180 t转炉氧枪喷头的改进实践

翟利伟，丁忠良，陶鑫江，丁佳敏

（沧州中铁装备制造材料有限公司，河北 沧州061100）

1 前言

沧州中铁装备制造材料有限公司炼钢厂现有3座180 t转炉，每天产铁约27 000 t，每天产钢约23 000 t。每天剩余约4 000 t铁水铸成生铁块，造成了较大损失。转炉炼钢成为了制约生产提高产能的瓶颈，氧枪是转炉炼钢的重要设备，高速氧流通过氧枪向铁水和废钢进行冶炼脱碳脱磷等反应，氧枪喷头是氧枪系统中的关键部件，喷头的参数直接影响氧枪的使用性能，对冶炼技术指标有着直接明显的作用。

针对炼钢厂氧枪喷头制约生产产能发挥的实际情况，提出了对原有氧枪喷头进行改进的措施。通过重新设计氧枪喷头，缩短了冶炼时间，提高了炼钢产能，取得了较好的实践效果。

2 氧枪技术分析

常规氧枪喷头通常都是采用中心水冷吹氧喷头，有整体铸造成型和锻压组合式两种结构形式，使用的是拉瓦尔管型结构，喷头马赫数在2.0左右。这种氧枪喷头设计能够满足常规钢种的冶炼要求，操作简单，适用于转炉常规冶炼工艺，但存在吹氧覆盖面小、化渣慢、冶炼时间长等缺点。现代高效氧枪喷头通过技术优化，调整喷头数量、增加吹氧覆盖面，化渣效果好、冶炼时间降低，同时实现快速化渣、脱碳、升温，能够提高吹炼效率达到提高产能的目的。

对比五孔氧枪喷头和六孔氧枪喷头氧气射流速度的变化，六孔氧枪比原来的五孔氧枪喷头到达钢液面的速度快，反应效果好，氧枪氧气冲击面积增加了约11.54%，缩短了每炉供氧时间。原喷头为五孔周围分布，新设计的喷头为六孔圆周分布，根据气体动力学超音速气流扩张原理，在工作枪位1.4 m时硬吹高度，五孔喷头的冲击面积是1.3 m2，六孔氧枪喷头的冲击面积约是1.45 m2，冲击面积增大。通过氧枪喷头的改进，氧气利用率增加，提高了脱碳脱磷速度。

3 试验方案及改进

3.1 技术创新点

新喷头在满足机械强度的条件下，能大幅度减小拉瓦尔孔壁和端部的厚度以提高冷却效果。喷头射流数值模拟通过专门研究机构实验室模拟，确定了最佳改进参数，将原喷头五孔改为六孔，氧枪氧气冲击面积增加了约11.54%。新喷头选用无氧铜整体锻造，提高了喷头的耐用性和抗变形能力。

3.2 试验步骤

考虑2#转炉炉龄较长，六孔氧枪先在1#转炉试验。试用2个月表明，每天产量增加2～4炉钢，每炉冶炼时间缩短1.5～2 min。2019年10月份在3#转炉上试用，2019年12月在2#转炉开始试用，3个转炉同时使用六孔氧枪。

4 改进效果

沧州中铁装备制造材料有限公司转炉由原来的五孔氧枪改为六孔氧枪，氧气与钢液面反应区增加，冲击面积增大，氧气利用率增高，脱碳脱磷速度加快。冶炼时间缩短，吹氧时间由原来平均每炉14 min 36 s降低到12 min 44 s，每炉冶炼时间平均降低1 min 52 s。炼钢产量由原来月产平均676 452.47 t增加到726 953.2 t，达到了提高产能的目的。平均日产钢由129炉提高到139炉，最多145炉，平均月产量增加50 500.73 t钢，按照2020年2月份公司平均吨钢100元盈利计算，每个月平均增加效益约505万元。