复吹转炉氧枪喷头优化研究[精选].doc

复吹转炉氧枪喷头优化研究 高文芳 张剑君 陈 钢 易卫东 （武汉钢铁（集团）公司） 李 强 邹宗树 （东北大学） 摘 要： 介绍了装入量为125吨复吹转炉的氧枪喷头参数设计、水模型实验及生产试验情况。研究结果表明：优化设计的五孔氧枪的供氧能力明显增强，且吹炼过程平稳，成渣快，喷溅少。可以满足转炉扩装后的冶炼操作。 关键词：xygen Lance Nozzle for BOF GAO Wenfang ZHANG Jianjun CHEN Gang YI Weidong Wuhan Iron Steel (Group) Corp. LI Qiang ZOU Zongshu Northeast University Abstract： This paper describes the parameter design, water model test and production test of the optimized of the oxygen lance nozzle for the 125t BOF . Results indicate that the optimized 5-hole lance shows much better oxygen supply capacity. The blowing process remained stable, and the slag formed quickly, with little splashing, sufficient for the smelting operation of the enlarged converter. Key words: Converter; oxygen lance nozzle; water model test; production test 为适应武钢一炼钢转炉装入量由100吨扩装到125吨后的吹炼要求，进一步强化脱磷效果，对氧枪喷头进行了优化设计及试验研究。1.1 试验装置 实验模型与武钢一炼钢转炉的几何相似比为1 (6。采用有机玻璃制作而成。实验装置见图1。 图1 水模实验装置图 表1 氧枪喷头试验参数 喉口直径 mm 出口直径 mm 中心夹角 ° 马赫数 - 枪头喷孔数个 原喷头 38 49 12 1.98 4 新方案1 38 51.5 12 2.1 5 方案2 38 51.5 14 2.1 5 方案3 38 51.5 16 2.1 5 1.3 供气量计算 为了保证模型和原型的动力相似，主要保证模型的修正Froude准数Frm 与原型的修正Froude准数Frm’ 相等。 顶吹供气量： （修正的佛罗德准数） 上式中： ―——实验室气温20℃时的空气密度，1.2 kg/m3； ———标态下氧气的密度，1.43 kg/m3； ———水的密度，1000 kg/m3; ——— 钢水密度，7000 kg/m3; ———重力加速度，9.81 m/s2; ——分别为模型和实际转炉的喷枪出口直径，单位mm； ——分别为模型和实际转炉喷枪出口的气流名义速度，单位m/s； 又： 式中 n为喷孔数目； 为模型及实际的供气量，NM3/h； 经计算模型与原型氧枪供气流量如表2所示。表2 原型与模型氧枪供气流量 （修正的佛罗德准数） ———标态下氮气密度， 1.25kg/m3; 式中n1、n2分别为模型和实际的底枪供气量，单位Nm3/h； 、分别为模型和实际的底枪小孔气流名义速度，单位m/s； 、分别为模型和实际的底枪小孔直径，单位mm； 实际参数： 底部供气元件4块，内径φ2，外径φ4 经计算模型与原型底吹气体流量如表3所示。 表3 模型与原型底吹气体流量 底吹气体流量（ NM3/h） 原型 180 205 230 255 280 340 445 模型 0.79 0.90 1.00 1.11 1.22 1.48 1.94 1.4 氧枪枪位和中心夹角 氧枪喷头中心夹角、枪位及顶、底部供气量与混匀时间关系见图2、3、4。 图2 中心夹角12o条件下，熔池混匀时间、枪位及底部供气量之间的关系 图2，图3和图4给出了在底吹供气量一定的条件下，12o、14o和16o三种中心夹角不同的氧枪，混匀时间与枪位的关系。由图2，3可知中心夹角为12o和14o时，随着枪位的提高，混匀时间均出现了极小值，这说明在低枪位时，虽然氧气动量较大，但是其作用范围较小，熔池的混合不能在较大范围内进行。吹炼过程中有部分动量被反弹，且夹角越小，反弹越强。而夹角为16o时，在同样的试验条件下，枪位提高，混匀时间随之延长，没有