CN114525377A - 一种高效长寿单流道二次燃烧氧枪及使用方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种高效长寿单流道二次燃烧氧枪，包括枪体和枪头；枪体包括外管、中间管和中心管，枪头包括枪头端部和分水盘；枪头端部上沿圆周方向分别均匀布置有一圈喷吹主孔和一圈喷吹副孔；所有喷吹主孔的出口外边沿的最低点均位于主孔圆锥面的底边沿上、最高点均位于主孔圆锥面的顶边沿上，所有喷吹副孔的出口外边沿的最低点均位于副孔圆锥面的底边沿上、最高点均位于副孔圆锥面的顶边沿上。通过喷吹主孔分布的优化，降低主副射流干涉效应，促进炉内二次燃烧，改善转炉吹炼冶金效果，通过枪头冷却强化，抑制氧枪枪头烧蚀，延长氧枪服役寿命，达到提高转炉废钢比、缩短转炉冶炼周期、改善钢水质量等综合效果。

Description

一种高效长寿单流道二次燃烧氧枪及使用方法
技术领域
本发明属于转炉炼钢技术领域，具体涉及一种高效长寿单流道二次燃烧氧枪及使用方法。
背景技术
转炉炼钢是我国目前钢水冶炼的主流程，占我国钢产量的80％以上，为了减少炼铁污染、降低对进口矿石的依赖、削减钢铁企业碳排放、提高企业生产规模效益，各大钢铁企业都在大力提高转炉废钢比。但随着转炉废钢比的增加，熔池的热量明显不足，不能满足冶炼终点对钢水温度的要求。为了克服大废钢比条件下转炉冶炼的热量不足问题，实际大生产中通常采用废钢预热、转炉加入补热剂(焦炭、SiC、硅铁合金等)，但上述两类技术均有不足之处，其中，前者需要专门的废钢预热设备，不仅增大了设备投资，而且还影响转炉冶炼设备的合理布局，后者往往会增加转炉熔剂消耗，还易引起钢水硫、磷、氮等有害元素的升高，不仅影响钢水洁净度，而且使冶炼时间延长、熔剂消耗增大，影响转炉冶炼生产效率与熔剂消耗成本。
在转炉炼钢过程中形成的转炉煤气，通过转炉煤气回收系统的冷却、除尘与存储进行回收，并作为中低热值的副产煤气应用于钢铁企业内部相关工序进行工艺加热，若能在转炉煤气生成的炼钢过程进行转炉内的转炉煤气二次燃烧利用，不仅回收利用了转炉煤气化学热，而且回收了转炉煤气的高温物理热，从而实现转炉煤气的高效回收利用，据此，转炉煤气炉内二次燃烧补热技术应运而生，形成了形式各样的转炉二次燃烧氧枪及其应用技术。其技术原理是在传统氧枪上开设副氧流孔，让主孔射出的氧气射流进行脱碳反应，利用副孔射出的氧气射流与炉内生成的一氧化碳进行混合燃烧，产生大量的热量，通过热量向转炉熔池的传递，实现转炉熔池的补热和废钢的升温熔化，达到提高转炉废钢比、降低铁水消耗的目的；同时，二次燃烧氧枪还可以提高供氧强度，从而改变转炉熔池中化学反应的热力学和动力学条件，促使熔池提前化渣，达到提高脱硫脱磷效果、缩短吹炼时间的目的。
基于上述技术原理，针对不同企业具体的转炉冶炼工艺需求和设备特点，国内外学者开发了形式各样、结构不同的转炉二次燃烧氧枪及其应用技术，主要有双流道二次燃烧氧枪和单流道双流股二次燃烧氧枪两大类。其中，双流道二次燃烧氧枪的氧枪升降机构、冷却水系统与供氧管路系统与常规氧枪差异显著，对于常规氧枪转炉，需进行大量的氧枪系统改造才能应用，同时，双流道二次燃烧氧枪结构复杂、加工制作难度大，氧枪制备成本高，因而在大生产中应用较少；对于单流道双流股二次燃烧氧枪，除氧枪结构与常规氧枪有所差异外，氧枪系统其它设备与部件完全相同，成为国内钢铁企业关注的焦点，也是国内学者重点研究的热点，先后形成了系列专利技术。
如：中国专利“王富亮，王军，王金辉等，一种双流氧枪喷头，授权公告号CN201535631 U”公开了一种主副孔均为拉瓦尔型的双流氧枪喷头结构，主流喷孔与副流喷孔布置在喷头头冠，入口在一个圆周上相间排列，主流喷孔与副流喷孔的入口与喷头内体内腔相通，主流喷孔倾角α在10°～14°范围内，射流的马赫数为1.8～2.2，数量为1～6个，出口直径20～50mm，副流喷孔倾角β在16°～20°范围内，射流的马赫数为1.5～2.0，数量为1～6个，出口直径20～50mm，主流喷孔与副流喷孔的马赫数比为1.1～1.5。在转炉吹炼过程中，主流氧气射流主要是搅拌熔池，吹氧降碳；副流氧气射流参与部分CO的二次燃烧，提高氧枪去磷化渣能力，保证转炉良好的去磷效果，降低终渣FeO含量，延长氧枪寿命。分析认为，由于该实用新型专利中副流喷孔的超音速射流冲击和大角度冲击覆盖面，虽然有利于转炉化渣和熔池搅拌，但势必加剧转炉炉衬的冲刷损毁，影响转炉炉龄，同时，副流喷孔超音速射流的一次脱碳和二次燃烧反应比例如何分配，枪位如何控制，还需进一步研究，尤其是氧枪枪位，若控制不当，易造成转炉喷溅，枪头粘钢，影响氧枪寿命。这也许就是至今未见实际生产应用报道的主要原因。
针对转炉喷溅引起的氧枪粘钢烧蚀问题，中国专利“盖东兴，邵远敬，叶理德等，一种双流道氧枪，授权公告号CN 102134627 B”，针对常规单流道双流股二次燃烧氧枪因枪头结构复杂、冷却强度不足引起的氧枪寿命短的问题，公开了一种包括中心管、第二层管、第三层管、第四层管的双流道二次燃烧氧枪，其中，中心管构成主流道，中心管的下端设有氧枪喷头，氧枪喷头上设有与主流道相通的喷孔，中心管与第二层管之间构成副流道，中心管上设有主副流道接口，主副流道接口位于副流道的底部，主流道与副流道由主副流道接口相连通；主流道通氧气、副流道内通CO2冷却剂，第三层管与第二层管之间形成冷却水进水流道，第四层管与第三层管之间形成冷却水回水流道。由于在吹氧中后期(在吹炼中后期，钢水温度过高)，转炉开始有富余的热量，必须加入适当的冷却剂，此时将副流道打开通入CO2，CO2起到冷却剂作用，(CO2与Fe的反应为吸热反应，从而抑制钢水温度过高，同时该反应生成CO，提高转炉煤气的品位；采用CO2作为冷却剂，将避免常规铁矿石类冷却剂有害元素的带入，提高钢水纯净度)，CO2除了作为冷却剂外，控制主流道的O2和副流道的CO2还可以防止炉渣“返干”或者炉渣过度泡沫化，从而减少转炉发生喷溅，提高钢水终点的碳、温命中率。
中国专利“吴伟，胡砚彬，佟溥翘等，一种双流股氧枪及其使用方法，授权公告号CN106282481 B”，通过对常规二次燃烧氧枪技术的分析，指出了现有技术的不足，主要有：(1)副氧孔通道占据喷头的较大的水冷空间，降低了其喷头使用寿命；(2)由于喷头内腔冷却空间的限制，制约了副孔出口数量的增加，影响了二次燃烧效果的发挥；(3)二次燃烧产生大量的CO2，降低了转炉煤气的浓度，影响了转炉煤气的回收的气量；(4)二次燃烧氧枪，特别是双流道氧枪，副孔占据较多的流量，导致转炉溅渣效果不好。并针对上述不足，公开了一种副孔出口个数是副孔入口的1～3倍的新型双流股氧枪结构，由外管、中管和进氧管组成，中管进水，外管出水，进氧管输送氧气，氧气出口分为主孔和副孔，包括氧枪主孔和副孔均在喷头上。在喷头的氧气入口方向，氧气入口的主、副孔数是相同的，在喷头氧气出口方向上，主孔个数不变，副孔出口个数是副孔入口的1～3倍，副孔的出口方向可是多方向的，氧气流量分配给主孔和副孔，其中主孔流量占总供氧量85％以上，副孔流量占总供氧小于15％。氧枪采用恒压变枪位操作工艺，氧压控制在0.7～1.0Mpa，吹炼枪位高于传统枪位100～200mm，溅渣时的氮气压力控制在1.0～1.3Mpa，溅渣枪位高于传统氧枪枪位50～100mm。氧气流量Q＝W·T，其中Q为主孔和副孔的氧气消耗量，Nm3；W为吨钢氧气消耗量，主孔取值为40～60Nm3/t，副孔取值为4～10Nm3/t；T为转炉出钢量，t；吹氧强度为3.0Nm3/t.min，底吹氩气强度为0.03Nm3/t.min。该发明氧枪的主孔的马赫数和中心夹角是按照的传统氧枪设计的，主孔供氧流量是传统氧枪的85％，在保证使用压力的前提下，能够满足转炉溅渣护炉的要求。由于副孔的流量只占主孔流量的15％，产生的CO2量较少，能够满足转炉煤气回收的要求；同时，具有二次燃烧面积大、燃烧效率高的特点，从而达到增强转炉化渣能力、提高转炉终点温度的目的，满足转炉高冷料比冶炼需求。
中国专利“郑淑国，刘志远，安艳飞等，一种提高转炉废钢比的单流道二次燃烧氧枪及其使用方法，申请公布号CN 108977620A”，针对上述专利中副孔流量小于15％、二次燃烧补热效果有限以及副孔出口个数多于其入口个数的设计冷却难度很大、实际生产适应性差等不足，公开了一种氧枪喷头端面设置有主氧喷孔、喷头侧壁设置有副氧喷孔结构的二次燃烧氧枪，其中，副氧喷孔流量占总供氧流量的15～30％，主氧喷孔流量占总供氧流量的70～85％。主氧喷孔轴线与枪体轴线之间的张角α为9°～18°，副氧喷孔与枪体轴线之间的张角β为α的2.1～2.5倍。主氧喷孔与副氧喷孔在喷头轴向间距为40～150mm；副氧喷孔与主氧喷孔的个数比为1.0～2.0倍，主氧喷孔的喉口直径d喉为25～45mm，主氧喷孔出口直径d1为d喉的1.1～1.5倍。副氧喷孔为直筒型或突跃扩张型结构，直筒型结构副氧喷孔入口直径d2为d喉的0.3～0.5倍；突跃扩张型结构副氧喷孔扩张段直径d3为副氧喷孔入口直径d2的1.1～1.5倍。其使用方法包括以下步骤，步骤1，上一炉出钢完成后，倒净炉渣，堵住出钢口，由天车向转炉内添加废钢，之后将铁水包内的铁水兑入转炉；步骤2，由二次燃烧氧枪升降机构对单流道二次燃烧氧枪进行控制，并提供合适的供氧压力和流量；在送氧开吹的同时，加入第一批渣料，加入量为全炉总渣量的四分之三；步骤3，开吹3～4min后，第一批渣料化好，再加入第二批渣料；吹炼过程中，将供氧流量和供氧压力控制在合理的范围内，加强对转炉熔池的搅拌，使熔池内钢水成分和温度均匀；当吹炼到达所炼钢种要求时，提枪停吹，倒炉取样并进行出钢。其中，步骤2的供氧压力为0.75～1.25Mpa，供氧压力为常规氧枪供氧压力的1.05～1.25倍，供氧流量为17000～45000Nm3/h，供氧流量为常规氧枪供氧流量的1.10～1.35倍。该发明的单流道二次燃烧氧枪主氧喷孔与常规传统氧枪设计一致，在原有喷头基础上，开设有合理的副氧喷孔结构，在保证副氧喷孔射流既不与主氧喷孔射流发生“卷吸”现象又不对转炉炉衬造成侵蚀的情况下，利用副氧喷孔射出的氧气射流与炉内一氧化碳燃烧产生大量的热量来加热钢水，可增加入炉废钢量，提高转炉废钢比；该二次燃烧氧枪还有利于转炉冶炼过程化渣，增大供氧强度，减少供氧时间，缩短转炉冶炼周期，并提高转炉终点脱硫率，因而，既能大幅提高转炉内一氧化碳的二次燃烧率，又不影响氧枪主氧孔的脱碳及溅渣的冶金功能；同时，该氧枪不需对原有枪体进行改造，只对氧枪喷头进行改造，且副孔出口个数与入口个数相同，对冷却水通入管道改造较小，枪身冷却效果好，加工难度小，制造成本低。但在工业性实验中存在副氧喷孔下方枪头烧蚀漏水、氧枪寿命短的不足。
中国专利“陈洪智，一种自旋式二次燃烧氧枪及其应用，申请公布号CN105154617A”，针对常规二次燃烧氧枪局域集中燃烧效率低、径向射流炉衬冲刷剧烈的不足，公开了一种枪体周向设置有多个二次氧孔结构的二次燃烧氧枪；其中，二次氧孔贯穿枪身外管和中层隔水管与氧枪氧管相切，二次氧孔的轴线与氧枪枪体的轴线夹角α为30°～60°；二次氧孔数量为3～5个，孔径为3～7mm，与主氧喷头相距400～1600mm。该发明氧枪二次氧孔的二次氧流同时拥有轴向、径向和切向速度分量，从而在转炉内部形成旋转式向下二次氧流，扩大二次燃烧反应区域同时减轻高温炉气对转炉炉衬的冲刷侵蚀。但其复杂的二次氧孔结构增大了氧枪的加工制作难度，至今未见实际生产应用报道。
综上所述可见，在单流道二次燃烧氧枪技术方面，国内外学者先后对二次燃烧效率的提升、主副氧喷孔流量分配、枪头结构与氧枪操控方法等开展了大量的研究，并形成了系列专利技术，部分技术在工业性试验中取得了良好的补热升温效果，但在主副氧喷孔流量的最佳分配、副喷孔的结构与布置方式方面未能达成一致，在二次燃烧氧枪损毁机制、氧枪服役寿命、二次燃烧高效传热、主副喷孔射流干涉等方面研究较少。
发明内容
本发明的目的就是针对现有技术的缺陷，提供一种能提高氧枪二次燃烧补热量与补热效率的高效长寿单流道二次燃烧氧枪及使用方法，促进废钢熔化，缩短冶炼周期，提高转炉冶炼废钢比。
为实现上述目的，本发明所设计的高效长寿单流道二次燃烧氧枪，包括枪体和枪头；所述枪体包括外管、中间管和中心管，中间管与中心管之间的环缝为进水流道，中间管与外管之间的环缝为出水流道，中心管为喷吹氧气流道；所述枪头包括枪头端部和分水盘；所述枪头端部上沿圆周方向分别均匀布置有一圈喷吹主孔和一圈喷吹副孔，且喷吹副孔位于外圈、喷吹主孔位于内圈；沿每个喷吹主孔的轴线方向向内延伸有主孔流道，主孔流道与对应的喷吹主孔相连通；沿每个喷吹副孔的轴向方向向内延伸有副孔流道，副孔流道与对应的喷吹副孔相连通；所述枪头端部的外端面沿径向方向由内到外依次划分为中心弧形面、主孔圆锥面、中间弧形面、副孔圆锥面及外圆弧面，所有喷吹主孔的出口外边沿的最低点均位于主孔圆锥面的底边沿上、最高点均位于主孔圆锥面的顶边沿上，同理，所有喷吹副孔的出口外边沿的最低点均位于副孔圆锥面的底边沿上、最高点均位于副孔圆锥面的顶边沿上。
进一步地，所述喷吹主孔的个数与喷吹副孔的个数相同，呈交替均匀布置。
进一步地，每个所述主孔流道为拉瓦尔型结构，每个主孔流道的轴线与对应的喷吹主孔的出口外边沿所在的面垂直，射流马赫数为2.0～2.2。
进一步地，每个所述副孔流道为直管结构，每个副孔流道的轴线与对应的喷吹副孔的出口外边沿所在的面垂直或不垂直，喷吹副孔吹氧流量占总供氧流量的15～20％。
进一步地，每个所述主孔流道的轴线与枪体轴线之间的夹角α为8°～15°。
进一步地，每个所述副孔流道的轴线与枪体轴线之间的夹角β为30°～45°。
进一步地，所述副孔流道的轴线投影到枪头端部外端面的投影线与枪头端部外端面的中心点到投影线内起点的连线的夹角γ为5°～15°。
还提供一种高效长寿单流道二次燃烧氧枪的使用方法，采用上述所述的高效长寿单流道二次燃烧氧枪按照恒压变枪位操作工艺进行转炉吹炼与溅渣护炉，氧气压力控制在0.7～1.3Mpa，吹炼枪位比传统枪位低40～80mm，溅渣时的氮气压力控制在0.75～1.3Mpa，溅渣枪位比传统氧枪枪位低0～80mm；氧气流量Q＝W·T，其中Q为喷吹主孔或喷吹副孔的氧气消耗量；W为吨钢氧气消耗量，取值为45～55Nm3/t；T为转炉出钢量；吹氧强度为3.0～4.0Nm3/t.min，底吹强度为0.01～0.03Nm3/t.min。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：本发明通过氧枪喷吹副孔结构与布置方式的设计，提高转炉炼钢过程煤气的二次燃烧率，通过喷吹主孔分布的优化，降低主副射流干涉效应，促进炉内二次燃烧，改善转炉吹炼冶金效果，通过枪头冷却强化，抑制氧枪枪头烧蚀，延长氧枪服役寿命，达到提高转炉废钢比、缩短转炉冶炼周期、改善钢水质量等综合效果。
附图说明
图1为本发明高效长寿单流道二次燃烧氧枪结构示意图；
图2为图1的右视示意图；
图3为本发明另一种喷吹主孔、喷吹副孔布置示意图。
其中，副孔流道1、中心管2、中间管3、外管4、主孔流道5、喷吹副孔6、分水盘7、喷吹主孔8、枪头端部9。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明。
实施例1：如图1、2所示的150吨转炉高效长寿单流道二次燃烧氧枪，包括枪体和枪头；枪体包括外管4、中间管3和中心管2，中间管3与中心管2之间的环缝为进水流道，中间管3与外管4之间的环缝为出水流道，中心管2为喷吹氧气流道；枪头包括枪头端部9和分水盘7。枪头端部9上沿圆周方向分别均匀布置有一圈喷吹主孔8和一圈喷吹副孔6，且喷吹副孔6位于外圈、喷吹主孔8位于内圈，且喷吹主孔的个数与喷吹副孔的个数相同，呈交替均匀布置。沿每个喷吹主孔8的轴线方向向内延伸有主孔流道5，主孔流道5与对应的喷吹主孔8相连通；沿每个喷吹副孔6的轴向方向向内延伸有副孔流道1，副孔流道1与对应的喷吹副孔6相连通；枪头端部9的外端面沿径向方向由内到外依次划分为中心弧形面、主孔圆锥面、中间弧形面、副孔圆锥面及外圆弧面，所有喷吹主孔8的出口外边沿的最低点均位于主孔圆锥面的底边沿上、最高点均位于主孔圆锥面的顶边沿上，同理，所有喷吹副孔6的出口外边沿的最低点均位于副孔圆锥面的底边沿上、最高点均位于副孔圆锥面的顶边沿上。
每个主孔流道5为拉瓦尔型结构，每个主孔流道5的轴线与对应的喷吹主孔8的出口外边沿所在的面垂直，射流马赫数为2.0～2.2；每个主孔流道5的轴线与枪体轴线之间的夹角α为8°～15°。每个副孔流道1为直管结构，每个副孔流道1的轴线与对应的喷吹副孔6的出口外边沿所在的面垂直或不垂直，喷吹副孔吹氧流量占总供氧流量的15～20％(即体积百分比)；每个副孔流道的轴线与枪体轴线之间的夹角β为30°～45°，副孔流道的轴线投影到枪头端部外端面的投影线与枪头端部外端面的中心点到投影线内起点的连线的夹角γ为5°～15°。
采用上述的高效长寿单流道二次燃烧氧枪在150吨转炉按照恒压变枪位操作工艺进行转炉吹炼与溅渣护炉，氧气压力控制在0.75～1.0Mpa，吹炼枪位比传统枪位(1.4～1.8m)低40～80mm，溅渣时的氮气压力控制在0.8～1.1Mpa，溅渣枪位比传统氧枪枪位(0～2.0m)低0～80mm；氧气流量Q＝W·T，其中Q为喷吹主孔或喷吹副孔的氧气消耗量，Nm3；W为吨钢氧气消耗量，取值为45-55Nm3/t；T为转炉出钢量，t；吹氧强度为3.0～4.0Nm3/t.min，底吹强度为0.01～0.03Nm3/t.min。
实施例2：如图1、2所示的300吨转炉高效长寿单流道二次燃烧氧枪。氧枪结构与实施例1相同，氧枪的使用方法略有差异，具体为：采用上述的高效长寿单流道二次燃烧氧枪在300吨转炉按照恒压变枪位操作工艺进行转炉吹炼与溅渣护炉，氧气压力控制在0.9～1.3Mpa，吹炼枪位比传统枪位(1.9～2.4m)低40～80mm，溅渣时的氮气压力控制在0.9～1.3Mpa，溅渣枪位比传统氧枪枪位(0～2.0m)低0～80mm；氧气流量Q＝W·T，其中Q为喷吹主孔或喷吹副孔的氧气消耗量，Nm3；W为吨钢氧气消耗量，取值为45-55Nm3/t；T为转炉出钢量，t；吹氧强度为3.0～4.0Nm3/t.min，底吹强度为0.01～0.03Nm3/t.min。
本发明通过由外管、中间管和中心管组成的枪体结构，保证了本发明高效长寿单流道二次燃烧氧枪喷射氧气流道与冷却水流道的畅通；通过枪头端部、分水盘、喷吹主孔及喷吹副孔组成的枪头结构设计，保证了氧枪服役条件下枪头的均匀冷却，避免枪头局部高温烧蚀，延长氧枪服役寿命，降低枪头加工制作难度。
通过枪头端部的外端面由锥形面和弧形面交替构成的组合面结构设计，保证了喷吹主孔与喷吹副孔的出口在枪头端部复合端面的锥形面区域的可靠布局，降低了喷吹射流之间相互卷吸干涉引起的偏流及其造成的喷吹主孔与喷吹副孔出口壁面局域冲刷磨损，提高了喷吹主孔与喷吹副孔出口流场的均匀稳定性，延缓了氧枪服役过程中喷吹主孔与副孔的磨损扩孔进程，稳定氧枪的喷射性能以及转炉吹炼与二次燃烧效率，延长氧枪服役寿命。
通过拉瓦尔型主孔流道结构设计，保证了喷吹主孔喷吹射流的超音速，通过控制主孔流道射流马赫数为2.0～2.2，强化喷吹主孔的喷射动能与顶吹熔池搅拌强度，提高转炉冶炼效率；通过主孔流道的轴线与对应的喷吹主孔的出口外边沿所在的面垂直的结构设计，提高喷吹射流的稳定性和喷口射流充满度，避免喷口的不均匀磨损与射流卷渣粘渣粘钢熔损。
通过副孔流道为直管结构的设计，保证的喷吹副孔的亚音速喷射，降低喷吹副孔射流对喷吹主孔射流的干扰，保证氧枪喷吹主孔射流的喷吹冶炼性能；通过控制喷吹副孔吹氧流量占总供氧流量的15～20％，保证合理的炉内二次燃烧补热量；通过每个副孔流道的轴线与对应的喷吹副孔的出口外边沿所在的面垂直结构设计，提高喷吹副孔喷吹射流的稳定性和喷口射流充满度，避免喷口的不均匀磨损与射流卷渣粘渣粘钢熔损；通过副孔流道的轴线投影到枪头端部外端面的投影线与枪头端部外端面的中心点到投影线内起点的连线的夹角γ为5°～15°的结构设计，扩大喷吹副孔射流的混合区域，提高炉内二次燃烧效率与补热效果。
通过喷吹主孔与喷吹副孔数量、布置方式以及其它结构参数的限定和本发明高效长寿单流道二次燃烧氧枪的使用方法，能够改善氧枪主孔射流的冲击面积与冶金反应速度，稳定副孔射流的二次燃烧补热强度，实现氧枪主孔与副孔射流功能的耦合优化，达到提高转炉废钢加入量、促进炉内废钢快速熔化、缩短冶炼周期、改善钢水冶炼质量与溅渣护炉效果等综合目标。
喷吹主孔和喷吹副孔的布置还可以如图3所示，枪头端部的中心位置处布置一个中心喷吹主孔，该中心喷吹主孔对应的主孔流道轴线与枪体轴线同轴线，喷吹主孔以中心喷吹主孔为圆心沿圆周均匀分布，每相邻两个喷吹主孔之间设置一组喷吹副孔总成，每组喷吹副孔总成由两个喷吹副孔组成，所有喷吹副孔总成以中心喷吹主孔为圆心沿圆周均匀分布。

Claims (8)

1.一种高效长寿单流道二次燃烧氧枪，包括枪体和枪头；所述枪体包括外管、中间管和中心管，中间管与中心管之间的环缝为进水流道，中间管与外管之间的环缝为出水流道，中心管为喷吹氧气流道；所述枪头包括枪头端部和分水盘；其特征在于：所述枪头端部上沿圆周方向分别均匀布置有一圈喷吹主孔和一圈喷吹副孔，且喷吹副孔位于外圈、喷吹主孔位于内圈；沿每个喷吹主孔的轴线方向向内延伸有主孔流道，主孔流道与对应的喷吹主孔相连通；沿每个喷吹副孔的轴向方向向内延伸有副孔流道，副孔流道与对应的喷吹副孔相连通；所述枪头端部的外端面沿径向方向由内到外依次划分为中心弧形面、主孔圆锥面、中间弧形面、副孔圆锥面及外圆弧面，所有喷吹主孔的出口外边沿的最低点均位于主孔圆锥面的底边沿上、最高点均位于主孔圆锥面的顶边沿上，同理，所有喷吹副孔的出口外边沿的最低点均位于副孔圆锥面的底边沿上、最高点均位于副孔圆锥面的顶边沿上。
2.根据权利要求1所述高效长寿单流道二次燃烧氧枪，其特征在于：所述喷吹主孔的个数与喷吹副孔的个数相同，呈交替均匀布置。
3.根据权利要求1所述高效长寿单流道二次燃烧氧枪，其特征在于：每个所述主孔流道为拉瓦尔型结构，每个主孔流道的轴线与对应的喷吹主孔的出口外边沿所在的面垂直，射流马赫数为2.0～2.2。
4.根据权利要求1所述高效长寿单流道二次燃烧氧枪，其特征在于：每个所述副孔流道为直管结构，每个副孔流道的轴线与对应的喷吹副孔的出口外边沿所在的面垂直或不垂直，喷吹副孔吹氧流量占总供氧流量的15～20％。
5.根据权利要求1所述高效长寿单流道二次燃烧氧枪，其特征在于：每个所述主孔流道的轴线与枪体轴线之间的夹角α为8°～15°。
6.根据权利要求1所述高效长寿单流道二次燃烧氧枪，其特征在于：每个所述副孔流道的轴线与枪体轴线之间的夹角β为30°～45°。
7.根据权利要求1所述高效长寿单流道二次燃烧氧枪，其特征在于：所述副孔流道的轴线投影到枪头端部外端面的投影线与枪头端部外端面的中心点到投影线内起点的连线的夹角γ为5°～15°。
8.一种高效长寿单流道二次燃烧氧枪的使用方法，其特征在于：采用权利要求1所述的高效长寿单流道二次燃烧氧枪按照恒压变枪位操作工艺进行转炉吹炼与溅渣护炉，氧气压力控制在0.7～1.1Mpa，吹炼枪位比传统枪位低40～80mm，溅渣时的氮气压力控制在0.75～1.3Mpa，溅渣枪位比传统氧枪枪位低0～80mm；氧气流量Q＝W·T，其中Q为喷吹主孔或喷吹副孔的氧气消耗量；W为吨钢氧气消耗量，取值为45～55Nm3/t；T为转炉出钢量；吹氧强度为3.0～4.0Nm3/t.min，底吹强度为0.01～0.03Nm3/t.min。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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SU1740430A1 (ru) * 1990-03-26 1992-06-15 Мариупольский металлургический институт Сопло продувочной фурмы сталеплавильного агрегата
CN114196798A (zh) * 2021-11-23 2022-03-18 武汉钢铁有限公司 单流道二次燃烧氧枪及其使用方法

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1740430A1 (ru) * 1990-03-26 1992-06-15 Мариупольский металлургический институт Сопло продувочной фурмы сталеплавильного агрегата
CN114196798A (zh) * 2021-11-23 2022-03-18 武汉钢铁有限公司 单流道二次燃烧氧枪及其使用方法

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