炼钢 转炉 吹氧氧枪概要
转炉氧枪控制功能规格书
转炉氧枪控制功能规格书1氧枪倾动系统概述1.1 氧枪系统设备概述一座转炉的氧枪系统由机械和介质供应系统两部分组成。
机械设备包括有：两台氧枪横移车和两台氧枪升降车（左右装配）。
正常生产时，一台工作（位于转炉中心上方），一台备用（位于待机位），交替使用。
介质供应系统包括：氧枪冷却水、氧气、氮气阀门站及管道等。
氧枪横移车行走采用交流电机驱动，在工作位设有定位锁紧装置。
升降小车采用交流变频电机驱动卷扬升降，氧枪升降过程中速度可控制变化。
升降卷扬钢丝绳装有测力传感器。
氧枪设备系统组成：●升降卷扬装置●横移台车本体●升降小车●横移台车下部轨道●横移台车上部轨道●横移台车定位装置●升降小车导轨●氧枪本体●升降小车缓冲器●氧枪供氧供水软水管接头氧枪系统电器设备组成：1.2 转炉系统设备概述转炉系统有转炉炉体和倾动装置及润滑系统组成，倾动装置采用全悬挂扭力杆平衡型式。
四台交流电机驱动，两级减速机，扭力杆平衡装置平衡吸收转炉倾动时产生的扭振力矩的冲击，并将扭矩转化为垂直的拉力和压力。
转炉系统电器设备组成：1.3 转炉自动化系统概述本系统的监控采用西门子公司的S7系列PLC控制，每座转炉的氧枪倾动系统使用一套PLC控制。
主操作室设在主控制室，设有S7-400 PLC主站、多个远程I/O站以及HMI操作站。
整个系统接入转炉自动化控制系统的100M光纤环网之中，实现与其他系统间的信息交换。
2氧枪倾动系统主要设备基本参数2.1 氧枪系统设备1）氧枪升降装置（2套单独控制）升降速度：高速：m/min 低速：m/min升降重量：t卷筒直径：Φmm氧枪升降行程：mm驱动电动机：功率：110KW 额定转速：990r/min(50Hz时) 额定电压：380V,50Hz 事故电动机：功率：11KW 基速：1000r/min 额定电压：380V,50Hz制动器（正常工作时）：制动力矩：2000—4000T-m 电压及功率：380V,50Hz；0.33KW 2）横移装置（2套单独控制）横移速度：m/min横移距离：mm车轮直径：Φ电动机：功率：1.1kW 转速：910 r/min 额定电压：AC380V,50Hz3）横移台车定位锁紧装置（1套）方式：电动液缸定位范围：±mm定位轮直径：Φ电液推杆：推力：N 行程：mm 推速：mm/s电动机：功率：1.5kW 额定电压：AC380V,50Hz4）钢丝绳张力传感器量程：10000Kg 最小分度数：Kg 数量：42.2 转炉系统设备转炉公称容量：120t 炉壳内容积：m3平均出钢量：120t最大出钢量：120t倾动形式：全悬挂四点啮合柔性传动倾动转速：转/分倾动角度：±360º电动机：功率：110 kW 额定转速：转/分额定电压：AC380V3氧枪倾动系统控制要求3.1 氧枪系统控制功能1）横移车的控制及定位锁紧的控制：横移车是在更换氧枪时，带着升降小车及氧枪一起横向移动的。
氧枪在转炉炼钢中的作用
氧枪在转炉炼钢中的作用氧枪在转炉炼钢中起着重要的作用。
下面我将从多个角度来回答这个问题。
首先，氧枪是一种用于向转炉中喷吹氧气的装置。
在转炉炼钢过程中，氧枪通过喷吹高压氧气，能够对炉中的熔融金属进行氧化反应，从而实现炉内金属的脱碳、脱硫和除杂等作用。
这是因为氧气在高温下与熔融金属反应，形成氧化物，将其中的杂质元素氧化为气体或氧化物，使其从炉中排出，从而提高钢的纯度和质量。
其次，氧枪还可以通过调节喷吹氧气的速度和角度，控制转炉内的燃烧过程。
喷吹氧气可以增加炉内的氧气含量，促进燃烧反应的进行，提高炉温和燃烧效率。
同时，通过调整氧枪的角度，可以改变氧气与熔融金属的接触方式，进一步影响炉内的氧化反应和燃烧过程，从而实现对钢液的温度、成分和气体含量等参数的控制。
此外，氧枪还可以用于搅拌转炉中的钢液。
喷吹氧气可以产生气泡，并通过气泡的上升和破裂，形成强烈的涡流和搅拌作用，促进钢液的混合和传质，加快炉内反应的进行，提高炼钢效率和均质性。
这对于去除钢液中的气体、夹杂物和非金属夹杂物等有害物质，改善钢的内部结构和性能，具有重要的意义。
最后，氧枪还可以用于调整转炉的气氛。
通过喷吹氧气，可以改变炉内的气氛组成，调节氧气和废气的比例，控制炉内的氧分压和气氛氧化性或还原性。
这对于控制炉内反应的平衡、减少金属的损耗和烧损，以及保护转炉衬里和延长设备寿命等方面都具有重要的作用。
综上所述，氧枪在转炉炼钢中的作用是多方面的。
它可以实现金属的脱碳、脱硫和除杂，控制燃烧过程，搅拌钢液，调整气氛等，从而提高炼钢效率和钢的质量。
氧气底吹转炉炼钢
[Mn]的氧化反应几乎达到平衡;
底吹转炉吹炼终点钢水残[Mn]比顶吹转炉高;
残[Mn]比顶吹转炉高的原因： 渣中(FeO)含量低于顶吹转炉，而且CO分压(约0.04MPa)低于顶吹转炉0.12MPa，顶吹转炉中的[O]活度高于底吹转炉2.5倍。 此外，底吹转炉喷嘴上部氧压高，Si氧化为SiO2并被石灰粉中CaO所固定，这样MnO的活度增大。
9.2 底吹氧气转炉炼钢法
氧气转炉炼钢车间
01
氧气转炉炼钢车间
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氧气转炉炼钢车间
底吹转炉炼钢法的发展
酸性底吹空气转炉炼钢法 贝塞麦发明的酸性底吹空气转炉炼钢法只能脱碳，但不能脱磷、脱硫。
碱性底吹空气转炉 1878年，托马斯发明了碱性底吹空气转炉，用石灰造渣，能较好地进行脱磷，炉渣可做磷肥．
细金属管多孔塞式： 图4－12MHP供气元件 图4－13 MHP—D型 图4－14 新的类环缝管式 1—母体耐火材料； 金属砖结构 细金属管型供气元件 2—细金属管；3—集气箱； 4—进气箱
3
由于脱碳速度快，前期渣中氧化铁低，故脱磷是在脱碳基本结束后(即吹炼后期)进行的。脱硫主要是在吹炼后半期高碱度炉渣形成后进行的。
4
吹炼中期： 铁水中碳大量氧化，氧的脱碳利用率几乎是100 ％ 。而且铁矿石、铁皮分解出来的氧，也被脱碳反应消耗。这体现了底吹氧气转炉良好的熔池搅拌贯穿整个吹炼过程的特点。所以，渣中(FeO）)含量低于LD转炉，铁合金收得率高。
”
将Pco取为一个大气压，则可简化为：
由于Kc随温度的变化不大，在炼钢温度范围内为一定值，用M代表则可写出： M =[%C]·[%O] (8—7) M称为碳氧浓度积，它具有化学反应平衡常数的性质，在一定温度和压力下应是一个常数。
氧枪设计
氧枪设计顶底复吹转炉是在氧气射流对熔池的冲击作用下进行的，依靠氧气射流向熔池供氧并搅动熔池，以保证转炉炼钢的高速度。
因此氧气射流的特性及其对熔池作用对转炉炼钢过程产生重大影响，氧枪设计就是要保证提供适合于转炉炼钢过程得氧气射流。
转炉氧枪由喷头、枪身和尾部结构三部分组成，喷头一般由锻造紫铜加工而成，也可用铸造方法制造，枪身由无缝钢管制作得三层套管组成。
尾部结构是保证氧气管路、进水和出水软管便于同氧枪相连接，同时保证三层管之间密封。
需要特别指出的是当外层管受热膨胀时，尾部结构必须保证氧管能随外层管伸缩移动，氧管和外层管之间的中层管时冷却水进出的隔水套管，隔水套管必须保证在喷头冷却水拐弯处有适当间隙，当外层管受热膨胀向下延伸时，为保证这一间隙大小不变，隔水套管也应随外层管向下移动。
（1）喷头设计：喷头是氧枪的核心部分，其基本功能可以说是个能量转换器，将氧管中氧气的高压能转化为动能，并通过氧气射流完成对熔池的作用。
1）设计主要要求为：A 正确设计工况氧压和喷孔的形状、尺寸，并要求氧气射流沿轴线的衰减应尽可能的慢。
B 氧气射流在熔池面上有合适的冲击半径。
C 喷头寿命要长，结构合理简单，氧气射流沿氧枪轴线不出现负压区和强的湍流运动。
2）喷头参数的选择：A 原始条件：类别\成分(%)C Si Mn P S 铁水预处理后设定值 3.60 0.10 0.60 0.004 0.005 冶炼Q235A,终点钢水C=0.10%根据铁水成分和所炼钢种进行的物料平衡计算，取每吨钢铁料耗氧量为50.4m3（物料平衡为吨钢耗氧52m3）,吹氧时间为20min 。
转炉炉子参数为：内径6.532m ，熔池深度为1.601m ，炉容比0.92m3/t 。
转炉公称容量270t ，采用阶段定量装入法。
B 计算氧流量每吨钢耗氧量取 52m3，吹氧时间取20min min /70220270523m Q =⨯=C 选用喷孔出口马赫数为2.0、采用5孔喷头（如下图3-3所示），喷头夹角为14°喷孔为拉瓦尔型。
120吨转炉氧枪参数
120吨转炉氧枪参数
转炉氧枪是用于在转炉炼钢过程中喷吹氧气的设备，其参数通常包括氧气流量、氧气压力、喷嘴直径、喷嘴数量、喷吹角度等。
首先，氧气流量是指单位时间内通过氧枪的氧气体积，通常以立方米/小时（Nm3/h）为单位。
氧气流量的大小直接影响到炉内氧气的供给量，从而影响到炉内的氧气浓度和炉内的氧气吹吼情况。
其次，氧气压力是指氧气在氧枪内的压力，通常以兆帕（MPa）或千帕（kPa）为单位。
氧气压力的大小影响到氧气从喷嘴中喷出的速度和能量，对炉内的氧气吹吼情况和氧气混合情况有一定影响。
喷嘴直径是指氧气从氧枪中喷出时的喷嘴孔径大小，通常以毫米（mm）为单位。
喷嘴直径的大小直接关系到氧气的喷射速度和范围，从而影响到氧气在炉内的分布情况。
喷嘴数量是指每个转炉氧枪上的喷嘴数量，通常根据转炉的具体工艺要求和炉型设计来确定。
喷嘴数量的多少会影响到氧气的总喷射量和喷吹范围。
最后，喷吹角度是指氧气喷嘴的喷吹方向与水平线的夹角，通
常以度（°）为单位。
喷吹角度的选择会影响到氧气在炉内的喷射
范围和混合情况，从而影响到炉内的氧气利用效果和炼钢过程的控制。
总的来说，转炉氧枪的参数设计需要根据具体的转炉工艺要求、炉型特点和操作经验等因素综合考虑，以实现最佳的炼钢效果和能
耗控制。
氧气底吹转炉炼钢
通过转炉底部的氧气喷嘴，把氧气吹入炉内熔池进行炼钢的方法。
简史?? 氧气底吹转炉始于改造托马斯转炉(见托马斯法)。
西欧富有高磷铁矿资源，用它炼出的生铁含磷高达1．6％～2．0％。
以这种高磷铁水为原料的传统炼钢方法即托马斯法，也即碱性空气底吹转炉法，其副产品钢渣可作磷肥。
对于高磷铁水，托马斯法过去一直是综合技术经济指标较好的一种炼钢方法。
直至20世纪60年代，西欧还存在年产能力约1000万t钢的托马斯炉。
但作为炼钢氧化剂的空气，其中氧气仅占1／5，其余4／5的氮气不仅吸收大量热量，并使钢中氮含量增加，引起低碳钢的脆性。
为此人们一直试图用纯氧代替空气，以改进钢的质量和提高热效率。
但采用氧气后，化学反应区的温度很高，底吹所用氧气喷嘴很快被烧坏。
1965年加拿大空气液化公司为了抑制氧气炼钢产生的大量污染环境的褐色烟尘，试验在氧枪外层通气态或液态冷却剂，取得了预期效果，并同时解决了氧枪烧损快的问题。
1967年联邦德国马克西米利安冶金厂(Maximilianshttte)引进了这项技术，以丙烷为氧喷嘴冷却剂，用于改造容量为24t的托马斯炉，首先试验成功氧气底吹转炉炼钢，取名OBM 法。
1970年法国文代尔一西代尔公司(Wendel—Sidelor?? Co．)的隆巴(Rombas)厂以燃料油为氧喷嘴冷却剂，也成功地将24t托马斯炉改造成氧气底吹转炉，称为LWS法。
随后用氧气底吹氧枪改造的托马斯炉在西欧得到迅速推广，炉容量大多为25～70t，用于高磷铁水炼钢，脱磷仍在后吹期完成，副产品钢渣作磷肥。
1971年美国钢铁公司(U．S．Steel? Corp．)引进COBM法，为了解决经济有效地吹炼低磷生铁和设备大型化问题，在该公司炼钢实验室的30t试验炉上作了系列的中间试验，增加了底部吹氧同时喷吹石灰粉的系统，吹炼低磷普通铁水可在脱碳同时完成脱磷，称为Q—BOP法。
随后，在菲尔菲德(Fairfield)厂和盖里(Gary)厂分别建设了两座200tQ—BOP炉和3座235tQ—BOP炉。
氧气顶吹转炉炼钢
氧气顶吹转炉炼钢氧气顶吹转炉炼钢(oxygen top blown converter steelmaking)由转炉顶部垂直插入的氧枪将工业纯氧吹入熔池，以氧化铁水中的碳、硅、锰、磷等元素，并发热提高熔池温度而冶炼成为钢水的转炉炼钢方法。
它所用的原料是铁水加部分废钢，为了脱除磷和硫，要加入石灰和萤石等造渣材料。
炉衬用镁砂或白云石等碱性耐火材料制作。
所用氧气纯度在99％以上，压力为0．81～1．22MPa(即8～12atm)。
简史空气底吹转炉和平炉是氧气转炉出现以前的主要炼钢设备。
炼钢是氧化熔炼过程，空气是自然界氧的主要来源。
然而空气中4／5的气体是氮气，空气吹炼时，这样多的氮气在炉内穿行而过，白白带走大量的热且有部分氮溶解在铁液中，成为恶化低碳钢品质的重要原因。
平炉中，氧在用于燃烧燃料之后，过剩的氧要通过渣层传入钢水，所以反应速率极慢，这也就增加了热损失。
因此，直接把氧气吹入熔池炼钢，成为许多冶金学家向往的目标。
早在19世纪，现代炼钢法的创始人贝塞麦(H．Bessemer)就有了纯氧炼钢的设想，但因没有大量氧气而未进行试验。
20世纪20年代后期，以空气液化和分馏为基础的林德一弗兰克(Linde—Frankel)制氧技术开发成功，能够生产可供工业使用的廉价氧气，氧气炼钢又为冶金界所注意。
从1929年开始，柏林工业大学的丢勒尔教授(R．Durrer)在实验室中研究吹氧炼钢，第二次世界大战开始后转到瑞士的冯•罗尔(V．Roll)公司继续进行研究。
1936～1939年勒莱普(O.Lellep)在奥伯豪森(Oberhausen)进行了底吹氧炼钢的试验，由于喷嘴常损坏未能成功。
1938年亚琛(Aachen)工业大学的施瓦茨(C．V．Schwarz)提出用超音速射流向下吹氧炼钢，并在实验室进行了试验，将托马斯生铁吹炼成低氮钢，但因熔池浅而损坏了炉底。
1948年丢勒尔(R．Durrer)等在冯•罗尔(VonRoll)公司建成2．5t的焦油白云石衬的试验转炉，以450的斜度将水冷喷嘴插入铁水吹氧炼钢，无论贝塞麦生铁或托马斯生铁都能成功炼成优质钢水，而且认识到喷嘴垂直向下时，最有利于喷嘴和炉衬的寿命。
转炉冶炼过程概述
转炉冶炼过程概述【本章学习要点】本章学习转炉炼钢的装⼊制度、供氧制度、造渣制度、温度制度及其操作，终点控制及出钢，脱氧及合⾦化，转炉吹损与喷溅，顶底复合吹炼，转炉操作事故及处理。
第⼀节转炉冶炼过程概述氧⽓顶吹转炉炼钢过程，主要是降碳、升温、脱磷、脱硫以及脱氧和合⾦化等⾼温物理化学反应的过程，其⼯艺操作则是控制装料、供氧、造渣、温度及加⼊合⾦材料等，以获得所要求的钢液，并浇成合格钢锭或铸坯。
从装料起到出完钢、倒完渣为⽌，转炉⼀炉钢的冶炼过程包括装料、吹炼、脱氧出钢、溅渣护炉、倒渣等⼏个阶段。
⼀炉钢的吹氧时间通常为l2～18min ，冶炼周期(相邻两炉之间的间隔时间，即从装料开始到装料开始或者从出钢毕到出钢毕)通常为30～40min。
表10—1为氧⽓顶吹转炉⽣产⼀炉钢的操作过程，图10—1为转炉吹炼⼀炉钢过程中⾦属和炉渣成分的变化。
吹炼的前l／3—1／4时间，硅、锰迅速氧化到很低的含量。
在碱性操作时，硅氧化较彻底，锰在吹炼后期有回升现象；当硅、锰氧化的同时，碳也被氧化。
当硅、锰氧化基本结束后，随着熔池温度升⾼，碳的氧化速度迅速提⾼。
碳含量<0.15％以后，脱碳速度⼜趋下降。
在开吹后不久，随着硅的降低，磷被⼤量氧化，但在吹炼中后期磷下降速度趋缓慢，甚⾄有回升现象。
硫在开吹后下降不明显，吹炼后期去除速度加快。
熔渣成分与钢中元素氧化、成渣情况有关。
渣中CaO含量、碱度随冶炼时间延长逐渐提⾼，中期提⾼速度稍慢些；渣中氧化铁含量前后期较⾼，中期随脱碳速度提⾼⽽降低；渣中Si02，Mn0，P205含量取决于钢中Si，Mn，P氧化的数量和熔渣中其他组分含量的变化。
在吹炼过程中⾦属熔池升温⼤致分三阶段：第⼀阶段升温速度很快，第⼆阶段升温速度趋缓慢，第三阶段升温速度⼜加快。
熔池中熔渣温度⽐⾦属温度约⾼20-1000C。
根据熔体成分和温度的变化，吹炼可分为三期：硅锰氧化期(吹炼前期)、碳氧化期(吹炼中期)、碳氧化末期(吹炼末期)。
转炉炼钢氧枪枪位控制
转炉炼钢氧枪枪位控制摘要：在整个炼钢过程中，氧枪枪位是一个非常重要的参数，它直接关系到炼钢过程中的脱碳、造渣、升温以及喷溅的发生，因此，必须很好地控制氧枪的枪位，使炼钢过程得以平稳进行。
关键词：枪位造渣材料一、前言1.氧枪介绍氧枪又称喷枪或吹氧管，是转炉吹氧设备中的关键部件，它由喷头（枪头）、枪身（枪体）和枪尾组成。
转炉吹炼时，喷头必须保证氧气流股对熔池具有一定的冲击力和冲击面，使熔池中的各种反应快速而顺利的进行。
2.枪位对炼钢的重要性在转炉炼钢整个炉役中，随着炼钢炉次的增加，炉衬由于受到侵蚀不断变薄，炉容不断增大，因此，每隔一定炉次对熔钢液面进行测定，根据装入制度(定深装入或定量装入)及测定结果确定氧枪高度，而在两次测定期间，氧枪高度保持不变。
同时，在具体每一个炉次中，按照吹炼的初期、中期和末期设定若干不同高度［1］，而在每一时间段内，其高度是不变的。
由于在转炉炼钢过程中要向炉内分期分批加入造渣剂、助熔剂(初期)等造渣材料和冷却剂(末期)，使炉内状况发生变化，相当于加入一个扰动，同时在不同阶段，渣的泡沫程度及粘度也不同，而目前的固定氧枪高度吹炼不能及时适应这些情况，从而使炉内的反应及退渣不能平稳地进行。
造渣是转炉炼钢过程中的一项重要内容，渣的好坏直接关系到炼钢过程能否顺利进行，有时甚至造成溢渣或喷溅，从而降低钢的收得率以及粘枪，因此要尽量避免溢渣和喷溅。
另一方面，固定枪位的吹炼模式也无法适应铁水、废钢、造渣材料等化学成分变化引起反应状况的不同。
针对转炉炼钢过程中固定枪位所存在的问题，我们采用模糊控制的方法使氧枪枪位根据炉内的具体情况进行连续调节，同时针对转炉炼钢是一炉一炉进行的，炉与炉之间既不完全相同又有联系的特点，采用自学习技术确定每一炉次氧枪的枪位，使转炉炼钢过程平稳进行，从而提高碳温命中率。
二、枪位控制目前，转炉炼钢氧枪枪位一般是根据吹炼状况分段设定的［1］。
在每一段中，枪位不再变化，如图1所示。
转炉氧枪及供氧技术知识
转炉氧枪及供氧技术知识1．喷头设计需考虑哪些因素?主要根据炼钢车间生产能力大小、原料条件、供氧能力、水冷条件和炉气净化设备的能力来决定。
同时考虑到转炉的炉膛高度、直径大小、熔池深度等参数确定其孔数、喷孔出口马赫数和氧流股直径。
对于原料中废钢比高、高磷铁水冶炼或需二次燃烧提温等情况，则其氧枪喷头的设计就需特殊考虑。
根据以上因素确定氧气流量(Nm3／h)、喷头马赫数、操作氧压(MPa)、喷头孔数、喉口直径(mm)、喷孔出口直径(mm)，喷孔夹角等。
2．转炉炉容比(V／T)的概念，及它对吹炼过程有何影响?转炉炉容比(V／T)是指转炉炉腔内的自由空间的容积V(m3)与金属装入量(铁水+废钢+生铁块单位t)之比。
装入量过大，则炉容比相对就小，在吹炼过程中可能导致喷溅增加、金属损耗增加、易烧枪粘钢；装入量过小，则熔池变浅，炉底会因氧气射流对金属液的强烈冲击而过早损坏，甚至造成漏钢。
大型转炉的炉容比一般在0．9-1．05m3／t之间，而小型转炉的炉容比在0．8m3／t左右。
通常在转炉容量小、铁水含磷高、供氧强度大、喷孔数少，或用铁矿石或氧化铁皮做冷却剂等情况下，则炉容比应选取上限。
反之则选取下限。
3．如何选取熔池深度?通常最大冲击深度L与熔池深度h之比选取L/h=0．4 —0．7。
当L/h〈0．3时，即冲击深度过浅，则脱碳速度和氧的利用率会大为降低，还会导致出现终点成分及温度不均匀的现象；当L/h〉0．7时，即冲击深度过深，有可能损坏炉底和喷溅严重；在适合的炉容比情况下，如果熔池装入量过浅，可考虑将熔池砌成台阶形。
4．如何计算冲击反应区深度?计算公式为：h/d出=（ρ出/ρ钢）1/2·（β / H）1/2·V出/g1/2 (4．1)式中h —冲击反应区深度mρ出—出口气体密度kg／m3；ρ钢——钢液密度kg／m3；β—常数，决定于射流的马赫数M，当M=0．5—3．0 时，距出口15×d 出，β=6—9，M大，取上限；H —枪位m；V出—射流出口速度m／s；g——重力加速度m2／s。
氧枪设计计算
4 氧枪设计氧枪设计主要内容有：喷头设计、枪身设计。
本设计采用半钢冶炼，为迅速化渣，缩短冶炼周期选择四孔拉瓦尔喷头。
原始数据：① 转炉公称容量120t ，② 炉容比V/T =1.03，③ 熔池直径D=4.81m ，④ 8.45m =内H ，⑤ 熔池深度h=1.30m 。
4.1 喷头设计参数的确定（1）氧气流量计算吹氧时间出钢量每吨钢氧耗量氧气流量⨯==55×120/20.31=324.96 m 3/min（2）喷嘴出口马赫数根据国内推荐，M=1.8~2.1为佳，攀钢目前M 取1.92，本设计取M =2.0。
四孔喷嘴夹角取12°。
（3）设计工况氧压通过查取等熵流表，当M =2.0时，P/P 0=0.1278，炉膛周围压力P 膛=1.27×105Pa 。
则，P 设=Pa 1094.91278.01027.1/55⨯=⨯=O P P P 膛（4）理论设计氧压P/P 0=0.1278，P=0.1015MPa 。
P 0=0.79×106 Pa （5）扩张角β取10°（半锥角取5°）扩张段长度L 可由经验公式求得：扩张段长度/出口直径=1.2~1.5。
（6）喉口直径每孔氧流量：24.814/96.324==q m 3/min由公式0T D874.1T p A C q 设=，令C D =0.90，T 0=300K ，则81.24=1.784×0.9×30041094.952T ⨯⨯⨯d π，d T =3.35×10-2m=3.35cm 。
(7)喷头出口直径：依据M=2.0，查等熵流表 A 出/A 喉＝1.688。
688.135.3/0T ⨯=⨯=A A d d 出=4.35cm(8)扩张段长度扩张段长度L 取决于扩张角β的大小。
LL d d 235.335.42-2tanT -==出βL=5.71cm(9) 收缩段长度根据35.33.23.24.2~2T T ⨯===d d d ）（入=7.705cm收缩角α取45°，则收缩半角为22.5°，则o dd L 5.22tan 2-T 入缩==（7.705-3.35）/(2×0.414)=5.26cm(10)喉口长度为了稳定气流，使收缩段和扩张段加工方便，根据攀钢设计经验，取1.55cm 。
转炉炼钢供氧制度
转炉炼钢供氧制度
二组制作
供氧制度的主要内容
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喷头结构 供氧强度 供氧压力 枪位控制
一、氧枪的结构 喷头
导热性能好的止痛锻造。 导热性能好的止痛锻造。 有单孔拉瓦尔型、 有单孔拉瓦尔型、多孔 拉 瓦尔型（以 瓦尔型（ 三孔居多）。 三孔居多）。
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枪身
无缝钢管制作的三层套 管组合而成。 管组合而成。
3
每吨金属所消耗标准状态的氧气量为48m3 每吨金属所消耗标准状态的氧气量为48m3 每吨金属的实际需氧量为64.0~56.5m3 每吨金属的实际需氧量为64.0~56.5m3
2012-4-21
三、供氧压力
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氧气的压力是转炉炼钢中供氧操作的一个重要参 数. 转炉中涉及的氧气压力主要是喷头前的绝对压力 和使用压力P P0和使用压力P用. 通常所说的供氧压力是指转炉车间内氧气压力测 定点的表压值,又称使用压力,常以P 来表示. 定点的表压值,又称使用压力,常以P用来表示. 使用压力P 与喷头前压力P 间的关系为: 使用压力P用与喷头前压力P0间的关系为: P用=P0-0.1+(0.15~0.25) 实际供氧压力允许有约45%的正偏差, 45%的正偏差 实际供氧压力允许有约45%的正偏差,特别是在采 用分阶段定量装入法时,随着装入量的递增, 用分阶段定量装入法时,随着装入量的递增,要相 应提高供氧压力,以增大供氧量. 应提高供氧压力,以增大供氧量.
2012-4-21
吹氧类型与枪位控制
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转炉吹氧类型的三类操作: 转炉吹氧类型的三类操作
1.衡氧压变枪位操作 衡氧压变枪位操作 2.衡枪位变氧压操作 衡枪位变氧压操作 3.变枪位变氧压操作 变枪位变氧压操作 枪位控制 转炉炼钢中枪位控制的基本原则是:根据吹炼中 转炉炼钢中枪位控制的基本原则是 根据吹炼中 出现的具体情况及时进行相应的调整,力争做到既不 出现的具体情况及时进行相应的调整 力争做到既不 出现喷溅,又不产生反干 使冶炼过程顺利到达终点.实 又不产生反干,使冶炼过程顺利到达终点 出现喷溅 又不产生反干 使冶炼过程顺利到达终点 实 际生产中,生产条件千变万化 枪位也不能一成不变,而 际生产中 生产条件千变万化,枪位也不能一成不变 而 生产条件千变万化 枪位也不能一成不变 应根据具体情况进行相应的调整.影响枪位的因素主 应根据具体情况进行相应的调整 影响枪位的因素主 要是熔池深度、铁水的温度和成分、 要是熔池深度、铁水的温度和成分、石灰的质量和用 供氧压力等. 量、供氧压力等.
转炉炼钢工艺供氧制度
转炉炼钢工艺: 供氧制度（3）发表日期: -4-28 阅读次数: 6409 确定氧枪枪位应考虑哪些原因, 枪高在多少适宜?调整氧枪枪位能够调整氧射流与熔池相互作用, 从而控制吹炼进程。
所以氧枪枪位是供氧制度一个关键参数。
确定适宜枪位关键考虑两个原因: 一是要有一定冲击面积; 二是在确保炉底不被损坏条件下, 有一定冲击深度。
枪位过高射流冲击面积大, 但冲击深度减小, 熔池搅拌减弱, 渣中TFe含量增加, 吹炼时间延长。
枪位过低, 冲击面积小, 冲击深度加大, 渣中TFe含量降低, 不利化渣, 易损坏炉底。
所以应确定适宜枪位。
氧枪枪位是以喷头端面与平静熔池面距离来表示。
氧枪枪位(H/㎜)与喷头喉口直径(d喉/㎜)经验关系式为:多孔喷头H=(35～50)d喉依据生产中实际吹炼效果再加以调整。
通常冲击深度L与熔池深度Lo之比为: L/Lo=0.70左右。
若冲击深度过浅, 脱碳速度和氧气利用率降低; 若冲击深度过深, 易损坏炉底, 造成严重喷溅。
10 氧枪枪位对熔池搅动、渣中TFe含量、熔池温度有什么影响?A 枪位与熔池搅拌关系采取硬吹时, 因枪位低, 氧流对熔池冲击力大, 冲击深度深, 气-熔渣-金属液乳化充足, 炉内化学反应速度快, 尤其是脱碳速度加紧, 大量CO气泡排出熔池得到充足搅动, 同时降低了熔渣TFe含量, 长时间硬吹易造成熔渣“返干”。
枪位越低, 熔池内部搅动越充足。
软吹时, 因枪位高, 氧流对熔池冲击力减小, 冲击深度变浅, 反射流股数量增多, 冲击面积加大, 加强了对熔池液面搅动; 而熔池内部搅动减弱。
脱碳速度降低, 所以熔渣中TFe含量有所增加, 也轻易引发喷溅, 延长吹炼时间。
假如枪位过高或者氧压很低, 吹炼时, 氧流动能低到根本不能吹开熔池液面, 只是从表面擦过, 这种操作叫“吊吹”。
吊吹会使渣中(TFe)积聚, 易产生爆发性喷溅, 应该严禁“吊吹”。
合理调整枪位, 能够调整熔池液面和内部搅拌作用。
炼钢供氧工艺介绍
炼钢供氧工艺介绍炼钢的基本任务是靠向熔池供氧，造碱性渣，去除原料中的杂质，得到成分和温度合格的钢水。
因此可以说供氧是炼钢过程进行的中心环节。
熔池内氧的主要来源于直接吹氧、加矿分解和炉气供氧三个方面。
1直接吹氧直接吹入氧气是炼钢生产中向熔池供氧的最主要方法。
目前炼钢所用的氧都是由工业制氧机分离空气所得。
通常要求氧气的含氧量不低于98.5%，水分不能超过3g/m3，而且具有一定的压力。
LD转炉为了获得较高的脱碳速度，缩短冶炼时间，采用高压氧气经水冷氧枪从熔池上方垂直向下吹入的方式供氧，而且氧枪的喷头是拉瓦尔型的，工作氧压0.5—1.1Mpa，氧气流股的出口速度高达450—500m/s，即属于超音速射流。
超音速氧流有足够的动能去冲击、搅拌熔池，改善脱碳反应的动力学条件，加速反应的进行。
在转炉内超音速射流向前流动，与周围介质进行物质和能量交换，其流速逐渐变慢，断面积逐渐增大，温度逐渐升高。
2加入铁矿石和氧化铁皮铁矿石和氧化铁皮是作为冷却剂加入的，因为它们主要都是以铁的氧化物形式存在的，加入熔池后，随着升温、熔化并溶解，可提高渣中（FeO）的含量，从而会向熔池中供氧。
3炉气传氧如果炼钢炉内炉气中氧的分压大于渣中氧化亚铁的分解压，同时又大于钢液中氧化亚铁的分解压时，气相中的氧就会不断地传入熔池。
有研究表明，在炼钢温度下，氧化性熔渣中（FeO）的分解压约为10-2Pa，钢液中〔FeO〕分解压约为10-4—10-5Pa，而LD转炉炉气中氧的分压接近于1atm。
可见，在氧化精炼过程中，炼钢炉内具备了炉气向熔池传氧的条件，气相中的氧会不断地传入熔渣和钢液。
如何合理的向熔池供氧以便得到最佳的冶炼条件，在生产上也称供氧制度。
包括两个方面：根据原料，炉子吨位，设计好的氧枪；制定合理的氧枪操作制度。
因此，选定氧枪后，要确定供氧制度，只需要制定合理的氧枪操作制度，它包括：确定恰当的供氧强度，确定供氧压力，确定合理的枪位及在吹炼过程中如何调节枪位。
氧枪
氧枪(oxygen lance)将高压高纯度氧气以超音速速度吹入转炉内金属熔池上方，并带有高压水冷却保护系统的管状设备。
又叫贲枪。
它是氧气顶吹炼钢的重要设备。
在吹炼过程中，氧枪不但要承受火点2500℃左右的高温区的热辐射，还要承受钢和渣激烈的冲刷，工作条件十分恶劣。
因此氧枪要有牢固的金属结构和强水冷系统，以保证它能耐受高温、抗冲刷侵蚀和抵抗振动。
氧枪最先应用于平炉炼钢炉顶吹氧，1952年氧气顶吹转炉炼钢法问世，氧枪成为它的关键设备。
此后，氧枪的应用范围又扩大到电弧炉和钢包精炼炉等领域；功能也从单一喷吹氧气发展到兼能喷吹造渣粉剂、燃烧粉剂的复合氧枪以及具有二次燃烧功能的分流式或双流式多层氧枪。
基本结构氧枪的结构及性能在很大程度上决定着氧气炼钢的效果。
特别是对于顶吹氧气转炉炼钢过程，氧枪起着主导全局的作用。
它支配着氧气射流与熔池的接触面积、氧气射流的穿透深度、熔池的搅拌状态、元素的氧化程度、熔池的升温速度、渣中氧化铁含量等重要工艺因素，因而对化渣、喷溅、杂质的去除、转炉炼钢终点控制以及各项炼钢技术经济指标都起着重要作用。
氧枪由喷头、枪身和枪尾三部分构成(图1)。
喷头由工业纯铜制造，是氧枪的最重要的部分。
图2是几种喷头的结构，a、b、c为氧气转炉用喷头，高压氧(0．6～1．0MPa)由内管供入，在喷头处分流进入若干个先收缩后扩张的拉瓦尔型喷嘴，一般中小转炉采用3个喷嘴，称为三孔喷头，大炉子(100t以上)用4～6个喷嘴。
为了使炼钢产生的CO气在炉内燃烧成CO2(二次燃烧)的比例增大，需应用双流喷头或分流喷头。
双流喷头有利于主氧流和副氧流比值的调节，但要在枪身处增加一层副氧流道。
平炉和电弧炉所用喷头，氧气沿内管和中管间的空隙流入，喷嘴为直圆筒形，但孔数较多，而且和中心线的夹角也大得多。
枪身为3根(双流氧枪为4根)同心的无缝钢管，下端连接喷头，上头端和枪尾相连。
枪尾包括供氧、进水和排水支管及连接法兰和密封胶圈，通过枪尾和车间的氧气管网和高压水管网相连接。
转炉炼钢新工艺、新技术介绍
转炉炼钢新工艺、新技术介绍
随着钢铁产业的发展，转炉炼钢技术也在不断进步。
新工艺、新技术的引入，为转炉炼钢带来了更高的效率和更好的质量。
本文将对一些新工艺、新技术进行介绍。
1. 氧枪喷吹技术
氧枪喷吹技术是指将氧气通过喷嘴喷入转炉内，进一步提高加热效率，达到更快的炉温升高和更好的钢水质量。
此技术的好处在于可以实现氧气的精确控制，从而达到更高的生产效率和更高的质量水平。
2. 智能化控制系统
智能化控制系统是一种基于计算机技术的控制系统，能够更好地控制转炉炼钢过程。
该系统采用先进的传感器技术和控制算法，实现精确的控制和自动化操作。
这种技术的好处是可以大大减少人为干扰，提高生产效率，同时也可以提高生产质量。
3. 燃气净化系统
燃气净化系统是一种清洁能源技术，能够有效地减少排放物的产生。
该技术通过对燃气进行净化处理，去除其中的污染物，从而减少环境污染和对健康的危害。
此外，燃气净化系统还可以提高能源利用效率，降低生产成本。
4. 精准镁钙处理技术
精准镁钙处理技术是一种钢水处理技术，可以有效地改善钢水的性能。
该技术通过添加适量的镁和钙，可以促进钢水的凝固和晶粒细化，从而提高钢水的机械性能和耐腐蚀性能。
此技术的好处在于可以
满足不同品种钢的要求，提高钢水质量水平。
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O2
水冷结构氧枪
氧气连接管 进水连接管
外层管 中层管 中心管
出水连接管
2，供氧设备
② 喷头：采用纯紫铜制成→目 的是提高寿命。 分类：单孔、三孔和多孔。 单孔用于小型转炉，大中型转 炉一般采用3~7孔。注意：多孔 喷头由多个拉瓦尔喷孔组成。
喷头结构：是拉瓦尔型的，由收缩段、喉 口段、扩张段构成。 其作用：将压力能转换成动能的能量转换 器。其能量转换过程：当高压氧(1.5MP 左右)通过收缩段时流速增加，在喷头出 口处获得超音速流股，它能较好的搅拌熔 池，有利于提高氧枪寿命和炉龄。
导向装置
探头装 卸装置
付付枪枪结结构构
结束
均配备两套氧枪及其升降装置，当一根氧 枪故障时，能在最短时间内将其迅速移出， 将备用氧枪送入工作位投入使用，这就需 要换枪装置。换枪由横移小车完成，每座 转炉设有两台横移小车，左右配置，工作 枪和备用枪分别装在带有升降驱动装置的 横移小车上。整个更换时间约1.5min。
转炉炼钢对氧枪升降机构和更换装置的要求： ① 具有合适的升降速度，并可变速。 ② 保证氧枪升降平稳，控制灵活，操作安全， 结构简单，便于维护。 ③ 能快速更换氧枪。 ④ 应有相应的联锁装置。 ⑤ 应配备气动马达或蓄电池，以防突然停电 时保证氧枪提出炉口，确保安全。
喷头
喷
收缩段
喉口
头
扩张段
喷头主要参数： a 喉口直径。对供氧强度的大小 起着很重要的作用。 b 出口直径。喉口直径一定时， 出口直径越大，射流出口速度也 越大。 c 喷孔夹角。夹角越大，各流股 相互干扰就越小，对化渣越有利。 通常采用的喷孔夹角是：三孔为 9°~12°，四孔为12°~15°， 五孔为15°~20°。 d 喷孔个数。孔数多，氧气流股 的冲击面积大，但并不是孔数越 多越好。
转炉的倾动为准，过高会增加氧枪升降辅助
4
时间。攀钢为9米
3
⑥ 最高点。指生产时氧枪的最高极限位置，
应高于烟罩氧枪插入孔的上缘，以便烟罩检
修和处理氧枪粘钢。攀钢为14米
2
⑦ 换枪点。更换氧枪的位置，它高于氧枪最
1
高点。
4、副枪
⑴ 功能：副枪有测试付枪与操作付枪之 分 测试副枪功能是在吹炼过程和终点测量 温度、取样、测定钢水碳含量和氧含量 及液面高度等，以提高控制准确性，获 得冶炼过程中间数据，是转炉炼钢计算 机动态控制的一种过程测量装置。它是 由枪体与探头组成的水冷枪。 操作副枪功能是作为喷吹石灰粉、燃料 油、气体等，以改进冶炼工艺。 目前付枪广泛采用的是测温、取样、定 碳的复合功能探头和定氧探头。
顶部式双流道 二次燃烧氧枪
1000~1500mm
20°~60°
⑵ 氧枪提升机构及更换装置：由
升降卷扬机、氧枪升降小车、横移小 车等组成。
卷扬机装在横移小车上部，通过电机、
减速机、卷筒、钢绳驱动氧枪升降小车 升降，小车有8个导向轮，可在导向轮 上做升降运动。
氧枪升降机构
更换装置：为保证连续生产，每座转炉
吹氧 工艺原理 设备 操作 制作：男生306宿舍
1，供氧设备
氧气顶吹转炉吹炼所需的氧气由氧枪 输入炉内，通过氧枪头部的喷头喷射到熔 池上面，是重要的工艺装置。
其设备组成：氧枪本体、氧枪升降机 械、换枪装置等
⑴ 氧枪本体：喷头、枪身及连接管接头
组成。
① 枪身：由中心管、中层管、外层管三 根无缝钢管同心套装而成，三层管从内 向外依次输送氧气、供水和排水。
3M75×2 Ф64
Ф115 Ф153 四三孔孔拉拉瓦瓦尔尔喷喷头头
双流氧枪喷头结构：是20世纪80年代开 发应用的新型氧枪，a和b称为端部式双 流氧枪，c和d称为顶部式双流氧枪，它 具有主、副两层氧气喷孔。
双流氧枪作用：促使转炉炉膛内CO燃 烧和加速化渣，是一种良好的节能设备， 但加工制造及损坏更换较复杂。
枪提升至此点氧气自动关闭，过迟关氧会
对炉帽造成损失，倘若氧气进入烟罩，会
2
引起不良后果，过早关氧会造成喷头灌渣。
1
攀钢为3米。
7 6
④ 变速点。 氧枪提升会下降至此点，自动
改变运动速度，此点的确定是在保证生产安
全的情况下缩短氧枪提升或下降的非作业时
间。另外此点也设置为氧气开氧点。攀钢为
5
3米
⑤ 等候点。此点在炉口以上，此点以不影响
4、副枪
⑵ 机械装置：副枪杆、探头、导轨小车、
付
卷扬传动装置、换枪机构（探头进给装
置）、锯头、拔头机构组成。
副枪管中心装有信号传输导
线，并通氮气保护，中层管与
外层管为进出水通道，在枪体
的下部底端装有导电环（用于
探头信号电气连接）和探头的 探头箱
固定装置。
旋转 机构
升降 机构
7 6
⑶ 氧枪走行控制点
① 最低点。是氧枪的最低极限位置，取
决于转炉公称吨位。喷头端面距炉液面高
5
度300~500mm，大型转炉取上限。
② 吹炼点。是转炉进入正常吹炼时氧枪的
最低位置，也称吹氧点。主要与转炉公称
吨位、喷头类型、氧压等有关。攀钢为
4
1.4~2.0m。
3
③ 氧气关闭点。此点低于开氧点位置，氧