转炉氧枪的技术改造实验
2010-10-26 08:48 来源： 我的钢铁
通过对现有氧气顶吹转炉的氧枪工作特点的分析，我们可知，这种氧枪具有制造加工简单、操作灵活、安全、更换方便的优点，但它在吹炼时，氧气射流的冲击面积还不够理想，因为在冲击面积的附近，熔池金属液体中的氧含量高、炉温高、传质、传热好。而远离冲击区的部位则不然，传质、传热不好。该氧枪对熔池搅拌是吹炼初期、后期弱，吹炼中期强。这是因为吹炼初期、后期脱碳速度慢，生成的CO少。要克服或减少氧气顶吹转炉炼钢存在的不足之处。我们必须要了解氧气顶吹转炉的炼钢特点，它的固有特点是金属液滴和炉渣液充分混合产生浮浊液，这种浮浊液是有利于传质和增加反应界面。针对顶吹转炉的这一炼钢特点，要使熔池内的成份均匀，炉温均匀则就必须加强熔池搅拌的均匀和强度，使气体射流充分均匀的与熔池中的钢液和炉渣混合，本课题就是基于这一思想对现有氧枪进行设计改造。二级喷射氧枪是在现有氧枪的基础上增加4个喷嘴，在原先的三根同心无缝钢管中，增加一根无缝钢管，内层的两根钢管是进气管，外层的二根钢管是进水管和出水管。
二级喷射氧枪的工作原理：当二级喷射氧枪通人高速气体后，由于有二级喷嘴，一级喷嘴是02气体的喷嘴，采用三孔拉瓦尔型喷头，它的作用一方面是去除铁水中的杂质，另一方面是起搅拌金属液体的作用。
二级喷嘴位于一级喷嘴的上方700mm位置上，沿圆周均匀分布设有4个单孔喷头，它的主要作用是保护一级喷嘴和起搅拌熔池金属液体的作用，而且二级喷嘴还可以起到去除钢液中的C的作用。这是因为当CO2从四个单孔喷头中吹出超音速CO2气体，射流进入熔池内进行冶炼时，CO2与钢液中的c在高温下会起反应：{CO2}+[C]=2{CO}同时{CO2}还会与[Fe]进行反应：{CO2}+(Fe)=(Fe0)+{CO}；虽然这二种反应都是吸热反应，但在转炉炼钢中是有热量富余的，故是可以保证出钢所要求的温度的。在二级喷头的共同作用下，熔池液面被“撕碎”的金属液滴和气体充分混合的浮浊液量增加，促进了熔池内的传质和传热，使化学反应更加均匀。
实验方法：由于顶吹氧气转炉炼钢的工作环境，是处在高温、多尘和反向炉气等的共同作用下的相对封闭的恶劣环境。试验无法模拟出顶吹氧气转炉炼钢的工作环境。故本课题的试验，是采用缩小比例的有机玻璃制成的顶吹转炉炉型的模型容器内进行。因为是有机玻璃制成的模型，可以观察到喷枪的工作情况及喷枪与液体的相互作用的情况。虽然模拟试验与实际的转炉工作环境不同，但该模拟试验表现出来的一些规律和性质，仍能对实际的转炉炼钢具有很大的价值。本课题的模拟试验的主要目的，是着眼于考察二级喷射氧枪对冷态水和甘油的相互作用的规律和性质，从而对于那些突出的特点、性质和规律，同样可以引用在顶吹转炉炼钢熔池内的气体射流对液态金属的相互作用，为进一步了解顶吹转炉炼钢熔池内的搅拌运动情况提供重大参考。
实验结果：通过实验，观察了水和气体射流的相互作用，但由于水的粘度与液态金属的粘度相差太大，故我们又选用了具有一定粘度的甘油进行同样的实验。通过直接观察“软吹”和“硬吹”二个位置下的实验结果与水的实验结果进行比较，结果它们的相互作用的状况是大致相同的；不同点是气体射流冲击甘油的冲击深度，要比冲击水时的冲击深度要浅，且甘油的环流速度比水的环流速度要慢，被击碎的小液滴方面，甘油的小液滴比水的小液滴要少。（胡宾伟，张香林）
编辑：张宁
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