180 t轉爐氧槍噴頭的改進實踐

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有3座180 t轉爐，每天產鐵約27 000 t，每天產鋼約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。轉爐煉鋼成為了制約生產提高產能的瓶頸，氧槍是轉爐煉鋼的重要設備，高速氧流通過氧槍向鐵水和廢鋼進行冶煉脫碳脫磷等反應，氧槍噴頭是氧槍系統中的關鍵部件，噴頭的參數直接影響氧槍的使用性能，對冶煉技術指標有著直接明顯的作用。

針對煉鋼廠氧槍噴頭制約生產產能發揮的實際情況，提出了對原有氧槍噴頭進行改進的措施。通過重新設計氧槍噴頭，縮短了冶煉時間，提高了煉鋼產能，取得了較好的實踐效果。

2 氧槍技術分析

常規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構形式，使用的是拉瓦爾管型結構，噴頭馬赫數在2.0左右。這種氧槍噴頭設計能夠滿足常規鋼種的冶煉要求，操作簡單，適用于轉爐常規冶煉工藝，但存在吹氧覆蓋面小、化渣慢、冶煉時間長等缺點。現代高效氧槍噴頭通過技術優化，調整噴頭數量、增加吹氧覆蓋面，化渣效果好、冶煉時間降低，同時實現快速化渣、脫碳、升溫，能夠提高吹煉效率達到提高產能的目的。

對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鋼液面的速度快，反應效果好，氧槍氧氣沖擊面積增加了約11.54%，縮短了每爐供氧時間。原噴頭為五孔周圍分布，新設計的噴頭為六孔圓周分布，根據氣體動力學超音速氣流擴張原理，在工作槍位1.4 m時硬吹高度，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，氧氣利用率增加，提高了脫碳脫磷速度。

3 試驗方案及改進

3.1 技術創新點

新噴頭在滿足機械強度的條件下，能大幅度減小拉瓦爾孔壁和端部的厚度以提高冷卻效果。噴頭射流數值模擬通過專門研究機構實驗室模擬，確定了最佳改進參數，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 試驗步驟

考慮2#轉爐爐齡較長，六孔氧槍先在1#轉爐試驗。試用2個月表明，每天產量增加2～4爐鋼，每爐冶煉時間縮短1.5～2 min。2019年10月份在3#轉爐上試用，2019年12月在2#轉爐開始試用，3個轉爐同時使用六孔氧槍。

4 改進效果

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