一种抑制转炉后期喷溅的高供氧强度氧枪喷头及吹炼方法与流程

本申请涉及转炉运行，尤其涉及一种抑制转炉后期喷溅的高供氧强度氧枪喷头及吹炼方法。

背景技术：

1、转炉炼钢过程中的喷溅是长期困扰生产的顽疾；喷溅造成铁水与热量损失，增加造渣剂与氧气消耗，并易粘附烟罩和氧枪、加重除尘负担，严重时导致生产中断并威胁设备与人员安全；随着炼铁侧富氧提产，缩短转炉纯吹氧时间成为提升产能的核心诉求，提高供氧强度是缩短吹氧时间最直接的手段，工程上通常通过加大喷孔喉口直径、提高氧流量与设计马赫数实现，然而单纯加大喉口与氧流量会带来副作用：氧气射流冲击面积增大、对熔池搅拌过于剧烈，致使炉渣中全铁（tfe）含量升高，吹炼后期碳氧反应剧烈时极易诱发喷溅，生产实践表明，仅将喉口由41.4mm加大至42.3mm、氧流量由52000nm3/h提高至55000nm3/h而保持喷孔夹角14°不变时，供氧时间虽缩短，但后期喷溅明显加剧，喷溅率难以控制。

2、转炉后期喷溅主要与过程温度及枪位控制不当有关，具体包括：返干后吊枪时间过长、过程温度过高、炉渣化开后枪位偏高、下副枪前炉渣过稀、终点拉碳压枪过快等。

3、现有技术中，氧枪喷头的改进方案主要有以下几类：一是采用异夹角或双角度多孔喷头，如将六个喷孔分为两组不同夹角（如10°-14°与16°-20°组合）交错布置；二是采用五孔或“5+1”孔中心孔结构；三是单纯调整马赫数或喉口直径，其中异夹角喷头结构复杂、铸造难度大，大小孔射流相互干扰，在高供氧强度下对后期喷溅抑制效果有限；常规等夹角六孔喷头则受限于“提高供氧强度必然加剧后期喷溅”的本领域技术偏见，难以同时满足短冶炼周期与低喷溅率的双重要求，故有待改善。

技术实现思路

1、为了解决上述技术问题，本申请提供一种抑制转炉后期喷溅的高供氧强度氧枪喷头及吹炼方法。

2、第一方面，本申请提供的一种抑制转炉后期喷溅的高供氧强度氧枪喷头采用如下的技术方案：

3、一种抑制转炉后期喷溅的高供氧强度氧枪喷头，包括喷头本体和设置在所述喷头本体端面上的六个拉瓦尔型喷孔，六个所述喷孔围绕所述喷头本体的轴线均匀分布，且各所述喷孔的轴线与所述喷头本体轴线之间的夹角相等；所述喷孔的喉口直径为42.0mm-42.6mm，出口直径为57.3mm-58.3mm；所述喷孔轴线与所述喷头本体轴线之间的夹角为13.3°-13.7°；所述喷孔的设计马赫数为2.10-2.15；所述喷头本体在工作氧压0.95mpa-0.97mpa下的设计氧流量为55000nm3/h-57000nm3/h。

4、优选的，所述喷孔的喉口直径为42.3mm，出口直径为57.8mm。

5、优选的，所述喷孔轴线与所述喷头本体轴线之间的夹角为13.5°。

6、优选的，所述喷孔的设计马赫数为2.12。

7、优选的，所述喷头本体的工作氧压为0.96mpa，设计氧流量为56000nm3/h。

8、第二方面，本申请还提供一种抑制转炉后期喷溅的高供氧强度吹炼方法，包括如下步骤：

9、s1：装料：向转炉内装入废钢和铁水，铁水装入量按低铁耗工况控制，废钢装入量根据倒罐站实测铁水硅含量和温度、结合历史炉次数据查取参考值，避免入炉热量过剩导致前期喷铁或热量不足导致溢低温渣；

10、s2：吹炼前期：降氧枪点火，按铁水硅含量分档控制造渣制度，当铁水硅含量≥0.60wt%时，采用双渣操作并增加前期生白云石和石灰加入量；当铁水硅含量＜0.40wt%时，适当减少前期造渣料加入量，同时控制留渣量和废钢堆比重，避免留渣过大或轻薄废钢过量；

11、s3：吹炼后期：采用六孔等夹角氧枪喷头，以56000nm3/h氧流量、0.96mpa工作氧压吹炼，控制氧枪枪位使六股氧气射流集中冲击熔池中心区域；操作上需注意，返干后吊枪时间不宜过长，下副枪前控制炉渣状态，避免炉渣过稀，终点压枪拉碳时控制降枪速率，避免碳氧反应过于强烈。

12、优选的，所述步骤s3中，吹炼全程配合底吹气体搅拌，底吹强度0.03nm3/（t·min）-0.10nm3/（t·min）。

13、优选的，将喷孔夹角由常规14°缩小至13.5°，喉口加大至42.3mm、马赫数提高至2.12、氧流量提高至56000nm3/h。

14、综上所述，本申请包括以下至少一种有益技术效果：

15、1.在保持六孔等夹角简单结构、便于铸造和维护的前提下，打破“提高供氧强度必然加剧后期喷溅”的技术偏见，工业对比试验表明，采用本发明喷头（夹角13.5°、喉口42.3mm、ma2.12、氧流量56000nm3/h）相较于原参数（夹角14°、喉口41.4mm、ma2.07、氧流量52000nm3/h），纯吹氧时间缩短，相较于仅加大喉口而保持夹角14°的对比例，后期喷溅率显著改善，月度平均喷溅率由7.37%降至0.86%；

16、2.喷溅率降低显著减少了钢水与渣料损失、氧耗及除尘负荷，按工业统计喷溅携带钢水量由基准约2.18t/炉下降至0.25t/炉以下，相应降低钢铁料消耗与后续钢渣处理成本，具备明显的节能降耗效果；

17、3.本申请不依赖复杂的异夹角孔型或中心附加孔，不增加喷头制造成本，便于在现有100t-150t顶底复吹转炉上直接替换实施，具有良好的推广应用价值。

1.一种抑制转炉后期喷溅的高供氧强度氧枪喷头，其特征在于：包括喷头本体和设置在所述喷头本体端面上的六个拉瓦尔型喷孔，六个所述喷孔围绕所述喷头本体的轴线均匀分布，且各所述喷孔的轴线与所述喷头本体轴线之间的夹角相等；所述喷孔的喉口直径为42.0mm-42.6mm，出口直径为57.3mm-58.3mm；所述喷孔轴线与所述喷头本体轴线之间的夹角为13.3°-13.7°；所述喷孔的设计马赫数为2.10-2.15；所述喷头本体在工作氧压0.95mpa-0.97mpa下的设计氧流量为55000nm3/h-57000nm3/h。

2.根据权利要求1所述的一种抑制转炉后期喷溅的高供氧强度氧枪喷头，其特征在于：所述喷孔的喉口直径为42.3mm，出口直径为57.8mm。

3.根据权利要求1所述的一种抑制转炉后期喷溅的高供氧强度氧枪喷头，其特征在于：所述喷孔轴线与所述喷头本体轴线之间的夹角为13.5°。

4.根据权利要求1所述的一种抑制转炉后期喷溅的高供氧强度氧枪喷头，其特征在于：所述喷孔的设计马赫数为2.12。

5.根据权利要求1所述的一种抑制转炉后期喷溅的高供氧强度氧枪喷头，其特征在于：所述喷头本体的工作氧压为0.96mpa，设计氧流量为56000nm3/h。

6.一种采用如权利要求1-5任一所述喷头的吹炼方法，其特征在于，包括如下步骤：

7.根据权利要求6所述的吹炼方法，其特征在于：所述步骤s3中，吹炼全程配合底吹气体搅拌，底吹强度0.03nm3/（t·min）-0.10nm3/（t·min）。

8.根据权利要求6所述的吹炼方法，其特征在于：将喷孔夹角由常规14°缩小至13.5°，喉口加大至42.3mm、马赫数提高至2.12、氧流量提高至56000nm3/h。