150 t提钒转炉氧枪改造实践

高建国 宋慧强 方 鸣 刘玉伟 崔 晓 王世钊

(河钢集团承德分公司)

150t提钒转炉氧枪改造实践

高建国 宋慧强 方 鸣 刘玉伟 崔 晓 王世钊

(河钢集团承德分公司)

通过分析原有提钒转炉氧枪在使用过程中钒渣品位、半钢余钒等经济技术指标的现状,对提钒氧枪喷头喉口直径、出口直径等关键参数进行了工艺改造，改造后实践证明改造后的氧枪在实际使用过程中取得了较好的应用效果，说明对提钒氧枪改造是合理的、可行的。

提钒转炉 氧枪 改造

0 前言

河钢集团承德分公司因拥有含钒磁铁矿资源而成为中国北方的重要的钒产业基地，在生产规模不断的扩大下，A厂150 t提钒转炉投入运行后，在生产期间，钒渣品位一直处于较低水平，提钒转炉钒渣生产品位仅为11.35%，半钢余钒居高不下，造成150 t提钒转炉的钒渣品位和钒回收率指标与B厂、C厂实际提钒指标存在较大差距。通过对影响提钒经济技术指标进行系统分析，决定对A厂150 t提钒转炉氧枪进行改造，以达到改善提高提钒各项经济技术指标的目的。

1 转炉主要参数

150 t提钒转炉为确保实现良好的冶金效果，采用顶底复合喷吹设计，其中氧枪喷头采用紫铜锻造工艺制成，喷孔为四孔均布，8块转炉底吹砖按炉底内外环分块布置，为保证炉役后期底吹效果，8块底吹砖均可在线热更换，转炉主要参数见表1。

2 氧枪参数的选取与确定

2.1 供氧参数

2.1.1 供氧时间

供氧时间是直接影响转炉作业率的一项重要指标，为保证1座提钒转炉对2座炼钢转炉的生产匹配要求，提钒转炉冶炼周期需控制在19 min以内，提钒转炉的纯供氧时间需控制在7 min以内。

表1 150吨提钒转炉主要参数

2.1.2 供氧量

根据A厂提钒的实际生产经验，在铁水提钒过程中，吨钢耗氧量控制在8 Nm3/t～12 Nm3/t就可以达到较好的冶炼效果，按10 Nm3/t计算，可以确定供氧量为16 000 Nm3/h～18 000 Nm3/h。

2.1.3 供氧强度

供氧时间、供氧量确定后，通过计算提钒转炉的供氧强度为1.62 Nm3/t.min ～1.82 Nm3/t.min。

2.1.4 吹炼氧压与出口马赫数Me

马赫数越高，对改善提钒转炉的动力学条件越有利，但过高的马赫数容易造成喷溅和粘枪，不利于生产的稳定性，根据多年的提钒实践经验，确认为提钒氧枪的马赫数选为2.0比较合理，氧枪使用压力为0.7 MPa～0.9 MPa。

2.2 氧枪喷头参数

氧枪喷头参数是氧枪设计是否合理的一项重要指标，各项经济指标的好坏都与都与氧枪喷头有着密不可分的联系，重点对氧枪孔数、喉口直径、出口直径以及喷孔夹角等关键工艺参数进行分析。

2.2.1 氧枪喷头孔数的选择

由于B厂、C厂150 t提钒转炉四孔喷头的氧枪已经取得了较好的提钒经济指标，同时考虑到150 t提钒转炉的枪体直径，确定150 t提钒转炉的氧枪喷头孔数还是为原来的四孔喷头。

2.2.2 氧枪喷头夹角的选择

150 t提钒转炉氧枪喷头夹角原设计为12 °，在实际生产过程中，提钒终点的钒渣渣状偏稀，出钢过程中钒渣流失比例高，增大氧枪的喷头夹角不利于维持较好的钒渣渣状，同时结合我厂铁水Si+Ti%含量波动较大等客观因素，150 t提钒转炉氧枪喷头夹角重新选取为11 °。

2.2.3 氧枪喉口直径和出口直径的选择[1]

在能够保证150 t提钒转炉的提钒冶炼周期与炼钢周期的匹配的前提条件下，原设计的150 t提钒转炉氧枪由于供氧强度过大，不利于延长铁水钒的低温氧化时间，造成熔池升温速度过快、吹炼时间短，熔池搅拌不充分、半钢余钒高，钒渣稀等不利因素，因此从延长钒氧化的转化时间的角度出发，经过计算，将氧枪的喉口直径由原来的37.0 mm改为32.8 mm，喉口直径由原来的47.5 mm改为42.3 mm，具体氧枪工艺参数对比见表2。

表2 改造前后氧枪主要参数对比情况

2.3 氧枪枪位控制

氧枪枪位控制的高低主要受氧枪喷头Me的影响，氧枪枪位使用的是否合理，主要体现在保证一定熔池冲击深度的同时，还要避免因枪位过低而造成烧枪，因此要保证正常的冶炼操作，除氧枪喷头设计合理外，还应准确控制吹炼过程的枪位，确定氧枪高度的经验公式如下：

H=bPDe[2]

式中：H——氧枪喷头端面距熔池液面的高度，mm；P——供氧压力,MPa；De——喷头出口直径，mm；b——系数(b=30～60)。

按上述公式计算，氧枪枪位为1.30m～1.50m，A厂根据提钒转炉氧枪控制的实践经验，考虑到提钒动力学条件较差的影响因素，确定氧枪使用枪位为1.20m～1.40m。

3 氧枪射流特征试验

为进一步确定新设计的氧枪参数是否合理，我们对氧枪喷头进行了射流特征试验，具体情况如图1和图2所示。

从图1和图2可以看出，氧枪的射流特征能够达到设计要求，射流之间未出现相互抽引和混掺现象，能够保持较好的冲击力，利于提高提钒转炉的动力学条件。

4 试验数据及效果分析

(a) 氧压0.9 Mpa (b) 氧压0.8 Mpa

(a) 氧压0.7 Mpa (b) 氧压0.8 Mpa

在铁水条件相近时，通过跟踪试验的四孔氧枪与原四孔氧枪主要指标对比见表3。

4.1 平均氧耗

通过对提钒氧枪喷头改造，试验四孔氧枪的喉口直径缩小4.2mm，喷孔出口直径缩小5.2mm，提钒过程中有效避免了熔池升温速度过快的现状，进一步延长了铁水钒的低温氧化时间和碳氧化速率，使用试验四孔氧枪过程中平均氧耗达到1 815m3/炉，较原四孔氧枪氧耗提高495m3/炉，氧耗平均提高3.0m3/t。

表3 试验数据统计的对比情况

4.2 钒渣品位

在新型提钒试验氧枪过程中钒渣平均品位为12.48%，较原四孔氧枪的提钒钒渣品位提高1.13%，钒渣渣状得到明显的改善，提钒各项经济技术指标达到了B厂、C厂的水平，达到了提钒氧枪改造的目标。

4.3 半钢余[V]、余[C]

半钢余钒较原氧枪吹炼时半钢的余钒降低0.011%，半钢余碳提高0.08%，钒回收率由原来的67.32%提高到70.28%，达到了改造后的预期目标。

4.4 提钒周期

在提钒转炉底吹强度为0.04m3/min·t的条件下，使用试验四孔氧枪和原四孔氧枪时提钒周期分别为18.32min和17.25min，试验氧枪的冶炼周期较原四孔氧枪的冶炼周期增加1.07min，但满足19min以内的提钒冶炼周期，不影响提钒与炼钢的冶炼周期匹配问题。

5 结论

为满足提钒的需要，对提钒氧枪的喉口、出口直径进行了改造，将将氧枪的喉口直径由原来的37.0mm改为32.8mm，喷孔出口直径由原来的47.5mm改为42.3mm，改造后重新对供氧强度、供氧时间等参数进行优化调整，取得了较好的实践效果，通过实践验证可得到如下结论：

(1)对提钒氧枪的喉口直径分别由原来的37.0mm改为32.8mm，喷孔出口直径由原来的47.5mm改为42.3mm，喷头出口夹角由12 °改为11 °是合理的、可行的，可以保证整体吹炼平稳。

(2)通过实践证明，提钒氧枪改造后，提钒回收率由67.32%提高至70.28%，钒渣品位由11.35%提高至12.48%，各项经济技术指标可以稳定达到B厂、C厂水平，已正式推广使用。

[1] 李传薪. 钢铁厂设计原理(下册)[M].北京：冶金工业出版社，1997：165-166.

[2] 郑沛然. 炼钢学[M].北京：冶金工业出版社，1994：57-58.

PRACTICE OF REFORMING OXYGEN LANCE FOR 150 T VANADIUM CONVERTE

Gao Jianguo Song Huijiang Fang Ming Liu Yuwei Cui Xiao Wang Shizhao

(Cheng Steel of HBIS Group )

Through the analysis of status of economic and technical indicators such as the grade of vanadium slag,half steel vanadium in the process of the original vanadium extraction converter oxygen lance, technological transformation of the key parameters are carried out such as the oxygen lance nozzle throat diameter, outlet diameter. After the transformation, the practice proved that the oxygen lance has achieved good application effect in practice in the process of using, illustrate the transformation of vanadium oxygen lance is reasonable and feasible.

V converter oxygen lance transform

国，工程师，河北.承德(067002)，河钢集团承德分公司板带事业部；

2017—1—17