CN102994690A - 一种将旋流氧枪应用于转炉提钒的方法及旋流氧枪 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种将旋流氧枪应用于转炉提钒的方法及旋流氧枪，属于冶金技术领域。技术方案是：由连接在一起的氧枪枪身与喷头组成，喷头包含喷头端面（1）、喷孔、喷头外管（4）、中层隔水管（5）和内层氧管（6），喷头端面上设置喷孔，喷头端面设置在喷头外管的端部，喷头外管内设有中层隔水管，中层隔水管内设有内层氧管，内层氧管与喷孔连通；所述的喷头端面上沿同一圆周均匀分布多个喷孔，喷孔为先收缩后扩张型的拉瓦尔喷管。本发明有益效果为：相对于普通顶吹氧枪提钒，使用旋流氧枪提钒后，可以使提钒周期缩短1-2min/炉，同样铁水条件下钒回收率提高3%-5%，钒渣品位提高1%以上、钒渣中TFe可降低1%-2%左右，同时降低氧气消耗1-2Nm3/吨铁水。
Description
技术领域
本发明涉及一种将旋流氧枪应用于转炉提钒的方法及旋流氧枪，属于冶金技术领域。
背景技术
旋流氧枪，是指喷头轴线方向带有旋转角度的多孔氧枪，目前全部应用于转炉炼钢领域。而在转炉提钒工艺所采用的顶吹提钒氧枪，全部属于喷头轴线平面方向没有旋转角度的单孔或多孔普通氧枪，采用普通氧枪的提钒生产工艺存在如下问题：在提钒过程中存在氧气射流对转炉熔池搅拌效果较差、氧气利用效率低、钒渣氧化铁偏高、熔池温度不易控制；特别是使用普通顶吹氧枪吹炼低含钒（[V]≤0.25%）铁水时，钒回收率一般不易达到70%以上，且造成钒渣铁耗升高。因此，采用普通顶吹氧枪的提钒工艺，限制了转炉提钒各项技术经济指标的提高。
发明内容
本发明目的是提供一种将旋流氧枪应用于转炉提钒的方法及旋流氧枪，明显提高转炉提钒的动力学条件和氧气利用效率，明显降低钒渣中全铁（TFe）含量，进一步降低转炉提钒后半钢余钒、提高钒回收率、缩短供氧时间、提高冷却剂加入量，解决背景技术中存在的上述问题。
本发明的技术方案是：一种转炉提钒用旋流氧枪，由连接在一起的氧枪枪身与喷头组成，喷头包含喷头端面、喷孔、喷头外管、中层隔水管和内层氧管，喷头端面上设置喷孔，喷头端面设置在喷头外管的端部，喷头外管内设有中层隔水管，中层隔水管内设有内层氧管，内层氧管与喷孔连通；所述的喷头端面上沿同一圆周均匀分布多个喷孔，喷孔为先收缩后扩张型的拉瓦尔喷管，各喷孔轴线与氧枪枪身轴线形成夹角α，其值为9-12度；各喷孔与喷头轴线平面形成旋转夹角β，其值为8-10度。
所述的喷孔包括喷孔收缩段和喷孔出口，喷孔数量为3-5个，为水冷型氧枪；内层氧管6与氧枪枪身的内管之间采用O形密封圈连接。
喷孔收缩段直径31.4mm，喷孔出口直径41.4mm，马赫数为2.03，流量19000Nm3/h。
喷头外管直径为299mm，内层氧管直径为165mm。
内层氧管外设有多个沟槽，O形密封圈装入沟槽内，设有3-5个沟槽，起到连接密封作用，中层隔水管滑动连接，喷头外管与氧枪枪身通过焊接连接。
一种将旋流氧枪应用于转炉提钒的方法，采用上述转炉提钒用旋流氧枪，顶吹提钒，旋流氧枪是多孔旋流氧枪，其气体射流对熔池的水平冲力分解为径向冲力和切向冲力，切向冲力促使熔池产生旋转，改善了熔池搅拌效果，大幅度缩短了熔池混匀时间，为高效提钒创造了良好的动力学条件。
对于提钒过程，熔池内的主要反应为：铁水中的钒与炉渣中的（FeO）进行间接还原反应，生成钒渣，从而达到提钒的目的。而热力学条件显示，只有在低于1400℃的条件下，钒与氧的结合能力大于碳。再加之（FeO）与钒的反应为放热反应，因此必须严格控制熔池温度小于1400℃，以保证提钒保碳反应的顺利进行。同时，半钢余碳量越高，钢液流动性越好，越有利于渣钢分离。而旋流氧枪吹炼时所形成的水平旋转力很好的使得熔池表面的冲击面积增大，提高了渣钢反应速率，有利于（FeO）与钒的反应。而且，由于旋流氧枪气体射流的的冲击深度小，使得脱碳反应并不激烈，更好的做到了提钒保碳，也从某种程度上控制了熔池的温度。
提钒转炉应用旋流氧枪后，无需改动原有转炉炉体设施，最大限度的降低了技术改造成本。
提钒转炉应用旋流氧枪后，对原有生产工艺改动较小，根据喷头设计情况，可对原有提钒工艺进行细微调整、优化或是保持原有提钒工艺不做变化，都可达到提高转炉提钒技术指标，缩短提钒周期、降低提钒生产成本的目的。
本发明有益效果为：相对于普通顶吹氧枪提钒，使用旋流氧枪提钒后，可以使提钒周期缩短1-2min/炉，同样铁水条件下钒回收率提高3%-5%，钒渣品位提高1%以上、钒渣中TFe可降低1%-2%左右，同时降低氧气消耗1-2 Nm3/吨铁水。
附图说明
图1为本发明实施例旋流氧枪示意图；
图2为本发明实施例旋流氧枪局部剖视示意图；
图3为本发明实施例旋流氧枪俯视示意图；
图4为背景技术单孔或多孔提钒氧枪气体射流对熔池搅拌力示意图；
图5为本发明多孔提钒旋流氧枪气体射流对熔池搅拌力示意图；
图中：1—喷头端面；2—喷孔收缩段；3—喷孔出口；4—喷头外管；5—中层隔水管；6—内层氧管；7—沟槽；喷孔轴线与氧枪枪身轴线形成夹角α；喷孔与喷头轴线平面形成旋转夹角β。
具体实施方式
以下通过实施例对本发明做进一步说明。
本实施例为150吨转炉。
一种转炉提钒用旋流氧枪，由连接在一起的氧枪枪身与喷头组成，喷头包含喷头端面1、喷孔、喷头外管4、中层隔水管5和内层氧管6，喷头端面上设置喷孔，喷头端面设置在喷头外管的端部，喷头外管内设有中层隔水管，中层隔水管内设有内层氧管，内层氧管与喷孔连通；所述的喷头端面上沿同一圆周均匀分布多个喷孔，喷孔为先收缩后扩张型的拉瓦尔喷管，各喷孔轴线与氧枪枪身轴线形成夹角α，其值为11度；各喷孔与喷头轴线平面形成旋转夹角β，其值为10度。
所述的喷孔包括喷孔收缩段2和喷孔出口3，喷孔数量为五个，喷孔收缩段2直径31.4mm，喷孔出口3直径41.4mm，马赫数为2.03，流量19000Nm3/h。
喷头外管4直径为299mm，内层氧管6直径为165mm，为水冷型氧枪；内层氧管6与氧枪枪身的内管之间采用O形密封圈连接。
内层氧管外设有多个沟槽，O形密封圈装入沟槽7内，设有3-5个沟槽，起到连接密封作用，中层隔水管5滑动连接，喷头外管与氧枪枪身通过焊接连接。
一种将旋流氧枪应用于转炉提钒的方法，采用上述转炉提钒用旋流氧枪，顶吹提钒，旋流氧枪是多孔旋流氧枪，其气体射流对熔池的水平冲力分解为径向冲力和切向冲力，切向冲力促使熔池产生旋转，改善了熔池搅拌效果，大幅度缩短了熔池混匀时间，为高效提钒创造了良好的动力学条件。
转炉熔池的运动状态和搅拌效果主要取决于顶吹氧枪的气体射流与熔池的相互作用以及是否有底、侧吹搅拌，因此顶吹氧枪产生的气体射流的结构和特性必然对转炉冶炼效果产生极其重要的影响。传统提钒氧枪射流作用于熔池的冲力，只能分解为轴向冲力和水平冲力，见附图1所示；如果采用多孔旋流氧枪，其气体射流对熔池的水平冲力还可分解为径向冲力和切向冲力，见附图2所示。切向冲力促使熔池产生旋转，改善了熔池搅拌效果，大幅度缩短了熔池混匀时间，为高效提钒创造了良好的动力学条件。
本发明的原理如下：提钒炼钢厂采用双联法提钒时，通常会采用一座提钒转炉对二座炼钢转炉的生产方式，因此要求提钒周期应该控制在15min/炉以内。为保证铁水中钒的充分氧化以及冷却剂有足够的熔化时间，需要尽量提高提钒过程中的动力学条件和氧的利用效率。使用旋流顶吹氧枪可充分提高氧气射流对转炉熔池的搅拌效果。普通氧枪射流作用于熔池，冲力可分解为轴向冲力和水平冲力，而旋流氧枪的氧气射流对熔池的水平冲力还可分解为径向冲力和切向冲力，切向冲力的存在可以促使熔池产生旋转运动，提高了熔池的搅拌效果，同时使熔池混匀时间大幅缩短。从而达到了提高氧的利用效率，降低钒渣中（FeO）含量，缩短供氧时间，提钒保碳的目的。
本实施例使用旋流氧枪替代原有普通提钒氧枪，将含钒铁水兑入提钒转炉，吹炼前加入铁块或轻薄废钢冷却剂，随后使用转炉提钒用旋流氧枪顶吹操作，配合转炉底吹或底侧吹工艺进行提钒冶炼；提钒过程中根据铁水Si+Ti含量情况，继续加入氧化铁皮和球团或加入铁粉球散装料冷却剂控制过程温度，采用1-3炉倒一次钒渣的工艺，提钒后得到成品钒渣和炼钢用半钢。
本实施例是在150吨炼钢转炉上进行的30炉采用五孔旋流氧枪提钒工艺，与30炉普通五孔氧枪提钒工艺所得钒渣的结果比较见下表。
Claims (5)
1.一种转炉提钒用旋流氧枪，其特征在于：由连接在一起的氧枪枪身与喷头组成，喷头包含喷头端面（1）、喷孔、喷头外管（4）、中层隔水管（5）和内层氧管（6），喷头端面上设置喷孔，喷头端面设置在喷头外管的端部，喷头外管内设有中层隔水管，中层隔水管内设有内层氧管，内层氧管与喷孔连通；所述的喷头端面上沿同一圆周均匀分布多个喷孔，喷孔为先收缩后扩张型的拉瓦尔喷管，各喷孔轴线与氧枪枪身轴线形成夹角α，其值为9-12度；各喷孔与喷头轴线平面形成旋转夹角β，其值为8-10度。
2.根据权利要求1所述的一种转炉提钒用旋流氧枪,其特征在于所述的旋流氧枪为水冷型氧枪；内层氧管6与氧枪枪身的内管之间采用O形密封圈连接。
3.根据权利要求2所述的一种转炉提钒用旋流氧枪，其特征在于内层氧管外设有多个沟槽，O形密封圈装入沟槽（7）内，设有3-5个沟槽，起到连接密封作用，中层隔水管（5）滑动连接，喷头外管与氧枪枪身通过焊接连接。
4.一种将旋流氧枪应用于转炉提钒的方法，其特征在于采用权利要求1、2或3所述的任意一种转炉提钒用旋流氧枪,替代普通提钒氧枪进行顶吹提钒。
5.根据权利要求4所述的一种将旋流氧枪应用于转炉提钒的方法，其特征在于：将含钒铁水兑入提钒转炉，吹炼前加入铁块或轻薄废钢冷却剂，随后使用转炉提钒用旋流氧枪顶吹操作，配合转炉底吹或底侧吹工艺进行提钒冶炼；提钒过程中根据铁水Si+Ti含量情况，继续加入氧化铁皮和球团或加入铁粉球散装料冷却剂控制过程温度，采用1-3炉倒一次钒渣的工艺，提钒后得到成品钒渣和炼钢用半钢。
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