氧枪、割枪系列产品

简介

氧枪,是氧气中的主要工艺设备之一,其性能特征直接影响到冶炼效果和吹炼时间,从而影响到钢材的质量和产量。在吹炼过程中,氧枪不但要承受火点2500℃左右的高温区的热辐射,还要承受钢和渣激烈的冲刷,工作条件十分恶劣。因此氧枪要有牢固的金属结构和强水冷系统,以保证它能耐受高温、抗冲刷侵蚀和抵抗振动。氧枪最先应用于平炉炼钢炉顶吹氧,1952年氧气顶吹转炉炼钢法问世,氧枪成为它的关键设备。此后,氧枪的应用范围又扩大到电弧炉和钢包精炼炉等领域;功能也从单一喷吹氧气发展到兼能喷吹造渣粉剂、燃烧粉剂的复合氧枪以及具有二次燃烧功能的分流式或双流式多层氧枪。氧枪对吹练的影响作用是通过氧气射流流股与熔池的相互作用来实现的,而这种作用主要取决于射流到达熔池表面时的速度大小及其分布,因此氧枪喷头的各项工艺参数的寻优与结构的优化设计非常重要。应用领域:氧枪主要应用在钢铁行业、冶金行业等。

基本结构

氧枪的结构及性能在很大程度上决定着氧气炼钢的效果。特别是对于顶吹氧气转炉炼钢过程,氧枪起着主导全局的作用。它支配着氧气射流与熔池的接触面积、氧气射流的穿透深度、熔池的搅拌状态、元素的氧化程度、熔池的升温速度、渣中氧化铁含量等重要工艺因素,因而对化渣、喷溅、杂质的去除、转炉炼钢终点控制以及各项炼钢技术经济指标都起着重要作用。氧枪由喷头、枪身和枪尾三部分构成(图1)。喷头由工业纯铜制造,是氧枪的最重要的部分。图2是几种喷头的结构,a、b、c为氧气转炉用喷头,高压氧(0.6~1.0MPa)由内管供入,在喷头处分流进入若干个先收缩后扩张的拉瓦尔型喷嘴,一般中小转炉采用3个喷嘴,称为三孔喷头,大炉子(100t以上)用4~6个喷嘴。为了使炼钢产生的CO气在炉内燃烧成CO2(二次燃烧)的比例增大,需应用双流喷头或分流喷头。双流喷头有利于主氧流和副氧流比值的调节,但要在枪身处增加一层副氧流道。平炉和电弧炉所用喷头,氧气沿内管和中管间的空隙流入,喷嘴为直圆筒形,但孔数较多,而且和中心线的夹角也大得多。枪身为3根(双流氧枪为4根)同心的无缝钢管,下端连接喷头,上端和枪尾相连。枪尾包括供氧、进水和排水支管及连接法兰和密封胶圈,通过枪尾和车间的氧气管网和高压水管网相连接。 [2]

喷嘴主要参数

按照转炉吹炼工艺的要求,氧枪应能保证需要的供氧强度,氧气射流对冶金熔池有合适的冲击深度和冲击半径。既要有一定的对熔池的搅拌能力,又要防止冲击炉衬、损害炉衬耐火材料。为此,氧枪喷头应能产生稳定的超音速射流,其数量、速度和铺展程度需要与转炉熔池的大小相协调。所以,喷头的主要设计参数有:喷嘴数目(n)、喷嘴出口马赫数(M)、喷嘴喉口直径(d)、喷嘴扩张角、喷嘴出口直径(dt)以及喷嘴夹角(α)。氧枪中心供氧管道外有两层同心无缝钢管,通冷却水保护氧枪。冷却水最小流量Q-H2O(m/h)=6.45×10-D×L,D为氧枪外管直径,mm;L为氧枪受热长度,m。枪身进水速度取3~4m/s,出水速度取5~7m/s,喷头端部水速取10m/s,内外层钢管规格和喷头与钢管头间距即根据以上数据确定。

操作与维护

为了获得最佳的氧枪寿命和吹氧效果,必须有良好的操作和必要的维护。吹炼过程中,氧枪往往在偏离设计氧压的状态下工作,从吹炼效果和提高氧枪寿命的观点出发,要求氧压在设计值到1.2倍设计值之间波动。操作人员要每天检查喷头的蚀损情况并标定枪位,这对吹炼效果和氧枪寿命以及操作安全都十分重要。充满水的氧枪在高温炉内工作,一旦大漏水,后果将十分严重。必须使氧压、水压和水流量的控制设备,提升机构和枪架保持良好的工作状态。软管接头应定期检查。水流量、回水温度与提升机构连锁,一旦出现异常即自动提枪、断氧。氧枪喷头在高温辐射和钢与渣的冲刷下,枪的端部最容易损坏。损坏到一定程度就可使氧气射流特性改变。中国北京钢铁研究总院对新与旧的三孔喷头的射流特性作了对比测量研究,发现旧喷头的出口射流马赫数达不到原出口平面处的设计马赫数。旧喷头的氧流量比原喷头降低2%~4%。而且三股射流汇聚的趋势非常显著,有效冲击面积减少约50%,对熔化炉渣不利。因此喷头蚀去10mm左右且吹炼化渣情况有异常现象时,必须及时更换氧枪喷头。而不应等喷头完全损坏时再行更换。

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