电炉炉门碳氧枪及炉壁氧枪装置

电炉炉门碳氧枪及炉壁氧枪装置
北京科大三泰科技发展有限公司
2003-11-9
1 概述
电炉炼钢吹氧是强化电炉冶炼的重要手段之一。

利用钢管插入熔池吹氧是目前最常使用的方法。

为了充分利用炉内化学能,近年来吨钢用氧量逐渐增加，同时,考虑到人工吹氧的劳动条件差、不安全,吹氧效率不稳定等因素,开发出电炉炉门枪机械及炉壁氧枪装置。

炉门枪装置的作用是吹氧助熔和精炼及向熔池吹炭粉造泡沫渣。

而炉壁氧枪是消除炉内冷区,强化熔化,极大限度地缩短冶炼时间。

综合电炉氧枪的使用效果为,提高吹氧效率,缩短冶炼时间15-35min，节省吹氧管80-90%,电耗降低30-50度/吨钢,耐火材料消耗降低10-20元/吨钢,
3 电极消耗降低0.5-1.5kg/吨钢,增加产量30-40%,节约氧气4-6Nm/吨钢,吨钢降低成本50-150元，改善了工人的劳动条件,代替人工吹氧90%。

2 炉门枪设备介绍
多数国外进口的碳氧枪一般采用组合枪,优点是水冷是一套管路,但故障率相对较高。

美国燃烧公司的碳氧枪装置采用二支喷枪,一支吹氧一支喷碳粉。

我们认为,采用二支枪优点是,使用成本低及作业率相对较高。

在我们的设计方案中采用两只枪。

炉门枪系统由七部分组成,
1、碳氧枪机械手
氧枪的操作由碳氧枪机械手完成,转动由液压缸、活塞杆通过拉杆、曲柄转o座转动,实现喷枪绕因定在大臂上的立柱旋转,旋转角度为0,92,转动时
间可调,调整时间为8,15秒。

o大臂的回转由液压缸完成,其原理同喷枪的旋转,旋转角度为0,92,转动时间调整范围为8,15秒。

2、碳氧枪枪体
枪体本身由一支氧枪和一只碳枪组成,程度根据现场情况而定。

3、液压站
由于喷枪摆动升降由液压缸推动摆动座,使它绕支点摆动,从而使固定在摆
动座上的喷枪实现摆动,通过摆动实现喷枪的喷头可以上下调整,调整范围根据用户要求而定。

液压站工作压力4Mpa。

4、氧气阀门站
5、喷粉站
喷粉站由喷粉罐和储粉仓组成,大小根据现场情况而定。

6、电控系统
电控系统由PLC组成的电控柜,有一操作台,可以自控,也可以手控。

炉门枪本体由氧枪和氧燃枪、大臂回转系统、喷枪回转系统、喷枪摆动升降系统以及供水供氧供燃料的管路系统所组成。

三个运动部分的动作皆由液压缸完成。

3 炉壁枪介绍
炉壁枪固定在炉壁上,分布在炉门两侧,由枪体、氧气阀门站和控制系统组成,主要是脱碳、其次是助熔及二次燃烧。

喷碳造泡沫渣虽然由炉门氧枪实现,但炉壁氧枪也起着重要的辅助作用。

炉壁氧枪的主要参数如下: 1、氧气
枪前压力,1.2Mpa 3流量,400-1500Nm/h
纯度,99.9,
2、冷却水
枪前压力,0.4Ma 3流量,20m/h,包括氧枪水冷块，
氧枪点火及二次燃烧采用环氧方式解决，单支氧枪的设计流量为300,
3400Nm/h。

所有氧枪由三层套管组成,中心为氧管,外二层为进水和出水。

三层管均由无缝钢管组成。

氧气出口有一喷头,由纯铜制作。

喷头参数决定着氧气射流特性。

为使氧气射流对熔池有一定冲击作用,设计氧气喷头选取喷头参数时保证获得超音速氧气射流。

氧枪冷却水压力为0.6Mpa。

4 工程投资(仅供参考)
对于一座30吨电炉,用常规控制手段,投资为62万元,其中, 1、炉壁氧枪 17万
包括
2支氧枪,氧气阀门站,电控系统
2、炉门水冷氧枪系统 28万
包括
机械手,氧气阀门站,液压站,电控系统
3、喷碳系统 12万
包括
储粉罐,流化床,喷粉罐及喷粉系统,电控系统
4、现场服务运输费 5万
现场服务的内容,指导安装,提供用氧后的冶炼工艺,现场培训操作人员。

5 经济分析
不考虑缩短冶炼时间增加产量及工人劳动条件的改善,仅考虑节约吹氧管、减少人工吹氧的氧气浪费及电耗降低。

3节省吹氧管90%,即3kg/t左右。

氧气节约20%,即6Nm/t左右。

因造泡沫渣条件改善及冶炼时间缩短使电耗降低30kwh/t,产量增加30%,即3万吨钢,电极消耗降低1kg/t,耐火材料消耗节约10元/t。

一台30t电炉,如果采用北科大的“炉门+炉壁氧枪系统”,按一般操作水平,可达年产10万吨的生产能力,每年多产生的经济效益:
1、节省吹氧管3kg/t ×10万吨×4元/kg=120万元
332、节约氧气4Nm/t×10万吨×1.3元/Nm=52万元
3、降低电耗30kwh/t×10万吨×0.50元/kwh=150万元
4、增加产量 200元/t×3万吨=600万元
5、电极消耗 10元/t×10万吨=100万元
6、耐材消耗 10元/t×10万吨=100万元
总计,1122万元,平均吨钢增加利润112元，6. 业绩
3提高电炉吨钢用氧量，是强化电炉冶炼、提高电炉节奏最有效手段之一。

喷
吹1Nm氧气相当于向炉内供给3-4kwh电能。

电炉炼钢氧气产生的化学能在电炉能量输入中所占比例
已达到30,以上。

特别是电炉采用热装铁水后，化学能的比例达到总能量的40,以上，大量输入氧气已是现代电弧炉炼钢工艺的一个重要特点。

先进电炉的用氧量已达到
340-50Nm/t，冶炼时间缩短到60min左右，冶炼电耗在300kwh/t以内。

如何高效地将氧气输入到电炉炉内，对提高电炉炼钢的冶炼节奏，生产成本的大幅度下降是非常重要的。

本课题组自80年代开始研究电炉供氧技术，取得了很好的业绩。

主要有:电炉炉门吹氧装置，电炉炉壁氧燃助熔及二次燃烧氧枪，电炉EBT氧枪，电炉炉壁集束氧枪，电炉用氧模块化控制技术，电炉泡沫渣技术等。

其中，电炉炉壁煤氧助熔获国家发明三等奖，教育部科技进步一等奖;电炉炉门吹氧装置获广州市科技进步二等奖;油氧助熔及二次燃烧技术通过教育部鉴定，项目水平达到国际先进水平。

典型项目的经济效益:在莱钢特钢50t电炉上采用炉门吹氧装置、油氧助熔/二次燃烧两用喷嘴、EBT氧枪技术取得了显著经济效益。

采用全废钢冶炼工艺，电炉电耗下降到330kwh/t、全程冶炼时间缩短到65min，冶炼成本下降100元/t。

加铁水30%冶炼，电炉电耗下降到250kwh/t、全程冶炼时间缩短到60min。

相关工作业绩
序单位项目内容投产时间炉产量t 效果
广州南方钢厂煤氧助熔技术 1座×30 好 1 1997.08
广州南方钢厂炉门喷枪装置 1座×30 好 2 1997.08
韶关钢铁公司炉门喷枪装置 4座×10 好 3 1998.10
山东莱芜特钢炉门枪装置及泡沫渣技术 1座×50 好 4 1999.01
山东莱芜特钢油氧助熔及二次燃烧技术 1座×50 好 5 1999.12
淄博钢铁公司油氧助熔及二次燃烧技术 2座×30 较好 6 2000.10
韶关钢铁公司电炉炉壁氧枪的国产化 1座×50 好 7 2000.09
山东莱芜特钢电炉EBT氧枪 1座×50 好 8 2001.07
中国制钢(福州) 油氧助熔及二次燃烧技术 1座×50 好 9 2001.09
泡沫渣技术
山东莱芜特钢电炉用氧智能控制技术 1座×50 运行 10 2002.01
山东莱芜特钢电炉炉门枪装置 3座×20 运行 11 2002.03
石家庄钢铁公电炉供氧系统改造(炉门、炉 1座×50 调试 12 2002.05
司电炉厂壁及EBT氧枪)、泡沫渣技
术
山东莱芜特钢电炉炉壁集束氧枪 1座×20 施工 13 2002.06
山东莱芜机械油氧助熔及二次燃烧技术 2座×20 设计 14 2002.07
郑州永通钢铁电炉供氧系统(炉门氧枪、炉1座×50 设计 15
公司壁烧嘴)、泡沫渣技术
项目建设周期:合同签订后3个月内投产,运行后二十天收回投资。