CN1274011A - 转炉溅渣护炉用喷枪及其喷溅方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于转炉炼钢领域。主要适用于大型转炉在出钢后的溅渣护炉。本发明所述的喷枪由喷管和喷头组成。喷管由外套管、中层水管和氮气内管组成。喷头为整体结构,它包含外壁、冷却水壁、气室和喷孔,喷管与喷头相应的部位相接。喷头含有6个喷孔。转炉出钢后,加入调渣料,随即喷吹氮气,进行溅渣护炉。调渣料由轻烧镁球和轻烧白云石组成,其加入量为1—2kg/T钢,氮气总流量为820—850Nm³/min。氮气出口速度>530m/s。

Description

转炉溅渣护炉用喷枪及其喷溅方法

本发明属于转炉炼钢领域。主要适用于大型转炉的溅渣护炉。

转炉炼钢时，由于受钢液和渣液的侵蚀和冲击，其炉衬受到严重的侵蚀，因此，在出钢后，往往需要对炉衬进行修补，通常是采用喷补料或焦油、白云石砖作为修补炉衬的原料。转炉炉衬的修补，不仅消耗了大量的耐火材料，降低转炉生产率，而且还需消耗繁重的体力劳动。

为此，近年来国际上开发了转炉溅渣护炉方法。该方法是在转炉出钢后留下部分终渣，并加入适量的调渣剂，使炉渣具有合适的粘度和耐火度，再用氧枪向炉渣喷吹高压氮气，冲击炉渣，使炉渣飞溅到炉衬上，在炉衬表面形成一层抗侵蚀的保护层，达到保护炉衬的目的。

在现有技术中，采用炼钢用氧枪向炉渣喷吹高压氮气，进行溅渣护炉存在如下问题：

(1)在大型转炉上，采用炼钢氧枪喷吹高压氮气进行溅渣护炉时，在氧枪端部及其以上部位的枪管上经常粘结20-30mm厚的稠渣，而且稠渣中含有部分铁珠，下一炉炼钢时，氧气进入稠渣与枪体的间隙，稠渣中的铁珠与氧气作用而燃烧，局部高温可使氧枪管壁熔化而漏水，需马上更换枪管及喷头，既影响生产，也极不安全。

(2)炼钢氧枪由于喷头结构所限，喷吹的氮气所产生的射流性质不能满足溅渣护炉的要求，另外，所消耗的氮气量也大，成本高。

(3)炼钢氧枪使用寿命短，一般不超过20炉。

(4)现有氧枪喷头只有5个喷孔，其中一个在中心，另4个按90°角均匀分布在周边。中心喷孔垂直冲击熔渣，往炉壁溅渣的作用较差，往炉壁上有效溅渣的喷孔只有4个，使炉壁上挂渣的均匀性受到影响。

本发明的目的在于提供一种氮气射流性质能满足使用要求，且喷枪使用寿命长及氮气消耗量低的转炉溅渣护炉用喷枪及喷溅方法。

针对上述目的，本发明采用如下技术方案：

本发明所述的转炉溅渣护炉用喷枪由连接管和喷头两部分组成，两者采用焊接连接。连接管包括外套管(枪管)、中层水管和氮气内管组成。喷头为整体结构，它包含外壁、冷却水壁、气室、喷孔和挡水板。喷头外壁与连接管的外套管相接，喷头的气室与喷管的氮气内管相接，喷头的冷却水壁与连接管的中层水管相接，挡水板处于喷头的冷却水通道之内。

喷头含有6个喷孔，它们均匀地分布在喷头端部的周边，两个相邻喷孔之间夹角为60°，喷孔为拉瓦尔孔型，出口直径φ₁为52-57mm，喉口直径φ₂为38-44mm，每个喷孔的中心轴线与喷枪的中心轴线的夹角α为10-15°。

本发明所述的转炉溅渣护炉喷溅方法的具体操作步骤及参数如下：

转炉溅渣是在转炉出钢后1分钟以内进行，当转炉出钢完毕之际，将氧枪提取出炉，迅速将溅渣用的调渣料加入转炉中，随即将溅渣专用喷枪插入转炉内，喷枪喷头距离炉底底部的枪位高度为2.0-2.5米，喷枪定位后，开始利用喷枪向炉内喷吹氮气，6个喷孔喷吹氮气的流量为820-850Nm³/min，在喷头喷孔，氮气射流的出口速度＞530m/s，喷溅时间3-5min。转炉炉壁所挂的溅渣层厚度为18-25mm。

所述的调渣料的配比(重量％)为：轻烧镁球10-15％，轻烧白云石85-90％；

其中轻烧镁球的化学成分(重量％)为：MgO 65-72％，比皆是CaO 1.0-1.5％，SiO₂ 4.0-6.0％，Al₂O₃ 1.0-2.0％，Fe₂O₃≤1.5，灼碱20-24.0％；

轻烧白云石的化学成分(重量％)为：MgO 34-38％，CaO 54-58％，SiO₂5.5-6.5％，Al₂O₃ 1.0-2.0％，Fe₂O₃≤1.5％，灼碱1.0-1.3％；

调渣料的加入量为1-2公斤/吨钢(转炉吨位)。通常，转炉出钢后仍留有部分余渣。

与现有技术相比，本发明具有如下优点：

(1)本发明喷头的6个喷孔均匀地分布在喷头周边，氮气射流的覆盖面大，能够将护炉调渣料有效地均匀地喷溅到转炉炉衬的各处。

(2)本发明喷孔出口处的马赫数高(M＝2.05-2.4)，氮气射流速度大，射流出口动量大，能大大提高喷溅效果和喷溅速度，缩短整个喷溅时间，提高工作效率。

(3)本发明由于喷头设计合理，氮气流量小，能节省氮气，降低成本。

(4)由于本发明将炼钢氧枪与溅渣护炉喷枪两者分开使用，所以喷枪端部所粘结的钢渣，在喷溅结束后的自然冷却过程中可以自行脱落，不会发生枪体烧穿事故。

(5)喷枪使用寿命长，其枪龄超过2000次。

现结合附图，对本发明作进一步说明。

附图1为本发明转炉溅渣护炉用喷枪的结构示意图。

附图2为喷枪喷头的横截面(C-C剖面)示意图。

由图中看出，本发明转炉溅渣护炉用喷枪由连接管2和紫铜喷头1组成，两者采用焊接连接。连接管2由外套管6(枪管)、中层水管7和氮气内管8组成。喷头1为整体结构，它包含外壁3、冷却水壁4、气室5、喷孔11、加强筋12、和挡水板10。喷头的外壁3与喷管的外套管6相接，喷头的气室5与喷管的氮气内管8相接，喷头的冷却水壁4与喷管的中层水管7滑动相接。挡水板10处于喷头的冷却水通道13之内。图中12为加强筋，14为连接管2和紫铜喷头1的连接线。

喷头有6个喷孔11，均匀分布在喷头端部，两个相邻喷孔之间的夹角为60°，在喷头内，每个喷孔的周边均有冷却水通道15。喷头的气室5与6个喷孔直接相通。喷孔为拉瓦尔孔型，出口处直径φ₁较大，φ₁为52-57mm，喉口直径φ₂为38-44mm，每个喷孔的中心轴线与喷枪的中心轴线的夹角α为10-15。

实施例

采用本发明所述的转炉溅渣护炉用喷枪及其喷溅方法，在300吨的转炉上实施了3炉溅渣护炉试验。试验中所采用喷枪的有关结构参数如表1所示。3炉钢出钢后，留有部分余渣，将本发明所述的喷枪插入炉中定位，将调渣料加入炉中，随即开始喷吹氮气进行溅渣。

每炉试验中，终渣量、加入的调查料成分和加入量、氮气消耗量、枪位高度以及溅喷时间如表2所示。终渣成分、溅渣层厚度、炉衬砖消耗量、补炉料消耗量及转炉作业率如表3所示。

为了对比，在同一炉体中，同样条件下，采用炼钢氧枪作为溅渣护炉用喷枪，进行了一炉溅渣护炉试验，其有关参数也例入了相应的表中。表1实施例及对比例喷枪的结构参数表2实施例及对比例喷枪喷溅参数表3实施例调渣料的配比(Wt％)

表4调渣料中轻烧镁球和轻烧白云石的化学成分(wt％)

表5实施例及对比例喷枪喷吹结果指标

Claims (3)

1、一种转炉溅渣护炉用喷枪，由喷管(2)和喷头(1)组成，两者采用焊接连接，喷管(2)由外套管(6)、中层水管(7)和氮气内管(8)组成；喷头(1)为整体结构，它包含外壁(3)、冷却水壁(4)、气室(5)、喷孔(11)；喷头的外壁(3)与喷管的外套管(6)相接，喷头的气室(5)与喷管的氮气内管(8)相接，喷头的冷却水壁(4)与喷管的中层水管(7)相接，；其特征在于：

喷头(1)含有6个喷孔(11)，它们均匀地分布在喷头端部的周边，两个相邻喷孔之间的夹角为60°，喷头的气室(5)与6个喷孔直接相通；喷孔为锥形孔，出口处直径φ₁为52-57mm，喉口直径φ₂为38-44mm，每个喷孔的中心轴线与喷枪的中心轴线的夹角α为8-11°。

2、根据权利要求1所述的喷枪，其特征在于在喷头的冷却水通道(13)之内设有挡水板(10)。

3.一种利用权利要求1所述的喷枪，进行转炉溅渣护炉的喷溅方法，在转炉出钢时，留有部分余渣，出钢后，加入调渣料，随即喷吹氮气，进行溅渣护炉，其特征在于：

(1)转炉出钢后，迅速将氧枪抽出，将本发明所述的喷枪插入炉内，喷枪在炉内的定位高度为2.0-2.5m；

(2)调渣料的配比(wt％)为：轻烧镁球10-15％，轻烧白云石85-90％；

其中轻烧镁球的化学成分(wt％)为：MgO 65-72％，CaO 1.0-1.5％，SiO₂4.0-6.0％，Al₂O₃ 1.0-2.0％，Fe₂O₃≤1.5，灼碱20-24.0％；

轻烧白云石的化学成分(wt％)为：MgO 34-38％，CaO 54-58％，SiO₂5.5-6.5％，Al₂O₃ 1.0-2.0％，Fe₂O₃≤1.5％，灼碱1.0-1.3％；

(3)调渣料的加入量为1-2Kg/T钢；

(4)喷头6个喷孔喷气氮气的流量为820-850Nm³/min；

(5)氮气射流的出口速度＞530m/s。

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