)構(gòu)中包括外噴頭端面(I)、外焊管(2)、中焊管(3)、內(nèi)焊管(4)及氧槍噴孔(6)，中焊管(3)與內(nèi)焊管(4)之間為冷卻水輸入通道，外焊管(2)與中焊管(3)之間為冷卻水輸出通道，環(huán)繞噴頭端面(I)中心均勻分布4個氧槍噴孔(6)，其特征在于:氧槍噴孔(6)分布圓直徑為140-150mm，噴頭噴孔夾角為11.5° -13.5°。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有集中流束的氧槍噴頭，其特征在于:所述氧槍噴孔(6)的喉口直徑為38-39mm，出口直徑為48_55臟。
【文檔編號】C21C5/30GK203923246SQ201420285812
【公開日】2014年11月5日 申請日期:2014年5月30日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月30日
【發(fā)明者】劉作金, 閆紹維, 馮兆勤 申請人:河北唐銀鋼鐵有限公司