复吹转炉氧枪喷头优化研究

复吹转炉氧枪喷头优化研究

高文芳张剑君陈钢易卫东

（武汉钢铁（集团）公司）

李强邹宗树

（东北大学）

摘要：介绍了装入量为125吨复吹转炉的氧枪喷头参数设计、水模型实验及生产试验情况。研究结果表

明：优化设计的五孔氧枪的供氧能力明显增强，且吹炼过程平稳，成渣快，喷溅少。可以满足转炉扩装后的

冶炼操作。

关键词：转炉氧枪喷头水模型实验生产试验

Optimization of Oxygen Lance Nozzle for BOF

GAO Wenfang ZHANG Jianjun CHEN Gang YI Weidong

Wuhan Iron & Steel (Group) Corp.

LI Qiang ZOU Zongshu

Northeast University

Abstract： This paper describes the parameter design, water model test and production test of the

optimized of the oxygen lance nozzle for the 125t BOF . Results indicate that the optimized 5-hole

lance shows much better oxygen supply capacity. The blowing process remained stable, and the slag

formed quickly, with little splashing, sufficient for the smelting operation of the enlarged

converter.

Key words: Converter; oxygen lance nozzle; water model test; production test

为适应武钢一炼钢转炉装入量由100吨扩装到125吨后的吹炼要求，进一步强化脱磷效果，对氧枪喷头进行了优化设计及试验研究。

1 水力模型实验

1.1试验装置

实验模型与武钢一炼钢转炉的几何相似比为1 6。采用有机玻璃制作而成。实验装置见图1。

1.2试验方案

新氧枪的设计思路是：将氧枪喷头孔数由四孔增加为五孔，不改变原枪头的喉口直径，增加出口面积，适当提高出口马赫数，加大中心夹角。目的是在保证氧气流量不变前提下，提高出口速度和氧气射流对熔池的冲击能力，以强化吹炼强度，优化冶炼效果，缩短冶炼周期。氧枪喷头试验参数见表1。

底吹气体

图1 水模实验装置图

表1 氧枪喷头试验参数

喉口直径

mm 出口直径 mm 中心夹角 ° 马赫数 - 枪头喷孔数

个 原喷头 38 49 12 1.98 4 新方案1 38 51.5 12 2.1 5 方案2 38 51.5 14 2.1 5 方案3

38

51.5

16

2.1

5

1.3 供气量计算

为了保证模型和原型的动力相似，主要保证模型的修正Froude 准数Frm 与原型的修正Froude 准数F rm’ 相等。

顶吹供气量：

gd V F F s g rm

rm ρρ2

'=

= （修正的佛罗德准数）

实

模模

gd V gd V s O O w a ρρρρ22

2

2

=

2

121)()(V V 22实

模模

d d s a w O O ρρρρ=

1684

.04082.04126.0)

61()700020.1100043.1(

2

121＝⨯=⨯⨯=

上式中：

a ρ―——实验室气温20℃时的空气密度，1.2 kg/m3； 2

O

ρ———标态下氧气的密度，1.43 kg/m3；

w ρ———水的密度，1000 kg/m3; s ρ——— 钢水密度，7000 kg/m3; g ———重力加速度，9.81 m/s2;

实模、d d ——分别为模型和实际转炉的喷枪出口直径，单位mm ；

实

模、V V ——分别为模型和实际转炉喷枪出口的气流名义速度，单位m/s ；

又：

3600

)4(2

⨯=模模πnd V Q a 3600

)4(2

22⨯=实πnd V Q O O

式中 n 为喷孔数目；

2

O a Q Q 、为模型及实际的供气量，NM3/h ；

2

))((2

2

实

模

模

d d V V Q Q O O a

=

004678

.0)61

(1684.02=⨯=

经计算模型与原型氧枪供气流量如表2所示。

表2 原型与模型氧枪供气流量

气体流量（ NM 3

/h ）

原 型 25200 26200 27200 28200 29200 模 型

117.3

121.9

126.6

131.2

135.9

底吹供气量：

gd V F F s g rm rm ρρ2'

=

= （修正的佛罗德准数） '

2N 2

2

2

实

’模模

gd V gd V s N w a ρρρρ=

2

N

ρ———标态下氮气密度， 1.25kg/m3;